KR102236345B1 - 980MPa급 열연 이상조직강 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

980MPa급 열연 이상조직강 및 그의 제조방법으로서, 상기 강의 화학성분의 중량백분비는 C: 0.10~0.20%, Si: 0.8~2.0%, Mn: 1.0~2.0%, P≤0.02%, S≤0.005%, O≤0.003%, Al: 0.02~0.06%, N≤0.006%, Nb: 0.01~0.06%, Ti: 0.01~0.05%이고, 나머지는 Fe와 불가피한 불순물이며, 또한 이와 동시에, 0.05%≤Nb+Ti≤0.10%의 관계를 만족시켜야 한다. 본 발명의 강의 미세현미경 조직은 페라이트+마르텐사이트이며, 페라이트의 평균 결정립 크기는 5~10㎛이고, 마르텐사이트의 등가 결정립 크기는 15~20㎛이며, 그 항복강도는 ≥500MPa이고, 인장강도는 ≥980MPa이며, 연신율은 A80≥12%로서, 탁월한 강도, 가소성 및 인성의 매칭을 나타냄과 동시에, 비교적 낮은 항복비를 가지고, 타이어 등 양호한 성형성능과 고강도 및 두께 감소가 필요한 부위에 응용될 수 있다.

Description

980MPa급 열연 이상조직강 및 그의 제조방법
본 발명은 열연 고강도 강 분야에 속하며, 구체적으로는 980MPa급 열연 이상조직강 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
현재, 상업용 차량, 특히 대형 트럭의 타이어용 강은 통상적으로 이상조직강으로 제조되며, 일부 이코노미 차량의 타이어(림과 스포크 포함)은 비용을 절감하기 위하여 강으로 제조된 타이어를 채택하기도 한다. 고강도 이상조직강으로 타이어를 제조할 경우 타이어의 중량을 효과적으로 낮출 수 있으며, 일반 Q345강과 비교하여, DP600(즉 인장강도가 600MPa급인 이상조직강)을 사용하면 타이어의 중량을 약 10~15% 감소시킬 수 있고, 인장강도가 780MPa급인 DP780 이상조직강을 사용할 경우 타이어의 중량을 약 5~10% 더 감소시킬 수 있다. 현재 중국 내의 대부분의 타이어 공장이 사용하는 이상조직강은 주로 600MPa 이하의 저강도 이상조직강이며, DP780과 같이 더욱 고강도인 이상조직강은 응용되는 경우가 많지 않다.
자동차 타이어에 이상조직강이 널리 사용되는 주요 원인은 이상조직강 자체가 저항복강도, 고인장강도 즉 저항복비, 연속항복 및 양호한 가공 성형성 등, 상대적으로 우수한 확공성 등을 가지기 때문이다. 업계의 발전 추세 측면에서 보면, 타이어용 강의 강도는 총체적으로 여전히 더욱 고강도인 방향으로 발전하고 있으며, 또한 현재 사용되는 타이어 강의 강도는 보편적으로 높지 않아 500~600MPa 사이이다. 국가 환경보호 법률법규가 갈수록 엄격해지고 국가의 자동차 배출 제한 조치가 실시됨에 따라, 승용차 이외에, 상업용 차량 분야의 자동차의 경량화 역시 업계의 발전 추세로 되고 있으며, 이러한 발전 추세에 따라, 차량용 강의 향후 발전 수요를 만족시키기 위하여, 780MPa 및 980MPa급 열연 이상조직강과 같은 보다 높은 등급의 개발이 필요하다. 또한, 고강도 이상조직강은 차량 프레임, 임팩트빔 등과 같은 약간의 자동차 구조부재에도 응용될 수 있다.
현재 고강도 이상조직강은 크게 두 종류로 구분되며, 하나는 냉연(cold-rolled) 고강도 이상조직강이고, 두 번째는 열연(hot-rolled) 고강도 이상조직강이다. 냉연 고강도 이상조직강의 강도는 현재 이미 1180MPa에 달하나, 열연 고강도 이상조직강의 강도는 모두 780MPa 이상에 달하지 못한다. 냉연 및 열연 이상조직강의 이러한 차이는 한편으로는 고강도 이상조직강에 대한 사용자의 수요가 주로 냉연 제품을 대상으로 하며, 열연 고강도 이상조직강 제품에 대한 수요가 높지 않기 때문이고; 그 다음은 열연 생산라인과 냉연 생산라인에 큰 차이가 존재하여, 냉연 생산라인에서 생산 가능한 많은 제품들을 열연 생산라인에서는 구현하기 어려워, 강종의 성분 및 공정을 새로 설계하거나 최적화해야 한다는데 있다. 전술한 바와 같이, 업계가 부단히 발전함에 따라, 열연 고강도 이상조직강에 대한 수요는 필연적으로 점점 더 많아질 것이다.
