KR20120073448A

KR20120073448A - 강도 및 저온 인성이 우수한 후판강재 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20120073448A
Application number: KR1020100135221A
Authority: KR
Inventors: 노윤조; 장성호; 박재현; 홍순택
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-07-05
Also published as: KR101253899B1

Abstract

본 발명은 강도 및 저온 인성이 우수한 후판강재에 대한 것으로, 중량 %로, C: 0.13~0.15%, Si: 0.20~0.65%, Mn: 0.4~0.6%, Cr: 1.3~2.3%, Mo: 0.6~1.1%, Ni: 0.1~0.2%, Cu: 0.1~0.2%, Al: 0.2~0.6, P: 0.008% 이하, S: 0.020% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 인장강도가 680 MPa 이상이고, -20℃에서의 저온 인성이 300J 이상인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 680 MPa 이상의 높은 인장 강도를 구비하면서도, -20℃에서의 저온 인성이 300J 이상이어서, 안전성이 상당히 요구되는 발전소 및 석유화학 플랜트의 설비 제조에 사용할 수 있는 강도 및 저온 인성이 우수한 후판강재를 제공할 수 있고, 또한, 고온에서 단시간의 용접후 열처리의 적용이 유리한 후판강재를 제공할 수 있다.

Description

강도 및 저온 인성이 우수한 후판강재 및 그 제조방법{THICK STEEL PLATE HAVING HIGH STRENGTH AND EXCELLENT LOW-TEMPERATURE TOUGHNESS AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 발전 및 석유화학 플랜트 산업에서 구조 용강으로 사용되고 있는 후판강재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 적절한 템퍼링(tempering) 패턴을 활용하여 강도 및 저온 인성이 모두 우수한 저합금 Cr-Mo 후판강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 발전 및 석유 화학 플랜트 산업에 있어서 설비의 효율성 증대를 위해 고압, 고온 조건의 조업조건이 적용되고 있으며, 이러한 조업 조건은 점차 확대 적용되는 추세이다. 또한, 고압, 고온 조건의 조업조건을 적용하기 위해 발전 및 플랜트 설비가 대형화되고 있고, 그에 따라 후판강재의 사용량이 증대되고 있다.

한편, 일반적으로 구조물은 용접에 의해 제작되고 있고, 제작 시 용접에 의해 발생하는 잔류 응력을 최소화하기 위해 용접 후 열처리(Post Weld Heat Treatment, PWHT)를 실시하고 있다. 일반적으로 용접 후 열처리 조건은 열처리 온도가 정해진 뒤 강판의 두께에 따라 유지시간이 결정되는데, 후판강재를 저온에서 용접 후 열처리하는 경우 유지시간이 길어지므로, 고온에서 단시간의 용접 후 열처리를 실시하게 된다. 그런데, 고온에서의 용접 후 열처리를 실시하기 위해서는 고온 템퍼링이 필수적이다.

그러나 고온 템퍼링(tempering)을 적용하는 경우, 일반적으로 저온변태조직 내의 전위 밀도를 급격히 감소시킴으로써 저온 인성은 향상되나, 항복 및 인장강도가 크게 감소하는 문제가 발생한다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 저온 인성뿐 아니라 인장 강도도 우수하여, 고온에서 단시간의 용접 후 열처리의 적용을 가능하게 하는 후판강재를 제공하고자 한다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위해, 중량 %로, C: 0.13~0.15%, Si: 0.20~0.65%, Mn: 0.4~0.6%, Cr: 1.3~2.3%, Mo: 0.6~1.1%, Ni: 0.1~0.2%, Cu: 0.1~0.2%, Al: 0.2~0.6, P: 0.008% 이하, S: 0.020% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 인장강도가 680 MPa 이상이고, -20℃ 에서의 저온 인성이 300J 이상인 강도 및 저온 인성이 우수한 후판강재를 제공한다.

