KR20100057196A - 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법 - Google Patents

강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20100057196A
KR20100057196A KR1020080116112A KR20080116112A KR20100057196A KR 20100057196 A KR20100057196 A KR 20100057196A KR 1020080116112 A KR1020080116112 A KR 1020080116112A KR 20080116112 A KR20080116112 A KR 20080116112A KR 20100057196 A KR20100057196 A KR 20100057196A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steel sheet
rolled steel
austenite
cold rolled
strength
Prior art date
Application number
KR1020080116112A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101041107B1 (ko
Inventor
서동우
김성준
오창석
박성준
Original Assignee
한국기계연구원
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 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020080116112A priority Critical patent/KR101041107B1/ko
Publication of KR20100057196A publication Critical patent/KR20100057196A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101041107B1 publication Critical patent/KR101041107B1/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
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • 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
    • C21D8/0205—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips of ferrous alloys
    • 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
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/60—Compounds characterised by their crystallite size
    • 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
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/001—Austenite
    • 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
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005—Ferrite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C2202/00—Physical properties

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials 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 우수한 성형성과 높은 강도가 요구되는 자동차용 강판 등에 사용되는 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 의한 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판은, 중량 %로, 0.05~0.15% 탄소(C)와, 5~10% 망간(Mn)과, 1~5% 알루미늄(Al)과, 0.1~1% 실리콘(Si)과, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 구성되며, 인장강도 980MPa이상이고, 인장강도와 총연신율의 곱(TS×TEl)이 25000MPa% 이상인 것을 특징으로 한다. 그리고 상기 냉연강판은 등축상 페라이트의 상분율이 50~80%, 결정립크기 1㎛ 이하의 미세 오스테나이트의 상분율이 20~50%이다. 이와 같은 본 발명에 따르면 고강도화와 강도-연신율 밸런스가 동시에 확보된 고강도 냉연강판의 제조가 가능한 이점이 있다.
자동차용 강판, 고강도, 냉연강판, 변태유기소성, 오스테나이트

Description

강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법 {High cold-rolled steel with excellent strength-elongation balance, and manufacturing method thereof}
본 발명은 고강도 냉연강판 및 이의 제조방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 통상의 변태유기소성강에 비하여 잔류 오스테나이트의 분율을 증가시키고 기계적 안정성을 향상시킴으로써 강판의 가공 중에 발생하는 변태유기소성현상을 극대화하여 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
자동차용 구조부재 및 내판재로 적용되는 냉연강판은 차량의 충돌시 승객의 안전을 확보하기 위하여 고강도화 되어가고 있으며, 종래에 인장강도 780MPa급의 강판이 사용되어지던 부분을 점차 980MPa급과 1180MPa급으로 상업화하는 연구가 진행되고 있다.
또한 최근 점차 자동차 배기가스로 인한 환경오염에 대한 규제가 엄격해짐에 따라서 연비를 증가시키기 위하여 보다 가벼우면서 높은 강도를 가지는 강판의 사용이 증가하고 있다.
자동차용 구조부재 및 내판재로 사용되고 있거나 향후 사용이 예상되는 대표적인 고강도 냉연강판으로는 성형성이 우수한 이상조직강 (Dual phase Steel, DP강), 변태유기소성강(Transformation Induced Plasticity Steel, TRIP강), 복합조직강(Complex Phase Steel), 그리고 쌍정유기변형강(Twin Induced Plasticity Steel, TWIP강) 등이 있다.
일반적으로 냉연강판의 제조공정은 주조된 슬라브를 재가열하여 고온에서 열간압연하고 권취 후 상온으로 냉각하는 단계, 열간압연된 강판을 상온에서 냉간압연하고 어닐링을 포함한 열처리를 통하여 원하는 상분율을 가질 수 있도록 하는 단계로 구분할 수 있다.
상기 이상조직강은 냉간 압연된 강판을 페라이트+오스테나이트의 이상역 구간으로 가열하여 어닐링 한 후 급속냉각하여 오스테나이트를 마르텐사이트로 변태시켜 제조된 강이다.
이상조직강의 강도와 연성은 연질상인 페라이트와 경질상인 마르텐사이트의 분율에 따라 변화하게 되는데 총 연신율이 20% 수준 이상인 이상조직강의 경우 1GPa 이상의 초고강도를 얻기 어려운 단점이 있다.
그리고, 상기 변태유기소성강은 냉연강판의 이상역 열처리 후 오스템퍼링 처리를 추가하여 강판 미세조직의 일부를 오스테나이트로 잔류시켜 강의 연신율을 향상시킨 강판을 일컫는다.
