KR20100025922A - 고용 탄소/질소 복합형 소부경화 강판 및 그 제조방법 - Google Patents

고용 탄소/질소 복합형 소부경화 강판 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20100025922A
KR20100025922A KR1020080084677A KR20080084677A KR20100025922A KR 20100025922 A KR20100025922 A KR 20100025922A KR 1020080084677 A KR1020080084677 A KR 1020080084677A KR 20080084677 A KR20080084677 A KR 20080084677A KR 20100025922 A KR20100025922 A KR 20100025922A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
carbon
nitrogen
steel sheet
content
solid solution
Prior art date
Application number
KR1020080084677A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101030898B1 (ko
Inventor
강춘구
김성주
김동용
Original Assignee
현대제철 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대제철 주식회사 filed Critical 현대제철 주식회사
Priority to KR1020080084677A priority Critical patent/KR101030898B1/ko
Publication of KR20100025922A publication Critical patent/KR20100025922A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101030898B1 publication Critical patent/KR101030898B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/004—Very low carbon steels, i.e. having a carbon content of less than 0,01%
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/04—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing
    • C21D8/0421—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing characterised by the working steps
    • C21D8/0426—Hot rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/04—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing
    • C21D8/0421—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing characterised by the working steps
    • C21D8/0436—Cold rolling
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/12—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Abstract

본 발명은 고용 탄소/질소 복합형 소부경화 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 중량 %로, 탄소(C) 0.0015∼0.0030%, 망간(Mn) 0.1∼0.5%, 인(P) 0.01∼0.08%, 규소(Si) 0.02~0.1%, 니오븀(Nb) 0.008~0.015%, 알루미늄(Al) 0.005∼0.01% 질소(N) 0.003~0.004%, 보론(B) 0.0005~0.003% 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물의 합금조성 가진다. 본 발명은 비교적 저렴한 비용으로도 우수한 가공성 및 내덴트성, 그리고 높은 인장강도를 만족하는 고용 탄소/질소 복합형 소부경화강을 제조할 수 있으므로 제조원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
소부경화 강판, 내덴트성, 성형성

Description

고용 탄소/질소 복합형 소부경화 강판 및 그 제조방법{solid carbon/nitrogen composition bake hardenable steel sheet, and method for producing the same}
본 발명은 자동차의 외판재에 사용되는 소부경화 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가공성과 내덴트성이 우수한 고용 탄소/질소 복합형 소부경화 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
자동차용 외판재는 다양한 형상에 대한 고객의 지속적인 요구로 성형 전 우수한 성형성 및 형상동결성이 필요하며, 최종 제품인 자동차는 외부에서 가해진 힘에 소성변형이 발생하지 않는 내덴트(dent)성이 요구된다.
소부경화강은 성형 전 낮은 항복강도와 우수한 성형성으로 프레스에 의한 가공이 용이하며, 도장과 소부처리 이후에는 항복강도의 증가로 우수한 내덴트 특성을 가져 자동차용 외판재로 널리 사용된다.
소부경화는 강 중에 고용된 침입형 원소인 탄소(C)나 질소(N)가 변형과정(예컨데, 프레스 과정 중)에서 생성된 전위를 고착하여 항복강도가 증가하는 일종의 변형시효를 이용한 것이다.
소부경화강은 강도가 증가하면 가공성이 악화되는 고강도강에 비해 도장과 소부처리 전에는 성형이 용이하며 최종제품에서 내덴트성이 향상되는 특성을 가짐으로 자동차용 외판재로 매우 이상적인 강이라 할 수 있다.
소부경화강은 내덴트성 향상을 위해 160~170℃ 조건에서 20분 도장소부시 3Kgf/mm2이상의 항복강도가 증가하며, 철강사에서 자동차사로 공급된 후도 오랜 시일이 지난 후 사용이 되기 때문에 내시효성을 보증하기 위해 100℃, 1시간 인공시효 시(상온 유지 3개월과 평형 조건) 항복강도 증가가 3Kgf/mm2이하라는 요구 품질을 갖게 된다.
하지만 소부경화강은 고용원소가 과도하게 존재할 경우 소부경화성은 증가하나 상온시효를 수반하므로 소부경화강 고유의 특성에 손실을 초래하게 된다. 따라서 적정한 고용원소의 제어가 매우 중요한데, 이를 위해 공개특허공보 10-2007-0018794에서는 입내 고용 탄소량 3~7ppm과 입계 고용 탄소량 5~10ppm을 엄격히 제한하고 있다.
