KR20030055339A - 구멍확장성과 연성(延性)이 뛰어난 고강도 열연강판 및 그제조방법 - Google Patents

구멍확장성과 연성(延性)이 뛰어난 고강도 열연강판 및 그제조방법 Download PDF

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Abstract

690N/mm2이상의 고강도화에 따른 구멍확장성과 연성의 열화를 방지하고, 고강도이면서도 높은 구멍확장성과 연성을 가지는 고강도 열연강판 및 그 제조방법이 개시되어 있다. 이 강판의 제 1 형태는 질량 %로 C 0.01~0.15%, Si 0.30~2.00%, Mn 0.50~3.00%, P0.03%, S0.005%, 및 Ti 0.01~0.50%와 Nb 0.01~0.05% 중 1종 또는 2종을 함유하고, 나머지는 철 및 불가피하게 포함되는 불순물로 구성된 강철로 이루어진 고강도 열연강판으로서, 모든 결정입자 중 짧은 직경(ds)과 긴 직경(dl)의 비(ds/dl)가 0.1이상인 결정입자가 80%이상 존재하면서, 강철조직이 페라이트 80% 이상, 나머지는 베이나이트로 이루어지며, 강도가 690N/mm2이상인 것이다. 또한, 제 2 형태의 강판은 상기 기본 조성을 가지는 고강도 열연강판으로서, 강철조직은 입자직경이 2㎛이상인 페라이트의 비율이 80%이상인 페라이트·베이나이트의 2상 조직으로, 강도가 690N/mm2이상인 것이다. 더욱이 제 3 형태의 강판은, 상기 기본 조성을 가지면서, Si, Mn, Ti 및 Nb의 함유량이
115(917-480[C%]+100[Si%]-100[Mn%])-(790 X ([Ti%]+[Nb%]/2)0.05)235
을 만족하는 강철으로 이루어진 고강도 열연강판으로서, 강철조직이 페라이트 800% 이상, 나머지는 베이나이트로 이루어지고, 강도가 770N/mm2이상인 것이다.

Description

구멍확장성과 연성(延性)이 뛰어난 고강도 열연강판 및 그 제조방법{High Strength Hot Rolled Steel Plate Excellent In Enlargeability and Ductility and Method for Production thereof}
근래, 자동차의 환경문제를 계기로 연비개선 대책으로서 차체 경량화, 부품의 일체성형화에 의한 비용절감의 요구가 높아져, 프레스 가공성이 뛰어난 고강도 열연강판의 개발이 진행되어 왔다. 종래, 이러한 가공용 고강도 열연강판으로는 페라이트(ferrite)·마르텐사이트(martensite) 조직, 페라이트·베이나이트 조직으로 이루어진 혼합조직, 혹은 베이나이트, 페라이트가 주체인 거의 단상조직에 가까운 것 등이 널리 알려져 있었다.
하지만, 페라이트·마르텐사이트 조직은 변형 초기부터 마르텐사이트의 주위에 미소공동이가 발생하여 균열이 발생하기 때문에, 구멍확장성이 떨어진다는 문제가 있어, 바퀴 회전부품 등의 높은 구멍확장성이 요구되는 용도로는 부적당하였다.
고강도 열연강판에서, 구멍확장성과 연성은 서로 상반되는 경향이 있음이 알려져 있지만, 페라이트·베이나이트 조직의 구멍확장성을 개선하는 한 수단으로서 페라이트와 베이나이트의 경도 차이를 작게하는 방법이 있다. 하지만, 경도를 단단한 베이나이트에 맞추면 연성이 크게 악화하고, 연질인 페라이트에 맞추면 강도가 부족해져버린다. 이러한 강도부족을 보충하기 위해서는 다량의 석출물을 분산시켜 강판을 강화할 필요가 있기 때문에, 결과적으로 연성을 저하시키게 된다. 일본 특개평4-88125호 공보와 일본 특개평3-180426호 공보에는 베이나이트를 주체로 하는 조직을 가지는 강판이 개시되어 있는데, 베이나이트를 주체로 한 조직이기 때문에 구멍확장성은 뛰어나지만, 연질인 페라이트상(phase)이 적기 때문에 연성은 떨어진다. 또한, 일본 특개평6-172924호 공보, 일본 특개평7-11382호 공보에는 페라이트를 주체로 하는 조직을 가지는 강판이 개시되어 있는데, 구멍확장성은 뛰어나지만, 강도 확보를 위해 연질인 탄화물을 석출시키기 때문에 역시 연성이 떨어진다.
또한, 일본 특개평6-200351호 공보에는 페라이트·베이나이트 조직을 가지는 구멍확장성 및 연성이 뛰어난 강판이 개시되어 있으며, 일본 특개평6-293910호 공보에는 2단 냉각을 사용함으로써 페라이트 점유율을 제어하여 구멍확장성과 연성이 양립하는 강판의 제조방법이 개시되어 있다. 하지만, 자동차의 경량화, 부품의 복잡화 등을 배경으로 더욱 높은 구멍확장성, 연성이 요구되어, 강판이 상술한 기술만으로는 모두 대응할 수 없는 고도의 가공성과 높은 강도를 가질 것을 요구하고 있다.
본 발명은 주로 프레스 가공되는 자동차바퀴 회전부품 등을 대상으로 하고, 1.0~6.0mm 정도의 판두께로 690N/mm2이상의 강도를 가지는 구멍확장성과 연성이 뛰어난 고강도 열연강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 형태에 따른 강철과 비교 강철과의, ds/dl0.1인 결정입자의 비율과 연신율의 상관(相關)을 나타내는 산포도(散布圖)이다.
도 2는 본 발명의 제 2 형태에 따른 강철과 비교 강철과의, 고강도 열연강판에서의 입자 직경이 2㎛이상인 페라이트의 비율과 연신율의 상관을 나타내는 산포도이다.
도 3은 본 발명의 제 3 형태에 따른 강철과 비교 강철과의, 고강도 열연강판의 연신율과 λ치의 상관을 나타내는 산포도이다.
도 4는 본 발명의 제 3 형태에 따른 강철과 비교 강철과의, 계산식 값과 λ치의 상관을 나타내는 산포도이다.
도 5는 본 발명의 제 3 형태에 따른 강철과 비교 강철과의, 계산식 값과 연신율의 상관을 나타내는 산포도이다.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 690N/mm2이상의 고강도화에 따른 구멍확장성과 연성의 열화를 방지하고, 고강도이면서도 높은 구멍확장성과 연성을 가지는 고강도 열연강판 및 그 강판의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같이, 고강도 열연강판에서 구멍확장성과 연성은 서로 상반되는 경향이 있다. 본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여 세밀히 연구한 결과, 페라이트·베이나이트강(鋼)의 결정입자를 가능한 한 구상(球狀)화함으로써 구멍확장성을 열화시키지 않으면서 연성을 개선할 수 있다는 것을 발견하고, 본 발명의 제 1 형태를 완성하게 되었다. 즉, 본 발명의 제 1 형태는 페라이트·베이나이트강에서 연성을 높이는 페라이트와 강도를 확보하는 TiC, NbC로 이루어진 석출물에 착안하여, 페라이트 입자를 충분히 구상화하여 구멍확장성을 저하시키지 않으면서 연성을 개선하고, 그 후에 석출물을 생성시켜 강도를 확보함으로써 상기 과제를 해결한 것이다.
