KR102464732B1

KR102464732B1 - 향상된 강도, 연성 및 성형성을 갖는 피복 강 시트의 제조 방법

Info

Publication number: KR102464732B1
Application number: KR1020177002722A
Authority: KR
Inventors: 장-필리쁘 마스; 장-크리스토쁘 옐
Original assignee: 아르셀러미탈
Priority date: 2014-08-07
Filing date: 2015-08-07
Publication date: 2022-11-07
Also published as: WO2016020899A1; RU2695680C2; CN106661645B; PL3177749T3; WO2016020714A1; BR112017002189B1; JP2020147852A; RU2017103760A3; TR201900530T4; JP6715824B2; US20170233847A1; HUE041697T2; CA2956539A1; CN106661645A; JP7033625B2; EP3177749B8; BR112017002189A2; CA2956539C; EP3177749A1; EP3177749B1

Abstract

본 발명은 항복 강도 YS > 550　㎫, 인장 강도 TS > 980 ㎫, 및 향상된 성형성과 연성을 갖는 고강도 피복 강 시트의 제조 방법에 관한 것이다. 강은 0.15% ≤ C ≤ 0.25%, 1.2% ≤ Si ≤ 1.8%, 2% ≤ Mn ≤ 2.4%, 0.1% ≤ Cr ≤ 0.25%, Al ≤0.5%, 잔부로 Fe 및 불가피한 불순물을 함유한다. 강은 적어도 30 s 동안 TA1 = Ac3 - 0.45*(Ms - QT) 내지 TA2 = 830 ℃ 의 온도에서 어닐링되고, 그리고 나서 180℃ 내지 300℃ 의 켄칭 온도 QT 까지 냉각됨으로써 켄칭되고, 그리고 나서 380℃ 내지 480℃ 의 파티셔닝 온도 PT 까지 가열되고 이 온도에서 10 s 내지 300 s 의 파티셔닝 시간 Pt 동안 유지되고, 그리고 나서 용융 도금되고 300 ℃ 미만에서 적어도 25 ℃/s 의 냉각 속도로 실온까지 냉각되거나 또는 적어도 25 ℃/s 의 냉각 속도로 실온까지 직접 냉각되고 더 전기-갈바나이징되거나 또는 코팅 없이 적어도 25 ℃/s 의 냉각 속도로 실온까지 냉각된다. 본 발명에 따른 강은 5% 내지 25% 의 이상영역 페라이트, 적어도 50% 의 파티셔닝된 마텐자이트, 적어도 10% 의 잔류 오스테나이트, 10% 미만의 프레시 마텐자이트, 및 베이나이트를 함유하고, 파티셔닝된 마텐자이트와 베이나이트의 합계가 적어도 60 % 이다. 또한, 획득되는 피복 또는 비-피복 시트에 관한 것이다.

Description

향상된 강도, 연성 및 성형성을 갖는 피복 강 시트의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING A COATED STEEL SHEET HAVING IMPROVED STRENGTH, DUCTILITY AND FORMABILITY}

본 발명은 향상된 강도, 연성 및 성형성을 갖는 고강도 피복 강 시트의 제조 방법 및 그 방법으로 획득되는 시트에 관한 것이다.

자동차용 보디 구조 부재 및 보디 패널의 부품과 같은 다양한 장비를 제조하기 위해, DP (dual phase) 강 또는 TRIP (transformation induced plasticity) 강으로 이루어진 피복 시트를 사용하는 것이 일반적이다.

예를 들어, 마텐자이트 미세조직 및/또는 일부 잔류 오스테나이트를 포함하고 약 0.2 % 의 C, 약 2 % 의 Mn, 약 1.7 % 의 Si 를 함유하는 그러한 강은, 약 750 ㎫ 의 항복 강도, 약 980 ㎫ 의 인장 강도, 8 % 초과의 총 연신율을 갖는다. 이 시트는 Ac₃ 변태점보다 높은 어닐링 온도로부터 Ms 변태점보다 높은 과시효 온도까지 켄칭한 후 그 온도에서 주어진 시간 동안 시트를 유지함으로써 연속 어닐링 라인에서 생산된다. 그리고 나서, 시트는 핫 딥 갈바나이징 또는 전기-갈바나이징된다.

지구 환경 보전의 관점에서 연료 효율을 향상시키기 위해 자동차의 중량을 줄이도록, 향상된 수율 및 인장 강도를 갖는 시트를 구비하는 것이 바람직하다. 그러나, 이러한 시트는 양호한 연성 및 양호한 성형성을 가져야 한다.
US 2014/170439 는 적어도 1000 ㎫ 의 기계적 강도를 갖는 시트를 제조하기 위한 프로세스를 개시한다. 게다가, 켄칭 및 파티셔닝으로 알려진 열처리가 일반적인 용어로 "The quenching and partitioning process: background and recent progress" (John G. Speer 등, Materials Research, Vol.8, No.4, 2008년 4월) 에 개시되어 있다.

