KR102618088B1 - 연성 및 성형성이 개선된 고강도 강 시트를 제조하기 위한 방법, 및 얻어진 강 시트 - Google Patents

연성 및 성형성이 개선된 고강도 강 시트를 제조하기 위한 방법, 및 얻어진 강 시트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강 시트를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 - 강의 화학 조성이, 중량% 로, 0.15% ≤ C ≤ 0.23%, 1.4 % ≤ Mn ≤ 2.6%, 0.6% ≤ Si ≤ 1.5%, 0.02% ≤ Al ≤ 1.0%, 이때 1.0% ≤ Si+Al ≤ 2.0%, 0 ≤ Nb ≤ 0.035%, 0 ≤ Mo ≤ 0.3%, 0 ≤ Cr ≤ 0.3%, Fe 및 불가피한 불순물들인 잔부를 함유하는 냉간 압연된 강 시트를 제공하는 단계, - 40% 이상의 오스테나이트 및 40% 이상의 이상영역 페라이트를 포함하는 조직을 얻기 위하여 Ac1 ~ Ac3 의 어닐링 온도 (TA) 에서 상기 강 시트를 어닐링하는 단계, - 적어도 600℃ 의 온도로부터 180℃ ~ 260℃ 의 ??칭 온도 (QT) 로 적어도 20℃/s 의 냉각 속도로 상기 강 시트를 ??칭하는 단계, - 375℃ ~ 470℃ 의 파티셔닝 온도 (PT) 로 상기 강 시트를 가열하고, 상기 파티셔닝 온도 (PT) 에서 25s ~ 440s 의 파티셔닝 시간 (Pt) 동안 상기 강 시트를 유지시키는 단계로서, 상기 파티셔닝 온도 (PT) 가 375℃ ~ 400℃ 인 경우, 상기 파티셔닝 시간 (Pt) 은 100s ~ 440s 이고, 상기 파티셔닝 온도 (PT) 가 450℃ ~ 470℃ 인 경우, 상기 상기 파티셔닝 시간 (Pt) 은 25s ~ 150s 인, 상기 강 시트를 가열하고 유지시키는 단계, - 상기 강 시트를 실온으로 냉각시키는 단계를 포함하고, 상기 강 시트는, 면적 분율에 있어서, - 최대 0.45% 의 C 함량을 가지는, 적어도 11% 의 템퍼링된 마텐자이트, - 10% ~ 20% 의 잔류 오스테나이트, - 40% ~ 60% 의 페라이트, - 최대 6% 의 프레시 마텐자이트, - 최대 18% 의 베이나이트로 이루어지는 최종 미세조직을 가진다.

Description

연성 및 성형성이 개선된 고강도 강 시트를 제조하기 위한 방법, 및 얻어진 강 시트
본 발명은 연성 및 성형성이 개선된 고강도 강 시트를 제조하는 방법, 및 이러한 방법으로 얻어진 시트에 관한 것이다.
자동차용의 차체 패널 및 차체 구조 부재와 같은 다양한 장비들을 제조하기 위해, DP (이중상) 강 또는 TRIP (변태 유기 소성) 강으로 만들어진 시트들을 사용하는 것이 공지되어 있다.
또한, 항복 강도가 약 750 MPa 이고, 인장 강도가 약 980 MPa 이고, 총 연신율이 약 8% 인, 약 0.2% 의 C, 약 2% 의 Mn, 약 1.7% 의 Si 를 함유하는, 잔류 오스테나이트와, 탄화물 침전물이 없는 베이나이트 조직을 가지는 강을 사용하는 것이 공지되어 있다. 이러한 시트는 Ac3 변태점보다 높은 어닐링 온도로부터 Ms 변태점 보다높은 홀딩 온도로 냉각시키고 이 온도에서 주어진 시간 동안 시트를 유지시킴으로써 연속 어닐링 라인에서 제조된다.
예를 들어, JP 2012041573 는 10% ~ 93% 의 페라이트 및 베이나이트의 합, 5% ~ 30% 의 잔류 오스테나이트, 5% ~ 20% 의 마텐자이트 및 최대 5% 의 펄라이트를 포함하는 TRIP 강 시트를 제조하기 위한 방법을 개시한다. 이러한 방법은 열간 압연 또는 냉간 압연된 강 시트를 어닐링하는 단계, 강 시트를 냉각 정지 온도로 냉각시키는 단계, 및 강 시트를 이러한 온도에서 1s ~ 1000s 동안 홀딩하는 단계를 포함한다. 냉각 정지 온도에서 홀딩하는 동안, 오스테나이트는 우선 부분적으로 베이나이트로 변태된다. 그런 다음, 탄소는 베이나이트로부터 오스테나이트로 파티셔닝된다. 하지만, JP 2012041573 의 실시예들에 따라, 마텐자이트는 냉각 정지 온도로의 냉각 후에 그리고 이러한 온도에서의 유지 전에 형성되지 않는다. 결과적으로, 최종 냉각에 기인하는 조직 내에 존재하는 마텐자이트는 파티셔닝되지 않고, 비교적 높은 C 함량을 유지하고, 이는 높은 항복 강도 및 불만족스러운 성형성으로 이어진다.
지구 환경 보전을 고려하여 연료 효율을 개선하기 위해 자동차의 중량을 저감하기 위해서는, 항복 강도 및 인장 강도가 개선된 시트를 구비하는 것이 바람직하다. 그러나, 이러한 시트는 또한 양호한 연성 및 양호한 성형성을 가져야 하고, 더 구체적으로는 양호한 신장 플랜지성 (stretch flangeability) 을 가져야 한다.
이와 관련하여, 인장 강도 (TS) 가 적어도 980 MPa 이고, 총 연신율 (TE) 이 적어도 16%, 바람직하게는 적어도 17%, 더 바람직하게는 적어도 18% 이고, 또한 구멍 확장비 (HER) 가 20% 초과인 코팅된 또는 코팅되지 않은 시트들을 구비하는 것이 바람직하다. 인장 강도 (TS) 및 총 연신율 (TE) 은 2009 년 10 월에 발표된 ISO 표준 ISO 6892-1 에 따라 측정된다. 측정 방법의 차이로 인해, 특히 사용된 샘플의 기하학적 형상의 차이로 인해, ISO 표준에 따른 총 연신율 (TE) 의 값은, JIS Z 2201-05 표준에 따라 측정된 총 연신율의 값과 매우 상이하고, 특히 낮다는 것이 강조되어야 한다. 구멍 확장비 (HER) 는 ISO 표준 16630:2009 에 따라 측정된다. 측정 방법의 차이로 인해, ISO 표준 16630:2009 에 따른 구멍 확장비 (HER) 의 값은 JFS T 1001 (일본 철강 연맹 표준) 에 따른 구멍 확장비 (λ) 의 값들과 매우 상이하여 비교할 수 없다.
또한, 전술한 바와 같은 기계적 특성들 또는 특징들을 가지는 코팅된 또는 코팅되지 않은 강 시트를 0.7 ~ 3 mm, 더 바람직하게는 0.8 ~ 2 mm 의 두께 범위로 구비하는 것이 바람직하다.
그러므로, 본 발명의 목적은 전술한 기계적 특징들 및 특성들을 갖는 시트, 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 위해, 본 발명은 ISO 표준 6892-1 에 따라 인장 강도가 적어도 980 MPa 이고 또한 총 연신율이 적어도 16% 이고, ISO 표준 16630:2009 에 따라 구멍 확장비 (HER) 가 적어도 20% 인 강 시트를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은,
- 강의 화학 조성이, 중량% 로,
0.15% ≤ C ≤ 0.23%
1.4 % ≤ Mn ≤ 2.6%,
0.6% ≤ Si ≤ 1.5%,
0.02% ≤ Al ≤ 1.0%,
이때 1.0% ≤ Si+Al ≤ 2.0%,
0 ≤ Nb ≤ 0.035%,
0 ≤ Mo ≤ 0.3%,
0 ≤ Cr ≤ 0.3%,
Fe 및 불가피한 불순물들인 잔부
를 함유하는 냉간 압연된 강 시트를 제공하는 단계,
- 40% 이상의 오스테나이트 및 40% 이상의 이상영역 페라이트를 포함하는 조직을 얻기 위하여 Ac1 ~ Ac3 의 어닐링 온도 (TA) 에서 상기 강 시트를 어닐링하는 단계,
- 적어도 600℃ 의 온도로부터 180℃ ~ 260℃ 의 ??칭 온도 (QT) 로 적어도 20℃/s 의 냉각 속도로 상기 강 시트를 ??칭하는 단계,
- 375℃ ~ 470℃ 의 파티셔닝 온도 (PT) 로 상기 강 시트를 가열하고, 상기 파티셔닝 온도 (PT) 에서 25s ~ 440s 의 파티셔닝 시간 (Pt) 동안 상기 강 시트를 유지시키는 단계로서, 상기 파티셔닝 온도 (PT) 가 375℃ ~ 400℃ 인 경우, 상기 파티셔닝 시간 (Pt) 은 100s ~ 440s 이고, 상기 파티셔닝 온도 (PT) 가 450℃ ~ 470℃ 인 경우, 상기 상기 파티셔닝 시간 (Pt) 은 25s ~ 150s 인, 상기 강 시트를 가열하고 유지시키는 단계,
- 상기 강 시트를 실온으로 냉각시키는 단계
를 포함하고, 상기 강 시트는, 면적 분율에 있어서,
- 최대 0.45% 의 C 함량을 가지는, 적어도 11% 의 템퍼링된 마텐자이트,
- 10% ~ 20% 의 잔류 오스테나이트,
- 40% ~ 60% 의 페라이트,
- 최대 5% 의 프레시 마텐자이트,
- 최대 18% 의 베이나이트
로 이루어지는 최종 미세조직을 갖는다.