그리고, 본 발명의 제 1 형태에 따르면, 질량%로 C 0.01~0.15%, Si 0.30~2.00%, Mn 0.50~3.00%, P0.03%, S0.005%, 및 Ti 0.01~0.50%와 Nb 0.01~0.05% 중 1종 또는 2종을 함유하고, 나머지는 철 및 불가피하게 포함되는 불순물로 구성된 강철로 이루어진 고강도 열연강판으로서, 모든 결정입자 중 짧은 직경(ds)과 긴 직경(dl)의 비(ds/dl)가 0.1이상인 결정입자가 80%이상 존재하고,
조직은 페라이트 80% 이상, 나머지는 베이나이트로 이루어지며, 강도가690N/mm2이상인 구멍확장성과 연성이 뛰어난 고강도 열연강판이 제공된다.
또한, 본 발명자들은 페라이트·베이나이트강에서 페라이트 결정입자의 직경을 가능한 한 일정치 이상으로 함으로써 구멍확장성을 떨어뜨리지 않고 연성을 개선할 수 있다는 것을 발견하고, 본 발명의 제 2 형태를 완성하는데 이르렀다. 즉, 본 발명의 제 2 형태는 페라이트·베이나이트강에서 연성을 높이는 페라이트와 강도를 확보하는 TiC, NbC로 이루어진 석출물에 착안하여, 페라이트 입자를 충분히 성장시킴으로써 구멍확장성을 저하시키지 않으면서 연성을 개선하고, 그 후에 석출물을 생성시켜 강도를 확보함으로써 상기 과제를 해결한 것이다.
그리고, 본 발명의 제 2 형태에 따르면, 질량 %로 C 0.01~0.15%, Si 0.30~2.00%, Mn 0.50~3.00%, P0.03%, S0.005%, 및 Ti 0.01~0.50%와 Nb 0.01~0.05% 중 1종 또는 2종을 함유하고, 나머지는 철 및 불가피하게 포함되는 불순물로 이루어진 고강도 열연강판으로서, 강철조직은 입자직경이 2㎛이상인 페라이트의 비율이 80% 이상인 페라이트·베이나이트의 2상(相)조직으로, 강도가 690N/mm2이상인, 구멍확장성과 연성이 뛰어난 고강도 열연강판이 제공된다.
더욱이, 본 발명자들은 강도가 770N/mm2이상인 고강도 열연강판에서 연성을 개선하기 위해서는 페라이트 입자직경을 확대하는 것이 효과적이라는 것을 발견하고, 본 발명의 제 3 형태를 완성하게 되었다. 즉, 본 발명의 제 3 형태는 페라이트·베이나이트강에서 연성을 높이는 페라이트와 강도를 확보하는 TiC, NbC로 이루어진 석출물에 착안하여, 페라이트 입자를 충분히 성장시켜 구멍확장성을 저하시키지않으면서 연성을 개선하고, 그 후에 석출물을 생성시켜 강도를 확보하기 위한 관계식을 알아낸 결과 이루어진 것이다.
그리고, 본 발명의 제 3 형태에 따르면, 질량 %로 C 0.01~0.15%, Si 0.30~2.00%, Mn 0.50~3.00%, P0.03%, S0.005%, 및 Ti 0.01~0.50%와 Nb 0.01~0.05% 중 1종 또는 2종을 함유하고, 나머지는 철 및 불가피하게 포함되는 불순물로 이루어지며, C, Si, Mn, Ti 및 Nb의 함유량이
115(917-480[C%]+100[Si%]-100[Mn%])-(790 X ([Ti%]+[Nb%]/2)0.05)235를 만족하는 강철으로 이루어진 고강도 열연강판으로서, 강철조직이 페라이트 80% 이상, 나머지는 베이나이트로 이루어져, 강도가 770N/mm2이상인 구멍확장성과 연성이 뛰어난 고강도 열연강판이 제공된다.
또한, 이들 구멍확장성과 연성이 뛰어난 고강도 열연강판은, 상기 조성의 강철을 압연(壓延) 종료 온도를 Ar3변태점~ 950℃로 하여 열간(熱間) 압연하고, 이어서 20℃/sec이상의 냉각속도로 650~800℃까지 냉각한 후, 2~15초 공랭하고, 다시 20℃/sec이상의 냉각속도로 350~600℃로 냉각하여 권취하는 것을 포함하는 제조방법에 의해 제조할 수 있다.
고강도 열연강판의 기본조성
본 발명에서 고강도 열연강판 중의 C는 0.01~0.15%, 바람직하게는 0.01~0.08로 한다. C는 탄화물을 석출하여 강도를 확보하는데 필요한 원소로서, 0.01% 미만에서는 원하는 강도를 확보하기 어렵고, 0.15%를 넘으면 연성이 크게 저하되기 때문이다. 특히, 980N/mm2이상의 강도를 실현하기 위해서는 C를 첨가하는 것이 효과적이지만, 높은 구멍확장성 및 연성을 모두 실현하기 위해서는 C의 함유량을 0.08%이하로 하는 것이 바람직하다.
Si는 본 발명에서 가장 중요한 원소 중의 하나이며, 유해한 탄화물의 생성을 억제하고 조직을 페라이트를 주체로 나머지는 베이나이트로 하는 복합조직으로 하는데 중요하며, 또한 Si를 첨가함으로써 강도와 연성을 양립시킬 수 있다. 이와 같은 작용을 얻기 위해서는 0.3% 이상 첨가해야한다. 하지만, 첨가량이 증가하면 화성(化成) 처리성이 저하할 뿐 아니라, 점용접성도 떨어지기 때문에 최대 2.0%을 넘지 않게 한다. 특히, 980N/mm2이상의 강도를 실현하기 위해서는 Si를 첨가하는 것이 효과적이지만, 높은 구멍확장성 및 연성을 겸비하기 위해서는 Si의 함유량을 1.5%이하로 하는 것이 바람직하다. 특히, Si의 범위를 0.9~1.2%로 하는 것이 구멍확장성과 연성을 효과적으로 양립시킬 수 있어 바람직하다.
Mn은 본 발명에서 중요한 원소 중의 하나로서, 강도를 확보하는데 필요한 원소이며, 이를 위해서는 0.50% 이상 첨가해야 한다. 하지만, 3.0%를 넘어 다량으로 첨가되면 마이크로 편석(偏析), 매크로 편석이 일어나기 쉬워져, 구멍확장성을 떨어뜨린다. 특히, 980N/mm2이상의 강도를 실현하기 위해서는 Mn를 첨가하는 것이 효과적이지만, 높은 구멍확장성 및 연성을 겸비하기 위해서는 Mn의 함유량을 2.5% 이하로 하는 것이 바람직하다. 특히, 구멍확장성과 연성을 효과적으로 양립시키기 위해서는 Mn의 범위를 1.00~1.50%로 하는 것이 바람직하다.
P는 페라이트에 고용(固溶)하여 그 연성을 저하시키기 때문에, 그 함유량은 0.03%이하로 한다. 또한, S는 MnS를 형성하여 파괴의 기점으로서 작용하여 현저하게 구멍확장성과 연성을 저하시키기 때문에 0.005%이하로 한다.
