KR20150023724A

KR20150023724A - Ni 함유 후강판

Info

Publication number: KR20150023724A
Application number: KR1020157000770A
Authority: KR
Inventors: 신이치 미우라; 유키오 심보; 노부유키 이시카와
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2012-07-23
Filing date: 2013-07-18
Publication date: 2015-03-05
Also published as: WO2014017057A8; IN2014DN10853A; KR101702480B1; JP5594329B2; EP2876179A4; EP2876179B1; CN104487602A; WO2014017057A1; CN104487602B; JP2014019936A; EP2876179A1; US20150147222A1

Abstract

염가로, 우수한 저온 인성(靭性)을 갖는 Ni 함유 후(厚)강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 감안하여, 본 발명은, 질량％로, C: 0.01∼0.15％, Si: 0.02∼0.20％, Mn: 0.45∼2.00％, P: 0.020％ 이하, S: 0.005％ 이하, Al: 0.005∼0.100％, Ni: 5.0∼8.0％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 액체 질소 온도까지 냉각했을 때의 잔류 오스테나이트량이 체적률로 1.7％ 미만이며, 방위차 15° 이상의 대경각(大傾角) 입계로 둘러싸인 결정립의 평균 결정 입경이 원상당 직경으로 5㎛ 이하인 것을 특징으로 한다.

Description

Ni 함유 후강판{Ni-CONTAINING STEEL PLATE}

본 발명은, 저온 인성(toughness)이 우수한 Ni 함유 후(厚)강판에 관한 것으로, 특히 액화 천연 가스의 저장용 탱크 등의 부재로서 적합한 강판에 관한 것이다.

종래, 액화 천연 가스(이하, LNG라고 기재함)의 육상 저장용 탱크 등에는, 저온에서의 기계적 특성이 우수한 고(高)Ni 함유 강판이 많이 이용되어 왔다. 특히, 9질량％의 Ni를 포함하는 고Ni 함유강(이하 9％ Ni강)으로 이루어지는 강판이 많이 이용되고 있으며, 많은 적용 실적이 있다.

9％ Ni강은, 지금까지, 기계적 특성이나 용접성 등 여러 가지의 특성에 대해서 검토되어 오고 있으며, 예를 들면, 비특허문헌 1에는, P, S 등의 불순물 원소의 저감에 의해, 저온 인성이 향상되는 것이 기재되어 있다. 또한, 비특허문헌 2에는, 잔류 오스테나이트를 안정화함으로써, 저온 인성이 향상되는 것이 기재되어 있다. 그러나, Ni는 고가의 금속으로, 보다 Ni 함유량을 저감하는 것이 요망되고 있다.

9％ Ni강보다도 적은 Ni 함유량으로 하는 것이 가능하고, 또한 양호한 저온 인성을 갖는 후강판을 얻기 위한 기술이, 예를 들면 특허문헌 1∼3에 개시되어 있다. 특허문헌 1에서는, 소정의 화학 성분을 갖고, 함유되는 오스테나이트의 양, 애스펙트비(aspect ratio), 평균 원상당 입경을 규정하고, 그들을 만족하는 방법으로 제조함으로써, 기계적 특성이 향상된다고 하고 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 소정의 화학 성분을 갖고, 재현 열사이클 시험(heat-cycle simulation test) 후, 추출 잔사법에 의해 추출한 Fe 함유량이 소정량 이상이면, 용접 열영향부의 인성이 향상된다고 하고 있다. 또한, 특허문헌 3에서는, 소정의 화학 성분을 갖고, 특정한 집합 조직이 발달한 강으로 함으로써, 취성 균열 전파 정지 특성이 향상된다고 하고 있다.

