KR102277396B1 - 오스테나이트계 매트릭스를 가지는 twip 강 시트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 오스테나이트계 매트릭스를 가지는 TWIP 강 시트 및 이러한 TWIP 강의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

오스테나이트계 매트릭스를 가지는 TWIP 강 시트

본 발명은 오스테나이트계 매트릭스를 가지는 TWIP 강 시트 및 이러한 TWIP 강의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 자동차의 제조에 매우 적합하다.

자동차의 중량을 감소시키기 위해, 자동차의 제조를 위해 고강도 강을 사용하는 것이 공지되어 있다. 예를 들어, 구조 부품들의 제조를 위해, 이러한 강의 기계적 특성은 향상되어야 한다. 하지만, 강의 강도가 향상될지라도, 연신율과, 따라서 경강의 성형성 (formability) 이 감소된다. 이러한 문제들을 극복하기 위하여, 양호한 성형성을 가지는 쌍정 유기 소성 강 (TWIP steels) 이 나타났다. 이러한 제품이 매우 양호한 성형성을 나타낼지라도, 최대 인장 강도 (UTS; Ultimate tensile strength) 및 항도 강도 (YS) 와 같은 기계적 특성은 자동차 적용을 수행하는데 충분히 높지 않을 수도 있다.

양호한 가공성을 유지하면서 이러한 강들의 강도를 향상시키기 위해, 냉간 압연 후 전위를 제거하지만 쌍정을 유지하는 회복 처리에 의해 고밀도의 쌍정을 유도하는 것이 공지되어 있다. 하지만, 2 개의 프로세스, 회복 프로세스 및 재결정 프로세스가 경쟁에 있다. 실제로, 양자의 프로세스들 간의 동역학이 상당히 폐쇄되어 있으므로, 회복 프로세스를 제어하기 어렵다. 결론적으로, 재결정을 회피하기 위하여 회복 프로세스를 제어하는 방법을 제공할 필요가 있다.

특허 출원 KR20140013333 은 훌륭한 굽힘성형성 (bendability) 및 연신율을 갖는 고강도 및 고망간 강 시트를 제조하는 방법을 개시하고, 상기 방법은:

- 탄소 (C): 0.4 ~ 0.7 중량%, 망간 (Mn): 12 ~ 24 중량%, 알루미늄 (Al): 1.1 ~ 3.0 중량%, 규소 (Si): 0.3 중량% 이하, 티타늄 (Ti): 0.005 ~ 0.10 중량%, 붕소 (B): 0.0005 ~ 0.0050 중량%, 인 (P): 0.03 중량% 이하, 황 (S): 0.03 중량% 이하, 질소 (N): 0.04 중량% 이하, 및 철 및 다른 불가피한 불순물인 잔부를 포함하는 연속 주조 슬래브 또는 강 잉곳을 1050 ~ 1300 ℃ 로 가열함으로써 균질화 처리 (homogenization-processing) 하는 단계;

- 균질화 처리된 강 잉곳 또는 연속 주조 슬래브를 850 ~ 1000 ℃ 의 마무리 열간 압연 온도에서 열간 압연하는 단계;

- 400 ~ 700 ℃ 에서 열간 압연된 강 시트를 코일링하는 단계;

- 권취된 강 시트를 냉간 압연하는 단계;

- 냉간 압연된 강 시트를 400 ~ 900 ℃ 에서 연속 어닐링하는 단계;

- 선택적으로, 용융 아연 도금 또는 전기 아연 도금에 의해 코팅하는 단계;

- 10 ~ 50 % 의 압하율로 연속 어닐링된 강 시트를 재압연하는 단계; 및

- 20 초 ~ 2 시간 동안 300 ~ 650 ℃ 에서 재압연된 강 시트를 재가열 처리하는 단계

를 포함한다.

하지만, 코팅이 2 차 냉간 압연 전에 디포짓되므로, 금속 코팅이 기계적으로 손상될 위험이 크다. 더욱이, 재가열 단계가 코팅 디포지션 후에 실현되므로, 강과 코팅의 상호확산 (interdiffusion) 이 나타나서 코팅 및 이에 따른 원하는 코팅 특성의 상당한 변경을 초래한다. 추가로, 재가열 단계는 광범위한 온도 및 시간에서 수행될 수 있고, 또한 이러한 원소들 중 어느 것도 명세서에서, 심지어 실시예에서 더 구체화되지 않았다. 그 후, 이러한 방법을 실행함으로써, 많은 단계들이 TWIP 강을 얻기 위하여 수행되므로 생산성은 감소하고 비용은 증가할 위험이 있다. 마지막으로, 특허 출원 KR20140013333 은 재결정과 회복 사이의 경쟁에 대해서는 아무 언급이 없고, 따라서 재결정을 회피하기 위하여 회복 단계를 제어하는 어떠한 방법도 개시하지 않는다.