Ti, Nb도 본 발명에서 가장 중요한 원소 중 하나이며, TiC, NbC 등의 미세한 탄화물을 석출시켜 강도를 확보하는데 효과적인 원소이다. 이 목적을 위해서는 Ti 0.05~0.50%, Nb 0.01~0.05%의 1종 또는 2종을 첨가하는 것이 필요하며, Ti가 0.05%미만, Nb가 0.01%미만일 때는 강도를 확보하기 어렵고, Ti가 0.50%, Nb가 0.05%를 넘으면 석출물이 지나치게 생성되어 연성이 떨어지기 때문이다. 특히, 980N/mm2이상의 강도를 실현하기 위해서는, Ti, Nb를 첨가하는 것이 효과적이지만, 높은 구멍확장성 및 연성을 겸비하기 위해서는 Ti의 함유량을 0.20%이하, Nb의 함유량을 0.04%이하로 하는 것이 바람직하다.
Ca, 희토류 원소(REM)는 황화물계 개재물의 형태를 제어하여 구멍확장성의 향상에 효과적인 원소이다. 이 형태제어 효과를 효과적으로 실현하기 위해서는 Ca, REM의 1종 또는 2종을 0.0005%이상 첨가하는 것이 바람직하다. 한편, 다량으로 첨가하는 것은 황화물계 개재물의 조대화(粗大化)를 초래하고, 청정도를 악화시켜 연성을 저하시킬 뿐만 아니라, 비용상승을 초래하기 때문에, 최대 0.01%을 넘지 않게 한다.
제 1 형태에 따른 고강도 열연강판
결정입자의 짧은 직경(ds)과 긴 직경(dl)의 비(ds/dl)는 입자 성장의 정도를 나타내는 지표로서, 본 형태에서 가장 중요한 지표 중의 하나이다. 구멍확장성과 연성을 양립시키기 위해서는 입자가 성장하여 짧은 직경/긴 직경의 비(ds/dl)가 0.1이상이어야 한다. 결정입자의 짧은 직경/긴 직경의 비(ds/dl)가 0.1미만일 경우에는, 결정입자가 편평하고, 충분히 회복한 결정입자가 되지 못해, 연성저하의 원인이 되기 때문이다. 그리고, 이와 같은 짧은 직경/긴 직경의 비를 가지는 입자가 전체 결정입자에서 차지하는 비율이 80%이상이어야 한다. 이 비율이 80% 미만이면연성이 저하하고, 인장 강도 690N/mm2이상에서는 구멍확장성과의 양립이 불가능하기 때문이다. 도 1에 인장강도 780~820N/mm2, λ치(확장치) 100~115인 고강도 열연강판에서 짧은 직경/긴 직경의 비0.1인 입자가 차지하는 비율과 연신율의 상관을 나타내고 있는데, 비율이 80% 미만일 때에는 연성이 저하해버린다는 것이 판명된다. 따라서, 본 발명의 제 1 형태에서는, 구멍확장성과 연성을 양립시키기 위해, 짧은 직경/긴 직경의 비0.1인 결정입자가 전체 결정입자에서 차지하는 비율이 80%이상이어야 한다. 한편, 보다 현저한 효과를 얻기 위해서는 짧은 직경/긴 직경의 비0.2인 결정입자의 비율을 80%이상으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 구멍확장성과 연성이 뛰어난 고강도 열연강판은, 상술한 바와 같은 성분을 함유하는 슬래브(slab) 등의 강편(鋼片)을 열간 압연하여 제조하면 좋은데, 고강도 열연강판에서의 강철조직은 페라이트 80%이상, 나머지는 베이나이트로 이루어진 2상 조직인 것으로 한다. 그 이유는 페라이트가 80% 미만인 경우에는 연성의 저하가 커지기 때문에, 페라이트·베이나이트 조직 중의 페라이트의 양을 80%이상으로 할 필요가 있기 때문이다.
제 2 형태에 따른 고강도 열연강판
페라이트 입자 직경의 크기는 본 형태에서 가장 중요한 지표 중의 하나이다. 본 발명자들이 세밀히 연구한 결과, 입자 직경이 2㎛이상인 페라이트가 차지하는 면적율이 80%이상이 되면 구멍확장성과 연성이 모두 뛰어난 성능을 발휘하는 것도발견하였다. 즉, 도 2(인장강도 780~820N/mm2, λ치 100~115인 고강도 열연강판의 예)에 나타내는 바와 같이, 입자 직경이 2㎛이상인 페라이트 입자의 비율이 80% 이상이 되면, 강판은 높은 연성을 나타낸다. 입자 직경이 2㎛미만인 경우에는 결정입자가 충분히 회복, 성장하지 못하여, 연성저하의 원인이 된다. 따라서, 본 발명의 제 2 형태에서는, 구멍확장성과 연성을 양호하게 양립시키기 위해, 입자 직경이 2㎛이상인 페라이트 입자의 비율을 80%이상으로 할 필요가 있다. 한편, 보다 현저한 효과를 얻기 위해서는 입자 직경이 3㎛이상인 페라이트 입자의 비율을 80%이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 입자 직경은 각 입자의 면적을 원상당경(equivalent circle diameter)으로 환산하여 구할 수 있다.
고강도 열연강판에서의 강철조직은 페라이트와 베이나이트로 이루어진 것으로 한다. 여기서, 강철조직에는 입자 직경이 2㎛이상인 페라이트가 80%이상 함유되어 있기 때문에, 강철조직은 페라이트 80%이상인 페라이트·베이나이트의 2상 조직이 된다. 예를 들어, 본 발명의 조직으로서는 2㎛이상의 입자 직경을 가지는 페라이트가 80%이상이고, 나머지가 2㎛미만의 입자 직경을 가지는 페라이트와 베이나이트, 또는 2㎛이상의 입자 직경을 가지는 페라이트가 80%이상이고 나머지가 베이나이트만으로 이루어진 것으로 할 수 있다. 이와 같이 베이나이트를 20%이하로 하는 것은, 베이나이트의 양이 이보다 크면 연성이 크게 저하되기 때문이다.
제 3 형태에 따른 고강도 열연강판
본 발명의 제 3 형태에서는, C, Si, Mn, Ti 및 Nb의 함유량이
115(917-480[C%]+100[Si%]-100[Mn%])-(790 X ([Ti%]+[Nb%]/2)0.05)235
을 만족할 필요가 있다. 식의 왼쪽 항 (917-480[C%]+100[Si%]-100[Mn%])은 페라이트 생성의 용이함을 나타내고, 오른쪽 항 (790 X ([Ti%]+[Nb%]/2)0.05)은 TiC, NbC 등의 탄화물 석출의 용이함을 나타낸다. 페라이트를 우선적으로 생성시켜 그 입자를 성장시키기 위해 입자성장 억제효과가 있는 탄화물의 석출을 억제한다. 이를 위해서는 식에 의해 계산되는 값이 115 이상일 필요가 있다. 한편, 탄화물의 석출을 지나치게 억제하면 고용C이 베이나이트에 농화(濃化)하여 베이나이트의 딱딱함을 증가시켜 페라이트와의 경도(硬度) 차이를 크게 하기 때문에, 구멍확장성이 악화되어 버린다. 따라서, 효과적으로 탄화물을 석출시켜 구멍확장성을 향상시키기 위해서는 식에 의해 계산되는 값이 235 이하가 되게 해야 한다.
본 발명에 따른 구멍확장성과 연성이 뛰어난 고강도 열연강판은, 상술한 바와 같은 성분을 함유하는 슬래브 등의 강편을 열간 압연하여 고강도 열연강판을 제조하면 되는데, 고강도 열연강판에서의 강철조직은 페라이트 80%이상, 나머지는 베이나이트로 이루어진 2상 조직으로 한다. 페라이트가 80%미만인 경우에는 연성의 저하가 커지기 때문에, 페라이트·베이나이트 조직 중의 페라이트의 양은 80%이상으로 할 필요가 있다. 한편, 베이나이트에는 소량의 잔류가 포함되는 경우가 있다.
