KR101903174B1 - Low alloy steel sheet with excellent strength and ductility - Google Patents

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Abstract

본 발명은 합금원소의 첨가를 최소화하여 열간압연 시 표면의 균열을 감소시키고, Cr을 주성분 중 하나로 구성하여 내식성을 확보함과 동시에 고Mn 설계를 통한 TRIP 또는 TWIP 현상을 구현함으로써 우수한 열간가공성, 고강도 및 고연성을 갖는 저합금 강판을 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 강도 및 연성이 우수한 저합금 강판은, 중량%로, C: 0.05 내지 0.3%, Si: 0.7 내지 2.5%, Mn: 8 내지 12%, Cr: 13 내지 15.5%, Cu: 0.5 내지 3.0%, N: 0.1 내지 0.2%, Al: 0.25% 이하, Sn: 0.25% 이하, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직으로 페라이트상 및 마르텐사이트상 중 적어도 하나 이상을 부피분율 5% 이하로 포함하며, 나머지는 오스테나이트상을 포함한다.The present invention minimizes the addition of alloying elements to reduce surface cracking during hot rolling, ensures corrosion resistance by constituting Cr as one of the main components, and realizes TRIP or TWIP phenomenon through high Mn design, thereby providing excellent hot workability, high strength And a low alloy steel sheet having high ductility. A low alloy steel sheet excellent in strength and ductility according to an embodiment of the present invention comprises 0.05 to 0.3% of C, 0.7 to 2.5% of Si, 8 to 12% of Mn, 13 to 15.5% of Cr, Wherein at least one of a ferrite phase and a martensite phase is contained in a microstructure in an amount of 0.5 to 3.0% of Cu, 0.1 to 0.2% of N, 0.25% or less of Al, 0.25% or less of Sn and the balance of Fe and other unavoidable impurities To 5% or less in volume fraction, and the remainder contains austenite phase.

Description

강도 및 연성이 우수한 저합금 강판{LOW ALLOY STEEL SHEET WITH EXCELLENT STRENGTH AND DUCTILITY}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a low alloy steel sheet having excellent strength and ductility,

본 발명은 자동차, 철도 등의 구조 부재에 적합한 고강도 고연성 강판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 Ni 등의 합금원소를 최소화하고 Cr, Mn을 주성분으로 하여 미세조직을 제어한 강도 및 연성이 우수한 저합금 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high-strength high-ductility steel sheet suitable for structural members such as automobiles and railroads, and more particularly, to a steel sheet which minimizes alloying elements such as Ni and which has excellent strength and ductility by controlling microstructure with Cr and Mn as main components. Alloy steel sheet and a manufacturing method thereof.

자동차 차체의 경량화를 위하여 지속적으로 고강도 고연성 강판이 사용되어 왔으며, 최근에는 기존의 석출강화 또는 고용강화강 대비 가공성이 우수한 변태조직강이 개발되어 사용되고 있다. 변태조직강은 소위 DP(Dual Phase)강, TRIP(TRansformation Induced Plasticity)강, CP(Complex Phase)강 등으로 대표되며, 이들 변태조직강은 각각 모상과 제2상의 종류 및 분율에 따라 기계적 성질, 즉 인장강도 및 연신율 수준이 달라지게 된다.In order to reduce the weight of the automobile body, high strength and high ductility steel sheets have been continuously used. Recently, a transformation steel structure having excellent processability compared to the conventional precipitation strengthening or solid solution strengthening steels has been developed and used. Transformational texture steel is represented by DP (Dual Phase) steel, TRIP (TRANSformation Induced Plasticity) steel, CP (Complex Phase) steel, etc. These transformed structure steels have mechanical properties, That is, the tensile strength and the elongation level are different.

변태조직강 중 하나인 TRIP강은 소둔 과정에서 오스테나이트를 형성한 이후 냉각과정에서 냉각속도와 냉각종료온도 등을 제어하여 상온에서 오스테나이트를 일부 잔류시킴으로써 강도와 연성을 동시에 향상시킬 수 있다. 준안정 잔류 오스테나이트는 변형에 의하여 마르텐사이트로 변태되어 강도증가와 함께 국부적인 응력집중 완화 및 네킹(necking)을 지연함으로써 연신율을 증가시킨다. 그러므로, TRIP강은 오스테나이트를 상온에서 일정 분율 이상 유지하는 것이 중요하며, 이를 위해 다량의 Mn과 함께 오스테나이트 안정화 원소를 첨가하여 상온 잔류 오스테나이트를 일정 분율 이상 유지해야 한다.TRIP steel, which is one of the transformed structure steel, can control both the cooling rate and the cooling termination temperature during the cooling process after forming the austenite during the annealing process, thereby partially improving the strength and ductility by partially retaining the austenite at the room temperature. The metastable retained austenite is transformed into martensite by deformation, thereby increasing elongation by delaying local stress concentration relaxation and necking with increasing strength. Therefore, it is important that TRIP steels retain austenite more than a certain fraction at room temperature. For this purpose, austenite stabilizing element should be added together with a large amount of Mn to maintain a certain percentage of retained austenite at room temperature.