따라서, 본 발명의 목적은 높은 강도, 훌륭한 성형성 및 연신율을 가지는 TWIP 강을 제공함으로써 전술한 단점들을 해결하는 것이고, 이러한 TWIP 강은 회복된다. 이것은 이러한 TWIP 강을 얻기 위하여 특히 구현하기 쉬운 방법을 이용가능하게 하는 것을 목표로 한다.

이러한 목적은 청구항 1 에 따른 TWIP 강 시트를 제공함으로써 달성된다. 또한, 강 시트는 청구항 2 내지 청구항 12 의 특징들을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 청구항 13 에 따른 TWIP 강 시트를 제공하기 위한 방법이다. 또한, 방법은 청구항 14 내지 청구항 20 의 특징들을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 본 발명의 이하의 상세한 설명으로부터 자명해질 것이다.

본 발명을 설명하기 위하여, 여러 실시형태들 및 비제한적인 실시예들의 시험들이 특히 이하의 도면을 참조하여 설명될 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 일 실시형태를 도시한다.

이하의 용어들이 정의될 것이다:

- UTS: 최대 인장 강도 (MPa),

- YS: 항복 강도 (MPa),

- UE: 균일 연신율, 및

- TE: 전 연신율 (total elongation; %).

본 발명은 오스테나이트계 매트릭스를 가지는 냉간 압연 및 회복된 TWIP 강 시트에 관한 것으로,

0.1 < C < 1.2 중량%,

13.0 ≤ Mn < 25.0 중량%,

0.1 ≤ Si ≤ 3.0 중량%,

0.1 ≤ Cu ≤ 5.0 중량%,

S ≤ 0.030 중량%,

P ≤ 0.080 중량%,

N ≤ 0.1 중량%,

0.1 ≤ Al ≤ 4.0 중량%, 및

0.1 ≤ V ≤ 2.50 중량%,

- Al 의 양이 2.0 중량% 미만일 때, 중량비 Al/V 는 0.2 ~ 8, 또는

- Al 의 양이 2.0 중량% 이상일 때, V 의 양이 0.25 중량% 초과

및 단지 선택적으로,

Nb ≤ 0.5 중량%,

B ≤ 0.005 중량%,

Cr ≤ 1.0 중량%,

Mo ≤ 0.40 중량%,

Ni ≤ 1.0 중량%,

Ti ≤ 0.5 중량%,

0.06 ≤ Sn ≤ 0.2 중량%

와 같은 하나 이상의 원소들,

철 및 세공 (elaboration) 으로부터 기인하는 불가피한 불순물로 만들어진 조성물의 잔부

를 포함한다.

어떠한 이론에도 구속됨 없이, 본 발명에 따른 TWIP 강 시트가 이러한 특정 미세조직 덕분에, 특히 전술한 바와 같이 V 에 대한 Al 의 양의 조합으로 전 연신율과 같은 기계적 특성의 향상을 허용하는 것을 보여준다. 실제로, V 에 대한 Al 의 특정 양 외에는, 강이 충분히 강화되지 않는다는 위험이 있다.

강의 화학 조성과 관련하여, C 는 기계적 특성 및 미세조직의 형성에서 중요한 역할을 한다. 이는 적층 결함 에너지를 증가시키고, 또한 오스테나이트 상의 안정성을 촉진시킨다. 13.0 ~ 25.0 중량% 의 Mn 함량과 결합될 때에, 이러한 안정성이 0.1 % 이상의 탄소 함량에 대해 달성된다. 바나듐 카바이드가 있는 경우, 높은 Mn 함량이 오스테나이트에서 바나듐 카바이드 (VC) 의 용해도를 증가시킬 수도 있다. 하지만, 1.2 % 초과의 C 함량에 대해, 예를 들어 바나듐 카바이드 또는 카보니트라이드의 과도한 침전으로 인해 연성이 감소하는 위험이 있다. 바람직하게는, 탄소 함량은 선택적으로 최적의 카바이드 또는 카보니트라이드 침전물과 결합되어 충분한 강도를 얻기 위하여 0.20 ~ 1.2 중량%, 더 바람직하게는 0.5 ~ 1.0 중량%, 유리하게는 0.71 ~ 1.0 중량% 이다.

또한, Mn 은 강도를 증가시키기 위한, 적층 결함 에너지를 증가시키기 위한 그리고 오스테나이트 상을 안정화하기 위한 필수적인 원소이다. 그 함량이 13.0 % 미만인 경우, 변형성을 매우 눈에 띄게 감소시키는 마텐자이트 상이 형성될 위험이 있다. 더욱이, 망간 함량이 25.0 % 초과인 경우, 쌍정의 형성이 억제되고, 따라서 강도가 증가될 지라도, 실온에서 연성이 저하된다. 바람직하게는, 망간 함량은 적층 결함 에너지를 최적화시키기 위하여 그리고 변형의 효과 하에서 마텐자이트의 형성을 방지하기 위하여 15.0 ~ 24.0 %, 더 바람직하게는 17.0 ~ 24.0 % 이다. 더욱이, Mn 함량이 24.0 % 초과인 경우, 쌍정에 의한 변형 모드가 완전 전위 활주에 의한 변형 모드에 비해 덜 선호된다.