제 4 형태에 따른 고강도 열연강판
본 발명의 바람직한 형태인 제 4 형태에 따르면, 전체 결정입자 중 짧은 직경(ds)과 긴 직경(dl)의 비(ds/dl)가 0.1이상인 결정입자가 80%이상 존재하고, 강도가 690N/mm2이상이며, 더욱이 강철조직은 입자 직경이 2㎛이상인 페라이트의 비율이 80%이상인 페라이트·베이나이트의 2상 조직인 것이 바람직하다.
이 제 4 형태의 강판은 상술한 제 1 형태 및 제 2 형태의 양 쪽 특성을 모두 갖춘 것이다. 즉, 상기 제 1 및 제 2 각각의 형태에서도 연성의 개선이 가능하였지만, 이들 형태를 조합함으로써 구멍확장성이 더욱이 개선된다. 이론에 구속되려는 것은 아니지만, 구멍확장성을 개선하기 위해서는 조직의 균일화와 균열 발생 기점의 저감이라는 두 가지 방법이 효과적이며, 가로세로비(aspect ratio)(ds/dl) 및 입자 직경이 2㎛이상인 페라이트의 비율을 상기 소정 범위 안으로 제어함으로써, 페라이트상과 베이나이트상의 계면(界面)을 저감시킬 수 있게 된다. 그 결과, 확장 성형시의 균열 발생의 기점이 저감되어, 구멍확장성이 개선될 것이다. 이와 같은 작용은 제 1 또는 제 2 각각의 형태에서도 실현 가능하지만, 이들을 모두 구비한 제 4 형태에 따르면, 가장 효과적인 작용이 발휘된다.
제 5 형태에 따른 고강도 열연강판
본 발명의 바람직한 형태인 제 5 형태에 따르면, 상기 기본 조성을 가지는 강판에서, 전체 결정입자 중 짧은 직경(ds)과 긴 직경(dl)의 비(ds/dl)가 0.1이상인 결정입자가 80%이상 존재하고, 강철조직은 페라이트 80%이상, 나머지는 베이나이트로 이루어지며, 강도가 770N/mm2이상이고, 더욱이 C, Si, Mn, Ti 및 Nb의 함유량이
115(917-480[C%]+100[Si%]-100[Mn%])-(790 X ([Ti%]+[Nb%]/2)0.05)235
을 만족하는 것이 바람직하다.
이 제 5 형태의 강판은 상술한 제 1 형태 및 제 3 형태의 두 가지 특성을 모두 갖춘 것이다. 즉, 상기 제 1 형태는 연성의 개선에, 제 3 형태는 구멍확장성의 개선에 각각 효과적인데, 제 1 및 제 3 형태를 조합함으로써, 연성의 개선과 구멍확장성의 개선에 상승 효과가 나타난다. 그리고, 조성이 상기 식의 범위 안일 경우, 합금탄화물의 생성을 제어함으로써 페라이트 형상이 상기 조건을 만족하기 용이해진다는 효과가 있다. 이론에 구속되려는 것은 아니지만, 구멍확장성을 개선하기 위해서는 조직의 균일화와 균열발생 기점의 저감이라는 두 가지 방법이 효과적이며, 상기 식에 의해 전자를, 페라이트 형상의 제어에 의해 후자를 각각 개선함으로써, 구멍확장성의 개선에서 상승효과를 얻을 수 있을 것이다.
제 6 형태에 따른 고강도 열연강판
본 발명의 바람직한 형태인 제 6 형태에 따르면, 상기 기본 조성을 가지는 강판에서, 강철조직은 입자 직경이 2㎛이상인 페라이트 비율이 80%이상인 페라이트·베이나이트의 2상 조직이고, 강도가 770N/mm2이상이며, C, Si, Mn, Ti 및 Nb의 함유량이
115(917-480[C%]+100[Si%]-100[Mn%])-(790 X ([Ti%]+[Nb%]/2)0.05)235
을 만족하는 것이 바람직하다.
이 제 6 형태의 강판은 상술한 제 2 형태 및 제 3 형태의 두 가지 특성을 모두 갖춘 것이다. 즉, 상기 제 2 형태는 연성의 개선에, 제 3 형태는 구멍확장성의 개선에 각각 효과적인데, 제 2 및 제 3 형태를 조합함으로써, 연성의 개선과 구멍확장성의 개선에 상승 효과가 나타난다. 그리고, 조성이 상기 식의 범위 안일 경우, 합금탄화물의 생성을 제어함으로써 페라이트 입자 직경이 상기 조건을 만족하기 용이해진다는 효과가 있다. 이론에 구속되려는 것은 아니지만, 구멍확장성을 개선하기 위해서는 조직의 균일화와 균열발생 기점의 저감이라는 두 가지 방법이 효과적이며, 상기 식에 의해 전자를, 페라이트 입자 직경의 제어에 의해 후자를 각각 개선함으로써, 구멍확장성의 개선에서 상승효과를 얻을 수 있을 것이다.
제 7 형태에 따른 고강도 열연강판
본 발명의 바람직한 형태인 제 7 형태에 따르면, 상기 기본 조성을 가지는 강판에서, 전체 결정입자 중 짧은 직경(ds)과 긴 직경(dl)의 비(ds/dl)가 0.1이상인 결정입자가 80%이상 존재하고, 강도가 770N/mm2이상이며, 강철조직은 입자 직경이 2㎛이상인 페라이트 비율이 80%이상인 페라이트·베이나이트의 2상 조직으로, 더욱이 C, Si, Mn, Ti 및 Nb의 함유량이
115(917-480[C%]+100[Si%]-100[Mn%])-(790 X ([Ti%]+[Nb%]/2)0.05)235
을 만족하는 것이 바람직하다.
이 제 7 형태의 강판은 상술한 제 1, 제 2 및 제 3 형태의 모든 특성을 갖춘 것이다. 즉, 상기 제 1 및 제 2 형태는 각각 연성의 개선에, 제 3 형태는 구멍확장성의 개선에 각각 효과적인데, 이들 형태를 모두 조합함으로써, 연성의 개선과 구멍확장성의 개선에 상승 효과가 나타난다. 그리고, 조성이 상기 식의 범위 안일 경우, 합금탄화물의 생성을 제어함으로써 페라이트 입자 직경 및 형상이 상기 조건을 만족하기 용이해진다는 효과가 있다. 이론에 구속되려는 것은 아니지만, 구멍확장성을 개선하기 위해서는 조직의 균일화와 균열발생 기점의 저감이라는 두 가지 방법이 효과적이며, 상기 식에 의해 전자를, 페라이트 입자 직경 및 형상의 제어에 의해 후자를 각각 개선함으로써, 구멍확장성의 개선에서 상승효과를 얻을 수 있을 것이다.
제조방법
본 발명의 각 형태에 따른, 본 발명의 구멍확장성과 연성이 뛰어난 고강도 열연강판은 모두 아래와 같은 방법으로 제조할 수 있다. 먼저, 각 형태에 따라 상술한 기본 조성의 강편을 준비한다. 그리고, 이 강편을 열간 압연하는데 있어, 압연 종료 온도를 페라이트의 생성을 억제하고 구멍확장성을 양호하게 하기 위해, Ar3변태점~950℃으로 하여 열간 압연하고, 이어서 20℃/sec이상의 냉각속도로 650~800℃까지 냉각한 후, 2~15초 공랭하고, 다시 20℃/sec이상의 냉각속도로 350~600℃로 냉각하여 권취한다. 압연 종료 온도를 페라이트의 생성을 억제하고 구멍확장성을 양호하게 하기 위해, Ar3변태점 이상으로 할 필요가 있다. 하지만, 너무 높은 온도로 하면 조직의 조대화에 따른 강도 및 연성의 저하를 초래하기 때문에, 마무리 압연 종료 온도는 950℃ 이하로 할 필요가 있다.