한편, 상기 변태조직강 외에 강 중 C 및 Mn을 다량 첨가하여 오스테나이트 단상을 구성하는 TWIP(Twinning Induced Plasticity)강이 있는데, 상기 TWIP강의 경우에는 인장강도와 연신율이 우수한 재질 특성을 나타낸다. 그러나, 일반적으로 TWIP강을 제조하기 위해서, C의 함량이 0.4중량%인 경우에는 Mn의 함량이 약 25중량% 이상, C의 함량이 0.6중량%인 경우에는 Mn의 함량이 약 20중량% 이상이 되지 않으면 모상 중에 쌍정(twinning) 현상을 일으키는 오스테나이트가 안정적으로 확보되지 않고, 가공성에 극히 해로운 HCP 구조의 입실론 마르텐사이트(ε)와 BCT 구조의 마르텐사이트(α')가 형성되기 때문에 상온에서 안정적으로 오스테나이트가 존재할 수 있도록 다량의 오스테나이트 안정화 원소를 첨가하여야 한다.On the other hand, TWIP (Twinning Induced Plasticity) steel which constitutes austenite single phase by adding C and Mn in a large amount of steel in addition to the above-mentioned transformed structure steel is also available. In the case of the TWIP steel, the material exhibits excellent tensile strength and elongation. However, in general, in order to produce TWIP steel, when the content of C is 0.4% by weight, the content of Mn is about 25% by weight or more and the content of C is 0.6% by weight, the content of Mn is about 20% , The austenite causing twinning in the mother phase can not be stably secured and martensite (? ') Of the BCT structure and the epsilon martensite (?) Of the HCP structure which are extremely harmful to the workability are formed, A large amount of austenite stabilizing element should be added so that austenite can be stably present.

PCT 공개특허공보 2012/077150은 우수한 기계적 특성 및 성형성을 가지는 고 Mn 함유 TWIP강으로, 냉간압연된 강을 냉연소둔하여 재결정 열처리시킨다. 상기 특허문헌은 오스테나이트 상의 안정화 또는 적층 결함 에너지(SFE)의 제어를 위해 C, Al, Si 등의 합금 원소가 추가적으로 첨가된다.PCT Published Patent Application No. 2012/077150 is a high Mn-containing TWIP steel having excellent mechanical properties and moldability, cold-rolled steel is subjected to cold-rolling annealing for recrystallization. In this patent document, alloying elements such as C, Al and Si are additionally added to stabilize the austenite phase or to control the stacking defect energy (SFE).

이와 같이, 합금성분이 다량 첨가되는 TRIP강 및 TWIP강은 제조 시 오스테나이트 단상으로 응고되어 열간가공성이 열위하고, 열간압연 시 Al 등의 개재물에 의한 결함이 쉽게 발생하는 등의 합금성분으로부터 기인하는 문제점 때문에 주조, 압연 공정 등의 제조기술이 매우 어려울 뿐만 아니라 합금 원가의 큰 상승으로 제조비용이 높은 단점이 있다.As described above, the TRIP steel and the TWIP steel to which a large amount of the alloy component is added are solidified into austenite single phase at the time of manufacture, and the hot workability is weakened, and a defect caused by inclusions such as Al easily occurs in hot rolling. There is a disadvantage that manufacturing technology such as casting and rolling process is very difficult due to a problem, and a manufacturing cost is high due to a large increase of alloy cost.

PCT 공개특허공보 제2012-077150호 (2012.06.14.)PCT Published Patent Publication No. 2012-077150 (June 14, 2012)

본 발명은 합금원소의 첨가를 최소화하여 열간압연 시 표면의 균열을 감소시키고, Cr을 주성분 중 하나로 구성하여 내식성을 확보함과 동시에 고Mn 설계를 통한 TRIP 또는 TWIP 현상을 구현함으로써 우수한 열간가공성, 고강도 및 고연성을 갖는 저합금 강판을 제공하고자 한다.The present invention minimizes the addition of alloying elements to reduce surface cracking during hot rolling, ensures corrosion resistance by constituting Cr as one of the main components, and realizes TRIP or TWIP phenomenon through high Mn design, thereby providing excellent hot workability, high strength And a low alloy steel sheet having high ductility.

본 발명의 일 실시예에 따른 강도 및 연성이 우수한 저합금 강판은, 중량%로, C: 0.05 내지 0.3%, Si: 0.7 내지 2.5%, Mn: 8 내지 12%, Cr: 13 내지 15.5%, Cu: 0.5 내지 3.0%, N: 0.1 내지 0.2%, Al: 0.25% 이하, Sn: 0.25% 이하, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직으로 페라이트상 및 마르텐사이트상 중 적어도 하나 이상을 부피분율 5% 이하로 포함하며, 나머지는 오스테나이트상을 포함한다.A low alloy steel sheet excellent in strength and ductility according to an embodiment of the present invention comprises 0.05 to 0.3% of C, 0.7 to 2.5% of Si, 8 to 12% of Mn, 13 to 15.5% of Cr, Wherein at least one of a ferrite phase and a martensite phase is contained in a microstructure in an amount of 0.5 to 3.0% of Cu, 0.1 to 0.2% of N, 0.25% or less of Al, 0.25% or less of Sn and the balance of Fe and other unavoidable impurities To 5% or less in volume fraction, and the remainder contains austenite phase.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 강판은, 중량%로 Ni: 0.2% 이하를 포함할 수 있다.Also, according to an embodiment of the present invention, the steel sheet may contain 0.2% or less of Ni by weight%.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 강판은, 중량%로 Mo: 0.2% 이하를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the steel sheet may contain 0.2% or less of Mo by weight.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 강판은 연신율이 40% 이상일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the steel sheet may have an elongation of 40% or more.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 강판은 인장강도가 650MPa 이상일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the steel sheet may have a tensile strength of 650 MPa or more.

본 발명의 실시예에 따른 강도 및 연성이 우수한 저합금 강판은 TRIP 또는 TWIP 현상을 구현함으로써 650MPa 이상의 인장강도와 40% 이상의 연신율을 가져, 다양한 형태의 경량화 박물 제조하여 자동차 부품 또는 타 구조재 용도로 이용할 수 있다.The low alloy steel sheet excellent in strength and ductility according to the embodiment of the present invention has a tensile strength of 650 MPa or more and an elongation of 40% or more by realizing TRIP or TWIP development, and can be used for automobile parts or other structural materials .