이렇게 제조된 변태유기소성강의 경우 변형시 잔류오스테나이트의 마르텐사이트로의 변태에 의해 균일연신율이 우수하여 780MPa의 인장강도수준에서 30%의 연 신율을 나타내어 우수한 강도-연성 밸런스를 가진 것으로 평가되고 있다.
그러나, 변태유기소성강의 경우에도 인장강도가 증가할수록 연신율의 감소가 매우 두드러져 강도 1GPa 이상의 수준에서 강도-연성 밸런스가 우수한 변태유기소성강의 제조가 어렵다고 알려져 있다.
상기 복합조직강은 냉연강판의 열처리를 통하여 최종 미세조직이 페라이트, 베이나이트 및 마르텐사이트와 일부 오스테나이트를 포함하도록 하고 각종 탄화물을 석출시켜 강판의 강도를 크게 증가시킨 강이다.
그리고, 복합조직강의 경우 인장강도는 약 1GPa 이상으로 알려져 있다. 그러나 복합조직강의 경우 총 연신율이 15% 이하로 낮아서 인장강도-연신율 밸런스 값이 이상조직강이나 변태유기소성강에 비하여 저하되고 또한 자동차 부품제조에 필요한 성형성이 낮은 단점이 있다.
한편 최근 망간을 중량비로 15~25% 첨가하여 오스테나이트를 상온에서 안정화시키고 변형중 발생하는 쌍정을 이용하여 냉연강판의 강도와 인성을 증가시킨 쌍정유기변형강이 개발되고 있다.
쌍정유기변형강은 인장강도 약 1GPa, 그리고 총연신율 50% 수준으로서 기존에 연구되거나 상용되고 있는 냉연강판중에서는 가장 우수한 기계적 특성을 나타내고 있다.
그러나, 상기 쌍정유기변형강의 경우 항복강도가 300~400MPa 수준으로서 복합조직강 수준의 초고강도를 얻기 위하여 많은 양의 변형이 수반되어야 하는 점 때문에 부품성형에 수반되는 통상적인 변형량으로써는 충분한 강도를 얻기 어려운 단 점이 있으며 또한 탄소가 중량비로 0.2~1%, 망간이 15~25% 수준으로 다량 첨가됨에 따라서 용접성이 저하되게 된다.
이와 같이 현재 적용되고 있거나 개발 중인 자동차용 고강도 냉연강판은 연비향상과 승객안전성 향상을 위한 고강도화 및 강도-연성 밸런스 이 두 가지 조건을 동시에 만족하지 못하므로, 고강도화 뿐만 아니라, 고강도화에 따른 강도-연성 발란스를 동시에 확보하는 것이 중요한 기술적 과제로 남아있다.
본 발명의 목적은 C의 함량을 0.05~0.15중량%, Mn의 함량을 5~10중량%, Al의 함량을 1~5중량%로 제어하고 열연강판의 냉간압연과정과 후속 어닐링과정을 통하여 페라이트와 오스테나이트 혼합조직의 분율과 미세구조를 제어함으로써 가공열처리 후 상온에서 상분율 20~50% 수준의 결정립크기 1㎛ 이하 미세 오스테나이트를 확보한 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 냉연강판의 변형시 오스테나이트의 변형유기변태에 의해 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법을 제공하는 것에 있다.
본 발명에 의한 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판은, 중량 %로, 0.05~0.15% 탄소(C)와, 5~10% 망간(Mn)과, 1~5% 알루미늄(Al)과, 0.1~1% 실리콘(Si)과, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 구성되며, 인장강도 980MPa이상이고, 인장강도와 총연신율의 곱(TS×T.El)이 25000MPa% 이상이다.
상기 냉연강판은 등축상 페라이트의 상분율이 50~80%, 결정립크기 1㎛ 이하의 미세 오스테나이트의 상분율이 20~50%이다.
상기 냉연 강판은 20%의 일축 인장 변형 후 잔류하는 오스테나이트의 분율이 변형 전 오스테나이트 분율의 20% 이상으로 유지된다.
본 발명에 의한 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판 제조방법은, 중량 %로, 0.05~0.15% 탄소(C)와, 5~10% 망간(Mn)과, 1~5% 알루미늄(Al) 과, 0.1~1% 실리콘(Si)과, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 구성되는 강의 슬라브를 열간압연하는 열간압연단계와, 열간 압연된 열연강판을 상온에서 냉간압연하는 냉간압연단계와, 냉간 압연된 냉연강판을 페라이트와 오스테나이트 이상역 온도범위에서 어닐링하여 미세 오스테나이트 결정립을 형성하는 결정립형성단계와, 미세 오스테나이트 결정립이 형성된 냉연강판을 상온에서 냉각하는 상온냉각단계로 이루어진다.
