KR20080027903A - 어레스트성이 우수한 고강도 후강판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강도가 높고, HAZ 인성의 열화가 없고, 또한 이방성이 없고, 어레스트성이 우수한 고강도 후강판을 제공하는 것으로, 그 강판은 질량％로, C : 0.03 내지 0.15 ％, Si : 0.1 내지 0.5 ％, Mn : 0.5 내지 2.0 ％, P : ≤ 0.02 ％, S : ≤ 0.01 ％, Al : 0.001 내지 0.1 ％, Ti : 0.005 내지 0.02 ％, Ni : 0.15 내지 2 ％, N : 0.001 내지 0.008 ％를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피적 불순물에 의해 화학 성분이 구성되고, 마이크로 조직이 베이나이트를 모상으로 한 페라이트 또는/및 펄라이트 조직이고, 결정 방위차가 15° 이상인 결정립의 평균 원상당 직경이 표면 및 이면으로부터 판 두께의 10 ％인 영역에서는 15 ㎛ 이하이고, 그 이외의 판 두께 중심부를 포함하는 영역에서는 40 ㎛ 이하이다.

고강도 후강판, 마이크로 조직, 베이나이트, 페라이트, 펄라이트

Description

어레스트성이 우수한 고강도 후강판 {HIGH-STRENGTH STEEL PLATE WITH SUPERIOR CRACK ARRESTABILITY}

본 발명은 어레스트성이 우수한 고강도 후강판에 관한 것이다.

조선, 건축, 탱크, 해양 구조물, 라인 파이프 등의 구조물에 이용되는 후강판에는 구조물의 취성 파괴를 억제하기 위해, 취성 파괴가 전파되는 것을 억제하는 능력인 어레스트성(취성 파괴 전파 정지 성능)이 요구된다. 최근, 구조물의 대형화에 수반하여 항복 응력이 390 ㎫ 내지 500 ㎫, 판 두께가 40 ㎜ 내지 100 ㎜인 고강도 후강판을 사용하는 경우가 많아지고 있다. 그러나, 일반적으로 강도와 판 두께는 상반되는 경향이 있고, 상기한 어레스트성은 판 두께의 증대와 함께 저하된다. 이로 인해, 고강도 후강판에 있어서 어레스트성을 향상시키는 기술이 기대되고 있다.

어레스트성을 향상시키는 기술로서, 예를 들어 결정립 직경을 제어하는 방법, 취화 제2상을 제어하는 방법 및 집합 조직을 제어하는 방법이 알려져 있다.

결정립 직경을 제어하는 방법으로서는, 일본 특허 출원 공개 소61-235534호 공보, 일본 특허 출원 공개 제2003-221619호 공보, 일본 특허 출원 공개 평5-148542호 공보에 기재된 기술이 있다. 이는 페라이트를 모상으로 하고, 이 페라이 트를 세립화함으로써 어레스트성을 향상시키는 것이다.

또한, 취화 제2상을 제어하는 방법으로서는, 일본 특허 출원 공개 소59-47323호 공보에 기재된 기술이 있다. 이는 모상이 되는 페라이트 중에 미세한 취화 제2상(예를 들어, 마르텐사이트)을 분산시킴으로써 취성 균열 선단부에 있어서 취화 제2상에 미소 균열을 발생시켜 균열 선단부의 응력 상태를 완화시키는 것이다.

또한, 집합 조직을 제어하는 방법으로서는, 일본 특허 출원 공개 제2002-241891호 공보에 기재된 기술이 있다. 이는, 극저 탄소(C ＜ 0.003 ％)의 베이나이트 단상강에 있어서, 압연면과 평행한 {211}면 집합 조직을 발달시키는 것이다.

그러나, 이들 기술은 다음과 같은 문제가 있다.

상기 결정립 직경을 제어하는 기술은 연질의 페라이트를 모상으로 하고 있으므로, 고강도이고 또한 판 두께가 두꺼운 강판으로 하는 것이 곤란하다.

또한, 상기 취화 제2상을 제어하는 기술에서는 페라이트 중에 마르텐사이트를 분산시키고 있으므로 취성 균열 발생 특성이 현저하게 열화된다. 또한, 페라이트를 모상으로 하고 있으므로, 상기와 마찬가지로 고강도이고 또한 판 두께가 두꺼운 강판으로 하는 것이 곤란하다.

