KR20150001595A - 강판 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
내시효성, 성형성 및 저항복비 특성이 우수한 강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 강판 제조 방법은 (a) 중량%로, 탄소(C) : 0.01~0.06%, 실리콘(Si) : 0.1% 이하, 망간(Mn) : 1.0~2.0%, 황(S) : 0.01% 이하, 알루미늄(Al) : 0.3~1.0%, 크롬(Cr) : 0.3~1.0%, 질소(N) : 0.008% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브 판재를 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 판재를 Ar3점 이상의 온도에서 열간압연하는 단계; (c) 상기 열간압연된 판재를 냉각하고, 680℃ 이상의 온도에서 권취하는 단계; (d) 상기 권취된 판재를 산세한 후, 냉간압연하는 단계; (e) 상기 냉간압연된 판재를 오스테나이트 체적분율이 20vol% 이내가 되도록 소둔 처리한 후, 450~510℃까지 냉각하는 단계; (f) 상기 소둔 처리 및 냉각된 판재를 450~510℃에서 항온변태 처리하는 단계; (g) 상기 항온변태 처리된 판재를 Ms점 이하의 온도까지 냉각하는 단계; 및 (h) 상기 냉각된 판재를 조질압연하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 강판 제조 방법은 (a) 중량%로, 탄소(C) : 0.01~0.06%, 실리콘(Si) : 0.1% 이하, 망간(Mn) : 1.0~2.0%, 황(S) : 0.01% 이하, 알루미늄(Al) : 0.3~1.0%, 크롬(Cr) : 0.3~1.0%, 질소(N) : 0.008% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브 판재를 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 판재를 Ar3점 이상의 온도에서 열간압연하는 단계; (c) 상기 열간압연된 판재를 냉각하고, 680℃ 이상의 온도에서 권취하는 단계; (d) 상기 권취된 판재를 산세한 후, 냉간압연하는 단계; (e) 상기 냉간압연된 판재를 오스테나이트 체적분율이 20vol% 이내가 되도록 소둔 처리한 후, 450~510℃까지 냉각하는 단계; (f) 상기 소둔 처리 및 냉각된 판재를 450~510℃에서 항온변태 처리하는 단계; (g) 상기 항온변태 처리된 판재를 Ms점 이하의 온도까지 냉각하는 단계; 및 (h) 상기 냉각된 판재를 조질압연하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 강판 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내시효성이 우수한 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
자동차용 외판재는 성형시 형상동결성을 확보하기 위한 저항복비 특성이 요구된다. 반면, 성형 후 완성 제품인 자동차에서는 외부에서 가해진 응력에 대해 쉽게 변형되지 않는 내덴트성이 필요하다.
소부경화강은 이러한 양면성을 만족시킬수 있는 강종으로 강중에 고용탄소를 잔류시켜 도장소부 과정에서 전위로의 탄소확산을 이용하여 최종제품의 항복강도를 높여 내덴트성을 확보할 수 있다. 통상 소부경화강은 도장소부 이후 3Kgf/mm2 이상의 항복강도 증가를 보증한다.
하지만 고용탄소는 도장 소부 조건 이외의 상온상태에서도 어느 정도 활성도를 가지며, 상온에서 시효현상 및 항복점 연신을 발생시키는 원인이 된다.
시효현상은 가동전위에 고용탄소가 고착되어 전위의 이동을 방해하기 때문에 생기는 현상이다. 시효현상 역시 고용탄소량에 비례적으로 증가하며, 시효현상을 억제하기 위하여, 강중의 고용탄소량을 0.001중량% 정도로 제어하는 방법이 널리 이용되어 왔다. 하지만 강중의 고용탄소량은 성분 및 제조공정의 다양한 공정변수로 인해 변화하며, 보관되는 온도 조건에 따라 언제든 시효현상이 발생 할 수 있는 조건에 노출되어 있다.
통상 소부경화강의 내시효 보증은 상온에서 3개월로 인식되어 왔으나, 실제로 운송기간과 사용시점을 고려 할 때 6개월~12개월 정도의 보다 긴내시효 기간을 요구하게 된다.