또한, 압연 종료 직후에 강판을 급속 냉각하는 것은 높은 구멍확장성을 얻기위해 중요하며 그 냉각 속도는 20℃/sec이상으로 해야한다. 20℃/sec미만에서는 구멍확장성에 해로운 탄화물 형성을 억제하는 것이 어렵기 때문이다.
이어서, 강판의 급속냉각을 일단 정지하고 공랭을 실시하는 것은 페라이트를 석출하여 그 점유율을 증가시키고, 연성을 향상시키기 위하여 중요하다. 하지만, 공랭 개시 온도가 650℃ 미만이면 구멍확장성에 유해한 펄라이트(pearlite)가 일찍부터 발생한다. 한편, 공랭 개시 온도가 800℃를 넘는 경우에는 페라이트의 생성이 늦고 공랭의 효과를 얻기 어려울 뿐만 아니라, 그 후 냉각 중에 펄라이트가 생성되기 쉽다. 따라서, 공랭 개시 온도는 650~800℃ 사이로 한다. 또한, 공랭 시간이 15초를 넘어도 페라이트의 증가가 포화될 뿐만 아니라, 그 후 냉각 속도, 권취(卷取) 온도의 제어에 부하가 걸린다. 따라서, 공랭 시간은 15초 이하로 한다. 한편, 공랭 시간이 2초 미만이면 페라이트를 충분히 석출시킬 수 없다.
공랭 후에는 다시 강판을 급속 냉각하는데, 그 냉각 속도는 역시 20℃/sec이상으로 해야 한다. 20℃/sec미만에서는 유해한 펄라이트가 생성되기 쉽기 때문이다. 그리고, 이 급냉 정지 온도, 즉 권취 온도는 350~600℃로 한다. 권취 온도가 350℃ 미만이면 구멍확장성에 유해한 경질의 마르텐사이트가 발생하기 때문이며, 600℃를 넘으면 구멍확장성에 유해한 펄라이트, 입계(粒界) 시멘타이트(cementite)가 발생하기 쉽기 때문이다.
이상과 같은 성분과 열연 조건의 조합에 의해, 상기 제 1 에서 제 7 형태의 모든 강판을 제조할 수 있다. 더욱이 본 발명 강판의 표면에 표면 처리(예를 들어, 아연 도금 등)가 실시되어 있어도 본 발명의 효과를 가지며, 본 발명을 일탈하는것이 아니다.
(실시예)
예 A
표 A1에 나타내는 화학성분 조성을 가지는 강철을 전로(converter) 용제하여, 연속 주조에 의해 슬래브로 하고, 같은 표 A1에 나타내는 열연 조건으로 압연·냉각하여, 판두께 2.6~3.2mm의 열연강판을 제조하였다.
표 A1
No. 화학 성분(질량 %) 마무리온도℃ 공랭개시온도℃ 권취온도℃
C Si Mn P S Ti Nb Ca REM
A1 0.03 1.50 1.00 0.006 0.001 0.155 - - - 930 710 500
A2 0.03 1.05 1.35 0.007 0.001 0.125 0.025 0.0025 - 910 720 450
A3 0.04 0.86 1.50 0.006 0.001 0.150 - 0.0030 - 920 720 480
A4 0.04 1.45 1.90 0.007 0.001 0.110 - - - 920 680 480
A5 0.04 1.45 1.95 0.007 0.001 0.165 0.035 - - 900 700 510
A6 0.05 1.40 0.95 0.006 0.001 0.135 0.030 0.0030 - 890 700 370
A7 0.05 1.25 1.60 0.008 0.001 0.140 0.030 - - 890 650 500
A8 0.06 1.25 1.60 0.006 0.001 0.150 - 0.0025 - 910 720 570
A9 0.06 1.00 1.55 0.007 0.001 0.130 0.025 0.0025 - 900 750 480
A10 0.05 0.85 0.60 0.006 0.001 0.050 - - - 900 710 520
A11 0.04 0.95 1.35 0.008 0.001 0.120 0.030 - 0.0025 910 710 500
표 A2
No. 인장강도N/mm2 연신율% λ치% 조직 페라이트의 점유율(%) 결정입자2㎛이상인 페라이트의비율(%) ds/dl0.1의 비율(%) 계산식의 값 발명의 형태No.
A1 791 24.5 103 F+B 87 85 86 232.9 1
A2 796 24.0 119 F+B 87 84 91 157.2 1
A3 787 23.5 110 F+B 85 *73 88 115.3 1
A4 793 24.0 117 F+B 84 *75 87 145.3 1
A5 984 14.0 108 F+B 80 *69 80 122.2 1
A6 825 22.0 105 F+B 86 *76 82 219.5 1
A7 883 17.0 117 F+B 80 *70 83 138.3 1
A8 834 18.0 120 F+B 81 *71 85 134.7 1
A9 835 19.0 112 F+B 83 *77 86 116.5 1
A10 699 27.0 135 F+B 87 *78 81 *237.9 1
A11 797 23.5 117 F+B 84 *75 86 143.1 1
주) F: 페라이트, B: 베이나이트
이와 같이해서 얻어진 열연강판에 대하여, JIS5호 시험편에 의한 인장 시험, 구멍확장성 시험, 조직 관찰을 행하였다. 30시야의 광학 현미경 사진에서 전체 결정입자를 트레이스(trace)하여, 트레이스한 각 결정입자의 짧은 직경과 긴 직경의 비(ds/dl)를 구하였다. 또한, 구멍확장성 시험은 초기 구멍직경(d0:10mm)의 천공 구멍을 60° 원추펀치로 넓혀서, 크랙(crack)이 판두께를 관통한 시점의 구멍 직경(d)으로부터 구멍 확장치(λ치)=(d-d0)/d0X100을 구하여 평가하였다. 이 결과들을 표 A2에 나타낸다.
No.A1~A11은 화학 성분, 마무리 온도, 공랭개시 온도, 권취 온도 모두 본 발명의 범위안으로, 짧은 직경/긴 직경의 비(ds/dl)가 0.1이상인 결정입자의 비율이 80%이상인 본 발명예이며, 높은 λ치와 연신율을 가지는 구멍확장성과 연성이 뛰어난 고강도 열연강판이다.
또한, No.A1에 나타내는 성분의 강철을 사용하여 마무리 온도 920℃, 공랭개시 온도 625℃, 권취 온도 460℃으로 하여 열간 압연한 경우에는, 공랭개시 온도가 본 발명의 범위보다 너무 낮기 때문에 조직에 펄라이트가 생성되고, 또한 페라이트의 점유율도 76%로 낮아, 연신율 20%, λ치 93%가 되어, 구멍확장성과 연성의 균형이 떨어지게 되었다. 또한, 마찬가지로 No.A1에 나타내는 성분의 강철을 사용하여 마무리 온도 910℃, 공랭개시 온도 690℃, 권취 온도 330℃으로 하여 열간 압연한 경우에는, 권취 온도가 본 발명의 범위보다 너무 낮기 때문에 조직에 마르텐사이트가 생성되고, 또한 페라이트의 점유율도 64%로 낮아, 이 때문에 연신율 20%, λ치64%가 되어, 역시 구멍확장성과 연성의 균형이 떨어지게 되었다.