또한, 상기 집합 조직을 제어하는 기술에서는 극저 탄소강을 이용하고, 그 조직을 베이나이트 단상으로 하여 판 두께 방향으로 균일한 집합 조직을 발달시키고 있으므로, 어레스트성을 비약적으로 향상시킬 수 없다. 또한, 극저 탄소강을 얻기 위한 제강에 필요로 하는 부하도 매우 크다.

본 발명은 상기와 같은 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 강도가 높고, HAZ(Heat Affected Zone) 인성의 열화가 없고, 또한 이방성이 없고, 어레스트성이 우수한 고강도 후강판을 낮은 제조 비용으로 제공할 수 있게 되는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 관한 고강도 후강판은 이하와 같이 한다.

(1) 질량％로, C : 0.03 내지 0.15 ％, Si : 0.1 내지 0.5 ％, Mn : 0.5 내지 2.0 ％, P : ≤ 0.02 ％, S : ≤ 0.01 ％, Al : 0.001 내지 0.1 ％, Ti : 0.005 내지 0.02 ％, Ni : 0.15 내지 2 ％, N : 0.001 내지 0.008 ％를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피적 불순물에 의해 화학 성분이 구성되고, 마이크로 조직이 베이나이트를 모상으로 한 페라이트 또는/및 펄라이트 조직이고, 결정 방위차가 15° 이상인 결정립의 평균 원상당 직경이, 표면 및 이면으로부터 판 두께의 10 ％인 영역에서는 15 ㎛ 이하이고, 그 이외의 판 두께 중심부를 포함하는 영역에서는 40 ㎛ 이하인 고강도 후강판.

(2) 질량％로, Cu : 0.1 내지 1 ％, Cr : 0.1 내지 1 ％, Mo : 0.05 내지 0.5 ％, Nb : 0.005 내지 0.05 ％, V : 0.02 내지 0.15 ％, B : 0.0003 내지 0.003 ％ 중 적어도 1종 이상을 화학 성분으로서 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 어레스트성이 우수한 고강도 후강판.

(3) 질량％로, Ca : 0.0003 내지 0.005 ％, Mg : 0.0003 내지 0.005 ％, REM : 0.0003 내지 0.005 ％ 중 적어도 1종 이상을 화학 성분으로서 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 어레스트성이 우수한 고강도 후강판.

(4) 외부 응력과 수직인 면에 대해 ±15°의 각도를 이루는 {100}면이, 상기 표면 및 이면으로부터 판 두께의 10 ％인 영역에서는 면적률로 30 ％ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 어레스트성이 우수한 고강도 후강판.

(5) 외부 응력과 수직인 면에 대해 ±15°의 각도를 이루는 {100}면이, 상기 표면 및 이면으로부터 판 두께의 10 ％인 영역 이외의 판 두께 중심부를 포함하는 영역에서는 면적률로 15 ％ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 어레스트성이 우수한 고강도 후강판.

(6) 판 두께가 40 ㎜ 이상인 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 어레스트성이 우수한 고강도 후강판.

(7) 항복 응력이 390 ㎫ 이상인 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 어레스트성이 우수한 고강도 후강판.

본 발명에 따르면, 어레스트성이 매우 우수하고, 또한 판 두께가 두꺼워도 강도가 높고, HAZ 인성의 열화가 없는 강판이 되므로, 용접강 구조물의 저비용화나 안전성 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

도1은 Ni 첨가량과 결정립 직경의 관계를 나타내는 도면이다.

도2는 EBSP법에 의한 측정에 의해 얻게 된 입계 맵을 도시하는 도면이다.

도3은 EBSP법에 의한 측정에 의해 얻게 된 {100}면 맵을 도시하는 도면이다.

이하, 본 발명 실시 형태에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 관한 고강도 후강판은 마이크로 조직을 베이나이트를 모상으로 한 페라이트 또는/및 펄라이트 조직으로 하고, 또한 판 두께 방향의 결정립 직경 및 집합 조직을 제어함으로써 어레스트성을 향상시키는 것이다.

베이나이트를 모상으로 하는 이유는 판 두께가 두껍고 강도가 높은 강판으로 하기 위해서이고, 페라이트가 모상에서는 그와 같은 강판으로 하는 것이 곤란하기 때문이다. 베이나이트를 모상으로 함으로써, 원하는 판 두께, 강도의 강판을 얻을 수 있으면, 제2 상으로서 페라이트 또는/및 펄라이트로 하는 것도 가능하다.

일반적으로, 베이나이트의 입자 직경은 베이나이트로 변태되기 전의 오스테나이트의 입자 직경에 의해 지배되어 있다. 이로 인해, 베이나이트의 입자 직경을 미세하게 하는 것은 어렵다. 이에 대해, 본 발명자가 예의 검토한 결과, Ni 첨가량을 적절한 값으로 함으로써, 베이나이트의 입자 직경을 미세화할 수 있는 것을 알 수 있었다.

도1의 그래프에, 열간 압연 후의 냉각 속도를 5 내지 30 ℃/s로 변화시킨 경우의, Ni 첨가량과 베이나이트 조직에 있어서 결정 방위차가 15° 이상인 결정립의 평균 원상당 직경(결정립 직경)의 관계를 나타낸다. Ni 이외의 화학 성분은 질량％로, C : 0.01 ％, Si : 0.2 ％, Mn : 1.3 ％, P : 0.005 ％, S : 0.003 ％, Al : 0.03 ％, Ti : 0.01 ％, N : 0.003 ％이다. 이 그래프로부터 첨가하는 Ni량을 많게 함으로써 결정립이 미세화되고, 또한 냉각 속도를 크게 하면 결정립이 미세화되 는 것을 알 수 있다.

판 두께 40 ㎜ 초과인 강판의 냉각 속도는 강판의 표면 및 이면으로부터 판 두께의 10 ％인 영역(이하, 강판 표리층부라고 칭함)에서는 약 30 ℃/s인 경우가 많고, 이와 같은 경우에 있어서는 강판 표리층부 이외의 판 두께 중심부를 포함하는 영역(이하, 강판 중심부라고 칭함)에서는 약 5 ℃/s인 경우가 많다. 이와 같은 냉각 속도에 있어서 Ni 첨가량을 0.15 ％ 이상으로 하였을 때에, 강판 표리층부, 강판 중심부 각각의 결정립 직경이 15 ㎛ 이하, 40 ㎛ 이하가 되는 것을 도1로부터 알 수 있다.

그리고, 이와 같이 결정립 직경이 강판 표리층부에서 15 ㎛ 이하, 강판 중심부에서 40 ㎛ 이하를 만족시켰을 때에 ―10 ℃에 있어서의 Kca가 170 ㎫ㆍm^0.5 이상인 고어레스트성을 나타내는 것이 판명되었다.

도2는 화학 성분이 질량％로, C : 0.08 ％, Si : 0.2 ％, Mn : 1.1 ％, P : 0.005 ％, S : 0.005 ％, Al : 0.01 ％, Ti : 0.008 ％, Ni : 1.0 ％, N : 0.002 ％, Nb : 0.015 ％, B : 0.001 ％, Ca : 0.001 ％이고, 판 두께가 80 ㎜인 후강판에 있어서, EBSP법에 의한 측정 결과를 나타내는 입계 맵이다. 도2에 나타내는 예에 있어서, 결정립 직경은, 강재의 표면으로부터 5 ㎜ 아래의 위치에서는 6 ㎛이고, 표면으로부터 판 두께의 1/4에 위치하는 부분에서는 11 ㎛이고, 판 두께의 1/2에 위치하는 부분에서는 18 ㎛이다. 이와 같이 결정립 직경이 강판 표리층부에서 15 ㎛ 이하, 강판 중심부에서 40 ㎛ 이하를 만족시킨 후강판은, ―10 ℃에 있어서 의 Kca는 200 ㎫ㆍm^0.5로 높은 어레스트성을 나타내고 있다.

결정립 직경은 미세할수록 어레스트성은 향상되지만, 생산성을 고려하면, 결정립 직경의 하한은, 강판 표리층부는 3 ㎛, 강판 중심부는 10 ㎛로 하는 것이 바람직하다.

결정립 직경이 상기와 같이 미세하게 됨으로써 어레스트성이 향상되는 이유는 이하와 같다. 결정립계에 있어서는, 인접 결정립 사이에서 결정 방위가 다르기 때문에, 이 부분에 있어서 균열이 전파되는 방향이 변화된다. 이로 인해, 미파단 영역이 생기고, 미파단 영역에 의해 응력이 분산되어 균열 폐구 응력이 된다. 따라서, 균열 전파의 구동력이 저하되어 어레스트성이 향상된다. 또한, 미파단 영역이 최종적으로 연성 파괴되므로, 취성 파괴에 필요로 하는 에너지가 흡수된다. 이로 인해, 어레스트성이 향상된다.

일반적으로 후강판의 표층에서는 취성 파괴가 생기기 어렵고, 연성 파괴 영역(시어리프)이 형성되기 쉽다. 표층을 세립화하고, 또한 세립화층의 두께를 크게 하면 시어리프 영역이 확대된다. 시어리프 형성 전의 미파단 영역에서는 응력이 분산되어 균열 폐구 응력이 되고, 또한 시어리프 형성에 의해 취성 파괴에 필요로 하는 에너지가 흡수된다. 이로 인해, 어레스트성이 향상된다.

인접 입자와의 결정 방위차를 15° 이상으로 한 이유는, 15° 미만에서는 결정립계가 취성 균열 전파의 장해가 되기는 어렵고, 상기와 같은 어레스트성 향상 효과가 감소되기 때문이다. 또한, 강판 표리층부의 결정립 직경을 15 ㎛ 이하로 한 이유는, 15 ㎛ 초과에서는 시어리프의 형성에 필요한 인성을 얻을 수 없기 때문이고, 강판 중심부의 결정립 직경을 40 ㎛ 이하로 한 이유는, 40 ㎛ 초과에서는 인성이 저하되어 판 두께 내부의 취성 균열의 전파가 지배적이 되고, 표층부의 파괴 구동력이 커짐으로써, 시어리프가 형성되기 어려워지기 때문이다.

한편, 강판이 외부 응력을 받았을 때에 상기 강판에 발생하는 취성 균열은 {100}면의 벽개면(劈開面)을 따라서 전파되므로, 이 외부 응력과 수직인 면에 {100}면 집합 조직이 발달하면, 상기와 같이 결정립 직경을 제어하였을 때의 어레스트성 향상 효과가 감소되는 것이 판명되었다.

이때, 외부 응력과 수직인 면에 대해 ±15°의 각도를 이루는 {100}면의 집합 조직이 표면 및 이면으로부터 판 두께의 10 ％인 영역(강판 표리층부)에서, 면적률로 30 ％ 이하로 하면, 결정립 직경의 미세화에 의한 어레스트성 향상 효과를 발휘할 수 있어, 어레스트성은 충분한 값을 나타내는 것이 판명되었다. 또한, 강판 표리층부 이외의 판 두께 중심부를 포함하는 영역(강판 중심부)에 있어서, 상기한 집합 조직의 면적률을 15 ％ 이하로 하면, 결정립 직경의 미세화에 의한 어레스트성 향상 효과를 발휘할 수 있어, 어레스트성은 충분한 값을 나타내는 것이 판명되었다.

도3은 도2에서 이용한 후강판에 있어서 EBSP법에 의한 측정 결과를 나타내는 {100}면 맵이다. 도3에 나타내는 예에 있어서, 검은 부분이 외부 응력과 수직인 면에 대해 ±15°의 각도를 이루는 {100}면이다. 이 {100}면의 면적률은, 강재의 표면으로부터 5 ㎜ 아래의 위치에서는 14 ％이고, 표면으로부터 판 두께의 1/4에 위치하는 부분에서는 14 ％이고, 판 두께의 1/2에 위치하는 부분에서는 6 ％이다. 이와 같이 {100} 면적률이 강판 표리층부에서 30 ％ 이하, 강판 중심부에서 15 ％ 이하를 만족시킨 후강판은, 상기한 바와 같이 ―10 ℃에 있어서의 Kca는 200 ㎫ㆍm^0.5로 높은 어레스트성을 나타내고 있다. 또한, 시험편의 파면을 관찰하면, 표리층부에 있어서 판 두께의 약 10 ％인 시어리프가 관찰되었다.

이 {100}면의 면적률은 작을수록 어레스트성은 향상되지만, 극단적으로 지나치게 작으면 다른 집합 조직이 발달하여 어레스트성에 이방성이 생기기 때문에, 강판 표리층부는 5 ％ 이상, 강판 중심부는 3 ％ 이상으로 한 쪽이 바람직하다.

