KR101848157B1 - 수소취성 저항성이 우수한 고강도 강재 및 그 제조 방법 - Google Patents

수소취성 저항성이 우수한 고강도 강재 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101848157B1
KR101848157B1 KR1020160124160A KR20160124160A KR101848157B1 KR 101848157 B1 KR101848157 B1 KR 101848157B1 KR 1020160124160 A KR1020160124160 A KR 1020160124160A KR 20160124160 A KR20160124160 A KR 20160124160A KR 101848157 B1 KR101848157 B1 KR 101848157B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steel
temperature
steel sheet
hot
present
Prior art date
Application number
KR1020160124160A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180034773A (ko
Inventor
김혜진
양원석
정유동
박진성
신효동
황인석
Original Assignee
현대제철 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대제철 주식회사 filed Critical 현대제철 주식회사
Priority to KR1020160124160A priority Critical patent/KR101848157B1/ko
Publication of KR20180034773A publication Critical patent/KR20180034773A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101848157B1 publication Critical patent/KR101848157B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D11/00Process control or regulation for heat treatments
    • C21D11/005Process control or regulation for heat treatments for cooling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226Hot rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C21D8/0263Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment following hot rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/002Bainite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005Ferrite

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

일 실시예에 따르는 강재의 제조 방법은, (a) 중량%로, 탄소(C): 0.15% ~ 0.30%, 실리콘(Si): 0.01% ~ 0.5%, 망간(Mn): 1.5% ~ 2.5%, 인(P): 0 초과 0.0018% 이하, 황(S): 0 초과 0.01% 이하, 티타늄(Ti): 0.003% ~ 0.10%, 몰리브덴(Mo): 0.1% ~ 0.5%, 보론(B): 0.0001% ~ 0.005%, 그리고 나머지는 철(Fe) 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물을 포함 포함하는 주편을 1,100℃~1,250℃의 온도범위에서 재가열하는 단계, 재가열된 주편을 마무리압연온도 800℃ ~ 950℃인 온도에서 열간 압연하여 열연강판을 제조하는 단계, (c) 열간 압연에 의해 형성되는 열연강판을 소정의 권취온도까지 소정의 냉각속도로 냉각하는 단계, (d) 냉각된 열연강판을 소정의 권취온도에서 권취하는 단계를 포함하되, 강재는 페라이트(ferrite)와 베이나이트 조직을 가진다.

Description

수소취성 저항성이 우수한 고강도 강재 및 그 제조 방법 {HIGH STRENGTH STEEL HAVING HYDROGEN EMBRITTLEMENT RESISTANCE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 고강도 강재 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 수소취성 저항성이 우수한 고강도 강재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 자동자 메이커(maker)들은 연비향상과 충돌 안정성 강화라는 두 가지 목표를 동시에 달성하기 위하여 초고강도 강의 적용 비율을 높이고 있다. 범퍼 보강재 혹은 도어 내의 충격 흡수재는 차량의 충돌시 승객안전과 직접 관계되는 부품으로, 인장강도 780MPa 이상의 초고강도 열연강판이 주로 사용되고 있으며 높은 인장강도와 더불어 높은 연신율을 가져야한다. 또한, 점차 심각해지고 있는 환경오염 규제에 대응하기 위해 연비를 증가시키고자 보다 높은 고강도 강의 사용비율이 증가하고 있다.
한편, 자동차용으로 개발되는 강판은 고강도와 함께 수소지연파괴 저항성과 저온인성이 요구된다. 수소지연파괴는 수소 취성의 한 형태로, 파단이 발생하는 강도보다 낮은 강도에서 파괴가 나타나는 현상을 의미한다. 즉, 하중시험에 의해 구한 파괴강도에 비해 아주 작은 응력에서도 상온에서 장시간 응력이 가해지면 재료가 파괴되는 것이다.