본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2000-0016460호(2000.03.25. 공개)에 개시되어 있는 내시효성이 우수한 도장인화 경화형 냉간압연 강판 및 그의 제조 방법이 있다.
본 발명의 목적은 내시효성, 성형성 및 저항복비 특성이 우수한 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 강판 제조 방법은 (a) 중량%로, 탄소(C) : 0.01~0.06%, 실리콘(Si) : 0.1% 이하, 망간(Mn) : 1.0~2.0%, 황(S) : 0.01% 이하, 알루미늄(Al) : 0.3~1.0%, 크롬(Cr) : 0.3~1.0%, 질소(N) : 0.008% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브 판재를 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 판재를 Ar3점 이상의 온도에서 열간압연하는 단계; (c) 상기 열간압연된 판재를 냉각하고, 680℃ 이상의 온도에서 권취하는 단계; (d) 상기 권취된 판재를 산세한 후, 냉간압연하는 단계; (e) 상기 냉간압연된 판재를 오스테나이트 체적분율이 20vol% 이내가 되도록 소둔 처리한 후, 450~510℃까지 냉각하는 단계; (f) 상기 소둔 처리 및 냉각된 판재를 450~510℃에서 항온변태 처리하는 단계; (g) 상기 항온변태 처리된 판재를 Ms점 이하의 온도까지 냉각하는 단계; 및 (h) 상기 냉각된 판재를 조질압연하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 슬라브 판재는 인(P) : 0.02~0.08% 및 몰리브덴(Mo) : 0.05~0.4중량% 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 강판 제조 방법은 상기 (f) 단계와 (g) 단계 사이에, 450~510℃에서 항온변태 처리된 판재를 용융아연도금한 후, 500~550℃에서 합금화열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 (e) 단계에서, 상기 냉각은 15~30℃/sec의 평균냉각속도로 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (h) 단계에서, 상기 조질압연은 0.5~2.0% 압하율로 수행되는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 강판은 중량%로, 탄소(C) : 0.01~0.06%, 실리콘(Si) : 0.1% 이하, 망간(Mn) : 1.0~2.0%, 황(S) : 0.01% 이하, 알루미늄(Al) : 0.3~1.0%, 크롬(Cr) : 0.3~1.0%, 질소(N) : 0.008% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지고, 페라이트 기지 내 전위밀도가 1x1013 개 / m2 이상인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 강판은 인(P) : 0.02~0.08% 및 몰리브덴(Mo) : 0.05~0.4중량% 중 1종 이상을 더 포함하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 강판은 5㎛ 이하의 평균 입경을 갖는 좁쌀 형태의 마르텐사이트가 2.0~10.0vol% 포함되고, 나머지가 10㎛ 이상의 평균 입경을 갖는 페라이트로 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 강판 제조 방법에 의하면, 탄소, 알루미늄, 크롬 등의 합금 성분 조절, 권취 온도 등 공정 제어를 통하여 페라이트와 마르텐사이트 이상조직과 함께 페라이트 기지 내 전위밀도가 1x1013 개 / m2 이상을 나타낼 수 있으며, 이를 통하여 1.2 이상의 r-value 및 60% 미만의 저항복비를 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강판 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
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.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 강판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
강판
본 발명에 따른 강판은, 중량%로, 탄소(C) : 0.01~0.06%, 실리콘(Si) : 0.1% 이하, 망간(Mn) : 1.0~2.0%, 황(S) : 0.01% 이하, 알루미늄(Al) : 0.3~1.0%, 크롬(Cr) : 0.3~1.0% 및 질소(N) : 0.008% 이하를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 강판은 철 대신에 인(P) : 0.02~0.08% 및 몰리브덴(Mo) : 0.05~0.4중량% 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 합금성분들 외 나머지는 철(Fe)과 제강 과정 등에서 불가피하게 포함되는 불순물로 이루어진다.
이하, 본 발명에 따른 강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.
탄소(C)
마르텐사이트 조직은 오스테나이트(Austenite)조직에서 무확산 변태에 의한 과포화 탄소를 함유한 조직으로, 탄소는 이러한 마르텐사이트 조직 형성에 기여한다.
