KR20130046966A - 고강도 냉연강판 제조 방법 - Google Patents

고강도 냉연강판 제조 방법 Download PDF

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Abstract

굽힘 특성 및 항복강도가 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조 방법에 관하여 개시한다.
본 발명에 따른 고강도 강판 제조 방법은 중량%로, 탄소(C) : 0.1~0.15%, 실리콘(Si): 0.02~0.05%, 망간(Mn) : 2.0~2.5%, 인(P) : 0.03% 이하, 황(S) : 0.005% 이하, 알루미늄(Al) : 0.01~0.05%, 크롬(Cr) : 0.3~0.5중량%, 보론(B) : 0.0025~0.005%, 니오븀(Nb) : 0.03~0.07중량%, 티타늄(Ti) : 0.005~0.03중량%, 질소(N) : 50ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 강 슬라브를 열간압연 및 냉각하여 열연강판을 제조하는 단계; 상기 열연강판을 냉간압연하는 단계; 상기 냉간압연된 강판을 가열하여 Ac3점 이상의 오스테나이트 단상역에서 소둔 처리하는 단계; 상기 소둔 처리된 강판을 Ms점 이하의 마르텐사이트 온도역까지 냉각하는 단계; 및 상기 냉각된 강판을 상기 마르텐사이트 온도역에서 오스템퍼링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고강도 냉연강판 제조 방법 {HIGH STRENGTH COLD-ROLLED STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 냉연강판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금성분 및 소둔 등의 공정 조건 제어를 통하여 굽힘 특성 및 항복강도가 우수한 고강도 냉연강판 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 냉연강판은 정련을 거친 용강을 연속주조로 응고하여 슬라브를 만들고, 제조된 슬라브를 열간압연, 냉간압연 및 소둔 처리하여 제조된다.
냉연강판의 경우 소둔 처리 조건, 보다 구체적으로는 소둔 처리 온도 및 냉각 조건에 따라 강판의 물성이 결정된다. 일반적으로 인장강도 1180MPa 이상의 초고강도를 확보하기 위해서는 충분한 마르텐사이트 분율이 필요하다.
냉연강판 제조 과정에서 마르텐사이트 분율 확보는 고속 냉각조건으로 구현되고 있다. 저속 냉각 조건에서는 냉각 중 페라이트 변태에 의하여 충분한 마르텐사이트 확보가 어렵고, 또한 높은 항복강도를 얻기 어렵다.
본 발명과 관련된 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0063981호(2005.06.29. 공개)가 있다.
본 발명의 목적은 합금성분 및 소둔 등의 공정 조건 제어를 통하여 소둔 처리 후, 저속 냉각 조건 하에서도 충분한 마르텐사이트 분율을 나타낼 수 있어 인장강도 1180MPa 이상 및 항복강도 980MPa 이상의 초고강도를 가질 수 있는 냉연강판 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 항복강도 및 굽힘 특성이 우수한 고강도 냉연강판을 제공하는 것이다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고강도 강판 제조 방법은 중량%로, 탄소(C) : 0.1~0.15%, 실리콘(Si): 0.02~0.05%, 망간(Mn) : 2.0~2.5%, 인(P) : 0.03% 이하, 황(S) : 0.005% 이하, 알루미늄(Al) : 0.01~0.05%, 크롬(Cr) : 0.3~0.5중량%, 보론(B) : 0.0025~0.005%, 니오븀(Nb) : 0.03~0.07중량%, 티타늄(Ti) : 0.005~0.03중량%, 질소(N) : 50ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진 열연강판을 냉간압연하는 단계; 상기 냉간압연된 강판을 가열하여 Ac3점 이상의 오스테나이트 단상역에서 소둔 처리하는 단계; 상기 소둔 처리된 강판을 Ms점 이하의 마르텐사이트 온도역까지 냉각하는 단계; 및 상기 냉각된 강판을 상기 마르텐사이트 온도역에서 오스템퍼링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 냉각은 10℃/sec 미만의 평균 냉각속도로 실시될 수 있으며, 3~5℃/sec의 평균 냉각 속도로 실시되는 것이 보다 바람직하다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 