예 B
표 B1에 나타내는 화학성분 조성을 가지는 강철을 전로 용제하여, 연속 주조에 의해 슬래브로 하고, 같은 표 B1에 나타내는 열연 조건으로 압연·냉각하여, 판두께 2.6~3.2mm의 열연강판을 제조하였다. 한편, 급속냉각 속도를 40℃/sec, 공랭 시간은 10초로 하였다.
표 B1
No. 화학 성분(질량 %) 마무리온도℃ 공랭개시온도℃ 권취온도℃
C Si Mn P S Ti Nb Ca REM
B1 0.03 1.05 1.80 0.006 0.001 0.120 - - - 910 710 500
B2 0.03 0.95 1.55 0.006 0.001 0.150 - 0.0025 - 900 700 500
B3 0.03 1.25 1.15 0.006 0.001 0.140 0.030 0.0025 - 900 720 450
B4 0.04 1.45 1.00 0.006 0.001 0.150 - - - 920 720 480
B5 0.04 1.35 1.65 0.006 0.001 0.120 0.030 - - 900 670 520
B6 0.04 0.65 1.50 0.006 0.001 0.100 - 0.0025 - 920 700 500
B7 0.05 1.35 1.75 0.006 0.001 0.180 0.030 0.0025 - 880 700 400
B8 0.05 0.85 1.40 0.006 0.001 0.150 - - - 890 650 480
B9 0.06 1.20 1.05 0.006 0.001 0.135 0.030 - - 900 740 480
B10 0.06 1.35 1.25 0.006 0.001 0.135 - 0.0025 - 930 700 570
B11 0.04 0.95 1.35 0.006 0.001 0.125 0.025 - 0.0025 910 690 510
표 B2
No. 인장강도N/mm2 연신율% λ치% 조직 페라이트의 점유율(%) 결정입자2㎛이상인 페라이트의비율(%) ds/dl0.1의 비율(%) 계산식의 값 발명의 형태No.
B1 800 23.5 113 F+B 83 82 *79 117.1 2
B2 793 24.0 118 F+B 87 85 87 124.1 2
B3 832 18.0 118 F+B 90 88 *78 192.9 2
B4 783 24.5 103 F+B 85 84 *75 224.3 2
B5 853 17.0 115 F+B 86 83 *76 153.1 2
B6 717 22.0 122 F+B 90 89 82 *108.7 2
B7 976 15.0 108 F+B 91 89 *79 125.0 2
B8 782 24.0 115 F+B 93 92 *79 119.5 2
B9 825 18.0 118 F+B 88 86 *77 184.7 2
B10 782 24.0 120 F+B 84 83 83 183.5 2
B11 794 23.5 119 F+B 85 82 *75 142.4 2
주) F: 페라이트, B: 베이나이트
이와 같이해서 얻어진 열연강판에 대하여, JIS5호 시험편에 의한 인장 시험, 구멍확장성 시험, 조직 관찰을 행하였다. 조직 관찰에서는 초석(niter)로 부식한 후, 주사(走査) 전자현미경으로 페라이트, 베이나이트를 고정하고, 입자 직경이 2㎛이상인 페라이트의 면적율을 화상 해석에 의해 측정하였다. 또한, 구멍확장성 시험은 초기 구멍직경(d0:10mm)의 천공 구멍을 60° 원추펀치로 넓혀서, 크랙이 판두께를 관통한 시점의 구멍 직경(d)으로부터 구멍 확장치(λ치)=(d-d0)/d0X100을 구하여 평가하였다. 이 결과들을 표 B2에 나타낸다.
No.B1~B11은 화학 성분, 마무리 온도, 공랭개시 온도, 권취 온도 모두 본 발명의 범위안이며, 조직이 페라이트·베이나이트로 이루어지고, 입자 직경이 2㎛이상인 페라이트 비율이 80%이상인 본 발명의 예로, 높은 λ치와 연신율을 가지는 구멍확장성과 연성이 뛰어난 고강도 열연강판이다.
또한, 표에 나타내지는 않았지만, No.B1에 나타내는 성분의 강철을 사용하여 마무리 온도 920℃, 공랭개시 온도 625℃, 권취 온도 460℃으로 하여 열간 압연한 경우에는, 공랭개시 온도가 본 발명의 범위보다 너무 낮기 때문에 조직에 펄라이트가 생성되고, 또한 입자 직경이 2㎛이상인 페라이트의 면적율도 75%로 낮아서, 연신율 19%, λ치 95%가 되어, 구멍확장성과 연성의 균형이 떨어지게 되었다. 또한, 마찬가지로 No.B1에 나타내는 성분의 강철을 사용하여 마무리 온도 910℃, 공랭개시 온도 680℃, 권취 온도 320℃으로 하여 열간 압연한 경우에는, 권취 온도가 본 발명의 범위보다 너무 낮기 때문에 조직에 마르텐사이트가 생성되고, 또한 입자 직경이 2㎛이상인 페라이트의 면적율도 63%로 낮아서, 이 때문에 연신율 20%, λ치 63%가 되어, 역시 구멍확장성과 연성의 균형이 떨어지게 되었다.
예 C
표 C1에 나타내는 화학성분 조성을 가지는 강철을 전로 용제하여, 연속 주조에 의해 슬래브로 하고, 같은 표 C1에 나타내는 열연 조건으로 압연·냉각하여, 판두께 2.6~3.2mm의 열연강판을 제조하였다. 한편, 급속냉각 속도를 40℃/sec, 공랭 시간은 10초로 하였다.
표 C1
No. 화학 성분(질량 %) 마무리온도℃ 공랭개시온도℃ 권취온도℃
C Si Mn P S Ti Nb Ca REM
C1 0.03 1.55 2.00 0.006 0.001 0.100 - - - 920 720 450
C2 0.03 0.90 1.50 0.007 0.001 0.150 - 0.0025 - 920 720 500
C3 0.03 1.20 1.25 0.006 0.001 0.130 0.030 - - 930 700 500
C4 0.04 1.50 1.00 0.006 0.001 0.150 - - - 910 680 480
C5 0.04 1.15 1.30 0.007 0.001 0.120 0.030 0.0030 - 920 700 500
C6 0.05 1.05 1.40 0.008 0.001 0.130 0.030 - - 890 720 530
C7 0.05 1.20 1.45 0.007 0.001 0.135 - - - 890 700 580
C8 0.05 1.35 1.85 0.006 0.001 0.175 0.035 0.0030 - 900 650 490
C9 0.06 1.20 1.45 0.007 0.001 0.135 - 0.0025 - 900 720 370
C10 0.06 1.25 1.05 0.006 0.001 0.130 0.025 - - 900 750 510
C11 0.04 1.15 1.30 0.007 0.001 0.150 0.030 - 0.0025 920 700 500
표 C2
No. 인장강도N/mm2 연신율% λ치% 조직 페라이트의 점유율(%) 결정입자2㎛이상인 페라이트의비율(%) ds/dl0.1의 비율(%) 계산식의 값 발명의 형태No.