상기 탄소는 강판 전체 중량의 0.01~0.06중량%로 함유되는 것이 바람직하고, 0.01~0.02중량%로 함유되는 것이 보다 바람직하다. 상기 탄소 함량 범위에서 연신율이 크게 열화되지 않는 상태로 마르텐사이트 조직을 확보할 수 있으며, 이러한 마르텐사이트에 의한 내시효성도 동시에 확보할 수 있다. 탄소의 함량이 0.01중량% 미만일 경우, 마르텐사이트 조직을 형성하기 어렵다. 반대로, 탄소 함량이 0.06중량%를 초과하는 경우, 연신율이 저하되는 문제점이 있다.
실리콘(Si)
실리콘(Si)은 제강공정에서 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가된다. 또한 실리콘은 고용강화를 통한 강판의 강도 향상에 기여한다.
상기 실리콘은 강판 전체 중량의 0.1중량% 이하로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘의 첨가량이 0.1중량%를 초과하는 경우, 강판 표면에 산화물을 다량 형성하여 가공성을 저하시키는 문제점이 있다.
망간(Mn)
망간은 효과적인 소입성 원소로서, 소둔 처리 후 냉각시 마르텐사이트 형성에 기여한다.
상기 망간은 강판 전체 중량의 1.0~2.0중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 망간의 함량이 1.0중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 망간의 함량이 2.0중량%를 초과하면 상변태 시작 온도가 낮아지고, 재결정에 의해 {111}//ND 집합조직이 발달하기 전에 상변화가 발생하여 성형성이 열화 되고, 망간의 표면산화에 의해 표면품질문제를 야기할 수 있다.
황(S)
황(S)은 MnS를 형성하여 유효 망간 함량을 감소시키고, MnS에 이한 표면 결함을 야기할 수 있다.
이에 본 발명에서는 황의 함량을 강판 전체 중량의 0.01중량% 이하로 제한하였다.
알루미늄(Al)
본 발명에서 알루미늄(Al)은 탈산제로서 사용될 뿐만 아니라, 특히 Ac3 변태를 지연시켜 오스테나이트내 탄소 농화도를 높일 수 있는 원소로서, 0.025중량% 이하의 낮은 탄소함량으로도 소둔 처리 후 냉각 과정에서 경질상의 마르텐사이트를 만드는데 효과적인 원소이다.
상기 알루미늄은 강판 전체 중량의 0.3~1.0중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 알루미늄의 함량이 0.3중량% 미만일 경우, 소둔 중 이상역 온도 구간에서 오스테나이트 분율이 급격히 증가하여 재질편차가 증가할 뿐만 아니라, 오스테나이트 내 탄소 농화도가 감소하여 냉각시 베이나이트나, 퍼얼라이트와 같은 탄화물 조직이 형성되어 항복강도를 높이고, 내시효성도 열화시킬 수 있으며, 마르텐사이트의 경도가 낮아질 수 있다. 반대로, 알루미늄의 함량이 1.0중량%를 초과하면 Ac3 온도가 증가하여 소둔 중 이상역 분율이 감소하게 되고 최종적으로 마르텐사이트 조직의 생성이 억제될 뿐만 아니라, 개재물 증가의 위험과 소둔 과정에서 표면산화 현상을 야기 할 수 있고, 도금 품질을 열화 시키는 문제점이 있다.
크롬(Cr)
크롬(Cr)은 강판의 소입성을 강화하여 마르텐사이트 조직을 확보할 수 있도록 하는 원소이다.
상기 크롬은 강판 전체 중량의 0.3~1.0중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 크롬의 첨가량이 0.3중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 크롬의 첨가량이 1.0중량%를 초과하는 경우, 소둔 중 오스테나이트 분율이 급격하게 증가하여 탄소농화도가 감소한다.
질소(N)
질소(N)는 강 내부에 개재물을 발생시켜 강판의 내부 품질을 저하시킨다.
이에 본 발명에서는 질소의 함량을 강판 전체 중량의 0.008중량% 이하로 제한하였다.