고강도 강판은 중량%로, 탄소(C) : 0.1~0.15%, 실리콘(Si): 0.02~0.05%, 망간(Mn) : 2.0~2.5%, 인(P) : 0.03% 이하, 황(S) : 0.005% 이하, 알루미늄(Al) : 0.01~0.05%, 크롬(Cr) : 0.3~0.5중량%, 보론(B) : 0.0025~0.005%, 니오븀(Nb) : 0.03~0.07중량%, 티타늄(Ti) : 0.005~0.03중량%, 질소(N) : 50ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지고, 마르텐사이트를 주상으로 하며, 베이나이트를 제2상으로 포함하는 복합조직에 석출물이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 냉연강판은 항복강도 980MPa 이상을 가질 수 있다. 또한, 상기 냉연강판은 인장강도 1180MPa 이상 및 연신율 5% 이상을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 고강도 강판 제조 방법은 보론(B), 니오븀(Nb) 등의 합금 성분 조절과, 소둔, 냉각, 오스템퍼링 등의 공정 조건 제어를 통하여, 소둔 처리후 저속 냉각조건 하에서도 마르텐사이트를 주상으로 하며, 베이나이트를 제2상으로 하는 복합조직을 가질 수 있다. 아울러, 본 발명에 따라 제조된 고강도 강판은 상기 복합조직에 석출물이 형성됨으로써 항복강도 980MPa 이상 및 인장강도 1180MPa 이상의 초고강도를 나타낼 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고강도 강판 제조 방법은 소둔 처리를 오스테나이트 단상역에서 실시한 결과, 페라이트와 오스테나이트 계면에서 생성된 마르텐사이트가 분산 분포될 수 있어 중심 편석대를 감소시킬 수 있으며, 그 결과, 제조된 강판의 굽힘 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고강도 강판 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 소둔, 냉각 및 오스템퍼링 예를 나타낸 것이다.
도 3은 조성 1, 조성 3 및 조성 4의 CCT(Continuous Cooling Transformation) 곡선을 나타낸 것이다.
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.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고강도 강판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 고강도 강판은 중량%로, 탄소(C) : 0.1~0.15%, 실리콘(Si): 0.02~0.05%, 망간(Mn) : 2.0~2.5%, 인(P) : 0.03% 이하, 황(S) : 0.005% 이하, 알루미늄(Al) : 0.01~0.05%, 크롬(Cr) : 0.3~0.5중량%, 보론(B) : 0.0025~0.005%, 니오븀(Nb) : 0.03~0.07중량%, 티타늄(Ti) : 0.005~0.03중량%, 질소(N) : 50ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다.
탄소(C)
탄소(C)는 복합조직강에서 마르텐사이트 분율 및 경도 향상에 기여한다.
상기 탄소는 강판 전체 중량의 0.1~0.15중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소의 첨가량이 0.1중량% 미만일 경우 목표로 하는 충분한 마르텐사이트 분율을 확보하기 어렵다. 반면, 탄소 함량이 0.15중량%를 초과할 경우, 강중 탄화물 형성이 촉진되어 연신율이 저하될 수 있다.
실리콘(Si)
실리콘(Si)은 고용강화 원소로서, 강의 청정화 및 오스테나이트 내의 탄소 농화를 촉진하며, 적정 망간(Mn)을 첨가하는 강중에서 용접시 용융 금속의 유동성을 좋게 하여 용접부내 개재물 잔류를 최대한 감소시키는 원소이다. 또한, 실리콘은 항복비, 연신율의 균형을 저해하지 않으면서 강도를 향상하며 페라이트내 탄소의 확산 속도를 느리게 하기 때문에 탄화물 성장을 억제하며 페라이트를 안정화하여 연신율을 향상시키는데 기여한다.
상기 실리콘은 강판 전체 중량의 0.02~0.05중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘의 첨가량이 0.02중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 실리콘의 첨가량이 0.05중량%를 초과하는 경우, 소재 표면에 Mn2SiO4상 및 SiO2상을 형성하여 도금성 및 용접성을 저하시키는 문제점이 있다.