이와 관련하여, 적어도 550 ㎫ 의 항복 강도 YS, 약 980 ㎫ 의 인장 강도 TS, 적어도 12% 의 균일 연신율 및 적어도 18% 의 총 연신율을 갖는 시트를 구비하는 것이 여전히 바람직하다. 더욱이, 손상에 대한 높은 내성, 즉 적어도 30% 의 구멍 확장비 HER 을 갖는 시트를 구비하는 것이 또한 바람직하다. 상세한 설명 전체와 청구항에 기재된 구멍 확장비는 표준 ISO16630 : 2009 에 따라 측정된다.

그러므로, 본 발명의 목적은 이러한 시트 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

그러므로, 본 발명은, 강 시트의 열처리에 의한, 5% 내지 25% 의 이상영역 (intercritical) 페라이트, 적어도 10% 의 잔류 오스테나이트, 적어도 50% 의 파티셔닝된 (partitioned) 마텐자이트, 10% 미만의 프레시 (fresh) 마텐자이트, 및 베이나이트를 함유하는 미세조직을 갖는 강 시트의 제조 방법에 관한 것으로서, 파티셔닝된 마텐자이트와 베이나이트의 합계가 적어도 60% 이고, 상기 강의 화학 조성이, 중량% 로,

0.15% ≤ C ≤ 0.25%

1.2% ≤ Si ≤ 1.8%

2% ≤ Mn ≤ 2.4%

0.1% ≤ Cr ≤ 0.25%

Al ≤ 0.5%

를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피한 불순물이고,

열처리 및 코팅의 작업은 연속적인 다음의 단계들:

30 s 초과의 시간 동안 TA1 = Ac3 - 0.45*(Ms - QT) (여기서, QT 는 180℃ 내지 300℃ 의 켄칭 온도임) 내지 TA2 = 830℃ 의 어닐링 온도 TA 에서 상기 시트를 가열 및 어닐링하는 단계,

180℃ 내지 300℃ 의 켄칭 온도 QT 까지 상기 시트를 냉각시킴으로써 상기 시트를 켄칭하는 단계,

10 s 내지 300 s 의 파티셔닝 시간 Pt 동안 380℃ 내지 480℃ 의 파티셔닝 온도 PT 까지 상기 시트를 가열하는 단계, 및

적어도 25℃/s 의 냉각 속도로 실온까지 상기 시트를 냉각시키는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 방법은 0.17 % ≤ C ≤ 0.21 % 이다.

다른 실시형태에서, 본 발명에 따른 방법은 1.3 % ≤ Si ≤ 1.6 % 이다.

다른 실시형태에서, 본 발명에 따른 방법은 2.1 % ≤ Mn ≤ 2.3 % 이다.

바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 방법은 파티셔닝 온도 PT 가 10 s 내지 90 s 의 파티셔닝 시간 동안 430 ℃ 내지 480 ℃ 이다.

다른 실시형태에서, 본 발명에 따른 방법은 파티셔닝 온도 PT 가 10 s 내지 300 s 의 파티셔닝 시간 동안 380 ℃ 내지 430 ℃ 이다.

제 1 실시형태에서, 피복 강 시트를 제조하기 위해, 상기 방법은, 파티셔닝 시간 Pt 동안 파티셔닝 온도 PT 까지 시트를 가열하는 단계와 실온까지 시트를 냉각시키는 단계 사이에, 시트를 용융 도금하는 단계를 포함한다.

바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 방법은 용융 도금하는 단계가 갈바나이징 단계이다.

다른 실시형태에서, 본 발명에 따른 방법은 용융 도금하는 단계가 Al 또는 Al 합금 욕을 이용하여 행해진다.

제 2 실시형태에서, 피복 강 시트를 제조하기 위해, 상기 방법은, 시트가 실온까지 냉각된 후에, 전기-갈바나이징 또는 진공 코팅에 의해 시트를 코팅하는 단계를 포함한다.

바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 방법은 마텐자이트와 베이나이트의 합계가 적어도 65 % 이다.

본 발명의 주제는 또한 강 시트로서, 강의 화학 조성이, 중량% 로,

0.15% ≤ C ≤ 0.25%

1.2% ≤ Si ≤ 1.8%

2% ≤ Mn ≤ 2.4%

0.1% ≤ Cr ≤ 0.25%

Al ≤ 0.5%

를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피한 불순물이고, 미세조직이 5% 내지 25% 의 이상영역 페라이트, 적어도 50% 의 파티셔닝된 마텐자이트, 적어도 10% 의 잔류 오스테나이트, 10% 미만의 프레시 마텐자이트, 및 베이나이트를 포함하고, 파티셔닝된 마텐자이트와 베이나이트의 합계가 적어도 60% 인, 강 시트에 관한 것이다.