인(P)
인(P)은 강도 향상에 일부 기여하며, 집합조직 개선효과를 나타낼 수 있으며, 이는 인의 함량이 0.02중량% 이상 함유될 때 보다 현저하다. 인은 특히 45° 방향의 r값을 제어하는데 효과적이다. 그러나 인이 강판 전체 중량의 0.08중량%를 초과하여 과다 함유될 경우 편석에 의한 표면결함과 가공취성 문제를 야기할 수 있다.
따라서, 인이 의도적으로 첨가될 경우, 그 함량은 강판 전체 중량의 0.02~0.08중량%가 바람직하다. 물론, 인은 강 내에 포함되지 않을 수 있으며, 또한 대략 0.015중량% 이하로 불순물로 포함될 수 있다.
몰리브덴(Mo)
몰리브덴(Mo)은 크롬과 함께 마르텐사이트 형성에 기여하며, 강의 강도 및 인성 향상에 기여한다.
상기 몰리브덴이 의도적으로 포함될 경우, 그 함량은 강판 전체 중량의 0.05~0.4중량%인 것이 바람직하다. 몰리브덴의 첨가량이 0.05중량% 미만에서는 그 첨가 효과가 불충분하고, 몰리브덴의 첨가량이 0.4중량%를 초과하는 경우, Ac3 온도가 증가하여 오스테나이트의 분율을 감소시키며, Ac3 온도 증가는 통상적인 연속소둔라인에서 생산성을 저하시키는 요인이 된다.
한편, 본 발명에 따른 강판의 경우, 탄질화물 형성원소로서 과다 첨가시 항복강도를 높일 뿐만 아니라 고용탄소함량을 감소시켜 마르텐사이트 형성을 방해하는 니오븀과 티타늄이 첨가되지 않는 것이 바람직하며, 포함되더라도 각각 0.01중량% 미만으로 제한되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 강판은 상기 합금성분들 및 후술하는 공정 제어에 의하여, 페라이트와 마르텐사이트로 이루어지는 이상조직을 가질 수 있으며, 페라이트 기지 내 전위밀도가 1x1013 개/m2 이상을 나타낼 수 있으며, 보다 구체적으로는 1x1013 개/m2 내지 9.9x1013 개/m2 이다. 페라이트 기지 내 전위밀도가 1x1013 /m2 미만일 경우에는 전위 밀도가 불충분하여 내시효성이 저하될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 강판은 5㎛ 이하의 평균 입경을 갖는 좁쌀 형태의 마르텐사이트가 2.0~10.0vol% 포함되고, 나머지가 10㎛ 이상의 평균 입경을 갖는 페라이트, 보다 구체적으로는 폴리고날 형태의 페라이트로 이루어질 수 있다. 마르텐사이트가 2.0vol% 미만일 경우, 내시효성이 저하될 수 있으며, 마르텐사이트가 10.0vol%를 초과하는 경우, 성형성이 저하될 수 있다.
상기와 같은 전위밀도 및 미세조직에 의하여, 본 발명에 따른 강판은 우수한 내시효성과 함께, 60% 이하의 저항복비, 1.2 이상의 r-bar를 나타낼 수 있다.
강판 제조 방법
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강판 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 강판 제조 방법은 슬라브 재가열 단계(S110), 열간압연 단계(S120), 냉각/권취 단계(S130), 냉간압연 단계(S140), 소둔 열처리 단계(S150), 항온변태 처리 단계(S160), 냉각 단계(S170) 및 조질압연 단계(S180)를 포함한다.
우선, 슬라브 재가열 단계(S110)에서는 중량%로, 탄소(C) : 0.01~0.06%, 실리콘(Si) : 0.1% 이하, 망간(Mn) : 1.0~2.0%, 황(S) : 0.01% 이하, 알루미늄(Al) : 0.3~1.0%, 크롬(Cr) : 0.3~1.0%, 질소(N) : 0.008% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브 판재를 대략 1100~1300℃ 정도의 온도로 재가열한다. 슬라브 판재에는 인(P) : 0.02~0.08% 및 몰리브덴(Mo) : 0.05~0.4중량% 중 1종 이상이 더 포함될 수 있다.
다음으로, 열간압연 단계(S120)에서는 재가열된 판재를 Ar3점 이상의 온도에서 열간압연한다.