국제공개공보 제2007/034576호 팸플릿 국제공개공보 제2007/080645호 팸플릿 일본공개특허공보 2011-214099호

후루키미 오사무, 스즈키 시게하루, 나카노 요시후미, 철과 강, 69(1983) 5, S492 개정 4판 금속 편람, 일본금속학회편, 마루젠, p801

그러나 특허문헌 1, 2 및 3에 기재된 기술에는, 실제로 LNG 탱크가 사용되는 －165℃ 정도에서의 오스테나이트의 양이 규정되어 있지 않고, 실(實)구조물로 적용한 경우의 저온 인성에 대한 배려가 이루어져 있지 않았다. 또한, 강판의 제조 방법에 대해서도 상세하게는 개시되어 있지 않았다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 염가이며, 우수한 저온 인성을 갖는 Ni 함유 후강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 저온 인성이 우수한 Ni 함유 후강판을 제공하기 위해 예의 검토를 거듭한 결과, C, Si, Mn, P, S, Al, Ni를 필수 원소로 하고, 추가로 액체 질소 온도까지 냉각하는 서브 제로(sub-zero) 처리한 후의 함유되는 잔류 오스테나이트가 1.7％ 미만이며, 방위차(orientation difference) 15° 이상의 대경각(大傾角;high-angle) 입계로 둘러싸인 결정립의 평균 결정 입경이 원상당 직경으로 5㎛ 이하가 되도록 함으로써, 종래의 9％ Ni강과 비교하여, Ni 함유량을 저감시킨 경우라도 우수한 저온 인성을 확보하는 것이 가능한 것을 발견했다.

9％ Ni강보다도 Ni 함유량을 저감시키면, 잔류 오스테나이트는 상온에서 안정적이라고 해도 LNG 탱크가 사용되는 －165℃에서는 불안정하다. 또한, －165℃에서 잔류 오스테나이트가 존재하면, LNG 탱크의 파괴에 있어서의 강재(鋼材)의 균열 선단에서는 잔류 오스테나이트가 가공 유기(induced) 변태에 의해 마르텐사이트 조직으로 변태해 버리기 때문에, 인성이 저하된다고 생각된다. 그래서, LNG 탱크가 사용되는 －165℃에 대응하는 서브 제로 처리 후의 잔류 오스테나이트를 적게 하여, 조직을 이와 같이 미세한 것으로 함으로써, 종래의 9％ Ni강보다도 Ni 함유량을 저감시켜도, 저온 인성이 개선된다고 추정된다.

본 발명은, 상기 인식에 기초하여 이루어진 것으로서, 이하의 (1)∼(4)를 제공한다.

(1) 질량％로, C: 0.01∼0.15％, Si: 0.02∼0.20％, Mn: 0.45∼2.00％, P: 0.020％ 이하, S: 0.005％ 이하, Al: 0.005∼0.100％, Ni: 5.0∼8.0％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고,

액체 질소 온도까지 냉각했을 때의 잔류 오스테나이트량이 체적률로 1.7％ 미만이며, 방위차 15° 이상의 대경각 입계로 둘러싸인 결정립의 평균 결정 입경이 원상당 직경으로 5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 Ni 함유 후강판.

(2) 또한 질량％로, Cr: 1.00％ 이하 및 Mo: 1.000％ 이하 중 1종 또는 2종을 함유하는 것을 특징으로 하는 (1)에 기재된 Ni 함유 후강판.

(3) 또한 질량％로, Cu: 1.00％ 이하, V: 0.100％ 이하, Nb: 0.100％ 이하, Ti: 0.100％ 이하 및 B: 0.0030％ 이하로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 (1) 또는 (2)에 기재된 Ni 함유 후강판.

(4) 또한 질량％로, Ca: 0.0050％ 이하 및 REM: 0.0050％ 이하 중 1종 또는 2종을 함유하는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 Ni 함유 후강판.

본 발명에 의하면, 9％ Ni강보다도 낮은 Ni 함유량이면서도, 9％ Ni강과 동등한 저온 인성을 갖는 Ni 함유 후강판을 용이하게 제조할 수 있어, 산업상 현격한 효과를 갖는다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명에 따른 Ni 함유 후강판에 대해서, 성분 조성, 조직 및 제조 방법으로 나누어 상세하게 설명한다.

또한, 특별히 언급하지 않는 한, 성분에 있어서의 ％표시는 질량％이다.

(1) 성분 조성

맨 처음에 성분 조성에 대해서 설명한다.