베이나이트는 하부 베이나이트를 포함한다.
바람직하게는, 템퍼링된 마텐자이트는 최대 0.03% 의 C 함량을 갖는다.
바람직하게는, ??칭된 강 시트는, 상기 파티셔닝 온도 (PT) 로 가열하기 직전에, 면적 분율에 있어서, 40% ~ 60% 의 페라이트, 적어도 15% 의 잔류 오스테나이트, 적어도 11% 의 마텐자이트, 및 최대 18% 의 하부 베이나이트로 이루어지는 조직을 갖는다.
실시형태에 따라, 상기 방법은, 어닐링 단계와 ??칭 단계 사이에, 600℃ 이상의 온도로 10℃/s 미만의 냉각 속도로 상기 강 시트를 서냉시키는 단계를 포함한다.
이러한 실시형태에서, 상기 페라이트는, 전체 조직에 대한 면적 분율에 있어서, 40% ~ 60% 의 이상영역 페라이트 및 0% ~ 15% 의 변태 페라이트를 포함하고, 상기 변태 페라이트는 서냉 단계 동안 형성되고, 이상영역 페라이트 분율과 변태 페라이트 분율의 합인 페라이트 분율은 40% ~ 60% 이라는 것이 이해된다.
특정 실시형태에 따라, 상기 냉간 압연된 강 시트를 제공하는 단계는,
- 상기 강으로 만들어진 시트를 열간 압연하여 열간 압연된 강 시트를 얻는 것,
- 400℃ ~ 750℃ 의 온도 (Tc) 에서 열간 압연된 강 시트를 권취하는 것,
- 2 일 ~ 6 일의 시간 동안 500℃ ~ 700℃ 의 온도 (THBA) 에서 배치 어닐링을 수행하는 것,
- 상기 열간 압연된 강 시트를 냉간 압연하여 냉간 압연된 강 시트를 얻는 것
을 포함한다.
바람직하게는, 상기 강 시트가 ??칭 온도 (QT) 로 ??칭된 후에 그리고 상기 강 시트가 파티셔닝 온도 (PT) 로 가열되기 전에, 상기 강 시트는 2s ~ 8s, 바람직하게는 3s ~ 7s 의 홀딩 시간 동안 ??칭 온도 (QT) 에서 홀딩된다.
바람직하게는, 강의 화학 조성이 C ≥ 0.17%, C ≤ 0.21%, Mn ≥ 1.9%, Mn ≤ 2.5%, 0.010% ≤ Nb, Mo ≤ 0.05% 또는 Mo ≥ 0.1%, Cr ≤ 0.05%, 또는 Cr ≥ 0.1% 중 적어도 하나를 만족시킨다.
제 1 특정 실시형태에 따라, 상기 파티셔닝 온도 (PT) 에서 강 시트를 유지시키는 단계와 상기 실온으로 강 시트를 냉각시키는 단계 사이에, 상기 강 시트는 480℃ 를 초과하지 않는 온도에서 용융 도금되고, 상기 파티셔닝 온도 (PT) 는 400℃ ~ 470℃ 이고, 상기 파티셔닝 시간 (Pt) 은 25s ~ 150s 이다.
제 2 특정 실시형태에 따라, 상기 파티셔닝 온도 (PT) 에서 강 시트를 유지시키는 단계 후에, 상기 강 시트는 실온으로 즉시 냉각되고, 상기 파티셔닝 온도 (PT) 는 375℃ ~ 450℃ 이고, 상기 파티셔닝 시간 (Pt) 은 100s ~ 440s 이다.
이러한 실시형태에서, 상기 실온으로 강 시트를 냉각시키는 단계 후에, 상기 강 시트는 전기화학적 방법에 의해 또는 진공 코팅 프로세스를 통해 코팅된다.
예를 들어, 상기 강 시트는 Zn 또는 Zn 합금으로 코팅된다.
특정 실시형태에 따라, 강의 화학 조성은 C+Si/10 ≤ 0.30% 및 Al ≥ 6(C+Mn/10)-2.5% 이도록 되어 있다.
이러한 실시형태에서, 강의 화학 조성은 0.6% ≤ Si ≤ 1.3% 및 0.5% < Al ≤ 1.0% 이도록 되어 있고, 더 바람직하게는 0.7% ≤ Si < 1.0% 및 0.7% ≤ Al ≤ 1.0% 이도록 되어 있다.
다른 특정 실시형태에 따라, 강의 화학 조성은 1.0% ≤ Si ≤ 1.5% 및 0.02% ≤ Al ≤ 0.5% 이도록 되어 있다.
또한, 본 발명은 적어도 두 개의 강 시트들의 저항 스폿 용접부를 제조하기 위한 프로세스에 관한 것으로, 상기 프로세스는,
- Zn 또는 Zn 합금으로 코팅되고, C+Si/10 ≤ 0.30% 및 Al ≥ 6(C+Mn/10)-2.5% 이도록 되어 있는, 본 발명에 따른 방법에 의해 제 1 강 시트를 제조하는 단계,
- C+Si/10 ≤ 0.30% 및 Al ≥ 6(C+Mn/10)-2.5% 인 조성을 가지는 제 2 강 시트를 제공하는 단계,
- 상기 제 1 강 시트를 상기 제 2 강 시트에 저항 스폿 용접하는 단계
를 포함한다.
바람직하게는, 제 2 강 시트는 본 발명에 따른 것이고, Zn 또는 Zn 합금으로 코팅된다.
또한, 본 발명은 강 시트에 관한 것으로, 강의 화학 조성은, 중량% 로,
0.15% ≤ C ≤ 0.23%,
1.4 % ≤ Mn ≤ 2.6%,
0.6% ≤ Si ≤ 1.5%,
0.02% ≤ Al ≤ 1.0%,
이때 1.0% ≤ Si+Al ≤ 2.0%,
0 ≤ Nb ≤ 0.035%,
0 ≤ Mo ≤ 0.3%,
0 ≤ Cr ≤ 0.3%,
Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 잔부
를 함유하고,
상기 강 시트는, 면적 분율에 있어서,
- 최대 0.45% 의 C 함량을 가지는, 적어도 11% 의 템퍼링된 마텐자이트,
- 10% ~ 20% 의 잔류 오스테나이트,
- 40% ~ 60% 의 페라이트,
- 최대 6% 의 프레시 마텐자이트,
- 최대 18% 의 베이나이트
로 이루어지는 미세조직을 갖는다.
베이나이트는 하부 베이나이트를 포함한다.
바람직하게는, 상기 템퍼링된 마텐자이트는 최대 0.03% 의 C 함량을 갖는다.
실시형태에 따라, 상기 페라이트는, 전체 조직에 대해, 40% ~ 60% 의 이상영역 페라이트 및 0% ~ 15% 의 변태 페라이트를 포함한다.
바람직하게는, 상기 잔류 오스테나이트 내의 C 함량은 0.9% ~ 1.2% 이다.
바람직하게는, 상기 강 시트는 ISO 표준 6892-1 따라 측정된 항복 강도가 적어도 550 MPa 이고, 인장 강도가 적어도 980 MPa 이고, 또한 총 연신율이 적어도 16% 이고, 또한 ISO 16630:2009 따라 측정된 구멍 확장비 (HER) 가 적어도 20% 이다.
더 바람직하게는, 항복 강도는 550 ~ 860 MPa 이다. 특히, 860 MPa 미만의 항복 강도는 훌륭한 성형성을 보장하는 것을 허용한다.
강의 화학 조성은, 바람직하게는, 이하의 조건들, C ≥ 0.17%, C ≤ 0.21%, Mn ≥ 1.9%, Mn ≤ 2.5%, Mo ≤ 0.05%, 또는 Mo ≥ 0.1%, 0.010% ≤ Nb, Cr ≤ 0.05%, 또는 Cr ≥ 0.1% 중 적어도 하나를 만족시킨다.
특정 실시형태에 따라, 강의 화학 조성은 C+Si/10 ≤ 0.30% 및 Al ≥ 6(C+Mn/10)-2.5% 이도록 되어 있다.
이러한 실시형태에서, 강의 화학 조성은 0.6% ≤ Si ≤ 1.3% 및 0.5% < Al ≤ 1.0% 이도록 되어 있고, 더 바람직하게는 0.7% ≤ Si < 1.0% 및 0.7% ≤ Al ≤ 1.0% 이도록 되어 있다.
다른 특정 실시형태에 따라, 강의 화학 조성은 1.0% ≤ Si ≤ 1.5% 및 0.02% ≤ Al ≤ 0.5 이도록 되어 있다.