C1 786 24.0 115 F+B 82 *73 80 153.5 3
C2 785 24.0 113 F+B 83 *75 81 124.1 3
C3 819 22.5 121 F+B 85 *72 *78 180.3 3
C4 787 24.0 103 F+B 88 *76 *78 229.3 3
C5 807 23.0 117 F+B 86 82 *79 168.1 3
C6 831 18.0 120 F+B 81 *74 *79 140.7 3
C7 784 24.0 118 F+B 83 81 80 153.3 3
C8 988 14.0 110 F+B 80 80 81 115.5 3
C9 789 23.0 115 F+B 82 *73 80 148.5 3
C10 807 23.5 119 F+B 81 80 *79 191.5 3
C11 803 23.0 117 F+B 85 83 *79 168.0 3
주) F: 페라이트, B: 베이나이트
이와 같이해서 얻어진 열연강판에 대하여, JIS5호 시험편에 의한 인장 시험, 구멍확장성 시험, 조직 관찰을 행하였다. 또한, 구멍확장성 시험은 초기 구멍직경(d0:10mm)의 천공 구멍을 60° 원추펀치로 넓혀서, 크랙이 판두께를 관통한 시점의 구멍 직경(d)으로부터 구멍 확장치(λ치)=(d-d0)/d0X100을 구하여 평가하였다. 이 결과들을 표 C2에 나타낸다.
No.C1~C11은 화학 성분, 마무리 온도, 공랭개시 온도, 권취 온도 모두 본 발명의 범위안이며, 식, 즉 (917-480[C%]+100[Si%]-100[Mn%])-(790 X ([Ti%]+[Nb%]/2)0.05)에 의해 계산되는 값이 115~235의 사이에 있는 본 발명예로, 높은 λ치와 연신율을 가지는 구멍확장성과 연성이 뛰어난 고강도 열연강판이다.
또한, No. C1에 나타내는 성분의 강철을 사용하여 마무리 온도 920℃, 공랭개시 온도 630℃, 권취 온도 450℃으로 하여 열간 압연한 경우에는, 공랭개시 온도가 본 발명의 범위보다 너무 낮기 때문에 조직에 펄라이트가 생성되고, 또한 페라이트의 점유율도 75%로 낮아서, 연신율 21%, λ치 95%가 되어, 구멍확장성과 연성의 균형이 떨어지게 되었다. 또한, 마찬가지로 No.C1에 나타내는 성분의 강철을 사용하여 마무리 온도 900℃, 공랭개시 온도 700℃, 권취 온도 330℃으로 하여 열간 압연한 경우에는, 권취 온도가 본 발명의 범위보다 너무 낮기 때문에 조직에 마르텐사이트가 생성되고, 또한 페라이트의 점유율도 65%로 낮아서, 이 때문에 연신율 19%, λ치 83%가 되어, 역시 구멍확장성과 연성의 균형이 떨어지게 되었다.
도 3에는 인장강도가 770~820N/mm2인 고강도 열연강판의 연신율과 λ치의 균형을 나타내고 있는데, 본 발명 강철은 후술하는 비교예(예 E를 참조)에 대하여 양호한 연신율과 λ치를 가지고 있는 것을 알 수 있다. 이와 같은 본 발명에 따른 강철의 뛰어난 특성은 도 4, 5에 나타내는 바와 같이, 식에 의해 계산되는 값을 115~235의 사이로 한 결과 나타나는 것이다. 한편, 도 4, 5도 인장 강도 770~820N/mm2인 고강도 열연강판에 관한 것이다.
예 D
표 D1에 나타내는 화학성분 조성을 가지는 강철을 전로 용제하여, 연속 주조에 의해 슬래브로 하고, 같은 표 D1에 나타내는 열연 조건으로 압연·냉각하여, 판두께 2.6~3.2mm의 열연강판을 제조하였다. 한편, 급속냉각 속도를 40℃/sec, 공랭 시간은 10초로 하였다.
표 1
No. 화학 성분(질량 %) 마무리온도℃ 공랭개시온도℃ 권취온도℃
C Si Mn P S Ti Nb Ca REM
D1 0.03 1.05 1.85 0.006 0.001 0.130 - - - 930 720 500
D2 0.04 1.55 0.90 0.006 0.001 0.145 - - - 920 700 510
D3 0.05 0.80 1.45 0.006 0.001 0.150 - - - 900 700 480
D4 0.03 1.60 0.90 0.006 0.001 0.145 - - - 920 650 530
D5 0.04 0.80 1.55 0.006 0.001 0.150 - 0.0030 - 910 670 520
D6 0.06 1.15 1.70 0.006 0.001 0.155 - 0.0025 - 910 680 500
D7 0.06 1.00 1.60 0.007 0.001 0.130 0.025 0.0250 - 900 700 480
D8 0.03 0.95 1.65 0.007 0.001 0.140 - 0.0025 - 930 680 480
D9 0.03 1.60 1.95 0.006 0.001 0.110 - - - 930 680 450
D10 0.05 1.10 1.35 0.008 0.001 0.130 0.030 - - 910 700 480
D11 0.06 1.20 1.00 0.006 0.001 0.130 0.025 - - 900 670 500
D12 0.05 1.20 0.80 0.006 0.001 0.080 - - - 910 680 480
D13 0.05 1.30 1.85 0.006 0.001 0.180 0.035 0.0025 - 910 700 500
D14 0.04 1.40 2.00 0.007 0.001 0.165 0.035 - - 920 700 520
D15 0.05 1.35 1.90 0.006 0.001 0.175 0.030 0.0030 - 900 710 500
D16 0.05 1.40 1.85 0.006 0.001 0.175 0.035 0.0030 - 900 670 480
표 D2
No. 인장강도N/mm2 연신율% λ치% 조직 페라이트의 점유율(%) 결정입자2㎛이상인 페라이트의비율(%) ds/dl0.1의 비율(%) 계산식의 값 발명의 형태No.
D1 791 22.0 105 F+B 84 80 *78 *109.2 2
D2 781 22.5 108 F+B 82 80 *77 *245.5 2
D3 783 22.0 110 F+B 84 81 *77 *109.5 2
D4 780 22.5 113 F+B 83 *75 82 *255.3 1
D5 787 22.0 111 F+B 82 *76 81 *104.3 1
D6 845 17.5 115 F+B 84 82 81 *113.5 4
D7 840 18.5 118 F+B 83 81 80 *111.5 4
D8 784 23.5 120 F+B 86 83 83 *106.6 4
D9 803 24.5 127 F+B 87 83 82 160.1 7
D10 831 20.0 121 F+B 85 82 81 150.7 7
D11 799 24.5 125 F+B 88 85 84 191.5 7
D12 691 26.5 135 F+B 85 83 82 *236.7 4
D13 994 13.0 101 F+B 82 80 *78 *109.5 2
D14 982 13.5 99 F+B 80 *75 82 *110.2 1
D15 981 14.5 107 F+B 84 82 81 *110.9 4
D16 992 15.0 113 F+B 86 83 82 120.5 7
주) F: 페라이트, B: 베이나이트
이와 같이해서 얻어진 열연강판에 대하여, JIS5호 시험편에 의한 인장 시험, 구멍확장성 시험, 조직 관찰을 행하였다. 또한, 구멍확장성 시험은 초기 구멍직경(d0:10mm)의 천공 구멍을 60° 원추펀치로 넓혀서, 크랙이 판두께를 관통한 시점의 구멍 직경(d)으로부터 구멍 확장치(λ치)=(d-d0)/d0X100을 구하여 평가하였다. 이 결과들을 표 D2에 나타낸다.
예 E(비교예)
표 E1에 나타내는 화학성분 조성을 가지는 강철을 전로 용제하여, 연속 주조에 의해 슬래브로 하고, 같은 표 E1에 나타내는 열연 조건으로 압연·냉각하여, 판두께 2.6~3.2mm의 열연강판을 제조하였다. 한편, 급속냉각 속도를 40℃/sec, 공랭 시간은 10초로 하였다.
표 E1
No. 화학 성분(질량 %) 마무리온도℃ 공랭개시온도℃ 권취온도℃
C Si Mn P S Ti Nb Ca REM
E1 0.03 0.51 1.45 0.071 0.001 0.246 - - - 880 660 550
E2 0.03 0.51 1.48 0.010 0.001 0.151 0.013 - - 870 680 450
E3 0.04 0.70 2.20 0.013 0.002 0.130 0.020 - - 850 650 500
E4 0.04 0.99 1.98 0.019 0.001 0.120 0.030 0.0030 - 870 680 480
E5 0.04 0.51 1.51 0.012 0.001 0.250 - - - 890 680 350
E6 0.04 0.51 1.51 0.011 0.001 0.150 0.013 - - 890 670 500
E7 0.05 0.90 2.00 0.018 0.003 0.080 0.030 - - 900 670 450
E8 0.05 0.68 1.59 0.017 0.002 0.220 - - - 890 720 500
E9 0.05 0.52 1.50 0.018 0.001 0.150 0.032 0.0030 - 920 700 520
E10 0.06 0.76 1.53 0.019 0.005 0.250 - - - 920 680 500
표 E2
No. 인장강도N/mm2 연신율% λ치% 조직 페라이트의 점유율(%) 결정입자2㎛이상인 페라이트의비율(%) ds/dl0.1의 비율(%) 계산식의 값 발명의 형태No.
E1 843 15.0 105 F+B 82 *44 *38 *72.1 비교예
E2 845 13.0 100 F+B 81 *37 *30 *85.3 비교예
E3 819 22.0 80 F+B 78 *76 *73 *31.8 비교예
E4 786 21.7 108 F+B 79 *68 *67 *84.1 비교예
E5 868 13.0 110 F+B 78 *32 *28 *77.8 비교예
E6 805 18.0 102 F+B 79 *39 *36 *60.7 비교예
E7 803 23.0 85 F+B 79 *77 *75 *80.7 비교예
E8 825 18.0 162 F+B 80 *57 *52 *69.6 비교예
E9 802 20.8 114 F+B 80 *59 *60 *72.8 비교예
E10 832 17.0 145 F+B 83 *46 *42 *74.1 비교예
주) F: 페라이트, B: 베이나이트
이와 같이해서 얻어진 열연강판에 대하여, JIS5호 시험편에 의한 인장 시험, 구멍확장성 시험, 조직 관찰을 행하였다. 또한, 구멍확장성 시험은 초기 구멍직경(d0:10mm)의 천공 구멍을 60° 원추펀치로 넓혀서, 크랙이 판두께를 관통한 시점의 구멍 직경(d)으로부터 구멍 확장치(λ치)=(d-d0)/d0X100을 구하여 평가하였다. 이 결과들을 표 D2에 나타낸다.
그 결과, No. E1~E10의 본 발명의 조건을 벗어난 비교예는 강도, 구멍확장성, 연성의 균형이 떨어지는 것이었다.
이와 같이, 본 발명에 따르면 인장 강도가 690N/mm2이상인 고강도로서, 구멍확장성과 연성이 양립하는 고강도 열연강판을 경제적으로 제공할 수 있어 본 발명은 높은 가공성을 가지는 고강도 열연강판에 적합하다. 또한, 본 발명의 고강도 열연강판은 차체의 경량화, 부품의 일체 성형화, 가공공정의 합리화가 가능하여, 연비의 향상, 제조 비용의 절감을 꾀할 수 있는 것으로서 공업적 가치가 크다.

Claims (8)

  1. 질량%로 C 0.01~0.15%, Si 0.30~2.00%, Mn 0.50~3.00%, P0.03%, S0.005%, Ti 0.01~0.50%와 Nb 0.01~0.05% 중 1종 또는 2종을 함유하고, 나머지는 철 및 불가피하게 포함되는 불순물로 구성된 강철로 이루어진 고강도 열연강판으로서,
    모든 결정입자 중 짧은 직경(ds)과 긴 직경(dl)의 비(ds/dl)가 0.1이상인 결정입자가 80%이상 존재하면서, 강철조직은 페라이트 80% 이상, 나머지는 베이나이트로 이루어지며, 강도가 690N/mm2이상인 구멍확장성과 연성이 뛰어난 고강도 열연강판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    강철조직은 입자직경이 2㎛이상인 페라이트의 비율이 80% 이상인 페라이트·베이나이트의 2상(相)조직인 강판.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    C, Si, Mn, Ti 및 Nb의 함유량이
    115(917-480[C%]+100[Si%]-100[Mn%])-(790 X ([Ti%]+[Nb%]/2)0.05)235
    을 만족하며, 상기 강도가 770N/mm2이상인 구멍확장성과 연성이 뛰어난 고강도 열연강판.
  4. 질량 %로 C 0.01~0.15%, Si 0.30~2.00%, Mn 0.50~3.00%, P0.03%, S0.005%, 및 Ti 0.01~0.50%와 Nb 0.01~0.05% 중 1종 또는 2종을 함유하고, 나머지는 철 및 불가피하게 포함되는 불순물로 이루어진 고강도 열연강판으로서,
    강철조직은 입자직경이 2㎛이상인 페라이트의 비율이 80% 이상인 페라이트·베이나이트의 2상 조직으로, 강도가 690N/mm2이상인 구멍확장성과 연성이 뛰어난 고강도 열연강판.
  5. 제 4 항에 있어서,
    C, Si, Mn, Ti 및 Nb의 함유량이
    115(917-480[C%]+100[Si%]-100[Mn%])-(790 X ([Ti%]+[Nb%]/2)0.05)235
    을 만족하며, 상기 강도가 770N/mm2이상인 강판.
  6. 질량 %로 C 0.01~0.15%, Si 0.30~2.00%, Mn 0.50~3.00%, P0.03%, S0.005%, 및 Ti 0.01~0.50%와 Nb 0.01~0.05% 중 1종 또는 2종을 함유하고, 나머지는 철 및 불가피하게 포함되는 불순물로 구성되며, C, Si, Mn, Ti 및 Nb의 함유량이
    115(917-480[C%]+100[Si%]-100[Mn%])-(790 X ([Ti%]+[Nb%]/2)0.05)235
    을 만족하는 강철으로 이루어진 고강도 열연강판으로서,
    강철조직이 페라이트 80% 이상, 나머지는 베이나이트로 이루어져, 강도가 770N/mm2이상인 구멍확장성과 연성이 뛰어난 고강도 열연강판.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    Ca, 희토류 원소(REM) 중 1종 또는 2종을 0.0005~0.01% 함유하는 구멍확장성과 연성이 뛰어난 고강도 열연강판.
  8. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항 기재의 구멍확장성과 연성이 뛰어난 고강도 열연강판의 제조방법으로서,
    상기 조성의 강철은 압연 종료 온도를 Ar3변태점~ 950℃로 하여 열간 압연하고, 이어서 20℃/sec이상의 냉각속도로 650~800℃까지 냉각한 후, 2~15초 공랭하고 다시 20℃/sec이상의 냉각속도로 350~600℃로 냉각하여 권취하는 것을 포함하는 제조방법.
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