관련 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제2013-0002175호(2013.01.07 공고, 발명의 명칭: 강재 및 그 제조방법과, 이를 이용한 강판 제조 방법)가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 합금 원소의 첨가량 제어 및 조직 제어를 통해 수소취성 저항성이 우수한 고강도 강재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.15% ~ 0.30%, 실리콘(Si): 0.01% ~ 0.5%, 망간(Mn): 1.5% ~ 2.5%, 인(P): 0 초과 0.0018% 이하, 황(S): 0 초과 0.01% 이하, 티타늄(Ti): 0.003% ~ 0.10%, 몰리브덴(Mo): 0.1% ~ 0.5%, 보론(B): 0.0001% ~ 0.005%, 그리고 나머지는 철(Fe) 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물을 포함 포함하되, 강재는 페라이트(ferrite)와 베이나이트 조직을 가질 수 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 강재의 제조방법은, (a) 중량%로, 탄소(C): 0.15% ~ 0.30%, 실리콘(Si): 0.01% ~ 0.5%, 망간(Mn): 1.5% ~ 2.5%, 인(P): 0 초과 0.0018% 이하, 황(S): 0 초과 0.01% 이하, 티타늄(Ti): 0.003% ~ 0.10%, 몰리브덴(Mo): 0.1% ~ 0.5%, 보론(B): 0.0001% ~ 0.005%, 그리고 나머지는 철(Fe) 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물을 포함 포함하는 주편을 1,100℃~1,250℃의 온도범위에서 재가열하는 단계, 재가열된 주편을 마무리압연온도 800℃ ~ 950℃인 온도에서 열간 압연하여 열연강판을 제조하는 단계, (c) 열간 압연에 의해 형성되는 열연강판을 소정의 권취온도까지 소정의 냉각속도로 냉각하는 단계, (d) 냉각된 열연강판을 소정의 권취온도에서 권취하는 단계를 포함하되, 강재는 페라이트(ferrite)와 베이나이트 조직을 가진다.
본 발명에 있어서, (c) 단계에서, 소정의 권취온도는 700 ~ 800℃인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, (c) 단계에서, 냉각속도는 5 ~ 100℃/s인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 적절한 합금 성분 설계 및 조직 제어를 통해, 수소취성 저항성이 우수하면서도 고강도, 고연신율을 갖는 강재를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강재의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 강재와 기존재의 수소 환경에서의 연신율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3a 및 도 3b는 기존재와 본 발명의 강재의 밴드 구조를 나타낸 조직 사진이다.
도 4a 및 도 4b는 기존재 및 본 발명의 강재의 결정립 미세석 석출물의 TEM 사진이다.
도 5a 및 도 5b는 기존재와 본 발명의 강재의 굽힘성을 비교하여 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 본 명세서에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 본 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하 설명하는 본 발명의 실시예는 적절한 합금 성분 설계 및 조직 제어를 통해, 수소취성 저항성이 우수하면서도 고강도, 고연신율을 확보할 수 있는 강재 및 제조 방법을 제시한다.
강재
본 발명의 실시예에 따른 강재는 중량%로, 탄소(C): 0.15% ~ 0.30%, 실리콘(Si): 0.01% ~ 0.5%, 망간(Mn): 1.5% ~ 2.5%, 인(P): 0 초과 0.0018% 이하, 황(S): 0 초과 0.01% 이하, 티타늄(Ti): 0.003% ~ 0.10%, 몰리브덴(Mo): 0.1% ~ 0.5%, 보론(B): 0.0001% ~ 0.005%, 그리고 나머지는 철(Fe) 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 강재는 상기와 같은 합금 조성을 가짐으로써, 수소 민감성을 높이는 불균일한 마르텐사이트 조직과 조직내 망간(Mn) 밴드조직을 줄이고, 페라이트와 베이나이트 조직을 가질 수 있다.
수소 환경에서도 수소민감성을 억제할 수 있으며, 수소취성이 문제로 되어 사용이 제한되는 자동차용 강재의 확대를 기대할 수 있다. 또한, 미세조직의 제어를 통해 R/t를 감소시킴으로써 성형성이 높게 요구되는 부품에서도 사용할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 고강도 강재의 필수 합금 조성에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 더욱 구체적으로 설명한다.