상기 냉간압연단계는, 상기 열연강판을 50~90%의 압하율로 압연하는 과정임을 특징으로 한다.
상기 상온냉각단계는, 상기 냉연강판 내에 등축상 페라이트의 상분율이 50~80%, 결정립크기 1㎛ 이하의 미세 오스테나이트의 상분율이 20~50%으로 유지하는 과정임을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 냉연강판은 탄소(C)와 망간(Mn), 알루미늄(Al)의 함량을 조절하여 냉간압연 후 어닐링에 의해 등축상 페라이트의 분율을 50~80%, 결정립크기 1㎛ 이하의 미세 오스테나이트의 분율을 20~50% 수준으로 확보하고 변태유기소성을 적극적으로 이용함으로써 높은 강도와 연신율을 가지게 된다.
그리고, 본 발명에서는 변형 후 잔류하는 오스테나이트의 분율이 변형 전 오스테나이트 분율의 20% 이상으로 유지되는 지속적인 변태유기소성 현상을 이용함으 로써 종래의 변태유기소성강 보다 높은 강도-연성 밸런스 값을 가지는 고강도 냉연강판을 제공할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 냉연강판은 연실율이 높으므로 부품의 형상화시에 가공성이 우수하고, 터짐 등의 불량이 감소하게 되는 이점이 있으며, 고강도이므로 차량 부품으로 적용시에 차량의 내구성 및 안전성이 향상되는 이점이 있다.
또한, 성형성 향상으로 인해 차체의 구조부재 뿐만 아니라, 형상이 복잡한 내판재로도 적합한 강판이 제공될 수 있게 된다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나 본 발명은 본 발명의 사상이 제시되는 실시예에 제한된다고 할 수 없으며, 또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명의 사상범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있다.
도 1에는 본 발명에 의한 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판의 광학현미경에 의한 미세조직 사진이 나타나있다.
변형유기변태를 이용하는 대표적인 고강도 강판인 변태유기소성강에서는 냉간압연 강판의 어닐링과 오스템퍼링 과정을 통하여 최종 미세조직을 재결정된 등축상 페라이트의 분율을 약 60~70%, 침상 베이니틱 페라이트의 분율을 약 10~15% 그리고 잔류오스테나이트의 분율을 약 10~15% 정도로 제어한다.
특히, 냉연강판의 어닐링은 냉간가공된 페라이트의 등축상 페라이트로의 재결정을 통하여 기지조직을 연화시켜 기본적인 연성을 확보하고 오스테나이트의 역 변태를 통하여 적절한 분율의 등축상 페라이트와 오스테나이트 분율을 제어하게 되는 매우 중요한 과정이라고 할 수 있다.
한편, 변태유기소성강에서는 강판의 기계적 특성이 잔류오스테나이트의 상분율과 기계적 안정성에 크게 의존하는 바, 오스테나이트의 기계적 안정성이 낮으면 변형초기에 변태가 집중되어 충분한 연신을 얻기 어렵다. 그리고, 오스테나이트의 기계적 안정성이 과도하게 높으면 변형에 의해 충분한 양의 마르텐사이트가 생성되지 못 하여 강도가 낮아지게 된다.
따라서, 변태유기소성 현상을 이용하여 기존의 변태유기소성강에 비하여 고강도와 고연성을 동시에 확보하기 위해서는 잔류오스테나이트의 분율을 증가시키고 이의 기계적 안정성을 확보하는 것이 관건이라 할 수 있다.
오스테나이트 안정화 원소인 Mn의 중량%가 5~10% 정도로 증가하게 되면 Ac1 변태온도의 감소에 의해 어닐링시 형성되는 오스테나이트의 분율이 증가하지만 Mn의 함량 증가는 냉연강판내의 페라이트의 재결정 온도에는 큰 영향을 미치지 못한다.
따라서, 냉간가공된 페라이트의 재결정을 통하여 기지조직의 충분한 연성을 확보하는 방향으로 어닐링 온도를 설정하는 경우, 어닐링 중에 역변태된 오스테나이트의 분율이 급격히 증가하게 된다. 또한, 이에 따른 오스테나이트 내의 탄소농도 저하와 결정립 조대화에 의해 생성된 오스테나이트의 열적 안정성이 악화되어 어닐링 후 상온으로 냉각하는 도중 대부분의 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태되어 상온에서 적절한 수준의 오스테나이트 분율을 확보하는 것이 곤란하다.
한편, 오스테나이트의 분율과 결정립크기를 고려하여 열적안정성을 확보하는 어닐링 조건에서는 냉간가공된 페라이트의 재결정이 충분히 이루어지지 않아 최종 강판에 있어서 충분한 연성을 확보하는 것이 매우 어렵게 된다.