예를 들어, 상기 강 시트는 Zn 또는 Zn 합금으로 코팅되고, 상기 코팅은 480℃ 미만의 온도에서의 코팅에 기인한다.
바람직하게는, 상기 강 시트의 두께는 0.7 ~ 3 mm, 바람직하게는 0.8 ~ 2 mm 이다.
또한, 본 발명은 적어도 두 개의 강 시트들의 적어도 10 개의 저항 스폿 용접부들을 포함하는 용접된 구조체로서, 제 1 강 시트는 본 발명에 따른 것이고, Zn 또는 Zn 합금으로 코팅되고, 또한 C+Si/10 ≤ 0.30% 및 Al ≥ 6(C+Mn/10)-2.5% 이도록 되어 있고, 제 2 강 시트는 C+Si/10 ≤ 0.30% 및 Al ≥ 6(C+Mn/10)-2.5% 인 조성을 가지고, 저항 스폿 용접부 당 평균 균열 개수는 6 미만이다.
바람직하게는, 제 2 강 시트는 본 발명에 따른 것이고, Zn 또는 Zn 합금으로 코팅된다.
또한, 본 발명은 모터 차량 내의 구조 부품의 제조를 위한, 본 발명에 따라 제조된 강 시트 또는 본 발명에 따른 강 시트의 용도에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 모터 차량 내의 구조 부품의 제조를 위한, 본 발명에 따라 제조된 저항 스폿 용접부 또는 본 발명에 따른 용접된 구조체의 용도에 관한 것이다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 상세하지만 제한을 도입하지 않고서 설명될 것이다.
본 발명에 따른 강의 조성은, 중량% 로, 이하를 포함한다:
- 　만족스러운 강도를 보장하고 충분한 연신율을 얻는데 필요한 잔류 오스테나이트의 안정성을 향상시키기 위한 0.15% ~ 0.23% 의 탄소. 바람직하게는, 탄소 함량은 0.17% 이상 및/또는 0.21% 이하이다. 탄소 함량이 너무 높으면, 열간 압연된 시트는 냉간 압연하기 너무 어렵고 용접성이 불충분하다. 탄소 함량이 0.15% 미만이면, 인장 강도는 980 MPa 에 도달하지 않을 것이다.
- 1.4% ~ 2.6% 의 망간. 최소치는 적어도 11% 의 템퍼링된 마텐자이트를 함유하는 미세조직을 얻기에 충분한 경화능, 및 980 MPa 초과의 인장 강도를 갖는 것으로 규정된다. 최대치는 연성에 유해한 편석 문제들을 회피하는 것으로 규정된다. 바람직하게는, 망간 함량은 1.9% 이상 및/또는 2.5% 이하이다.
- 0.6% ~ 1.5% 의 규소 및 0.02% ~ 1.0% 의 알루미늄, 1.0% ~ 2.0% 의 규소와 알루미늄 함량의 합.
특정 양의 알루미늄은 Al2O3 로서 산소와 그리고 AlN 으로서 질소와 결합된다; 이러한 양은 O 및 N 함량에 의존하고, 또한 0.025% 미만으로 유지된다. 잔부는 존재할 경우 결합되지 않고, 또한 "유리 알루미늄 (free aluminum)" 으로 구성된다.
산소와 결합되는 알루미늄은 액체 단계에서 탈산에 기인한다. 이는 연성 특성에 유해하고, 따라서 그 함량은 가능한 한 많이 제한되어야 한다.
질소와 결합되는 알루미늄은 어닐링 동안 오스테나이트 결정립 성장을 둔화시킨다. 질소는 제련에 기인한 잔류 원소이고, 또한 강 시트에서는 0.010% 미만이다.
오스테나이트 범위 내에서 가열한 후, 발명자들은 Si 및 유리 Al 이 탄화물의 형성을 지연시킴으로써 오스테나이트를 안정화시킨다는 것을 발견하였다. 이는 특히 강 시트가 부분 마텐자이트 변태를 얻기 위한 온도로 냉각되고, 즉시 재가열되어, 탄소가 마텐자이트로부터 오스테나이트로 재분배되는 온도 (PT) 에서 유지되는 경우에 발생한다. Si 및 유리 Al 함량 추가가 충분한 양으로 이뤄진다면, 탄소 재분배는 상당한 탄화물의 침전 없이 발생한다. 이러한 목적을 위해, Si+Al 는 1.0 중량% 이상 (그러나 2.1 중량% 이하) 이어야 한다. 또한, Si 는 고용체 강화를 제공하고, 또한 구멍 확장비를 개선한다. 그러나, 코팅성 (coatability) 에 유해한 시트 표면에서의 산화규소의 형성을 회피하기 위하여 Si 함량이 1.5% 로 제한되어야 한다.
또한, 발명자들은, LME (액체 금속 취화 현상) 으로 인해, Si/10 > 0.30%-C (Si 및 C 는 중량 퍼센트로 표시됨) 일 때, 규소가 코팅된 시트, 특히 아연도금 또는 합금화 아연도금 또는 전기아연도금 시트의 스폿 용접에 유해하다는 것을 발견하였다. LME 발생은 용접된 조인트의 용접 금속에서 그리고 열영향부의 경정립계에서 균열을 유발한다. 그러므로, 특히 시트가 코팅되어야 할 경우, (C+Si/10) 는 0.30% 이하로 유지되어야 한다.
또한, 발명자들은, LME 발생을 감소시키기 위해, 고려되는 조성의 도메인에 대해, Al 함량이 6(C+Mn/10)-2.5% 이하이어야 한다는 것을 발견했다.
따라서, 제 1 실시형태에 따라, 특히 LME 가 나타나지 않을 때에, Al 은 오로지 탈산시키기 위해 또는 선택적으로는 어닐링 동안 오스테나이트 결정립 성장을 제어하기 위해 첨가되고, 그의 함량은 0.5% 이하, 예를 들어 0.1% 미만, 그러나 적어도 0.020% 이다. 이러한 제 1 실시형태에 따라, Si 함량은 1.0% ~ 1.5% 이다. 이러한 실시형태에서, C + Si/10 는 예를 들어 0.30% 초과일 수 있다.
제 2 실시형태에 따라, 특히 LME 문제가 고려되어야 할 때에, 특히 시트가 Zn 또는 Zn 합금으로 코팅될 때에, C+Si/10 는 0.30% 이하이어야 한다. 이는 적어도 C 가 0.2% 초과일 때 Si 가 1.0% 미만으로 유지되어야 한다는 것을 의미한다. 따라서, C 및/또는 Mn 함량이 너무 높을 때 LME 감도를 감소시키고 오스테나이트를 안정화시키기 위해 적어도 부분적으로 Si 를 대체하도록 Al 이 더 중요한 양으로 첨가된다. 이러한 제 2 실시형태에서, Al 함량은 Al ≥ 6(C+Mn/10)-2.5% 및 Si+Al ≥ 1.0% 이도록 되어 있고; 따라서, Al 은 바람직하게는 0.5% ~ 1.0% 이고, Si 는 0.6% ~ 1.3%, 바람직하게는 0.7% ~ 1% 이다. 바람직하게는, Al 함량은 0.7% 이상이다. 하지만, Al 함량은 Ac3 변태 온도의 상승을 방지하기 위해 1.0% 로 제한되고, 이는 어닐링 단계에서 강 시트의 오스테나이트화를 얻기 위해 고온으로 가열할 때에 비용을 더 증가시킨다는 것을 의미한다.
- 선택적으로, 열간 압연 동안 오스테나이트 결정립을 정제하고 최종 열 처리 동안 석출 강화를 제공하기 위한 0.010% ~ 0.035% 의 니오븀. 0.010% ~ 0.035% 의 Nb 함량은 시트들이 용융 도금되지 않을 때에 만족스러운 항복 강도 및 연신율 레벨, 특히 적어도 550 MPa, 심지어 항상 적어도 600 MPa 의 항복 강도를 얻을 수 있다.
- 0% ~ 0.3 % 의 몰리브덴 및/또는 0% ~ 0.3 % 의 크롬. 파티셔닝 동안 오스테나이트 분해를 강경하게 감소시키기 위하여 잔류 오스테나이트를 안정화시키고 경화능을 증가시키기 위해 Mo 및 Cr 이 첨가될 수도 있다. 실시형태에 따라, 몰리브덴 및 크롬은 오로지 낮은 레벨로 유지될 수 있고, 그들의 함량은 각각 0.05% 미만일 수 있고, 0.05% 미만의 함량은 잔류 원소로서 Cr 또는 Mo 의 존재에 상응한다. Mo 및/또는 Cr 이 자발적으로 첨가될 때에, 그들의 함량은 적어도 0.1% 이다.
잔부는 철 및 제강에 기인한 잔류 원소들이다. 이 점에서, 적어도 Ni, Cu, Ti, V, B, S, P 및 N 은 불가피한 불순물인 잔류 원소로 간주된다. 그러므로, 그들의 함량은 Ni 에 대해 0.05% 미만, Cu 에 대해 0.03% 미만, V 에 대해 0.007% 미만, B 에 대해 0.0010% 미만, S 에 대해 0.005% 미만, P 에 대해 0.02% 미만 및 N 에 대해 0.010% 미만이다. Ti 함량은 0.05% 로 제한되는데, 왜냐하면 이러한 값을 초과하면, 라지 사이즈의 탄질화물이 주로 액체 단계에서 석출되고 강 시트의 성형성이 감소되어, 총 연신율에 대한 목표인 17% 가 도달하기 더 어려워지기 때문이다.