Al 은 강의 탈산에 특히 효과적인 원소이다. C 와 마찬가지로, 이는 적층 결함 에너지를 증가시켜서, 변형 마텐자이트를 형성하고, 그럼으로써 연성 및 지연 파괴 저항성을 향상시키는 위험을 감소시킨다. 하지만, Mn 이 액체 철에서 질소의 용해도를 증가시키기 때문에, Al 은 이것이 높은 Mn 함량을 가지는 강에서 과량으로 존재하는 경우 단점이 된다. 과도하게 많은 양의 Al 이 강 내에 존재하면, Al 과 결합하는 N 은, 고온 변태 (hot conversion) 동안 결정 입계의 이동을 지연시키고 또한 연속 주조에서 나타나는 균열의 위험을 매우 눈에 띄게 증가시키는 알루미늄 니트라이드 (AlN) 의 형태로 첨전된다. 더욱이, 이후에 설명되는 바와 같이, 본질적으로 카보니트라이드의 미세한 침전물을 형성하기 위하여 충분한 양의 N 이 이용가능해야 한다. 바람직하게는, Al 함량은 2 % 이하이다. Al 함량이 4.0 % 초과인 경우, 쌍정의 형성이 억제되어 연성을 감소시키는 위험이 있다.

또한, 바나듐은 본 발명의 맥락에서 중요한 역할을 한다. 본 발명에 따라, V 의 양은 0.1 ≤ V ≤ 2.5 %, 및 바람직하게는 0.1≤ V ≤ 1.0 % 이도록 되어 있다. 바람직하게는, V 는 침전물을 형성한다. 어떠한 이론에도 구속됨 없이, 니트라이드, 카바이드 또는 카보니트라이드의 형태 하의 바나듐은 재결정을 점차적으로 지연시켜서, 어떠한 재결정의 위험도 없이 회복 단계가 수행될 수 있는 것을 보여준다. 바람직하게는, 강에서 이러한 원소의 체적 분율은 0.0001 ~ 0.05 % 이다. 바람직하게는, 바나듐 원소는 주로 과립내 위치 (intragranular position) 에 국한된다. 유리하게는, 바나듐 원소는 7 nm 미만, 바람직하게는 0.2 ~ 5 nm 의 평균 크기를 갖는다.

알루미늄 및 바나듐 양에 대한 상기한 한계에 더하여, 이러한 원소들은 이하의 조건들에 준수해야 한다:

- Al 이 엄격하게 2.0 % 미만이면, 중량비 Al/V 는 0.2 ~ 8 이여야 하고,

- Al 이 2.0 % 이상이면, V 의 양은 엄격하게 0.25 % 초과여야 한다.

V 에 대한 Al 의 이러한 특정 양으로, Al 이 강 내에서 고용체로 존재하여, 회복 단계 동안 바나듐 침전에 더하여 재결정을 지연시키고, 따라서 전 연신율과 같은 TWIP 강의 기계적 특성을 향상시키는 것으로 보인다.

질소 함량은 응고 동안 체결함 (volume defects; 블리스터) 의 형성 및 AlN 의 과도한 침전을 방지하기 위하여 0.1 % 이하이여야 한다. 더욱이, 원소들이 바나듐, 니오븀, 티타늄, 크롬, 몰리브덴 및 보론과 같이 니트라이드의 형태로 침전할 수 있는 경우, 질소 함량은 0.1 % 를 초과해서는 안 된다.

또한, 규소는 탈산 강 (deoxidizing steel) 에 그리고 고상 경화 (solid-phase hardening) 에 효과적인 원소이다. 하지만, 3.0 % 함량을 초과하면, 이것은 연신율을 감소시키고, 특정 조립 프로세스 동안 원치 않은 산화물을 형성하는 경향이 있고, 따라서 이것은 이러한 한계 미만으로 유지되어야 한다. 바람직하게는, 규소의 함량은 0.6 % 이하이다.

마찬가지로, 0.1 ~ 5.0 % 의 함량을 갖는 구리는 구리 금속의 침전에 의해 강을 경화시키는 일 수단이다. 게다가, 구리는 재결정의 지연에 작용하는 것으로 보인다. 하지만, 이러한 함량을 초과하면, 구리는 열간 압연된 강에서 표면 결함의 출현을 초래한다. 바람직하게는, 구리의 양은 2.0 % 미만이다.