또한, Cr을 주성분 중 하나로 포함하여 우수한 내식성을 가지며, 합금원소 첨가를 최소화하여 열간가공성이 우수할 수 있다.In addition, Cr is included as one of the main components, so that it has excellent corrosion resistance, minimizes addition of alloying elements, and can be excellent in hot workability.

도 1 내지 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 발명강 및 비교강의 열간압연 시 에지 크랙 발생 정도를 나타내는 사진이다.
도 5 내지 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 열연소둔 후 발명강과 비교강의 미세조직을 촬영한 광학현미경 사진이다.
도 11 내지 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 발명강 9의 열연소둔 온도에 따른 미세조직 변화를 나타낸 광학현미경 사진이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 발명강 및 비교강의 인장시험 결과를 나타낸 그래프이다.
1 to 4 are photographs showing the degree of occurrence of edge cracks during hot rolling of invention steels and comparative steels according to an embodiment of the present invention.
5 to 10 are optical micrographs of microstructures of the inventive steel and the comparative steel after hot-annealing according to an embodiment of the present invention.
11 to 14 are optical micrographs showing microstructure changes according to the hot-rolled annealing temperature of invention steel 9 according to an embodiment of the present invention.
15 is a graph showing tensile test results of inventive steels and comparative steels according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided to fully convey the spirit of the present invention to a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs. The present invention is not limited to the embodiments shown herein but may be embodied in other forms. For the sake of clarity, the drawings are not drawn to scale, and the size of the elements may be slightly exaggerated to facilitate understanding.

본 발명의 일 실시예에 따른 강도 및 연성이 우수한 저합금 강판은, 중량%로, C: 0.05 내지 0.3%, Si: 0.7 내지 2.5%, Mn: 8 내지 12%, Cr: 13 내지 15.5%, Cu: 0.5 내지 3.0%, N: 0.1 내지 0.2%, Al: 0.25% 이하, Sn: 0.25% 이하, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.A low alloy steel sheet excellent in strength and ductility according to an embodiment of the present invention comprises 0.05 to 0.3% of C, 0.7 to 2.5% of Si, 8 to 12% of Mn, 13 to 15.5% of Cr, Cu: 0.5 to 3.0%, N: 0.1 to 0.2%, Al: 0.25% or less, Sn: 0.25% or less, and the balance includes Fe and other unavoidable impurities.

본 발명에 따른 강도 및 연성이 우수한 저합금 강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다. 하기 성분에 대한 %는 중량%를 의미한다.The role and content of each component included in the low alloy steel sheet excellent in strength and ductility according to the present invention will be described below. % ≪ / RTI > by weight refers to weight percent.

C의 함량은 0.05% 이상 0.3% 이하이다.The content of C is not less than 0.05% and not more than 0.3%.

C는 오스테나이트 형성 원소로 고용강화에 의한 재료 강도 증가에 유효한 원소이다. 고강도 확보를 위하여 C를 다량 첨가하는 것이 유리하지만, 과다 첨가 시 내식성의 저하를 초래하여 그 상한을 0.3% 이하로 제한한다. 반면, 하한의 경우 제련 시 탈탄의 부하를 고려하고 최소한의 C에 의한 강도 증가 효과를 얻기 위하여 그 하한을 0.05%로 제한한다. 안정적인 제조와 C에 의한 강도 확보를 위하여 C를 0.05 내지 0.3%의 범위로 첨가하는 것이 바람직하다.C is an austenite forming element and is an effective element for increasing the strength of a material by solid solution strengthening. Although it is advantageous to add a large amount of C in order to secure high strength, the corrosion resistance is lowered when it is added in excess, and the upper limit is limited to 0.3% or less. On the other hand, in the case of lower limit, the lower limit is limited to 0.05% in order to take the load of decarburization during smelting and to obtain the effect of increasing the strength by the minimum C. It is preferable to add C in the range of 0.05 to 0.3% in order to ensure stable production and strength by C.

Si의 함량은 0.7% 이상 2.5% 이하이다.The content of Si is not less than 0.7% and not more than 2.5%.

Si는 탈산 효과 및 페라이트 안정화 원소로 작용하므로 일부 첨가한다. 하지만, 과다할 경우 내식성이나 충격인성과 관련된 기계적 특성을 저하시키므로 그 범위를 제한할 필요가 있다. Si를 다량으로 첨가 시, 페라이트 형성원소로서 페라이트 분율을 증가시켜 열간압연 시 표면 균열을 초래하며, 제조 시 부하를 초래하므로 그 상한을 2.5%로 제한한다. 한편, Si 첨가에 의한 오스테나이트 상의 안정성 제어, 소성 유기 마르텐사이트 형성 제어 및 제조의 용이성을 부여하기 위하여 그 하한을 0.7%로 제한한다. Si 첨가에 의한 상분율 제어, 오스테나이트 상의 변형 시 변형기구 제어를 위하여 그 범위를 Si를 0.7 내지 2.5%로 제한함이 바람직하다.Si is partially added because it acts as a deoxidizing effect and a ferrite stabilizing element. However, if it is excessive, the mechanical properties related to corrosion resistance and impact toughness will be deteriorated. When a large amount of Si is added, the ferrite content as a ferrite forming element is increased to cause surface cracking in the hot rolling, and the load is caused at the time of production, so that the upper limit is limited to 2.5%. On the other hand, the lower limit is limited to 0.7% in order to control the stability of the austenite phase by Si addition, control of fired organic martensite formation, and ease of production. For controlling the phase fraction by Si addition and controlling the deformation mechanism during the austenite phase transformation, it is preferable to limit the range of Si to 0.7 to 2.5%.

Mn의 함량은 8% 이상 12% 이하이다.The content of Mn is 8% or more and 12% or less.

Mn은 오스테나이트 형성원소로, Cr 첨가강에서 오스테나이트 상을 구성하는 주요한 원소이다. 특히, Ni와 같은 효과로 Ni 대체 원소로 활용한다. 제조 시 Mn을 다량으로 함유하는 경우, 산화물계 개재물로 인하여, 제조 시 결함 또는 내식성의 저하를 초래한다. 개재물 저감을 위하여 특수 정련 등의 고용 산소를 감소시키는 추가적인 기술이 필요하므로, 제조 원가가 상승한다. 따라서 그 상한을 12%로 제한한다. Ni 첨가를 극저로 하고, 오스테나이트 단상 또는 일부 페라이트 또는 마르텐사이트의 조직을 확보하기 위한 최소한의 양은 8% 정도이다. 따라서 Mn의 범위는 8 내지 12%로 제한함이 바람직하다.Mn is an austenite-forming element, and is a major element constituting the austenite phase in the Cr-added steel. In particular, the same effect as Ni is utilized as a substitute for Ni. When Mn is contained in a large amount at the time of production, oxide-based inclusions cause defects in production or deterioration in corrosion resistance. An additional technique for reducing the employment oxygen of the special refining or the like is required for the inclusion reduction, and the manufacturing cost is increased. Therefore, we limit the upper limit to 12%. The minimum amount for Ni addition and the minimum amount for securing the austenite single phase or some ferrite or martensite structure is about 8%. Therefore, the range of Mn is preferably limited to 8 to 12%.

Cr의 함량은 13.0% 이상 15.5% 이하이다.The content of Cr is 13.0% or more and 15.5% or less.

Cr은 대표적인 페라이트 형성원소이며, 내식성 증가시키는 원소이다. 특히 N 고용도에 큰 영향을 주는 원소이다. 열간압연 시 표면 균열을 최소화하기 위하여 미량원소, 특히 입계 편석원소인 S, P 등을 극저 제어하지 않도록 응고 시 초정을 페라이트로 제어함이 바람직하다. 또한, 일정한 페라이트 양이 일정량을 초과하는 경우, 고온에서 페라이트와 오스테나이트의 2상으로 존재하여 도리어 열간 가공성 저하를 초래하여 열간압연 시 다량의 균열 발생을 초래한다. 또한 일부는 최종제품 제조 시 필요 이상의 페라이트 상이 존재하게 되어 기계적 성질의 악화를 초래한다. 따라서 Cr의 상한은 15.5% 이하로 제한한다. 반면, Cr의 함량이 너무 낮은 경우, 고온에서 응고 시 오스테나이트 초정으로 응고하여, 입계 편석원소인 P, S를 미량을 제어하여야 하는 문제가 발생하고, 제어가 부족한 경우 제조 시 다량의 표면 균열이 발생한다. 또한, 최소한의 내식성 및 탄소강보다 우위의 내식성을 갖기 위하여 최소한 13.0% 이상이 필요하다. 따라서 Cr은 원하는 합금원소 범위 내에서 초정이 페라이트로 응고하고, 최소한의 스테인리스 수준의 내식성을 유지하기 위해서 13.0 내지 15.5%로 제한함이 바람직하다.Cr is a representative ferrite-forming element and is an element that increases corrosion resistance. In particular, it is an element that greatly affects N employment. In order to minimize surface cracking during hot rolling, it is preferable to control the initial phase at the time of solidification by ferrite so as not to control the trace elements, particularly S and P which are intergranular segregated elements, at a very low level. When the amount of a certain amount of ferrite exceeds a certain amount, it is present in two phases of ferrite and austenite at a high temperature, resulting in deterioration of hot workability and a large amount of cracks are generated in hot rolling. In addition, some of the ferrite phases are present more than necessary in the final product manufacture, resulting in deterioration of mechanical properties. Therefore, the upper limit of Cr is limited to 15.5% or less. On the other hand, if the content of Cr is too low, it will solidify at the austenite phase during solidification at a high temperature, and control a trace amount of P and S which are intergranular segregation factors. In case of insufficient control, Occurs. In addition, at least 13.0% is required to have minimum corrosion resistance and superior corrosion resistance over carbon steel. Therefore, it is preferable that Cr is limited to 13.0 to 15.5% in order to solidify the ferrite as ferrite within the range of the desired alloying element and maintain the corrosion resistance of the minimum stainless steel level.

Cu의 함량은 0.5% 이상 3.0% 이하이다.The content of Cu is 0.5% or more and 3.0% or less.

Cu는 Mn, Ni과 유사한 오스테나이트 형성원소이다. Ni를 대신하여 첨가하는 원소로, 과다하게 첨가하는 경우, 고용도를 초과하여 금속 Cu로 석출되어 가열 시 입계 취화를 초래한다. 따라서 고용도를 초과하지 않고 오스테나이트의 안정도를 제어할 수 있는 최대한의 양은 3.0%이다. 반면, 최소한의 양은 0.5% 이다. 그 이하로 첨가하는 경우, Cu 첨가의 의미가 없고 오스테나이트 안정도 및 형성에 영향을 주지 않는다. 따라서 Cu는 0.5 내지 3.0%로 제한함이 바람직하다.Cu is an austenite-forming element similar to Mn and Ni. As an element to be added in place of Ni, when it is added in excess, it is precipitated as metal Cu in excess of solubility and causes grain boundary embrittlement upon heating. Therefore, the maximum amount that can control the stability of austenite without exceeding the solubility is 3.0%. On the other hand, the minimum amount is 0.5%. When the amount is less than that, there is no meaning of Cu addition, and it does not affect the austenite stability and formation. Therefore, it is preferable that Cu is limited to 0.5 to 3.0%.

N의 함량은 0.1% 이상 0.2% 이하이다.The content of N is 0.1% or more and 0.2% or less.

N는 Ni와 더불어 대표적인 오스테나이트 형성원소이며 Cr, Mo와 더불어 소재의 내식성을 향상시키는 원소이다. N 첨가에 의한 효과가 나타나고, C와 더불어 침입형 원소로 소재의 강도를 향상시키는 최소한의 양은 0.1%이다. 다량의 N을 소재에 고용시키기 위하여 대부분 압력을 가하여 N의 용해도를 향상시킨다. N의 고용도를 증가시키는 대표적인 원소인 Cr, Mn이 다량으로 존재하여도 대기 중 압력을 가하지 않고 N을 최대한 고용시킬 수 있는 양은 0.2%이다. 따라서 N의 적절한 첨가량은 0.1 내지 0.2% 범위로 제한함이 바람직하다.N is a representative austenite forming element along with Ni, and it is an element which improves the corrosion resistance of the material together with Cr and Mo. The effect of N addition is shown, and the minimum amount that improves the strength of the material with interstitial elements along with C is 0.1%. Most of the pressure is applied to increase the solubility of N in order to employ a large amount of N in the material. Even if Cr and Mn, which are representative elements for increasing the solubility of N, are present in a large amount, the amount that can maximally employ N without applying atmospheric pressure is 0.2%. Therefore, it is preferable that the appropriate amount of N is limited within the range of 0.1 to 0.2%.

Al의 함량은 0% 이상 0.25% 이하이다.The content of Al is 0% or more and 0.25% or less.

Al은 Cr 첨가된 스테인리스강에서 페라이트 형성원소이며, 제강 조업 시 탈산을 위해 유용한 원소임과 동시에 오스테나이트 상의 적층 결함에너지를 증가시켜 변형 시 소성 유기 마르텐사이트나, 기계적 쌍정을 형성시키며, 성형 후 발생하는 균열인 지연파괴 저항성을 향상시킨다고 알려져 있다. 그 함유량이 0.25%를 초과하면, 대형의 Al계 개재물이 생성되어 표면 결함의 원인이 된다. 또한, 과도하게 첨가되는 경우 고온에서 다량의 페라이트 상을 함유하여 열간압연 시 균열의 원인이 된다. 따라서, Al의 함유량은 0.25% 이하의 범위로 제한한다.Al is a ferrite-forming element in Cr-added stainless steels. It is a useful element for deoxidation in steelmaking and simultaneously increases the energy of lamination defects of austenite phase to form fired organic martensite or mechanical twinning. It is known that it improves the delayed fracture resistance, which is a crack which is caused by cracking. If the content exceeds 0.25%, large-sized Al inclusions are generated and cause surface defects. Further, when it is added excessively, it contains a large amount of ferrite phase at a high temperature and causes cracking in hot rolling. Therefore, the content of Al is limited to 0.25% or less.

Sn의 함량은 0% 이상 0.05% 이하이다.The content of Sn is 0% or more and 0.05% or less.

Sn은 소재의 내식성 개선 및 소둔 시 소둔 스케일의 두께를 제어하여 산세성을 개선하는 원소로 알려져 있다. 즉 Si를 다량으로 첨가하는 경우, 냉연 또는 열연소둔 과정에서 발생되는 스케일 표층에 SiO2 산화물의 형성을 억제시키는 효과를 가지고 있어 냉연소둔 공정 효율을 증가시킬 수 있다. 그러나 Sn의 과도한 첨가는 열간가공성 저하 및 제조공정상의 저하를 초래하기 때문에 그 상한을 0.05%로 제한한다. 또한, 내식성의 경우, Sn을 첨가하면 스테인리스 부동태층 표면에 Sn이 첨가되어 공식 저항성을 상승시키는 효과를 가지고 있다. 따라서, Sn의 함유량은 0.05% 이하의 범위로 제한한다.Sn is known as an element improving the corrosion resistance of the material and improving the pickling property by controlling the thickness of the annealing scale at annealing. That is, when a large amount of Si is added, the effect of suppressing the formation of SiO 2 oxide on the scale surface layer generated in the cold rolling or hot-rolling annealing process can be increased and the efficiency of the cold rolling annealing process can be increased. However, excessive addition of Sn causes a decrease in hot workability and a decrease in the top of the production process, so that the upper limit is limited to 0.05%. In addition, in the case of the corrosion resistance, when Sn is added, Sn is added to the surface of the passivation layer of the stainless steel to increase the resistance of the coating. Therefore, the content of Sn is limited to a range of 0.05% or less.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 강판은 중량%로 Ni: 0.2% 이하 및/또는 Mo: 0.2% 이하를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the steel sheet may further contain 0.2% or less of Ni and / or 0.2% or less of Mo in weight%.

Ni는 오스테나이트 형성 원소로 Mn과 동일한 역할을 한다. Ni의 대부분을 Mn으로 대체하고, 일부는 스크랩 등에 의해서 불순물로 존재한다. 그 잔류 양은 0.2% 이하로 제한한다. Ni is an austenite-forming element and plays the same role as Mn. Most of Ni is replaced with Mn, and some of them are present as impurities by scrap or the like. The residual amount is limited to 0.2% or less.

Mo는 내식성을 증가시킴과 동시에 페라이트를 형성하는 고가의 원소이다. 첨가하지 않는 상태에서, 그 양은 0.2% 이하로 제한한다. Mo is an expensive element that increases the corrosion resistance and forms ferrite. In the absence of addition, the amount is limited to 0.2% or less.

상기 합금원소 조성 범위를 만족하는 본 발명에 따른 강판은, 미세조직으로 페라이트상 및 마르텐사이트상 중 적어도 하나 이상을 부피분율 5% 이하로 포함하며, 나머지는 오스테나이트상을 포함한다. 또한, 상기 페라이트상 및 마르텐사이트상 이외에 불가피한 석출상을 포함할 수 있으나, 그 부피분율의 합은 5% 이하를 만족할 수 있다.The steel sheet according to the present invention satisfying the alloy element composition range has at least one of a ferrite phase and a martensite phase in a microstructure at a volume fraction of 5% or less and the remainder includes an austenite phase. The ferrite phase and the martensite phase may contain inevitable precipitation phases, but the sum of the volume fractions thereof may be 5% or less.

상기 성분계를 만족하는 용강을 통상의 제조방법에 따라 슬라브의 재가열, 열간압연, 열연소둔, 산세 등의 공정을 거쳐 본 발명에 따른 저합금 강판을 제조할 수 있다.The low alloy steel sheet according to the present invention can be manufactured through reheating of the slab, hot rolling, hot rolling annealing, pickling or the like according to a conventional manufacturing method for the molten steel satisfying the above-mentioned component system.

예를 들어, 슬라브는 통상의 압연온도에서 열간압연할 수 있으며, 열연강판은 900 내지 1,200℃ 범위에서 10 내지 60분 동안 소둔 열처리될 수 있다. 이후, 열연강판은 통상의 방법으로 냉간압연하여 박물로 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 고강도 및 고연성을 가지는 저합금 강판은, 예를 들어, 성형용 일반 제품에 사용될 수 있고, 스트립(strip), 바(bar), 플레이트(plate), 시트(sheet), 파이프(pipe), 또는 튜브(tube)와 같은 제품으로 제조되어 이용될 수 있다.For example, the slab can be hot-rolled at a normal rolling temperature, and the hot-rolled steel sheet can be annealed at 900 to 1,200 ° C for 10 to 60 minutes. Thereafter, the hot-rolled steel sheet can be cold-rolled by a conventional method to be made into a thin sheet. The low alloy steel sheet having high strength and high ductility according to the present invention can be used, for example, in a general product for molding, and can be used as a strip, a bar, a plate, a sheet, a pipe a pipe, or a tube.

이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples. However, the following examples are intended to illustrate the present invention in more detail, but the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예Example

본 발명에 따른 성분의 조성범위에 해당하는 강들의 시편을 준비하여 열간압연, 열연소둔 후 소재의 상분율, 연신율 및 인장강도를 측정하였다. 하기의 표 1에는 실험 강종에 대한 합금 조성(중량%)을 나타내었다.Specimens of steels corresponding to the composition range of the composition according to the present invention were prepared, and the phase fraction, elongation, and tensile strength of the material were measured after hot rolling and hot rolling. Table 1 below shows the alloy composition (wt%) for the experimental steel types.

구분division CC SiSi MnMn CrCr CuCu NN NiNi MoMo AlAl SnSn 발명강 1Inventive Steel 1 0.0780.078 1.981.98 10.310.3 14.114.1 2.052.05 0.1340.134 00 0.1000.100 -- -- 발명강 2Invention river 2 0.0800.080 2.022.02 8.28.2 13.913.9 2.032.03 0.1440.144 00 00 -- -- 발명강 3Invention steel 3 0.0800.080 1.031.03 8.98.9 13.913.9 2.002.00 0.1570.157 0.10.1 0.10.1 -- -- 발명강 4Inventive Steel 4 0.0780.078 1.001.00 9.09.0 14.114.1 1.001.00 0.1490.149 0.060.06 0.10.1 -- -- 발명강 5Invention steel 5 0.0790.079 2.012.01 9.09.0 14.014.0 0.510.51 0.1460.146 0.120.12 00 -- -- 발명강 6Invention steel 6 0.120.12 1.791.79 9.89.8 14.414.4 2.02.0 0.140.14 0.10.1 00 0.110.11 0.0030.003 발명강 7Invention steel 7 0.0820.082 2.362.36 11.811.8 15.315.3 2.482.48 0.1330.133 0.10.1 0.10.1 -- -- 발명강 8Inventive Steel 8 0.0820.082 0.1980.198 9.79.7 14.114.1 2.002.00 0.1400.140 0.050.05 0.050.05 -- -- 발명강 9Invention river 9 0.0770.077 2.052.05 10.310.3 13.413.4 1.981.98 0.1600.160 0.10.1 0.10.1 -- -- 발명강 10Invented Steel 10 0.210.21 1.991.99 10.010.0 14.014.0 2.002.00 0.1450.145 0.10.1 00 0.0020.002 0.0030.003 발명강 11Invention steel 11 0.10.1 1.231.23 9.29.2 14.114.1 2.032.03 0.1670.167 00 00 0.20.2 0.040.04 비교강 1Comparative River 1 0.0860.086 2.012.01 4.14.1 15.915.9 2.022.02 0.1400.140 00 00 -- -- 비교강 2Comparative River 2 0.0850.085 0.1970.197 4.14.1 15.815.8 1.961.96 0.1300.130 0.10.1 0.060.06 -- -- 비교강 3Comparative Steel 3 0.0710.071 2.042.04 4.04.0 15.915.9 0.270.27 0.2100.210 0.120.12 00 -- -- 비교강 4Comparative Steel 4 0.0870.087 0.2000.200 6.06.0 17.917.9 2.002.00 0.1800.180 00 00 -- -- 비교강 5Comparative Steel 5 0.0190.019 1.881.88 10.010.0 14.114.1 0.820.82 0.0660.066 00 00 0.0020.002 0.0030.003

상기 조성과 같이 제조된 소재를 통상의 압연온도에서 열간압연한 후 제조된 열연강판을 열연소둔 처리하여 미세조직 및 상분율 및 관련된 강도와 연신율을 평가하였다.The hot-rolled steel sheet obtained by hot-rolling the material prepared as in the above composition at ordinary rolling temperature was subjected to hot-rolling annealing to evaluate the microstructure and phase fraction and the related strength and elongation.

도 1 내지 4는 발명강과 비교강의 열간가공성을 나타낸 사진이다. 도 1은 발명강 8을, 도 2는 발명강 9를, 도 3은 발명강 11을 나타낸다. 도 1 내지 3을 참조하면, 오스테나이트 단상의 조직을 보이거나 냉각 후 일부 마르텐사이트가 존재하여 열간압연 시 에지 크랙이 거의 없음을 확인하였다. 일부 페라이트 상이 5% 이하로 존재하는 발명강 11의 경우, 일부 에지의 크랙이 발생하나, 문제가 되지 않았다. 그러나, 도 4에 나타난 비교강 4의 경우, 페라이트가 상당히 많이 존재하여 열간압연 시 크랙이 심하게 발생되어, 열간압연 시 문제를 초래하는 것을 알 수 있었다.1 to 4 are photographs showing the hot workability of the inventive steel and the comparative steel. Fig. 1 shows the invention steel 8, Fig. 2 shows the invention steel 9, and Fig. 3 shows the invention steel 11. Referring to FIGS. 1 to 3, it was confirmed that there is almost no edge crack at the time of hot rolling due to the presence of austenite single phase structure or some martensite after cooling. In the case of the inventive steel 11 in which some ferrite phases were present at 5% or less, cracks occurred at some edges, but this was not a problem. However, in the case of Comparative Steel 4 shown in FIG. 4, a considerable amount of ferrite was present, which caused severe cracking during hot rolling, causing problems in hot rolling.

한편, 제조된 소재를 통상의 압연온도에서 열간압연한 후 제조된 열연강판을 열연소둔 처리하여 미세조직 및 상분율을 확인하여 하기 표 2에 나타내었다. 1,100℃에서 약 30분 열연소둔 처리 후 수냉하고, 광학 현미경으로 조직을 관찰하였다. 상분율의 측정은 페라이트스코프를 활용하였으며, 광학 현미경 조직 관찰 결과, 마르텐사이트 상이 존재하는 경우는 이미지 어넬라이져(Image Analyzer)를 활용하여, 페라이트스코프 데이터와 비교하여 페라이트 분율과 마르텐사이트 분율을 분리하였다.On the other hand, the hot rolled steel sheet obtained by hot rolling the manufactured material at a normal rolling temperature was subjected to hot-rolling annealing to determine the microstructure and the phase fraction, and the results are shown in Table 2 below. After being subjected to hot-rolling annealing at 1,100 ° C for about 30 minutes, water cooling was performed, and the structure was observed under an optical microscope. The phase fraction was measured by using a ferrite scope. When the martensite phase was present as an observation result of the optical microscope, the ferrite fraction and the martensite fraction were separated by comparing with the ferrite scope data using an image analyzer .

구분division 잔류 조직Residual tissue 페라이트(%)ferrite(%) 마르텐사이트(%)Martensite (%) 발명강 1Inventive Steel 1 -- -- 발명강 2Invention river 2 -- 33 발명강 3Invention steel 3 -- -- 발명강 4Inventive Steel 4 -- -- 발명강 5Invention steel 5 -- -- 발명강 6Invention steel 6 44 -- 발명강 7Invention steel 7 -- -- 발명강 8Inventive Steel 8 -- 22 발명강 9Invention river 9 -- -- 발명강 10Invented Steel 10 -- -- 발명강 11Invention steel 11 44 -- 비교강 1Comparative River 1 2020 -- 비교강 2Comparative River 2 3030 -- 비교강 3Comparative Steel 3 3737 -- 비교강 4Comparative Steel 4 4242 -- 비교강 5Comparative Steel 5 1515 6262

표 2를 참조하면, 대부분 주요한 발명강의 경우, 모상이 오스테나이트 상이고, 잔류 조직이 성분계에 따라 조금씩 변화하지만 페라이트 또는 마르텐사이트 상이 잔류함을 알 수 있었다. 또한, 그 잔류량이 5% 이하임을 확인할 수 있었다. 그러나, 열간압연 시 심한 에지 크랙이 발생한 비교강의 경우, 대부분 오스테나이트 및 페라이트 상으로 구성된 2상 조직임을 알 수 있었다. 특히 비교강 5의 경우, 열연소둔 후 미세조직의 대부분이 오스테나이트 상에서 마르텐사이트 상으로 변태가 되고, 일부는 잔류 오스테나이트 상으로 존재한다. 그리고 압연 방향으로 길게 연신된 페라이트 상이 상당량 존재함을 확인할 수 있었다. 소둔 온도 범위에서 발명강의 경우, 결정립의 차이점, 일부 페라이트 상 또는 마르텐사이트 상이 존재하는 것을 제외하고는 미세조직의 차이가 거의 없음을 확인하였다. Referring to Table 2, it can be seen that, in the case of most major invention steels, the parent phase is an austenite phase and the residual structure varies slightly depending on the component system, but a ferrite or martensite phase remains. Further, it was confirmed that the residual amount was 5% or less. However, in the case of the comparative steel with severe edge cracking during hot rolling, it was found that most of the steel was a two phase structure composed of austenite and ferrite phase. Particularly, in the case of the comparative steel 5, most of the microstructure after the hot-rolling annealing is transformed into a martensite phase from the austenite, and a part thereof remains in the retained austenite phase. It was confirmed that a considerable amount of elongated ferrite phase in the rolling direction existed. In the case of the inventive steel at the annealing temperature range, it was confirmed that there was almost no difference in the microstructure except for the difference of crystal grains, the presence of some ferrite phase or martensite phase.

도 5 내지 10은 열연소둔 온도 1,100℃에서 30분 열처리한 후 수냉한 발명강 및 비교강의 조직을 나타낸 광학현미경 사진이다.Figs. 5 to 10 are optical microscope photographs showing the structures of inventive steel and comparative steel which were heat-treated at a hot-rolled annealing temperature of 1,100 DEG C for 30 minutes and then water-cooled.