상기와 같은 어레스트성 향상 효과는 항복 응력이 390 내지 500 ㎫인 강판 및 판 두께가 40 내지 100 ㎜인 강판에 있어서 특히 현저해진다. 이 이유는, 항복 응력이 390 ㎫ 미만 또는 500 ㎫ 초과, 판 두께가 40 ㎜ 미만 또는 100 ㎜ 초과인 영역에서는 본 발명에서 규정하고 있는 판 두께 방향으로 결정립 직경이나 집합 조직이 다른 분포를 형성시키는 것이 곤란하기 때문이다.

이하, 각 원소의 양을 한정한 이유에 대해 설명한다.

C는 두꺼운 모재의 강도와 인성을 확보하기 위해 0.03 ％ 이상 필요하고, 이것이 하한이다. 또한, C가 0.15 ％를 초과하면 양호한 HAZ 인성을 확보하는 것은 어렵기 때문에, 이것이 상한이 된다.

Si는 탈산 원소 및 강화 원소로서 유효하기 때문에, 0.1 ％ 이상 필요하지만, 0.5 ％를 초과하면 HAZ 인성이 크게 열화되므로, 이것이 상한이다.

Mn은 뚜꺼운 모재의 강도와 인성을 경제적으로 확보하기 위해 0.5 ％ 이상 필요하다. 단, 2.0 ％를 초과하여 Mn을 첨가하면, 중심 편석이 현저해져 이 부분의 모재와 HAZ의 인성이 열화되므로, 이것이 상한이다.

P는 불순물 원소이고, HAZ 인성을 안정적으로 확보하기 위해 0.02 ％ 이하로 저감시킬 필요가 있다.

또한, S도 불순물 원소이고, 모재의 특성 및 HAZ 인성을 안정적으로 확보하기 위해, 0.01 ％ 이하로 저감시킬 필요가 있다.

Al은 탈산을 담당하고, 불순물 원소인 O를 저감시키기 위해 필요하다. Al 이외에도 Mn이나 Si도 탈산에 기여하지만, 가령 이들 원소가 첨가되는 경우라도, 0.001 ％ 이상의 Al이 없으면 안정적으로 O를 억제하는 것은 어렵다. 단, Al이 0.1 ％를 초과하면, 알루미나계의 조대 산화물이나 그 클러스터가 생성되어, 모재와 HAZ 인성이 손상되므로, 이것이 상한이다.

Ti는 본 발명에 있어서 중요하다. Ti를 첨가함으로써 TiN이 형성되고, 강편 가열 시에 오스테나이트 입자 직경이 커지는 것을 억제할 수 있다. 상기한 바와 같이, 오스테나이트 입자 직경이 커지면 변태 후의 베이나이트의 입자 직경도 커지기 때문에, 필요한 크기의 베이나이트 입자 직경을 얻기 위해서는 Ti를 0.005 ％ 이상 첨가할 필요가 있다. 그러나, 지나친 Ti의 첨가는 TiC 형성에 의한 HAZ 인성의 저하를 초래하므로, 0.02 ％를 상한으로 한다.

Ni는 본 발명에 있어서 가장 중요하다. 상기한 바와 같이 Ni 첨가량을 적절한 값으로 제어하고, 또한 강판 냉각 과정에 있어서의 냉각 속도를 제어함으로써, 베이나이트의 서브 유닛, 즉 결정 방위차가 15° 이상인 계면을 입계라고 정의한 경우의 결정립을 미세화할 수 있다. 이 효과를 발휘하기 위해서는, Ni의 첨가량은 0.15 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 단, Ni는 고가의 원소이고 지나친 첨가는 비용이 높아지고, 또한 Ni 첨가의 효과에도 상한이 있으므로, 2 ％를 상한으로 하는 것이 바람직하다.

N은 본 발명에 있어서 중요하다. 상기한 바와 같이 강재 중에 TiN이 형성될 필요가 있으므로, 0.001 ％를 하한으로 한다. 한편, N의 첨가량이 지나치면 강재의 취화를 초래하므로, 0.008 ％를 상한으로 한다.

또한, 상기한 첨가 원소 외에, 질량％로, Cu : 0.1 내지 1 ％, Cr : 0.1 내지 1 ％, Mo : 0.05 내지 0.5 ％, Nb : 0.005 내지 0.05 ％, V : 0.02 내지 0.15 ％, B : 0.0003 내지 0.003 ％ 중 적어도 1종 이상을 화학 성분으로서 함유해도 좋다. 이들을 하한 이상 첨가함으로써, 모재의 강도 및 인성이 확보된다. 단, 이들 원소가 지나치게 많으면, HAZ 인성이나 용접성이 저하되므로, 각각의 원소에 상한을 마련할 필요가 있다.

또한, 상기한 첨가 원소 외에, 질량％로, Ca : 0.0003 내지 0.005 ％, Mg : 0.0003 내지 0.005 ％, REM : 0.0003 내지 0.005 ％ 중 적어도 1종 이상을 화학 성분으로서 함유해도 좋다. 이들을 첨가함으로써 HAZ 인성이 확보된다.

다음에, 본 발명인 고강도 후강판의 바람직한 제조 방법에 대해 설명한다. 우선, 상기한 적절한 화학 성분으로 조정한 용강을, 전로(轉爐) 등의 통상 공지의 용제 방법으로 용제하고, 연속 주조 등의 통상 공지의 주조 방법으로 강 소재인 주 물편으로 한다. 주조 시의 냉각 도중 혹은 냉각 후에 강편을 950 내지 1250 ℃의 온도로 가열하여 오스테나이트 단상화한다. 이는, 950 ℃ 미만에서는 용체화가 불충분하고, 1250 ℃ 초과에서는 가열 오스테나이트 입자 직경이 극단적으로 조대화되어 압연 후에 미세한 조직을 얻는 것이 곤란해져 인성이 저하되기 때문이다. 이 가열한 강 소재는 오스테나이트 세립화를 목적으로 900 ℃ 이상에서의 재결정 압연을 행해도 좋지만, 재결정 압연이 없는 상태라도 상관없다. 계속해서, 처리 압연에 의해 소정의 두께의 강판을 만들고, 압연 후에 수냉한다. 이때, 670 ℃ 이상 850 ℃ 이하의 온도에서 누적 압하율 30 ％ 이상의 압연을 행하고, 650 ℃ 이상의 온도로부터 냉각을 개시하는 것이 바람직하다. 이때의 냉각 속도는 강판 표면에 있어서 25 ℃/초 이상, 강판 중심부에 있어서 5 ℃/초 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 자기 템퍼링을 행하는 것을 목적으로 하여 수냉을 500 ℃ 이하의 온도로부터 공냉으로 절환하는 경우도 있다. 또한, 필요에 따라서 냉각 후에 300 내지 650 ℃의 온도에서 템퍼링 열처리를 행하고, 모재의 강도와 인성을 조절하는 것이 가능하다. 이와 같이, 극저온 압연 및 복잡한 열처리 공정을 필요로 하지 않으므로, 본 실시 형태에 관한 고강도 후강판을 높은 생산성이고, 또한 저비용으로 제조할 수 있다. 또한, 잔류 응력도 억제되므로, 형상 교정에 기인한 비용의 증가를 억제할 수 있으므로 바람직하다.

이상과 같이 본 실시 형태에 따르면, Ni 첨가량을 적절한 값으로 하여 베이나이트 주체 조직의 결정립 직경을 미세화하고, 또한 외부 응력과 수직인 면에 배향한 {100}면의 면적률을 저감시킨 집합 조직 분포를 형성함으로써, 고강도 후강판 에 있어서, 어레스트성을 향상시킬 수 있다. 그리고, 항복 응력이 390 내지 500 ㎫, 또한 판 두께가 40 내지 100 ㎜인 강판에 있어서, 어레스트성을 나타내는 ―10 ℃에 있어서의 Kca를 170 ㎫ㆍm^0.5 이상으로 할 수 있다. 또한, 생산성이 높고, 저비용으로 할 수 있다.

(실시예)

제강 공정에 있어서 용강의 화학 성분 조정을 행한 후, 연속 주조에 의해 주물편을 만들고, 이 주물편을 재가열하고, 또한 후판 압연에 의해 두께가 40 내지 100 ㎜인 후강판을 만들어 수냉하였다. 이때 일부의 강판에 있어서는 공냉하였다(비교예). 그 후, 필요에 따라서 열처리를 행하여 항복 강도가 390 ㎫ 내지 500 ㎫인 후강판을 제조하였다. 표1에 각 후강판의 화학 성분을 나타낸다.

[표1]

각 후강판의 마이크로 조직 상분률, 기계적 성질, 평균 결정립 직경 및 어레스트성을 측정하였다. 이들 중, 마이크로 조직 상분률로서는, 광학 현미경에 의해 판 두께 표면으로부터 5 ㎜ 아래의 위치, 판 두께의 1/4, 1/2의 위치를 400배의 배율로 마이크로 조직을 촬영하고, 화상 해석에 의해 각각의 위치에서 측정한 전체 시야 영역에 대한 각 상의 면적률의 평균치를 구하였다. 또한, 항복 응력(YS) 및 인장 응력(TS)으로서는 2개의 시험편의 평균치를 구하였다. 또한 ―40 ℃에서의 샤르피 흡수 에너지(vE-40)로서는 3개의 시험편의 평균치를 구하였다. 또한, 평균 결정립 직경은 EBSP(Electron Back Scattering Pattern)법에 의해, 500 ㎛ × 500 ㎛인 영역을 1 ㎛ 피치로 측정하고, 인접 입자와의 결정 방위차가 15° 이상인 입계 맵을 작성하고, 그때의 결정립의 원상당 직경을 화상 해석에 의해 구하였다. 또한, 측정한 EBSP 데이터를 이용하여 결정 방위 해석을 행하고, 외부 응력과 수직인 면에 대해 ±15°의 각도를 이루는 {100}면의 맵을 작성하고, 그 전체 시야 영역에 대한 면적률을 화상 해석에 의해 구하였다. 또한, 평균 결정립 직경 및 {100}면의 면적률의 측정 위치는 후강판의 표면으로부터 판 두께의 10 ％ 정도 아래의 위치(이하, 표층이라고 나타냄) 및 판 두께 중심부(이하, 중심이라고 나타냄) 각각이다. 또한, 어레스트성은 온도 구배형의 표준 ESSO 시험(원두께 및 판 폭 각각이 500 ㎜)에 의해 시험하였다. 각 후강판의 이들의 측정 결과를 제조 방법과 합하여 표2, 표3에 나타낸다.

[표2]

[표3] (표2의 계속)

1) 판 두께 중심 위치, YS와 TS는 시험편 2개의 평균값, -40 ℃에서의 샤르피 흡수 에너지(vE-40)는 시험편 3개의 평균값

2) EBSP법에 의한 인접 입자와의 방위차 15° 이상인 입계로 둘러싸인 결정립의 원상당 직경

3) EBSP법에 의한 외부 응력과 수직인 면에 대해 ±15°의 각도를 이루는 {100} 결정면의 면적률

4) 온도 구배형 표준 ESSO 시험(원두께, 판 폭 500 ㎜)에 있어서의 -10 ℃일 때의 Kca값

강 1 내지 8은 화학 성분, 결정립 직경 모두 본 발명 요건을 만족시키고 있으므로, 어레스트성을 나타내는 ―10 ℃에 있어서의 Kca가 170 ㎫ㆍm^0.5 이상인 우수한 값을 나타내고 있었다. 특히, 강 1 내지 6은 {100} 면적률도 본 발명 요건을 만족시키고 있으므로, 195 ㎫ㆍm^0.5 이상의 보다 우수한 값을 나타내고 있었다. 또한, 베이나이트 주체의 마이크로 조직을 나타내고 있고, 기계적 성질도, 항복 강도(YS)가 395 내지 480 ㎫, 인장 강도(TS)가 530 내지 640 ㎫로 높은 값을 나타내고 있었다.

이에 대해, 강 9, 10은 Ni 첨가량이 각각 0 ％, 0.1 ％로 본 발명의 하한을 하회하고, 그 결과, 결정립 직경이 표층, 중심부 모두 본 발명 범위의 상한을 상회하고 있다. 또한, 강 9는 {100} 면적률이 표층부에 있어서 본 발명 범위의 상한을 상회하고 있다. 이로 인해, ―10 ℃에 있어서의 Kca가 80 내지 95 ㎫ㆍm^0.5로 낮은 값을 나타내고 있었다.

또한, 강 11은, 화학 성분은 본 발명 요건을 만족시키고 있지만, 결정립 직경 및 {100} 면적률이 표층부에 있어서 본 발명 범위의 상한을 상회하고 있다. 이로 인해, ―10 ℃에 있어서의 Kca가 75 ㎫ㆍm^0.5로 낮은 값을 나타내고 있었다.

또한, 강 12는 화학 성분의 Ti가 본 발명 요건을 만족시키고 있지 않으므로, 결정립 직경이 표층부에 있어서 본 발명 범위의 상한을 상회하고 있다. 또한, {100} 면적률이 중심부에 있어서 본 발명 범위의 상한을 상회하고 있다. 이로 인해, ―10 ℃에 있어서의 Kca가 120 ㎫ㆍm^0.5로 낮은 값을 나타내고 있었다.

또한, 강 13은, 화학 성분 및 표층부의 결정립 직경은 본 발명 요건을 만족시키고 있지만, 중심부의 결정립 직경이 본 발명 범위의 상한을 상회하고 있다. 이로 인해, {100} 면적률이 본 발명 요건을 만족시켜도 ―10 ℃에 있어서의 Kca가 150 ㎫ㆍm^0.5가 되어 높은 어레스트성을 나타낼 수 없었다.

이상의 실시예로부터 본 발명을 적용함으로써, 항복 응력이 390 내지 500 ㎫, 판 두께가 40 내지 100 ㎜인 베이나이트 주체 조직이고, 또한 ―10 ℃에 있어서의 Kca가 170 ㎫ㆍm^0.5 이상인 어레스트성이 우수한 고강도 후강판을 제공할 수 있는 것이 확인되었다.

또한, 본 발명은 상술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변경하여 실시하는 것이 가능하다.

본 발명은 어레스트성이 우수하고, 항복 응력이 높고 판 두께가 40 ㎜ 이상인 후강판을 저비용으로 제공할 수 있어, 조선, 탱크, 건축 등의 대형의 구조물의 안전성이나 저비용에 대한 요구에 답할 수 있으므로, 큰 산업상의 이용 가능성을 갖는다.

Claims (7)

1. 질량％로, C : 0.03 내지 0.15 ％, Si : 0.1 내지 0.5 ％, Mn : 0.5 내지 2.0 ％, P : ≤ 0.02 ％, S : ≤ 0.01 ％, Al : 0.001 내지 0.1 ％, Ti : 0.005 내지 0.02 ％, Ni : 0.15 내지 2 ％, N : 0.001 내지 0.008 ％를 함유하고, 잔부가 철 및 불가피적 불순물에 의해 화학 성분이 구성되고, 마이크로 조직이 베이나이트를 모상으로 한 페라이트 또는/및 펄라이트 조직이고, 결정 방위차가 15° 이상인 결정립의 평균 원상당 직경이, 표면 및 이면으로부터 판 두께의 10 ％인 영역에서는 15 ㎛ 이하이고, 그 이외의 판 두께 중심부를 포함하는 영역에서는 40 ㎛ 이하인 어레스트성이 우수한 고강도 후강판.
2. 제1항에 있어서, 질량％로, Cu : 0.1 내지 1 ％, Cr : 0.1 내지 1 ％, Mo : 0.05 내지 0.5 ％, Nb : 0.005 내지 0.05 ％, V : 0.02 내지 0.15 ％, B : 0.0003 내지 0.003 ％ 중 적어도 1종 이상을 화학 성분으로서 함유하는 것을 특징으로 하는 어레스트성이 우수한 고강도 후강판.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 질량％로, Ca : 0.0003 내지 0.005 ％, Mg : 0.0003 내지 0.005 ％, REM : 0.0003 내지 0.005 ％ 중 적어도 1종 이상을 화학 성분으로서 함유하는 것을 특징으로 하는 어레스트성이 우수한 고강도 후강판.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 외부 응력과 수직인 면에 대해 ±15°의 각도를 이루는 {100}면이, 상기 표면 및 이면으로부터 판 두께의 10 ％인 영역에서는 면적률 30 ％ 이하인 것을 특징으로 하는 어레스트성이 우수한 고강도 후강판.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 외부 응력과 수직인 면에 대해 ±15°의 각도를 이루는 {100}면이, 상기 표면 및 이면으로부터 판 두께의 10 ％인 영역 이외의 판 두께 중심부를 포함하는 영역에서는 면적률로 15 ％ 이하인 것을 특징으로 하는 어레스트성이 우수한 고강도 후강판.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 판 두께가 40 ㎜ 이상인 어레스트성이 우수한 고강도 후강판.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 항복 응력이 390 ㎫ 이상인 어레스트성이 우수한 고강도 후강판.

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