바람직하게는, 본 발명에 따른 강 시트는 0.17 % ≤ C ≤ 0.21 % 이다.

다른 실시형태에서, 본 발명에 따른 강 시트는 1.3 % ≤ Si ≤ 1.6 % 이다.

다른 실시형태에서, 본 발명에 따른 강 시트는 2.1 % ≤ Mn ≤ 2.3 % 이다.

바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 강 시트는 Zn 또는 Zn 합금, 또는 심지어 Al 또는 Al 합금으로 코팅된다.

바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 강 시트는 적어도 550 ㎫ 의 항복 강도, 적어도 980 ㎫ 의 인장 강도, 적어도 12% 의 균일 연신율, 적어도 18% 의 총 연신율, 및 적어도 30% 의 구멍 확장비를 갖는다.

바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 강 시트는 마텐자이트와 베이나이트의 합계가 적어도 65 % 이다.

본 발명은 또한 주제로서 자동차 차체 (body in white) 용 부품을 만들기 위한 전술한 제조 방법 또는 강 시트의 용도를 갖는다.

다른 양태에 따르면, 본 발명은 강 시트의 열처리 및 코팅에 의한, 5% 내지 25% 의 이상영역 페라이트, 적어도 10% 의 잔류 오스테나이트, 적어도 65% 의 마텐자이트 및 베이나이트를 함유하는 미세조직을 갖는 강 시트의 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 강의 화학 조성이, 중량% 로,

0.15% ≤ C ≤ 0.25%

1.2% ≤ Si ≤ 1.8%

2% ≤ Mn ≤ 2.4%

0.1% ≤ Cr ≤ 0.25%

Al ≤ 0.5%

를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피한 불순물이고, 열처리 및 코팅의 작업은 연속적인 다음의 단계들:

켄칭 온도 QT 까지 상기 시트를 냉각시킴으로써 상기 시트를 켄칭하는 단계,

실온까지 냉각시킨 후에 전기-갈바나이징 또는 진공 코팅함으로써 또는 용융 도금한 다음에 실온까지 냉각시킴으로써 상기 시트를 코팅하는 단계를 포함한다.

바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 방법은, 용융 도금 단계가 갈바나이징 또는 갈바닐링 단계이다.

다른 실시형태에서, 본 발명에 따른 방법은 용융 도금 단계가 Al 또는 Al 합금 욕을 이용하여 행해진다.

이 양태에 따르면, 본 발명의 주제는 또한 강 시트로서, 강의 화학 조성이, 중량% 로,

0.15% ≤ C ≤ 0.25%

1.2% ≤ Si ≤ 1.8%

2% ≤ Mn ≤ 2.4%

0.1% ≤ Cr ≤ 0.25%

Al ≤ 0.5%

를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피한 불순물이고, 미세조직이 5% 내지 25% 의 이상영역 페라이트, 적어도 10% 의 잔류 오스테나이트, 및 적어도 65% 의 조합 (combined) 마텐자이트와 베이나이트를 포함하는, 강 시트에 관한 것이다.

바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 강 시트는 적어도 550 ㎫ 의 항복 강도, 적어도 980 ㎫ 의 인장 강도, 적어도 12% 의 균일 연신율, 및 적어도 18% 의 총 연신율을 갖는다.

도 1 은, 동일한 강 조성에 대해 켄칭과 마텐자이트 파티셔닝의 단계를 포함하지 않는 프로세스와 비교하여 본 발명의 제조 프로세스에 따라 획득될 수 있는 커플 (인장 강도 - 구멍 확장비) 를 보여준다.

이제, 본 발명은 도 1 의 측면에서 상세하지만 어떠한 제한을 도입함이 없이 묘사될 것이다.

본 발명에 따르면, 시트는 중량% 로 다음을 함유하는 화학조성을 갖는 반제품의 열간 압연 및 냉간 압연에 의해 획득된다:

- 만족스러운 강도를 확보하고 잔류 오스테나이트의 안정성을 향상시키기 위한, 0.15 % 내지 0.25 %, 바람직하게는 0.17 % 내지 0.21 % 의 탄소. 잔류 오스테나이트 함량은 충분한 균일 연신율 및 총 연신율을 획득하는데 필요하다. 탄소 함량이 0.25 % 초과이면, 열간 압연 시트는 냉간 압연되기에는 너무 단단하고, 용접성이 불충분하다. 탄소 함량이 0.15 % 미만이면, 항복 강도 레벨 및 인장 강도 레벨이 각각 550 ㎫ 및 980 ㎫ 에 도달하지 않을 것이다.