망간(Mn)
망간(Mn)은 고용강화 원소로서, 강도 향상에 기여하여, 오스테나이트 안정화에 기여한다.
상기 망간은 강판 전체 중량의 2.0~2.5중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간의 함량이 2.0중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 망간의 함량이 2.5중량%를 초과하는 경우 소재 두께 중심부에서 망간 밴드가 발달하여 연신율이 저하되는 문제점이 있다.
인(P)
인(P)은 고용강화에 의하여 강판의 강도 향상에 기여하며, 탄화물 형성 억제에 효과적인 원소로서 소둔 및 냉각 후 과시효 구간에서의 탄화물 형성에 의한 연신율 저하를 방지하는 역할을 수행한다. 또한 망간 당량을 향상하여 마르텐사이트를 얻기에 효과적이다. 다만, 인이 과다 첨가될 경우, Fe3P의 스테다이트를 형성하여 열간 취성의 원인이 된다.
이에 본 발명에서는 인의 함량을 강판 전체 중량의 0.03중량% 이하로 제한하였다.
황(S)
황(S)은 인성 용접성을 저해하고, MnS 비금속 개재물을 증가시켜 강의 가공중 크랙을 발생하며, 과다 함유시 조대한 개재물을 증가시켜 강의 피로특성을 열화시킨다.
이에, 본 발명에서는 황의 함량을 강판 전체 중량의 0.005% 이하로 제한하였다.
알루미늄(Al)
알루미늄(Al)은 탈산제로 주로 사용하는 원소로서, 페라이트를 청정화하여 연신율을 향상시키며 오스테나이트 내 탄소 농화량을 증진하여 오스테나이트를 안정화시키는데 기여한다. 또한 알루미늄은 철과 아연도금층 사이에 레이어로 작용하여 도금성을 개선하는 원소이며, 열연 코일내 망간 밴드의 형성을 억제하는데 효과적인 원소이다.
상기 알루미늄은 강판 전체 중량의 0.01~0.05중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 알루미늄의 첨가량이 0.01중량% 미만일 경우 상기의 효과를 충분히 얻기 어렵다. 반면, 알루미늄의 첨가량이 0.05중량%를 초과하는 경우, 연주성을 저하시키며 슬라브내 AlN을 형성하여 열연 크랙을 유발하는 문제점이 있다.
크롬(Cr)
크롬(Cr)은 오스테나이트 안정화 원소로서 소입성 향상에 기여한다.
상기 크롬은 강판 전체 중량의 0.3~0.5중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 상기 크롬이 0.3중량% 미만으로 첨가되면 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 크롬이 0.5중량%를 초과하여 과다하게 첨가되면 도금성을 저해하는 문제점이 있다.
보론(B)
보론(B)은 소입성 원소로서, 본 발명에서 소둔처리 후 냉각시에 강의 마르텐사이트 형성에 크게 기여한다. 특히, 보론은 페라이트 변태를 지연함으로써 저속 냉각 조건에서도 마르텐사이트가 형성되는데 크게 기여한다.
상기 보론은 강판 전체 중량의 0.0025~0.005중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 보론의 첨가량이 0.0025중량% 미만일 경우, 페라이트 변태 지연 효과가 불충분하여 저속 냉각 조건에서 충분한 마르텐사이트 분율을 확보하기 어렵다. 반대로, 보론의 첨가량이 0.005중량%를 초과하여 첨가될 경우, 강의 인성을 저해하는 문제점이 있다.
니오븀(Nb)
니오븀(Nb)은 강 중에 Nb(C, N), (Nb, V) 형태의 석출 또는 Fe 내 고용 강화를 통하여 강의 강도를 향상시킨다.
상기 니오븀은 강판 전체 중량의 0.03~0.07중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 니오븀의 함량이 0.03중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 미미한 관계로 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 니오븀의 함량이 0.07중량%를 초과할 경우에는 제조 비용의 상승을 초래하며, 저온 충격 특성을 열화시킬 수 있다.