본 발명의 목적은 980MPa급 열연 이상조직강 및 그의 제조방법을 제공하고자 하는데 있으며, 상기 열연 이상조직강의 항복강도는 ≥500MPa이고, 인장강도는 ≥980MPa이며, 연신율은 A80≥12%로서, 탁월한 강도, 가소성 및 인성의 매칭을 나타내며, 타이어 등 양호한 성형성능과 고강도이면서 두께 감소가 필요한 부위에 응용될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기술방안은 다음과 같다.
본 발명은 비교적 높은 함량의 Si를 첨가함으로써, 한정된 열연 공냉 시간 내에 소정 수량의 페라이트 조직을 형성하고, 또한 페라이트가 형성하는 프로세스 윈도우가 확대되도록 보장하며; Nb와 Ti를 복합적으로 첨가하는 주요 목적은, 강판의 강도와 가소성 향상에 유리하도록, 정밀 압연 단계에서 오스테나이트 결정 입자를 최대한 미세화하여, 상변화 후 형성되는 페라이트를 더욱 미세화시키고자 하는데 있다. 본 발명은 조직 중 페라이트와 마르텐사이트 함량의 정확한 제어를 통해, 항복강도가 ≥500MPa이고, 인장강도가 ≥980MPa인 고강도 페라이트 마르텐사이트 이상조직강을 획득할 수 있다.
980MPa급 열연 이상조직강의 화학 성분 중량 백분비는, C: 0.10~0.20%, Si: 0.8~2.0%, Mn: 1.0~2.0%, P≤0.02%, S≤0.005%, O≤0.003%, Al: 0.02~0.06%, N≤0.006%, Nb: 0.01~0.06%, Ti: 0.01~0.05%이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물이며, 또한 상기 원소는 0.05%≤Nb+Ti≤0.10%인 관계를 동시에 만족시켜야 한다.
바람직하게는, 상기 열연 이상조직강의 화학성분 중, 중량백분비로 계산하여, C는 0.14~0.18%이다.
바람직하게는, 상기 열연 이상조직강의 화학성분 중, 중량백분비로 계산하여, Si는 1.2~1.8%이다.
바람직하게는 상기 열연 이상조직강의 화학성분 중, 중량백분비로 계산하여, Mn는 1.4~1.8%이다.
바람직하게는 상기 열연 이상조직강의 화학성분 중, 중량백분비로 계산하여, Nb는 0.03~0.05%이다.
바람직하게는 상기 열연 이상조직강의 화학성분 중, 중량백분비로 계산하여, Ti는 0.02~0.04%이다.
또한, 상기 열연 이상조직강의 미세 조직은 미세한 페라이트+마르텐사이트며, 페라이트가 차지하는 부피 분율은 20~35%이고, 페라이트의 평균 결정립 크기는 5~10㎛이며; 마르텐사이트가 차지하는 부피 분율은 65~80%이고, 마르텐사이트의 등가 결정립 크기는 15~20㎛이다.
본 발명의 상기 열연 이상조직강의 항복강도는 ≥500MPa이고, 인장강도는 ≥980MPa이며, 연신율은 A80≥12%이다.
본 발명의 강 성분 설계:
탄소: 탄소는 강 중의 기본 원소이자, 본 발명의 중요 원소 중의 하나이다. 탄소는 오스테나이트 상 영역을 확대시켜 오스테나이트를 안정화시킨다. 탄소는 강 중의 격자간 원자(interstitial atom)로서, 강의 강도를 향상시키는데 대단히 중요한 역할을 하며, 강의 항복강도와 인장강도에 미치는 영향이 가장 크다. 본 발명에서, 인장강도가 980MPa급인 고강도 이상조직강을 획득하기 위하여, 탄소의 함량은 반드시 0.10% 이상이어야 하나, 탄소의 함량은 0.2%을 초과해서도 안 된다. 그렇지 않으면 열연의 이단(two-stage) 냉각 과정에서 필요한 수량의 페라이트를 형성하기 어렵다. 따라서, 본 발명의 강 중 탄소 함량은 반드시 0.1~0.2% 사이로 제어해야 하며, 바람직한 범위는 0.14~0.18%이다.