- 도금성에 해로운 시트 표면에서의 규소 산화물의 형성 없이 오스테나이트를 안정화시키고, 고용 강화를 제공하고, 과시효 동안 탄화물의 형성을 지연시키기 위한, 1.2 % 내지 1.8 %, 바람직하게는 1.3 % 내지 1.6 % 의 규소.

- 2 % 내지 2.4 %, 바람직하게는 2.1 % 내지 2.3 % 의 망간. 최소는 980 ㎫ 초과의 인장 강도, 적어도 65 % 의 마텐자이트와 베이나이트를 함유하는 미세조직을 획득하기 위해 충분한 경화능을 갖도록 규정되고, 최대는 Mn 함량이 2.3 % 초과라면 연성에 해로운 편석 (segregation) 문제의 발생을 회피하도록 규정된다.

- 0.1 % 내지 0.25 % 의 크롬이 필요하다. 과시효 동안에 베이나이트의 형성을 지연시키기 위해 잔류 오스테나이트를 안정화시키고 경화능을 증가시키기 위해 적어도 0.1 % 가 필요하다. 최대 0.25 % 의 크롬이 허용되며, 이를 초과하면 포화 효과가 목격되고, Cr 첨가는 쓸모없고 비용이 많이 든다.

- 탈산 목적으로 액체 강에 보통 첨가되는 최대 0.5 % 의 알루미늄. 바람직하게는, Al 함량은 0.05 % 로 제한된다. Al 함량이 0.5 % 를 초과하면, 오스테나이트화 온도가 어닐링 동안에 도달하기에 너무 높아질 것이고, 강은 산업상 제조하기 어려워질 것이다.

잔부는 철 및 제강으로부터 생기는 잔류 원소이다. 이 점에 있어서, 적어도 Ni, Mo, Cu, Nb, V, Ti, B, S, P 및 N 이 불가피한 불순물인 잔류 원소로 간주된다. 그러므로, 이들의 함량은 Mo: 0.02 %, Cu: 0.03 %, V: 0.007 %, B: 0.0010 %, S : 0.005 %, P : 0.02 %, N : 0.010 %, Ni: 0.05 % 미만이다. Nb 함량은 0.05% 로 제한되고, Ti 함량은 0.05% 로 제한되는데, 이 값을 초과하면, 큰 침전물 (precipitates) 이 형성되고 성형성이 감소하여 18 % 의 총 연신율에 도달하기가 더 어려워질 것이기 때문이다.

시트는 본 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 방법에 따라 열간 압연 및 냉간 압연에 의해 준비된다.

선택적으로, 열간 압연 시트는 열간 압연 시트의 더 양호한 냉간 압연성을 확보하기 위해 5 시간 초과의 시간 동안 550 ℃ - 650 ℃ 의 온도 TBA 에서 냉간 압연 전에 배치 (batch) 어닐링된다.

압연 후, 시트는 산세 또는 세척되고 나서 열처리되고, 용융 도금, 전기 도금 또는 진공 도금된다.

바람직하게는 조합된 연속 어닐링 및 용융 도금 라인에서 행해지는 열처리는 다음의 단계들을 포함한다:

- TA1 = Ac3 - 0.45*(Ms - QT) 내지 TA2 = 830 ℃ 의 어닐링 온도 TA 에서 시트를 어닐링하는 단계, 여기서

Ac3 = 910 - 203[C]^1/2 - 15.2[Ni] + 44.7[Si] + 104[V] + 31.5[Mo] + 13.1[W] - 30[Mn] - 11[Cr] - 20[Cu] + 700[P] + 400[Al] + 120[As] + 400[Ti]

Ms = 539 - 423[C] - 30.4[Mn] - 17.7[Ni] - 12.1[Cr] - 11[Si] - 7.5[Mo]

QT 는 180 ℃ 내지 300 ℃ 이어야 하고,

화학 조성 원소들은 중량% 로 주어진다.

이는 이상영역 페라이트 (즉, 대략 721℃ 와 Ac3 사이의 이상영역 어닐링 동안에 형성되는 페라이트) 의 최대 분율 25% 를 보장하고 이상영역 페라이트의 최소 5% 를 보장하기 위한 것이다. 시트는 미세조직 및 화학 조성을 균질화하기에 충분한 시간 동안 어닐링 온도에서 유지, 즉 TA - 5 ℃ 내지 TA + 10 ℃ 에서 유지된다. 이 시간은 30 s 초과이지만, 바람직하게는 300 s 초과일 필요는 없다.