본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 Mn의 함량이 5~10% 수준으로 제어된 강재에 페라이트 안정화 원소인 Al을 1~5% 첨가하여 냉연강판의 어닐링하게 된다. 도 1에 나타낸 것처럼, 어닐링 동안 냉간가공된 페라이트가 재결정되어 등축상 페라이트를 형성하는 온도조건에서도 역변태 오스테나이트의 분율을 20~50% 수준으로 제어함과 동시에 오스테나이트 결정립 크기를 1㎛ 이하로 미세하게 유지한다.
따라서, 오스테나이트의 열적, 기계적 안정성을 향상시켜 상온에서 20% 일축 인장 변형 후 시편에 잔류하는 오스테나이트의 분율이 변형 전 오스테나이트 분율의 20% 이상으로 유지하게 된다. 이러한 지속적인 변형유기변태에 의한 균일연신율의 증가는 물론 변형시 다량의 마르텐사이트 형성에 의한 강도증가효과로 냉연강판의 고강도화와 고연성화를 동시에 달성하였다.
이하 본 발명을 강의 조성과 제조방법으로 구분하여 설명한다.
[강의 조성]
탄소(C): 0.05~0.15중량% (이하, 단지 %로 표기함)
상기 탄소(C)는 철강재료에서 가장 중요한 성분으로서 오스테나이트 상의 안정화에 크게 기여하기 때문에 그 첨가량이 증가할수록 오스테나이트의 분율과 기계적 안정성을 증가시키지만, Mn의 함량이 5~10% 수준인 경우에 탄소첨가량이 0.15% 이상 증가하면, 열연강판 내에 존재하는 저온변태상의 강도 상승에 의하여 열연강판의 냉간가공성이 저하되어 냉간압연이 어려워져 생산성이 저하된다.
한편, 탄소의 첨가량이 0.05% 미만인 경우 오스테나이트의 기계적 안정성이 저하되어 연성이 낮아지고 마르텐사이트 상의 경도가 충분하지 못하여, 냉연강판의 최종 강도가 낮아지는 문제점이 발생한다. 따라서 상기 탄소의 함량은 0.05~0.15% 로 제한하는 것이 바람직하다.
망간(Mn): 5~10%
상기 망간(Mn)은 강에서 고용강화원소로서 오스테나이트 안정화에 기여한다. 망간함량이 5% 미만인 경우에는 냉연강판의 어닐링 후 20% 이상의 오스테나이트 분율을 확보하기 어려워진다.
한편, 망간 함량이 10%를 초과하는 경우에는 열연강판의 강도가 급격히 상승하여 냉간가공이 어려워진다. 또한, 냉연강판의 어닐링 온도에서 형성되는 오스테나이트 분율을 50% 이상으로 급격히 증가시킴으로써, 오스테나이트 내의 탄소농도가 감소되어 상온에서의 열적안정성을 저해하여 강판의 강도-연성 밸런스 값을 감소시킨다. 뿐만 아니라, Mn의 과도한 첨가는 열연시 산화스케일 문제 및 도금성의 열화를 초래한다. 따라서 상기 Mn의 함량은 5~10% 로 제한하는 것이 바람직하다.
알루미늄(Al): 1~5%
상기 알루미늄(Al)은 열역학적으로 페라이트 안정화원소로서 냉연강판의 어닐링 시 오스테나이트의 평형 분율을 감소시키는 것으로 알려져 있다. 망간(Mn)이 5~10% 수준으로 첨가된 강재에서 Al이 1~5% 수준으로 첨가되면, 냉연강판 내의 가 공경화된 페라이트가 재결정될 수 있는 어닐링 온도에서의 오스테나이트의 과도한 분율 증가를 억제가능하게 된다. 그리고, 어닐링 과정 중 생성된 오스테나이트의 분율을 20~50% 수준으로 제어함으로써 오스테나이트 내의 탄소농도를 적절히 유지하여 열적, 기계적 안정성을 용이하게 확보할 수 있도록 하여준다.
상기 Al의 함량이 1% 미만이면 어닐링 시 오스테나이트 평형분율에 미치는 영향이 작게 되고, Al의 함량이 5%를 초과하게 되면 제강 및 연속주조시 노즐막힘이 발생하거나 열간압연시의 표면산화가 과도하게 발생하여 표면품질을 저하시킬 가능성이 높다. 따라서 상기 Al의 함량은 1~5% 로 제한하는 것이 바람직하다.