탄소(C)
탄소(C)는 강재의 강도 확보를 위해 첨가된다. 탄소(C)는 강판에 고강도를 부여하기 위한 불가결한 원소로서, 강판의 담금질성을 높이고, 담금질 후 강도를 결정하는 주요 원소이다. 탄소(C)의 함유량과 제조방법에 따라 소재 조직 내부에서 고용탄소가 되기도 하고, 탄소(C)와 결합하려는 성질이 아주 높은 원소들과 결합하여 탄화물을 형성하게 된다. 탄소(C)의 함유량은 0.15중량% 이상으로 설정하되, 탄소(C)의 함유량이 과잉되면 수소취성 저항성이 저하된다. 따라서, 본 발명의 실시예에서, 탄소(C)는 전체 강재 중량의 0.15% ~ 0.30%로 첨가되는 것이 바람직하다.
실리콘(Si)
실리콘(Si)은 고용 강화 원소로서, 강판의 강화에 기여하고 연성의 개선에 유요한 원소이다. 또한, 수소취성에 의한 균열의 기점이 되는 세멘타이트의 생성을 억제하는 작용을 한다. 실리콘(Si)은 전체 강재 중량의 0.01% ~ 0.5%로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘(Si)의 함량이 0.01중량% 미만인 경우, 상술한 실리콘(Si) 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 한편, 실리콘(Si)의 함량이 0.5중량%를 초과하는 경우, 강 표면에 산화물을 형성하여 강의 용접성 등을 저하시킬 수 있다.
망간(Mn)
망간(Mn)은 강의 강도 및 인성을 증가시키고 강의 소입성을 증가시키는 원소이다. 이러한 작용을 효과적으로 발휘하기 위해서 망간(Mn)은 전체 강재 중량의 1.5% ~ 2.5%로 첨가된다. 망간(Mn)의 함량이 1.5중량% 미만일 경우, 강도 확보에 어려움이 있을 수 있다. 반대로, 망간(Mn)의 함량이 2.5중량%를 초과하는 경우, 강도는 증가하나 편석이 발생하여 조직 불균일을 발생시킬 수 있다.
인(P)
인(P)은 입계에 편석됨으로써 입계취성을 촉진시키는 원소이기 때문에 최소화되어야 하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 실시예에서, 인(P)은 전체 강재 중량의 0.0018% 이하로 함유량을 제어한다.
황(S)
황(S)은 강판의 담금질성을 높여 담금질 후의 강도의 안정화를 높이는 효과를 갖지만, 부식환경에서 강재로의 수소 흡수를 조장하며, 수소취성에 의한 균열의 기점이 되는 MnS과 같은 황화물을 형성하기 때문에 최소화하는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예에서 황(S)은 전체 강재 중량의 0.01% 이하로 제어하는 것이 바람직하다.
티타늄(Ti)
티타늄(Ti)은 슬라브 재가열시 질화티타늄(TiN)을 형성하여 오스테나이트 결정립 성장을 억제하여 강재의 조직을 미세화하고 탄화물의 형성에 의해 내수소취화 특성 향상에 기여한다. 따라서, 티타늄(Ti)의 함유량은 0.003중량% 이상으로 설정하되, 과잉되면 노즐 막힘을 유발하므로 0.1중량% 이하로 제어하는 것이 바람직하다.
몰리브덴(Mo)
몰리브덴(Mo)은 수소 취성을 향상시키는 데 기여하는 원소이다. 몰리브덴(Mo)은 오스테나이트의 안정화에 기여하고, 수소의 침입을 억제하여 내수소취성 특성을 향상시켜 잔류 오스테나이트 확보에 유효한 원소이다. 또한, 몰리브덴(Mo)은 강판의 소입성 개선에 유효한 원소이지만, 원가상승의 요인이 되므로 그 함유량을 전체 강재 중량의 0.1% ~ 0.5%로 제어한다.
보론(B)
보론(B)은 소입성을 높여 강판의 강도 향상에 유효한 원소이다. 이러한 효과를 발휘하기 위해서 보론(B)의 함유량은 0.0001중량% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나 보론(B)의 함유량이 과잉이 되면, 열연 시 이상 변형을 유발하므로 0.005중량%로 제한하는 것이 바람직하다.