C: 0.01∼0.15％

C는 강의 고용(solid solution) 강화에 대하여 중요한 원소이다. C 함유량이 0.01％ 미만에서는 충분한 강도가 얻어지지 않고, 한편, 0.15％를 초과하여 C를 첨가하면, 용접성, 가공성을 열화시킨다. 이 때문에, C 함유량을 0.01∼0.15％의 범위로 한다. 바람직하게는, 0.03∼0.10％의 범위이다.

Si: 0.02∼0.20％

Si는 용강 중의 탈산제로서 유효한 원소이며, 또한, 고용 강화에 대해서도 유효한 원소이다. Si 함유량이 0.02％ 미만에서는 탈산 효과가 충분히 얻어지지 않고, 한편, 0.20％를 초과하여 Si를 첨가하면, 연인성(ductility and toughness)이 저하되는, 개재물이 증가하는 바와 같은 문제가 발생한다. 이 때문에, Si 함유량을 0.02∼0.20％의 범위로 한다. 바람직하게는, 0.03∼0.10％의 범위이다.

Mn: 0.45∼2.00％

Mn은 퀀칭성(quench hardenability) 확보 및, 강도 향상의 관점에서 유효한 원소이다. Mn 함유량이 0.45％ 미만에서는 그 효과가 충분히 얻어지지 않고, 한편, 2.00％를 초과하여 Mn을 첨가하면 용접성이 열화된다. 이 때문에, Mn 함유량을 0.45∼2.00％의 범위로 한다. 바람직하게는, 0.55∼1.00％의 범위이다.

P: 0.020％ 이하

P는 강 중에 다량으로 포함되면 저온 인성의 열화를 초래하지만, 그 함유량이 0.020％ 이하이면 허용할 수 있다. 이 때문에, P 함유량의 상한을 0.020％로 한다.

S: 0.005％ 이하

S는 강 중에 다량으로 포함되면 MnS로서 석출되고, 이것이 개재물로서 고강도강의 파괴 발생 기점(起点)이 되어 인성의 열화를 초래한다. 그러나, 그 함유량이 0.005％ 이하이면 문제가 되지 않는다. 이 때문에, S 함유량의 상한을 0.005％로 한다.

Al: 0.005∼0.100％

Al은 용강 중의 탈산제로서 유효한 원소이며, 또한, 저온 인성의 향상에 대해서도 유효한 원소이다. Al 함유량이 0.005％ 미만에서는 이들 효과가 충분히 얻어지지 않고, 한편, 그 함유량이 0.100％를 초과하면 용접성이 저하된다. 이 때문에, Al 함유량을 0.005∼0.100％의 범위로 한다. 바람직하게는, 0.020∼0.050％이다.

Ni: 5.0∼8.0％

Ni는 본 발명에 있어서 중요한 원소로서, 퀀칭성을 높임과 함께, 페라이트 매트릭스(ferrite matrix)의 인성을 향상시키는 원소이다. Ni 함유량이 5.0％ 미만에서는 이 효과를 충분히 발휘할 수 없고, 한편, 그 함유량이 8.0％를 초과하면 비용이 상승한다. 이 때문에, Ni 함유량을 5.0∼8.0％의 범위로 한다. 또한, 보다 비용을 저감하는 관점에서는, Ni 함유량을 5.0∼7.5％의 범위로 하는 것이 바람직하다.

이상의 기본적인 성분 조성에 더하여, 필요에 따라서 제1군의 선택 성분으로서, Cr 및 Mo 중 1종 또는 2종을 이하의 범위에서 함유시킬 수 있다.

Cr: 1.00％ 이하

Cr은, 퀀칭성을 높이고, 또한, 마르텐사이트 조직을 미세화함으로써 저온 인성을 향상시키는 효과를 갖는다. 그러나, 그 함유량이 1.00％를 초과하면, 용접성이 열화됨과 함께, 제조 비용이 상승한다. 이 때문에, Cr을 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 1.00％ 이하의 범위로 한다. 상기 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는 Cr 함유량을 0.05％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 0.10∼0.75％의 범위이다.