- 180℃ 내지 300℃ 인 켄칭 온도 QT 까지 냉각시킴으로써 시트를 켄칭하는 단계. 그러한 온도는 Ms 변태점 미만이고, 냉각 동안에 다각형 페라이트 및 베이나이트 형성을 방지하기에 충분한 냉각 속도로 도달된다. Cr 은 그러한 형성을 방지하는데 도움이 된다. 켄칭은 30 ℃/s 보다 높은 냉각 속도를 의미한다. 켄칭 온도는 켄칭 직후에 이상영역 페라이트, 마텐자이트 및 오스테나이트로 이루어진 미세조직을 갖도록 180 ℃ 내지 300 ℃ 이다. 만약 켄칭 온도 QT 가 180 ℃ 미만이면, 최종 조직에서 파티셔닝된 마텐자이트의 분율이 너무 높아서, 10% 초과의 충분한 양의 잔류 오스테나이트를 안정화시킬 수 없다. 더욱이, 켄칭 온도 QT 가 300℃ 초과이면, 파티셔닝된 마텐자이트의 분율이 너무 낮아서, 원하는 인장 특성 및 손상 (damaging) 특성을 획득할 수 없다.

그리고 나서, 이 켄칭 온도로부터, 강은 시트가 용융 도금되어야 한다면 380℃ 내지 480℃, 바람직하게는 430℃ 내지 480℃ 의 파티셔닝 온도 PT 까지 재가열된다. 이 파티셔닝 단계 동안에, 탄소는 마텐자이트로부터 남아있는 오스테나이트를 향해 확산한다. 따라서, 이 단계 동안에, 시트의 공칭 함량보다 낮은 탄소 함량을 갖는 파티셔닝된 마텐자이트가 생성되는 한편, 동시에 강의 공칭 탄소 함량보다 더 높은 탄소 함량을 갖는 부유한 오스테나이트 상이 생성된다.

예컨대, 파티셔닝 온도는 용융 도금되기 위해 시트가 가열되어야 하는 온도, 즉 455 ℃ 내지 465 ℃ 의 온도와 동일할 수 있다. 한편, 파티셔닝 온도는 시트가 더 전기-갈바나이징되어야 하거나 또는 시트가 코팅되지 않는다면 380℃ 내지 430℃ 로 하강, 즉 소킹 (soaking) 될 수 있다. 재가열 속도는 인덕션 히터에 의해 재가열이 행해지는 때에 높을 수 있지만, 그 재가열 속도는 시트의 최종 특성에 영향을 미치지 않았다.

- 시트는, 시트가 용융 도금되어야 한다면, 10 s 내지 300 s, 바람직하게는 10 s 내지 90 s 의 시간 Pt 동안 파티셔닝 온도 PT 에서 유지된다. 용융 도금 강의 경우, 파티셔닝 온도 PT 는 바람직하게는 430 ℃ 내지 480 ℃ 이다. 파티셔닝 온도에서 시트를 유지하는 것은, 파티셔닝 동안에 시트의 온도가 PT - 20 ℃ 내지 PT + 20 ℃ 로 유지되는 것을 포함한다.

선택적으로, 그러한 코팅 방법이 선택되면, 시트가 용융 도금되어야 하는 온도와 동일하도록 냉각 또는 가열에 의해 시트의 온도가 조절된다.

이 경우, 용융 도금은 예컨대 갈바나이징일 수 있지만, 코팅 동안에 시트가 겪는 온도가 여전히 480 ℃ 미만이라면, 모든 금속 용융 도금이 가능하다. 시트가 갈바나이징되는 때, 통상적인 조건으로 행해진다. 본 발명에 따른 강은 또한 아연-마그네슘 또는 아연-마그네슘-알루미늄과 같은 Zn-합금으로 갈바나이징될 수 있다.

- 마지막으로, 강은 실온까지 냉각된다. 이 단계 동안에, 파티셔닝 단계에서 탄소가 풍부해진 일부 오스테나이트가 프레시 마텐자이트로 변환된다. 따라서, 프레시 마텐자이트는 공칭 조성의 탄소 함량보다 더 높은 C 함량을 갖는다.

냉각 속도는 최종 냉각 중에 일어나는 프레시 마텐자이트의 오토-템퍼링 (auto-tempering) 효과를 방지하기 위해 적어도 25℃/s 이다. 강이 용융 도금되는 경우, 그리고 나서 강은 코팅이 적절하게 응고되도록 공지 기술에 따라 300 ℃ 까지 냉각되고, 그리고 나서 프레시 마텐자이트의 오토-템퍼링을 방지하기 위해 적어도 25 ℃/s 의 냉각 속도로 실온까지 냉각된다. 그러한 효과는 인장 특성에 영향을 미칠 수도 있고, 특히 연성을 낮출 수도 있다.