강판 제조 방법
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따르는 수소취성 저항성이 우수한 고강도 강판을 제조하는 방법을 설명하도록 한다. 수소취성 민감성을 제어하는 방법으로는 첫째, 조직의 미세화 및 균일성 확보, 둘째, 인(P), 보론(B)과 같은 입계 편석 성분의 제어, 셋째, 수소와 결합에너지가 높은 트래핑(trapping)을 생성하는 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 질소(N), 몰리브덴(Mo) 등의 성분 첨가, 넷째, 석출물의 크기, 형상, 분포 영향, 다섯째, 잔류 응력, 부품 생산시 환경의 조성, 여섯째, 표면에서 수소 혼입을 억제하는 도금이나 코팅층을 형성하는 기술 등이 있다. 그러나 이러한 기술들은 상호 연관이 되어 있고, 성상, 크기, 분포에 따른 영향이 성분마다 다르기 때문에 강재 설계기술은 매우 복잡하다. 본 발명에서는 인장강도 1.5GPa급 냉연재에 대해 첨가 성분 및 열처리 조건 최적화를 통해 수소민감성은 낮추면서도 재질은 확보하였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 강판의 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다. 도 1을 참조하면, 강판의 제조 방법은 주편을 재고용하는 재가열 단계(S110), 최종 두께로 압연하는 열간압연 단계(S120), 열간압연된 판재를 냉각 및 권취하는 냉각 단계(S130) 및 템퍼링 단계(S140)를 포함한다.
재가열 단계(S110)는 석출물의 재고용 등의 효과를 도출하기 위해서 실시될 수 있다. 상기 주편은, 제강공정을 통해 소정의 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 확보할 수 있다. 주편은 중량%로, 탄소(C): 0.15% ~ 0.30%, 실리콘(Si): 0.01% ~ 0.5%, 망간(Mn): 1.5% ~ 2.5%, 인(P): 0 초과 0.0018% 이하, 황(S): 0 초과 0.01% 이하, 티타늄(Ti): 0.003% ~ 0.10%, 몰리브덴(Mo): 0.1% ~ 0.5%, 보론(B): 0.0001% ~ 0.005%, 그리고 나머지는 철(Fe) 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물을 포함한다.
재가열 단계
주편의 재가열 단계에서는 상기의 조성을 갖는 주편을 1,100℃~1,300℃의 온도에서 재가열한다. 이러한 재가열을 통해, 주조 시 편석된 성분의 재고용 및 석출물의 재고용이 발생할 수 있다. 이때, 상기 주편은 재가열 단계(S110) 이전에 실시되는 연속주조과정에 의하여 제조되는 슬라브일 수 있다.
주편의 재가열 온도가 1,100℃ 미만일 경우에는 가열온도가 충분하지 않아 상기 편석 성분 및 석출물의 재고용이 충분하게 일어나지 않을 수 있다. 또한, 압연 부하가 커지는 문제가 있다. 반대로, 재가열 온도가 1,300℃를 초과할 경우, 오스테나이트 결정립이 조대화되거나 또는 탈탄 현상이 발생하여 강도를 저해할 수 있다.
열간 압연 단계
열간 압연 단계(S120)에서는 재가열된 주편을 최종 두께의 강판 형상으로 열간 압연한다. 상기 열간 압연은 마무리압연 온도에서 진행될 수 있다. 구체적으로, 상기 마무리압연온도는 800℃ ~ 950℃일 수 있다. 마무리 압연 온도가 950℃를 초과할 경우 오스테나이트 결정립이 조대화되어 변태후 페라이트 결정립 미세화가 충분히 이루어지지 않으며, 이에 따라 강도 확보가 어려워질 수 있다. 반대로, 마무리 압연 온도가 800℃ 미만으로 실시될 경우에는 압연 부하를 유발하여 생산성을 저하시키고 열처리 효과를 저감시킬 수 있다.