그 중에서도 특히, 고용 질소가 이용된 소부경화강은 상온시효가 증가하고 항복점 연신현상이 심해 뛰어난 소부경화특성에도 불구하고 그 사용이 엄격히 제한적이었다. 따라서 고용 탄소를 활용한 소부경화강이 주를 이루며 발달해 왔으며, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb) 등 탄화물형성 원소를 첨가하여 고용 탄소를 제어하여 왔다.
고용 탄소의 확보는 Ti, Nb 함량을 제어하여 고용 탄소를 잔류시키는 방법과 고온에서 소둔하여 TiC, NbC등의 탄화물을 재용해하는 방법이 있다.
하지만 고용 탄소를 잔류시키는 방법은 고용 탄소에 의한 성형성 저하와 ppm단위의 탄소제어로 소부경화성 및 내시효성이 안정적으로 확보되지 못한다는 문제점과 잔류 고용 탄소로 인하여 성형성이 저하된다는 단점이 있다.
소부경화성이 높더라도 도장소부전 항복강도가 과도하게 낮은 경우 실질적인 내덴트성 향상에는 큰 영향을 미치지 못한다. 이러한 이유로 최근에는 성형기술의 발달과 함께 항복강도 30Kgf/mm2, 인장강도 50Kgf/mm2급 복합조직강이 사용되고 있다. 그러나 복합조직강은 성형성과 연신율의 문제뿐만 아니라 고합금설계로 인한 제조원가의 상승의 문제점을 안고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 안정적인 내시효성과 고성형성을 확보하고 최종제품의 내덴트성이 확보될 수 있도록 항복강도와 소부경화성이 우수한 35kgf/mm2급 고용 탄소/질소 복합형 소부경화 강판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 중량 %로, 탄소(C) 0.0015∼0.0030%, 망간(Mn) 0.1∼0.5%, 인(P) 0.01∼0.08%, 규소(Si) 0.02~0.1%, 니오븀(Nb) 0.008~0.015%, 알루미늄(Al) 0.005∼0.01% 질소(N) 0.003~0.004%, 보론(B) 0.0005~0.003% 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물의 합금조성 가진다.
상기 니오븀(Nb)과 탄소(C)의 함량은 식 (Nb/92.906)/(C/12.011)×C% = 0.0002~0.0015wt%를 만족하고, 상기 알루미늄(Al)과 질소(N)의 함량은 식 (Al/26.982)/(N/14.007)×N%=0.0002~0.0015wt%를 만족한다.
중량 %로, 탄소(C) 0.0015∼0.0030%, 망간(Mn) 0.1∼0.5%, 인(P) 0.01∼0.08%, 규소(Si) 0.02~0.1%, 니오븀(Nb) 0.008~0.015%, 알루미늄(Al) 0.005∼0.01% 질소(N) 0.003~0.004%, 보론(B) 0.0005~0.003% 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강슬라브를 1150~1200℃에서 재가열하여 균질화처리하고, 880~920℃ 의 온도범위에서 마무리 열간압연한 다음, 600~750℃의 온도범위에서 권취하고, 70~80%의 압하율로 냉간압연한 후, 연속소둔하고, 그리고 0.8~1.2%의 압하율로 조질압연하는 것을 특징으로 하는 고용 탄소/질소 복합형 소부경화 강판.
상기 니오븀(Nb)과 탄소(C)의 함량은 고용 탄소량 제어를 위해 식 (Nb/92.906)/(C/12.011)×C(wt%) = 0.0002~0.0015w%를 만족하는 범위로 조업하고, 상기 알루미늄(Al)과 질소(N)의 함량은 고용 질소량 제어를 위해 식 (Al/26.982)/(N/14.007)×N(wt%)=0.0002~0.0015w%를 만족하는 범위로 조업한다.
본 발명은 고용 탄소/질소 복합형 소부경화 강판으로 탄소(C), 질소(N), 니오븀(Nb), 알루미늄(Al)의 함량비를 조절하여 내시효성 및 성형성 열화가 방지되는 함량범위로 고용 탄소량과 고용 질소량을 제어하고, 소둔 이후 기계적 성질 저하를 방지하기 위해 조질압연을 추가로 실시하여 제조하였다.
본 발명은 인장강도를 안정적으로 확보할 수 있고, 항복강도를 복합조직강 수준으로 상향시킴으로써 내덴트성을 효과적으로 향상시켰다.
또한, 성형성을 극저탄소강의 소부경화강 수준으로 유지하였으며, 고용 질소를 활용하는 소부경화강의 항복점 연신 현상이 제거되었다.
또한, 적정량의 고용 질소와 고용 탄소를 사용해 결정립 미세화 효과와 소부경화능 향상 및 내 시효성이 향상되었다.