Mo: 1.000％ 이하

Mo는, 퀀칭성을 높이고, 또한, 마르텐사이트 조직을 미세화함으로써 저온 인성을 향상시키는 효과를 갖는다. 그러나, 그 함유량이 1.000％를 초과하면, 용접성이 열화됨과 함께 제조 비용이 상승한다. 이 때문에, Mo를 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 1.000％ 이하의 범위로 한다. 상기 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 그 함유량을 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 0.010∼0.500％의 범위이다.

또한 본 발명에서는, 필요에 따라서 제2군의 선택 성분으로서, Cu, V, Nb, Ti 및 B로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 이하의 범위에서 함유시킬 수 있다.

Cu: 1.00％ 이하

Cu는 퀀칭성을 높이는 원소이다. 그러나, 그 함유량이 1.00％를 초과하면, 열간 가공성이 저하됨과 함께 비용도 상승한다. 이 때문에, Cu를 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 1.00％ 이하의 범위로 한다. 상기 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 그 함유량을 0.05％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

V: 0.100％ 이하

V는 탄질화물로서 석출되고, 조직을 미세화하는 효과를 가져, 인성의 향상에 도움이 되는 원소이다. 그러나, 그 함유량이 0.100％를 초과하면 용접성이 열화된다. 이 때문에, V를 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 0.100％ 이하의 범위로 한다. 상기 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 그 함유량을 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Nb: 0.100％ 이하

Nb는 탄질화물로서 석출되고, 조직을 미세화하는 효과를 가져, 인성의 향상에 도움이 되는 원소이다. 그러나, 그 함유량이 0.100％를 초과하면 용접성이 열화된다. 이 때문에, Nb를 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 0.100％ 이하의 범위로 한다. 상기 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 그 함유량을 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Ti: 0.100％ 이하

Ti는 인성에 유해한 고용 N을 TiN으로서 고정함으로써 인성을 향상시키는 효과를 갖는다. 그러나, 그 함유량이 0.100％를 초과하면 조대한(coarse) 탄질화물이 석출되어, 인성이 열화된다. 이 때문에, Ti를 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 0.100％ 이하의 범위로 한다. 상기 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 그 함유량을 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 0.010∼0.050％ 이하이다.

B: 0.0030％ 이하

B는 미량 첨가로 퀀칭성을 높이는 원소이다. 그러나, 그 함유량이 0.0030％를 초과하면 인성이 열화된다. 이 때문에, B를 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 0.0030％ 이하의 범위로 한다. 상기 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 그 함유량을 0.0003％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한 본 발명에서는, 필요에 따라서 제3군의 선택 성분으로서, Ca 및 REM 중 1종 또는 2종을 이하의 범위에서 함유시킬 수 있다.

Ca: 0.0050％ 이하

Ca는 S를 고정하고, 인성 저하의 원인이 되는 MnS의 생성을 억제하는 원소이다. 그러나, 그 함유량이 0.0050％를 초과하면, 강 중의 개재물의 양이 증가하여, 오히려 인성의 열화를 초래한다. 이 때문에, Ca를 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 0.0050％ 이하의 범위로 한다. 상기 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 그 함유량을 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

REM: 0.0050％

REM(레어 어스 메탈(Rare Earth Metal))은 S를 고정하고, 인성 저하의 원인이 되는 MnS의 생성을 억제하는 원소이다. 그러나, 그 함유량이 0.0050％를 초과하면 강 중의 개재물의 양이 증가하여, 오히려 인성의 열화를 초래한다. 이 때문에, REM을 함유시키는 경우에는, 그 함유량을 0.0050％ 이하의 범위로 한다. 상기 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 그 함유량을 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 성분의 잔부는, Fe 및 불가피적 불순물이다.

(2) 조직

다음으로, 조직에 대해서 설명한다.

본 발명의 Ni 함유 후강판은, 상기의 성분 조성을 가지면서, 액체 질소 온도로까지 냉각했을 때의 잔류 오스테나이트가 1.7％ 미만이고, 또한 방위차 15° 이상의 대경각 입계로 둘러싸이는 결정립의 평균 결정 입경이 원상당 직경으로 5㎛ 이하인 조직을 갖는다.