규소: 규소는 강 중의 기본 원소인 동시에, 본 발명의 중요 원소 중의 하나이다. 그 이유는, 인장강도가 980MPa 이상에 달하는 고강도 이상조직강을 획득하려면, 한편으로는 페라이트의 크기와 수량을 제어해야 하고, 이와 동시에 마르텐사이트의 강도를 향상시켜야 하며, 이에 따라 성분 설계에 있어 탄소와 망간의 함량을 적당히 높일 필요가 있다. 그런데 탄소와 망간은 모두 오스테나이트 영역을 확대시키고, 오스테나이트의 원소를 안정화시키기 때문에, 열연 공냉 과정에서 매우 짧은 시간 내(통상적으로 ≤10s)에 충분한 수량의 페라이트를 형성하기 어려우며, 이에 따라 비교적 높은 함량의 규소 원소를 첨가할 필요가 있다. 규소의 첨가는 페라이트 형성을 뚜렷하게 촉진시키고, 페라이트가 형성하는 프로세스 윈도우를 확대시켜 페라이트를 정화(purifying)시키며, 이와 동시에 부분적으로 강화시키는 역할도 할 수 있다. 규소의 이러한 작용은 반드시 그 함량이 0.8% 이상에 달하여야만 비로소 발현되나, 단 Si의 함량이 너무 높아서도 안 된다. 그렇지 않을 경우 압연 후의 강판의 충격 인성이 나빠진다. 따라서, 본 발명의 강 중의 규소 함량은 0.8~2.0% 사이로 제어되며, 바람직한 범위는 1.2~1.8% 사이이다.
망간: 망간 역시 강 중 가장 기본적인 원소인 동시에, 본 발명에서 가장 중요한 원소 중의 하나이다. 주지하는 바와 같이, 망간은 오스테나이트 상 영역을 확대시키는 중요 원소로서, 강의 임계 담금질(quenching) 속도를 저하시켜 오스테나이트를 안정화시키고, 결정립을 미세화시키며, 오스테나이트가 펄라이트(pearlite)로 전환되는 것을 지연시킬 수 있다. 본 발명에서, 강판의 강도를 보장하기 위하여, 망간의 함량은 일반적으로 1.0% 이상으로 제어되어야 하며, 망간의 함량이 지나치게 낮으면, 오스테나이트를 과냉시켜 안정화가 불충분하고, 공냉 시 펄라이트 유형의 조직으로 전환되기 쉽다. 이와 동시에, 망간의 함량은 2.0%를 초과해서도 안 되며, 2.0%를 초과하는 경우, 제강 시 Mn의 편석(segregation)이 발생하기 쉬울 뿐만 아니라, 압연 후 공냉 단계에서 충분한 수량의 페라이트가 형성되지 못하고, 이와 동시에 슬라브 연속주조 시 열균열(heat crack)도 쉽게 발생한다. 따라서, 본 발명의 강 중 Mn 함량은 1.0~2.0%로 제어되며, 바람직한 범위는 1.4~1.8%이다.
인: 인은 강 중의 불순물 원소로서, 결정립계(grain boundary)에 편석되기가 매우 쉽고, 강 중 인의 함량이 비교적 높은(≥0.1%) 경우, Fe2P를 형성하여 결정립 주위에서 석출되며, 강의 가소성과 인성을 저하시킨다. 따라서, 그 함량은 낮을수록 좋으며, 일반적으로 0.02% 이내인 것이 좋고, 또한 제강 비용을 상승시키지 않는다.
황: 황은 강 중의 불순물 원소이다. 강 중의 황은 통상적으로 망간과 결합하여 MnS 개재물(inclusion)을 형성하며, 특히 황과 망간의 함량이 모두 비교적 높을 경우, 강 중 비교적 많은 MnS가 형성되는데, MnS 자체는 일정 정도의 가소성을 지니므로, 후속되는 압연 과정에서 압연 방향을 따라 MnS에 변형이 발생하여, 강판의 횡방향 연신 성능을 저하시킨다. 따라서, 강 중 황의 함량은 낮을수록 좋으며, 실제 생산 시 통상적으로 0.005% 이내로 제어된다.