시트가 Zn 또는 Zn 합금으로 코팅될 때에, 스폿 용접성은 LME 현상 (액체 금속 취화) 에 의해 영향을 받을 수 있다.
이러한 현상에 대한 특정 강의 감도는 고온에서 수행된 인장 시험에 의해 평가된다. 특히, 이러한 고온 인장 시험은 Gleeble RPI 열 시뮬레이터를 사용하여 수행될 수 있고, 이러한 디바이스는 그 자체가 종래 기술에 공지되어 있다.
"Gleeble LME 시험"이라 불리는 이러한 시험은 다음과 같이 설명된다:
- 0.7 mm ~ 3 mm 의 두께를 가지는 코팅 시트의 샘플들은 용접된 구역 주변에 균열이 발생하는 최소 임계 변위를 결정하기 위해 고온 인장 시험에 제공된다. 시트에서 절단되는 샘플들은 길이가 10 mm 이고 폭이 10 mm 인 교정 구역, 및 길이가 40 mm 이고 폭이 30 mm 인 헤드들을 가지고, 교정 부분과 헤드들 사이의 곡률 반경은 5 mm 이다.
- 고온 인장 시험은 각 샘플을 급속 가열 (1000℃/s) 시키고, 상기 샘플을 미리 정해진 온도로 유지시키고, 가열된 샘플을 미리 정해진 연신율 또는 변위로 제공한 다음, 샘플을 공기 중에서 냉각시킴으로써 수행되고, 연신율 또는 변위는 유지된다. 냉각 후에, 샘플들은 LME 균열이 있는지를 결정하기 위해 관찰된다. 적어도 2 mm 의 적어도 하나의 균열이 샘플에 형성되면, 샘플에는 균열이 있다고 결정된다.
- 시험은 복수의 미리 정해진 온도들, 예컨대 700℃, 750℃, 800℃, 850℃, 900℃ 및 950℃ 에서 그리고 0.5 mm, 0.75 mm, 1 mm, 1.25 mm, 1.5 mm, 1.75 mm, 2 mm, 등의 연신율 또는 변위로 실시되고; 연신율 또는 변위는 Gleeble 시뮬레이터에 샘플을 유지시키는 조 (jaw) 의 연신율 또는 변위이다.
- 균열 개시에 대한 임계 변위는 보고되고, 최소 임계 변위, 즉 크랙이 발생하는 최소 변위는 고려되는 온도 범위에 대해 결정된다.
일반적으로, 최소 임계 변위가 700℃ ~ 800℃ 의 온도에서 1.5 mm 미만일 때에, 저항 스폿 용접부에서 LME 의 발생 확률이 높고, 최소 임계 변위가 적어도 1.5 mm 일 때에, 저항 스폿 용접부에서 많은 LME 균열을 관찰할 확률이 낮다.
이 점에서, 발명자들은, 본 발명에 상응하는 강들 또는 이러한 강들에 유사한 강들에 대해, (C+Si/10) 이 0.30% 이하이고 Al 이 6(C+Mn/10)-2.5% 이상이도록 조성이 되어 있다면, 최소 임계 변위는 적어도 1.5 mm 이고, (C+Si/10) 이 0.30% 초과이고, 그리고/또는 Al 이 6(C+Mn/10)-2.5% 미만일 때에, 최소 임계 변위는 1.5 mm 미만, 심지어 1 mm 미만이다.
실시예들로서, Gleeble LME 시험은 이하의 조성들을 가지는 강들로 이루어졌다:
S1: C = 0.226%, Mn = 2.01%, Si = 0.716, Al = 0.802%, Cr = 0.097%
S2: C = 0.204%, Mn = 2.07%, Si = 1.44%, Al = 0.033%, Cr = 0.341%
S1 에 대해, C+Si/10 = 0.2976% 이고, 최소 임계 변위는 2.25 mm 이다.
S2 에 대해, C+Si/10 = 0.4412% 이고, 최소 임계 변위는 0.9 mm 이다.
코팅된 시트들의 스폿 용접성을 평가하기 위한 다른 방법은 "LME 스폿 용접 시험" 이고, 이 시험은, 예를 들어 저항 스폿 용접에 의해 조립되는 부품들, 예를 들어 차체와 같은 부품들을 포함하는 제품들의 산업 생산에서, 중요한 개수의 저항 스폿 용접부 중에 균열 용접을 가질 확률을 결정하는 것을 허용한다.
이러한 "LME 스폿 용접 시험" 은 다수의 저항 스폿 용접, 예를 들어 30 개의 저항 스폿 용접이 함께 중첩된 3 개의 시트에서 수행되는 저항 스폿 용접에 대한 전극 수명 시험으로부터 유도되고; 시험될 시트 및 두 개의 지지 시트는 아연도금된 저탄소 시트들, 예를 들어 EN 10346 에 따른 DX54D+Z 로 만들어진다. 시트들의 두께는 1.6 mm 이고, 저항 스폿 용접은 이종 조립체들에 대해 ISO 표준 18278 - 2 에 따라 수행된다. 파라미터들은 다음과 같다:
- 전극 팁 직경: 8 mm,
- 용접력: 4.5 kN,
- 용접 시간: 180 ms 를 40 ms 주기 (냉각 시간) 로 나눈 3 펄스들,
- 홀딩 시간: 400 ms.
이러한 시험을 위해, 저항 스폿 용접부에서 최종적인 균열 발생을 결정하기 위해, 샘플들은 절단되어 폴리싱된다. 그런 다음, 저항 스폿 용접부는 피크르산으로 에칭되고, 각 관찰된 저항 스폿 용접부에서의 균열 개수와 각 균열 저항 점 용접에서 균열 길이의 합을 결정하기 위하여 예를 들어 200x 배율의 현미경으로 관찰된다.
실시예들 (S1 및 S2) 에 대해, 각 저항 스폿 용접부에 대한 균열 개수의 비는 다음과 같다:
- S1: Gleeble LME 시험 ≥ 1.5 mm 이고, 80% 의 저항 스폿 용접부는 10 개 미만의 균열들을 가지고, 0% 의 저항 스폿 용접부는 20 개 이상의 균열들을 가진다.
- S2: Gleeble LME 시험 < 1.5 mm, 오로지 40% 의 저항 스폿 용접부는 10 개 미만의 균열들을 가지고, 30% 의 저항 스폿 용접부는 20 개 이상의 균열들을 가진다.
각 저항 스폿 용접부에서 평균 균열 개수가 고려되는 경우, 결과는 다음과 같다:
- S1: 각 저항 스폿 용접부에서 평균 균열 개수는 5 이고,
- S2: 각 저항 스폿 용접부에서 평균 균열 개수는 10 이다.
2 ~ 5 mm 의 두께를 가지는 열간 압연된 시트는 전술한 본 발명의 강 조성물로부터 공지된 방식으로 제조될 수 있다. 예로서, 압연 전의 재가열 온도는 1200℃ ~ 1280℃, 바람직하게는 약 1250℃ 일 수 있고, 마무리 압연 온도는 바람직하게는 Ar3 ~ 950℃ 이고, 바람직하게는 850℃ 초과이며, 권취는 바람직하게는 400℃ ~ 750℃ 의 온도에서 수행된다. 바람직하게는, Si > 1.0% 인 경우, 권취 온도는 550℃ 이하이다.
권취 후에, 시트는 페리토-펄라이트 (ferrito-pearlitic) 또는 페리토-펄리토-베이나이트 (ferrito-pearlito-bainitic) 조직을 갖는다.
권취 후에, 시트는 선택적으로 강 시트의 경도를 감소시키기 위해 배치 어닐링되고, 따라서 열간 압연 및 권취된 강 시트의 냉간 압연성을 향상시킨다.
예를 들어, 열간 압연 및 권취된 강 시트는 2 ~ 6 일, 바람직하게는 3 ~ 5 일의 시간 동안 500℃ ~ 700℃, 예를 들어 550℃ ~ 650℃ 의 온도에서 배치 어닐링된다. 이러한 시간은 배치 어닐링 온도까지의 가열 및 배치 어닐링 온도로부터 주위 온도로의 냉각을 포함한다.
이러한 배치 어닐링은 바람직하게는 특히 강이 1.0% 이상의 Si 를 포함하는 경우 강 조성의 제 1 실시형태에서 수행된다. 조성의 제 2 실시형태에서, 배치 어닐링 단계는 생략될 수도 있다.
시트는 0.7　mm ~ 3 mm, 예를 들어 0.8 mm ~ 2 mm 의 두께를 가지는 냉간 압연된 시트를 얻기 위해 산세 및 냉각 압연된다.
그런 다음, 시트는 연속 어닐링 라인에서 열처리되거나, 시트가 용융 도금되는 경우, 이는 바람직하게는 결합된 연속 어닐링 및 용융 도금 라인에서 처리된다.