티타늄(Ti)
티타늄 (Ti) 원소는 강중에 질소와 결합하여 미세한 TiN 석출물을 형성함으로써 결정립 성장을 억제하며, 고용 질소를 저하시킨다.
상기 티타늄의 함량은 강판 전체 중량의 0.005 ~ 0.03 중량%인 것이 바람직하다. 티타늄이 0.005 중량% 미만으로 첨가되면 그 효과가 불충분하다. 반대로, 티타늄이 0.03 중량%를 초과할 경우 TiN 석출물이 조대해져 결정립 성장을 억제하는 효과가 저하되고, 강의 표면 결함을 유발시킬 수 있다.
질소(N)
질소(N)는 AlN 등의 형성으로 결정립 미세화에 기여하나, 용융아연도금시 아연 도금층의 합금화 공정후 냉각 과정에서 과포화되어 균일 연신율을 저하시키는 등 강의 재질 특성을 저하시키는 요인이 된다.
이에 본 발명에서는 상기 질소의 함량을 강판 전체 중량의 50ppm 이하로 제한하였다.
상기 강판은 보론, 니오븀 등의 합금 조성을 통하여 냉연강판 제조시 소둔 처리 후 10℃/sec 미만의 냉각 조건에서도 페라이트 변태 억제를 통하여 항복강도 980MPa 이상을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 강판은 충분한 마르텐사이트 분율 확보 및 오스템퍼링을 통하여 인장강도 1180MPa 이상 및 연신율 5% 이상을 나타낼 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 강판에 대한 90˚ 굽힘 시험 결과, 1R(굽힘 반경 1mm)에서도 크랙이 발생하지 않아 굽힘 특성이 우수하였다.
이러한 특성을 나타내기 위해서는 소둔 처리 후 냉각시 변태 페라이트를 발생을 억제하여 충분한 마르텐사이트 분율이 확보되어야 한다. 본 발명에서는 보론(B)을 0.0025중량% 이상 첨가하고, Ac3점 이상의 고온 소둔, Ms점 이하의 마르텐사이트 온도역까지의 냉각 및 상기 마르텐사이트 온도역에서의 오스템퍼링을 실시하였다.
그 결과, 제조된 강판은 면적률로 80~95%의 마르텐사이트 분율을 나타내고, 일부 베이나이트가 형성된 복합조직, 즉 마르텐사이트가 주상이며, 제2상으로 베이나이트 상을 포함하는 복합조직을 가질 수 있었다.
냉연강판에서 마르텐사이트 분율의 경우, 면적률로 80% 미만으로 형성될 경우 인장강도 1180MPa 이상 및 항복강도 980MPa 이상을 동시에 형성하기 어려워질 수 있고, 면적률로 95%를 초과하는 경우 5% 이상의 연신율을 확보가 어려워질 수 있는 바, 본 발명에 따른 강판은 이러한 마르텐사이트 분율을 만족함으로써 980MPa 이상의 항복강도, 1180MPa 이상의 인장강도 및 5% 이상의 연신율을 나타낼 수 있다.
아울러, 상기 복합조직에는 니오븀계 석출물, 티타늄계 석출물 등 미세 석출물이 형성되어 있다.
특히, 본 발명에 따른 강판은 보론이 0.0025중량% 이상 포함됨에 따라, 10℃/sec 미만의 냉각 조건 하에서 제조된 경우에도 상기의 기계적 특성을 나타낼 수 있었다. 이는 보론이 상기의 소둔 후 냉각시 페라이트 변태를 억제한 결과라 볼 수 있다. 나아가 본 발명에 따른 강판은 나아가 3~5℃/sec 이하의 저속 냉각 조건 하에서 제조된 경우에도 상기의 기계적 특성을 나타낼 수 있었다.
이하 본 발명에 따른 항복강도 및 굽힘 특성이 우수한 고강도 강판 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 고강도 강판 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 도시된 고강도 강판 제조 방법은 냉간압연 단계(S110), 소둔 처리 단계(S120), 냉각 단계(S130) 및 오스템퍼링 단계(S140)를 포함한다.