황 및 인은 결정립계를 취화시키는 불순물이다. 충분한 고온 연성을 유지하기 위하여, 그들 각각의 함량은 0.030 및 0.080 % 를 초과해서는 안 된다.

일부 붕소는 최대 0.005 %, 바람직하게는 최대 0.001 % 로 첨가될 수도 있다. 이러한 원소는 결정립계에서 분리되고, 그들의 응집력을 증가시킨다. 어떠한 이론에도 구속됨 없이, 이것이 프레싱에 의한 성형 이후에 잔류 응력의 감소로 이어지고, 또한 그로 인해 성형된 부품들의 응력 하에서 보다 양호한 내부식성으로 이어지는 것으로 보인다. 이러한 원소는 오스테나이트 결정립계에서 분리되고, 또한 그들의 응집력을 증가시킨다. 붕소는 예를 들어 보로카바이드 및 보로니트라이드의 형태로 침전된다.

니켈은 선택적으로 고용 경화에 의한 강의 강도를 증가시키기 위해 사용될 수도 있다. 하지만, 그 중에서도 비용상 이유로, 1.0 % 이하, 바람직하게는 0.3 % 미만의 최대 함량으로 니켈 함량을 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 티타늄 및 니오븀은 침전물을 형성함으로써 경화 및 강화를 달성하는데 선택적으로 사용될 수도 있는 원소들이다. 하지만, Nb 또는 Ti 가 0.50 % 를 초과하는 경우, 과도한 침전물이 인성의 감소를 유발할 수도 있는 위험이 있고, 이는 회피되어야 한다. 바람직하게는, Ti 의 양은 0.040 중량% ~ 0.50 중량% 이거나, 0.030 중량% ~ 0.130 중량% 이다. 바람직하게는, 티타늄 함량은 0.060 중량% ~ 0.40 중량%, 예를 들어 0.060 중량% ~ 0.110 중량% 이다. 바람직하게는, Nb 의 양은 0.070 중량% ~ 0.50 중량% 또는 0.040 중량% ~ 0.220 중량% 이다. 바람직하게는, 니오븀 함량은 0.090 중량% ~ 0.40 중량%, 유리하게는 0.090 중량% ~ 0.20 중량% 이다.

크롬 및 몰리브덴은 고용 경화에 의해 강의 강도를 증가시키기 위한 선택적 원소로서 사용될 수도 있다. 하지만, 크롬은 적층 결함 에너지를 감소시키므로, 그 함량은 1.0 % 를 초과해서는 안 되고, 바람직하게는 0.070 % ~ 0.6 % 이여야 한다. 바람직하게는, 크롬 함량은 0.20 % ~ 0.5 % 이다. 몰리브덴은 0.40 % 이하의 양으로, 바람직하게는 0.14 % ~ 0.40 % 의 양으로 첨가될 수도 있다.

더욱이, 어떠한 이론에도 구속됨 없이, 바나듐, 티타늄, 니오븀, 크롬 및 몰리브덴의 침전물은 지연 균열에 대한 민감성을 감소시킬 수 있고, 연성 및 인성 특성을 저하시킴 없이 그렇게 하는 것을 보여준다. 따라서, 바람직하게는, 카바이드, 니트라이드 및 카보니트라이드의 형태 하의 티타늄, 니오븀, 크롬 및 몰리브덴으로부터 선택된 적어도 하나의 원소가 0.01 ~ 0.025 % 의 양으로 존재한다.

선택적으로, 주석 (Sn) 은 0.06 ~ 0.2 중량% 의 양으로 첨가된다. 어떠한 이론에도 구속됨 없이, 주석이 귀한 원소이고, 또한 그 자체에 의해 고온에서 얇은 산화물 필름을 형성하지 않으므로, Al, Si, Mn 등과 같은 산화 촉진 원소가 표면으로 확산되어 산화물을 형성하는 것을 억제하기 위하여 Sn 이 용융 아연 도금 이전에 어닐링에서 매트릭스의 표면에 침전되고, 그로 인해 아연 도금성 (galvanizability) 을 향상시키는 것으로 보인다. 하지만, Sn 의 첨가된 양이 0.06 % 미만인 경우, 효과는 명확하지 않고, Sn 의 첨가된 양의 증가는 선택적 산화물의 형성을 억제하는 반면, Sn 의 첨가된 양이 0.2 % 초과인 경우, 첨가된 Sn 은 고온 가공성을 약화시키기 위해 고온 취성을 유발한다. 그러므로, Sn 의 상한치는 0.2 % 이하로 제한된다.

또한, 강은 개발로부터 기인하는 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 불가피한 불순물은 어떠한 제한도 없이 O, H, Pb, Co, As, Ge, Ga, Zn 및 W 을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각 불순물의 중량 함량은 0.1 중량% 이하이다.