따라서, 비교적 저렴한 비용으로도 우수한 가공성 및 내덴트성, 그리고 높은 인장강도를 만족하는 소부경화강을 제조할 수 있으므로 제조원가가 절감되는 이점 이 있다.
본 발명에 의하면 비교적 저렴한 비용으로도 우수한 가공성 및 내덴트성, 그리고 높은 인장강도를 만족하는 고용 탄소/질소 복합형 소부경화강을 제조할 수 있는 효과가 있다.
이하 본 발명에 의한 고용 탄소/질소 복합형 소부경화 강판 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명의 소부경화 강판은 중량 %로, 탄소(C) 0.0015∼0.0030%, 망간(Mn) 0.1∼0.5%, 인(P) 0.01∼0.08%, 규소(Si) 0.02~0.1%, 니오븀(Nb) 0.008~0.015%, 알루미늄(Al) 0.005∼0.01% 질소(N) 0.003~0.004%, 보론(B) 0.0005~0.003% 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물의 합금조성을 가진다.
상기한 바와 같은 합금조성에서 니오븀(Nb)과 탄소(C)의 함량은 식 (Nb/92.906)/(C/12.011)×C(wt%)=0.0002~0.0015wt%를 만족하고, 알루미늄(Al)과 질소(N)의 함량은 식 (Al/26.982)/(N/14.007)×N(wt%)=0.0002~0.0015wt%를 만족하는 범위로 함유된다.
상술한 식은 고용 탄소량과 고용 질소량을 제어하는 식으로 고용 탄소량과 고용 질소량이 각각 0.0002~0.0015wt% 범위로 잔류하게 니오븀, 알루미늄, 탄소, 질소의 함량을 조절하게 한다.
즉, 고용 질소와 고용 탄소를 이용하여 소부경화강을 제조하되, 고용 탄소량 및 고용 질소량을 소부경화성, 내시효성, 성형성이 확보되는 함량범위로 제어하여 최종생산된 강이 35kgf/mm2이상의 인장강도와 내덴트성 및 우수한 연신율과 1.6이상의 r-value(소성변형비)가 확보되도록 하는 것이다.
고용 질소량은 적정하게 제어되지 않을 경우 상온시효가 증가하므로 내시효성과 성형성 열화가 방지되는 함량범위로 조절해야 한다. 이를 위해서 Al/N의 원자비를 1에 근접하게 제어하여 강 중의 총 고용 질소량이 0.0002~0.0015wt%범위가 되도록 한다.
그리고, 고용 탄소량도 소부경화성, 내시효성, 성형성이 확보되는 함량범위로 조절하기 위해 Nb/C의 원자비를 제어하여 강 중의 총 고용 탄소량이 0.0002~0.0015wt%의 범위가 되도록 한다.
이하, 본 발명의 합금원소들의 기능과 함유량은 다음과 같다.
탄소(C): 0.0015∼0.0030wt%
탄소(C)는 질소(N)와 함께 소부경화를 발생시키는 중요한 원소로서 상온시효를 제어하기 위하여 그 함량제어가 필수적이다. 탄소 함량에 따라 성형성이 저하되거나 상온시효가 가속화되기도 하므로 Nb, Ti등의 강한 탄질화물 형성원소를 첨가하여 고용 질소를 제어하게 된다.
탄소는 함량이 높을수록 고가의 합금원소 첨가가 필요하게 되므로 원가 절감 및 소부경화성, 내시효성 확보를 위해 그 함량을 0.0015~0.0030% 범위로 제한한다. 본 성분 범위는 극저탄소강의 제조공정에서 적중률이 높은 탄소함량 범위로 탄소함 량에 의한 소부경화강 제조 실패율을 감소시킬 수 있는 범위이다.
망간(Mn) 0.1∼0.5wt%
망간(Mn)은 강 중의 황과 결합하여 MnS를 석출시켜 FeS의 생성에 의한 열간 취성을 방지하고 연성의 손상 없이 입자를 미세화시킨다. 망간은 첨가량이 증가하면 Mn-C Dipole 형성에 의해 성형성의 현저한 열화와 더불어 세멘타이트(Cementite) 형성을 가속화시켜 고용 탄소량을 줄이므로 소부경화성이 감소되고, MnS 석출물의 조대화가 발생한다.
또한, 용융도금 강판 제조시에는 소둔 공정에서 MnO와 같은 산화물이 표면에 다량 생성되어 도금 밀착성이 열화되고 줄무늬의 도금결함들이 다량 발생하여 외판재로써 표면품질을 저하시키게 된다. 하지만 망간의 첨가효과를 얻기 위해서는 0.1%이상 첨가하는 것이 필요하므로 그 첨가량을 0.1~0.5%로 제한한다.