나아가, 본 발명은 상기 성분계 조건을 만족하는 강 슬라브를 가열하는 단계; 상기 가열된 강 슬라브를 재결정 영역에서 패스당 압하율 5~20%로 압연하여 강판을 제조하는 압연 단계; 상기 압연된 강판을 재가열한 후 유지하는 단계; 상기 재가열 유지된 강판을 가속 냉각하는 제1 냉각단계; 상기 가속 냉각된 강판을 700℃~Ac1점에서 템퍼링하는 고온 템퍼링 단계; 상기 템퍼링 처리된 강판을 가속 냉각하는 제2 냉각단계; 상기 냉각된 강판을 그 냉각된 온도에서 템퍼링하는 저온 템퍼링 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강도 및 저온 인성이 우수한 후판강재의 제조방법을 제공한다. 이 경우, 저온 템퍼링 단계는 600~650℃에서 30분~300분간 실시되어 강판의 인장강도를 개선할 수 있다.

본 발명에 의하면, 680 MPa 이상의 높은 인장 강도를 구비하면서도, -20℃에서의 저온 인성이 300J 이상이어서, 안전성이 상당히 요구되는 발전소 및 석유화학 플랜트의 설비 제조에 사용할 수 있는 강도 및 저온 인성이 우수한 후판강재를 제공할 수 있다. 또한, 고온에서 단시간의 용접 후 열처리의 적용이 유리한 후판강재를 제공할 수 있다.

도 1은 퀀칭(quenching) 열처리 이후 고온 및 저온 템퍼링(tempering)을 연속적으로 실시한 열처리 패턴을 보여주는 도면이다.
도 2는 퀀칭 열처리 이후 고온 템퍼링만을 실시한 열처리 패턴을 보여주는 도면이다.
도 3은 퀀칭 열처리 이후 고온 및 저온 템퍼링을 불연속적으로 실시한 열처리 패턴을 보여주는 도면이다.

본 발명은 성분계를 최적화함과 동시에 저온 인성 및 인장강도 확보가 가능한 후판강재를 얻기 위하여, 고온 템퍼링 후 저온 템퍼링 단계를 연속적으로 실시하고 그 저온 템퍼링의 온도 및 유지시간을 제어함으로써 680MPa 이상의 인장 강도 및 300J 이상의 -20℃에서의 충격 인성을 구비하는 저합금 Cr-Mo 후판강재를 제공한다.

이하, 본 발명의 강에 포함되는 성분계에 관하여 보다 상세히 설명한다. 단, 성분계의 %는 중량%를 의미한다.

탄소(C): 0.13~0.15%

본 발명에서 C는 강도를 확보하기 위한 원소로서, 강도 확보 및 저온 인성을 구현하기 위해 0.13~0.15%인 것이 바람직하다. C의 함량이 0.13% 미만인 경우에는 기재 상의 자체 강도가 저하될 수 있어 바람직하지 않고, 0.15%를 초과하면 저온 인성 및 용접성의 저하가 발생하여 발전소 및 석유화학 플랜트에 사용하기 적합하지 않다는 문제점이 발생할 수 있다.

실리콘(Si): 0.20~0.65%

Si은 탈산 효과, 고용 강화 효과 및 충격 천이 온도 상승 효과를 위하여 첨가되는 합금 원소로서, Si의 함량이 0.20% 이상을 첨가함이 바람직하다. 하지만, 그 함량이 0.65%를 초과하면 저온 인성을 저하하고 소려 취하 감수성을 증대시키므로 강도 및 충격 인성 확보를 위해 그 상한을 0.65%로 함이 바람직하다.

망간(Mn): 0.4~0.6%

Mn은 소입성을 효과적으로 상승시켜 재료의 강도를 증가시키는 원소이나 과다하게 첨가되면 S와 함께 연신된 비금속 개재물인 MnS를 형성하여 상온 연신율 및 저온 인성을 저하시키며, 소려취하 감수성을 증대시키므로 본 발명에서는 Mn의 첨가량을 0.4~0.6%로 함이 바람직하다.

알루미늄(Al): 0.2~0.6%

Al은 강한 탈산제로서 용강 중에 산소 함량을 낮추어 청정강 제조에 효과적이므로 0.2% 이상 첨가되는 것이 바람직하고, 다만 그 함량이 너무 많으면 충격인성을 저해하고 다량의 개재물을 형성하여 수소유기균열 저항성을 저해하는 문제점이 발생할 수 있으므로, 그 상한을 0.6%로 함이 바람직하다.