바람직한 실시형태에서, TWIP 강은 이하의 방정식이 만족된다는 것을 보장하기 위하여 Al, V, C, Mn, Si, Cu 및 Nb 을 포함한다:

실제로, 어떠한 이론에도 구속됨 없이, 상기한 방정식이 만족될 때에, TWIP 강의 기계적 특성이 추가로 향상되는 것을 보여준다.

바람직하게는, 강의 평균 입자 크기는 최대 5 ㎛, 바람직하게는 0.5 ~ 3 ㎛ 이다.

본 발명에 따라, 강 시트는 회복되고, 이는 이것이 아직 재결정되지 않았다는 것을 의미한다. 바람직한 실시형태에서, 강의 회복된 분율은 75 % 초과, 바람직하게는 90 % 초과이다. 바람직하게는, 회복된 분율은 투과 전자 현미경 (TEM) 또는 주사 전자 현미경 (SEM) 으로 결정된다.

바람직한 실시형태에서, 강 시트는 금속 코팅에 의해 덮인다. 금속 코팅은 알루미늄계 코팅 또는 아연계 코팅일 수 있다.

바람직하게는, 알루미늄계 코팅은 15 % 미만의 Si, 5.0 % 미만의 Fe, 선택적으로는 0.1 % ~ 8.0 % 의 Mg 및 선택적으로 0.1 % ~ 30.0 % 의 Zn 를 포함하고, 잔부는 Al 이다.

유리하게는, 아연계 코팅은 0.01 ~ 8.0 % 의 Al, 선택적으로는 0.2 ~ 8.0 % 의 Mg 을 포함하고, 잔부는 Zn 이다.

예를 들어, 코팅된 강 시트는 코팅 디포지션 후에 수행된 어닐링 단계 후에 얻어진 용융 아연 도금된 강 시트이다.

바람직한 실시형태에서, 강 시트는 0.4 ~ 1 mm 의 두께를 가진다.

TWIP 강 시트를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법은 이하의 단계들을 포함한다:

A. 전술한 조성을 가지는 슬래브를 공급하는 단계,

B. 이러한 슬래브를 재가열하고 이것을 열간 압연하는 단계,

C. 코일링하는 단계,

D. 1 차 냉간 압연하는 단계,

E. 재결정 어닐링하는 단계,

F. 2 차 냉간 압연하는 단계, 및

G. 회복 가열 처리하는 단계.

본 발명에 따라, 방법은 전술한 조성을 가지는 강으로 만들어진 스트립, 얇은 슬래브 또는 슬래브와 같은 반제품의 공급 단계 A) 를 포함하고, 이러한 슬래브는 주조된다. 바람직하게는, 주조 투입 원료 (cast input stock) 는 중간 냉각 없이 주조 후에 이러한 온도에서 직접적으로 사용되거나, 또는 1000 ℃ 초과, 더 바람직하게는 1050 ℃ 초과, 유리하게는 1100 ~ 1300 ℃ 의 온도로 가열된다.

그런 다음 열간 압연은 예를 들어 2 ~ 5 mm, 또는 심지어 1 ~ 5 mm 의 두께를 일반적으로 가지는 열간 압연된 스트립을 얻기 위하여 바람직하게는 890 ℃ 초과 또는 더 바람직하게는 1000 ℃ 초과의 온도에서 수행된다. 연성의 부족을 통한 임의의 균열 문제를 회피하기 위해, 압연 종료 온도는 바람직하게는 850℃ 이상이다.

열간 압연 후에, 스트립은 카바이드 (본질적으로 시멘타이트 (Fe,Mn)₃C)) 의 상당한 침전이 일어나지 않게 하는 온도에서 코일링되어야 하고, 이는 특정 기계적 특성의 감소를 초래할 것이다. 코일링 단계 C) 는 580 ℃ 이하, 바람직하게는 400 ℃ 이하의 온도에서 실현된다.

후속 냉간 압연 작업 후 재결정 어닐링이 수행된다. 이러한 추가 단계들은 열간 압연된 스트립에서 얻어지는 것보다 더 작은 입자 크기를 초래하고, 따라서 더 높은 강도 특성을 초래한다. 물론, 더 작은 두께, 예를 들어 두께가 0.2 mm 내지 수 mm, 바람직하게는 0.4 ~ 4 mm 인 제품을 얻는 것이 바람직할 경우 수행되어야 한다. 전술한 프로세스에 의해 얻어진 열간 압연된 제품은 가능한 사전 산세 작업이 통상의 방법으로 수행된 후에 냉간 압연된다.

1 차 냉간 압연 단계 D) 는 30 ~ 70 %, 바람직하게는 40 ~ 60 % 의 압하율로 수행된다.

이러한 압연 단계 후에, 입자들은 매우 가공 경화되고, 이는 재결정 어닐링 작업을 수행할 필요가 있다. 이러한 처리는 연성을 회복시키고 동시에 강도를 감소시키는 효과를 가진다. 바람직하게는, 이러한 어닐링은 연속적으로 수행된다. 유리하게는, 재결정 어닐링 단계 E) 는 예를 들어 10 ~ 500 초, 바람직하게는 60 ~ 180 초 동안 700 ~ 900 ℃, 바람직하게는 750 ~ 850 ℃ 에서 실현된다. 바람직하게는, 이러한 어닐링 동안, 니트라이드, 카바이드 또는 카보니트라이드 형태 하에서 적어도 하나의 바나듐 원소는 침천되어, 재결정을 지연시킬 수 있다.

그런 다음, 2 차 냉간 압연 단계 F) 는 1 ~ 50 %, 바람직하게는 10 ~ 40 % 및 더 바람직하게는 20 ~ 40 % 의 압하율로 실현된다. 이는 강 두께의 감소를 허용한다. 게다가, 전술한 방법에 따라 제조된 강 시트는 재압연 단계를 거침으로써 변형도 경화를 통해 증가된 강도를 가질 수도 있다. 또한, 이러한 단계는 고밀도의 쌍정을 유도하고, 따라서 강 시트의 기계적 특성을 향상시킨다.

2 차 냉간 압연 후에, 회복 단계 G) 가 재압연된 강 시트의 높은 연신율 및 굽힘성형성을 추가로 확보하기 위하여 실현된다. 회복은 변형 쌍정을 유지하면서 강 미세조직의 전위의 제거 또는 재배치에 의해 특징지어진다. 변형 쌍정 및 전위 모두는 압연 단계와 같은 재료의 소성 변형에 의해 도입된다.

바람직한 실시형태에서, 회복 단계 G) 는 배치 어닐링 또는 연속 어닐링 노 내에서 410 ~ 700 ℃ 의 온도로 강 시트를 가열함으로써 수행된다. 이러한 경우에, 용융 도금 단계 G) 가 이어질 수 있고, 즉 연속 어닐링에서 코팅 디포지션을 위해 강 시트의 표면을 준비한 후 용융 금속 욕에서 강 시트를 침지하는 것이 이어질 수 있으며, 상기 용융 금속 욕은 용융 욕의 특성에 따라 410 ~ 700 ℃ 의 온도를 갖는다.

다른 바람직한 실시형태에서, 회복 단계 G) 는 용융 도금 코팅에 의해 수행된다. 이러한 경우에, 재결정 어닐링 후에 용융 도금 (hot dip plating) 이 실현되는 특허 출원 KR201413333 와 대조적으로, 회복 단계 및 용융 도금 코팅은 동시에 실현되어, 비용 절감 및 생산성 향상을 허용한다.

이러한 실시형태에서, 강 미세조직에서 회복 프로세스는 연속 어닐링에서 강 표면의 준비 중에 시작되고, 또한 용융 욕 내로의 침지 동안 달성되는 것을 보여준다.

강 표면의 준비는 바람직하게는 상온으로부터 용융 욕, 즉 410 ~ 700 ℃ 의 온도로 강 시트를 가열함으로써 수행된다. 바람직한 실시형태에서, 열 순환은, 강이 용융 욕의 온도를 초과하는 온도에서 가열되는 적어도 하나의 가열 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 강 시트 표면의 준비는 몇 초 동안 650 ℃ 에서 수행된 다음, 5 초 동안 아연 욕 내로 침지될 수 있고, 욕 온도는 450 ℃ 의 온도에 있다.

바람직하게는, 용융 욕의 온도는 용융 욕의 특성에 따라 410 ~ 700 ℃ 이다.

유리하게는, 강 시트는 알루미늄계 욕 또는 아연계 욕 내로 침지된다. 바람직하게는, 용융 욕으로의 침지는 1 ~ 60 초 동안, 더 바람직하게는 1 ~ 20 초 동안, 그리고 유리하게는 1 ~ 10 초 동안 수행된다.

바람직한 실시형태에서, 알루미늄계 욕은 15 % 미만의 Si, 5.0 % 미만의 Fe, 선택적으로 0.1 ~ 8.0 % 의 Mg 및 선택적으로 0.1 ~ 30.0 % 의 Zn 을 포함하고, 잔부는 Al 이다. 바람직하게는, 이러한 욕의 온도는 550 ~ 700 ℃, 바람직하게는 600 ~ 680 ℃ 이다.

다른 바람직한 실시형태에서, 알루미늄계 욕은 0.01 ~ 8.0 % 의 Al, 선택적으로 0.2 ~ 8.0 % 의 Mg 을 포함하고, 잔부는 Zn 이다. 바람직하게는, 이러한 욕의 온도는 410 ~ 550 ℃, 바람직하게는 410 ~ 460 ℃ 이다.