본 발명에 따른 냉연강판은 상기의 합금 조성, 즉, 중량%로, 탄소(C) : 0.1~0.15%, 실리콘(Si): 0.02~0.05%, 망간(Mn) : 2.0~2.5%, 인(P) : 0.03% 이하, 황(S) : 0.005% 이하, 알루미늄(Al) : 0.01~0.05%, 크롬(Cr) : 0.3~0.5중량%, 보론(B) : 0.0025~0.005%, 니오븀(Nb) : 0.03~0.07중량%, 티타늄(Ti) : 0.005~0.03중량%, 질소(N) : 50ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진 열연강판으로부터 제조된다.
상기 열연강판은 상기 조성을 갖는 강 슬라브를 1200℃±50℃의 온도로 재가열하고, Ar3점 ~ Ar3+200℃의 마무리압연온도로 열간압연한 후, 400~600℃까지 냉각하여 권취함으로써 제조할 수 있다. 그러나, 상기 각 과정은 특별히 제한되는 것은 아니며, 공지된 다양한 열연강판 제조 방법으로 실시될 수 있다.
냉간압연 단계(S110)에서는 열연강판을 냉간에서 압연하여 강판 최종 두께로 가공한다. 냉간압연의 압하율은 열연강판의 두께와 목표하는 강판 최종 두께에 따라 대략 50~70% 정도로 정해질 수 있다.
냉간 압연 전에 열연강판의 스케일을 제거하기 위하여 산세(acid pickling)를 수행한 다음 오일로 도포하여 강판 표면의 산화를 방지할 수 있다.
소둔 처리
소둔 처리 단계(S120)에서는 냉간압연된 강판을 Ac3 변태점 이상의 오스테나이트 단상역으로 가열하여 소둔 처리한다.
소둔을 통하여 오스테나이트 상분율을 제어할 수 있으며, 이를 통하여 후술하는 냉각 단계(S130)에서 목표로 하는 마르텐사이트 분율을 확보할 수 있다.
본 발명에서는 냉간압연된 강판을 Ac3점 이상의 오스테나이트 단상역에서 소둔 처리한다. 실험결과, 오스테나이트 단상역에서의 소둔 처리에 의하여 오스테나이트 내 탄소가 균일하게 분포하고, 그 결과 페라이트와 오스테나이트 계면에서 생성된 마르텐사이트도 분산 분포하였으며, 분산 분포된 마르텐사이트에 의하여 굽힘 특성 저하의 요인이 되는 중심 편석대가 감소할 수 있다.
소둔 처리 온도는 Ac3점 ~ Ac3점+100℃인 것이 바람직하다. 소둔 처리 온도가 Ac3 미만인 경우, 오스테나이트-페라이트 이상역 소둔으로 인하여 마르텐사이트 입계 분산은 용이하나, 페라이트와 마르텐사이트 간의 경도차에 의하여 최종 제조되는 강판의 굽힘 가공성이 저하될 수 있다. 반면, 소둔 처리 온도가 Ac3점+100℃를 초과하면 오스테나이트 결정립 사이즈 증가에 따라 강판의 물성이 저하될 수 있다.
냉각
냉각 단계(S130)에서는 소둔 처리된 강판을 Ms점 이하의 마르텐사이트 온도역까지 냉각한다.
냉각 종료온도는 Ms점 ~ Ms점-100℃인 것이 보다 바람직하다. 냉각 종료온도가 Ms점을 초과하는 경우 충분한 강도 확보가 어렵다. 반대로, 냉각 종료 온도가 Ms점-100℃미만에서는 강의 인성 확보 및 연신율 확보가 어렵다.
한편, 본 발명에서 냉각은 10℃/sec 미만의 평균 냉각속도로 실시될 수 있다.
물론, 평균 냉각속도가 10℃/sec 이상인 고속 냉각이 적용될 경우, 보다 쉽게 마르텐사이트를 형성할 수 있다. 그러나, 이 경우에는 고속 냉각 설비가 요구되며, 강 제조 비용이 증가할 수 있다.