냉각 단계
냉각 단계(S130)에서는 강판의 충분한 강도 및 인성을 확보하기 위해, 열간 압연된 강판을 800℃ 이상의 온도로부터 소정의 권취온도까지 냉각시킨다. 일 예로, 냉각은 상온까지 자연 냉각 방식으로 수행되는 공냉이 이용될 수 있다. 냉각 속도를 5 ~ 50℃/sec로 실시할 수 있다. 상기 소정의 권취온도는 700℃ ~ 800℃가 바람직하다. 본 발명에서는 권취온도를 700℃ ~ 800℃ 정도로 증가시킴으로써 니오븀(Nb) 석출물의 충분한 석출 시간을 확보하여 석출물이 고르게 분포되도록 한다.
템퍼링 단계
템퍼링 공정(S140)은 냉각된 상기 강판을 300℃ ~ 450℃ 정도의 온도에서 열처리하는 공정을 의미한다. 템퍼링 온도가 300℃ 미만일 경우, 템퍼링 효과가 부족하고, 450℃를 초과하는 경우, 강도 저하가 발생할 수 있다. 상기 템퍼링 공정 시간은 약 1시간 ~ 2시간 동안 유지될 수 있다.
상술한 공정을 진행하여, 본 발명의 일 실시예에 따르는 수소지연파괴 저항성이 우수한 냉연 강판을 제조할 수 있다. 상기 제조된 열연 강판은 페라이트와 베이나이트 조직을 가질 수 있으며, 불균일한 마르텐사이트 조직을 줄일 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 예시 중 일부로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 시편의 제조
표 1에 기재된 합금조성을 각각 가지는 실시예 1, 2 및 비교예의 빌렛 시편을 표 2에 기재된 열연 조건, 냉각 조건 및 열처리 조건으로 진행하여, 최종적으로 실시예 1, 2 및 비교예에 따른 시편들을 제조하였다.
강종 화학성분(중량%)
C Si Mn P S Ti Nb Mo B
비교예 0.25 0.1 2.5 0.0015 0.0005 0.02 0.04 0.1 0.003
실시예1 0.25 0.1 2.3 0.0015 0.0005 0.05 - 0.25 0.003
실시예2 0.25 0.1 1.9 0.0015 0.0005 0.05 - 0.4 0.003
재가열온도
(℃)
마무리압연온도(℃) 냉각속도(℃/s) 권취온도(℃) 조직 압하율
비교예 1150 850 30 550 F+B+M 45%
실시예1 1150 850 30 750 F+B 45%
실시예2 1150 870 30 770 F+B 45%
2. 재질 평가
비교예 및 실시예 1, 2의 시편에 대해, 항복강도(YS), 인장강도(TS), 연신율(%) 및 굽힘성의 재질 특성을 평가하고, 이를 표 3에 나타내었다.
인장강도(MPa) 항복강도(MPa) 연신율(%) 굽힘성(R/t)
비교예 1560 1001 7.7 3.00
실시예1 1500 998 7.5 1.71
실시예2 1495 1015 7.8 1.35
표 3을 참조하면, 실시예 1 및 2의 경우, 비교예와 대비하여, 항복강도, 인장강도, 및 연신율이 모두 우수하였다. 또한, 실시예 1 및 2는 비교예와 대비하여 낮은 항복비를 나타내었다.