인(P) 0.01∼0.08wt%
인(P)은 고용강화효과가 가장 큰 치환형 원소로서 면내이방성을 개선하고 강도를 향상시킬 목적으로 첨가된다. 특히, 인은 소부경화성의 측면에서 탄소와의 자리 경쟁(site competition)으로 함량이 증가할수록 탄소에 의한 소부경화성을 증가시킨다.
또한 인은 결정립 사이즈를 감소시켜 결정립 사이즈에 따른 소부경화성, 내시효성을 향상시킨다. 하지만 인은 첨가량이 0.01% 미만이면 상술한 효과가 없고, 0.08%를 초과하여 첨가하면 2차가공취성을 발생하므로 그 함량을 0.01~0.08%로 제한하는 것이 바람직하다.
규소(Si) 0.02~0.1wt%
규소(Si)는 고용 질소를 이용하는 본 발명에서 탈산효과를 가진 탈산제로 사용된다. 규소는 세멘타이트로부터 탄소를 밀쳐내어 고용 탄소를 증가시킴으로써 소부경화성을 향상시킨다. 그러나 그 함량이 0.1%를 초과할 경우 강도는 증가하나 항복점 연신 현상 및 연성의 열화가 발생한다. 그리고 0.02% 미만 첨가시에는 탈산제로서의 효과가 미비하므로 그 함량을 0.02%~0.01%로 제한하는 것이 바람직하다.
니오븀(Nb) 0.008~0.015wt%
니오븀(Nb)는 알루미늄 함량 제어와 함께 본 발명의 핵심적인 원소이다. 니오븀은 강력한 탄질화물 형성원소로 열간압연 시 강 중에 고용원소로 존재하는 탄소 및 질소를 NbC, NbN의 석출물 형태로 석출시켜 결정립 성장을 억제하는 효과를 가진다.
일반적으로 결정립 미세화 효과는 강도향상 및 2차 가공취성을 억제하는 효과를 갖는다. 소부경화성 및 내시효성 향상에는 결정립 미세화가 효과적으로 작용하는데, 이미 언급하였듯이 일정량의 고용 탄소가 필요하므로 필요에 의해 고용 탄소를 잔류 혹은 재용해 시키기 위하여 Nb/C비를 고려하여 니오븀 첨가량 범위를 결정한다.
니오븀은 Nb/C비를 고려하여 그 함량을 0.008~0.015%로 제한하는 것이 중요하다. 니오븀은 그 함량의 제어가 용이한 원소 중 하나로 Nb/C(원자비)를 제어하여 총 고용 탄소량을 0.0005~0.0012% 범위로 조절한다.
알루미늄(Al) 0.005∼0.01wt%
알루미늄(Al)은 통상적으로 강중 탈산재로 사용되며 열간압연시 질소(N)를 AlN으로 석출하여 결정립 성장 억제 효과를 보인다. 본 발명에서는 고용 질소를 소부경화 및 인장강도, 항복강도의 확보를 위한 합금원소로 사용하므로 질소와 석출물을 형성하는 Al 함량을 0.005~0.01%로 제어하며 고용 질소를 확보한다. 그리고 규소(Si)로 탈산 효과를 대체한다.
질소(N) 0.003~0.004wt%
질소(N)는 탄소와 함께 소부경화성 및 시효현상을 일으키는 합금원소로써 첨가된다. 질소는 탄소에 비하여 소부경화 향상 능력이 크나 연신율 및 성형성의 열화 및 시효현상 역시 급속히 증가하고, 항복점 연신 발생구간이 급속히 증가하므로 소부경화 용도로 적용이 어려운 합금원소이다.
본 강종에서는 미량의 고용 탄소와 함께 고용 질소를 함께 사용하여 성형성과 소부경화성을 안정적으로 확보하고 강도를 향상시켰다. 이때 Al/N 원자비를 1에 가깝게 제어하여 강중 고용 질소의 양을 5~10 ppm 정도로 제어한다. 이때 고용 질소의 함량이 매우 중요하므로 성분 적중율이 높은 0.002~0.004% 범위로 제한한다.
보론(B) 0.0005~0.003wt%
보론(B)은 첨가량 대비 효과가 큰 합금원소로써 인(P) 첨가강의 2차 가공취성을 억제한다. 또한 탄소와 친밀성이 높고 입계에 존재하는 비율이 높아 탄소가 입계를 통해 확산되는 효과를 높여주며 탄소에 의한 소부경화 특성 향상시켜준다. 하지만 일정량 이상 첨가시 재질의 열화가 발생하므로 그 함량을 0.0005%~0.003%로 제한한다.