본 발명의 강판은, 주로 LNG의 저장 탱크에 이용하는 것이기 때문에, LNG 탱크가 사용되는 －165℃에서의 조직이 중요하며, 이 때문에, 액체 질소 온도로 유지(holding)하는 서브 제로 처리를 행한 후의 조직을 규정한다. 서브 제로 처리한 후의 잔류 오스테나이트가, 체적률로 1.7％ 이상이면, 충분한 저온 인성이 얻어지 않는다. 잔류 오스테나이트는 저온 인성을 향상시킨다는 보고도 있지만, 본 발명의 Ni 함유 후강판에 있어서는 인성에 악영향을 미친다. 이것은 본 발명의 Ni 함유 후강판에서는 종래의 9％ Ni강보다도 Ni 함유량이 적기 때문에, 비록, 잔류 오스테나이트가 －165℃에서 존재하고 있었다고 해도, 불안정하며, 균열 선단에서 강 조직이 소성(塑性) 변형을 받으면 소성 유기 마르텐사이트 변태에 의해 잔류 오스테나이트가 마르텐사이트로 변화하기 때문이라고 생각된다. 이 때문에, 액체 질소 온도로까지 냉각한 후의 잔류 오스테나이트가, 체적률로 1.7％ 미만으로 한다. 바람직하게는, 1.0％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.5％ 이하로 한다.

또한, 방위차 15° 이상의 대경각 입계로 둘러싸인 결정립의 평균 결정 입경이, 원상당 직경으로 5㎛를 초과해도, 충분한 저온 인성이 얻어지지 않는다. 따라서, 방위차 15° 이상의 대경각 입계로 둘러싸이는 결정립의 평균 결정 입경을, 원상당 직경으로 5㎛ 이하, 바람직하게는 3㎛ 이하로 한다.

(3) 제조 조건

다음으로, 상기 성분 조성 및 상기 조직을 갖는 본 발명의 강판을 제조하기 위한 바람직한 제조 조건에 대해서 설명한다. 또한, 하기의 제조 조건은, 본 발명의 Ni 함유 후강판을 제조하기 위한 예에 지나지 않고, 본 발명의 Ni 함유 후강판이 얻어지는 제조 조건이면, 이 제조 조건에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서는, 상기 성분 조성을 갖는 주편(slab) 또는 강편(steel billet)을, 900∼1100℃에서 10시간 이하의 가열을 행한 후, 870℃ 이하의 온도역에서 누적 압하율 40％ 이상 70％ 이하, 마무리 온도가 700∼820℃가 되도록 열간 압연을 행한 후, 얻어진 열연 강판에 대하여, 즉시 5℃/s 이상의 냉각 속도로 200℃ 이하까지 퀀칭하는 직접 퀀칭 처리를 행하고, 이어서, 승온 속도 0.05∼1.0℃/s로 500∼650℃의 온도 범위로 가열하고, 동(同) 온도 범위에서 10분 이상 60분 이하 유지하여 템퍼링하는 것이 바람직하다.

가열 온도: 900∼1100℃, 가열 시간: 10시간 이하

가열 온도가 900℃ 미만인 경우, 강편의 주조 단계에서 석출되고 있는 조대한 AlN이 고용되지 않아, 인성이 저하된다. 또한, 하기에 나타내는 압연 조건을 실질적으로 만족할 수 없다. 또한, 가열 온도가 1100℃를 초과하면, 오스테나이트가 조대립이 되어, 인성이 저하된다. 또한, 가열 시간이 10시간을 초과하면, 오스테나이트립이 조대해져, 인성이 저하된다. 이 때문에, 가열 온도를 900∼1100℃, 가열 시간을 10시간 이하로 한다.

압하율: 870℃ 이하에서 누적 압하율 40％ 이상 70％ 이하

누적 압하율이 870℃ 이하의 오스테나이트 미(未)재결정역에 있어서 40％ 미만이면, 마르텐사이트 조직의 미세화가 충분히 일어나지 않아, 인성이 저하된다. 한편, 누적 압하율이 70％를 초과하는 경우, 하기에 나타내는 마무리 온도에서 실질적으로 압연하는 것이 어렵다. 이 때문에, 압하율은, 870℃ 이하에서 40％ 이상 70％ 이하로 한다.