표 1에 제시된 바와 같이, 첨가 성분중 탄소(C)를 0.2중량% ~ 0.3중량%에서 0.15중량% ~ 0.25중량%로, 망간(Mn)을 2.0중량% ~ 3.0중량%에서 1.5중량% ~ 2.5중량%로 그 함량을 줄였다. 또, 몰리브덴(Mo)의 함량을 기존재보다 0.1중량% 이상 높이고, 권취 온도를 높였다. 그 결과, 충분한 니오븀(Nb) 석출물의 석출시간을 확보할 수 있었고, 이를 통해 수소장입후 연신율 변화를 1%에서 7%로, 굽힘성(벤딩성)을 5에서 3이하로 확보할 수 있었다. 이러한 연신율의 변화 및 굽힘성의 변화는 다음의 도 2 내지 도 5b를 참고하여 보다 상세히 설명한다. 또한, 표 2에 제시된 바와 같이, 불균일한 마르텐사이트 조직과 망간(Mn) 밴드 조직을 감소시켜 페라이트(ferrite)와 베이나이트로 이루어진 균일한 조직을 확보할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 강재는 수소환경에서도 수소민감성을 최대한 억제할 수 있다. 따라서, 수소취성이 문제가 되어 사용이 제한되는 자동차 강재로의 사용 확대를 기대할 수 있다. 또한, 미세 조직의 제어를 통해 굽힘성(R/t)을 낮출 수 있으므로 성형성이 높게 요구되는 부품에도 적용할 수 있는 이점이 있다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 강재 및 기존재를 비교하기 위하여 나타낸 도면들로서, 도 2는 본 발명의 강재(개선재)와 기존재의 수소환경에서의 연신율 변화를 나타낸 그래프이고, 도 3a 및 도 3b는 기존재와 본 발명의 강재(개선재)의 밴드 구조를 나타낸 조직 사진이고, 도 4a 및 도 4b는 기존재 및 본 발명의 강재(개선제)의 결정립 미세석 석출물의 TEM 사진이며, 도 5a 및 도 5b는 기존재와 본 발명의 강의 굽힘성을 비교하여 나타낸 도면이다.
본 발명에서는 인장강도 1.5GPa급 초고강도강(UHSS) 냉연재에 대해 첨가성분 및 열처리 조건 최적화를 통해 수소민감성은 낮추면서도 우수한 재질을 확보할 수 있었다.
먼저, 도 2, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 기존재(210)의 경우 수소 장입후에 연신율이 1% 정도로 취성이 높지만, 개선재(220)의 경우 연신율이 7%로 증가하였다. 이는 탄소(C) 및 망간(Mn)의 성분저감에 기인한다. 탄소(C)와 망간(Mn)의 강재 내 첨가 비율을 낮추면서 수소 민감성을 높이는 불균일한 마르텐사이트 조직과 밴드 조직이 감소하였다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 수소해리 에너지가 높은 티타늄(Ti), 몰리브덴(Mo), 니오븀(Nb) 석출물의 크기가 기존재의 경우 20 ~ 50nm에서(도 4a) 개선재의 경우 10nm 수준으로 줄어들고(도 4b), 흡장사이트 분율이 높아져 유해수소의 트래핑(trapping) 능력을 높여 유해한 확산 수소량을 저감할 수 있었다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 밴드 조직이 발달할수록 성형에 불리한데, 곡률(성형반지름/두께)을 기존재의 경우 3.2에서 개선재의 경우 2.0으로 낮춰 설계자유도를 높일 수 있다.
S110 : 재가열 단계
S120 : 열간압연 단계
S130 : 냉각 단계
S140 : 템퍼링 단계

Claims (4)

  1. 삭제
  2. (a) 중량%로, 탄소(C): 0.15% ~ 0.30%, 실리콘(Si): 0.01% ~ 0.5%, 망간(Mn): 1.5% ~ 2.5%, 인(P): 0 초과 0.0018% 이하, 황(S): 0 초과 0.01% 이하, 티타늄(Ti): 0.003% ~ 0.10%, 몰리브덴(Mo): 0.1% ~ 0.5%, 보론(B): 0.0001% ~ 0.005%, 그리고 나머지는 철(Fe) 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물을 포함하는 주편을 1,100℃~1,250℃의 온도범위에서 재가열하는 단계;
    (b) 상기 재가열된 주편을 마무리압연온도 800℃ ~ 950℃인 온도에서 열간 압연하여 강판을 제조하는 단계;
    (c) 상기 열간 압연에 의해 형성되는 강판을 700 ~ 800℃의 권취온도까지 소정의 냉각속도로 냉각하는 단계;
    (d) 상기 냉각된 열연강판을 상기 소정의 권취온도에서 권취하는 단계를 포함하되,
    상기 강재는 페라이트(ferrite)와 베이나이트 조직을 가지는
    강재의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제 3 항에 있어서,
    (c) 단계에서,
    상기 냉각속도는 5 ~ 100℃/s인 강재의 제조방법.