또한, 용융 욕은 용융 욕에서 강 시트의 통과로부터 또는 잉곳의 공급으로부터 잔류 원소 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 선택적으로 불순물은 Sr, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr 또는 Bi 로부터 선택되고, 각 추가 원소의 중량 함량은 0.3 중량% 이하이다. 용융 욕에서 강 시트의 통과로부터 또는 잉곳의 공급으로부터 잔류 원소는 최대 5.0 중량%, 바람직하게는 3.0 중량% 의 함량을 갖는 철일 수 있다.

유리하게는, 회복 단계 G) 는 1 초 ~ 30 분, 바람직하게는 30 초 ~ 10 분 동안 수행된다.

예를 들어, 합금화 어닐링 단계는 용융 아연 도금된 강 시트를 얻기 위하여 코팅 디포지션 후에 수행될 수 있다.

따라서, 고강도, 우수한 성형성 및 연신율을 가지는 오스테나이트계 매트릭스를 포함하는 TWIP 강 시트는 본 발명에 따른 방법으로부터 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 방법으로, 이러한 TWIP 강 시트는, 2 회의 냉간 압연 단계 후 전위는 제거되지만 쌍정은 유지되는 회복 단계 덕분에 다수의 쌍정을 유도함으로써 달성된다.

실시예

이러한 실시예에서, 이하의 중량 조성을 가지는 TWIP 강 시트가 사용되었다:

우선, 샘플들은 1200 ℃ 의 온도에서 가열 및 열간 압연되었다. 열간 압연의 마무리 온도는 890 ℃ 로 설정되었고, 코일링은 열간 압연 후에 400 ℃ 에서 수행되었다. 그런 다음, 1 차 냉간 압연이 50 % 의 냉간 압연 압하율로 실현되었다. 그 후, 재결정 어닐링이 180 초 동안 750 ℃ 에서 수행되었다. 그 뒤에, 2 차 냉간 압연이 30 % 의 냉간 압연 압하율로 실현되었다.

마침내, 샘플 1 에 대해, 회복 가열 단계가 총 40 초 동안 수행되었다. 강 시트는 우선 노 내에서 675 ℃ 까지 가열함으로써 준비되었고, 400 ~ 675 ℃ 에서 소요된 시간은 37 초였고, 그런 다음 3 초 동안 9 중량% 의 규소, 최대 3 중량% 의 철, 및 알루미늄인 잔부를 포함하는 용융 욕 내로 침지되었다. 용융 욕 온도는 675 ℃ 였다.

샘플 2 에 대해, 회복 가열 처리는 총 40 초 동안 수행되었다. 강 시트는 우선 노 내에서 675 ℃ 까지 가열함으로써 준비되었고, 400 ~ 675 ℃ 에서 소요된 시간은 34 초였고, 그런 다음 6 초 동안 9 중량% 의 규소, 최대 3 중량% 의 철, 및 알루미늄인 잔부를 포함하는 용융 욕 내로 침지되었다. 용융 욕 온도는 675 ℃ 였다.

샘플 3 ~ 샘플 5 에 대해, 회복 가열 처리는 총 90 초 동안 수행되었다. 강 시트는 우선 노 내에서 650 ℃ 까지 가열함으로써 준비되었고, 460 ~ 650 ℃ 에서 소요된 시간은 84 초였고, 그런 다음 각각 6 초 동안 아연 욕 내로 침지되었다. 용융 욕 온도는 460 ℃ 였다.

샘플 6 및 샘플 7 에 대해, 회복 열 처리는 총 30 초 동안 수행되었다. 강 시트는 우선 노 내에서 625 ℃ 까지 가열함으로써 준비되었고, 460 ~ 625 ℃ 에서 소요된 시간은 24 초였고, 그 다음 각각 6 초 동안 아연 욕 내로 침지되었다. 용융 욕 온도는 460 ℃ 였다. 샘플 1 내지 샘플 7 의 미세조직은 회복 단계 동안 재결정이 발생하지 않다는 것을 확인하기 위하여 SEM 으로 분석되었다. 기계적 특정은 결정되었다. 결과들은 이하의 표에 있다.

결과들은 본 발명에 따른 중량비 Al/V 를 가지는 샘플 1 이 회복되었다는 것을 보여준다. 대조적으로, 실험 2 는 재결정되었다.

샘플 1 의 기계적 특성은 샘플 2 의 기계적 특성보다 더 양호하다.

본 발명에 따른 샘플 5 는 회복 가열 처리 후에 회복되었다. 대조적으로, 샘플 3 및 샘플 4 는 재결정되었다. 더욱이, 샘플 5 의 기계적 특성, 특히 UTS 및 YS 는 샘플 3 및 샘플 4 의 기계적 특성보다 높았다.

본 발명에 따른 샘플 7 은 회복 가열 처리 후에 회복되었다. 대조적으로, 샘플 6 은 재결정되었다. 더욱이, 샘플 7 의 기계적 특성, 특히 UTS 및 YS 는 샘플 6 의 기계적 특성보다 높았다.