다음으로, 냉각/권취 단계(S130)에서는 열간압연된 판재를 냉각한 후, 권취한다. 이때, 권취 온도는 680℃ 이상인 것이 바람직하고, 680~720℃인 것이 보다 바람직하다. 680℃ 미만의 온도에서 권취시 퍼얼라이트(Pearlite), 세멘타이트(Cementite)와 같은 제 2상 탄화물들이 생성되어 냉간압연 시 집합조직의 열화를 야기하는 전단띠(Shear Band)가 발생하고, 탄화물 조직에서 탄소 농도가높은 오스테나이트가 생성되어 강도가 급격히 증가하면서 연신율의 저하가 발생하므로, 680℃ 이상의 고온에서 권취를 실시하여 열연조직을 폴리고날 페라이트(Polygonal Ferrite)로 제어한다.
다음으로, 냉간압연 단계(S140)에서는 권취된 판재를 산세한 후, 대략 50~80%의 압하율로 냉간압연한다.
다음으로, 소둔 열처리 단계(S150)에서는 최종 제조되는 강판의 미세 조직 제어를 위하여 냉간압연된 판재를 소둔 처리하여 오스테나이트 분율을 제어한 후, Ms점 이하의 온도까지 냉각한다.
이때, 소둔 처리는 오스테나이트 분율이 20vol% 이하가 되는 온도 및 시간 조건으로 수행하는 것이 바람직하고, 오스테나이트 분율이 10~20vol%가 되도록 하는 것이 보다 바람직하다. 이러한 오스테나이트 분율에서, 냉각 후 강중 이상조직(Martensite)을 2% 이상 발달시킬 수 있으며, 소둔 및 조질압연 중 강의 가동전위 밀도를 증가시킬 수 있어, 내시효성을 향상시킬 수 있다. 오스테나이트 분율이 10vol% 미만일 경우, 2% 이상의 마르텐사이트 확보가 어려워질 수 있다. 반대로, 오스테나이트 분율이 20%를 초과하는 경우, 과도한 마르텐사이트 생성으로, r-value가 1.2에 미치지 못할 수 있다. 이러한 오스테나이트 분율 확보를 위하여, 소둔 처리는 대략 790~850℃의 온도에서 대략 60초동안 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 냉각은 15~30℃/sec의 평균냉각속도로 수행되는 것이 바람직하다. 평균냉각속도가 15℃/sec 이상에서 냉각시 마르텐사이트가 생성되어, 상변화 과정 중 전위밀도가 증가 할 수 있다. 다만, 평균냉각속도가 30℃/sec를 초과하는 경우, 과다한 전위밀도 상승이 발생하며, 60% 이하의 저항복비를 달성하기 어려워질 수 있다.
상기와 같은 소둔 열처리를 통하여, 마르텐사이트가 2.0~10.0vol% 포함되고, 나머지가 페라이트로 이루어진 미세조직을 확보할 수 있다.
다음으로, 항온 변태 처리 단계(S160)에서는 소둔 처리 및 냉각된 판재를 450~510℃에서 항온변태 처리한다. 항온 변태 처리를 통하여 강도와 연신율을 조절할 수 있다.
다음으로, 냉각 단계(S170)에서는 항온변태 처리된 판재를 Ms점 이하의 온도까지 냉각하여 마르텐사이트 상을 포함한 최종 미세조직을 형성한다.
이때, 냉각 단계(S170) 이전에 용융아연도금 및 합금화 열처리 단계(S165)가 더 포함될 수 있다. 용융아연도금 및 합금화 열처리는 통상의 방법과 마찬가지로, 대략 450~510℃에서 항온변태 처리된 판재를 용융아연도금한 후, 대략 500~550℃에서 합금화열처리하는 과정으로 수행될 수 있다.
다음으로, 조질압연 단계(S160)에서는 냉각된 판재를 조질압연(Skin Pass Mill; SPM)하여 전위 밀도를 증가시킨다.
이때, 조질압연은 0.5~2.0% 압하율로 수행되는 것이 바람직하다. 조질압연의 압하율이 0.5% 미만일 경우, 전위 밀도 증가 효율이 불충분하다. 반대로, 조질압연의 압하율이 2.0%를 초과하는 경우 항복강도가 증가하여 형상 동결성 열화가 발생할 수 있다.