강 시트가 용융 도금에 의해 코팅되지 않고 예컨대 전기화학적 또는 진공 프로세스에 의해 코팅되거나 코팅되지 않은 채로 남는다면, 시트는 프레시 마텐자이트의 너무 높은 정도의 자가-템퍼링을 방지한다는 동일한 이유로 파티셔닝 단계 후에 25 ℃/s 보다 높은 냉각 속도로 직접 냉각된다.

용융 도금을 이용하는 대신에, 시트는 냉각 단계 후에 전기화학적 방법, 예컨대 전기-갈바나이징에 의해 또는 PVD 또는 Jet Vapor Deposition 과 같은 임의의 진공 코팅 프로세스를 통해 코팅될 수 있다. 그리고, 임의의 종류의 코팅이 사용될 수 있고, 특히 아연 또는 아연 합금 (아연-니켈, 아연-마그네슘 또는 아연-마그네슘-알루미늄 함금 등) 이 사용될 수 있다.

파티셔닝 및 실온까지의 냉각 후에, 상기한 코팅 방법이 무엇이든 상관없이 또는 시트가 코팅되지 않았다면, 본 발명에 따른 강 시트는 적어도 10% 의 잔류 오스테나이트, 5 내지 25% 의 이상영역 페라이트, 적어도 50% 의 파티셔닝된 마텐자이트 (즉, 공칭 탄소 함량보다 더 낮은 탄소 함량을 갖는 마텐자이트), 10% 미만의 프레시 마텐자이트 (즉, 공칭 탄소 함량보다 더 높은 탄소 함량을 갖는 마텐자이트), 및 베이나이트를 함유하고, 파티셔닝된 마텐자이트와 베이나이트의 합계 (즉, 조합) 가 적어도 60% 이어야 한다.

안정적인 기계적 특성을 획득하기 위해, 마텐자이트 (즉, 파티셔닝된 및 프레시) 및 베이나이트의 합계는 적어도 65% 이다.

본 발명에 따른 강 시트는 적어도 550 ㎫ 의 항복 강도, 적어도 980 ㎫ 의 인장 강도, 적어도 12% 의 균일 연신율 UE, 적어도 18% 의 총 연신율 TE, 및 적어도 30% 의 구멍 확장비 HER 을 갖는다.

이하의 예는 예증 목적을 위한 것이고, 본원의 개시 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다:

일례로, 두께 1.2 ㎜ 의 시트가 다음의 조성: C = 0.19%, Si = 1.5%, Mn = 2.2%, Cr = 0.2%, Al = 0.030% 를 갖고 잔부가 Fe 및 불순물이다. Cu, Ni, B, Nb, Ti, V 등의 모든 불순물 원소는 0.05% 미만의 함량을 갖는다. 강은 열간 및 냉간 압연에 의해 제조되었다. 이 강의 이론적 Ms 변태점은 369 ℃ 이고 계산된 Ac₃ 점은 849 ℃ 이다.

시트의 샘플들을 어닐링, 켄칭 및 파티셔닝에 의해 열처리하였고, 그리고 나서 용융 아연도금 또는 전기-갈바나이징하였고, 파티셔닝 후의 냉각 속도는 25 ℃/s 보다 더 높다. 미세조직을 정량화하였고, 기계적 성질을 측정하였다.

어닐링 처리 조건은 표 1 에 기재되어 있고, 획득된 미세소직은 표 2 에 요약되어 있고, 기계적 특성은 표 3 에 기재되어 있다. 예 1 내지 15 는 460 ℃ 에서 갈바나이징 (GI) 에 의해 용융 도금되었고, 예 16 내지 30 은 어닐링 후 전기-갈바나이징 (EZ) 되었다.

밑줄친 볼드체의 숫자는 본 발명에 따르지 않는다.

이 표들에서, TA 는 어닐링 온도, TA1 은 하부 어닐링 온도 한계, QT 는 켄칭 온도, PT 는 파티셔닝 온도, Pt 는 파티셔닝 온도에서의 유지 시간, YS 는 항복 강도, TS 는 인장 강도, UE 는 균일 연신율, TE 는 총 연신율이다.

미세조직 분율은 시트의 최종 미세조직, 즉 실온으로의 냉각 후의 미세조직에 관한 것이고, F 는 이상영역 페라이트의 분율, A 는 잔류 오스테나이트의 분율, FM 은 프레시 마텐자이트의 분율, PM 은 파티셔닝된 마텐자이트의 분율, M 은 마텐자이트, 즉 프레시 및 파티셔닝된 마텐자이트의 합계, B 는 베이나이트의 분율이다.