마무리 온도: 700∼820℃

마무리 온도가 700℃ 미만이면, α-γ 2상역 압연이 되어, 베이나이트상이 생성되기 때문에, 소망하는 강도를 만족할 수 없다. 한편, 마무리 온도가 820℃를 초과하면, 오스테나이트 미재결정역에 있어서의 충분한 압하가 실질적으로 곤란해져, 미세한 조직이 얻어지지 않아, 인성이 저하된다. 이 때문에, 마무리 온도는 700∼820℃로 한다.

냉각(직접 퀀칭): 압연 종료 후 즉시 개시

냉각(직접 퀀칭)은, 압연 종료 후 즉시 개시한다. 즉시 개시하지 않는 경우, 베이나이트상이 생성되기 때문에, 소망하는 강도를 만족할 수 없다. 이 때문에, 냉각은, 압연 종료 후 즉시 개시하는 것으로 한다. 여기에서, 즉시란, 압연 종료 후 120초 이내 정도를 말한다.

냉각 속도: 5℃/s 이상

냉각 속도가 5℃/s 미만인 경우, 마르텐사이트 조직으로의 변태가 일어나지 않아, 소망하는 강도, 인성이 얻어지지 않는다. 이 때문에, 냉각 속도는 5℃/s 이상으로 한다. 바람직하게는, 10℃/s 이상이다.

냉각 정지 온도: 200℃ 이하

냉각 정지 온도가 200℃를 초과하는 경우, 강판 내에서 균일한 마르텐사이트 조직으로의 변태가 일어나지 않아, 소망하는 강도, 인성이 얻어지지 않는다. 이 때문에, 냉각 정지 온도는 200℃ 이하로 한다.

템퍼링 승온 속도: 0.05∼1.0℃/s

템퍼링 승온 속도가 0.05℃/s 미만이었던 경우, 석출되는 탄화물이 조대화하여, 인성이 저하된다. 한편, 템퍼링 승온 속도가 1.0℃/s를 초과하는 바와 같은 급속 단시간 가열을 실시하는 경우, 유도 가열 설비 등이 필요해져, 비용이 증대한다. 이 때문에, 템퍼링 승온 속도는, 0.05∼1.0℃/s로 한다.

템퍼링 온도: 500∼650℃

템퍼링 온도가 500℃ 미만인 경우, 시멘타이트 등의 미세한 탄화물의 석출에 의한 인성 향상 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 한편, 템퍼링 온도가 650℃를 초과하는 경우, 조대한 탄화물이 석출되어, 인성이 저하된다. 이 때문에, 템퍼링 온도는 500∼650℃로 한다.

템퍼링 유지 시간: 10분 이상 60분 이하

템퍼링 유지 시간이 10분 미만인 경우, 시멘타이트 등의 미세한 탄화물의 석출에 의한 인성 향상 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 한편, 템퍼링 유지 시간이 60분을 초과하는 경우, 조대한 탄화물의 석출 등에 의해, 인성이 저하된다. 또한, 제조 비용이 증대한다. 이 때문에, 템퍼링 유지 시간은, 10분 이상 60분 이하로 한다. 템퍼링 후의 냉각은 수냉, 공냉 중 어느 것이라도 좋지만, 냉각 속도가 지나치게 크면 강판의 표면과 내부의 온도차가 커져, 강판 내부에 변형이 발생하여 저온 인성이 저하되기 때문에, 5℃/s 이하로 하는 것이 바람직하다.

상기 제조 조건에 있어서는, 직접 퀀칭 후, 승온 속도 0.1∼1.5℃/s로 650℃∼800℃의 온도 범위로 가열하고, 동 온도 범위에서 10분 이상 60분 이하 유지하여, 5℃/s 이상의 냉각 속도로 200℃ 이하까지 퀀칭하는 2상역(dual phase) 열처리를 행해도 좋다.

2상역 열처리 승온 속도: 0.1∼1.5℃/s

2상역 열처리를 행함으로써, 일부가 오스테나이트로 변태하여, 결정립이 미세해짐과 함께 템퍼링이 진행되기 때문에, 인성이 향상되지만, 2상역 열처리 승온 속도가 0.1℃/s 미만인 경우, 오스테나이트립이 조대화하여, 인성이 저하된다. 또한, 냉각 후에 생성되는 조직도 조대화하기 때문에, 인성이 저하된다. 한편, 1.5℃/s를 초과하는 경우, 유도 가열 설비 등이 필요해져, 비용이 증대한다. 이 때문에, 2상역 열처리 승온 속도는, 0.1∼1.5℃/s로 한다.