본 발명에서는 열간압연 후 권취 온도를 680℃ 이상의 고온으로 관리함으로써 1㎛ 이상의 조대한 탄화물, 혹은 펄라이트의 체적 분율을 10% 이내로 관리하여 냉간압연후 열처리시 전단 조직(Shear Texture) 발달을 저감하여 [111]<110> γ fiber를 발달 시켰다. 이렇게 제조된 열연재를 냉간압연하여 소둔 처리를 할 때 이상역 γ 체적 분율을 20% 이내로 관리하여, 소둔 처리 후 냉각시 변태되는 변태 페라이트[Random Texture] 형성을 억제하여 γ fiber 발달 저하를 방지하였다.
상기와 같이, 본 발명의 경우, 고용탄소가 잔류하여 소부경화 특성을 갖는 강종에 페라이트 기지조직 내에 가동전위밀도를 충분히 확보하여 상온에서의 시효현상을 억제한다. 전위 밀도 확보는 소둔 열처리 단계와 이후 조질 압연 단계에서 이루어지며, 보다 자세히 설명하면 소둔 열처리 단계에서 페라이트와 경도 차이가 큰 마르텐사이트 조직의 생성에 의한 페라이트 내 전위 밀도 증가와 조질 압연 단계에서 마르텐사이트 조직과 페라이트 상의 경도차에 의한 페라이트 내 전위밀도를 증가를 이용한다. 상온에서의 시효현상과 항복점 연신 발생은 페라이트 내부의 가동전위와 탄소의 상호작용에 의해 발생하므로, 가동전위 밀도를 충분히 확보하면 내시효성을 확보할 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 기술분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 강판의 제조
표 1에 기재된 성분들을 포함하고 나머지 철과 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 1180℃에서 2시간동안 재가열하고, 이어 열간압연을 수행하였다. 열간압연은 Ar3점 이상의 온도에 해당하는 900℃에서 마무리압연 조건으로 수행하였다. 열간압연된 판재를 냉각하여 700℃에서 권취하였다.
이후, 산세 및 냉간압연한 후, 820℃에서 60초동안 소둔 처리한 후 20℃/sec로 480℃까지 냉각한 다음, 480℃에서 항온변태 처리한 후, 465℃의 아연 욕에 침적하였으며, 최종적으로 520℃에서 합금화 열처리를 행하고, 이후 Ms점 이하의 온도에 해당하는 300℃까지 냉각하였다.
이후, 0.5%의 압하율로 조질압연을 실시하였다.
[표 1] (단위 : 중량%)
2. 기계적 특성 평가
표 2는 시편 1~9의 기계적 특성을 나타낸 것이다.
[표 2]
표 2를 참조하면, 본 발명에서 제시한 합금조성을 만족하는 시편 3~4, 7~9의 경우, 항복비 60% 미만 및 r-bar 1.2 이상을 만족하였다.
그러나, 크롬이 포함되지 않고, 알루미늄 함량이 상대적으로 낮은 시편 1~2의 경우, 항복비가 매우 높았으며, 다른 조건은 만족하나 알루미늄 함량이 상대적으로 낮은 시편 5 및 시편 6의 경우, 항복비가 60%를 초과하였으며, 시편 6의 경우 r-bar가 상대적으로 낮게 나타났다.
표 3은 시편 1~5의 미세조직, 전위밀도 및 상항복 특성을 나타낸 것이다.
미세조직 및 전위밀도는 EBSD(Electron BackScatter Diffraction)를 이용하였다.
그리고, 전위밀도는 EBSD(Electron Back-Scatter Diffraction)을 사용한 결정학적 misorientation 분석을 통하여 평가하였으며, 전위밀도를 구하는 식은 다음과 같다.
KAM[θ] = 1/6n × Σ ( θ1+θ2 + …………… + θn )
L = a(2n+1)
ρ(θ) = 2*θ / L *ㅣbㅣ
(상기 식에서, KAM[θ] : Kernel Average misorientation, θ : misorientation angle), L : 단위길이(Unit Length), a : step length, n : Number of Kernel, ρ(θ) : 전위 밀도, b : burgers vector)
마르텐사이트 경도는 미세경도계를 활용하였다.