도 1 은 샘플 1 내지 샘플 7 에서 Al 및 V 의 양을 나타낸다.

Claims (20)

1. 오스테나이트계 매트릭스를 가지는, TWIP 강 시트를 제조하는 방법으로서, 하기의 조성을 포함하고,
   0.1 < C < 1.2 중량%,
   13.0 ≤ Mn < 25.0 중량%,
   0.1 ≤ Si ≤ 3.0 중량%,
   0.1 ≤ Cu ≤ 5.0 중량%,
   S ≤ 0.030 중량%,
   P ≤ 0.080 중량%,
   N ≤ 0.1 중량%,
   0.1 ≤ Al ≤ 4.0 중량%, 및
   0.1 ≤ V ≤ 2.50 중량%,
   - Al 의 양이 2.0 중량% 미만일 때, 중량비 Al/V 는 0.2 ~ 8 이거나, 또는
   - Al 의 양이 2.0 중량% 이상일 때, V 의 양이 0.25 중량% 초과,
   및 단지 선택적으로,
   Nb ≤ 0.5 중량%,
   B ≤ 0.005 중량%,
   Cr ≤ 1.0 중량%,
   Mo ≤ 0.40 중량%,
   Ni ≤ 1.0 중량%,
   Ti ≤ 0.5 중량%,
   0.06 ≤ Sn ≤ 0.2 중량%
   와 같은 하나 이상의 원소들,
   조성의 잔부가 철 및 불가피한 불순물로 만들어지고,
   A. 상기 조성을 가지는 슬래브를 공급하는 슬래브 공급 단계,
   B. 1000 ℃ 초과의 온도에서 상기 슬래브를 재가열하고, 상기 슬래브를 적어도 850 ℃ 의 최종 압연 온도로 열간 압연하는 재가열 및 열간 압연 단계,
   C. 580 ℃ 이하의 온도에서 코일링하는 코일링 단계,
   D. 30 ~ 70 % 의 압하율로 1 차 냉간 압연하는 1 차 냉간 압연 단계,
   E. 700 ~ 900 ℃ 에서 재결정 어닐링하는 재결정 어닐링 단계,
   F. 1 ~ 50 % 의 압하율로 2 차 냉간 압연하는 2 차 냉간 압연 단계, 및
   G. 회복 가열 처리 단계
   를 포함하는, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   V 의 양은 0.1 ~ 1.0 중량% 인, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   Al 의 양은 2.0 중량% 이하인, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   니트라이드, 카바이드 또는 카보니트라이드 형태 하의 적어도 하나의 바나듐 원소가 강 내에 존재하는, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   Cu 의 양은 2.0 중량% 미만인, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   Nb 의 양은 0.070 ~ 0.50 중량% 인, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   Si 의 양은 0.6 중량% 이하인, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   Al, V, C, Mn, Si, Cu 및 Nb 의 양은, 중량% 로, 이하의 식:
   

   

   
   을 만족시키는, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
9. 제 1 항에 있어서,
   상기 강 시트는 금속 코팅에 의해 덮이는, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 강 시트는 알루미늄계 코팅 또는 아연계 코팅에 의해 덮이는, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 제 1 항에 있어서,
    회복하는 단계 G) 는 배치 어닐링 또는 연속 어닐링 노 내에서 410 ~ 700 ℃ 의 온도에서 상기 강 시트를 가열함으로써 수행되는, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
15. 제 1 항에 있어서,
    회복하는 단계 G) 는 용융 도금 (hot-dip coating) 에 의해, 즉 연속 어닐링에서 코팅 디포지션을 위해 강 시트의 표면을 준비한 다음, 용융된 금속 욕 내에 상기 강 시트를 침지함으로써 수행되고, 상기 용융된 금속 욕은 상기 용융된 금속 욕의 특성에 따라 410 ~ 700 ℃ 의 온도를 가지는, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
16. 제 15 항에 있어서,
    강 표면의 제조 중에, 상기 강 시트는 상온으로부터 상기 용융된 금속 욕의 온도로 가열되는, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
17. 제 15 항에 있어서,
    상기 욕은 알루미늄계이고, 또한 15 % 미만의 Si, 5.0 % 미만의 Fe, 선택적으로 0.1 ~ 8.0 % 의 Mg 및 선택적으로 0.1 ~ 30.0 % 의 Zn 을 포함하고, 잔부는 Al 인, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
18. 제 15 항에 있어서,
    상기 욕은 아연계이고, 또한 0.01 ~ 8.0 % 의 Al, 선택적으로 0.2 ~ 8.0 % 의 Mg 을 포함하고, 잔부는 Zn 인, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
19. 제 1 항에 있어서,
    회복하는 단계 G) 는 1 초 내지 30 분 동안 수행되는, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 회복하는 단계 G) 는 30 초 내지 10 분 동안 수행되는, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.

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