2상역 열처리 온도: 650∼800℃

2상역 열처리 온도가 650℃ 미만인 경우, 충분한 오스테나이트 역변태가 일어나지 않아, 조직의 미세화 효과가 얻어지지 않기 때문에, 인성 향상 효과가 얻어지지 않는다. 또한, 오스테나이트 역변태량이 적기 때문에, 오스테나이트 중에 C가 농화되기 쉬워, 잔류 오스테나이트가 증가한다. 한편, 2상역 열처리 온도가 800℃를 초과하면, 역변태 오스테나이트가 조대화하여, 인성이 저하된다. 또한, 냉각 후의 조직도 조대화하기 때문에, 인성이 저하된다. 또한, 제조 비용이 증대한다. 이 때문에, 2상역 열처리 온도는 650∼800℃로 한다. 2상역 열처리 온도가 높은 경우, 2상역 열처리 온도가 낮은 경우에 비해 역변태 오스테나이트량이 증가하여 역변태 오스테나이트 중의 C의 농화량이 감소하기 때문에, 2상역 열처리 후의 냉각에 의한 마르텐사이트 변태량이 증가하여, 잔류 오스테나이트량이 감소한다. 그 때문에, 2상역 열처리 온도는, 바람직하게는 720∼780℃이다.

2상역 열처리 유지 시간: 10분 이상 60분 이하

2상역 열처리 유지 시간이 10분 미만인 경우, 충분한 오스테나이트 역변태가 일어나지 않아, 조직의 미세화에 의한 인성 향상 효과가 얻어지지 않는다. 한편, 2상역 열처리 유지 시간이 60분을 초과하는 경우, 오스테나이트립이 조대화하여 인성이 저하된다. 또한, 냉각 후에 생성되는 조직도 조대화하기 때문에, 인성이 저하된다. 또한, 오스테나이트에 C가 농화하기 때문에 잔류 오스테나이트가 증가한다. 또한, 제조 비용이 증대한다. 이 때문에, 2상역 열처리 유지 시간은, 10분 이상 60분 이하로 한다.

2상역 열처리 후의 냉각 속도: 5℃/s 이상

냉각 속도가 5℃/s 미만인 경우, 오스테나이트가 마르텐사이트 조직으로 변태하지 않아, 소망하는 강도, 인성이 얻어지지 않는다. 또한, 냉각 속도가 늦으면, 페라이트 중의 C의 고용량이 온도의 저하와 함께 감소하기 때문에, 역변태한 오스테나이트의 주위의 페라이트로부터 오스테나이트로 C가 이동하여, 오스테나이트 중에 C가 농화하여 잔류 오스테나이트가 되기 쉬워진다. 이 때문에, 냉각 속도는 5℃/s 이상으로 한다. 바람직하게는 10℃/s 이상이다.

2상역 열처리 후의 냉각 정지 온도: 200℃ 이하

냉각 정지 온도가 200℃를 초과하는 경우, 강판 내에서 균일한 마르텐사이트 조직으로의 변태가 일어나지 않아, 소망하는 강도, 인성이 얻어지지 않는다. 또한, 오스테나이트 중에 C가 농화하여 잔류 오스테나이트가 되기 쉬워진다. 이 때문에, 냉각 정지 온도는 200℃ 이하로 한다.

상기 2상역 열처리를 행하여, 200℃ 이하까지 냉각한 후, 상기와 동일하게 템퍼링을 행한다. 즉, 승온 속도 0.05℃/s∼1.0℃/s에서 500℃∼650℃의 온도 범위로 가열하여, 동 온도 범위에서 10분 이상 60분 이하 유지하여 템퍼링한다.

실시예

이하, 본 발명의 실시예에 대해서 설명한다.