알루미늄: 알루미늄은 강 중 5대 원소인 C, Si, Mn, P, S 이외의 또 다른 중요한 합금 원소이다. 본 발명에서 알루미늄의 기본적인 역할은 제련 과정에서 산소를 제거하는 것이다. 강 중 알루미늄의 함량은 일반적으로 0.02% 이상이며; 이와 동시에, 알루미늄의 함량이 0.06%를 초과할 경우, 결정립을 미세화하는 작용이 오히려 약해진다. 실제 생산과정 중 알루미늄 함량의 제어 수준에 따라, 본 발명은 강 중 알루미늄의 함량을 0.02~0.06%로 제어하면 된다.
질소: 질소는 본 발명 중 불순물 원소에 속하며, 그 함량은 낮을수록 좋다. 질소는 강 중의 불가피한 원소이기도 하며, 통상적으로, 제강 과정에서 특수한 제어를 실시하지 않을 경우, 강 중 질소의 잔여 함량은 통상적으로 ≤0.006%이다. 이러한 고용(固溶)되거나 또는 유리된 질소 원소는 반드시 모종의 질화물을 형성한 다음 고정되어야 하며, 그렇지 않을 경우 유리된 질소 원자가 강의 충격 인성(impact toughness)에 대단히 불리하게 작용할 뿐만 아니라, 스트립강 압연 과정에서 길이 전체로 톱니형 크랙의 결함이 형성되기 쉽다. 본 발명에서는 티타늄 원소의 첨가를 통해, 이를 질소와 결합시켜 안정적인 TiN을 형성함으로써, 질소원자를 고정시킨다. 따라서, 본 발명의 강 중 질소 함량은 0.006% 이내로 제어되며 또한 낮을수록 좋다.
니오븀: 니오븀 역시 본 발명 중의 핵심 원소 중의 하나이다. 980MPa 및 그 이상 등급의 열연 이상조직강은 통상적으로 고규소(high silicon)를 첨가하여 압연 공냉 단계의 페라이트 상의 형성을 촉진시켜야 하는데, 고규소의 첨가는 통상적으로 마르텐사이트의 취성을 증가시킨다. 본 발명 중 탄소 자체의 함량은 비록 ≤0.20%이나, 단 소정량의 페라이트가 석출된 후, 페라이트 중의 탄소 원자가 배출되어 변태되지 않은 오스테나이트로 진입함으로써, 잔여 오스테나이트 중의 탄소 함량이 농축되고, 최종적으로 형성되는 마르텐사이트의 실제 탄소 함량이 높아져, 마르텐사이트의 취성이 비교적 크며, 고규소의 첨가는 즉 이러한 취성을 더욱 가중시킨다. 따라서, 고Si형 열연 이상조직강의 저온 충격인성은 통상적으로 낮은 편이며, 고Si형 고강도 이상조직강의 충격인성을 최대한 향상시키기 위하여, 합금 성분을 설계 시 미량의 니오븀을 첨가하고, 결정립의 미세화를 통해 이상조직강의 충격인성을 효과적으로 향상시킬 수 있다. 니오븀의 첨가는 두 가지 역할을 한다. 하나는 고온 단계에서, 고용된 니오븀이 오스테나이트 결정립의 성장에 대해 용질 견인(solute drag) 역할을 한다는 점이고; 두 번째는 정밀 압연 단계에서, 니오븀의 탄질화물을 통해 오스테나이트 결정계를 피닝(pinning)하고, 오스테나이트 결정립을 미세화시키며, 최종적으로 변태된 페라이트와 마르텐사이트를 미세화시키는 역할을 하여, 이상조직강의 충격인성을 향상시킨다. 따라서, 본 발명의 강 중 니오븀의 함량은 0.01~0.06%로 제어되며, 바람직한 범위는 0.03~0.05%이다.