갈바나이징 또는 전기-갈바나이징된 샘플 1, 2, 4, 5, 6, 16, 17, 18, 20, 21, 22 및 23 은, 원하는 특성, 더 구체적으로 연성 특성을 획득하기 위해, 어닐링 온도 TA 가 켄칭 온도 QT 에 따라 설정되어야 함을 보여준다. 선택된 파티셔닝 온도 PT 에 상관없이, TA 온도가 낮을수록, QT 온도가 낮아진다. TA 온도 및 QT 온도를 매칭하는 것은, 시트가 높은 강도, 충분한 연셩 및 높은 구멍 확장 특성을 갖도록, 이상영역 어닐링의 종료 시에 획득되는 이상영역 페라이트에 관해 켄칭 후에 파티셔닝된 마텐자이트의 적절한 분율을 획득할 수 있게 하고, 즉 페라이트 분율이 높을수록, 파티셔닝된 마텐자이트 분율이 높아진다.

샘플 7 내지 15 및 24 내지 30 은, 830℃ 초과의 어닐링 온도가 이상영역 페라이트의 분율이 너무 작게 하여 충분한 연성을 보장할 수 없다는 것을 보여준다. 한편, 샘플 3 및 19 는, 어닐링 온도가 관계 TA1 = Ac3 - 0.45*(Ms - QT) 로 계산되는 것보다 작다면, YS 가 550 ㎫ 미만이라는 것을 보여준다. 실제로, 높은 켄칭 온도 QT 와 조합된 낮은 어닐링 온도 TA 가 파티셔닝된 마텐자이트의 낮은 분율을 초래하고, 따라서 파티셔닝된 마텐자이트와 베이나이트의 분율들의 조합은 너무 낮아서 550 ㎫ 초과의 항복 강도를 보장할 수 없다. 더욱이, 파티셔닝된 마텐자이트 분율을 낮추는 것은 손상에 대한 저항을 떨어뜨리고, 그 결과 구멍 확장비가 30% 미만이 된다.

샘플 31, 32 및 33 은, 바람직한 특성 YS 및 TS 를 획득할 수 있지만 바람직한 구멍 확장비를 획득할 수 없는 상이한 미세조직을 갖는 샘플들이다. 이 샘플들에 있어서, 열 사이클은 켄칭 온도 QT 에서의 켄칭 단계를 회피함으로써 본 발명의 열 사이클과 상이하고, 즉 시트는 파티셔닝 온도 PT 까지 직접 냉각되고 실온까지 냉각되기 전에 시간 Pt 동안 유지된다. 그러한 열 사이클은 이상영역 페라이트 F, 베이나이트 B, 잔류 오스테나이트 A 및 프레시 마텐자이트 FM 로 이루어진 미세조직을 초래하고, 이는 유사한 인장 특성을 보이지만 더 낮은 손상 특성을 보인다. 실제로, 미세조직에서의 파티셔닝된 마텐자이트의 부존재는 시트의 손상 특성을 떨어뜨려서, 도 1 에 보여진 것처럼 구멍 확장비를 감소시키며, 도 1 은 본 발명의 예들 (샘플 1, 2, 4, 5, 6, 16, 17, 18, 20, 21, 22 및 23) 및 샘플 31, 32 및 33 의 구멍 확장비 HER 대 인장 강도 TS 를 보여준다.

샘플 16, 17, 18, 20, 21, 22 및 23 은, 460℃ 의 파티셔닝 온도 및 10 s 내지 60 s 의 파티셔닝 시간으로, 갈바나이징된 시트의 바람직한 특성을 획득할 수 있다는 것을 보여준다.

한편, 샘플 1, 2, 4, 5 및 6 은, 400℃ 의 파티셔닝 온도 및 10 s 내지 300 s 의 파티셔닝 시간으로, 바람직한 특성을 또한 획득할 수 있다는 것을 보여준다. 본 발명에 따른 강은 자동차 차체용 부품을 만드는데 사용될 수 있다.