크롬(Cr): 1.3~2.3%

Cr은 재료의 소입성을 증가시켜 강도를 증대시킬 수 있는 합금 원소이며, Mo와 함께 미세한 탄화물 또는 질화물을 형성하여 강도 및 경도를 증가시키는데 매우 효과적이며, 내식성을 증대시키는 원소로서 1.3% 이상 첨가함이 바람직하다. 하지만, 원소 함량이 2.3%를 초과하면 용접성을 저하시키며 제조비의 상승을 초래하므로 그 상한을 2.3%로 함이 바람직하다.

몰리브데늄(Mo): 0.6~1.1%

Mo는 재료의 소입성을 증가시켜 재료의 강도를 증가시키며, Cr과 함께 강도, 경도를 증가시키는데 매우 유효한 합금 원소로서, 이러한 첨가 효과를 얻기 위해서는 0.6% 이상 첨가되는 것이 바람직하지만, 원소함량이 1.1%를 초과하면 상기 효과가 포화되며 다량 첨가 시 제조비용이 상승됨으로 그 상한을 1.1%로 함이 바람직하다.

니켈(Ni): 0.1%~0.2%

Ni은 저온 인성의 향상에 효과적인 원소로서 본 발명에 첨가되지만, Ni 역시 고가의 원소로서 경제성 측면에서 0.1%~0.2%로 함이 바람직하다.

구리(Cu): 0.1~0.2%

Cu는 강 중에 고용되어 강도를 향상시키고 황화수소를 포함하는 분위기 내에서 표면에 보호 피막을 형성하여 강의 부식 속도를 낮추고, 강 중으로 확산하는 수소의 양을 줄여주는 역할을 하므로, 강 성분으로 0.1%이상 첨가되는 것이 바람직하다. 하지만, 원소 함량이 0.2%를 초과하는 경우 열간 압연시 표면에 균열을 유발시켜 표면품질을 저해하게 되므로, 그 상한을 0.2%로 하는 것이 바람직하다.

인(P): 0.008% 이하

P는 저온 인성을 저하시키며 소려취하 감수성을 증대시키는 원소이므로 최대한 낮게 관리하는 것이 좋으나, 제강 공정에서 이를 과다하게 제거하는 것은 많은 비용이 소요되므로 0.008% 이하의 범위 내에서 관리함이 바람직하다.

황(S): 0.020% 이하

S 역시 P와 더불어 저온인성에 악영향을 주는 원소이며, MnS 개재물을 형성하여 강의 수소 유기 균열(Hydrogen Induced Cracking, HIC)를 조장하므로 함량을 낮게 관리하는 것이 좋으나, P와 마찬가지로 제강 공정에서 제거하는데 과다한 비용이 소요될 수 있으므로 0.020%이하의 범위 내에서 관리함이 적절하다.

또한, 본 발명에 따른 후판강재의 두께는 15~80mm 범위인 것이 바람직하다. 후판강재의 두께가 15mm 미만인 경우 템퍼링(tempering) 공정을 수행하더라도 본 발명에서 얻고자 하는 저온 인성을 획득할 수 없을 가능성이 높고, 80mm을 초과하는 경우 가속 냉각(퀀칭, quenching)시 강재의 중심부에서 원하는 냉각속도를 확보하는 것이 물리적으로 불가능하여 본 발명에서 얻고자 하는 강도를 확보할 수 없을 가능성이 높기 때문이다.

이하, 본 발명의 강도 및 저온 인성이 우수한 후판강재를 제조하는 방법에 관하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명에서는 상술한 성분계를 바탕으로 680MPa 이상의 인장 강도 및 -20℃에서 300J 이상의 저온 인성을 얻을 수 있는 후판강재를 형성하기 위하여 다음과 같이 적절한 퀀칭 열처리 및 고온-저온 템퍼링 열처리 과정을 거친다.

가열 단계:

본 발명에서는 상술한 조성을 가지는 강 슬라브를 바람직하게는 1050~1180℃에서 가열하며, 보다 바람직하게는 1100~1180℃에서 가열한다. 상기 가열 온도가 1050℃보다 낮을 경우에는 용질원자의 고용이 어렵고, 반면 상기 가열 온도가 1180℃를 초과하면 오스테나이트 결정립 크기가 너무 조대하게 되어 강판의 물성이 저하되기 때문이다.

압연 단계:

본 발명에서는 상기 가열된 강 슬라브를 재결정 영역에서, 각 압연 패스당 바람직하게는 5~20%의 압하율로 압연하여 강판을 제조한다. 강 슬라브를 균일하게 압하하기 위해서는 각 압연 패스당 압하율을 5% 이상으로 함이 바람직하나, 공정상의 한계로 인해 20% 초과의 압하율을 적용하기 어려우므로, 상기 압하율의 범위는 5~20%가 바람직하다.

상기 압연은 재결정 영역에서 종료된다.

상기 압연 종료 후 후술하는 재가열 유지 단계의 개시 전에, 상기 압연된 강판을 상온(약 25℃)까지 공냉할 수 있다.

재가열 유지단계:

본 발명에서는 상기 압연된 강판을 바람직하게는 930~970℃까지 재가열한 후 20~30분간 유지한다. 상기 재가열온도가 930℃ 미만인 경우 오스테나이트 조직을 충분히 확보할 수 없으며, 970℃를 초과한 경우 오스테나이트 결정립 크기가 너무 조대하게 되어 강판의 물성이 저하되기 때문이다.

제1 냉각단계:

본 발명에서는 강판의 15~80mm 두께범위에서 두께방향으로 균일한 베이나이트/마르텐사이트 조직을 얻기 위해, 상기 재가열 유지된 강판에 대해 바람직하게는 300℃ 이하까지 가속 냉각을 실시한다.

또한, 상기 냉각은 바람직하게는 속도 3~15℃/sec로 실시한다. 냉각속도가 3℃/sec 보다 낮으면, 두께방향으로 균일한 베이나이트/마르텐사이트 조직을 형성하기 어렵고, 15℃/sec을 초과하면 과다한 경도 값을 가지는 경한 조직을 형성하여 용접시 저온 균열 발생 가능성이 존재하기 때문이다.

상기 재가열 유지 단계 후 가속 냉각된 강판의 미세조직은, 베이나이트의 경우 래스(lath) 내부 또는 래스(lath) 입계에 M₃X 타입의 시멘타이트가 형성되어 있으며 일부 탄소가 기지에 고용되어 있고, 반면 마르텐사이트의 경우 탄화물 형성 없이 탄소는 조직에 고용되어 있다. 여기서 M은 철(Fe), 크롬(Cr), 몰리브데늄(Mo)이며 X는 탄소(C)이다.

고온 템퍼링 단계:

가속 냉각 처리된 강판은 베이나이트/마르텐사이트 조직을 포함하는 바 상기 마르텐사이트 조직의 취성을 완화시키기 위해 템퍼링 공정을 수행한다. 또한, 강판을 이용하여 설비 제작시, 고온에서의 용접 후 열처리를 실시하기 위해서는 고온 템퍼링 단계는 필수적이다.

따라서, 본 발명에서는 상기 가속 냉각된 강판을 바람직하게는 700℃~Ac1점에서 템퍼링하며, 보다 바람직하게는 730~760℃에서 템퍼링한다. 고온(예: 690℃)에서 단시간 동안 용접 후 열처리를 실시하기 위해서는 700℃ 이상에서 템퍼링을 실시함이 바람직하나, Ac1점을 초과하면 베이나이트/마르텐사이트 조직이 변태될 수 있으므로 700℃~Ac1점 범위의 온도에서 템퍼링함이 바람직하다.

또한, 상기 고온 템퍼링 단계는 바람직하게는 10~30분간 실시된다. 템퍼링 실시 시간이 10분 미만인 경우 연성확보를 위한 연화가 제대로 수행되기 어렵고, 30분 초과한 경우 미세 석출물이 조대화되어 물성이 저하될 가능성이 크기 때문이다.

제2 냉각단계:

상기 고온 템퍼링 단계가 완료된 이후 템퍼링 처리된 강판을 바람직하게는 600~650℃까지 냉각한다. 이는 고온 템퍼링 단계 완료 후 저온 템퍼링 단계를 연속적으로 실시하기 위함이다.

또한, 이 경우 냉각속도는 바람직하게는 10℃/sec 이상으로 한다. 이는 고온 템퍼링 단계에서 생성반응이 완료된 M₃X 탄화물이 냉각하는 동안 성장하는 것을 최소화하기 위함이다.

저온 템퍼링 단계:

본 발명에서는 고온 템퍼링 공정에서 감소된 인장강도를 보상하기 위해 탄화물 석출 경화를 활용하고, 이를 위해 저온 템퍼링 단계를 수행한다.

일반적으로 베이나이트 또는 마르텐사이트 조직을 가지는 Cr-Mo 강판은 템퍼링시 M₃X -> M₂X -> M₇X₃ -> M₂₃X₆ -> M₆X (여기서, M은 철(Fe), 크롬(Cr), 몰리브데늄(Mo)이며, X는 탄소(C)이다.) 순서로 탄화물이 석출된다. 상술한 고온 템퍼링 단계에서, M₃X 탄화물은 생성 완료되어 재용해되거나 판상 시멘타이트를 구상화하며, 저온 템퍼링 온도로 냉각되면서 석출된 M₃X 탄화물은 미세 M₂X 탄화물을 생성하기 위한 씨드(seed)가 된다. 일반적으로 M₂X 탄화물은 미세 석출물로서 전위 억제 효과가 있어 인장 강도를 향상시키며, M₃X 탄화물은 조대 석출물로서 전위 억제 효과가 없어 인장 강도 향상에 기여하는 바가 없으므로, 저온 템퍼링 단계에서는 M₃X 탄화물의 분율은 최소화하고, M₂X의 탄화물의 분율은 최대화하도록 온도 및 실시시간을 조절하여, 최적의 인장 강도 및 저온 인성을 구현하도록 한다.

저온 템퍼링 단계에서의 온도는 600~650℃임이 바람직하다. 이러한 온도 영역은 M₂X의 탄화물의 분율을 최대화하도록 제어하기에 적절한 온도 범위로서, 만약 템퍼링 온도가 600℃보다 낮으면 탄화물의 석출이 제대로 이루어지지 않고, 반면 650℃를 초과하는 온도에서는 인장 강도 확보가 용이하지 않고 또한 M₂X 탄화물이 분해되고 대신 M₇X₃나 M₂₃X₆ 탄화물이 석출되므로 바람직하지 않기 때문이다_.

또한, 저온 템퍼링 단계에서의 실시 시간은 30~300분인 것이 바람직하다. 이는 고온 템퍼링 후 감소된 인장 강도가 저온 템퍼링에 의해 증대되어 최고점이 되는 시점과 저온 템퍼링 단계의 종료 시점을 일치시키기 위함이며, 상술한 최적의 인장강도를 가지는 시점은 M₂X 탄화물 분율이 최대가 되고, M₃X 탄화물 분율이 최소가 되는 시점과도 일치한다.

제3 냉각단계: 냉각속도 1℃/sec 이하로 냉각

저온 템퍼링 단계가 완료된 이후, 상온까지 바람직하게는 1℃/sec 이하(0℃/sec 제외)의 냉각속도로 냉각한다.

(실시예)

본 실시예에서는 하기 표 1과 같은 화학 성분으로 발명강와 비교강을 각각 제조하였다. 각 화학 조성의 강 슬라브를 적정한 온도범위에서 가열하고 재결정영역에서 5~20% 범위의 압하율로 압연을 실시하여 강판을 제조하였다.

	C	Mn	Si	P	S	Al	Ni	Cr	Mo	Cu	N
발명강A	0.15	0.58	0.59	0.004	0.001	0.02	0.16	1.56	0.66	0.15	40
발명강B	0.13	0.57	0.56	0.006	0.001	0.02	0.17	1.61	0.63	0.13	64
발명강C	0.14	0.48	0.27	0.005	0.001	0.03	0.15	2.2	0.97	0.16	57
비교강D	0.15	0.58	0.59	0.003	0.001	0.03	0.15	1.58	0.65	0.15	45

그리고 나서, 가열 유지 및 제1 냉각, 고온 템퍼링 및 제2 냉각, 저온 템퍼링 및 제3 냉각 (퀀칭 및 템퍼링) 등의 조건을 도 1 내지 3 및 하기 표 2에 나타난 바와 같이 실시하였다.

도 1 내지 도 3은 발명강 및 비교강에 적용된 퀀칭 및 템퍼링 패턴을 보여주는 도면으로서, 그 열처리 패턴을 이하 구체적으로 설명한다.

도 1은 퀀칭(quenching) 열처리 이후 고온 및 저온 템퍼링을 연속적으로 실시한 열처리 패턴을 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하여 적용된 퀀칭 및 템퍼링 패턴을 설명하면, 강판을 930℃로 가열하여 20분간 유지한 후 상온(25℃)까지 10℃/sec로 냉각하고 (퀀칭 열처리), 이후 750℃에서 20분간 고온 템퍼링을 행한 후, 620℃까지 10℃/sec로 냉각하여 620℃에서 일정 시간 동안(실시예 및 비교예에서는, 28, 30, 90, 92, 300, 310분) 유지하는 저온 템퍼링을 행하고, 상온(25℃)까지 1℃/sec로 냉각한다(이하, 도 1의 패턴이라 칭함).

도 2는 퀀칭 열처리 이후 고온 템퍼링만을 실시한 열처리 패턴을 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하여 적용된 퀀칭 및 템퍼링 패턴을 설명하면, 강판을 930℃로 가열하여 20분간 유지한 후 상온(25℃)까지 10℃/sec로 냉각하고 (퀀칭(quenching) 열처리), 이후 730℃에서 20분간 고온 템퍼링을 행한 이후, 공기 냉각에 의해 상온(25℃)까지 냉각한다(이하, 도 2의 패턴이라 칭함).

도 3은 퀀칭 열처리 이후 고온 및 저온 템퍼링을 불연속적으로 실시한 열처리 패턴을 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하여 적용된 퀀칭 및 템퍼링 패턴을 설명하면, 강판을 930℃로 가열하여 20분간 유지한 후 상온(25℃)까지 10℃/sec로 냉각하고 (퀀칭 열처리), 이후 750℃에서 20분간 고온 템퍼링을 행한 이후 상온(25℃)까지 10℃/sec로 냉각한다. 이후 620℃로 가열하여 일정시간 동안(비교예에서는, 90분) 유지하는 저온 템퍼링을 행하고, 25℃까지 1℃/sec로 냉각한다(이하, 도 3의 패턴이라 칭함).

시편 No.	열처리 패턴	강종	가열 유지	제1냉각		고온템퍼링	제2 냉각	저온 템퍼링		제3 냉각
시편 No.	열처리 패턴	강종	온도/ 유지시간 (℃/분)	냉각 속도 (℃/sec)	냉각 후 온도 (℃)	온도/ 유지시간 (℃/분)	냉각 속도 (℃/sec)	온도 (℃)	유지시간 (분)	냉각 속도 (℃/sec)	냉각 후 온도 (℃)
실시예1	도 1	발명강A	930/20	10.0	상온 (25)	750/20	10.0	620	90	1.0	상온 (25)
실시예2	도 1	발명강B							92
실시예3	도 1	발명강C							30
실시예4	도 1	발명강C							90
실시예5	도 1	발명강C							300
비교예1	도 1	발명강A							28
비교예2	도 1	발명강A							310
비교예3	도 1	발명강B							28
비교예4	도 1	발명강B							310
비교예5	도 3	발명강A							90
비교예6	도 2	비교강D				730/20	공냉	-	-	-

상술한 바와 같이 가열 유지 및 제1 냉각, 고온 템퍼링 및 제2 냉각, 저온 템퍼링 및 제3 냉각 (퀀칭 및 템퍼링)을 실시한 후, 항복 강도, 인장 강도, 연신율 및 저온 인성을 평가하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

단, 저온 인성은 -20℃에서 V노치를 갖는 시편을 샤르피 충격 시험을 행하여 얻은 샤르피 충격 에너지값으로 평가한 것이다.

시편 No.	열처리 패턴	강종	강판 두께	물성
시편 No.	열처리 패턴	강종	강판 두께	YS (항복강도) (MPa)	TS (인장강도) (MPa)	EL (연신율) (%)	-20℃ 충격인성 (J)
실시예1	도 1	발명강A	65.0	522	682	26	313
실시예2	도 1	발명강B		534	699	24	305
실시예3	도 1	발명강C		596	734	28	328
실시예4	도 1	발명강C		582	718	32	316
실시예5	도 1	발명강C		553	689	35	378
비교예1	도 1	발명강A		478	628	30	412
비교예2	도 1	발명강A		494	637	33	320
비교예3	도 1	발명강B		487	615	30	389
비교예4	도 1	발명강B		507	637	33	318
비교예5	도 3	발명강A		488	620	30	360
비교예6	도 2	비교강D		481	621	32	375

상기 표 3에서 볼 수 있듯이, 본 발명에 따른 제조방법을 적용할 경우(실시예1~5) 퀀칭 열처리 이후 고온 템퍼링만 실시하는 종래 기술(비교예6)에 비해 항복 강도 및 인장강도가 우수하며, 동등한 수준의 우수한 저온 인성을 가지는 것을 확인할 수 있었다.

한편, 고온 템퍼링과 저온 템퍼링을 불연속적으로 실시하는 경우(비교예 5), 탄화물 석출에 의한 강도의 증가 현상을 관찰할 수 없었다. 따라서, 최적의 인장강도와 저온 인성을 구현하기 위해서는 고온 템퍼링과 저온 템퍼링을 연속적으로 실시해야 함을 확인할 수 있었다.

Claims

중량 %로, C: 0.13~0.15%, Si: 0.20~0.65%, Mn: 0.4~0.6%, Cr: 1.3~2.3%, Mo: 0.6~1.1%, Ni: 0.1~0.2%, Cu: 0.1~0.2%, Al: 0.2~0.6, P: 0.008% 이하, S: 0.020% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 인장강도가 680 MPa 이상이고, -20℃에서의 저온 인성이 300J 이상인 강도 및 저온 인성이 우수한 후판강재.
중량 %로, C: 0.13~0.15%, Si: 0.20~0.65%, Mn: 0.4~0.6%, Cr: 1.3~2.3%, Mo: 0.6~1.1%, Ni: 0.1~0.2%, Cu:0.1~0.2%, Al: 0.2~0.6%, P: 0.008% 이하, S: 0.020% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 가열하는 단계;
상기 가열된 강 슬라브를 재결정 영역에서 패스당 압하율 5~20%로 압연하여 강판을 제조하는 압연 단계;
상기 압연된 강판을 재가열한 후 유지하는 단계;
상기 재가열 유지된 강판을 가속 냉각하는 제1 냉각단계;
상기 가속 냉각된 강판을 700℃~Ac1점에서 템퍼링하는 고온 템퍼링 단계;
상기 템퍼링 처리된 강판을 가속 냉각하는 제2 냉각단계;
상기 냉각된 강판을 그 냉각된 온도에서 템퍼링하는 저온 템퍼링 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강도 및 저온 인성이 우수한 후판강재의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 가열 온도는 1050~1180℃인 강도 및 저온 인성이 우수한 후판강재의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 재가열 온도는 930~970℃인 강도 및 저온 인성이 우수한 후판강재의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 유지 시간은 20~30분인 강도 및 저온 인성이 우수한 후판강재의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 제1 냉각단계는 3℃/sec ~15℃/sec의 속도로 실시되는 것인 강도 및 저온 인성이 우수한 후판강재의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 제1 냉각단계는 300℃ 이하까지 냉각하는 것인 강도 및 저온 인성이 우수한 후판강재의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 고온 템퍼링 단계는 730~760℃에서 실시하는 것인 강도 및 저온 인성이 우수한 후판강재의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 고온 템퍼링 단계는 10~30분간 행해지는 강도 및 저온 인성이 우수한 후판강재의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 제2 냉각단계는 600~650℃까지 냉각되는 것인 강도 및 저온 인성이 우수한 후판강재의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 제2 냉각단계는 10℃/sec 이상의 속도로 실시되는 강도 및 저온 인성이 우수한 후판강재의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 저온 템퍼링 단계는 600~650℃에서 실시되는 것인 강도 및 저온 인성이 우수한 후판강재의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 저온 템퍼링 단계는 30~300분간 행해지는 강도 및 저온 인성이 우수한 후판강재의 제조방법.
제2항에 있어서, 상기 저온 템퍼링 단계 이후 1℃/sec 이하(0℃/sec 제외) 속도로 냉각되는 제3 냉각단계가 추가로 포함되는 강도 및 저온 인성이 우수한 후판강재의 제조방법.