티타늄: 티타늄은 본 발명 중의 중요 원소 중의 하나이다. 티타늄은 본 발명에서 주로 두 가지 역할을 한다: 하나는 강 중의 불순물 원소인 질소와 결합하여 TiN을 형성함으로써, 질소 고정 효과를 일으키는 것이고; 두 번째는 니오븀과 함께, 최적의 오스테나이트 결정립 미세화 작용을 일으키는 것이다. 강 중 유리된 질소원자는 강의 충격인성에 매우 불리하므로, 미량의 티타늄을 첨가하여 유리된 질소를 고정시킬 수 있다. 그러나 본 발명 중 티타늄의 함량은 너무 많아도 좋지 않으며, 그렇지 않을 경우 크기가 비교적 큰 TiN이 형성되기 쉽고, 이 역시 강의 충격인성에 불리하게 작용한다. 실험을 통해, 강에 Ti를 첨가하지 않고, Nb만 첨가한 경우, 연속 주조 생산 과정에서 연속주조 슬라브에 코너 크랙(corner crack)이 발생하기 쉬우며, 미량의 티타늄을 첨가하면 코너 크랙 문제를 효과적으로 개선할 수 있음이 증명되었고; 이와 동시에, 본 발명에서 Nb와 Ti의 함량을 0.05%≤Nb+Ti≤0.10%의 성분 범위 내로 제어하기만 하면, 양호한 결정립 미세화 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 비용도 절감된다는 것이 증명되었다. 따라서, 본 발명의 강 중 티타늄 함량 범위는 0.01~0.05%로 제어되며, 바람직한 범위는 0.02~0.04%이다.
산소: 산소는 제강 과정에서 불가피한 원소로서, 본 발명의 경우, 강 중 산소의 함량은 알루미늄을 통해 탈산소 후 일반적으로 30ppm 이하일 수 있으며, 강판의 성능에 뚜렷하게 불리한 영향을 초래하지 않는다. 따라서, 강 중의 산소 함량은 30ppm 이내로 제어하기만 하면 된다.
본 발명의 상기 980MPa급 열연 이상조직강의 제조방법은 이하 단계를 포함한다.
1) 제련, 주조
상기 화학 성분에 따라 제련, 정련, 주조하여 빌렛(billet) 또는 잉곳(ingot)을 형성하는 단계;
2) 빌렛 또는 잉곳 가열
가열 온도: 1100~1200℃, 가열시간: 1~2 시간;
3) 열간압연+계단식 냉각+권취
압연 개시 온도는 1030~1150℃이고, 1000℃ 이상에서 3~5회 조압연을 실시하며, 누계 변형량은 ≥50%이며; 중간 슬라브의 대기 온도(standby temperature)는 900~950℃이고, 3~5회의 정밀 압연을 더 실시하고, 누계 변형량은 ≥70%이며; 마무리 압연 온도는 800~900℃이고, 마무리 압연 종료 후 ≥100℃/s의 냉각속도로 강판을 600~700℃까지 수냉시킨 다음; 5~10초 동안 공냉시키고, 다시 30~50℃/s의 냉각속도로 ≤200℃까지 담금질하며, 권취 후 ≤20℃/h의 냉각속도로 실온으로 냉각시키는 단계.
본 발명의 제조 공정 설계 이유는 다음과 같다:
압연 공정 설계에 있어서, 조압연과 정밀 압연 단계에서, 압연 과정의 리듬은 최대한 신속해야 한다. 마무리 압연 종료 후 높은 냉각속도(≥100℃/s)로 중간 냉각정지 온도까지 신속하게 냉각시켜야 하며, 그 이유는, 압연 종료 후 만약 냉각 속도가 느리면, 강판 내부의 변환된 오스테나이트가 매우 짧은 시간 내에 재결정 과정을 완료할 수 있기 때문이며, 이때 오스테나이트 결정립에 성장이 발생한다. 상대적으로 큰 오스테나이트에 이후의 냉각 과정에서 페라이트의 상변화가 발생 시, 원래의 오스테나이트 결정계 부위를 따라 비교적 큰 페라이트 결정립이 형성되며, 통상적으로 10~20㎛ 사이로서, 강판의 강도 향상에 불리하다.