Claims

중량% 로,
0.15% ≤ C ≤ 0.25%
1.2% ≤ Si ≤ 1.8%
2% ≤ Mn ≤ 2.4%
0.1% ≤ Cr ≤ 0.25%
Al ≤ 0.5%
를 함유하고 잔부가 철 및 불가피한 불순물인 화학 조성을 갖는 강으로 제조된 강 시트의 열처리에 의한, 5% 내지 25% 의 이상영역 (intercritical) 페라이트, 적어도 10% 의 잔류 오스테나이트, 적어도 50% 의 파티셔닝된 (partitioned) 마텐자이트, 10% 미만의 프레시 (fresh) 마텐자이트, 및 베이나이트를 함유하는 미세조직을 갖는 강 시트의 제조 방법으로서,
파티셔닝된 마텐자이트와 베이나이트의 합계가 적어도 60% 이고,
상기 시트를 열처리하는 것은 연속적인 다음의 단계들:
30 s 초과의 시간 동안 TA1 = Ac3 - 0.45*(Ms - QT) (여기서, QT 는 180℃ 내지 300℃ 의 켄칭 온도임) 내지 TA2 = 830℃ 의 어닐링 온도 TA 에서 상기 시트를 가열 및 어닐링하는 단계,
180℃ 내지 300℃ 의 켄칭 온도 QT 까지 상기 시트를 냉각시킴으로써 상기 시트를 켄칭하는 단계,
10 s 내지 300 s 의 파티셔닝 시간 Pt 동안 380℃ 내지 480℃ 의 파티셔닝 온도 PT 까지 상기 시트를 가열하는 단계, 및
적어도 25℃/s 의 냉각 속도로 실온까지 상기 시트를 냉각시키는 단계
를 포함하는, 강 시트의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
0.17 % ≤ C ≤ 0.21 % 인 것을 특징으로 하는, 강 시트의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
1.3 % ≤ Si ≤ 1.6 % 인 것을 특징으로 하는, 강 시트의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
2.1 % ≤ Mn ≤ 2.3 % 인 것을 특징으로 하는, 강 시트의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 파티셔닝 온도 PT 는 430 ℃ 내지 480 ℃ 이고, 상기 파티셔닝 시간은 10 s 내지 90 s 인 것을 특징으로 하는, 강 시트의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 파티셔닝 온도 PT 는 380 ℃ 내지 430 ℃ 이고, 상기 파티셔닝 시간은 10 s 내지 300 s 인 것을 특징으로 하는, 강 시트의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
피복 강 시트를 제조하기 위해, 상기 방법은, 상기 파티셔닝 시간 Pt 동안 상기 파티셔닝 온도 PT 까지 상기 시트를 가열하는 상기 단계와 실온까지 상기 시트를 냉각시키는 상기 단계 사이에, 상기 시트를 용융 도금하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 강 시트의 제조 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 용융 도금하는 단계는 갈바나이징 단계인 것을 특징으로 하는, 강 시트의 제조 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 용융 도금하는 단계는 Al 또는 Al 합금 욕을 이용하여 행해지는 것을 특징으로 하는, 강 시트의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
피복 강 시트를 제조하기 위해, 상기 방법은, 상기 시트가 실온까지 냉각된 후에, 전기-갈바나이징 또는 진공 코팅에 의해 상기 시트를 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 강 시트의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,
마텐자이트와 베이나이트의 합계가 적어도 65 % 인 것을 특징으로 하는, 강 시트의 제조 방법.
강 시트로서,
상기 강의 화학 조성이, 중량% 로,
0.15% ≤ C ≤ 0.25%
1.2% ≤ Si ≤ 1.8%
2% ≤ Mn ≤ 2.4%
0.1% ≤ Cr ≤ 0.25%
Al ≤ 0.5%
를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피한 불순물이고,
상기 강 시트는 5% 내지 25% 의 이상영역 페라이트, 적어도 50% 의 파티셔닝된 마텐자이트, 적어도 10% 의 잔류 오스테나이트, 10% 미만의 프레시 마텐자이트, 및 베이나이트를 포함하는 미세조직을 갖고, 파티셔닝된 마텐자이트와 베이나이트의 합계가 적어도 60% 인, 강 시트.
제 12 항에 있어서,
0.17 % ≤ C ≤ 0.21 % 인 것을 특징으로 하는, 강 시트.
제 12 항에 있어서,
1.3 % ≤ Si ≤ 1.6 % 인 것을 특징으로 하는, 강 시트.
제 12 항에 있어서,
2.1 % ≤ Mn ≤ 2.3 % 인 것을 특징으로 하는, 강 시트.
제 12 항에 있어서,
상기 강 시트는 Zn 또는 Zn 합금으로 코팅되는 것을 특징으로 하는, 강 시트.
제 12 항에 있어서,
상기 강 시트는 Al 또는 Al 합금으로 코팅되는 것을 특징으로 하는, 강 시트.
제 12 항에 있어서,
상기 강 시트는 적어도 550 ㎫ 의 항복 강도, 적어도 980 ㎫ 의 인장 강도, 적어도 12% 의 균일 연신율, 적어도 18% 의 총 연신율, 및 적어도 30% 의 구멍 확장비를 갖는 것을 특징으로 하는, 강 시트.
제 12 항에 있어서,
마텐자이트와 베이나이트의 합계가 적어도 65 % 인 것을 특징으로 하는, 강 시트.
제 12 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 강 시트는 자동차 차체 (body in white) 용 부품을 만드는데 사용되는 것을 특징으로 하는, 강 시트.