실리콘(Si): 0.1~1%
상기 실리콘(Si)은 강에서 고용강화원소로서 페라이트의 강도증가에 기여하고, 탄화물의 생성을 억제함으로써 잔류오스테나이트 내의 탄소농축에 기여하여 오스테나이트의 열적, 기계적 안정성을 증가시킨다. 상기 실리콘(Si)의 첨가량이 0.1% 이하인 경우, 고용강화효과와 탄화물 생성 억제효과가 현저히 줄어들게 되고, 첨가량이 1%를 초과하는 경우에는 강판의 표면품질에 문제를 일으킬 가능성이 있으므로 상기 실리콘(Si)의 함량은 0.1~1%로 제한하는 것이 바람직하다.
[제조방법]
이하에서는 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판 제조방법에 대하여 첨부된 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2에는 본 발명에 의한 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판 제조방법을 나타낸 제조 공정도가 도시되어 있다.
도면과 같이 본 발명에 의한 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판의 제조방법은, 중량 %로, 0.05~0.15% 탄소(C)와, 5~10% 망간(Mn)과, 1~5% 알루미늄(Al)과, 0.1~1% 실리콘(Si)과, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 구성되는 강의 슬라브를 열간압연하는 열간압연단계(S100)와, 열간 압연된 열연강판을 상온에서 냉간압연하는 냉간압연단계(S200)와, 냉간 압연된 냉연강판을 페라이트와 오스테나이트 이상역 온도범위에서 어닐링하여 미세 오스테나이트 결정립을 형성하는 결정립형성단계(S300)와, 미세 오스테나이트 결정립이 형성된 냉연강판을 상온에서 냉각하는 상온냉각단계(S400)로 이루어진다.
각 단계에 대하여 보다 상세하게 설명하면, 상기 열간압연단계(S100)는 상기와 같은 조성비를 가지는 강의 슬라브를 가열하여 열간압연하고 권취하는 과정이다.
그리고, 상기 냉간압연단계(S200)는 열간 압연된 열연강판을 상온에서 냉간압연하는 과정으로 통상의 조건에서 실시하는 것이 가능하며, 냉간압연된 페라이트의 재결정이 어닐링 시 충분하게 이루어질 수 있도록 냉간압하율을 50~90% 수준으로 실시하는 것이 바람직하다.
상기 결정립형성단계(S300)는 상기 냉연강판을 페라이트와 오스테나이트 이상역 온도 구간에서 어닐링하여 역변태된 미세한 오스테나이트가 20~50% 수준의 상분율을 가지도록 열처리하는 과정이다.
상기 냉연강판의 어닐링 온도에서 유지시간은 오스테나이트 결정립의 조대화가 진행되지 않는 범위 내에서 실시하며, 보다 상세하게는 냉연강판의 어닐링 시간 은 30분 이내로 하는 것이 바람직하다. 그리고, 어닐링 온도까지의 승온속도는 통상의 조건에서 실시하는 것이 가능하다.
이후, 상온냉각단계(S400)에서는 공냉 및 수냉을 포함한 통상적인 냉각조건을 이용하는 것이 가능하며, 상기 냉연강판 내에 등축상 페라이트의 상분율이 50~80%, 결정립크기 1㎛ 이하의 미세 오스테나이트의 상분율이 20~50%으로 유지하는 과정이다.
그리고 상온냉각단계(S400)에서는 표면처리를 위한 패턴냉각과정(S450)을 이용하는 것도 가능하다.
상기 패턴냉각과정(450)은 상기 상온냉각단계(S400)에서 상온으로 냉각하는 도중, 특정 온도 범위에서 강판을 도금 등으로 표면처리 하는 것으로, 상기 상온냉각단계(S400)에서 강판을 480℃의 아연(Zn) pot에 장입하여 아연도금한 후 냉각하는 과정을 일예로 들 수 있을 것이다.
상기와 같은 과정에 따라 제조된 냉연강판의 미세 조직은 도 1에 나타난 바와 같이 등축상 페라이트와 결정립크기 1㎛ 이하의 미세한 오스테나이트를 가지게 된다.
이하에서는 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
[실시예]
하기 표 1과 같이 본 발명의 바람직한 조성의 발명강과 일부 상이하게 조성되는 비교강를 1200oC에서 2시간동안 가열한 후 900oC에서 마무리 열간압연하고 공 냉하였다(S100:열간압연단계). 상기 열연강판을 상온에서 압하율 75%로 냉간압연하였다(S200:냉간압연단계). 이어 상기 냉연강판을 페라이트와 오스테나이트 이상역 온도까지 승온속도 10oC/sec로 가열하고 2분간 어닐링하여 오스테나이트의 상분율이 20~50% 수준으로 유지되도록 한 후(S300:결정립형성단계) 상온까지 공냉(S400:상온냉각단계)하여 시편을 제조하였다.
상기와 같이 제조된 시편을 이용하여 상온에서 ASTM E8M 규격에 의해 강도 및 연신율을 측정하였다. 그리고, 상기와 같이 제조된 시편의 초기 오스테나이트분율과 20% 일축인장 변형 후 오스테나이트 분율은 X-선 회절분석에 의해 측정되었다.
시험결과는 하기 표 1 및 표 2와 같으며, 도 3 은 본 발명에 의한 냉연강판의 발명강과 비교강의 공칭응력-공칭변형률 곡선이다.
도 4 에는 본 발명에 의한 냉연강판의 발명강과 비교강의 X-선 회절 그림이 도시되어 있고, 도 5 에는 본 발명에 의한 냉연강판의 발명강과 비교강의 20% 일축 인장변형 후의 X-선 회절 그림을 나타내었다.
[표 1] 발명강과 비교강의 화학조성, 어닐링 온도 및 초기 오스테나이트 부피분율
구분 조성 (중량%) 어닐링온도
(oC)		 변형 전 초기
오스테나이트분율,γ0 (%)
C Mn Al Si
발명강1 0.07 7.4 2.5 0.5 780 29
발명강2 0.13 7.2 2.8 0.4 780 33
발명강3 0.10 5.5 3.1 0.5 760 31
발명강4 0.11 8.9 2.9 0.6 760 32
발명강5 0.10 7.5 1.5 0.5 760 32
발명강6 0.09 7.4 4.6 0.5 780 36
비교강1 0.03 7.6 2.1 0.4 760 15
비교강2 0.12 2.8 2.9 0.5 760 18
비교강3 0.11 12.5 2.9 0.6 740 10
비교강4 0.08 7.5 0.5 0.6 760 8
비교강5 0.11 6.8 7.1 0.5 760 16
[표 2] 발명강과 비교강의 상온 인장특성 및 20% 연신 후 오스테나이트 분율
구분 항복강도
(MPa)		 인장강도
(MPa)		 총연신율
(%)		 인장강도×총연신율(MPa%) 20% 연신 후 오스테나이트 분율, γ (%) γ/γ0(%)
발명강1 756 991 28 27748 7 24
발명강2 802 1019 31 30570 8 24
발명강3 774 995 27 26865 7 23
발명강4 813 1002 29 29058 9 28
발명강5 798 989 26 25714 8 25
발명강6 820 1012 31 31372 8 22
비교강1 479 615 24 14760 2 13
비교강2 590 812 29 23548 3 17
비교강3 863 1268 16 20288 - -
비교강4 691 992 18 17856 - -
비교강5 612 792 27 21384 4 25
도 3 과 상기 [표 2]에서 알 수 있듯이 중량 %로, 0.05~0.15% 탄소(C)와, 5~10% 망간(Mn)과, 1~5% 알루미늄(Al)과, 0.1~1% 실리콘(Si)과, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 구성된 발명강 1 내지 발명강 6의 냉연강판은 인장강도 980MPa 이상, 강도-연신율 밸런스 값(TS×T.El,인장강도와 총연신율의 곱)이 25000MPa% 이상으로 모두 우수한 강도와 연성를 나타내고 있다.
그러나, 망간(Mn) 또는 탄소(C) 또는 알루미늄(Al)의 함량이 본 발명의 범위 를 벗어난 비교강 1 내지 비교강 5의 냉연강판은 인장강도가 980MPa에 미달되거나 총연신율의 감소로 인하여 강도-연신율 밸런스 값이 25000MPa%에 미치지 못하였다.
도 1 내지 도 4와 상기 [표 1]에서 알 수 있듯이 발명강 1 내지 발명강 6은 초기 오스테나이트의 상분율이 20~50% 수준임을 알 수 있으며, 비교강 1 내지 비교강 5는 초기 오스테나이트의 상분율이 20%에 미치지 못하였다.
그리고, 도 5와 상기 [표 1]에서 알 수 있듯이 발명강 1 내지 발명강 6은 20% 일축 인장변형 후의 잔류오스테나이트 분율이 초기분율의 20% 이상으로서 기계적으로 안정한 오스테나이트의 지속적인 변형유기변태에 의하여 우수한 강도와 연성을 나타내고 있는 것을 알 수 있다.
그러나, 망간(Mn) 또는 탄소(C) 또는 알루미늄(Al)의 함량이 본 발명의 범위를 벗어난 비교강 1 내지 비교강 5는 초기에 20~50% 수준의 오스테나이트 상분율과, 20%의 인장변형 후의 잔류오스테나이트 분율이 초기 분율의 20% 수준을 동시에 만족하지 못하였다.
이러한 결과는 초기 오스테나이트 분율을 20% 이상으로 유지하지 못하여 변태유기소성현상을 충분히 이용하지 못하였거나 또는 생성된 오스테나이트의 기계적 안정성이 충분히 확보되지 못한 것이다. 따라서, 변형 초기에 대부분의 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태됨으로서 20%의 인장변형 후에 잔류오스테나이트의 분율이 초기분율의 20% 수준에 미치지 못하여 지속적인 변태유기소성현상을 일으키기 어려웠기 때문인 것으로 판단된다.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정하지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판의 광학현미경에 의한 미세조직 사진.
도 2 는 본 발명에 의한 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판의 제조방법을 나타낸 제조 공정도.
도 3 은 본 발명에 의한 냉연강판의 발명강과 비교강의 공칭응력-공칭변형률 곡선.
도 4 는 본 발명에 의한 냉연강판의 발명강과 비교강의 X-선 회절 그림.
도 5 은 본 발명에 의한 냉연강판의 발명강과 비교강의 20% 일축 인장변형 후의 X-선 회절 그림.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
S100. 열간압연단계 S200. 냉간압연단계
S300. 결정립형성단계 S400. 상온냉각단계

Claims (6)

  1. 중량 %로, 0.05~0.15% 탄소(C)와, 5~10% 망간(Mn)과, 1~5% 알루미늄(Al) 과, 0.1~1% 실리콘(Si)과, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 구성되며,
    인장강도 980MPa이상이고, 인장강도와 총연신율의 곱(TS×T.El)이 25000MPa% 이상인 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉연강판은 등축상 페라이트의 상분율이 50~80%, 결정립크기 1㎛ 이하의 미세 오스테나이트의 상분율이 20~50%인 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉연 강판은 20%의 일축 인장 변형 후 잔류하는 오스테나이트의 분율이 변형 전 오스테나이트 분율의 20% 이상으로 유지되는 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판.
  4. 중량 %로, 0.05~0.15% 탄소(C)와, 5~10% 망간(Mn)과, 1~5% 알루미늄(Al) 과, 0.1~1% 실리콘(Si)과, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 구성되는 강의 슬라브를 열간압연하는 열간압연단계와,
    열간 압연된 열연강판을 상온에서 냉간압연하는 냉간압연단계와,
    냉간 압연된 냉연강판을 페라이트와 오스테나이트 이상역 온도범위에서 어닐링하여 미세 오스테나이트 결정립을 형성하는 결정립형성단계와,
    미세 오스테나이트 결정립이 형성된 냉연강판을 상온에서 냉각하는 상온냉각단계로 이루어지는 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 냉간압연단계는,
    상기 열연강판을 50~90%의 압하율로 압연하는 과정임을 특징으로 하는 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 상온냉각단계는,
    상기 냉연강판 내에 등축상 페라이트의 상분율이 50~80%, 결정립크기 1㎛ 이하의 미세 오스테나이트의 상분율이 20~50%으로 유지하는 과정임을 특징으로 하는 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판 제조방법.
KR1020080116112A 2008-11-21 2008-11-21 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법 KR101041107B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080116112A KR101041107B1 (ko) 2008-11-21 2008-11-21 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080116112A KR101041107B1 (ko) 2008-11-21 2008-11-21 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100057196A true KR20100057196A (ko) 2010-05-31
KR101041107B1 KR101041107B1 (ko) 2011-06-13

Family

ID=42280997

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080116112A KR101041107B1 (ko) 2008-11-21 2008-11-21 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101041107B1 (ko)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101228798B1 (ko) * 2010-12-03 2013-01-31 포항공과대학교 산학협력단 초세립 고강도 선재 및 그 제조방법
US20140205488A1 (en) * 2012-01-19 2014-07-24 Hyun Jo Jun Ultra Fine-Grained Advanced High Strength Steel Sheet Having Superior Formability
US9758848B2 (en) 2011-04-25 2017-09-12 Jfe Steel Corporation High strength steel sheet having excellent formability and stability of mechanical properties and method for manufacturing the same
CN108251751A (zh) * 2016-12-28 2018-07-06 延世大学校产学协力团 具备超塑性的中锰钢及其制造方法
KR20180077021A (ko) * 2016-12-28 2018-07-06 연세대학교 산학협력단 초소성을 갖는 중망간강과 그 제조 방법
KR20210132798A (ko) * 2020-04-28 2021-11-05 한양대학교 산학협력단 성형 후 초기 미세조직 복원을 통한 연성 회복능을 가진 중망간강의 제조방법
KR20220077605A (ko) 2020-12-02 2022-06-09 이명호 목욕보조장치

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101657784B1 (ko) * 2014-11-28 2016-09-20 주식회사 포스코 열간압연시 크랙 발생이 저감된 고연성 고강도 냉연강판 및 이의 제조방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3584911B2 (ja) 2000-12-05 2004-11-04 Ｊｆｅスチール株式会社 高張力溶融亜鉛めっき鋼板および高張力合金化溶融亜鉛めっき鋼板
JP4268079B2 (ja) 2003-03-26 2009-05-27 株式会社神戸製鋼所 伸び及び耐水素脆化特性に優れた超高強度鋼板、その製造方法、並びに該超高強度鋼板を用いた超高強度プレス成形部品の製造方法
EP1865085B1 (en) * 2005-03-31 2016-03-09 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho High-strength cold-rolled steel sheet excellent in coating adhesion, workability and hydrogen embrittlement resistance, and steel component for automobile
KR100742833B1 (ko) * 2005-12-24 2007-07-25 주식회사 포스코 내식성이 우수한 고 망간 용융도금강판 및 그 제조방법

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101228798B1 (ko) * 2010-12-03 2013-01-31 포항공과대학교 산학협력단 초세립 고강도 선재 및 그 제조방법
US9758848B2 (en) 2011-04-25 2017-09-12 Jfe Steel Corporation High strength steel sheet having excellent formability and stability of mechanical properties and method for manufacturing the same
US20140205488A1 (en) * 2012-01-19 2014-07-24 Hyun Jo Jun Ultra Fine-Grained Advanced High Strength Steel Sheet Having Superior Formability
US9976203B2 (en) * 2012-01-19 2018-05-22 Arcelormittal Ultra fine-grained advanced high strength steel sheet having superior formability
CN108251751A (zh) * 2016-12-28 2018-07-06 延世大学校产学协力团 具备超塑性的中锰钢及其制造方法
KR20180077021A (ko) * 2016-12-28 2018-07-06 연세대학교 산학협력단 초소성을 갖는 중망간강과 그 제조 방법
CN108251751B (zh) * 2016-12-28 2020-08-21 延世大学校产学协力团 具备超塑性的中锰钢及其制造方法
KR20210132798A (ko) * 2020-04-28 2021-11-05 한양대학교 산학협력단 성형 후 초기 미세조직 복원을 통한 연성 회복능을 가진 중망간강의 제조방법
KR20220077605A (ko) 2020-12-02 2022-06-09 이명호 목욕보조장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR101041107B1 (ko) 2011-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101758522B1 (ko) 항복강도 및 구멍확장성이 우수한 초고강도 고연성 강판 및 그 제조방법
WO2017092104A1 (zh) 用于冲压成形的钢材及其成形构件与热处理方法
KR101041107B1 (ko) 강도-연신율 밸런스가 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법
US20190338385A1 (en) High-strength cold rolled steel sheet having high formability and a method of manufacturing thereof
KR101353787B1 (ko) 용접성 및 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법
KR102109265B1 (ko) 항복강도비가 우수한 초고강도 고연성 강판 및 그 제조방법
KR20130050138A (ko) 온간프레스 성형용 강판, 온간프레스 성형 부재 및 이들의 제조방법
KR102493548B1 (ko) 냉간 압연 및 열처리된 강판 및 이의 제조 방법
KR101639919B1 (ko) 항복강도 및 성형성이 우수한 열연강판 및 그 제조방법
JP5272548B2 (ja) 降伏強度が低く、材質変動の小さい高強度冷延鋼板の製造方法
KR101163028B1 (ko) 인장강도, 항복강도 및 연신율이 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법
KR101598499B1 (ko) 고강도 및 고연성 강판 및 그 제조방법
KR101008099B1 (ko) 연성이 우수하고 에지부 균열이 없는 고강도 강판,용융아연도금강판 및 그 제조방법
JP5323702B2 (ja) バーリング加工性に優れた高マンガン高強度鋼板
KR101758525B1 (ko) 고강도 고연신율 고Mn강의 열처리 방법
KR100955203B1 (ko) 연성이 우수한 고망간형 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법
KR101726139B1 (ko) 연신율 및 충격 인성이 우수한 열간 프레스 부재 및 그 제조방법
KR101977491B1 (ko) 냉간 성형성이 우수한 초고강도 고연성 강판 및 그 제조방법
CN114763594A (zh) 一种冷轧钢板以及冷轧钢板的制造方法
KR101798772B1 (ko) 고강도 및 고연신율을 갖는 고Mn강판 및 그 제조 방법
KR20160078533A (ko) 고강도 및 고연신율을 갖는 중망간강판 및 그 제조 방법
KR101076082B1 (ko) 초고강도 열연강판 및 그 제조방법
KR101657791B1 (ko) 고항복비 및 고강도를 갖는 고망간강판 및 그 제조 방법
KR102478807B1 (ko) 고강도 및 고성형성 강판 및 그 제조방법
KR101568495B1 (ko) 우수한 형상 품질을 갖는 고강도 자동차용 냉연강판 및 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: 20140401

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee