KR20080035471A - 고강도 강판 및 이를 제조하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 페라이트 매트릭스 및 2차 상으로서 상기 매트릭스 내에 미세하게 분산된 마르텐사이트 또는 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트를 포함하는 MD 구조(Micro Duplex 구조)를 주로 포함하는 구조를 갖고, MD 구조가 전체 구조에서 차지하는 비율은 90％ 이상이고, 전체 구조에 존재하는 2차 상이 전체 구조에서 차지하는 비율은 10 내지 60％이고, MD 구조 내의 2차 상은 페라이트 입자 내에 그리고 입계에 존재하고, 페라이트 입자 내에 존재하는 2차 상의 비율은 50％ 이상이고, 전체 구조에서 2차 상의 평균 입자 크기는 3㎛ 이하인 고강도 강판에 관한 것이다. 2차 상은 마르텐사이트 또는 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트로 구성된다.

페라이트 매트릭스, 마르텐사이트, 잔류 오스테나이트, MD 구조, 고강도 강판

Description

고강도 강판 및 이를 제조하기 위한 방법 {HIGH STRENGTH STEEL SHEET AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 우수한 연신율(elongation) 및 연신 플랜지성(stretch flangeability)을 갖는 고강도 2상 강판에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 우수한 강도-연신율 및 590㎫ 이상의 고강도 구역에서 연신 플랜지성을 갖는 고강도 2상 강판에 관한 것이다.

자동차, 전기 기계 및 전자 제품, 기계 등의 산업 분야에서, 프레스 성형에 의해서 이용되는 강판은 우수한 강도 및 성형성을 겸비하는 것이 요구된다. 근년, 이러한 수요 특성이 더욱 더 증가하고 있다. 페라이트 및 마르텐사이트의 2상을 갖는 2상 강판(DP 강) 및 페라이트, 베이나이트 및 잔류 오스테나이트를 갖는 TRIP 강이 우수한 연성을 갖는 고강도 강판으로 알려져 있다. 그러나, DP 강 또는 TRIP 강과 같은 2상 강판은 연신 플랜지성이 나쁘다는 문제점을 갖는다.

고강도 강판에서 연신 플랜지성을 개선하기 위하여, 구조 내에서 가공성을 균일하게 하도록 구조를 단일상 구조로 함으로써 변형의 국부화를 억제하는 방법 및 2상 구조에서 연질상과 경질상 사이의 강도 차이를 감소시키는 방법이 알려져 있다. 이들 2개의 방법에 대하여, 예를 들면, 다음의 기술이 개시되어있다.

1. 단일상 구조(특허 문서 1 참조)

열처리 조건 및 성분에 보다 많은 균형을 가져옴에 의해서 880 내지 1,170㎫의 인장 강도를 갖는 마르텐사이트 단일상 강판을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 마르텐사이트 단일상 구조의 제조를 위하여, 오스테나이트화를 위해 필요한 균열 온도는 일반적으로 공업적으로 얻을 수 있는 온도 조건인 850℃로 설정되고, 이는 공업적으로 마르텐사이트 단일상 구조를 달성하는 것을 가능하게 한다. 그러나, 마르텐사이트 단일상 구조의 강판은 거시적으로 균일하기 때문에, 연신 플랜지성은 우수하지만 연성(연신율)은 크게 열화된다(EL＜8％).

2. 2상 구조의 강도 차이의 감소(특허 문서 2 참조)

90％ 이상의 저온 변이 상의 공간 인자(space factor)를 갖는 강판은 페라이트 및 오스테나이트의 2상 구역에서 가열 및 유지되어, 저온 전이 상의 미세한 페라이트 및 오스테나이트 연속 래스(lath)가 형성될 수 있다. 이어지는 냉각 후에, 페라이트 및 저온 전이 상이 래스 상태 내에 미세하게 분산되는 구조가 최종적으로 형성된다. 이러한 미세하게 분산된 저온 전이 상은 플랜지 변형의 시에 공극의 형성 및 성장을 억제하여, 연신 플랜지성을 개선한다.

그러나, 이 방법에서, 구조가 미세하게 되지만, 경질상인 마르텐사이트는 입자 내에서 석출될 수 없다. 더욱이, 마르텐사이트의 입자 크기는 최소 5㎛이고, 구조는 충분하게 균질화될 수 있다. 이 이유 때문에, 연신 플랜지성의 개선 효과가 충분하지 않다.

3. 미세한 잔류 오스테나이트 강판(특허 문서 3 참조)

500㎚ 이하의 평균 입자 크기를 갖는 2차 상이 입자 내에 미세하게 분산되는 강판이 개시되어 있다. 고연신율 및 연신 플랜지성은 입자 내에 파괴의 개시점을 형성함에 의해서 달성된다.

이 방법에서는, Au, Ag 또는 Ni와 같은 아주 값비싼 오스테나이트 안정화 원소가 입자 내에 2차 상을 형성하기 위하여 첨가되어야만 한다. 부가적으로, 오스테나이트 안정화 원소의 집중 구역이 입자 내에 2차 상을 형성하기 위하여 입자 내에 형성되어야만 하지만, 이를 달성하기 위하여 5시간 이상동안 1,270℃ 이상의 용액 열처리가 필요해진다. 결론적으로, 시간 및 비용의 증가의 공업적인 문제점이 이 방법에 남아있다.

특허 문서 1 : 일본 특허 제3729108호

특허 문서 2 : 일본 특허 출원 공개 제2005-272954호 공보

특허 문서 3 : 일본 특허 출원 공개 제2005-179703호 공보

따라서, 본 발명은 특히 590㎫ 이상의 고강도 강판에서 연신율 및 연신 플랜지성을 나타내는 것 그리고 추가로 이러한 고강도 강판을 공업적으로 실현하는 것을 목적으로 한다.

고강도 강판을 얻기 위하여, 경질상이 2차 상이지만, 그러나 경질상이 매트 릭스의 입계에 존재할 때 경계부가 파괴의 시발점이 되고 국부 연신율은 낮아지는 것이 필요하다. 그러나, 경질상이 존재하지 않을 때, 고강도는 얻어질 수 없다. 경질상이 매트릭스의 입자 내에 미세하게 존재할 때, 파손의 시발점은 최소화되고 결과적으로 강의 국부 연신율은 개선될 수 있다. 강의 국부 연신율은 이의 연신 플랜지성과 상관 관계를 갖고 고연신 플랜지성이 국부 연신율을 개선함에 의해서 달성될 수 있다.

따라서, 590㎫이상의 고강도 강판에서 높은 연성을 유지하면서 연신 플랜지성을 개선하기 위하여 2상 강판이고 매트릭스의 입자 내에 경질 2차 상을 균일하고 미세하게 석출시키는 것이 중요하다. 더욱이, 강의 제조가 공업적으로 실현될 수 있는 것이 중요하다.

상기에 비추어, 본 발명자는 강판의 전체 표면이 590㎫이상의 고강도 구역에서도 높은 연성을 유지하면서 개선된 연신 플랜지성을 갖는 강판을 제공하기 위하여 베이나이트로 구성되는 것을 생각하고, 그리고 시멘타이트의 존재 형태를 베이나이트로 제어하는 것을 생각했다. 매트릭스가 베이나이트인 이유는 베이나이트를 구성하는 베이나이틱 페라이트(bainitic ferrite)의 래스(lath)는 입계가 아니고 따라서 파손(fracture)의 시발점이 되는 것이 어렵기 때문이다. 확인의 결과로서, 경질상인 시멘타이트는 래스 중에 미세하게 분산될 수 있지만 베이나이트는 연성이 약간 부족하지만, 원하는 연신율은 얻어지지 않았다.

그 후, Si가 연신율을 개선하기 위하여 첨가되었다. Si를 첨가하면서 시멘타이트의 석출은 냉각의 과정에서 억제되고, C가 집중된 오스테나이트가 베이나이 틱 페라이트의 래스 사이에 형성된다. 더욱이, 베이나이트 전이가 완료되고 냉각 속도가 베이나이틱 페라이트의 래스가 이어지는 냉각의 동안에 사라지도록 제어되었다.

그 결과, 페라이트 상 및 그 내에 미세하게 분산된 오스테나이트를 포함하는 구조가 냉각 공정에서 얻어졌다. 오스테나이트가 Ms점 이하에 도달한 때, 페라이트 상 및 그 내부에 미세하게 분산된 경질상으로서의 마르텐사이트를 포함하는 MD 구조가 얻어졌다. 그러나 이 방법에서, 마르텐사이트가 페라이트 상 내에 분산되지 않은 페라이트 상이 동시에 형성되었다. 이러한 페라이트가 구조에 존재할 때, 페라이트와 MD강도는 열화되고, 그리고 또한 페라이트와 MD 사이의 경계부에서 강도차에 기인하여 연신 플랜지성이 열화되었다.

상기에 비추어, 본 발명자는 추가의 연구를 행하였고 마르텐사이트를 함유하지 않는 페라이트의 형성이 B를 첨가함에 의해서 억제될 수 있다는 것을 발견하였다. 그 결과, 거의 전체 표면이 MD 구조로 구성될 수 있고, 본 발명은 이 발견에 기초하여 완성될 수 있었다.

이러한 특이한 성분 및 열처리가 채용된 때, 경질 시멘타이트보다 작은 매트릭스에 대한 강도 차를 갖는 마르텐사이트가 페라이트 입자 내에 균일하게 그리고 미세하게 분산될 수 있다. 그 결과, 높은 연성을 유지하면서 우수한 강도-연신 플랜지성을 갖는 2상 강판이 590㎫ 이상의 고강도 구역에서도 제공될 수 있다는 것이 분명하게 되었다.

추가로, 위에서 설명된 DP 강, TRIP 강 등은 강도 및 연성(연신율)을 겸비하 기 위한 수단으로서 통상적으로 개발된다. DP 강은 경질 마르텐사이트 및 연질 페라이트를 포함한다. 경질 마르텐사이트는 강도를 보장하고, 연질 페라이트는 연성(연신율)을 보장한다. 한편, TRIP 강은 변형 동안 잔류 오스테나이트가 변형 유발 전이를 발생시켜서 연성(연신율)을 개선하는 것이다. 그러나, 여기서 사용된 연성(연신율)은 균일한 연신율을 의미하며, 이들 강판은 강도 및 연성(균일한 연신율)을 겸비하는 데에 우수하지만, 그러나 국부 연신율이 불량한 단점을 갖는다. 국부 연신율이 연신 플랜지성과 높은 상관 관계를 갖고 국부 연신율의 개선이 높은 연신 플랜지성을 얻기 위하여 필수불가결하다는 것이 알려져 있다.

따라서, 590㎫ 이상의 고강도 구역에서도 연신율과 연신 플랜지성을 겸비한 강판, 즉 강도에 부가하여 균일한 연신율 및 국부 연신율을 겸비하는 강판을 제공하기 위한 집중적인 연구의 결과로서, 본 발명자는 우수한 연신율 및 연신 플랜지성을 갖는 고강도 강판을 개발하는 데 성공하여 본 발명에 이르렀다.

본 발명에 따르면, 우수한 연신율 및 연신 플랜지성을 갖는 고강도 강판이 제공된다.

본 발명의 강판의 개발 과정 및 높은 특성을 나타내는 메커니즘이 이하에 설명된다.

강도와 연성을 겸비하기 위하여, 연질상 및 경질상이 결합된 2상 구조인 것이 유리하고, 본 발명의 강은 연질상으로서의 페라이트 및 경질상으로서의 마르텐 사이트를 포함하는 2상 구조를 갖는다. 그러나, 연질 페라이트와 경질 마르텐사이트를 단순히 포함하는 2상 구조가 전술된 것과 같이 DP 강과 같이 형성된 경우에도, 강도와 균일한 연신율을 겸비하는 데에는 효과적이지만, 우수한 연신 플랜지성을 확보하는 데에서 충분하지 않다. DP 강이 연신 플랜지성이 불량한 이유는 경질상으로서의 마르텐사이트의 크기 및 존재 위치를 포함한다. 구체적으로, DP 강 내의 마르텐사이트는 일반적으로 수십 ㎛ 정도로 크고 마르텐사이트와 페라이트 사이의 입계는 큰 경각 입계(tilt grain boundary)이다. 변형이 강판에 가해진 때, 응력은 입자의 내부와 비교할 때 입계(큰 경각 입계)에 집중된다. 강도차를 갖는 경계부가 여기서 존재할 때, 공극(void)이 순간적으로 발생되고, 이는 파괴로 이어지기 쉽다. 공극의 이러한 발생 및 파괴는 국부 연신율과 상관 관계를 가지고, 공극의 발생 및 크랙의 전파를 일으키기 쉬운 강판은 국부 연신율이 불량하다. DP 강에서 페라이트와 마르텐사이트 사이의 입계는 바로 강도차를 갖는 경계부이고, 우수한 연신 플랜지성은 이 이유 때문에 갖춰질 수 없다. 더욱이, 비록 이 경향이 경질상의 크기를 감소시킴에 따라 감소되는 것이 고려될 지라도, 이 효과는 일반적인 DP 강 내의 마르텐사이트의 크기에서 달성될 수 없다.

상기에 비추어, 본 발명자는 DP 강의 우수한 성질을 유지하면서 연신 플랜지성을 개선하기 위한(강도와 균일한 연신율을 겸비하기 위한) 수단으로서, 연질상(페라이트) 및 경질상(마르텐사이트)을 갖는 2상 구조가 기본적으로 형성되지만, 마르텐사이트는 페라이트 입자(또는 작은 경각 입계) 내에 미세하게 분산되는 것을 생각했었다. 이들은 또한 동일한 정도의 강도를 확보하는 경우에도 개별 마르텐사 이트의 입자 크기가 일반적인 DP 강과 비교할 때 감소될 수 있고, 또한 입자(또는 작은 경각 입계) 내에 마르텐사이트가 존재하도록 함에 의해서, 변형이 발생되는 경우에 공극의 발생을 억제하는 것이 가능하게 된다고 생각했었다. 이들에 의해서, 연신율과 연신 플랜지성을 겸비하는 것이 가능하고, 이에 부가하여 연성(특히, 균일한 연신율)이 또한 잔류 오스테나이트를 포함하는 구조로서 TRIP 효과를 이용함에 의해서 추가로 개선되는 것이 예상된다. 전술된 생각에 기초하여 개발된 본 발명의 강은 매트릭스로서 페라이트 및 주로 페라이트 입자 내에 미세하게 분산된 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트를 포함하는 구조를 갖는다. 이 구조 때문에, 강은 강도에 부가하여 연신율 및 연신 플랜지성을 겸비한다.

본 발명은 다음 (1)에 관한 것이다.

(1) 페라이트 매트릭스와, 2차 상으로서 상기 매트릭스 내에 미세하게 분산된 마르텐사이트 또는 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트를 포함하는 MD 구조(마이크로 듀플렉스 구조)를 주로 포함하는 구조를 갖는 고강도 강판이며,

MD 구조가 전체 구조에서 차지하는 비율은 90％ 이상이고,

2차 상이 전체 구조에서 존재하는 비율은 10 내지 60％이고,

MD 구조 내의 2차 상은 페라이트 입자 내에 그리고 입계에 존재하고, 페라이트 입자 내에 존재하는 2차 상의 비율은 50％ 이상이고,

전체 구조에서 2차 상의 평균 입자 크기는 3㎛ 이하이다.

본 발명에서, 2차 상은 마르텐사이트 또는 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트로 구성된다.

여기서 사용되는 용어 "비율"은 면적의 비율(면적 비율)을 의미한다. 또한, 여기서 사용되는 용어 "전체 구조"는 MD 구조 및 다른 구조의 전체를 의미한다.

전체 구조에서 페라이트의 평균 입자 크기는 20㎛ 이하이고, 전체 구조에서 50㎛×50㎛의 관찰 시야에서 평균으로 20 이상의 2차 상이 존재하는 것이 바람직하다.

또한, 전체 구조에서 존재하는 잔류 오스테나이트가 전체 구조에서 차지하는 비율은 2％ 이상인 것이 고강도 강판에서 바람직하다.

고강도 강판은, 질량 ％로, C: 0.02 내지 0.3％, Si: 0.01 내지 3％, Mn: 0.5 내지 3％, B: 0.0001 내지 0.005％, 및 Al: 0.01 내지 1.5％를 포함하고, 나머지가 Fe 및 불가피적 불순물인 조성을 갖는다.

고강도 강판은 다음 중 하나 또는 둘 이상을 더 포함할 수도 있다:

(1) Mo: 0.03 내지 1％,

(2) 0.01 내지 0.1％의 총량으로 Nb, Ti 및 V로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 원소,

(3) Ni: 0.5％ 이하(0％ 불포함) 및 Cu: 0.5％ 이하(0％ 불포함) 중 적어도 하나,

(4) Cr: 1.5％ 이하(0％ 불포함), 및

(5) Ca: 0.003％ 이하(0％ 불포함) 및 REM(희토류 원소): 0.003％ 이하(0％ 불포함) 중 적어도 하나.

게다가, 본 발명에 따른 고강도 강판을 제조하기 위한 방법은 전술된 성분 조성을 포함하는 강판 재료를 가열하는 단계와, 0.2 내지 20℃/초의 냉각 속도로 A3점 이상의 온도로부터 Ms점 이하의 온도까지 강판 재료를 냉각하는 단계를 포함한다.

강판 재료는 열간 압연 및 냉간 압연 단계를 적절하게 수행함에 의해서 제조된다. 이들 단계는 특히 제한되지 않지만, 일반적으로 실시되는 조건이 적절하게 선택되거나 채용될 수 있다. 예를 들면, 열간 압연 단계로서, 30분 동안 약 1,200℃에서 유지하고, A3점 이상에서 열간 압연을 수행하고, 약 30℃/초의 평균 냉각 속도로 냉각하고, 그리고 약 500 내지 600℃에서 권취하는 조건이 채용될 수 있다. 냉간 압연 단계에서, 약 30％ 내지 70％의 냉간 압연 비율로 냉간 압연을 수행하는 것이 권장되지만, 이에 특히 제한되지는 않는다.

A3점 이상의 온도에서 강판 재료를 가열하고 그 온도에서 유지한 후에, 강판 재료는 Ms점 이하, 일반적으로 실온까지 냉각된다. 그 결과, 대부분으로서 MD 구조를 포함하는 본 발명의 구조가 얻어질 수 있고, 590㎫ 이상의 고강도 구역에서도 높은 연성을 유지하면서 연신 플랜지성이 개선될 수 있다.

강판 재료가 A3점 이상의 온도로 가열되고 그 온도에서 유지될 때, 구조의 전체 표면은 오스테나이트로 전환된다. 그런 후, 강판 재료가 0.2 내지 20℃/초의 냉각 속도로 냉각될 때, 페라이트-펄라이트의 2상 구조가 일반적으로 얻어진다. 그러나, Si가 본 발명에서 첨가되기 때문에, 시멘타이트의 석출은 억제되고, 그 결과 베이나이틱 페라이트가 오스테나이트 경계부로부터 석출되기 시작한다. 베이나이틱 페라이트의 성장과 더불어, 오스테나이트는 이의 공간 인자를 감소시키고, 오 스테나이트는 베이나이틱 페라이트의 래스 사이에서 미세하게 분산된다.

베이나이틱 페라이트의 래스는 열적으로 불안정하고, 따라서 베이나이트 전이의 완료 후에 냉각 공정에서 사라진다. 그 결과, 오스테나이트가 베이나이트 블록 크기를 갖는 페라이트의 입자 내에 미세하게 분산되는 상태가 얻어지고, 온도가 추가적인 냉각에 의해서 Ms점 이하가 된 때, 오스테나이트는 마르텐사이트로 전이된다. 그 결과, 베이나이틱 페라이트의 래스의 소멸에 의해서 형성된 페라이트 매트릭스와, 매트릭스 내에 미세하게 분산된 마르텐사이트를 포함하는 2차 상를 포함하는 MD 구조가 얻어질 수 있다. B가 추가로 첨가된 때, 입자 내에 마르텐사이트를 함유하지 않는 페라이트의 형성이 억제될 수 있다. 더욱이, Mo가 첨가된 때, 베이나이트 전이는 짧은 시간의 기간 내에 완료될 수 있다. Mo는 베이나이틱 페라이트의 래스가 소멸되는 것을 허용하는 데 효과적이다.

더욱이, 전술된 구조 조직을 갖는 강판은 공업적으로 가능한 범위 내에서 화학적 조성 및 제조 단계(열-기계적 처리 조건)를 최적화함에 의해서 달성될 수 있다. 전술된 구조의 생성 메커니즘에 대하여 불명확한 점이 여전히 남아있고, 모든 것이 항상 상세한 것까지 명확하지는 않다. 그러나, 현재 다음의 설명이 가능하다고 여겨진다.

본 발명의 강은 적절한 범위로 제어된 전술된 성분 조성을 포함하는 강판 재료를 가열하고, A3점 이상의 온도로부터 재료를 냉각하고, 재료에 600 내지 1,000℃의 온도 범위로 5％ 이상의 압하량(rolling reduction)의 처리를 행하고, 그리고 그런 후 0.2 내지 20℃/초의 냉각 속도로 Ms점 이하의 온도까지 재료를 냉각함에 의해서 제조될 수 있다. 이 제조 단계(열-기계적 처리)는 열간 압연 단계 내에서 수행될 수도 있거나 또는 일반적으로 수행되는 열간 압연 단계 및 냉각 압연 단계 후에 수행될 수도 있다(이 경우, 이 열-기계적 처리가 재가열에 의해서 수행됨).

따라서, 매트릭스로서 페라이트와, 주로 페라이트 입자 내에 미세하게 분산된 마르텐사이트 또는 잔류 오스테나이트를 포함하는 MD 구조가 형성된다. 따라서, 본 발명의 구조는 A3점 이상의 온도에서 오스테나이트 단일상 구조를 형성하고, 냉각하고, 미리 정해진 온도에서 처리를 부가하고 그리고 다시 적절한 범위 내에서 냉각함에 의해서 제조될 수 있다.

전술된 것과 같이, 본 발명의 강의 구조 형성 메커니즘은 상세한 것까지 명확하지는 않지만, 그러나 현재 생각할 수 있는 하나의 설명이 이하에 기재된다. 따라서, 다음의 기재는 본 발명의 기술적인 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않는다.

본 발명의 구조를 얻기 위하여 고안된 다양한 구조 설계의 지침 중 하나가 이하에 기재된다.

본 발명자는 매트릭스로서 페라이트와 냉각 공정 동안 생성된 베이나이트 전이를 이용하여 그 내에 미세하게 분산된 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트를 포함하는 구조를 얻는 것을 생각하였다. 이 때문에, 베이나이트는 단계 후의 냉각 단계 동안 형성되지만, 본 발명의 강에서 일반적인 베이나이트 내에서와 같이 베이나이틱 페라이트(bainitic ferrite) 및 시멘타이트의 혼합된 구조는 형성되지 않는다. 시멘타이트가 마르텐사이트보다 단단하기 때문에, 이는 연신 플랜지성에 해롭 다. 더욱이, 본 발명의 강에서 필수적인 잔류 오스테나이트를 확보하기 위하여, 오스테나이트 내에 C를 집중시키는 것이 필요하고 따라서 C를 집중시키는 것을 방해하는 시멘타이트의 석출을 방지하는 것이 필요하다. 이 이유 때문에, 본 발명의 강에서, Si 및 Al이 냉각 공정에서 시멘타이트의 석출을 억제하기 위하여 첨가된다. 따라서, C가 베이나이틱 페라이트의 래스 사이에 집중되는 오스테나이트가 형성된다. 이 오스테나이트는 이어지는 냉각 단계에서 마르텐사이트로 전이되거나 또는 전이 없이 잔류 오스테나이트로서 남는다.

베이나이틱 페라이트의 래스는 작은 경각 입계이고, 전술된 큰 경각 입계에서와 같은 변형 동안의 변형의 집중은 발생되기 어렵다. 그 결과, 베이나이틱 페라이트의 래스 사이에 존재하는 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트는 파괴의 시발점이 되기 어렵다. 여기서 사용된 용어 "페라이트 입계"는 페라이트의 큰 경각 입계를 의미하고, 파괴의 시발점이 되기 어려운 래스 바운더리는 입계가 아니다.

그러나, 본 발명자에 의해서 얻어진 구조에서 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트가 존재하는 위치에서 작은 경각 입계를 관찰하는 것은 어렵다. 이는 본 발명의 강이 다음의 이유에 기초하여 더욱 우수한 구조 조직을 갖는다는 것을 의미한다.

본 발명의 강에서, 가공은 미리 정해진 온도 구역에서 가해지고, 그 결과 베이나이트 전이는 가속되고 베이나이트 전이는 짧은 시간 기간 내에 완성된다. 부가적으로, 이어지는 냉각 속도가 비교적 낮은 조건으로 설정되기 때문에, 이는 베이나이트 전이 후에서도 어떤 시간의 기간 동안 비교적 높은 온도에서 여전히 존재 한다. 이 이유 때문에, 베이나이틱 페라이트의 래스(작은 경각 입계)가 소멸되고, 그 결과 페라이트 입자 및 그 내부에 주로 분산된 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트를 포함하는 구조(MD 구조)가 얻어졌다고 생각된다.

상기 기재에서, 본 발명의 구조의 생성 메커니즘으로서 현재 고려되는 하나의 생각이 나타내지만, 매트릭스로서 베이나이틱 페라이트를 포함하는 강 만이 본 발명의 목적은 아니다. 다시 말해, 본 발명의 MD 구조의 매트릭스인 페라이트는 베이나이틱 페라이트의 래스가 불분명하게 되는 페라이트로만 제한되지 않고, 초석 페라이트(pro-eutectoid ferrite)와 같이 비교적 고온에서 석출되는 페라이트를 포함한다. 따라서, 본 발명은 본 출원에서 한정된 구조 조직을 갖는 MD 구조 강판의 모두를 포함한다.

더욱이, 본 발명자는 상기 연구의 과정에서 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트가 존재하지 않는 페라이트가 존재할 때 강도가 열화될 뿐만 아니라 연신 플랜지성도 페라이트와 MD 구조 사이의 경계부에서의 강도 차이에 의해서 열화되는 것을 발견하였다. 이 발견에 기초하여, 이러한 마르텐사이트 없는 페라이트의 형성은 B를 첨가함에 의해서 억제되고, 따라서 거의 전체 표면이 MD 구조로 구성된다.

본 발명은 경질 시멘타이트와 비교하여 매트릭스에 대하여 작은 강도 차이를 갖고 페라이트 입자 내에 균일하고 미세하게 분산된 마르텐사이트 또는 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트를 포함하는 구조를 형성함에 의해서 590㎫ 이상의 고강도 구역에서도 높은 연성을 유지하면서 우수한 강도-연신율 및 연신 플랜지성을 갖는 2상 강판을 제공할 수 있다.

더욱이, 본 발명에 따르면, 이러한 2상 강판이 공업적으로 가능한 수단에 의해서 제조될 수 있다.

2차 상이 마르텐사이트인 경우의 본 발명의 구조가 이하에 기재된다.

매트릭스인 페라이트는 A3점으로부터 냉각 공정에서 형성된 입자 내에 함유된 마르텐사이트를 갖는 페라이트를 의미하고, 이 페라이트는 초석 페라이트 및 베이나이틱 페라이트의 래스가 소멸된 페라이트를 포함한다. 한편, 이 페라이트는 초석 페라이트 및 베이나이틱 페라이트의 래스가 소멸된 페라이트일 지라도 입자 내에 미세한 마르텐사이트를 함유하지 않는 페라이트는 포함하지 않는다. 본 발명에서, 입자 내에 마르텐사이트를 함유하는 페라이트 및 입자 내에 미세한 마르텐사이트를 함유하지 않는 페라이트는, 예를 들면 냉각의 완료 후의 구조를 리펠러 부식(repeller corrosion)에 인가하고 화상 분석에 의해서 페라이트를 회색으로 마르텐사이트를 백색으로 나타냄에 의해서 식별될 수 있다. 입자 내에 미세한 마르텐사이트를 함유하지 않는 페라이트의 전체 표면은 회색이다. 한편, 본 발명의 MD 구조는 미세한 마르텐사이트가 페라이트 상 내에 함유된다. 따라서, 미세한 백색 점이 페라이트 입자 내에서 확인될 수 있다.

본 발명의 구조는 MD 구조로 주로 구성되고, MD 구조는 매트릭스로서 페라이트와 2차 상으로서 마르텐사이트를 포함한다. 2차 상으로서 마르텐사이트는 페라이트 매트릭스 내에 존재하는 오스테나이트가 냉각 공정에서 Ms점 이하에서 마르텐사이트로 전이하도록 형성된다. 전체 구조의 면적 비율(area fraction)이 100％로 정의될 때, MD 구조의 비율은 90％ 이상일 것이 요구된다. MD 구조의 비율이 90％ 이하인 경우, 나머지의 영향이 증가되고, 구조의 균일성이 손상되고, 그리고 연신 플랜지성이 열화된다. 나머지는 잔류 오스테나이트, 펄라이트, 베이나이트 및 입자 내에 마르텐사이트를 수반하지 않는 페라이트를 포함한다. 한편, MD 구조가 전체 구조에서 차지하는 비율은 높을수록 더 좋으며, 상한은 특히 한정되지 않는다. 더욱이, 전체 구조의 면적 비율이 100％로 정의될 때, 전체 구조 내에 존재하는 2차 상으로서 마르텐사이트(MD 구조 및 다른 구조 내에 존재하는 마르텐사이트)의 비율은 10 내지 60％일 것이 요구되고, 바람직한 강도는 이 비율에 의해서 달성될 수 있다. 비율이 10％ 미만일 때, 충분한 강도가 얻어지지 않고, 60％를 초과하면 연신율이 열화된다. 비율은 바람직하게는 20 내지 60％의 범위이며, 더욱 바람직하게는 30 내지 55％의 범위이며, 가장 바람직하게는 40 내지 50％의 범위이다.

MD 구조 내의 마르텐사이트는 페라이트 입자 내에 그리고 페라이트 입경에 거의 균일하게 분산된다. 마르텐사이트 전체가 100％로 정의될 때, 페라이트 입자 내의 마르텐사이트의 비율은 50％ 이상(즉, 페라이트 입계에 존재하는 마르텐사이트의 비율은 50％ 미만)일 것이 요구되고, 바람직한 연신 플랜지성이 이 비율에 의해서 얻어질 수 있다. 비율이 50％ 미만일 때, 페라이트 입계에 존재하는 마르텐사이트는 파괴의 시발점으로서 작용하고 연신 플랜지성이 열화된다. 페라이트 입자 내의 마르텐사이트의 비율은 바람직하게는 60％ 이상, 더욱 바람직하게는 70％ 이상이다.

본 발명에서, 용어 "페라이트 매트릭스의 입계"는 냉각 동안 베이나이트 전이에 의해서 형성된 베이나이틱 페라이트의 블록 바운더리를 의미하고, 예를 들면 인접하는 페라이트의 배향 차이가 FE/SEM-EBSP(Electron Back Scatter Diffraction Pattern)에 의해 측정될 때, 배향 차이가 15°이상인 큰 경각 입계가 블록 바운더리, 즉 입계로서 정의되고, 블록 바운더리에 의해서 포위된 영역이 입자로서 정의된다.

다음으로, 2차 상이 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트인 경우의 본 발명의 구조가 이하에 설명된다.

본 발명의 강의 구조는 매트릭스로서의 페라이트 입자 및 2차 상으로서 그 내에 함유된 미세한 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트를 포함하는 구조(MD 구조)로 주로 구성된다. 입자 내에 미세한 2차 상을 함유하지 않는 페라이트 및 MD 구조는 구조 조직에서 상이하다. 더욱이, 특성에 주는 영향이 이들 사이에 상이하고, 따라서 이들을 구별할 필요가 있다.

식별 방법으로서, 예를 들면, 이들은 예를 들면 이들 구조를 함유하는 강판을 리펠러 부식(repeller corrosion)을 거치게 하고 화상 분석에 의해서 페라이트를 회색으로 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트를 백색으로 나타냄에 의해서 식별될 수 있다. 입자 내에 미세한 2차 상을 함유하지 않는 페라이트의 전체 표면은 회색이다. 한편, MD 구조는 미세한 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트가 페라이트 상 내에 함유된다. 따라서, 미세한 백색 점이 페라이트 입자 내에서 확인될 수 있다.

전체 구조의 면적 비율이 100％로 정의될 때, MD 구조(페라이트+마르텐사이트+잔류 오스테나이트)의 비율은 90％ 이상일 것이 요구된다. MD 구조의 비율이 90％ 미만이면, 나머지의 영향이 증가되고, 구조의 균일성은 손상되고 그리고 연신 플랜지성이 열화된다. 나머지는 입자내에 2차 상을 수반하지 않는 페라이트, 펄라이트 및 베이나이트를 포함한다. 한편, MD 구조가 전체 구조에서 차지하는 비율은 높을수록 좋고, 이의 상한은 특히 한정되지 않는다.

전체 구조의 면적 비율이 100％로 정의될 때, 전체 구조 내에 존재하는 2차 상으로서의 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트(MD 구조 및 다른 구조 내에 존재하는 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트)의 비율은 10 내지 60％일 것이 요구되고, 원하는 강도는 이 비율에 의해 얻어질 수 있다. 비율이 10％ 미만일 때, 충분한 강도가 얻어지지 않고, 60％를 초과하면, 연신율이 열화된다. 비율은 바람직하게는 15 내지 55％의 범위이고, 보다 바람직하게는 20 내지 50％의 범위이고, 가장 바람직하게는 20 내지 35％의 범위이다.

페라이트 매트릭스 내의 2차 상(MD 구조 내의 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트)의 비율은 MD 구조 내의 2차 상의 전체가 100％로 정의될 때, 페라이트 입자 내의 2차 상의 비율은 50％ 이상(입계 상의 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 비율은 50％ 미만)일 것이 요구되고, 원하는 연신 플랜지성이 이 비율에서 얻어질 수 있다. 비율이 50％ 미만일 때, 입계 상에 존재하는 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트는 파괴의 시발점으로 작용하고, 연신 플랜지성은 열화된다. 비율은 높을수록 좋고, 바람직하게는 60％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 70％ 이상이다.

본 발명에서, 용어 "입계"는 큰 경각 입계를 의미하고, 예를 들면, 인접하는 입자의 배향 차이가 FE/SEM-EBSP(Electron Back Scatter Diffraction Pattern)에 의해 측정될 때, 배향 차이가 15°이상인 큰 경각 입계가 입계로서 정의된다.

전체 구조의 면적 비율이 100％로 정의될 때, 전체 구조 내에 존재하는 잔류 오스테나이트(MD 구조 및 다른 구조 내에 존재하는 잔류 오스테나이트)는 바람직하게는 2％ 이상이다. 잔류 오스테나이트가 2차 상으로서 존재할 때, 원하는 연성(주로 균일한 연신율)이 얻어질 수 있다. 비율이 2％ 미만일 때, 기대되는 연성 개선 효과는 희석된다. 비율은 바람직하게는 5％ 이상이고, 보다 바람직하게는 8％ 이상이다. 잔류 오스테나이트의 비율은 높을수록 좋지만, 실용상의 견지에서, 상한은 약 20％이다.

본 발명의 구조에서, 전체 구조 내에 존재하는 2차 상(MD 구조 및 다른 구조 내에 존재하는 2차 상)의 평균 입자 크기는 3㎛ 이하일 것이 요구된다. 2차 상의 평균 입자 크기가 3㎛ 초과이면, 파괴의 시발점이 국부화되고, 그 결과, 충분한 연신 플랜지성이 얻어질 수 없다. 2차 상의 평균 입자 크기는 작을수록 좋지만, 바람직하게는 2.5㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 2㎛ 이하이다.

전체 구조 내의 페라이트(MD 구조 및 다른 구조 내에 존재하는 페라이트)의 평균 입자 크기는 바람직하게는 20㎛ 이하이고, 바람직한 연신 플랜지성은 이 입자 크기에 의해서 달성될 수 있다. 입자 크기가 20㎛를 초과하면, 국부적인 변형성이 열화되고, 연신 플랜지성은 열화되어, 바람직하지 않다. 평균 입자 크기는 작을수록 좋지만, 바람직하게는 15㎛ 이하, 그리고 보다 바람직하게는 10㎛ 이하이다.

한편 전체 구조에서 2차 상(MD 구조 및 다른 구조 내에 존재하는 마르텐사이트, 또는 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트)은 미세하게 분산될 것이 요구되고, 평균으로 20 이상의 2차 상이 50㎛×50㎛의 관찰 시야 내에서 관찰되는 것이 바람직하다. 2차 상의 수가 20 미만일 때, 원하는 강도는 확보될 수 없거나 또는 연신 플랜지성이 열화될 가능성이 있어서 바람직하지 못하다. 2차 상의 수가 바람직하게는 30 이상, 보다 바람직하게는 40 이상이다. 수는 50 이상, 80 이상, 및 100 이상과 같이 많을수록 바람직하다.

본 발명의 구조 조직을 갖는 MD 구조 강판은, 질량 ％로, C: 0.02 내지 0.3％, Si: 0.01 내지 3％, Mn: 0.5 내지 3％, B: 0.0001 내지 0.005％, 및 Al: 0.01 내지 1.5％를 포함하고 나머지가 Fe 및 불가피적 불순물인 조성을 갖는다.

조성은 다음 중 하나 또는 둘 이상을 더 포함할 수도 있다:

(1) Mo: 0.03 내지 1％,

(2) 0.01 내지 0.1％의 총량으로 Nb, Ti 및 V로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 원소,

(3) Ni: 0.5％ 이하(0％ 불포함) 및 Cu: 0.5％ 이하(0％ 불포함) 중 적어도 하나,

(4) Cr: 1.5 이하(0％ 불포함), 및

(5) Ca: 0.003％ 이하(0％ 불포함) 및 REM(희토류 원소): 0.003％ 이하(0％ 불포함) 중 적어도 하나.

상기 성분 조성이 아래에 설명된다. 이하에서는, 달리 지시되지 않으면 백분율은 질량%를 나타낸다. 부가적으로, 질량%는 중량%로 나타낸 것과 동일하다.

C: 0.02 내지 0.3％

C는 강의 강도를 얻기에 유효한 성분이다. 하한 0.02％는 2차 상의 미리 정해진 공간 인자를 얻기 위한, 따라서 원하는 강도를 달성하기 위한 최소 필요량이다. 상한 0.3％는 C가 이 보다 더 많이 첨가된 경우 마르텐사이트의 강도가 증가되고, 그 결과 연신 플랜지성이 열화된다. C의 함량은 바람직하게는 0.03 내지 0.25％의 범위이고, 보다 바람직하게는 0.04 내지 0.20％이다.

Si: 0.01 내지 3％

Si는 페라이트 내의 고용체 C의 양을 감소시키는 원소이고, 연신율과 같은 연성의 개선에 기여하고 베이나이트 전이 동안 시멘타이트의 석출을 억제한다. Si는 0.01％ 이상의 양으로 첨가된다. 첨가된 Si의 양이 0.01％ 미만일 때, 시멘타이트가 냉각동안 석출되고, 마르텐사이트는 래스 중에는 형성되지 않는다. 부가적으로, 잔류 오스테나이트의 원하는 양을 확보하는 것이 어렵다. Si의 함량은 바람직하게는 0.3％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.5％ 이상이다. 한편, Si는 3％를 초과하는 양으로 첨가될 때, 크랙이 발생되어, 연신율 및 연신 플랜지성의 열화를 초래할 수도 있다. Si의 함량은 바람직하게는 2.5％ 이하이고, 보다 바람직하게는 2％ 이하이다.

Mn: 0.5％ 내지 3％

Mn은 강이 고용체 경화에 의해서 높은 강도를 갖게 하고 동시에 강의 경화능을 개선한다. Mn은 마르텐사이트의 형성을 가속하는 기능을 더 갖는다. 이러한 기능은 0.5％ 이상의 Mn 함량을 갖는 강 내에서 인정된다. Mn 함량은 바람직하게는 0.7％ 이상, 보다 바람직하게는 1％ 이상이다. 한편, Mn이 3％를 초과하는 양 으로 첨가된다면, 연신 플랜지성은 열화된다. Mn 함량은 바람직하게는 2.5％ 이하이고, 보다 바람직하게는 2％ 이하이다.

B: 0.0001 내지 0.005％

B는 본 발명을 위하여 중요하다. B가 첨가된다면, 초석 페라이트의 형성이 억제될 수 있어, 연신 플랜지성에 악영향을 미치는, 입자 내에 미세한 2차 상을 수반하지 않는 페라이트의 석출을 방지한다. 이 효과는 B가 0.0001％ 이상의 양으로 첨가된 때 나타난다. 첨가된 B의 양은 바람직하게는 0.0002％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.0003％이다. 한편, B가 0.005％를 초과하는 양으로 첨가될 때, 입자에 대한 분리의 정도가 증가하여, 연신 플랜지성의 열화를 초래한다. 이 때문에 0.005％가 B의 상한으로 한정된다. B의 양은 바람직하게는 0.004％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.003％ 이하이다.

Al: 0.01 내지 1.5％

Al은 강의 탈산을 위하여 사용된다. Al의 양이 0.01％ 미만일 때, 규산염 개재물이 유지되고, 그에 의해서 강의 가공성의 열화를 초래한다. 따라서, 첨가되는 Al의 양은 0.01％ 이상이어야 한다. 더욱이, Si와 유사하게, Al은 시멘타이트의 석출을 방지하고 잔류 오스테나이트 확보하는 데 기여하는 효과를 갖는다. 첨가된 Al의 양은 바람직하게는 0.03％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.05％ 이상이다. 그러나, 1.5％를 초과하는 Al의 양은 표면 마크의 증가를 초래하고, 잔류 오스테나이트 및 마르텐사이트는 성장하기 쉬워, 연신율 및 연신 플랜지성의 열화를 초래한다. 이 이유 때문에, Al 함량의 상한은 1.5％에서 설정된다. Al의 양은 바 람직하게는 1％ 이하, 보다 바람직하게는 0.5％ 이하이다.

본 발명의 강판 재료는 전술된 필수 성분에 부가하여 다음의 성분을 더 함유할 수도 있다.

Mo: 0.03 내지 1％

Mo는 베이나이트 전이를 가속하고 열처리 동안 베이나이틱 페라이트의 래스의 소멸을 가속하는 데 효과적인 원소이다. Mo는 또한 페라이트 전이를 억제하고 경화능을 개선하는 효과를 갖는다. 이러한 효과를 얻기 위하여, Mo는 0.03％ 이상의 양으로 필요하다. Mo의 양은 바람직하게는 0.07％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.1％ 이상이다. 한편, 1％를 초과하는 양의 Mo의 첨가는 강도의 증가 및 연신 플랜지성의 열화를 초래한다. 따라서, Mo 함량의 상한은 1％로 설정된다. Mo의 양은 바람직하게는 0.8％ 이하, 보다 바람직하게는 0.6％ 이하이다.