이에 반하여, 평균 냉각속도가 10℃/sec 미만인 경우, 고속 냉각 설비가 요구되지 않고, 강 제조 비용이 상대적으로 낮다. 다만, 일반적인 초고강도강의 경우, 이러한 저속 냉각 조건에서는 페라이트 변태가 발생하여 충분한 마르텐사이트 분율을 확보하기 어렵다.
그러나, 본 발명에서는 보론을 0.0025중량% 이상 첨가한 결과, 페라이트 변태가 지연되었다. 그 결과, 10℃/sec 미만의 평균 냉각 속도에서도 페라이트 변태가 발생하지 않았으며, 나아가, 3~5℃/sec의 평균 냉각 속도에서도 페라이트 변태가 발생하지 않아 충분한 마르텐사이트 분율의 확보가 가능하였다.
도 2는 본 발명에 적용되는 소둔, 냉각 및 오스템퍼링 예를 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 합금 조성의 경우, 소둔 처리가 이루어지는 Ac3점 이상의 온도에서 Ms점 이하의 온도까지 냉각시 5℃/sec 냉각 조건에서 페라이트 변태가 발생하지 않는 것을 볼 수 있다. 즉, 본 발명에 적용되는 합금 조성의 경우, 보론이 0.0025중량% 이상 포함됨으로써 페라이트 변태가 지연되고, 이에 따라 고속 냉각 조건 뿐만 아니라 5℃/sec 정도의 저속 냉각의 경우에도 페라이트 변태가 발생하지 않을 수 있다.
오스템퍼링
오스템퍼링 단계(S140)에서는 상기 냉각 단계(S130)에서 형성된 경질의 조직을 마르텐사이트 온도역에서 항온 변태시킴으로써 강에 인성을 부여하고, 연신율을 확보한다.
상기 오스템퍼링은 30~200초동안 실시되는 것이 바람직하다. 오스템퍼링 시간이 30초 미만일 경우, 충분한 항온변태가 이루어지기 어렵다. 반대로, 오스템퍼링 시간이 200초를 초과하는 경우, 생산성이 문제될 수 있다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 시편의 제조
표 1에 기재된 조성 및 표 2에 기재된 공정조건으로. 실시예 1~3 및 비교예1~2에 따른 냉연 강판을 제조하였다.
보다 구체적으로는, 표 1에 기재된 조성을 갖는 슬라브를 제조한 후, 1200℃에서 2시간동안 재가열하고, 마무리압연온도 850℃로 열간압연한 후 5℃/sec의 냉각속도로 550℃까지 냉각하여 열연강판을 제조하였다. 이후, 산세처리 후 60%의 압하율로 냉간압연을 실시하고, 표 2에 기재된 소둔 처리, 냉각 및 오스템퍼링을 실시하였다.
[표 1](단위 : 중량%, 단 S, B 및 N은 ppm)
Figure pat00001
[표 2]
Figure pat00002

2. 물성 평가
실시예 1~3 및 비교예 1~2에 따른 냉연 강판의 물성을 표 3에 나타내었다.
[표 3]
Figure pat00003
표 3을 참조하면, 실시예 1~3에 따른 냉연강판의 경우, 항복강도 980MPa 이상, 인장강도 1180MPa 이상 및 연신율 5% 이상을 나타내었다.
반면, 실시예 1과 공정 조건은 동일하나 조성에서 보론의 첨가량이 0.0015 중량%에 불과한 비교예 1(조성 3)에 따른 냉연강판 및 보론이 첨가되지 않은 비교예 2(조성 4)에 따른 냉연강판의 경우, 항복강도가 980MPa에 미치지 못하였다.
또한, 90˚ 굽힘 시험 결과 실시예 1~3에 따른 냉연강판의 경우, 2R(R : 굽힘반경, mm) 조건 뿐만 아니라 1R 조건에서도 크랙이 발생하지 않았다.
반면 비교예 1에 따른 냉연강판의 경우, 2R 조건에서는 크랙이 발생하지 않았으나 1R 조건에서 크랙이 발생하였다. 또한, 비교예 2에 따른 냉연강판의 경우, 1R 및 2R 조건 모두에서 크랙이 발생하였다.