KR1020160124160A 2016-09-27 2016-09-27 수소취성 저항성이 우수한 고강도 강재 및 그 제조 방법 KR101848157B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160124160A KR101848157B1 (ko) 2016-09-27 2016-09-27 수소취성 저항성이 우수한 고강도 강재 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160124160A KR101848157B1 (ko) 2016-09-27 2016-09-27 수소취성 저항성이 우수한 고강도 강재 및 그 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180034773A KR20180034773A (ko) 2018-04-05
KR101848157B1 true KR101848157B1 (ko) 2018-04-12

Family

ID=61969127

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160124160A KR101848157B1 (ko) 2016-09-27 2016-09-27 수소취성 저항성이 우수한 고강도 강재 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101848157B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022050500A1 (ko) * 2020-09-01 2022-03-10 현대제철 주식회사 핫스탬핑용 소재 및 그 제조방법
WO2022050501A1 (ko) * 2020-09-01 2022-03-10 현대제철 주식회사 핫스탬핑용 소재 및 그 제조방법
WO2022050535A1 (ko) * 2020-09-01 2022-03-10 현대제철 주식회사 핫스탬핑용 소재 및 그 제조방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022050500A1 (ko) * 2020-09-01 2022-03-10 현대제철 주식회사 핫스탬핑용 소재 및 그 제조방법
WO2022050501A1 (ko) * 2020-09-01 2022-03-10 현대제철 주식회사 핫스탬핑용 소재 및 그 제조방법
WO2022050535A1 (ko) * 2020-09-01 2022-03-10 현대제철 주식회사 핫스탬핑용 소재 및 그 제조방법
US11326226B2 (en) 2020-09-01 2022-05-10 Hyundai Steel Company Material for hot stamping and method for manufacturing the same
US11898218B2 (en) 2020-09-01 2024-02-13 Hyundai Steel Company Material for hot stamping and method for manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180034773A (ko) 2018-04-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20070023831A (ko) 가공성이 우수한 고망간형 고강도 열연강판 및 그 제조방법
KR101938073B1 (ko) 핫 스탬핑 강 및 그 제조방법
KR101899674B1 (ko) 저온역 버링성이 우수한 고강도 강판 및 이의 제조방법
KR101848157B1 (ko) 수소취성 저항성이 우수한 고강도 강재 및 그 제조 방법
KR102360396B1 (ko) 고강도 및 고성형성을 가지는 강판 및 그 제조방법
KR101620750B1 (ko) 성형성이 우수한 복합조직강판 및 이의 제조방법
KR101543918B1 (ko) 형상 품질이 우수한 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법
KR101899681B1 (ko) 고항복비형 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법
KR101736590B1 (ko) 고강도 비조질 선재 및 그 제조방법
KR101767706B1 (ko) 굽힘 가공성이 우수한 고항복비형 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법
KR101988760B1 (ko) 성형성이 우수한 초고강도 강판 및 이의 제조방법
KR101153696B1 (ko) 항복강도 및 신장 플랜지성이 우수한 강판 및 그 제조방법
KR101412262B1 (ko) 굽힘성과 성형성이 우수한 자동차용 고강도 냉연강판 제조 방법
KR101076082B1 (ko) 초고강도 열연강판 및 그 제조방법
KR101828699B1 (ko) 자동차 부품용 냉연 강판 및 그 제조 방법
KR102478807B1 (ko) 고강도 및 고성형성 강판 및 그 제조방법
KR102678567B1 (ko) 굽힘 가공성이 우수한 초고강도 냉연강재 및 그 제조방법
KR101412365B1 (ko) 고강도 강판 및 그 제조 방법
KR102557845B1 (ko) 냉연 강판 및 그 제조 방법
KR101568495B1 (ko) 우수한 형상 품질을 갖는 고강도 자동차용 냉연강판 및 그 제조방법
KR102464386B1 (ko) 고강도 고연신 열연강재 및 그 제조방법
KR20190079299A (ko) 고강도 냉연 강판 및 그 제조방법
KR102404738B1 (ko) 고강도 및 고성형성 강판 및 그 제조방법
KR101225264B1 (ko) 성형성 및 표면특성이 우수한 초고강도 열연 강판 제조방법
KR101344549B1 (ko) 냉연강판 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant