KR20120097175A - 열처리 경화강 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열처리 경화강 및 그 제조 방법에 관한 것으로, C : 0.32 ~ 0.38 중량%, Si : 0.5 중량% 이하, Mn : 1.2 ~ 1.4 중량%, P : 0.018 중량% 이하, S : 0.003 중량% 이하, Al : 0.01 ~ 0.05 중량%, Ti : 0.01 ~ 0.05 중량%, Cr : 0.1 ~ 0.4 중량%, N : 0.008 중량% 이하, Ca : 0.001 ~ 0.002 중량%, B : 0.001 ~ 0.005 중량% 및 잔량의 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 이용하여 열연 강판을 제조하는 단계와, 상기 열연 강판을 800 ~ 1000℃로 가열하는 단계 및 상기 가열된 열연 강판 30 ~ 400℃/sec의 냉각속도로 냉각하는 단계를 통하여 제조됨으로써, 1960MPa(2GPa급)이상의 인장강도(TS) 및 5% 이상의 연신율(EL)을 가질 수 있도록 하는 발명에 관한 것이다.

Description

열처리 경화강 및 그 제조방법{HEATED HARDENING STEEL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 열처리 경화강 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열간 압연 혹은 냉간 압연 강판에 열간 프레스 압연 처리를 하거나 후열처리(Post Heating Processing or Indirect Hot Press Forming)를 수행하여 인장강도가 2GPa급 이상인 초고강도를 가지면서 5% 이상의 연신율을 가질 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

자동차에 고강도 및 경량화 효과를 부여하기 위하여, 자동차를 구성하는 각종 부품의 소재에 관하여 많은 연구가 이루어지고 있다. 자동차 구조용 부품에는 주로 열간프레스 강판(열간성형 강판)이 적용되고 있다.

본 발명의 목적은 합금원소 조절과 열간 프레스 법 또는 후열처리 방법을 이용하여 범퍼 부재, 멤버 부재 및 필라 등과 같은 자동차 구조용 부품에 용이하게 적용할 수 있는 초고강도 열처리 경화강을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

아울러, 본 발명의 다른 목적은 상기 제조 방법으로 제조되며, 주 기지를 풀 마르텐사이트 상으로 갖고, 1960MPa(2GPa급)이상의 인장강도(TS) 및 5% 이상의 연신율(EL)을 가지는 초고강도 열처리 경화강을 제공하는 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 열처리 경화강 제조 방법은 C : 0.32 ~ 0.38 중량%, Si : 0.5 중량% 이하, Mn : 1.2 ~ 1.4 중량%, P : 0.018 중량% 이하, S : 0.003 중량% 이하, Al : 0.01 ~ 0.05 중량%, Ti : 0.01 ~ 0.05 중량%, Cr : 0.1 ~ 0.4 중량%, N : 0.008 중량% 이하, Ca : 0.001 ~ 0.002 중량%, B : 0.001 ~ 0.005 중량% 및 잔량의 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 이용하여 강판을 제조하는 단계와, 상기 강판을 800 ~ 1000℃로 가열하는 단계 및 상기 가열된 강판을 30 ~ 400℃/sec의 냉각속도로 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 경화강은 상술한 방법으로 이루어지되, C : 0.32 ~ 0.38 중량%, Si : 0.5 중량% 이하, Mn : 1.2 ~ 1.4 중량%, P : 0.018 중량% 이하, S : 0.003 중량% 이하, Al : 0.01 ~ 0.05 중량%, Ti : 0.01 ~ 0.05 중량%, Cr : 0.1 ~ 0.4 중량%, N : 0.008 중량% 이하, Ca : 0.001 ~ 0.002 중량%, B : 0.001 ~ 0.005 중량% 및 잔량의 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지며 풀 마르텐사이트 상을 갖고, 1960MPa 이상의 인장강도(TS) 및 5% 이상의 연신율(EL)을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 초고강도 열처리 경화강 제조 방법은 황(S)의 함량을 0.003 중량%이하로 조절함으로써, 강판의 충격특성을 향상시키고 1960MPa(2GPa급)이상의 인장강도(TS) 및 5% 이상의 연신율(EL) 특성이 나타나도록 하는 효과를 제공한다.

아울러, 본 발명에 따른 초고강도 열처리 경화강은 최근의 환경규제와, 자동차 연비향상을 위하여 자동차 업계에서 요구하는 고강도화 및 경량화 특성에 더 용이하게 대응할 수 있으므로, 원가 절감 및 안정성 부재에 대한 신뢰성을 확보할 수 있는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초고강도 열처리 경화강의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열처리 경화강의 열처리 전 미세 조직을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열처리 경화강의 열처리 후 미세 조직을 나타낸 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열처리 경화강 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명에서 '열처리 경화'라 함은 가열 및 냉각 공정을 포함하며, 소재를 열처리하여 그 소재의 재질을 단단하게 하는 것을 의미한다. 또한, 본 발명에서 2GPa 급 이상의 인장강도는 1960MPa 이상의 강도를 의미하는 것으로 한다.

이때, 본 발명에 따른 열처리는 핫스탬핑과 같은 열간 프레스 법이 사용될 수 있으며, 열연 강판을 가공한 후에 수행하는 후열처리 방식도 사용될 수 있다.

아울러, 일반적으로 경화강은 열연 강판에 상기와 같은 열처리를 수행하여 얻어진 강판 또는 성형체를 정의한다. 그러나, 본 발명에 따른 경화강은 상기 일반적인 경화강의 의미뿐만 아니라, 다음과 같은 조성으로 이루어지는 열연 강판 상태의 강재에 대한 의미도 포괄하는 것으로 정의한다.

아울러, 상기 열연 강판 이외에 열간압연 처리된 강판을 산세 및 압하시켜서 냉간 압연 처리한 냉연 강판도 포함할 수 있다. 그리고 이때, 냉연 강판은 냉연 강판의 산화 방지를 위하여 용융아연도금, 전기아연도금, 용융 알루미늄도금 및 고분자 내산화 도료 도장의 방법 중 하나 이상으로 표면처리된 강판도 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 열처리 경화강은 강판 상태에서는 고강도 특성이 나타나지 않고 있지만, 열처리 조건이 주어질 경우 2GPa 급의 고강도를 얻을 수 있는 경우 본 발명에 따른 초고강도 열처리 경화강의 범주에 포함될 수 있다.

다만 발명의 편의를 위해서 이하 설명은 열연 강판을 중심으로 설명하는 것으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 초고강도 열처리 경화강의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.

본 발명에 따른 초고강도 열처리 경화강은 C : 0.32 ~ 0.38 중량%, Si : 0.5 중량% 이하, Mn : 1.2 ~ 1.4 중량%, P : 0.018 중량% 이하, S : 0.003 중량% 이하, Al : 0.01 ~ 0.05 중량%, Ti : 0.01 ~ 0.05 중량%, Cr : 0.1 ~ 0.4 중량%, N : 0.008 중량% 이하, Ca : 0.001 ~ 0.002 중량%, B : 0.001 ~ 0.005 중량% 및 잔량의 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재로 구성되며, 열간 마무리 압연 후 저온 권취에 의해서 고성형성 및 높은 연신율을 갖는 열연 강판을 또는 냉연 강판을 제조(S100)하고, 상기 강판을 열처리(S110, S120)하여 제조된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 중량 범위는 기술상 슬래브 판재에 대한 중량 범위로 볼 수 있으나, 실질적으로는 열처리 경화강 전체에 대한 중량 범위로 보는 것이 바람직하다. 아울러, 이러한 중량 범위의 확장은 상기 및 하기 개시되는 본 발명 전체에 적용되는 것으로 한다.

이하, 본 발명에 따른 초고강도 열처리 경화강을 구성하는 각 성분의 역할 및 첨가량에 대하여 설명하면 다음과 같다.

탄소[C]

탄소는 강의 강도 증가에 기여하는 원소이다.

상기 탄소는 0.32 ~ 0.38 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다.

여기서, 본 발명에서 탄소의 함량이 0.32 중량% 미만인 경우에는 열처리 전에 혹은 열처리 후에 충분한 강도를 얻기가 어렵다. 또한 탄소가 0.38 중량%를 초과하는 경우에는 5% 이상의 연신율을 얻기 어려워 성형성이 저하 될 수 있다.

규소[Si]

규소(Si)는 펄라이트 생성을 지연함으로써, 열연 강판의 성형성을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 강판의 담금질성을 향상시키고, 담금질 후 강도의 안정성을 향상시키는 효과를 제공한다.

한편, 규소(Si)의 첨가량이 0.50 중량%를 초과할 경우 열연 강판의 표면특성이 저하되고, 도금 특성 저하 및 적스케일 현상이 나타날 수 있다.

따라서 이러한 점을 고려할 때, 규소(Si)는 열연 강판 전체 중량의 0.50중량%이하의 함량비로 첨가하는 것이 바람직하다.

망간[Mn]

망간은 펄라이트상 생성을 억제하고 오스테나이트 형성 및 내부에 탄소 농화를 촉진하여 잔류 오스테나이트 형성에 기여하며, 강판의 담금질성을 높이고 담금질 후에 강도를 안정적으로 확보하는데 효과적인 원소이다.

그러나 탄소 함량이 높아도 망간의 양이 1.2 중량% 미만으로 낮으면 본 발명에서 요구되는 강도의 확보가 이루어지지 않으며, 망간의 함량이 1.4 중량%를 초과하는 양으로 과도하게 증가될 경우에는 비금속개재물의 양이 증가하여 표면특성이 저하되고, 크랙 발생 등의 결함이 발생할 수 있다. 또한 중심 편석, 미소 편석 등의 편석 현상이 심해져서 성형성이 저하될 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 망간의 함량을 1.2 ~ 1.4 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

인[P]

인은 강의 제조 시 편석 가능성이 큰 원소로서 중심 편석은 물론 미세 편석도 형성하여 재질에 좋지 않은 영향을 주며, 또한 성형 후 일정 시간이 지난 후에 파괴가 되는 지연 파괴의 원인이 될 수 있다.

상기와 같은 이유로, 본 발명에서는 인(P)의 함량을 0.018 중량% 이하로 제한하였다.

황[S]

황(S)은 강의 제조시 불가피하게 함유되는 원소로 강판의 충격 강도 확보에 기여한다.

그러나, 황의 함량이 0.003 중량%를 초과한 양으로 과다 첨가시 조대한 개재물을 증가시켜 피로특성이 오히려 열화될 수 있다. 또한, 과다 첨가된 황은 망간과 결합하여 MnS 와 같은 비금속개재물을 형성하고, 성형 공정 중에 후 크랙과 같은 결함을 발생시킬 수 있다.

따라서 본 발명에서는 황(S)의 첨가량을 열연 강판 전체 중량의 0.003중량%이하로 제한하는 것이 바람직하다.

알루미늄[Al]

알루미늄(Al)은 본 발명에 따른 열연강판 중에 존재하는 산소를 Al₂O₃의 형태로 제거하여 비금속 개재물의 형성을 방지하며, 상기의 실리콘(Si)과 함께 페라이트 안정화 효과를 가져온다.

이러한, 알루미늄이 본 발명에 따른 열연강판 전체 중량의 0.01중량% 미만으로 첨가되는 경우에는 상기 효과가 불충분하게 이루어질 수 있다.

아울러, 알루미늄의 첨가량이 0.05중량%를 초과하면 표면 품질이 급격히 저하되고 다량의 페라이트 형성으로 강도 확보가 어려운 문제점이 있다.

따라서, 알루미늄의 함량은 열연 강판 전체 중량의 0.01 ~ 0.05 중량%인 것이 바람직하다.

티타늄[Ti]

본 발명에서 티타늄(Ti)은 강중의 탄소(C) 또는 질소(N)와 결합되어 TiN와 같은 질화물 형태로 석출된다. 따라서, 상기 티타늄(Ti)은 강중에 질소(N)와 결합하여 BN(보론 질소 화합물) 형성을 억제시켜주는 역할을 한다.

상기 티타늄(Ti)의 첨가량이 슬래브 판재 전체중량의 0.01 중량% 미만에서는 상기의 강도 개선 효과가 적기 때문에 첨가량의 하한을 0.01 중량% 이상으로 한다.

아울러, 티타늄(Ti)의 첨가량이 0.05 중량%를 초과하면 TiC가 석출되기 때문에, 용접열영향부(HAZ)인성을 저하시키는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 상기 티타늄(Ti) 첨가량은 열연 강판 전체 중량의 0.01 ~ 0.05 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

크롬[Cr]

크롬(Cr)은 열연 강판의 담금질성을 향상시키는 원소로서 사용되고 있다. 또한, 담금질 후 강도를 안정화 하는데도 기여하는 원소이다.

그러나, 크롬의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우에는 상기와 같은 특성을 얻을 수 없으며, 0.4 중량%를 초과하는 경우에는 크롬의 증가분에 비례하여 개선되는 특성변화가 크지 않아서 불필요한 비용만 증가되는 결과가 나타날 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 크롬(Cr)의 첨가량은 열연 강판 전체 중량의 0.1 ~ 0.4 중량%로 제한하는 것이 발람직하다.

질소[N]

질소(N)는 고로 또는 전기로 공정에서 불가피하게 첨가되는 원소로 제어 대상이 된다. 또한, 질소가 강 중에 과다 함유되면 상온 내시효성을 확보가 어려워지고, BN(보론 질소 화합물)이 형성되어 열처리 경화성을 저하시키는 원인으로 작용한다.

이러한 점에서, 본 발명에서는 질소의 함량을 0.008 중량% 이하로 제한하였다.

칼슘[Ca]

칼슘(Ca)은 제강 과정에서 통상의 탈황 공정을 거친 후 사용된다. 칼슘을 첨가하여 황(S) 개재물을 구상화시킴으로써, 개재물 형상을 제어하고 강의 인성 특성을 극대화 시킨다.

여기서, 개재물들은 선형으로 존재할 경우 충격 및 인성을 저하시키므로, 본 발명에서는 칼슘의 첨가량을 최소 0.001 중량%이상 첨가하여 개재물을 최대한 제어할 수 있도록 한다. 그러나, 칼슘의 첨가량이 0.002 중량%를 초과하면 원치 않은 CaO가 형성되므로, 본 발명에 따른 칼슘의 첨가량은 열연 강판 전체 중량의 0.001 ~ 0.002 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

보론[B]

보론(B)은 연속냉각변태시 오스테나이트의 페라이트로의 변태를 지연시킴으로써, 열연 강판의 담금질성을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 담금질 후 강도의 안정적인 확보 효과를 더욱 증대시키는 원소이다.

이때, 보론 함유량이 0.001 중량% 미만일 경우에는 그 효과가 미비하고, 0.005 중량%를 초과하면 그 효과는 포화된다.

따라서, 본 발명에 따른 보론 첨가량은 열연 강판 전체중량의 0.001 ~ 0.005 중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 상기와 같이 조성되는 합금 성분을 이용하여 슬래브 판재를 제조한 다음, 열간압연하고, 이어 권취하여 열연 강판으로 제조한다. 물론 열간압연 단계 이전에는 1100 ~ 1250℃ 정도의 온도로 슬라브를 재가열하는 과정이 포함될 수 있다. 이때, 열연 강판은 500 ~ 700℃ 정도의 온도에서 권취하여야 500 ~ 800MPa 이상의 인장강도(TS) 및 20% 이상의 연신율(EL)을 확보할 수 있다.

여기서, 상기 열연 강판의 인장강도가 500MPa 미만일 경우에는 열처리 후에도 2GPa급의 강도를 얻을 수 없으며, 열연 강판의 인장강도가 800MPa를 초과할 경우에는 연신율이 20% 미만으로 저하되어 성형이 어려워지는 문제가 있다.

따라서, 열연 강판의 미세조직의 제어를 위해서 다음과 같은 열간 마무리 압연 공정 및 권취 공정을 수행하는 것이 바람직하다.

열간 압연

본 발명에서는 슬래브 판재를 마련하고, 판재를 1100 ~ 1250℃까지 재가열한 후, 재가열된 슬래브를 750 ~ 950℃에서 열간 마무리 압연하는 것이 바람직하다.

슬라브 판재의 재가열 온도는 1100 ~ 1250 ℃인 것이 바람직하다. 슬라브 재가열 온도가 1100℃ 미만이면 주조 시 편석된 성분이 충분히 재고용되지 못하는 문제점이 있다. 반대로 슬라브 재가열 온도가 1250℃를 초과하면 오스테나이트 결정입도가 증가하여 최종 미세 조직의 페라이트가 조대화되어 강도 확보가 어려울 수 있다.

열간압연 공정에서 마무리 압연온도가 950℃를 초과하는 온도로 너무 높으면 조대화된 결정립으로 인해 페라이트 핵생성이 늦어지고, 권취 온도와의 간격이 커 온도 제어성이 저하된다. 또한 열간 마무리 압연온도가 750℃미만으로 너무 낮은 경우에는 압하 부하 증가 및 에지부에 혼립 조직 발생 가능성이 커진다. 따라서, 본 발명에서는 마무리 압연온도를 750 ~ 950℃에서 조절하는 것이 바람직하다.

권취

다음으로, 본 발명에서 요구되는 기계적 특성을 확보하기 위해서는 권취온도를 500 ~ 700 ℃로 설정한다.

권취온도가 700℃를 초과하는 온도로 높아지면 펄라이트 층상조직의 간격이 넓어지게 된다. 층상조직의 넓은 간격은 전위의 이동을 효과적으로 방해하지 못하기 때문에 강도가 낮아지며 또한 조대한 펄라이트와 페라이트 간의 계면에 변형이 집중되게 된다. 이와 같은 변형의 집중은 계면에서의 보이드(void) 발생으로 이어지며, 이는 결국 크랙으로 성장하게 되어 성형성을 열화 시킨다.

또한 권취온도가 500℃ 미만으로 낮은 경우에도 페라이트 내의 탄소 고용도가 커지기 때문에, 완전한 펄라이트 조직이 아닌 퇴화한 저온 층상조직(degenerated lamellar structure)을 얻게 되므로 전위의 이동을 효과적으로 막지 못하기 때문에 요구하는 강도 및 경도 값을 얻을 수 없다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 화학성분 조절과, 열연공정의 ROT(Run Out Table) 및 권취 온도 제어함으로써, 초고강도 경화강 제조를 위한 열연 강판을 형성한다.

다음으로, 본 발명에서는 다음과 같은 열처리 과정을 통하여 1960MPa(2GPa급)이상의 인장강도(TS) 및 5% 이상의 연신율(EL) 특성을 확보할 수 있도록 한다.

여기서, 열처리라함은 열간 프레스 법 또는 후열처리 방식으로 실시할 수 있다. 그리고 열처리 과정은 소재를 가열하는 단계 및 일정한 냉각 속도로 냉각하는 단계로 나눌 수 있는데, 그 상세한 과정을 설명하면 다음과 같다.

1. 열연 강판의 가열

본 발명에 따른 열처리 경화강은 범퍼 빔과 같이 고강도 특성을 요구하는 자동차 구조 보강용에 사용될 수 있다. 따라서, 구조 보강재 형상을 성형하기 위한 프레스 금형 내에서 가열 공정을 수행하거나, 성형을 마친 후에 가열할 수도 있다.

이때 가열방식은 고주파 가열 등의 방식이 사용될 수 있으며, 가열 온도는 800 ~ 1000℃로 가열하는 것이 바람직하다.

가열 온도가 800℃ 미만일 경우에는 오스테나이트 변태온도 이하로 가열되어 풀 마르텐사이트상(Full Martensite Phase)의 확보가 어려워서 2GPa 급의 강도 확보가 어려워질 수 있다. 이때, 풀 마르텐사이트상은 열처리강의 미세조직을 관찰할 때 마르텐사이트상의 면적비율이 90%이상이 되는 경우를 의미하며, 보다 바람직하게는 마르텐사이트상의 면적비율이 99%이상인 경우를 제시할 수 있다.

반대로, 가열 온도가 1000℃를 초과할 경우에는 강판의 표면이 산화되어 가공성이 저하될 수 있으며, 후속 냉각 과정에서 균열이 발생할 위험이 높아진다. 또한 불필요한 가열온도 설정으로 에너지 낭비를 초래할 수 있다.

다음으로, 가열 후 냉각 종료 온도까지 냉각하는 속도는 30 ~ 400℃/sec로 조절 하는 것이 바람직하다.

아울러, 냉각 속도가 30℃/sec 보다 느리면 담금질 특성이 저하되어 본 발명에서 원하는 강도를 얻을 수 없는 문제가 있다. 반대로, 냉각 속도가 400℃/sec 보다 빠르면 냉각 속도 제어가 어렵고 열처리 효율이 떨어질 수 있다.

실시예

이하에서는, 본 발명에 따른 실시예 및 비교예 샘플들을 제조하고 그에 따른 구체적 특성들을 조사하였다.

먼저, 표 1은 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 4에 적용되는 화학 성분 및 그에 따른 열연 강판의 물리적 특성을 나타낸 것이다.

다음으로, 표 2는 본 발명에 따른 열처리 조건에 따라 강의 특성이 변화하는 것을 조사한 것이다.

[표 1]

먼저, 상기 표 1에서와 같이 본 발명에 따른 합금 조성과 대비되는 비교예1 ~ 비교예4의 경우에는 C, Si 및 Mn 중 하나 이상이 본 발명에 따른 조성 범위를 초과한 경우를 나타내었다.

아울러, 비교예4의 경우에는 본 발명에 따른 충격 특성과 관련된 황(S)의 함량이 지나치게 많이 첨가된 경우를 나타내었다.

한편, 본 발명에 따른 실시예 1 ~ 3은 모두 후속 열처리 공정에 의하여 2 GPa 급 이상의 강도를 안정적으로 확보할 수 있는, 500 ~ 800 MPa의 인장강도 및 20% 이상의 연신율 특성을 나타내었으며, 바람직하게는 25% 이상의 연신율을 나타내었다.

그러나, 본 발명에 따른 성분 범위에서 조금이라도 벗어난 경우에는 상기 기준에 부합되는 결과를 얻지 못하였다.

다음으로, 본 발명의 열처리 조건에 따라 강의 특성이 변화하는 것을 조사하였다. 조사 시편은 상기 실시예2의 성분에 따른 강을 이용하였으며, 가열 온도를 변화시키면서 특성을 조사하였다.

[표 2]

상기 표 2를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 열처리 조건이 지켜지지 못한 경우(비교예5 ~ 비교예7) 1960MPa이상의 인장강도를 얻을 수 없었다. 또한, 비교예8을 제외한 경도 특성도 모두 600Hv 미만으로 나타났다. 비교예8의 경우 본 발명에 따른 열처리 조건에 근접하여 열처리 특성은 비교적 양호하게 나타났으나, 과도한 냉각 속도를 유지하려다 보니 공정비용이 상승하였고 연신율이 떨어지거나 취성이 발생할 위험이 있었다.

반면에 본 발명에 따른 열처리 경화강(실시예4 ~ 실시예6)의 경우 우수한 열처리 특성을 확보할 수 있었다. 이는 열처리에 의해서 안정적인 강도를 확보할 수 있는 정도로 미세조직이 형성되었기 때문인데, 그 일례를 살펴보면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열처리 경화강의 열처리 전 미세 조직을 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 열처리 경화강의 열처리 후 미세 조직을 나타낸 것이다.

도 2 및 도 3 모두 본 발명에 따른 실시예 3의 경우를 나타낸 것이며, 열처리 전에 마르텐사이트 및 오스테나이트 등의 혼합상을 갖는 미세 조직이 열처리 후에는 모두 마르텐사이트상으로 변화되어, 2GPa급 이상의 초고강도 특성을 나타냄을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 초고강도 열연 강판 제조 방법은 황(S)의 함량을 0.003 중량%이하로 첨가하는 등의 합금 성분을 조절하고, 800 ~ 1000℃로 가열하는 열처리 공정을 수행함으로써, 열연 강판의 충격특성을 향상시키고, 1960MPa(2GPa급)이상의 인장강도(TS) 및 5% 이상의 연신율(EL)을 갖는 초고강도 특성을 구현하였다.

따라서, 본 발명에 따른 초고강도 열연 강판은 최근의 환경규제와, 자동차 연비향상을 위하여 자동차 업계에서 요구하는 고강도화 및 경량화 특성에 더 용이하게 대응할 수 있도록 하였으며, 자동차용 부품 제조를 위한 원가 절감 및 안정성 부재에 대한 신뢰성을 확보할 수 있도록 하였다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

S100 : 열연 또는 냉연 강판 제조 단계
S110 : 가열 단계
S120 : 냉각 단계

Claims (8)

1. (a) C : 0.32 ~ 0.38 중량%, Si : 0.5 중량% 이하, Mn : 1.2 ~ 1.4 중량%, P : 0.018 중량% 이하, S : 0.003 중량% 이하, Al : 0.01 ~ 0.05 중량%, Ti : 0.01 ~ 0.05 중량%, Cr : 0.1 ~ 0.4 중량%, N : 0.008 중량% 이하, Ca : 0.001 ~ 0.002 중량%, B : 0.001 ~ 0.005 중량% 및 잔량의 Fe와 기타 불가피한 불순물로 구성되는 슬래브 판재를 이용하여 강판을 제조하는 단계;
   (b) 상기 강판을 800 ~ 1000℃로 가열하는 단계; 및
   (c) 상기 가열된 강판을 30 ~ 400℃/sec의 냉각속도로 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열처리 경화강 제조 방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 (a) 단계에 의하여 제조되는 강판은
   열연 강판 또는 냉연 강판인 것을 특징으로 하는 열처리 경화강 제조 방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 강판을 제조하는 단계는
   상기 슬래브 판재를 1100 ~ 1250℃로 재가열하는 단계;
   상기 재가열된 판재를 마무리 압연온도 750 ~ 950℃로 열간 압연하는 단계;
   상기 열간 마무리 압연된 판재를 500 ~ 700℃의 권취 온도까지 냉각하는 단계; 및
   상기 냉각된 판재를 권취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열처리 경화강 제조 방법.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 강판은
   500 ~ 800MPa이상의 인장강도(TS) 및 20% 이상의 연신율(EL)을 갖는 것을 특징으로 하는 열처리 경화강 제조 방법.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 강판을 가열하는 단계 및 냉각하는 단계는
   금형 내에서 수행하는 열간 프레스 가공 단계인 것을 특징으로 하는 열처리 경화강 제조 방법.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 강판을 가열하는 단계 및 냉각하는 단계는
   상기 강판을 이용하여 가공 처리한 다음에 수행하는 후열처리 단계인 것을 특징으로 하는 열처리 경화강 제조 방법.
   
7. C : 0.32 ~ 0.38 중량%, Si : 0.5 중량% 이하, Mn : 1.2 ~ 1.4 중량%, P : 0.018 중량% 이하, S : 0.003 중량% 이하, Al : 0.01 ~ 0.05 중량%, Ti : 0.01 ~ 0.05 중량%, Cr : 0.1 ~ 0.4 중량%, N : 0.008 중량% 이하, Ca : 0.001 ~ 0.002 중량%, B : 0.001 ~ 0.005 중량% 및 잔량의 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지며, 풀 마르텐사이트 상(Full Martensite Phase)을 갖고, 1960MPa 이상의 인장강도(TS) 및 5% 이상의 연신율(EL)을 갖는 것을 특징으로 하는 열처리 경화강.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 경화강은
   600Hv 이상의 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 열처리 경화강.

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