본 발명의 강판 조직의 설계 아이디어는, 미세 등축(equiaxed) 페라이트와 마르텐사이트 조직이 인장강도가 980MPa인 등급에 도달하려면, 페라이트의 평균 결정립 크기가 반드시 10㎛ 이하로 제어되어야 한다는 것이며, 이에 따라 강판은 마무리 압연이 종료된 후 반드시 필요한 중간 냉각정지 온도까지 신속하게 냉각시켜야 한다. 본 발명은 저탄소강이기 때문에, 페라이트 상변화 구동력이 크고, 형성이 용이하다. 따라서, 스트립강의 마무리 압연 후의 냉각속도가 충분히 빨라야(≥100℃/s), 냉각 과정에서 페라이트가 형성되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 단계적식 냉각 과정(step-cooling process)에서, 제1 단계의 냉각 정지 온도를 600~700℃의 온도 범위 내로 제어해야 하는데, 그 이유는 열간압연 생산라인에서 스트립강의 운행 속도는 빠르고, 수냉 단계의 길이는 한계가 있어, 장시간 공냉을 실시할 수 없기 때문이다. 제1단계의 냉각정지 온도는 최대한 페라이트가 석출되는 최적의 온도 구간으로 제어한다. 제2 단계의 수냉의 주요 목적은 필요한 마르텐사이트를 형성하기 위한 것이며, 마르텐사이트의 상변화는 컷 에지형 변태에 속하여 변태 속도가 빨라 순간적으로 완성될 수 있으므로, 시간과는 기본적으로 무관하다. 냉각 속도가 마르텐사이트 변태의 임계 냉각 속도에 도달하기만 하면 즉시 마르텐사이트의 상변화가 완료될 수 있다. 따라서, 제2 단계의 수냉 속도는 30~50℃/s 사이로 제어되어야 한다. 지나치게 높은 냉각속도는 강판의 내부 응력이 지나치게 커져, 스트립강판의 형태 불량을 초래할 수 있다.
본 발명은 기발하고 합리적인 성분 설계를 통해, 창의적인 열연 공정을 동시에 결합하여 강도 및 가소성이 양호한 고강도 열연 이상조직강을 획득할 수 있다. 강판의 조직은 미세한 페라이트와 마르텐사이트이며, 페라이트가 차지하는 부피 분율은 20~35%이고, 페라이트의 평균 결정립 크기는 5~10㎛이며; 마르텐사이트가 차지하는 부피 분율은 65~80%이고, 마르텐사이트의 등가 결정립 크기는 15~20㎛이다. 성분 설계에 있어, 이론 분석과 시험 연구를 통해, Nb와 Ti의 총량은 0.05%≤Nb+Ti≤0.10%를 만족시켜야 하고; 이와 동시에 요구되는 압연 공정을 결합하여야 비로소 본 발명의 저항복비와 고강도 열연 이상조직강을 획득할 수 있으며, 또한 양호한 가소성 및 양호한 충격인성을 가질 수 있음을 발견하였다.
(1) 본 발명은 상대적으로 경제적인 성분 설계의 아이디어를 채택함과 동시에, 종래의 열간압연 생산라인과 결합하여 저항복비를 갖는 고강도 열연 이상조직강을 생산할 수 있다.
(2) 본 발명은 항복강도가 ≥500MPa이고, 인장강도가 ≥980MPa이며, 연신율은 A80≥12%이고, 또한 두께는 ≤6mm인 열연 고강도 이상조직강판을 제조할 수 있으며, 상기 강판은 탁월한 강도, 가소성 및 인성 매칭과 탁월한 성형성능을 나타냄과 동시에, 비교적 낮은 항복비를 구비하여, 타이어 등 고강도와 두께 감소가 필요한 부품에 응용될 수 있어, 양호한 응용 전망을 가진다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 강의 전형적인 금속조직(metallographic) 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예 2의 강의 전형적인 금속조직 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 3의 강의 전형적인 금속조직 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예 4의 강의 전형적인 금속조직 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예 5의 강의 전형적인 금속조직 사진이다.
이하 실시예를 결합하여 본 발명에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다.
표 1은 본 발명의 실시예 강(steel)의 성분이고, 표 2는 본 발명의 실시예 강의 제조공정 파라미터이며, 표 3은 본 발명의 실시예 강의 성능이다.
본 발명의 실시예 공정 흐름은 다음과 같다:
전로(轉爐, converter furnace) 또는 전기로(electric furnace) 제련→진공로 2차 정련→빌렛 또는 잉곳 주조→강 빌렛(잉곳) 가열→ 열간압연+ 압연 후 단계적 냉각→강 권취, 그 중 핵심 공정 파라미터는 표 2를 참조한다.
도 1 내지 도 5는 각각 실시예 1-5의 강의 전형적인 금속조직 사진이다. 도 1 내지 도 5를 통해 알 수 있듯이, 본 발명의 강판의 미세 조직은 미세 등축 페라이트와 마르텐사이트이며(도면에서, 백색 조직이 페라이트이고, 짙은 색 및 회색 조직이 마르텐사이트이다), 페라이트 결정립은 대부분 원시 오스테나이트 결정계에 분포되며, 평균 결정립 크기는 5~10㎛이고, 마르텐사이트의 등가 결정립 크기는 약 20㎛이다. 미세 조직은 강판의 성능과 매우 잘 대응될 수 있으며, 조직 중 페라이트는 강판에 비교적 낮은 항복강도를 부여하나, 마르텐사이트(차지하는 부피 분율은 65~80%)의 존재는 강판에 높은 인장강도를 부여하므로, 본 발명의 상기 이상조직강은 성형이 용이하고, 강도가 높은 특징을 가지며, 타이어 등 높은 강도와 두께 감소가 필요한 분야에 특히 적합하다.