Nb, Ti 및 V로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 원소의 총합: 0.01 내지 0.1％

Nb, Ti 및 V는 탄질화물을 형성하고 석출 강화에 의해 강의 강도를 증가시키는 기능 및 입자를 미세화하는 기능을 갖고 필요에 따라 첨가될 수 있다. 이러한 기능은 Nb, Ti 및 V 중 적어도 하나의 총량이 0.01％ 미만일 때에는 나타나지 않는다. 한편, 이들 중 적어도 하나가 0.1％를 초과하는 총량으로 첨가될 때, 석출은 증가되어, 연신 플랜지성의 현저한 열화를 유발한다. 이 이유 때문에, 상한은 0.1％로 설정된다. 총량은 바람직하게는 0.05％ 이하, 보다 바람직하게는 0.03％이하이다.

Ni:0.5％ 이하(0％ 불포함) 및 Cu: 0.5％ 이하(0％ 불포함) 중 적어도 하나

Ni 및 Cu는 고강도-연성 밸런스를 유지하는 동시에 고강도를 실현하는 데 유효한 원소이고, 적절하게 첨가된다. 그러나, 이들이 과도하게 첨가된 경우에도, 효과는 포화되고, 그리고 부가적으로 열간 압연 중의 크랙의 발생과 같이 생산성이 열화된다. 따라서, 첨가되는 Ni 및 Cu의 양은 각각 0.5％ 이하로 억제된다. 첨가되는 이들의 양은 각각 바람직하게는 0.3％ 미만, 보다 바람직하게는 0.2％ 미만이다. 유효하게 효과를 나타내기 위하여, Ni를 0.1％ 이상의 양으로 및/또는 Cu를 0.1％ 이상의 양으로 첨가하는 것이 권장된다.

Cr: 1.5％ 이하(0％ 불포함)

Cr은 경화능을 개선함에 의해서 강의 강도를 향상시키는 데 유효한 원소이고, 적절하게 첨가된다. 그러나, 과도하게 첨가된 경우에도, 효과는 포화되며, 부가적으로 연성은 열화된다. 따라서, 첨가되는 Cr의 양은 바람직하게는 1.5％ 이하로 억제된다. 첨가되는 Cr의 양은 바람직하게는 0.1％ 이하, 보다 바람직하게는 0.8％ 이하이다. 유효하게 효과를 나타내기 위하여, 0.1％ 이상의 양의 Cr을 첨가하는 것이 권장된다.

Ca: 0.003％ 이하(0％ 불포함) 및 REM: 0.003％ 이하(0％ 불포함) 중 적어도 하나

Ca 및 REM(희토류 원소)은 강의 황화물의 조직을 제어하고 연신 플랜지성을 개선하는 데 유효한 원소이고, 적절하게 첨가된다. 그러나, 이들이 과도하게 첨가된 경우에도, 효과는 포화되고, 과도한 첨가는 경제적이지 않다. 따라서, 첨가되는 Ca 및 REM의 양은 각각 0.003％ 이하이다. 효과를 유효하게 나타내기 위하여, 각각 0.003％의 양의 이들을 첨가하는 것이 권장된다. REM의 예는 Sc, Y 및 란탄을 포함한다.

불가피적 불순물

본 발명에 따른 강판의 조성은 전술된 성분 이외의 나머지가 Fe 및 불가피적 불순물을 포함하는 것이다. 불가피적 불순물 중, P 및 S는 P: 0.07％ 이하(0％ 불포함) 및 S: 0.07％ 이하(0％ 불포함)의 양으로 포함하는 것이 허용된다. 강판의 가공성이 고려될 때, 첨가되는 P 및 S의 양은 적을수록 좋다. 특히, S의 함량이 높은 경우, 개재물(MnS)이 증가하고, 이는 강판의 연신 플랜지성에 현저하게 나쁜 영향을 미친다. 그러나, S가 상기 범위로 첨가된 경우, 첨가는 강판의 특성에 영향을 미치지 않는다.

다음으로, 본 발명에 따른 강판에서, 전술된 구조를 얻기 위한 제조 조건이 이하에 설명된다.

본 발명의 강판은 강판 재료를 제조하기 위하여 열간 압연 단계 및 냉간 압연 단계를 수행하고, 강판 재료에 열처리 단계를 가함에 의해서 제조될 수 있다. 열간 압연 단계 및 냉간 압연 단계의 구체적인 공정이 이전에 설명되는 것과 같다. 그러나, 제조 조건은 이들 단계로 한정되지 않고, 적절하게 필요 공정에 따를 수도 있다.

열처리 단계의 목적은 페라이트 상 내에 마르텐사이트를 미세하고 균일하게 분산시키는 것이다. 가열 온도가 A3점보다 낮을 때, 전제 구조는 가열 및 유지 동안 오스테나이트로 전환되지 않고, 열처리 전에 상태에서 2차 상을 수반하지 않는 페라이트가 부분적으로 잔류한다. 이 페라이트는 낮은 강도를 가지고 MD에 대해 큰 강도 차이를 갖는 경계부를 형성한다. 그 결과, 연신 플랜지성은 열화된다. 가열 온도가 A3점 이상일 때, 이러한 페라이트는 모두 소멸된다. 따라서, 가열 온도의 상한은 특히 한정되지 않지만, 실제 작업 레벨과의 관계로부터 가열한 온도를 적당한 값으로 적절하게 조절하는 것이 권장된다.

구조의 대부분을 MD 구조로 전환함에 의해서 본 발명의 미리 정해진 구조를 얻기 위하여, 전술된 강 조성에서, 0.2 내지 20℃/초의 범위로 냉각 속도를 설정하고 Ms점 이하로 냉각하는 것이 필요하다. 일반적으로, 이는 실온으로 냉각된다. 냉각 속도가 0.2℃/초 미만일 때, 2차 상으로 마르텐사이트를 수반하지 않는 페라이트가 형성되고, MD 구조에서 페라이트 및 마르텐사이트의 비율이 90％ 미만이 되면, 강도 및 연신 플랜지성의 열화를 초래한다. 더욱이, 페라이트 입자 내의 마르텐사이트의 비율이 감소하고, 마르텐사이트의 평균 입자 크기의 성장이 발생된다. 냉각 속도는 바람직하게는 0.5℃/초 이상이고, 보다 바람직하게는 1℃/초 이상이다. 한편, 냉각 속도가 20℃/초를 초과할 때, 베이나이틱 페라이트의 래스를 소멸시키기에 충분한 시간 및 온도가 확보될 수 없고, 그 결과 신장 및 연신 플랜지성이 열화된다. 냉각 속도가 더 증가되는 경우, 전체 구조가 마르텐사이트로 변환되고, 그 결과 연신율이 현저하게 열화된다. 이 이유 때문에, 냉각 속도는 20℃/초 이하일 것이 요구된다. 냉각 속도는 바람직하게는 15℃/초 이하이며, 보다 바람직하게는 10℃/초 이하이다.

다음으로, 본 발명에 따른 강판에서, 구조를 얻기 위한 다른 제조 조건이 이 하에 설명된다.

본 발명의 고강도 강판, 즉 MD 강판은 전술된 것과 같은 성분계를 만족시키는 강판 재료를 가열하고, A3점 이상의 온도(예를 들면, 1,200℃)로부터 재료를 냉각하고, 600 내지 1,000℃의 온도 범위에서 재료에 5％ 이상의 압하율의 처리를 행하고, 그리고 그런 후 재료를 0.2 내지 20℃/초의 냉각 속도로 Ms점으로 냉각함에 의해서 얻어질 수 있다.

강판 재료를 A3점 이상의 온도에서 가열 및 유지하고 그리고 600 내지 1,000℃의 온도 범위에서 5％ 이상의 압하율의 처리를 재료에 행하는 것:

본 발명의 강판은 매트릭스로서의 페라이트와 이의 거의 전체 표면 상에서 그 내부에 미세하게 분산된 2차 상을 포함하는 MD 구조를 갖는다. 가열 온도가 A3점 이하일 때, 가열 동안의 구조는 전체 표면 상에서 오스테나이트로 전환되지 않고, 미세한 2차 상을 수반하지 않는 페라이트가 형성된다. 입자 내에 미세한 2차 상을 수반하지 않는 페라이트는 연신율의 증가에 기여하지만, MD 구조의 경계부에서 강도 차이가 증가되고, 그 결과 연신 플랜지성이 열화된다. 가열 온도는 A3점 이상이면 충분하지만, 실제 작업 레벨과의 관계로부터 가열 온도를 적당한 값으로 적절하게 제어하는 것이 권장된다.

600 내지 1,000℃의 온도 범위에서 5％ 이상의 압하율의 가공의 이어지는 부가는 예를 들면 베이나이트 전이를 가속시키고 그에 의해서 미세한 MD 구조를 얻는 것을 용이하게 하거나 또는 페라이트의 평균 입자 크기를 감소시킨다. 가공 온도가 600℃ 미만일 때, 페라이트는 석출되고, 1,000℃ 초과일 때, 페라이트의 평균 입자 크기는 증가한다. 더욱이, 가공 비율이 5％ 미만일 때, 베이나이트 전이는 가속되지 않는다. 가공 비율의 상한은 실용적으로 약 90％이지만, 이보다 더 높은 가공 비율도 문제없다. 처리 온도는 바람직하게는 620 내지 980℃의 범위이고, 더욱 바람직하게는 650 내지 950℃의 범위이다. 압하율은 바람직하게는 8 내지 85％의 범위이고, 보다 바람직하게는 10 내지 80％이고, 더욱 바람직하게는 10 내지 60％이다.

0.2 내지 20℃/초의 냉각 속도로 강판 재료를 실온까지 냉각:

대부분의 구조를 MD 구조로 전환함에 의해서 본 발명의 미리 정해진 구조를 얻기 위하여, 전술된 강 조성에서 0.2 내지 20℃/초의 범위로 냉각 속도를 설정하는 것이 필요하다. 일반적으로, 이는 실온까지 냉각된다. 냉각 속도가 0.2℃/초 미만일 때, 입자 내에 2차 상을 수반하지 않는 페라이트가 형성되고, MD 구조의 비율이 90％ 미만이 되어, 강도 및 연신 플랜지성의 열화를 초래한다. 냉각 속도는 바람직하게는 0.5℃/초 이상이고, 보다 바람직하게는 1℃/초 이상이다. 한편, 냉각 속도가 20℃/초를 초과하는 경우, 전체 구조가 마르텐사이트로 전환되고, 그 결과 연신율이 현저하게 열화된다. 이 이유 때문에, 냉각 속도는 20℃/초 이하일 것이 요구된다. 냉각 속도는 바람직하게는 15℃/초 이하, 그리고 보다 바람직하게는 10℃/초 이하이다.

예

2차 상이 마르텐사이트인 경우의 예가 이하에 설명된다.

표1 내지 표5에 도시된 성분 조성을 갖는 강 1A 내지 5F가 용융되어 강 편(slab)을 형성한다. 강편은 1,150℃까지 가열되고, 800℃에서 3.0㎜의 판 두께로 열간 압연되고, 그리고 그런 후 550℃에서 권취되었다. 표면 스케일이 산 세척에 의해 제거되고, 1.2㎜의 판 두께로 냉간 압연되었다. 이렇게 얻어진 각각의 강판 재료는 가열되고 표6 내지 표9에 나타낸 각각의 온도로 가열 및 유지되고, 그런 후 표6 내지 표9에 나타낸 냉각 속도에서 각각의 정지 온도로 냉각되는 열처리를 거쳤다.

[표1]

[표2]

[표3]

[표4]

[표5]

[표6]

[표7]

[표8]

[표9]

위에서 얻어진 각각의 강판에 대하여 미세구조 및 동적 특성이 다음의 순서에 의해서 검사되었다.

각각의 강의 미세구조는 다음의 방법에 의해서 측정되었다.

열처리 후의 강판 번호 1 내지 140의 각각은 10㎜×10㎜×1.2㎜의 미세구조 관찰용 시험편으로 절단되었다. 시험편은 관찰 위치가 압연된 방향으로 판 두께의 1/4의 위치에 있도록 냉간 압연된 수지로 끼워 넣어졌다. 경계표로서 압인(impression)이 구조 관찰 위치 상에서 식별을 수행하기 위하여 비커 시험기로 형성되었다. 압인은 리펠러로 부식되었고, 구조는 1,000의 배율로 광학 현미경을 이용하여 5개의 위치에서 관찰되었다. 리펠러 부식 후의 구조 사진이 화상 분석된 때, 페라이트는 회색으로 관찰되고 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트는 백색으로 관찰되었다. 광학 현미경으로 미세구조 관찰 후에, 버프 연마 및 전해 연마가 비커 압인이 사라지지 않을 정도로 수행되었고, FE/SEM-EBSP를 사용하여 100㎚의 스텝 거리로 위치에서 구조 관찰이 수행되었다. 입자의 15°이상의 배향 차이를 갖는 바운더리는 입계로 고려되었고, 입계는 식별되었다.

광학적 현미경 사진 및 FE/SEM-EBSP 구조 사진이 비커 압인의 기준으로서 결합되었고, 구조는 평가되었다.

MD 구조:

MD 구조는 전술된 것과 같이, 매트릭스로서의 페라이트 입자 내에 미세한 마르텐사이트(2차 상)를 함유한다. 광학적 현미경 및 FE/SEM-EBSP의 관찰 결과는 결합되었고, 많은 마르텐사이트가 큰 경각 입계에 의해서 포위된 입자의 내부(즉, 입자) 내에 존재하는 구조가 MD 구조로서 식별되었고, 이의 공간 인자가 얻어졌다.

펄라이트, 베이나이트, 잔류 오스테나이트, 입자 내에 마르텐사이트를 수반하지 않는 페라이트 등이 다른 구조로서 함유될 가능성이 있다. 이들 구조의 식별 방법은 다음과 같다.

잔류 오스테나이트:

잔류 오스테나이트는 FCC 구조를 갖고, 따라서 FE/SEM-EBSP로 식별될 수 있다. 관찰 시야 내의 오스테나이트의 면적 비율이 측정되었다.

펄라이트:

펄라이트는 페라이트 및 시멘타이트의 라멜라 구조를 갖고, 시멘타이트는 FE/SEM-EBSP로 식별될 수 있다. 예에서, 관찰 시야 내의 펄라이트의 면적 비율이 측정되었다.

베이나이트:

베이나이트는 래스가 FE/SEM-EBSP로 식별되는 페라이트 입자 내에 존재하는 것이다. 래스가 페라이트 입자 내에 존재하는 구조는 베이나이트로서 판정되었고, 관찰 시야 내의 베이나이트의 면적 비율이 측정되었다.

입자 내에 마르텐사이트를 수반하지 않는 페라이트:

마르텐사이트가 FE/SEM-EBSP로 식별되는 페라이트 입자 내에서 확인될 수 없는 구조가 입자 내에 마르텐사이트를 수반하지 않는 페라이트로서 간주되고, MD 구조와 상이한 구조로서 판정되었다. 관찰 시야 내에서 입자 내에 마르텐사이트를 수반하지 않는 페라이트의 면적 비율이 측정되었다.

MD 구조가 관찰 시야 내에서 관찰되지 않는 구조는 MD가 존재하지 않는 것으로 판정된다. 전체 구조가 100％로 정의될 때, 다른 구조(잔류 오스테나이트, 펄라이트, 베이나이트, 입자 내에 마르텐사이트를 수반하지 않는 페라이트 등)의 면적 비율의 총합이 10％를 초과한 때, 규정된 구조는 형성되지 않는다. 이 경우, MD는 부분적이라고 판정되었다.

한편, MD 구조의 공간 인자가 전체 구조의 90％ 이상을 차지하는 경우, 다음의 추가적인 상세한 연구가 수행되었다.

마르텐사이트의 공간 인자 및 평균 입자 크기:

전체 구조 내의 마르텐사이트의 공간 인자는 광학 현미경 사진을 화상 분석함에 의해서 전체 구조 내의 백색 부분의 면적 비율을 사용하였다. FE/SEM-EBSP의 화상과 결합시킴에 의해서, 페라이트 입자 내에 존재하는 마르텐사이트 및 입계에 존재하는 마르텐사이트가 분리되었다. 잔류 오스테나이트는 또한 백색 부분으로 관찰되지만, 오스테나이트는 FE/SEM-EBSP로 FCC 구조를 갖는 잔류 오스테나이트를 식별함에 의해서 잔류 오스테나이트로부터 구별될 수 있다. 잔류 오스테나이트는 FE/SEM-EBSP의 화상 분석에 의하여 제거되었고, 마르텐사이트의 공간 인자가 측정되었다.

한편, 마르텐사이트의 평균 입자 크기(입자 직경)가 다음의 방법에 의해서 측정되었다. 20㎛×20㎛의 크기를 갖는 관찰 시야의 5개의 위치가 SEM 관찰 사진(배율 3,000 배)으로부터 임의로 추출되고, 개별 관찰 시야에서의 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 평균 입자 크기(대응 원의 직경)가 측정되었고, 이의 평균값이 전체 구조 내의 마르텐사이트의 입자 크기로서 이용되었다.

각각의 강의 동적 특성은 다음의 방법에 의해서 결정되었다.

인장 특성:

강판 압연 방향의 수직 방향으로부터 얻어진 JIS 번호 5 시험편이 사용되고, 인장 강도(TS) 및 연신율(EL)이 JIS Z 2241을 따라 측정되었다. 590㎫ 이상의 TS 및 10％ 이상의 EL을 갖는 시험편이 기준에 맞는 제품으로 고려되었다. 파괴 변형에 대한 인장 강도에 대응하는 변형으로부터의 연신율은 국부 연신율으로서 지정되었다.

연신 플랜지성:

구멍 확장 비율(λ)이 연신 플랜지성으로서 측정되었다. 구멍 확장 비율(λ)은 JISF(일본철강연맹) 기준(JFST 1001-1996)에 따라 측정되었다. 80％ 이상의 λ를 갖는 강이 기준에 맞는 제품으로서 고려되었다.

얻어진 결과가 아래의 표10 내지 표15로 나타내진다.

[표10]

[표11]

[표12]

[표13]

[표14]

[표15]

표10 내지 표15로부터, 다음과 같이 고려될 수 있다. 다음의 알파벳 모두는 표1 내지 표15 내의 강 코드를 의미하고, 다음의 번호 모두는 표6 내지 표15 내의 재료 번호를 의미한다. 번호 2 내지 3, 7 내지 16, 19 내지 22, 25 내지 30, 37 내지 42, 47 내지 52, 55 내지 59, 61 내지 69, 72 내지 79, 81 내지 84, 87 내지 96, 98 내지 101, 103 내지 106, 108 내지 111, 113 내지 120, 122 내지 123, 125 내지 126, 128 내지 135 및 137 내지 140은 모두 본 발명에서 한정된 구조를 갖는 고강도 강판이 본 발명의 범위를 만족하는 강편을 사용하고 본 발명에서 한정된 제조 방법에 의해서 제조되었던 예들이다(표1 내지 표5에서, 1B 내지 1K, 1N 내지 1Y, 2B 내지 2M, 2P 내지 2W, 2Y 내지 3B, 3E 내지 3N, 3P 내지 3S, 3U 내지 3X, 3Z 내지 4C, 4E 내지 4L, 4N 내지 4O, 4Q 내지 4R, 4T 내지 5A 및 5C 내지 5F). 상기 번호에 의해서 나타낸 고강도 강판은 모두 우수한 인장 강도, 연신율 및 연신 플랜지성을 갖는다.

이와 반대로, 본 발명에서 규정된 필요 조건 중 임의의 하나를 만족하지 않는 후속 예는 다음의 단점을 갖는다.

번호 1은 낮은 C 함량을 갖는 강 코드 1A를 사용하는 예이다. 전체 구조 내의 마르텐사이트의 비율이 정해진 범위보다 낮기 때문에, 인장 강도가 감소되었다.

번호 4 내지 6은 각각 본 발명의 규정을 만족하는 성분 조성을 갖는 강 코드 1D를 사용한다. 그러나, 열처리의 가열 및 유지 온도가 A3점 이상이 아니고, α+α'의 면적 비율이 90％ 미만이다. 따라서, 연신 플랜지성이 감소되었다.

번호 18은 적은 Si 함량을 갖는 강 코드 1M을 사용하는 예이다. 이는 전체 표면에 걸쳐서 베이나이트 구조를 갖고, MD는 존재하지 않아서, 연신율이 낮다.

번호 23 내지 24는 각각 본 발명의 규정을 만족하는 성분 조성을 갖는 강 코드 1R을 사용하고, 번호 35 내지 36은 각각 본 발명의 규정을 만족하는 성분 조성을 갖는 강 코드 1S를 사용한다. 그러나, 열처리의 냉각 속도는 규정된 범위보다 더 느리며, 그 결과 입자 내에 마르텐사이트를 수반하지 않는 페라이트가 형성되었다. 번호 23 및 번호 35는 각각 페라이트-펄라이트 구조를 갖고, MD는 존재하지 않는다. 번호 24 및 번호 36은 각각 입자 내에 마르텐사이트를 수반하지 않는 페라이트가 형성되고, α+α'의 면적 비율이 90％ 미만이다. 따라서, 연신 플랜지성은 낮다.

번호 31 내지 34는 각각 본 발명의 규정을 만족하는 성분 조성을 갖는 강 코드 1R을 사용하고, 번호 43 내지 46은 각각 본 발명의 규정을 만족하는 성분 조성을 갖는 강 코드 1S를 사용한다. 그러나, 열처리의 냉각 속도는 규정된 범위보다 더 늦다. 따라서, 번호 31 및 34와 번호 43 및 44는 베이나이트의 래스가 완전하게 사라지지 않았고, 따라서 베이나이틱 페라이트-마르텐사이트 구조가 형성되고 MD는 존재하기 않는다. 그 결과, 연신율 및 연신 플랜지성이 감소되었다. 또한, 번호 33 및 34와 번호 45 및 46은 각각 마르텐사이트 단일상 구조가 형성되고 연신율 및 연신 플랜지성이 감소되었다. 번호 53은 높은 Si 함량을 갖는 강 코드 1Z를 사용하는 예이다. Si가 대량으로 첨가되기 때문에, 연신율 및 연신 플랜지성은 감소되었다.

번호 54는 낮은 Mn 함량을 갖는 강 코드 2A를 사용하는 예이다. 펄라이트가 형성되고 α+α'가 90％ 미만이었기 때문에, 연신 플랜지성은 낮다.

번호 60은 본 발명의 규정을 만족하는 강 코드 2D를 사용한다. 그러나, 냉각 정지 온도가 Ms점을 초과하기 때문에, 베이나이트 구조가 전체 표면 상에 형성되고, 연신율 및 연신 플랜지성이 감소되었다.

번호 70은 높은 Mn 함량을 갖는 강 코드 2N을 사용하는 예이고, 연신 플랜지성이 감소되었다.

번호 71은 낮은 Al 함량을 갖는 강 코드 2O를 사용하는 예이다. Si, Mn 및 O의 화합물은 필연적으로 형성되고, 연신율 및 연신 플랜지성이 감소되었다.

번호 80은 많은 Al 함량을 갖는 강 코드 2X를 사용하는 예이다. 거친 마르텐사이트가 대량으로 형성되었고, 전체 구조 내의 α'의 면적 비율 및 α'의 평균 입자 크기는 규정된 범위를 초과하였다. 그 결과, 연신율 및 연신 플랜지성이 감소되었다.

번호 85는 높은 Mo 함량을 갖는 강 코드 3C를 사용하는 예이다. 거친 잔류 오스테나이트가 대량으로 형성되었고 α+α'는 90％ 미만이었기 때문에, 연신 플랜지성은 감소되었다.

번호 86은 낮은 B 함량을 갖는 강 코드 3D를 사용하는 예이다. 입자 내에 마르텐사이트를 수반하지 않는 페라이트가 석출되었고 α+α'는 90％ 미만이었기 때문에, 연신 플랜지성은 감소되었다.

번호 97은 높은 B 함량을 갖는 강 코드 3O를 사용하는 예이다. 연신 플랜지성은 B의 분리 때문에 감소되었다.

번호 102는 높은 Ti 함량을 갖는 강 코드 3T를 사용하는 예이다. 석출이 증가되었기 때문에, 연신 플랜지성은 감소되었다.

번호 107은 높은 Nb 함량을 갖는 강 코드 3Y를 사용하는 예이다. 석출이 증가되었기 때문에, 연신 플랜지성은 감소되었다.

번호 112는 높은 V 함량을 갖는 강 코드 4D를 사용하는 예이다. 석출이 증가되었기 때문에, 연신 플랜지성은 감소되었다.

번호 121은 Ti, Nb 및 V의 높은 총 첨가량을 갖는 강 코드 4M을 사용하는 예이다. 석출이 증가되었기 때문에, 연신 플랜지성이 감소되었다.

번호 124는 높은 Ni 함량을 갖는 강 코드 4P를 사용하는 예이다. Ni가 대량으로 첨가되었기 때문에, 파괴되기 쉽고 연신 플랜지성은 감소되었다.

번호 127은 높은 Cu 함량을 갖는 강 코드 4S를 사용하는 예이다. Cu가 대량으로 첨가되었기 때문에, 파괴되기 쉽고 연신 플랜지성은 감소되었다.

번호 136은 높은 Cr 함량을 갖는 강 코드 5B를 사용하는 예이다. Cr이 대량을 첨가되었기 때문에, 파괴되기 쉽고 연신 플랜지성은 감소되었다.

다음으로, 2차 상이 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트인 경우의 예가 이하에 설명된다.

표16에 도시된 강 A 내지 W는 용융되어 강편을 형성하였다. 강편은 1,200℃로 가열되고, 800℃에서 3.0㎜의 판 두께로 열간 압연되고 그런 후 550℃에서 권취되었다. 도1 및 표17에 나타낸 열-기계적인 처리[가열 온도(T1)(℃), 가공 온도(T2)(℃), 압하율(P)(％), 냉각 속도(R)(℃/초)]가 수행되어 실온까지 냉각되었고, 두께 감소 가공이 1.2㎜의 판 두께가 되도록 수행되었다.

[표16]

[표17]

미세구조 관찰이 다음의 절차로 위에서 얻어진 각각의 강판에 대해 수행되었고, 동적 특성이 인장 시험 및 구멍 확장 시험에 의해서 평가되었다.

각각의 강판의 미세구조는 다음의 방법으로 식별되었다.

각각의 강판은 10㎜×10㎜×1.2㎜의 미세구조 관찰용 시험편으로 절단되었다. 시험편은 냉간 압연된 수지 내로 끼워 넣어졌고, 압연된 방향으로 판 두께의 1/4의 위치가 관찰되었다. 이러한 경우, 경계표로서 압인(impression)이 구조 관 찰 위치에 대한 식별을 수행하기 위하여 비커 시험기로 형성되었다. 압인은 리펠러로 부식되었고, 구조는 1,000의 배율로 광학 현미경을 이용하여 5개의 위치에서 관찰되었다. 리펠러 부식 후의 구조 사진이 화상 분석되었을 때, 페라이트는 회색으로 관찰되고 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트는 백색으로 관찰되었다. 광학 현미경으로 미세구조 관찰 후에, 버프 연마 및 전해 연마가 비커 압인이 사라지지 않을 정도로 수행되었고, FE/SEM-EBSP를 사용하여 100㎚의 스텝 거리의 위치에서 구조 관찰이 수행되었다. 입자의 15°이상의 배향 차이를 갖는 바운더리는 입계로 고려되었고, 이렇게 입계는 식별되었다.

광학적 현미경 사진 및 FE/SEM-EBSP 구조 사진이 비커 압인의 기준으로서 결합되었고, 구조가 평가되었다.

MD 구조:

MD 구조는 전술된 것과 같이, 매트릭스로서의 페라이트 입자 내에 미세한 마르텐사이트 또는 잔류 오스테나이트(2차 상)를 함유한다. 광학적 현미경 및 FE/SEM-EBSP의 관찰 결과는 결합되었고, 많은 마르텐사이트 또는 잔류 오스테나이트가 큰 경각 입계에 의해서 포위된 입자의 내부(즉, 입자) 내에 존재하는 구조가 MD 구조로서 식별되었고, 이의 공간 인자가 얻어졌다.

펄라이트, 베이나이트, 입자 내에 마르텐사이트 또는 잔류 오스테나이트를 수반하지 않는 페라이트 등이 다른 구조로서 함유될 가능성이 있다. 이들 구조의 식별 방법은 다음과 같다.

펄라이트:

펄라이트는 페라이트 및 시멘타이트의 라멜라 구조를 갖고, 시멘타이트는 FE/SEM-EBSP로 식별될 수 있다. 예에서, 관찰 시야 내의 펄라이트의 공간 인자가 측정되었다.

베이나이트:

베이나이트는 래스가 FE/SEM-EBSP로 식별되는 페라이트 입자 내에 존재하는 것이다. 래스가 페라이트 입자 내에 존재하는 구조가 베이나이트로서 판정되었고, 관찰 시야 내의 베이나이트의 공간 인자가 측정되었다.

입자 내에 마르텐사이트 또는 잔류 오스테나이트를 수반하지 않는 페라이트:

마르텐사이트 또는 잔류 오스테나이트가 FE/SEM-EBSP로 식별되는 페라이트 입자 내에서 확인될 수 없는 구조가 입자 내에 마르텐사이트 또는 잔류 오스테나이트를 수반하지 않는 페라이트로서 간주되고, MD 구조와 상이한 구조로서 판정된다. 관찰 시야 내에서 입자 내에 마르텐사이트 또는 잔류 오스테나이트를 수반하지 않는 페라이트의 공간 인자가 측정되었다.

MD 구조가 관찰 시야 내에서 관찰되지 않는 구조는 MD가 존재하지 않는 것으로 판정된다. 전체 구조가 100％로 정의될 때, 다른 구조(펄라이트, 베이나이트, 입자 내에 마르텐사이트 또는 잔류 오스테나이트를 수반하지 않는 페라이트 등)의 공간 인자의 총합이 10％를 초과한 때, 규정된 구조는 형성되지 않는다. 이 경우, MD는 부분적이라고 판정되었다.

전체 상 중 2차 상이 전체 구조에서 차지하는 비율:

전체 상에서 페라이트의 평균 입자 크기:

MD 구조 내의 페라이트 입자 내에 존재하는 2차 상의 비율:

우선, 전체 구조 내의 2차 상(마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트)의 공간 인자는 광학 현미경 사진을 화상 분석함에 의해서 전체 구조 내의 백색 부분의 공간 인자를 사용하였다. 다음으로, 페라이트의 평균 입자 크기(대응 원의 직경)가 FE/SEM-EBSP의 화상을 이용하여 얻어졌고, 광학 현미경 사진과 결합함에 의해서, MD 구조 내에 존재하는 2차 상이 페라이트 입자 내에 존재하는 2차 상 및 입계에 존재하는 2차 상으로 분리되고, 그에 의해서 MD 구조 내에 존재하는 전체 2차 상의 입자 내에 존재하는 2차 상의 공간 인자가 얻어졌다.

전체 구조 내의 잔류 오스테나이트가 전체 구조에서 차지하는 비율:

한편, 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트는 FE/SEM-EBSP로 FCC 구조를 갖는 잔류 오스테나이트를 식별함에 의해서 구별될 수 있다. 그러나, 잔류 오스테나이트는 본 발명에서 중요한 구조이고, 공간 인자의 양적인 측정이 본 발명의 효과를 유효하게 나타내기 위하여 불가결하다. 이 이유 때문에, FE/SEM-EBSP의 화상을 분석함에 의해서 잔류 오스테나이트의 공간 인자를 측정하는 방법이 고려되지만, 그러나 예에서는, 잔류 오스테나이트의 공간 인자는 더욱 높은 정확도의 측정값을 얻을 수 있는 포화 자화법에 의해서 산출되었다. 포화 자화법에 의해서 측정된 값은 부피 비율이지만, 그러나 부피 비율이 면적 비율과 등가인 것으로 간주될 수 있는 것으로 고려된다.

전체 구조 내에서 2차 상의 평균 입자 크기 및 수:

한편, 2차 상(마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트)의 평균 입자 크기(2차 상 입자의 평균 입자 크기) 및 수가 다음의 방법에 의해서 얻어졌다. 평균 입자 크기에 관하여, 20㎛×20㎛의 관찰 시야의 5개의 위치가 SEM 관찰 사진(배율 3,000 배)으로부터 임의로 추출되고, 개별 관찰 시야에서의 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 평균 입자 크기(대응 원의 직경)가 얻어졌고, 이의 평균값이 전체 구조 내의 마르텐사이트 또는 잔류 오스테나이트의 평균 입자 크기로서 이용되었다. 수에 관하여, 50㎛×50㎛의 관찰 시야의 5개의 위치가 상기 광학 현미경 사진으로부터 임의로 추출되고, 그 상에서 관찰된 2차 상 입자의 수가 평균화되었다.

강의 다양한 동적 특성이 다음의 방법에 의해서 얻어졌다.

인장 특성:

강판 압연 방향의 수직 방향으로부터 얻어진 JIS 번호 5 시험편이 사용하여, 인장 강도(TS) 및 균일한 연신율(u-EL), 국부 연신율(l-EL) 및 전체 연신율(t-EL=u-EL+l-EL)이 JIS Z 2241을 따라 측정되었다. 590㎫ 이상의 TS 및 10％ 이상의 t-EL을 갖는 시험편이 기준에 맞는 제품으로 고려되었다. 파괴에 대한 최대 하중점으로부터의 변형량이 국부 연신율으로서 고려되었다.

연신 플랜지성:

구멍 확장 비율(λ)이 연신 플랜지성으로서 측정되었다. 구멍 확장 비율(λ)은 JISF(일본철강연맹) 기준(JFST 1001-1996)에 따라 측정되었다. 80％ 이상의 λ를 갖는 강이 기준에 맞는 제품으로서 고려되었다.

얻어진 결과는 아래의 표18 및 표19에 나타낸다.

[표18]

[표19]

시험 번호 141, 142, 143, 144, 147, 148, 153, 154, 157, 159, 160, 161 및 162 각각은 구조 조직에서 본 발명의 규정을 만족하였고, 인장 강도(TS), 전체 연신율(t-EL) 및 구멍 확장 비율(λ)의 모두에서 양호한 특성을 나타내었다. 2차 상의 평균 입자 크기는 모두 3㎛ 이하의 범위에 있다.

한편, 번호 145는 본 출원에서 규정된 범위보다 높은 C 함량을 갖는 강 E를 사용하였다. 그 결과, 거의 전체 표면이 마르텐사이트 구조로 전환되었고, 전체 신장량 및 λ가 불충분하였다.

번호 146은 본 출원에서 규정된 범위보다 낮은 Si 함량을 갖는 강 F를 사용하였다. 그 결과, 베이나이트+마르텐사이트의 구조가 형성되었고, 전체 신장량 및 λ가 불충분하였다.

번호 149는 본 출원에서 규정된 범위보다 높은 Si 함량을 갖는 강 I를 사용하였다. 그 결과, 거의 전체 표면이 마르텐사이트 구조로 전환되었고, 전체 신장량 및 λ가 불충분하였다.

번호 150은 본 출원에서 규정된 범위보다 낮은 Mn 함량을 갖는 강 J를 사용하였다. 그 결과, 경화능이 불량하고, 페라이트가 석출되었다. 그 결과, TS 및 λ가 불충분하였다.

번호 151은 본 출원에서 규정된 범위보다 높은 Mn 함량을 갖는 강 K를 사용하였다. 그 결과, MD+마르텐사이트의 구조가 형성되었고, 전체 신장량 및 λ가 불충분하였다.

번호 152는 본 출원에서 규정된 범위보다 낮은 Al 함량을 갖는 강 L을 사용하였다. 그 결과, Si, Mn 및 O의 화합물이 불가피하게 형성되었고, 전체 신장량 및 λ가 불충분하였다.

번호 155는 본 출원에서 규정된 범위보다 높은 Mo 함량을 갖는 강 O를 사용하였다. 그 결과, MD+마르텐사이트의 구조가 형성되었고, 전체 신장량 및 λ가 불충분하였다.

번호 156은 본 출원에서 규정된 범위보다 낮은 B 함량을 갖는 강 P를 이용하였다. 그 결과, 페라이트가 석출되었고, TS 및 λ가 불충분하였다.

번호 158은 본 출원에서 규정된 범위보다 높은 B 함량을 갖는 강 R을 이용하였다. 그 결과, 입자 분리에 기인한 것으로 고려되는 λ의 열화가 발생되었다.

번호 163은 본 출원에서 규정된 C 범위보다 낮은 C 함량을 갖는 강 W를 이용하였다. 그 결과, 페라이트가 석출되었고, TS가 불충분하였다.

번호 164는 가공 온도(T2)가 본 출원에서 규정된 범위보다 낮은 것이었다. 그 결과, 페라이트가 석출되었고, λ는 감소되었다.

번호 165는 가공 온도(T2)가 본 출원에서 규정된 범위보다 높은 것이었다. 그 결과, 매트릭스 페라이트의 평균 입자 크기가 규정된 범위보다 크고, λ는 감소되었다.

번호 166은 압하율이 본 출원에서 규정된 범위보다 낮은 것이었다. 그 결과, 베이나이트 전이가 가속되지 않고, 그에 의해서 MD+마르텐사이트의 구조를 형성하였다. 그 결과, λ는 감소되었다.

번호 167은 냉각 속도가 본 출원에서 규정된 범위보다 낮은 것이었다. 그 결과, 페라이트가 석출되었고, λ가 감소되었다.

번호 168은 냉각 속도가 본 출원에서 규정된 범위보다 높은 것이었다. 그 결과, 마르텐사이트 구조가 형성되었고, 전체 연신율 및 λ는 감소되었다.

번호 169는 본 출원에서 규정된 범위보다 낮은 C 함량을 갖는 강 X를 사용하였다. 그 결과, 전체 구조 내의 2차 상의 비율이 감소되었고, TS가 감소되었다.

비록 본 발명이 이의 특정 실시예를 참조하여 그리고 상세하게 설명되었지만, 다양한 변경 및 변형이 이의 범위를 벗어나지 않고 그 내에서 이뤄질 수 있다는 것이 해당 기술 분야의 숙련자에게는 명백할 것이다.

이 출원은 2006년 10월 18일 출원된 일본 특허 출원 제2006-283517호 및 2006년 10월 18일 출원된 일본 특허 출원 제2006-283579호에 기초하였고, 이의 전체 내용이 참고로 여기에 포함되어있다.

또한, 여기서 인용된 모든 참고 문헌은 그 전체로 포함되어 있다.

도1은 예로서 열-기계적 처리를 도시하는 개략도.

Claims (20)

1. 페라이트 매트릭스 및 2차 상으로서 상기 매트릭스 내에 미세하게 분산된 마르텐사이트 또는 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트를 포함하는 MD 구조(Micro Duplex 구조)를 주로 포함하는 구조를 갖는 고강도 강판이며,

   MD 구조가 전체 구조에서 차지하는 비율은 90％ 이상이고,

   전체 구조에 존재하는 2차 상이 전체 구조에서 차지하는 비율은 10 내지 60％이고,

   MD 구조 내의 2차 상은 페라이트 입자 내에 그리고 입계에 존재하고, 페라이트 입자 내에 존재하는 2차 상의 비율은 50％ 이상이고,

   전체 구조에서 2차 상의 평균 입자 크기는 3㎛ 이하인 고강도 강판.
2. 제1항에 있어서, 2차 상은 마르텐사이트로 구성되는 고강도 강판.
3. 제1항에 있어서, 2차 상은 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트로 구성되는 고강도 강판.
4. 제2항에 있어서, 전체 구조에서 페라이트의 평균 입자 크기는 20㎛ 이하이고,

   평균으로 20 이상의 2차 상이 전체 구조에서의 50㎛×50㎛의 관찰 시야 내에 존재하는 고강도 강판.
5. 제3항에 있어서, 전체 구조에서 페라이트의 평균 입자 크기는 20㎛ 이하이고,

   평균으로 20개 이상의 2차 상이 전체 구조에서의 50㎛×50㎛의 관찰 시야 내에 존재하는 고강도 강판.
6. 제5항에 있어서, 전체 구조에서 존재하는 잔류 오스테나이트가 전체 구조에서 차지하는 비율은 2％ 이상인 고강도 강판.
7. 제2항에 있어서, 질량 ％로,

   C: 0.02 내지 0.3％,

   Si: 0.01 내지 3％,

   Mn: 0.5 내지 3％,

   B: 0.0001 내지 0.005％, 및

   Al: 0.01 내지 1.5％를 포함하고,

   나머지가 Fe 및 불가피적 불순물인 고강도 강판.
8. 제3항에 있어서, 질량 ％로,

   C: 0.02 내지 0.3％,

   Si: 0.01 내지 3％,

   Mn: 0.5 내지 3％,

   B: 0.0001 내지 0.005％, 및

   Al: 0.01 내지 1.5％를 포함하고,

   나머지가 Fe 및 불가피적 불순물인 고강도 강판.
9. 제7항에 있어서, Mo: 0.03 내지 1％를 더 포함하는 고강도 강판.
10. 제8항에 있어서, Mo: 0.03 내지 1％를 더 포함하는 고강도 강판.
11. 제7항에 있어서, Nb, Ti 및 V로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 0.01 내지 0.1％의 총량으로 더 포함하는 고강도 강판.
12. 제8항에 있어서, Nb, Ti 및 V로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 0.01 내지 0.1％의 총량으로 더 포함하는 고강도 강판.
13. 제7항에 있어서, Ni: 0.5％ 이하 및 Cu: 0.5％ 이하 중 적어도 하나를 더 포함하는 고강도 강판.
14. 제8항에 있어서, Ni: 0.5％ 이하 및 Cu: 0.5％ 이하 중 적어도 하나를 더 포 함하는 고강도 강판.
15. 제7항에 있어서, Cr: 1.5％ 이하를 더 포함하는 고강도 강판.
16. 제8항에 있어서, Cr: 1.5％ 이하를 더 포함하는 고강도 강판.
17. 제7항에 있어서, Ca: 0.003％ 이하 및 REM: 0.003％ 이하 중 적어도 하나를 더 포함하는 고강도 강판.
18. 제8항에 있어서, Ca: 0.003％ 이하 및 REM: 0.003％ 이하 중 적어도 하나를 더 포함하는 고강도 강판.
19. 고강도 강판의 제조 방법이며,

    질량 ％로,

    C: 0.02 내지 0.3％,

    Si: 0.01 내지 3％,

    Mn: 0.5 내지 3％,

    B: 0.0001 내지 0.005％, 및

    Al: 0.01 내지 1.5％를 포함하고,

    나머지가 Fe 및 불가피적 불순물인 강판 재료를 가열하는 단계와,

    0.2 내지 20℃/초의 냉각 속도로 A3점 이상의 온도로부터 Ms점 이하의 온도까지 상기 강판 재료를 냉각하는 단계를 포함하는 고강도 강판의 제조 방법.
20. 고강도 강판의 제조 방법이며,

    질량 ％로,

    C: 0.02 내지 0.3％,

    Si: 0.01 내지 3％,

    Mn: 0.5 내지 3％,

    B: 0.0001 내지 0.005％, 및

    Al: 0.01 내지 1.5％를 포함하고,

    나머지가 Fe 및 불가피적 불순물인 강판 재료를 A3점 이상의 온도로부터 냉각하는 단계와,

    600 내지 1,000℃의 온도 범위에서 5％ 이상의 압하율로 상기 재료를 가공하는 단계와,

    0.2 내지 20℃/초의 냉각 속도로 Ms점 이하의 온도까지 상기 재료를 냉각하는 단계를 포함하는 고강도 강판의 제조 방법.

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