도 5는 발명강 2의 미세 조직을 나타낸 사진으로, 오스테나이트 상과 잔류 마르텐사이트 상이 관찰되었다.Fig. 5 is a photograph showing the microstructure of the inventive steel 2, in which an austenite phase and a residual martensite phase were observed.

도 6은 발명강 8의 미세 조직을 나타낸 사진으로, 오스테나이트 상과 잔류 페라이트 상이 관찰되었다.Fig. 6 is a photograph showing the microstructure of Inventive Steel 8, in which an austenite phase and a residual ferrite phase were observed.

도 7은 발명강 9의 미세 조직을 나타낸 사진으로, 오스테나이트 상만이 관찰되었다.7 is a photograph showing the microstructure of the inventive steel 9, in which only austenite phase was observed.

도 8은 비교강 1의 미세 조직을 나타낸 사진으로, 오스테나이트 상과 함께 압연 방향으로 길게 연신된 페라이트 상이 관찰되었다.8 is a photograph showing the microstructure of the comparative steel 1, and a ferrite phase elongated in the rolling direction together with the austenite phase was observed.

도 9는 비교강 4의 미세 조직을 나타낸 사진으로, 오스테나이트 상과 페라이트 상이 관찰되었다.9 is a photograph showing the microstructure of the comparative steel 4, in which austenite phase and ferrite phase were observed.

도 10은 비교강 5의 미세 조직을 나타낸 사진으로, 오스테나이트 상과 함께 페라이트 및 마르텐사이트 상이 모두 관찰되었다.10 is a photograph showing the microstructure of the comparative steel 5, in which both a ferrite and a martensite phase were observed together with an austenite phase.

이와 같이, 도 5 내지 10은 표 2에 대응되는 대표적인 조직 사진으로 실제로 측정 결과와 관찰 결과가 잘 일치한다.5 to 10 are typical tissue photographs corresponding to Table 2. Actually, the measurement results and the observation results are in good agreement.

한편, 도 11 내지 14는 발명강 9의 합금성분 조성범위를 가지는 시편에 대한 900 내지 1,200℃의 열연소둔 온도에 따른 미세조직의 변화를 나타낸 사진이다.11 to 14 are photographs showing changes in microstructure with respect to a specimen having an alloy composition range of Inventive Steel 9 according to a hot-rolled annealing temperature of 900 to 1,200 ° C.

열연소둔 온도가 900℃ 이상으로 높아지는 경우에도 결정립은 조대화되지만, 충분히 원하는 조직을 확보할 수 있음을 알 수 있었다.Even when the hot-rolled annealing temperature rises to 900 DEG C or higher, the crystal grains are coarsened, but it has been found that a sufficiently desired structure can be secured.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 발명강 및 비교강의 인장시험 결과를 나타낸 그래프이다.15 is a graph showing tensile test results of inventive steels and comparative steels according to an embodiment of the present invention.

도 15를 참조하면, 발명강의 경우 대부분 연신율이 40% 이상이고, 인장강도는 650MPa 이상의 값을 확보할 수 있었다. 또한, 소재를 변형시키거나 응력을 가하는 경우, 주요한 상인 오스테나이트 상의 변형 거동에 따라 응력-변형 곡선 및 인장강도의 값이 크게 변화함을 알 수 있다. 소성 유기 마르텐사이트 변태가 잘 일어나는 경우인 발명강 5 및 8의 경우는 연신율도 40% 이상이고 인장강도가 1,200MPa의 고강도 확보가 가능함을 알 수 있었다.Referring to FIG. 15, in the case of the inventive steel, the elongation percentage was more than 40% and the tensile strength was 650 MPa or more. In addition, when the material is deformed or stressed, the values of the stress-strain curve and the tensile strength largely vary according to the deformation behavior of the main phase, austenite phase. It was found that in the case of inventive steels 5 and 8, in which firing organic martensite transformation occurs well, it is possible to secure a high strength of not less than 40% and tensile strength of 1,200 MPa.

상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited thereto. Those skilled in the art will recognize that other embodiments may occur to those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the following claims. It will be understood that various changes and modifications may be made.

Claims (5)

중량%로, C: 0.05 내지 0.3%, Si: 0.7 내지 2.5%, Mn: 8 내지 12%, Cr: 13 내지 15.5%, Cu: 0.5 내지 3.0%, N: 0.1 내지 0.2%, Al: 0 초과 0.25% 이하, Sn: 0 초과 0.25% 이하, Ni: 0.2% 이하, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
미세조직으로 페라이트상 및 마르텐사이트상 중 적어도 하나 이상을 부피분율 5% 이하로 포함하고, 나머지는 오스테나이트상을 포함하며,
연신율 40% 이상 및 인장강도 650MPa 이상인 강도 및 연성이 우수한 저합금 강판.
0.1 to 0.2% of N, 0.1 to 0.2% of Al, and more than 0% of Al in terms of% by weight, C: 0.05 to 0.3%, Si: 0.7 to 2.5%, Mn: 8 to 12% 0.25% or less, Sn: more than 0 and 0.25% or less, Ni: not more than 0.2%, the balance being Fe and other unavoidable impurities,
At least one of a ferrite phase and a martensite phase is contained in a microstructure at a volume fraction of 5% or less and the remainder contains an austenite phase,
A low alloy steel sheet having an elongation of 40% or more and a tensile strength of 650 MPa or more and excellent strength and ductility.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 강판은, 중량%로 Mo: 0.2% 이하를 포함하는 강도 및 연성이 우수한 저합금 강판.
The method according to claim 1,
The steel sheet contains 0.2% or less of Mo by weight, and has excellent strength and ductility.
삭제delete 삭제delete
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