도 3을 통해 알 수 있듯이, 본 발명은 980MPa급 페라이트 마르텐사이트 이상조직강을 제조할 수 있으며, 상기 이상조직강의 항복강도는 ≥500MPa이고, 인장강도는 ≥980MPa이며, 연신율은 A80≥12%이고, 또한 비교적 낮은 항복비를 가짐으로써 탁월한 강도, 가소성 및 인성의 매칭을 나타낸다.
Figure 112018131840741-pct00001
Figure 112018131840741-pct00002
Figure 112018131840741-pct00003

Claims (11)

  1. 980MPa급 열연 이상조직강에 있어서,
    그 화학 성분의 중량 백분비는, C: 0.10~0.20%, Si: 0.8~2.0%, Mn: 1.0~2.0%, P≤0.02%, S≤0.005%, O≤0.003%, Al: 0.02~0.06%, N≤0.006%, Nb: 0.01~0.06%, Ti: 0.01~0.05%이고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물이며, 또한 상기 원소는 0.05%≤Nb+Ti≤0.10%인 관계를 동시에 만족시켜야 하며, 여기서 상기 열연 이상조직강의 미세 조직은 페라이트+마르텐사이트이며, 페라이트가 차지하는 부피 분율은 20~35%이고, 페라이트의 평균 결정립 크기는 5~10㎛이며; 마르텐사이트가 차지하는 부피 분율은 65~80%이고, 마르텐사이트의 등가 결정립 크기는 15~20㎛인 것을 특징으로 하는 980MPa급 열연 이상조직강.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 열연 이상조직강의 화학성분 중, 중량백분비로 계산하여, C는 0.14~0.18%인 것을 특징으로 하는 980MPa급 열연 이상조직강.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열연 이상조직강의 화학성분 중, 중량백분비로 계산하여, Si: 1.2~1.8%인 것을 특징으로 하는 980MPa급 열연 이상조직강.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열연 이상조직강의 화학성분 중, 중량백분비로 계산하여, Mn는 1.4~1.8%인 것을 특징으로 하는 980MPa급 열연 이상조직강.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열연 이상조직강의 화학성분 중, 중량백분비로 계산하여, Nb는 0.03~0.05%인 것을 특징으로 하는 980MPa급 열연 이상조직강.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 열연 이상조직강의 화학성분 중, 중량백분비로 계산하여, Ti는 0.02~0.04%인 것을 특징으로 하는 980MPa급 열연 이상조직강.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열연 이상조직강의 항복강도는 ≥500MPa이고, 인장강도는 ≥980MPa이며, 연신율은 A80≥12%인 것을 특징으로 하는 980MPa급 열연 이상조직강.
  8. 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 따른 980MPa급 열연 이상조직강의 제조방법에 있어서,
    1) 제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항의 상기 화학 성분에 따라 제련, 정련, 빌렛 또는 잉곳 주조를 실시하는 제련, 주조단계;
    2) 가열 온도: 1100~1200℃, 가열시간: 1~2 시간인 빌렛 또는 잉곳 가열 단계;
    3) 압연 개시 온도는 1030~1150℃이고, 1000℃ 이상에서 3~5회 조압연을 실시하며, 누계 변형량은 ≥50%이며; 중간 슬라브의 대기 온도는 900~950℃이고, 3~5회의 정밀 압연을 더 실시하며, 누계 변형량은 ≥70%이며; 마무리 압연 온도는 800~900℃이고, 마무리 압연 종료 후 ≥100℃/s의 냉각속도로 강판을 600~700℃까지 수냉시킨 다음; 5~10초 동안 공냉시키고, 다시 30~50℃/s의 냉각속도로 ≤200℃까지 담금질하며, 권취 후 ≤20℃/h의 냉각속도로 실온으로 냉각시키는 열간압연+계단식 냉각+권취 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 980MPa급 열연 이상조직강의 제조방법.
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