비교예 1 및 비교예 2에 따른 냉연강판의 경우, 고온 소둔에도 불구하고 냉각시 페라이트 변태가 발생하였기 때문에 항복강도가 높지 않고 또한 굽힘 특성이 좋지 못한 것이라 볼 수 있다.
반면, 실시예 1 ~ 3에 따른 냉연강판의 경우, 고온 소둔과 함께 0.0025중량% 이상의 보론을 첨가함으로써 소둔후 냉각시 페라이트 변태가 지연되고, 이를 통하여 저속 냉각 조건에서도 충분한 마르텐사이트가 생성됨과 함께 페라이트가 거의 생성되지 않았기 때문에 높은 항복강도와 함께 우수한 굽힘 특성을 나타내는 것이라 볼 수 있다.
도 3은 조성 1, 조성 3 및 조성 4의 CCT(Continuous Cooling Transformation) 곡선을 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 5℃/sec의 냉각속도로 냉각하였을 때, 조성 1의 경우 페라이트 변태가 나타나지 않으나, 조성 3 및 조성 4의 경우 페라이트 변태가 발생하는 것을 볼 수 있다.
즉 보론(B)의 첨가량이 0.03중량%인 조성 1의 경우, 5℃/sec 조건으로 냉각시 페라이트 변태가 발생하지 않으나, 보론(B)의 첨가량이 0.015중량%인 조성 3 및 보론이 첨가되지 않은 조성 4의 경우, 5℃/sec 조건의 냉각시 페라이트 변태가 발생하는 것을 알 수 있다.
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.
S110 : 냉간압연 단계
S120 : 소둔처리 단계
S130 : 냉각 단계
S140 : 오스템퍼링 단계

Claims (10)

  1. 중량%로, 탄소(C) : 0.1~0.15%, 실리콘(Si): 0.02~0.05%, 망간(Mn) : 2.0~2.5%, 인(P) : 0.03% 이하, 황(S) : 0.005% 이하, 알루미늄(Al) : 0.01~0.05%, 크롬(Cr) : 0.3~0.5중량%, 보론(B) : 0.0025~0.005%, 니오븀(Nb) : 0.03~0.07중량%, 티타늄(Ti) : 0.005~0.03중량%, 질소(N) : 50ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진 열연강판을 냉간압연하는 단계;
    상기 냉간압연된 강판을 가열하여 Ac3점 이상의 오스테나이트 단상역에서 소둔 처리하는 단계;
    상기 소둔 처리된 강판을 Ms점 이하의 마르텐사이트 온도역까지 냉각하는 단계; 및
    상기 냉각된 강판을 상기 마르텐사이트 온도역에서 오스템퍼링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소둔처리는
    Ac3점 ~ Ac3점+100℃에서 실시되는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 냉각은
    10℃/sec 미만의 평균 냉각속도로 실시되는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 냉각은
    3~5℃/sec의 평균 냉각속도로 실시되는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 오스템퍼링은
    Ms점 ~ Ms점-100℃에서 실시되는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 오스템퍼링은
    30~200초동안 실시되는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판 제조 방법.
  7. 중량%로, 탄소(C) : 0.1~0.15%, 실리콘(Si): 0.02~0.05%, 망간(Mn) : 2.0~2.5%, 인(P) : 0.03% 이하, 황(S) : 0.005% 이하, 알루미늄(Al) : 0.01~0.05%, 크롬(Cr) : 0.3~0.5중량%, 보론(B) : 0.0025~0.005%, 니오븀(Nb) : 0.03~0.07중량%, 티타늄(Ti) : 0.005~0.03중량%, 질소(N) : 50ppm 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지고,
    마르텐사이트를 주상으로 하며, 베이나이트를 제2상으로 포함하는 복합조직에 석출물이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 강판은
    상기 마르텐사이트를 면적율로 80~95%를 포함하는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 냉연강판은
    항복강도 980MPa 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 냉연강판은
    인장강도 1180MPa 이상 및 연신율 5% 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 고강도 냉연강판.
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