표 1에 나타내는 조성의 용강을, 진공 용해로에서 용제하여, 소형 강괴(150㎏)로 했다. 이들 강을, 표 2에 나타내는 조건으로 가열한 후, 열간 압연을 행하여 판두께 7∼50㎜로 하여, 압연 직후에 퀀칭하고, 일부의 강판에 대해서는, 그 후 템퍼링 처리를 행했다. 나머지의 강판은, 퀀칭 후, 2상역 열처리를 행하고, 그 후 템퍼링 처리를 행했다. 얻어진 강판에 대해서, 인장 시험, 샤르피 충격 시험, 오스테나이트 체적분율 측정, 방위차 15° 이상의 대경각 입계로 둘러싸이는 결정립의 입경 측정을 하기의 요령으로 실시했다.

(표 1)

[인장 시험]

각 강판의 판두께 1/2 위치의 압연 방향으로부터, 평행부 길이 30㎜, GL 24㎜, 평행부 지름 6φ의 인장 시험편을 채취하여, 상온에서 인장 시험을 실시했다. 얻어진 응력-변형 곡선으로부터, 인장 강도(TS), 항복 강도(YS)를 산출했다. TS가 690㎫ 이상, YS가 590㎫ 이상을, TS, YS가 우수한 것으로 했다.

[샤르피 충격 시험]

각 강판의 판두께 1/2 위치의 압연 방향과 수직인 방향으로부터, JIS 규격 Z2202(1998)의 규정에 준거하여 V 노치 시험편을 채취하고, JIS 규격 Z2242(1998)의 규정에 준거하여 각 강판에 대해서 각 온도 3개의 샤르피 충격 시험을 실시하고, －196℃에서의 흡수 에너지를 구하여, 모재 인성을 평가했다. 3개의 흡수 에너지(vE_-196)의 평균값이 150J 이상을 모재 인성이 우수한 것으로 했다.

[오스테나이트 체적분율]

각 강판의 판두께 1/2 위치의 압연 방향과 수직인 방향으로부터 채취한 샘플을, 액체 질소 중에서 10분간 서브 제로 처리를 실시하고, X선 회절에 의해, 오스테나이트 체적분율을 측정했다.

[결정립의 입경 측정]

각 강판의 판두께 1/2 위치의 압연 방향과 수직인 방향으로부터 채취한 샘플을 연마하여 경면 마무리로 하고, EBSP 해석을 실시했다. 얻어진 데이터 중, 입계를 사이에 끼운 2개의 결정립의 방위차가 15° 이상의 대경각 입계를 추출하고, 그들 대경각 입계로 둘러싸이는 영역의 원상당 평균 입경을 구했다.

얻어진 결과를 표 2에 나타낸다.

표 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명예에서는 우수한 저온 인성을 갖고 있는것에 대하여, 본 발명 범위를 벗어나는 비교예에서는 저온 인성이 저하되어 있는 것이 확인되었다.

(표 2)

Claims

질량％로, C: 0.01∼0.15％, Si: 0.02∼0.20％, Mn: 0.45∼2.00％, P: 0.020％ 이하, S: 0.005％ 이하, Al: 0.005∼0.100％, Ni: 5.0∼8.0％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖고,
액체 질소 온도까지 냉각했을 때의 잔류 오스테나이트량이 체적률로 1.7％ 미만이며, 방위차 15° 이상의 대경각(大傾角) 입계로 둘러싸인 결정립의 평균 결정 입경이 원상당 직경으로 5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 Ni 함유 후(厚)강판.
제1항에 있어서,
추가로 질량％로, Cr: 1.00％ 이하 및 Mo: 1.000％ 이하 중 1종 또는 2종을 함유하는 것을 특징으로 하는 Ni 함유 후강판.
제1항 또는 제2항에 있어서,
추가로 질량％로, Cu: 1.00％ 이하, V: 0.100％ 이하, Nb: 0.100％ 이하, Ti: 0.100％ 이하 및 B: 0.0030％ 이하로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 Ni 함유 후강판.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
추가로 질량％로, Ca: 0.0050％ 이하 및 REM: 0.0050％ 이하 중 1종 또는 2종을 함유하는 것을 특징으로 하는 Ni 함유 후강판.