열처리 및 선택적 코팅은 이하의 단계들을 포함한다:
- 어닐링 단계의 종료 시에, 강이 오스테나이트 및 이상영역 페라이트로 이루어지는 조직을 가지도록, Ac1 ~ Ac3 에 포함되는 어닐링 온도 (TA) 에서 시트를 어닐링하고, 상기 오스테나이트의 분율은 적어도 40% 이고, 이상영역 페라이트의 분율은 적어도 40% 인 단계. Ac1 및 Ac3 는 각각 가열 단계 동안 오스테나이트로의 변태의 시작 온도 및 종료 온도를 나타낸다. 당업자는 팽창계 시험으로부터 또는 반경험적 공식을 사용함으로써 어닐링 온도 (TA) 를 결정하는 방법을 알고 있다.
시트는 바람직하게는 30s 초과, 더 바람직하게는 80s 초과이지만 300s 초과일 필요는 없는 어닐링 시간 (tA) 동안 어닐링 온도에서 유지되고, 즉 TA - 5℃ ~ TA + 5℃ 에서 유지된다.
- 선택적으로, 펄라이트 또는 베이나이트의 형성 없이, 40% ~ 60% 의 페라이트 분율 (이상영역 페라이트 + 변태 페라이트) 을 얻기 위하여, 변태 페라이트를 형성하도록, 10℃/s 미만, 바람직하게는 5℃/s 미만의 냉각 속도로 어닐링 온도 (TA) 로부터 냉각 정지 온도로 시트를 서냉시키는 단계. 이러한 서냉 단계는, 특히 이상영역 페라이트의 분율이 40% 미만인 경우, 페라이트 형성을 목표로 한다. 그러한 경우, 서냉 동안 형성된 페라이트 분율은 40%-IF 이상 60%-IF 이하이고, IF 는 이상영역 페라이트의 분율이다. 이상영역 페라이트의 분율이 적어도 40% 인 경우, 서냉은 선택적이다. 임의의 경우에, 서냉 동안 형성된 페라이트의 분율은 60%-IF 이하여서, 페라이트 분율은 최대 60% 로 유지된다. 더 구체적으로, 서냉 동안 형성된 페라이트의 분율은, 수행되는 경우, 0% ~ 15%, 바람직하게는 적어도 2% 및/또는 최대 5% 이다. 냉각 정지 온도는 조직의 오스테나이트의 Ms 온도보다 높고, 바람직하게는 750℃ ~ 600℃ 이다. 당업자는 상기 Ms 온도를 결정하는 방법을 알고 있다. 실제로, 750℃ 초과의 냉각 정지 온도는 충분한 페라이트의 형성을 허용하지 않는 반면, 600℃ 미만의 냉각 정지 온도는 베이나이트의 형성으로 이어질 수도 있다. 서냉 단계 동안 형성될 수도 있는, 이하에서 "변태 페라이트" 라 불리는 페라이트는 어닐링 단계의 종료 시에 조직 내에 남아있는 이상영역 페라이트와는 상이하다. 특히, 변태 페라이트와 달리, 이상영역 페라이트는 다각형이다. 게다가, 변태 페라이트는 탄소 및 망간이 풍부하고, 즉 이상영역 페라이트의 탄소 및 망간 함량보다 높은 탄소 및 망간 함량을 가진다. 그러므로, 이상영역 페라이트 및 변태 페라이트는 메타중아황산 (metabisulfite) 으로 에칭한 후에 2 차 전자를 이용하는 FEG-TEM 현미경의 현미경사진을 관찰함으로써 구별될 수 있다. 도면에 도시된 바와 같은 현미경 사진에서, 이상영역 페라이트가 중간 회색으로 나타나는 반면, 변태 페라이트는 더 높은 탄소 및 망간 함량으로 인해 짙은 회색으로 나타난다. 도면에서, IF 는 이상영역 페라이트를 나타내고, TF 는 변태 페라이트를 나타내고, FM 은 프레시 마텐자이트를 나타내고, 또한 RA 는 잔류 오스테나이트를 나타낸다. 강의 각 특정 조성에 대해, 당업자는 원하는 변태 페라이트 분율을 얻는데 적합한 서냉 조건들을 정확하게 결정하는 방법을 알고 있다. 변태 페라이트 형성은 최종 조직에서 페라이트의 면적 분율을 더 정확하게 제어하는 것을 허용하고, 따라서 견고성을 제공한다.
- 어닐링 단계 또는 서냉 단계 직후에, 상부 및 과립 베이나이트 및 페라이트의 형성을 회피하기에 충분한 냉각 속도로 적어도 600℃ 의 온도로부터 어닐링 및 서냉 후에 남아있는 오스테나이트의 Ms 변태점보다 낮은 ??칭 온도 (QT) 로 냉각시킴으로써 시트를 냉각시키는 단계. 냉각 속도는 바람직하게는 20℃/s 초과, 더 바람직하게는 50℃/s 초과이다. 강 및 각 조직의 각 특정 조성에 대해, 당업자는 어닐링 및 서냉 후에 남아있는 오스테나이트의 Ms 변태점을 결정하는 방법을 알고 있다. 또한, 당업자는, ??칭 직후에, 40% ~ 60% 의 이상영역 페라이트 및 변태 페라이트의 합, 15% 이상의 오스테나이트, 바람직하게는 15% ~ 35% 의 오스테나이트, 적어도 11% 의 마텐자이트, 바람직하게는 11% ~ 40% 의 마텐자이트, 최대 18% 의 하부 베이나이트로 이루어지는 원하는 조직을 얻는데 적합한 ??칭 온도를 결정하는 방법을 알고 있다. 일반적으로, ??칭 온도는 180℃ ~ 260℃ 이다. ??칭 온도 (QT) 가 180℃ 미만인 경우, 최종 조직에서 템퍼링된 (또는 파티셔닝된) 마텐자이트의 분율은 10% 초과의 충분한 양의 잔류 오스테나이트를 안정화시키기에 너무 높아서, 총 연신율이 16% 에 달하지 않는다. 또한, ??칭 온도 (QT) 가 260℃ 초과인 경우, 템퍼링된 마텐자이트의 분율은 원하는 인장 강도를 얻기에 너무 낮다. 바람직하게는, ??칭 온도 (QT) 는 200℃ ~ 250℃ 이다.
- 2s ~ 8s, 바람직하게는 3s ~ 7s 의 홀딩 시간 동안 ??칭 온도 (QT) 에서 ??칭된 시트를 선택적으로 홀딩하는 단계.
- ??칭 온도로부터 375℃ ~ 470℃ 의 파티셔닝 온도 (PT) 로 시트를 재가열하고, 상기 시트를 파티셔닝 온도 (PT) 에서 25s ~ 440s 의 파티셔닝 시간 (Pt) 동안 유지시키는 단계. 이러한 파티셔닝 단계 동안, 탄소는 파티셔닝되고, 즉 마텐자이트에서 오스테나이트로 확산되고, 따라서 탄소가 풍부해진다. 파티셔닝 시간 (Pt) 은 파티셔닝 온도 (PT) 에 의존한다. 특히, 파티셔닝 시간 (Pt) 은 파티셔닝 온도 (PT) 가 375℃ ~ 400℃ 인 경우 100s ~ 440s 이고, 파티셔닝 온도 (PT) 가 400℃ ~ 450℃ 인 경우 25s ~ 440s 이고, 파티셔닝 온도 (PT) 가 450℃ ~ 470℃ 인 경우 25s ~ 150s 이다. 재가열 속도는 재가열이 유도 가열에 의해 수행될 때에 예를 들어 6 ~ 13℃/s 로 높아질 수 있다.
제 1 실시형태에서, 시트는 용융 도금되지 않으면서 파티셔닝 단계 이후에 실온으로 즉시 냉각된다. 이러한 제 1 실시형태에서, 파티셔닝 온도 (PT) 는 375℃ ~ 450℃, 바람직하게는 400℃ ~ 450℃ 이고, 파티셔닝 시간 (Pt) 은 100s ~ 440s, 바람직하게는 170s ~ 430s 이다. 375℃ ~ 450℃ 의 파티셔닝 온도 (PT) 및 100s ~ 440s 의 파티셔닝 시간 (Pt) 은 시트가 용융 도금되지 않을 때에 ISO 6892-1 에 따라 적어도 17% 의 총 연신율을 얻을 수 있게 한다.
제 2 실시형태에서, 시트는 파티셔닝 온도 (PT) 에서 시트를 유지시키는 단계 직후에 용융 도금되고, 그런 다음 실온으로 냉각된다. 용융 도금 단계는 파티셔닝 온도 (PT) 및 파티셔닝 시간 (Pt) 을 선택할 때 고려된다. 이러한 제 2 실시형태에서, 파티셔닝 온도 (PT) 는 400℃ ~ 470℃, 바람직하게는 410℃ ~ 465℃ 이고, 파티셔닝 시간 (Pt) 은 25s ~ 150s, 바람직하게는 40s ~ 90s 이다. 시트가 용융 도금될 때에, 파티셔닝 온도 (PT) 가 470℃ 이상 또는 400℃ 이하인 경우, 최종 코팅된 제품의 연신율은 만족스럽지 못하다.
예를 들어, 용융 도금은 아연도금일 수 있지만, 시트가 코팅 중에 초래되는 온도가 480℃ 미만으로 유지되면, 모든 금속 용융 도금이 가능하다. 시트가 아연도금될 때에, 이는 통상적인 조건으로, 예를 들어 430 ~ 480℃ 의 온도를 갖는 Zn-욕을 통해 수행된다. 본 발명에 따른 강은 예를 들어 아연-마그네슘 또는 아연-마그네슘-알루미늄으로서 Zn 으로 또는 Zn 합금으로 아연도금될 수 있다.
- 유지시키는 단계 직후에 또는 용융 도금 단계 후에, 바람직하게는 1℃/s 초과, 예를 들어 2℃/s ~ 20℃/s 의 냉각 속도로 시트를 실온으로 냉각시키는 단계.
- 선택적으로, 실온으로 냉각시킨 후에, 시트가 용융 도금되지 않을 경우, 시트는 전기화학적 방법, 예를 들어 전기-아연도금에 의해 또는 플라즈마 증기 증착 또는 제트 증기 증착과 같은 임의의 진공 코팅 프로세스를 통해 코팅될 수 있다. 임의의 종류의 코팅, 특히 아연 또는 아연 합금, 예컨대 아연-니켈, 아연-마그네슘 또는 아연-마그네슘-알루미늄 합금이 사용될 수 있다.
이러한 열처리는 면적 분율에 있어서, 다음으로 이루어지는 최종 조직, 즉 파티셔닝, 선택적인 용융 도금 및 실온으로의 냉각 후의 최종 조직을 달성할 수 있다:
- 10% ~ 20% 의 표면 분율을 갖는 잔류 오스테나이트,
- 적어도 11%, 예를 들어 11% ~ 40% 의 표면 분율을 갖는 템퍼링된 마텐자이트,
- 바람직하게는, 전체 조직에 대하여, 40% ~ 60% 의 이상영역 페라이트 및 0% ~ 15%, 바람직하게는 0% ~ 5% 의 변태 페라이트를 포함하는 40% ~ 60% 의 페라이트,
- 최대 6%, 예를 들어 2% ~ 5% 의 프레시 마텐자이트,
- 하부 베이나이트를 포함하는 최대 18% 의 베이나이트.
적어도 40% 의 페라이트 분율과 함께 적어도 10% 의 잔류 오스테나이트 분율은, 시트가 용융 도금되지 않을 때에, 적어도 16%, 항상 17% 의 총 연신율을 얻는 것을 허용하고, 상기 연신율은 ISO 표준 ISO 6892-1 에 따라 측정된다.
더욱이, 이러한 처리는 적어도 0.9%, 바람직하게는 심지어 적어도 1.0%, 및 최대 1.2% 인 잔류 오스테나이트 중의 증가된 C 함량을 얻는 것을 허용한다.
마텐자이트는 프레시 마텐자이트, 및 템퍼링된 마텐자이트를 포함한다.
파티셔닝된 마텐자이트인 템퍼링된 마텐자이트는 최대 0.45% 의 C 함량을 가지고, 이러한 함량은 파티셔닝 단계 동안 마텐자이트로부터 오스테나이트를 향하는 탄소의 파티셔닝에 기인한다. 특히, 이러한 함량은 ??칭 동안 형성된 마텐자이트로부터 오스테나이트를 향하는 탄소의 파티셔닝에 기인한다.
최대 0.45% 의 템퍼링된 (또는 파티셔닝된) 마텐자이트의 C 함량은 오스테나이트의 충분한 안정화를 보장하는데 필요하고, 따라서 적어도 16% 의 총 연신율을 보장하는데 필요하다. 또한, 0.45% 초과의 템퍼링된 마텐자이트의 C 함량은 항복 강도를 증가시키는 마텐자이트 내의 탄화물 석출로 이어진다. 따라서, 최대 0.45% 의 마텐자이트의 C 함량은 최대 860 MPa 의 항복 강도를 달성하는 것을 허용하고, 따라서 강 시트의 높은 성형성을 달성하는 것을 허용한다.
템퍼링된 마텐자이트 내의 C 함량은 일반적으로 최대 0.03% 이다. 최대 0.03% 의 템퍼링된 마텐자이트 내의 C 함량은 구멍 확장비 시험 동안 마텐자이트로 변태되지 않는 오스테나이트의 최상의 안정화를 보장하고, 따라서 적어도 210% 의 구멍 확장비 (HER) 를 보장한다.
파티셔닝 단계 후에 마텐자이트로의 풍부한 오스테나이트의 변태로부터 기인하는 프레시 마텐자이트는 적어도 0.9%, 일반적으로 1.2% 미만의 C 함량을 갖는다.
조직에서 프레시 마텐자이트의 분율은 6% 이하이다. 실제로, 5% 초과의 프레시 마텐자이트의 분율은 ISO 표준 ISO 16630:2009 에 따른 20% 미만의 구멍 확장비로 이어질 것이다.
이러한 열처리로, ISO 표준 6892-1 에 따른 항복 강도 (YS) 가 적어도 550 MPa 이고, 인장 강도 (TS) 가 적어도 980 MPa 이고, 총 연신율 (TE) 이 적어도 16%, 심지어 17% 초과이고, ISO 표준 16630:2009 에 따른 구멍 확장비 (HER) 가 적어도 20%, 심지어 적어도 30% 인 강 시트가 얻어질 수 있다.
특히, 시트가 용융 도금되지 않을 때에, 시트는 ISO 표준 6892-1 에 따른 항복 강도 (YS) 가 적어도 600 MPa 이고, 인장 강도 (TS) 가 적어도 980 MPa 이고, 총 연신율 (TE) 이 적어도 17%, 심지어 18% 초과이고, ISO 표준 16630:2009 에 따른 구멍 확장비 (HER) 가 적어도 20%, 심지어 적어도 30% 이다.
시트가 용융 도금될 때에, 시트는 ISO 표준 6892-1 에 따른 항복 강도 (YS) 가 적어도 550 MPa 이고, 인장 강도 (TS) 가 적어도 980 MPa 이고, 총 연신율 (TE) 이 적어도 16%, 심지어 18% 초과이고, ISO 표준 16630:2009 에 따른 구멍 확장비 (HER) 가 적어도 20%, 심지어 적어도 30% 이다.
실시예:
실시예 및 비교예로서, 표 1 에 따른 강 조성으로 만들어진 시트들이 제조되었고, 원소들은 중량으로 표현된다. Ac1 및 Ac3 과 같은 변태 온도는 표 1 에서 보고되어 있다. Ac1 및 Ac3 는 팽창계에 의해 측정되었다.
Figure 112018061240163-pct00001
이러한 표에서, "res." 는 원소가 잔류물로서 오로지 존재한다는 것을 의미하고, 또한 이러한 원소의 자발적인 첨가는 이뤄지지 않았다는 것을 의미하고, "nd" 는 값이 결정되지 않았다는 것을 의미한다.
시트들은 열간 압연된 후, 450℃ (강들 I-III 및 V) 또는 730℃ (강 IV) 에서 권취되었다. 시트들 중 일부는 550℃ 또는 650℃ 에서 4 일 동안 배치 어닐링되었다. 시트들은, 권취 또는 배치 어닐링 후에, 1 mm, 1.2 mm 또는 1.6 mm 의 두께를 가지는 시트들을 얻기 위하여 산세 및 냉간 압연되었고, 어닐링되었고, 파티셔닝되었고, 또한 실온으로 냉각되었다. 시트들 중 일부는 파티셔닝과 실온으로의 냉각 사이의 460℃ 에서 아연도금에 의해 용융 도금되었다.
처리 조건들이 코팅되지 않은 시트들에 대해서는 표 2 에 보고되어 있고, 용융 도금된 시트들에 대해서는 표 3 에 보고되어 있다.
Figure 112018061240163-pct00002
이러한 표들에서, Tcoil 은 권취 온도를 나타내고, th 는 냉간 압연 후 시트의 두께를 나타내고, THBA 는 배치 어닐링 온도를 나타내고, TA 는 어닐링 온도이고, tA 는 어닐링 시간이고, QT 는 ??칭 온도이고, PT 는 파티셔닝 온도이고, Pt 는 파티셔닝 시간이다. 표 3 에서, Ms 는 어닐링으로 인한 오스테나이트의 마텐자이트 개시 온도를 나타낸다.
Figure 112018061240163-pct00003
측정된 특성들은 표준 ISO 16630:2009 에 따라 측정된 구멍 확장비 (HER), 항복 강도 (YS), 인장 응력 (TS), 일정한 연신율 (UE) 및 총 연신율 (TE) 이다. 항복 강도 (YS), 인장 응력 (TS), 일정한 연신율 (UE) 및 총 연신율 (TE) 은, 실시예 12 와 동일한 실시예 12* 및 이러한 특성들이 JIS Z 2201-05 표준 에 따라 측정되는 실시예들 21, 22, 24 및 25 를 제외하고는, 2009 년 10 월에 발표된 ISO 표준 ISO 6892-1 에 따라 측정되었다.
용융 도금되지 않은 시트에 대해 얻어지는 기계적 특성들 및 미세조직은 표 4 에서 보고된다. F 는 페라이트의 면적 분율이고, TM 은 템퍼링된 마텐자이트의 면적 분율이고, FM 은 프레시 마텐자이트의 면적 분율이고, RA 는 잔류 오스테나이트의 면적 분율이고, 그리고 B 는 베이나이트의 면적 분율이다.
모든 이러한 실시예들 1 ~ 25 에서, 템퍼링된 마텐자이트의 C 함량은 최대 0.45% 이다.
Figure 112018061240163-pct00004
이러한 실시예들은, 본 발명에 따른 방법에 의해, 용융 도금이 수행되지 않을 때, ISO 6892-1 에 따, 인장 강도가 적어도 980 MPa 이고 총 연신율은 적어도 17%, 심지어 18% 초과인 강 시트가 얻어질 수 있다는 것을 보여준다. 또한, 이러한 강 시트들은 항복 강도가 600MPa 이상 860 MPa 미만이고, 균일한 연신율이 적어도 10%, 일반적으로 13% 초과이고, ISO 16630:2009 에 따른 구멍 확장비 (HER) 가 적어도 20%, 심지어 30% 초과이다.
실시예들 1 ~ 4 의 비교는, 방법이 ??칭 온도 (QT) 및 파티셔닝 온도 (PT) 의 변화에 대해 매우 견고하다는 것을 보여준다. 특히, 실시예 10 은 시트가 용융 도금되지 않을 때에, 375℃ ~ 450℃ 의 파티셔닝 온도 (PT) 및 100s ~ 440s, 특히 100s 초과의 파티셔닝 시간 (Pt) 을 선택하는 것은 적어도 17% 의 총 연신율을 달성할 수 있게 한다.
게다가, 실시예들 12 및 12* 에 대해 측정된 총 연신율들의 비교는, ISO 표준에 따른 총 연신율 (TE) 의 값들이 JIS Z 2201-05 표준에 따른 총 연신율의 값보다 작고, 이 경우에 약 3% 작다는 것을 시연한다.
용융 도금된 시트들에 대해 얻어진 기계적 특성들 및 미세조직은 표 5 에 보고되어 있다. 이전과 마찬가지로, TE 는 ISO 6892-1 에 따라 측정되고, HER 은 ISO 16630:2009 에 따라 측정된다. 게다가, F 는 페라이트의 면적 분율이고, TM 은 템퍼링된 마텐자이트의 면적 분율이고, FM 은 프레시 마텐자이트의 면적 분율, RA 는 잔류 오스테나이트의 면적 분율이고, 또한 B 는 베이나이트의 면적 분율이다.
Figure 112018061240163-pct00005
실시예들 26 ~ 31 에서, 템퍼링된 마텐자이트의 C 함량은 최대 0.45% 이다.
이러한 실시예들은, 본 발명에 따른 방법에 의해, ISO 6892-1 에 따라 인장 강도가 적어도 980 MPa 이고, 총 연신율이 적어도 16%, 심지어 18% 초과인 용융 도금된 강 시트들이 얻어질 수 있다는 것을 보여준다. 이러한 강 시트들은 항복 강도가 550 MPa 이상 860 MPa 미만이고, 균일한 연신율이 적어도 12% 이고, 그리고 ISO 16630:2009 에 따른 구멍 확장비 (HER) 가 적어도 20%, 심지어 30% 초과이다.
스폿 용접성과 관련하여, 본 발명에 따른 시트들은 조성이 C+Si/10 ≤ 0.30% 이도록 되어있을 때에 낮은 LME 감도를 가진다. 이러한 강으로, 저항 스폿 용접부 당 평균 균열 개수가 6 미만이고 10 개 미만의 균열들을 가질 확률은 98% 이도록 저항 스폿 용접부 내의 균열 개수가 되어 있는 저항 스폿 용접을 포함하는 구조체, 예컨대 차체를 제조할 수 있다는 것을 의미한다.
특히, 적어도 두 개의 강 시트들의, 저항 스폿 용접부를 포함하는, 용접된 구조체는 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되고, C+Si/10 ≤ 0.30% 및 Al ≥ 6(C+Mn/10)-2.5% 이도록 되어있으며, Zn 또는 Zn 합금으로 코팅되는 제 1 강 시트를 제공하고, 또한 C+Si/10 ≤ 0.30% 및 Al ≥ 6(C+Mn/10)-2.5% 인 조성을 가지는 제 2 강 시트를 제공하고, 또한 제 1 강 시트를 제 2 강 시트에 저항 스폿 용접함으로써 제조될 수 있다. 제 2 강 시트는 예를 들어 본 발명에 따른 방법에 의해 제조될 수도 있고, 또한 Zn 또는 Zn 합금으로 코팅된다.
따라서, 낮은 LME 감도를 가지는 용접된 구조체가 얻어진다. 예를 들어, 적어도 10 개의 저항 스폿 용접부를 포함하는 이러한 용접된 구조체에 대해, 저항 스폿 용접부 당 균열의 평균 개수는 6 미만이다.
본 발명에 따른 저항 스폿 용접에 의해 선택적으로 용접된 강 시트들은 이들이 제작 프로세스 동안 높은 성형성과 충돌 시에 높은 에너지 흡수를 제공하기 때문에 모터 차량 내의 구조 부품의 제조에 대해 이점을 갖고서 사용된다. 본 발명에 따른 저항 스폿 용접부 또한 용접된 구역들에 위치된 균열들의 최종 개시 및 전파가 훨씬 감소되기 때문에 모터 차량 내의 구조 부품의 제조에 대해 이점을 갖고서 사용된다.

Claims (33)

  1. ISO 표준 6892-1:2009 에 따라 인장 강도가 적어도 980 MPa 이고 또한 총 연신율이 적어도 16% 이고, ISO 표준 16630:2009 에 따라 구멍 확장비 (HER) 가 적어도 20% 인 강 시트를 제조하는 방법으로서, 상기 방법은 다음의 연속적인 단계들,
    - 화학 조성이, 중량으로,
    0.15% ≤ C ≤ 0.23%,
    1.4 % ≤ Mn ≤ 2.6%,
    0.6% ≤ Si ≤ 1.5%,
    0.02% ≤ Al ≤ 1.0%,
    이때 1.0% ≤ Si+Al ≤ 2.0%,
    0 ≤ Nb ≤ 0.035%,
    0 ≤ Mo ≤ 0.3%,
    0 ≤ Cr ≤ 0.3%,
    Ni < 0.05%,
    Cu < 0.03%,
    V < 0.007%,
    B < 0.0010%,
    S < 0.005%,
    P < 0.02%,
    N < 0.010%, 및
    Fe 및 불가피한 불순물들인 잔부
    를 함유하는 강으로 만들어진 냉간 압연된 강 시트를 제공하는 단계,
    - 40% 이상의 오스테나이트 및 40% 이상의 이상영역 (intercritical) 페라이트를 포함하는 조직을 얻기 위하여 Ac1 ~ Ac3 의 어닐링 온도 (TA) 에서 상기 강 시트를 어닐링하는 단계,
    - 적어도 600℃ 의 온도로부터 180℃ ~ 260℃ 의 ??칭 온도 (QT) 로 적어도 20℃/s 의 냉각 속도로 상기 강 시트를 ??칭하는 단계,
    - 375℃ ~ 470℃ 의 파티셔닝 (partitioning) 온도 (PT) 로 상기 강 시트를 재가열하고, 상기 파티셔닝 온도 (PT) 에서 25s ~ 440s 의 파티셔닝 시간 (Pt) 동안 상기 강 시트를 유지시키는 단계로서, 상기 파티셔닝 온도 (PT) 가 375℃ ~ 400℃ 인 경우, 상기 파티셔닝 시간 (Pt) 은 100s ~ 440s 이고, 상기 파티셔닝 온도 (PT) 가 450℃ ~ 470℃ 인 경우, 상기 상기 파티셔닝 시간 (Pt) 은 25s ~ 150s 인, 상기 강 시트를 재가열하고 유지시키는 단계,
    - 상기 강 시트를 실온으로 냉각시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 강 시트는, 면적 분율에 있어서,
    - 0% 초과 0.45% 이하의 C 함량을 가지는, 적어도 11% 의 템퍼링된 마텐자이트,
    - 10% ~ 20% 의 잔류 오스테나이트,
    - 40% ~ 60% 의 페라이트,
    - 1% ~ 6% 의 프레시 (fresh) 마텐자이트,
    - 최대 18% 의 베이나이트
    로 이루어지는 최종 미세조직을 가지는, 강 시트를 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    템퍼링된 마텐자이트는 0% 초과 0.03% 이하의 C 함량을 가지는, 강 시트를 제조하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 강 시트는, 상기 파티셔닝 온도 (PT) 로 가열하기 직전에,
    - 40% ~ 60% 의 페라이트,
    - 적어도 15% 의 잔류 오스테나이트,
    - 적어도 11% 의 마텐자이트, 및
    - 최대 18% 의 하부 베이나이트
    로 이루어지는 조직을 가지는, 강 시트를 제조하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은, 어닐링 단계와 ??칭 단계 사이에, 750℃ ~ 600℃ 의 온도로 0℃/s 초과 10℃/s 미만의 냉각 속도로 상기 강 시트를 서냉시키는 단계를 포함하는, 강 시트를 제조하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 페라이트는, 전체 조직에 대한 면적 분율에 있어서, 40% ~ 60% 의 이상영역 페라이트 및 0% ~ 15% 의 변태 페라이트를 포함하고, 상기 변태 페라이트는 서냉 단계 동안 형성되는, 강 시트를 제조하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉간 압연된 강 시트를 제공하는 단계는,
    - 상기 강으로 만들어진 시트를 열간 압연하여, 열간 압연된 강 시트를 얻는 것,
    - 400℃ ~ 750℃ 의 권취 온도 (Tc) 에서 열간 압연된 강 시트를 권취하는 것,
    - 2 일 ~ 6 일의 시간 동안 500℃ ~ 700℃ 의 온도 (THBA) 에서 배치 어닐링 (batch annealing) 을 수행하는 것,
    - 상기 열간 압연된 강 시트를 냉간 압연하여, 냉간 압연된 강 시트를 얻는 것
    을 포함하는, 강 시트를 제조하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 강 시트가 ??칭 온도 (QT) 로 ??칭된 후에 그리고 상기 강 시트가 파티셔닝 온도 (PT) 로 가열되기 전에, 상기 강 시트는 2s ~ 8s 의 홀딩 시간 동안 ??칭 온도 (QT) 에서 홀딩되는, 강 시트를 제조하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    강의 화학 조성은 이하의 조건들
    C ≥ 0.17%,
    C ≤ 0.21%,
    Mn ≥ 1.9%,
    Mn ≤ 2.5%,
    0.010% ≤ Nb ≤ 0.035%,
    0 ≤ Mo ≤ 0.05%, 또는
    0.1% ≤ Mo ≤ 0.3%,
    0 ≤ Cr ≤ 0.05%, 또는
    0.1% ≤ Cr ≤ 0.3%
    중 적어도 하나를 만족시키는, 강 시트를 제조하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 파티셔닝 온도 (PT) 에서 강 시트를 유지시키는 단계와 상기 실온으로 강 시트를 냉각시키는 단계 사이에, 상기 강 시트는 480℃ 를 초과하지 않는 온도에서 용융 도금되고, 상기 파티셔닝 온도 (PT) 는 400℃ ~ 470℃ 이고, 상기 파티셔닝 시간 (Pt) 은 25s ~ 150s 인, 강 시트를 제조하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 파티셔닝 온도 (PT) 에서 강 시트를 유지시키는 단계 후에, 상기 강 시트는 실온으로 즉시 냉각되고, 상기 파티셔닝 온도 (PT) 는 375℃ ~ 450℃ 이고, 상기 파티셔닝 시간 (Pt) 은 100s ~ 440s 인, 강 시트를 제조하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 실온으로 강 시트를 냉각시키는 단계 후에, 상기 강 시트는 전기화학적 방법에 의해 또는 진공 코팅 프로세스를 통해 코팅되는, 강 시트를 제조하는 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 강 시트는 Zn 또는 Zn 합금으로 코팅되는, 강 시트를 제조하는 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    강의 화학 조성은 C+Si/10 ≤ 0.30% 및 Al ≥ 6(C+Mn/10)-2.5% 이도록 되어 있는, 강 시트를 제조하는 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    강의 화학 조성은 0.6% ≤ Si ≤ 1.3% 및 0.5% < Al ≤ 1.0% 이도록 되어 있는, 강 시트를 제조하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    강의 화학 조성은 0.7% ≤ Si < 1.0% 및 0.7% ≤ Al ≤ 1.0% 이도록 되어 있는, 강 시트를 제조하는 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    강의 화학 조성은 1.0% ≤ Si ≤ 1.5% 및 0.02% ≤ Al ≤ 0.5% 이도록 되어 있는, 강 시트를 제조하는 방법.
  17. 적어도 두 개의 강 시트들의 저항 스폿 용접부를 제조하기 위한 프로세스로서, 상기 프로세스는,
    - 제 13 항에 따른 방법에 의해 제 1 강 시트를 제조하는 단계,
    - 제 13 항에 따른 방법에 의해, C+Si/10 ≤ 0.30% 및 Al ≥ 6(C+Mn/10)-2.5% 인 조성을 가지는 제 2 강 시트를 제공하는 단계,
    - 상기 제 1 강 시트를 상기 제 2 강 시트에 저항 스폿 용접하는 단계
    를 포함하는, 저항 스폿 용접부를 제조하기 위한 프로세스.
  18. 강 시트로서,
    화학 조성이, 중량으로,
    0.15% ≤ C ≤ 0.23%,
    1.4 % ≤ Mn ≤ 2.6%,
    0.6% ≤ Si ≤ 1.5%,
    0.02% ≤ Al ≤ 1.0%,
    이때 1.0% ≤ Si+Al ≤ 2.0%,
    0 ≤ Nb ≤ 0.035%,
    0 ≤ Mo ≤ 0.3%,
    0 ≤ Cr ≤ 0.3%,
    Ni < 0.05%,
    Cu < 0.03%,
    V < 0.007%,
    B < 0.0010%,
    S < 0.005%,
    P < 0.02%,
    N < 0.010%, 및
    Fe 및 불가피한 불순물들인 잔부
    를 함유하는 강으로 만들어지고,
    상기 강 시트는, 면적 분율에 있어서,
    - 0% 초과 0.45% 이하의 C 함량을 가지는, 적어도 11% 의 템퍼링된 마텐자이트,
    - 10% ~ 20% 의 잔류 오스테나이트,
    - 42% ~ 60% 의 페라이트,
    - 1% ~ 6% 의 프레시 마텐자이트,
    - 최대 18% 의 베이나이트
    로 이루어지는 미세조직을 가지는, 강 시트.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 템퍼링된 마텐자이트는 0% 초과 0.03% 이하의 C 함량을 가지는, 강 시트.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 페라이트는, 전체 조직에 대해, 40% ~ 60% 의 이상영역 페라이트 및 0% ~ 15% 의 변태 페라이트를 포함하는, 강 시트.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 잔류 오스테나이트는 0.9% ~ 1.2% 의 C 함량을 가지는, 강 시트.
  22. 제 18 항에 있어서,
    상기 강 시트는 ISO 표준 6892-1:2009 에 따라 측정된 항복 강도가 적어도 550 MPa 이고, 인장 강도가 적어도 980 MPa 이고, 또한 총 연신율이 적어도 16% 이고, 또한 ISO 16630:2009 따라 측정된 구멍 확장비 (HER) 가 적어도 20% 인, 강 시트.
  23. 제 18 항에 있어서,
    강의 화학 조성은 이하의 조건들
    C ≥ 0.17%,
    C ≤ 0.21%,
    Mn ≥ 1.9%,
    Mn ≤ 2.5%,
    0 ≤ Mo ≤ 0.05%, 또는
    0.1% ≤ Mo ≤ 0.3%,
    0.010% ≤ Nb ≤ 0.035%,
    0 ≤ Cr ≤ 0.05%, 또는
    0.1% ≤ Cr ≤ 0.3%
    중 적어도 하나를 만족시키는, 강 시트.
  24. 제 18 항에 있어서,
    강의 화학 조성은 C+Si/10 ≤ 0.30% 및 Al ≥ 6(C+Mn/10)-2.5% 이도록 되어 있는, 강 시트.
  25. 제 24 항에 있어서,
    강의 화학 조성은 0.6% ≤ Si ≤ 1.3% 및 0.5% < Al ≤ 1.0% 이도록 되어 있는, 강 시트.
  26. 제 25 항에 있어서,
    강의 화학 조성은 0.7% ≤ Si < 1.0% 및 0.7% ≤ Al ≤ 1.0% 이도록 되어 있는, 강 시트.
  27. 제 18 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    강의 화학 조성은 1.0% ≤ Si ≤ 1.5% 및 0.02% ≤ Al ≤ 0.5 이도록 되어 있는, 강 시트.
  28. 제 24 항에 있어서,
    상기 강 시트는 Zn 또는 Zn 합금으로 코팅되고, 상기 코팅은 480℃ 미만의 온도에서의 코팅에 기인하는, 강 시트.
  29. 제 18 항에 있어서,
    상기 강 시트는 0.7 ~ 3 mm 의 두께를 가지는, 강 시트.
  30. 적어도 두 개의 강 시트들의 적어도 10 개의 저항 스폿 용접부들을 포함하는 용접된 구조체로서,
    상기 두 개의 강 시트들 중 제 1 강 시트는 제 28 항에 따른 것이고, 상기 두 개의 강 시트들 중 제 2 강 시트는 제 28 항에 따른 것이고, C+Si/10 ≤ 0.30% 및 Al ≥ 6(C+Mn/10)-2.5% 인 조성을 가지고, 저항 스폿 용접부 당 평균 균열 개수는 6 미만인, 용접된 구조체.
  31. 삭제
  32. 제 18 항에 있어서,
    상기 강 시트는 모터 차량 내의 구조 부품의 제조를 위해 사용되는, 강 시트.
  33. 제 30 항에 있어서,
    상기 용접된 구조체는 모터 차량 내의 구조 부품의 제조를 위해 사용되는, 용접된 구조체.
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