본 발명은 상기 합금강의 성분들을 포함하고, 나머지는 철(Fe) 및 불가피한 원소들이며, 원료, 자재, 제조설비 등의 상황에 따라 함유되는 원소로서 불가피한 불순물의 미세한 혼입도 허용된다.
상기와 같은 조성을 갖는 슬라브는 제강공정을 통해 용강을 얻은 다음에 주괴 또는 연속주조공정을 통해 제조되며, 여기서는 열간압연, 냉간압연, 소둔을 거쳐 강판 형태로 구성된 후에 조질압연 처리되는 아래의 공정을 거치게 된다.
열간압연 공정;
상술한 조성을 갖는 슬라브는 제강공정을 통해 용강을 얻은 다음에 주괴 또는 연속주조공정을 통해 제조된다. 상기 슬라브는 주조시 편석된 성분을 재고용하기 위하여 1150~1250℃에서 재가열하고, 880~930℃에서 열간압연을 마무리하여 권취한다. 권취는 600~750℃로 마무리한다. 마지막으로 강판 표면을 피클링하여 산화물을 제거한다.
재가열시 슬라브 온도가 1150℃ 미만이면 단상의 오스테나이트 조직을 얻기 어렵고 1250℃를 초과하면 재질의 열화를 초래한다.
열간압연은 온도가 과도하게 높을 경우 최종재 결정립크기가 조대해져 강도 열화가 발생하고, 온도가 너무 낮을 경우에는 강재의 폭 두께별로 불균일한 미세조직이 발생하여 면내이방성이 증가 및 성형성이 열화된다.
권취는 열연강판에 잔존하는 고용 탄소에 의한 성형성 악화를 방지하기 위해 600~750℃의 고온권취가 필요하다. 그러나 권취온도가 750℃를 초과할 경우 이상결정입자 성장이나 과도한 결정입자 성장으로 양호한 재질을 얻을 수 없다. 그리고 600℃미만인 경우에는 열연조직의 세립화가 가중되므로 과도한 항복강도의 상승 및 성형성의 열화를 초래한다.
결정립의 크기는 강도 및 성형성, 소부경화성 및 내시효성에 영향을 미친다. 소부경화강의 강도 및 소부경화능, 내시효성을 확보하기 위해 결정립의 크기는 ASTM No. 10(약 11㎛)정도 또는 그 이하로 관리할 필요가 있다. 또한 석출물의 크기에 의해 결정립 증가가 억제되고 소부경화성 역시 영향을 받으므로 상술한 바와 같은 열연조건의 제어가 필요하다.
냉간압연 공정;
권취와 산세가 마무리된 열연강판은 최종 원하는 두께를 얻고 원하는 재질을 확보하기 위해 냉간압연 한다. 냉간압연은 70~80%의 압하율로 실시한다.
냉간압연시 압하율이 증가할수록 최종재의 결정립 크기가 감소하고<110>//RD 압연 집합조직이 발달하여 소둔 이후 성형성을 최적화시키는 {111}//ND재결정 집합조직이 발달하게 된다. 하지만 압하율이 너무 높으면 소둔 재결정립의 과도한 미세화로 강도가 상승하므로 오히려 재질의 경화를 초래하게 된다.
소둔공정 또는 합금화용융아연도금 공정;
냉간압연 후 780~880℃에서 소둔하고 450~550℃에서 합금화 용융아연도금 한다.
냉간 압연재의 경우 압연시 변형상태가 압연재의 두께층에 따라 다르게 작용하므로 재결정시 구동력이 압연재의 두께별로 다르게 분포한다.
따라서 소둔 온도가 과도하게 낮으면 압연재의 두께층에 따라 불균일한 미세조직과 집합조직이 발달하게 되어 면내이방성이 증가하고 프레스 성형시 불균일 변형으로 인한 요철 무늬의 표면결함이 발생할 수 있다. 또한 재결정 조직의 발달이 제한되어 성형성 및 연성 열화가 발생할 수 있다. 따라서 소둔은 780℃이상에서 실시한다.
소둔 온도가 높아지면 NbC 석출물의 재용해에 의해 소부경화능이 증가하고 {111}//ND 결정립자의 성장으로 성형성이 증가한다. 하지만 소둔 온도가 880℃를 초과하여 과도하게 높아지면 비정상적인 결정립 성장과 함께 두께층에 따른 불균일 미세조직이 발달하여 재질이 열화된다.