또한, 상항복 특성 평가를 위하여, 예비변형이 없는 상태로, 각 시편을 100℃의 온도에서 가속시효테스트를 수행하였다.
[표 3]
표 3을 참조하면, 시편 3~4의 경우, 시편 1~2에 비하여 전위밀도가 상대적으로 높으며, 이에 따른 상항복 발생시점이 현저히 늦은 것을 볼 수 있다.
또한, 표 3을 참조하면, 시편 3~5의 경우, 마르텐사이트 경도가 클수록 전위밀도 증가량이 커지는 것을 볼 수 있으며, 이는 알루미늄 및 크롬, 인, 몰리브덴 등의 첨가로 인하여 마르텐사이트 경도가 480Hv 이상으로 크게 향상됨으로써 내시효성이 개선되는 것으로 볼 수 있다. 반면, 시편 5의 경우, 알루미늄이 불순물 수준으로 첨가되어 마르텐사이트 경도가 낮으며, 이로 인하여 전위밀도가 조질압연 후 1x1013/m2 이상임에도 불구하고 상항복 시점이 시편 3~4에 비하여 상대적으로 빠른 것을 볼 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.
Claims (8)
- (a) 중량%로, 탄소(C) : 0.01~0.06%, 실리콘(Si) : 0.1% 이하, 망간(Mn) : 1.0~2.0%, 황(S) : 0.01% 이하, 알루미늄(Al) : 0.3~1.0%, 크롬(Cr) : 0.3~1.0%, 질소(N) : 0.008% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진 슬라브 판재를 재가열하는 단계;
(b) 상기 재가열된 판재를 Ar3점 이상의 온도에서 열간압연하는 단계;
(c) 상기 열간압연된 판재를 냉각하고, 680℃ 이상의 온도에서 권취하는 단계;
(d) 상기 권취된 판재를 산세한 후, 냉간압연하는 단계;
(e) 상기 냉간압연된 판재를 오스테나이트 체적분율이 20vol% 이내가 되도록 소둔 처리한 후, 450~510℃까지 냉각하는 단계;
(f) 상기 소둔 처리 및 냉각된 판재를 450~510℃에서 항온변태 처리하는 단계;
(g) 상기 항온변태 처리된 판재를 Ms점 이하의 온도까지 냉각하는 단계; 및
(h) 상기 냉각된 판재를 조질압연하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 제조 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 슬라브 판재는
인(P) : 0.02~0.08% 및 몰리브덴(Mo) : 0.05~0.4중량% 중 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 강판 제조 방법은
상기 (f) 단계와 (g) 단계 사이에, 450~510℃에서 항온변태 처리된 판재를 용융아연도금한 후, 500~550℃에서 합금화열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강판 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 (e) 단계에서,
상기 냉각은 15~30℃/sec의 평균냉각속도로 수행되는 것을 특징으로 하는 강판 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 (h) 단계에서,
상기 조질압연은 0.5~2.0% 압하율로 수행되는 것을 특징으로 하는 강판 제조 방법.
- 중량%로, 탄소(C) : 0.01~0.06%, 실리콘(Si) : 0.1% 이하, 망간(Mn) : 1.0~2.0%, 황(S) : 0.01% 이하, 알루미늄(Al) : 0.3~1.0%, 크롬(Cr) : 0.3~1.0%, 질소(N) : 0.008% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지고,
페라이트 기지 내 전위밀도가 1x1013 개/m2 이상인 것을 특징으로 하는 강판.
- 제6항에 있어서,
상기 강판은
인(P) : 0.02~0.08% 및 몰리브덴(Mo) : 0.05~0.4중량% 중 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강판.
- 제6항 또는 제7항에 있어서,
상기 강판은
5㎛ 이하의 평균 입경을 갖는 좁쌀 형태의 마르텐사이트가 2.0~10.0vol% 포함되고, 나머지가 10㎛ 이상의 평균 입경을 갖는 페라이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 강판.
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