또한, 소둔온도가 880℃를 초과하면 고온에서의 소둔으로 인해 강재에 작용하는 장력(Tension)과 고온소둔 장비(버너 등)의 증설이 필요한 제조 설비상의 문 제가 발생한다.
조질압연;
소둔 이후 소부경화성 및 내시효성 향상, 고용원소에 의한 항복점 연신 현상을 제거하기 위하여 조질압연을 실시한다.
통상 소부경화강의 경우 상온 내시효성을 개선하기 위해 1.2%이상의 과도한 조질압연을 수행하는 것이 일반적이나 과도한 조질압연으로 인해 항복강도가 증가하는 등 재질의 열화가 발생할 가능성이 있어 0.8~1.2%의 범위에서 조질압연을 실시한다.
상술한 방법을 통해 제조된 소부경화 강판은 인장강도 35kgf/mm2이상이고, 소성이방성지수(Lankford Value:R값)가 1.6이상이며, 도장 소부시 소부경화량이 3kgf/mm이상, 인공시효 처리시 시효지수(Aging Index)가 3kgf/mm이하, 항복점 연신이 0.2%이하, 최종재의 항복강도가 30kgf/mm2이다.
이하, 상술한 고용 탄소/질소 복합형 소부경화 강판 및 그 제조방법을 발명예를 통해 비교예와 비교하여 설명하기로 한다.
표 1은 본 발명의 발명 예와 비교 예의 합금성분비를 나타낸 것이고, 표 2는 표 1의 발명 예와 비교 예에 의해 제조된 시편의 기계적 성질을 측정한 결과를 나타낸 것이다.
강종 No. 합금성분(wt%), 잔부Fe 비고
C Mn P S Al N Nb Si
1 0.0028 0.52 0.04 0.006 0.036 0.003 0.008 - 비교예1
2 0.0810 1.62 0.02 0.003 0.080 0.006 0.060 0.02 비교예2
3 0.0022 0.48 0.04 0.007 0.003 0.004 0.018 0.09 발명예1
4 0.0024 0.49 0.04 0.007 0.006 0.003 0.014 0.09 발명예2
비교예1은 기존의 고용 탄소를 잔류시키는 방법으로 제조된 고용 탄소계 소부경화강이고, 비교예2는 50kgf/mm2급 페라이트-마르텐사이트 복합조직강(DP) 이다.
발명예1, 2는 고용 탄소와 고용 질소량을 변화시키기 위해 니오븀과 알루미늄의 함량을 변화하며 제조한 발명강이다.[예컨데, 발명예1:고용 질소계 소부경화강, 발명예2:고용 탄소+고용 질소계 소부경화강]
강종 No. 기계적 성질 비고
항복강도 (kgf/mm2) 인장강도 (kgf/mm2) 연신율 (%) r값 소부경화량 (kgf/mm2) 시효지수 (kgf/mm2)
1 23.2 34.5 42 1.84 39 25 비교예1
2 31.0 53.2 31 1.04 41 15 비교예2
3 29.3 37.4 32 1.14 95 51 발명예1
4 28.5 38.0 39 2.11 48 22 발명예2
표 2는 표 1의 합금설계를 가지는 슬라브를 1250℃에서 재가열하고, 910℃에서 마무리 열간 압연한 다음 680℃로 급냉하여 권취하고, 냉간압연한 후 830℃의 온도에서 소둔하여 제조된 강판을 0.8~1.0%로 조질압연한 후 시편으로 제작하여 기계적 성질을 측정한 것이다. 참고로, 표 2의 비교예2는 복합조직강 제조공정에 따라 제조한 후 기계적 성질을 측정한 것이다.
실험결과에 의하면, 비교예1(고용 탄소계 소부경화강)의 강은 항복강도가 19~24Kgf/mm2 수준에서 형성되고, 소부경화능이 30~60Kgf/mm2 로 한계가 있음을 알 수 있다. 비교예1의 경우 소부경화능의 향상을 위해 강 중 잔류 고용 탄소량을 높일 수는 있으나 이는 성형성의 열화를 발생한다. 그리고 고온의 소둔을 통해 석출물을 재용해 시킬 경우 인장강도가 안정적으로 확보되지 않는 문제점이 있다.
비교예2(복합조직강)의 강은 가공 전 낮은 항복강도로 성형이 용이하며 소부경화능이 우수한 특성을 가진다. 그러나 고 합금강으로써 그 제조 원가가 상승하며, r값이 낮은 문제점이 있다.
발명예1(고용 질소계 소부경화강)의 강은 인장강도가 35Kgf/mm2 규격을 만족하고 소부경화능이 매우 우수하다. 그러나 7.5% 인장 후 100℃에서 1시간 열처리를 통해 항복강도 증가량을 알아보는 인공시효 지수가 30Kgf/mm2이상으로 내시효성 보증에 대한 고객의 요구를 만족시키지 못한다.
뿐만 아니라 도 1에 도시된 바와 같이, 0.8~1%의 조질압연을 실시하였음에도 불구하고 항복점 연신구간이 1~2%가량 발생하게 되며 일정량 이상의 고용 질소를 강 중에 고용시킬 경우 프레스시 균일성형이 어렵게 된다.
반면, 발명예2(고용 탄소+고용 질소계 소부경화강)의 강은 표 2에서 확인되는 바와 같이 재질의 열화 없이 인장강도가 안정적으로 확보되고, 성형성과 소부경화능이 매우 높으며, 내 시효특성 또한 우수함을 알 수 있다.
또한, 발명예2는 복합조직강 수준의 항복강도를 가지며 소부경화성이 보다 우수함을 알 수 있다.
그리고, 내덴트성은 아래의 식과 같이 항복강도에 의해 결정되는데 발명예 2의 경우 내텐트성도 우수함을 확인할 수 있다.
내 덴트성(Dent Resistance) = (σy)(tm)
(여기서 σy = 항복강도, t = 두께, m = 성형된 판재의 형상에 따라 변화하는 상수(1~3))
상술한 바에 의해, 고용 질소와 고용 탄소를 적절히 사용할 경우 인장강도가 35Kgf/mm2이상, 소성이방성 지수(Lankford Value : R값)가 1.6이상, 도장 소부 시 소부경화량이 30Kgf/mm2 이상, 인공시효 처리시 시효지수(Aging Index)가 30Kgf/mm2이하, 항복점 연신이 0.2%이하, 최종재의 항복강도가 30Kgf/mm2 인 소부경화강의 제조가 가능함을 알 수 있다.
이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구 범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 발명예를 종래와 비교하여 인장시험한 결과를 나타낸 그래프.

Claims (4)

  1. 중량 %로, 탄소(C) 0.0015∼0.0030%, 망간(Mn) 0.1∼0.5%, 인(P) 0.01∼0.08%, 규소(Si) 0.02~0.1%, 니오븀(Nb) 0.008~0.015%, 알루미늄(Al) 0.005∼0.01% 질소(N) 0.003~0.004%, 보론(B) 0.0005~0.003% 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물의 합금조성 가지는 것을 특징으로 하는 고용 탄소/질소 복합형 소부경화 강판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 니오븀(Nb)과 탄소(C)의 함량은 식 (Nb/92.906)/(C/12.011)×C% = 0.0002~0.0015wt%를 만족하고, 상기 알루미늄(Al)과 질소(N)의 함량은 식 (Al/26.982)/(N/14.007)×N%=0.0002~0.0015wt%를 만족하는 것을 특징으로 하는 고용 탄소/질소 복합형 소부경화 강판.
  3. 중량 %로, 탄소(C) 0.0015∼0.0030%, 망간(Mn) 0.1∼0.5%, 인(P) 0.01∼0.08%, 규소(Si) 0.02~0.1%, 니오븀(Nb) 0.008~0.015%, 알루미늄(Al) 0.005∼0.01% 질소(N) 0.003~0.004%, 보론(B) 0.0005~0.003% 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강슬라브를
    1150~1200℃에서 재가열하여 균질화처리하고, 880~920℃의 온도범위에서 마무리 열간압연한 다음, 600~750℃의 온도범위에서 권취하고, 70~80%의 압하율로 냉간압연한 후, 연속소둔하고, 그리고 0.8~1.2%의 압하율로 조질압연하는 것을 특징 으로 하는 고용 탄소/질소 복합형 소부경화 강판.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 니오븀(Nb)과 탄소(C)의 함량은 고용 탄소량 제어를 위해 식 (Nb/92.906)/(C/12.011)×C(wt%) = 0.0002~0.0015w%를 만족하는 범위로 조업하고, 상기 알루미늄(Al)과 질소(N)의 함량은 고용 질소량 제어를 위해 식 (Al/26.982)/(N/14.007)×N(wt%)=0.0002~0.0015w%를 만족하는 범위로 조업하는 것을 특징으로 하는 고용 탄소/질소 복합형 소부경화 강판의 제조방법.
KR1020080084677A 2008-08-28 2008-08-28 고용 탄소/질소 복합형 소부경화 강판 및 그 제조방법 KR101030898B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080084677A KR101030898B1 (ko) 2008-08-28 2008-08-28 고용 탄소/질소 복합형 소부경화 강판 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080084677A KR101030898B1 (ko) 2008-08-28 2008-08-28 고용 탄소/질소 복합형 소부경화 강판 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100025922A true KR20100025922A (ko) 2010-03-10
KR101030898B1 KR101030898B1 (ko) 2011-04-22

Family

ID=42177326

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080084677A KR101030898B1 (ko) 2008-08-28 2008-08-28 고용 탄소/질소 복합형 소부경화 강판 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101030898B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101290350B1 (ko) * 2011-06-28 2013-07-26 현대제철 주식회사 강판 및 그 제조 방법
KR20210077973A (ko) * 2019-12-18 2021-06-28 주식회사 포스코 소부경화성 및 상온 내시효성이 우수한 냉연강판 및 그 제조방법
KR20220040594A (ko) * 2020-09-24 2022-03-31 주식회사 포스코 소부경화성 및 상온 내시효성이 우수한 냉연강판, 도금강판 및 이들의 제조방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101821035B1 (ko) 2016-02-23 2018-02-28 연세대학교 산학협력단 고연신 알루미늄 합금 및 이의 제조 방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100723159B1 (ko) * 2005-05-03 2007-05-30 주식회사 포스코 성형성이 우수한 냉연강판과 그 제조방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101290350B1 (ko) * 2011-06-28 2013-07-26 현대제철 주식회사 강판 및 그 제조 방법
KR20210077973A (ko) * 2019-12-18 2021-06-28 주식회사 포스코 소부경화성 및 상온 내시효성이 우수한 냉연강판 및 그 제조방법
KR20220040594A (ko) * 2020-09-24 2022-03-31 주식회사 포스코 소부경화성 및 상온 내시효성이 우수한 냉연강판, 도금강판 및 이들의 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR101030898B1 (ko) 2011-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20070067950A (ko) 표면품질 및 도금성이 우수한 고망간 강판 및 이를 이용한도금강판 및 그 제조방법
EP2202327A1 (en) High-strength hot-dip zinc plated steel sheet excellent in workability and process for manufacturing the same
KR20090072118A (ko) 내지연파괴 특성이 우수한 고강도 고망간강 및 제조방법
KR20130072264A (ko) 고강도 베이킹 경화형 냉연 강판 및 그 제조 방법
KR20120049622A (ko) 초고강도 냉연강판, 용융아연도금강판 및 이들의 제조방법
KR101153485B1 (ko) 딥드로잉성이 우수하고 고항복비를 갖는 고강도 냉연강판, 이를 이용한 용융아연도금강판, 합금화 용융아연도금강판 및 이들의 제조방법
KR101030898B1 (ko) 고용 탄소/질소 복합형 소부경화 강판 및 그 제조방법
KR20150075306A (ko) 굽힘 가공성이 우수한 초고강도 열연강판 및 그 제조 방법
KR101290505B1 (ko) 냉연강판 및 그 제조 방법
KR101143139B1 (ko) 프레스 가공성이 우수한 소부경화형 냉연강판, 용융아연도금강판 및 그 제조방법
KR101185233B1 (ko) 산세성 및 성형성이 우수한 극저탄소 냉연용 열연강판 및 그 제조 방법
KR101129944B1 (ko) 소부경화형 강판 및 그 제조방법
JP2001316762A (ja) 耐常温時効性と歪時効特性に優れる熱延鋼板およびその製造方法
KR101758557B1 (ko) 드로잉성 및 소부경화성이 우수한 고강도 박강판 및 그 제조방법
KR101062131B1 (ko) 소부경화강판 및 그 제조방법
KR102201438B1 (ko) 강판 및 그 제조방법
KR102403647B1 (ko) 내파우더링성이 우수한 소부경화형 용융아연도금강판 및 이의 제조방법
KR101344549B1 (ko) 냉연강판 및 그 제조 방법
KR102312511B1 (ko) 소부경화성 및 상온 내시효성이 우수한 냉연강판 및 그 제조방법
KR101053345B1 (ko) 표면특성 및 소부경화 특성이 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법
KR20120137931A (ko) 가공성이 우수한 합금화 용융아연도금강판 및 그 제조방법
KR102209569B1 (ko) 고강도 고연성 강판 및 그 제조방법
KR100544617B1 (ko) 고강도 소부경화형 냉연강판 및 그 제조방법
KR20100060565A (ko) 소부경화 특성이 우수한 고강도 강판의 제조방법
KR101105132B1 (ko) 소부경화형 고강도 냉연강판과 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160330

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee