KR20150049692A - 강재 제조 방법 - Google Patents

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KR20150049692A KR1020130130558A KR20130130558A KR20150049692A KR 20150049692 A KR20150049692 A KR 20150049692A KR 1020130130558 A KR1020130130558 A KR 1020130130558A KR 20130130558 A KR20130130558 A KR 20130130558A KR 20150049692 A KR20150049692 A KR 20150049692A
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Abstract

강재의 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 강재를 이용한 이종강도를 갖는 강 부품 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 강재 제조 방법은 중량%로, 탄소(C) : 0.03~0.1%, 실리콘(Si) : 0.3~1.0%, 망간(Mn) : 1.5~2.0%, 인(P) : 0.02% 이하, 황(S) : 0.01% 이하, 석출물 형성 원소 0.05~0.2%, 크롬(Cr) : 0.4~0.6%, 보론(B) : 0.001~0.004% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 1200℃ 이상의 온도에서 80분 이상 재가열하는 단계; 재가열된 판재를 열간압연하는 단계; 및 열간압연된 판재를 150℃/sec 이상의 평균냉각속도로 500~600℃까지 냉각하여 권취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

강재 제조 방법 {METHOD OF MANUFACTURING STEEL}
본 발명은 강재 혹은 강 제품 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 소재로 이종강도를 갖는 강 제품을 제조할 수 있으면서, 저강도부의 강도를 향상시킬 수 있는 강재 제조 방법 및 이를 이용하여 제조된 강재를 이용한 이종강도를 갖는 강 제품 제조 방법에 관한 것이다.
자동차 부품에 있어, 고강도가 필요한 부분과 충돌 흡수가 필요한 부분이 혼재하는 B 필러 등과 같은 부품이 있다.
이러한 이종 물성이 혼재하는 부품을 제조하기 위하여, 단일 소재를 이용하거나 2종 이상의 소재를 이용하고 있다.
이 중, 단일 소재를 이용하는 경우, 주로 열처리에 의해 강도가 향상되는 이른바 열처리 경화강을 이용하며, 금형 설계를 통하여 일부분만 열처리가 되도록 하고 있다.
단일 소재를 이용하여 이종 강도를 갖는 강 제품을 제조할 경우, 2종 이상의 소재를 이용할 경우에 필연적으로 수반되는 용접 과정을 생략할 수 있는 장점이 있다.
그러나, 단일 소재를 이용하여 이종 강도를 갖는 강 제품을 제조할 때, 고강도부만 국부적으로 열처리하는 경우, 저강도부의 강도가 지나치게 낮아질 수 있다. 또한, 성형체 전체를 열처리하는 경우, 저강도부 형성을 위하여 추가의 국부적 템퍼링이 요구된다.
본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0134710호(2012.12.12. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 국부적으로 이종 강도를 갖는 차량용 B 필러 부품 제조방법이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 석출물 형성 원소를 함유하지만 열처리 전까지 석출되지 않은 상태로 유지할 수 있으며, 열처리시 냉각 속도에 따라 이종 강도를 가지되, 저강도부의 강도를 향상시킬 수 있는 강재 제조 방법 및 이를 통하여 제조된 강재를 이용한 강 제품 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 강재 제조 방법은 중량%로, 탄소(C) : 0.03~0.1%, 실리콘(Si) : 0.3~1.0%, 망간(Mn) : 1.5~2.0%, 인(P) : 0.02% 이하, 황(S) : 0.01% 이하, 석출물 형성 원소 0.05~0.2%, 크롬(Cr) : 0.4~0.6%, 보론(B) : 0.001~0.004% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 1200℃ 이상의 온도에서 80분 이상 재가열하는 단계; 재가열된 판재를 열간압연하는 단계; 및 열간압연된 판재를 150℃/sec 이상의 평균냉각속도로 500~600℃까지 냉각하여 권취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 석출물 형성 원소는 니오븀(Nb) : 0.03~0.1% 및 티타늄(Ti) : 0.03~0.1% 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 열간압연 단계는 재가열된 판재를 850~950℃에서 조압연하는 단계와, 조압연이 완료된 판재를 750~850℃에서 사상압연하는 단계를 포함할 수 이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 강 제품 제조 방법은 전술한 방법으로 제조된 강재를 이용하여 블랭크를 형성하는 단계; 상기 블랭크를 강재의 Ac1 변태점 이상의 온도로 가열하는 단계; 및 가열된 블랭크를 금형 내에서 성형 및 냉각하여, 고강도부와, 상기 고강도부보다 낮은 강도를 갖는 저강도부를 포함하는 성형체를 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 저강도부의 평균냉각속도를 상기 고강도부의 평균냉각속도보다 느리게 하여, 냉각 중 상기 저강도부에 석출물이 형성되도록 하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 가열은 750~950℃의 온도에서 10~30분동안 수행되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 강 제품 제조 방법은 상기 고강도부가 마르텐사이트 단상 조직을 갖고, 상기 저강도부에 석출물이 형성되도록, 상기 고강도부와 저강도부의 평균냉각속도를 조절할 수 있다. 이 경우, 상기 고강도부의 평균냉각속도는 100℃/sec 이상이고, 상기 저강도부의 평균냉각속도는 100℃/sec 미만인 것이 바람직하다.
또한, 상기 성형체는 고강도부와 저강도부 사이의 강도를 갖는 중강도부를 더 포함하고, 상기 고강도부의 평균냉각속도는 100℃/sec 이상이고, 상기 중강도부의 평균냉각속도는 60℃/sec 이상 내지 100℃/sec 미만이고, 상기 저강도부의 평균냉각속도는 60℃/sec 미만인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 강재 제조 방법에 의하면, 공정 제어를 통하여 니오븀(Nb), 티타늄(Ti)과 같은 석출물 형성 원소를 고용된 상태로 유지할 수 있으며, 열처리에 의하여 마르텐사이트로 변태되거나 또는 석출물이 형성될 수 있는 강재를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 강 제품 제조 방법에 의하면, 열처리시 고강도부에는 상대적으로 빠른 평균냉각속도를 적용하여 강도가 우수한 미세조직을 형성할 수 있으며, 저강도부에는 상대적으로 느린 평균냉각속도를 적용하여 연성이나 인성이 우수한 미세조직을 형성하면서 동시에 석출물이 형성되어 고강도부와의 강도 편차를 줄일 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 강 제품 제조 방법을 이용하여, B 필라, 범퍼- 크래쉬박스 등과 같은 이종강도를 요구하는 강 제품을 일체형으로 제조할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강재 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 강 제품 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 시편 1을 열처리한 후(평균냉각속도 : 150℃/sec)의 미세조직 사진이다.
도 4는 시편 1을 열처리한 후(평균냉각속도 : 80℃/sec)의 미세조직 사진이다.
도 5는 시편 1을 열처리한 후(평균냉각속도 : 20℃/sec)의 미세조직 사진이다.
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 강재 및 강 제품 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 강재 및 강 제품 제조 방법의 소재가 되는 강재의 합금 성분에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 강재는 중량%로, 탄소(C) : 0.03~0.1%, 실리콘(Si) : 0.3~1.0%, 망간(Mn) : 1.5~2.0%, 인(P) : 0.02% 이하, 황(S) : 0.01% 이하, 석출물 형성 원소 0.05~0.2%, 크롬(Cr) : 0.4~0.6% 및 보론(B) : 0.001~0.004%를 포함한다.
상기 성분들 외 나머지는 철(Fe)과 제강 과정 등에서 불가피하게 혼입되는 불순물로 이루어진다.
탄소(C)는 강의 강도 증가에 기여하는 원소이다. 상기 탄소는 강재 전체 중량의 0.03~0.1중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소 첨가량이 0.03 중량% 미만인 경우, 열처리 후 충분한 강도를 확보하기 어렵다. 반대로, 탄소 첨가량이 0.1중량%를 초과하는 경우, 연신율 및 용접성이 저하되는 문제점이 있다.
실리콘(Si)은 강도 확보 및 페라이트 안정화에 기여하며, 또한 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제 역할을 한다.
상기 실리콘은 강재 전체 중량의 0.3~1.0중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘의 첨가량이 0.3중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 실리콘의 첨가량이 1.0중량%를 초과하는 경우, 도금성 및 용접성이 저하되는 문제점이 있다.
망간(Mn)은 강의 강도 및 인성을 증가시키고 강의 소입성을 증가시키는 원소로서, 망간의 첨가는 탄소의 첨가보다도 강도 상승시 연성의 저하가 적다. 상기 망간은 강재 전체 중량의 1.5~2.0중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간의 첨가량이 1.5중량% 미만일 경우, 강의 소입성이 불충분하다. 반대로, 망간의 첨가량이 2.0중량%를 초과하는 경우, MnS계 비금속개재물을 과다하게 생성하여, 용접시 크랙 발생 등 용접성을 저하시키는 문제점이 있다.
인(P)은 강도 향상에 기여하나, 다량 포함될 경우, 중심 편석은 물론 미세 편석도 형성하여 재질에 좋지 않은 영향을 주며, 또한 용접성을 악화시킬 수 있다. 이에 본 발명에서는 인의 함량을 강재 전체 중량의 0.02중량% 이하로 제한하였다.
황(S)은 망간과 결합하여 비금속 개재물을 형성하고, 이러한 비금속 개재물은 인성, 용접성 등을 저하시키는 요인이 된다. 이에 본 발명에서는 황의 함량을 강재 전체 중량의 0.01중량% 이하로 제한하였다.
본 발명에서 석출물 형성 원소는 대략 600~1000℃에서 석출물을 형성하는 원소로서, 대표적으로 니오븀(Nb)과 티타늄(Mo)이 여기에 해당할 수 있다. 이러한 석출물 형성 원소는 어느 한 원소만 첨가되어도 되지만, 각 성분마다 석출되는 온도가 상이하므로 후술하는 열처리 후 냉각 과정에서 석출물 형성 효과가 극대화될 수 있도록 여러 원소를 함께 첨가하는 것이 보다 바람직하다. 상기 석출물 형성 원소는 합산 기준으로 강재 전체 중량의 0.05~0.2중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 석출물 형성원소의 함량이 0.05중량% 미만일 경우, 석출강화에 의한 강도 향상 효과가 불충분하다. 다만, 석출물 형성원소의 함량이 0.2중량%를 초과하는 경우, 과다한 석출물 형성으로 인하여 가공성, 표면결함 등이 문제될 수 있다.
석출물 형성원소로, 니오븀(Nb) : 0.03~0.1% 및 티타늄(Ti) : 0.03~0.1% 중 1종 이상을 포함하는 것을 제시할 수 있다. 니오븀, 티타늄의 경우, 각각 0.03중량% 이상 첨가될 때 석출강화 효과를 발생시키되, 0.1중량% 이상 첨가되면 가공성이나 표면품질이 저하되는 점을 고려하였다.
크롬(Cr)은 강도 및 인성 향상에 기여한다. 상기 크롬은 강재 전체 중량의 0.4~0.6중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 크롬의 첨가량이 0.4중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 크롬의 첨가량이 0.6중량%를 초과하는 경우, 강재의 인성 및 용접성 등이 저하될 수 있다.
보론(B)은 강력한 소입성 원소로서 강재의 열처리시 마르텐사이트 변태에 크게 기여한다. 보론은 강재 전체 중량의 0.001~0.004%중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 보론의 첨가량이 0.001중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 한편, 보론은 강 내 0.004중량%를 초과하여 첨가되기는 어렵다.
강재 제조 방법
이하, 본 발명에 따른 강재 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 강재 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 강재 제조 방법은 슬라브 재가열 단계(S110), 열간압연 단계(S120) 및 냉각 단계(S130)를 포함한다.
우선, 슬라브 재가열 단계(S110)에서는 전술한 조성을 갖는 반제품 상태의 슬라브 판재를 재가열한다.
슬라브 재가열은 1200℃ 이상, 보다 바람직하게는 1200~1300℃의 온도에서 80분 이상, 보다 바람직하게는 80~180분동안 수행되는 것이 바람직하다. 상기 조건의 슬라브 재가열을 통하여 티타늄이나 니오븀과 같은 석출물 형성 원소가 재고용될 수 있다.
다음으로, 열간압연 단계(S120)에서는 재가열된 슬라브 판재를 열간압연한다.
열간압연은 석출을 억제하기 위하여 950~750℃에서 수행되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 850~950℃에서 조압연을 수행하여 고온에서 석출될 수 있는 석출물을 최대한 억제하고, 이후, 750~850℃에서 사상압연하는 것을 제시할 수 있다. 사상압연 온도가 850℃를 초과하는 경우, 결정립 조대화로 인하여 강재의 강도 및 성형성이 저하될 수 있다. 반대로, 사상압연 온도가 750℃ 미만일 경우 이상역 압연으로 혼립조직이 발생할 수 있다.
다음으로 냉각 단계(S130)에서는 150℃/sec 이상의 평균냉각속도로 500~600℃까지 냉각한다.
이러한 빠른 냉각속도 및 낮은 냉각종료온도를 통하여 열연재에서는 니오븀과 티타늄과 같은 석출물 형성원소의 석출이 최대한 발생하지 않도록 하는 것이 바람직하다.
강 제품 제조 방법
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이종강도를 갖는 강 제품 제조 방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 도시된 강 제품 제조 방법은 블랭크 형성 단계(S210), 가열 단계(S220) 및 성형체 형성 단계(S230)를 포함한다.
블랭크 형성 단계(S210)에서는 전술한 방법을 통하여 제조된 강재를 슬리팅하여 블랭크를 형성한다.
다음으로, 가열 단계(S220)에서는 블랭크를 강재의 Ac1 변태점 이상의 온도, 보다 바람직하게는 오스테나이트 단상역에 해당하는 Ac3 이상의 온도로 가열한다. 가열은 금형 외부에서 유도가열 등의 방식으로 수행되는 것이 일반적이나, 금형 내부에서 전기저항가열 등의 방식으로 수행될 수도 있다.
가열은 Ac3 온도 이상에 해당하는 750~950℃의 온도에서 10~30분동안 수행되는 것이 보다 바람직하다. 상기 가열 온도 및 가열 시간 조건에서 충분한 오스테나이트가 형성될 수 있어, 후술하는 성형체 형성 단계(S230)에서 냉각시 마르텐사이트 변태를 통한 고강도부를 형성할 수 있다.
다음으로, 성형체 형성 단계(S230)에서는 가열된 블랭크를 금형 내에서 성형 및 냉각하여, 성형체를 형성한다. 이때, 금형에는 서로 다른 평균냉각속도가 적용되는 2개 이상의 냉각 채널이 구비된다. 상대적으로 빠른 평균냉각속도가 적용되는 냉각 채널에 의해 냉각되는 부분은 고강도부가 될 수 있고, 상대적으로 느린 평균냉각속도가 적용되는 냉각 채널에 의해 냉각되는 부분은 상기의 고강도부보다 낮은 강도를 갖는 저강도부가 될 수 있다.
본 발명에서는 저강도부의 평균냉각속도를 고강도부의 평균냉각속도보다 느리게 하여, 냉각 중 상기 저강도부에 석출물이 형성되도록 한다. 바람직하게는, 고강도부와 저강도부의 평균냉각속도를 조절하여, 고강도부는 마르텐사이트 단상 조직을 갖도록 하고, 저강도부는 석출물이 형성되도록 할 수 있다. 이 경우, 고강도부의 평균냉각속도는 100℃/sec 이상인 것이 바람직하고, 저강도부의 평균냉각속도는 100℃/sec 미만인 것이 바람직하다. 고강도부의 평균냉각속도가 100℃/sec 미만일 경우, 마르텐사이트 단상 조직 확보가 어렵고, 저강도부의 평균냉각속도가 100℃/sec 이상일 경우, 인성이나 연성 확보가 어려우며, 석출물도 형성되지 않기 때문이다.
즉, 본 발명에 따른 강재 제조 방법에서는 열간압연 후 150℃/sec 이상의 급냉을 통하여 석출물의 석출을 억제한 상태의 강재를 제조하고, 열처리 과정에서 느린 평균냉각속도로 냉각될 때 비로소 석출되도록 하여, 석출경화가 이루어지도록 한다. 이를 통하여, 저강도부의 강도를 향상시킬 수 있어, 고강도부와 저강도부의 강도 편차를 감소시킬 수 있다.
한편, 성형체는 고강도부와 저강도부 사이의 강도를 갖는 중강도부를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 고강도부의 평균냉각속도는 100℃/sec 이상이고, 상기 중강도부의 평균냉각속도는 60℃/sec 이상 내지 100℃/sec 미만이고, 저강도부의 평균냉각속도는 60℃/sec 미만인 것이 바람직하다. 이러한 냉각 조건에서 고강도부의 경우, 마르텐사이트 단상 조직과 함께 인장강도 980MPa 이상을 나타낼 수 있고, 중강도부의 경우, 마르텐사이트, 침상형 페라이트 조직과 함께 석출물이 일부 형성되어 인장강도 780~980MPa 정도를 나타낼 수 있으며, 저강도부는 폴리고날 페라이트 조직과 함께 다량의 석출물이 형성되어 인장강도 490~680MPa 정도를 나타낼 수 있다.
이하, 범퍼-크래쉬박스를 일체형으로 제조하는 예를 제시한다.
우선, 전술한 합금조성을 갖는 슬라브 판재를 1200℃ 이상에서 80분 이상 재가열하여 석출물 형성원소인 TI나 Nb를 고용시킨다. 이후, 슬라브 판재를 가열로에서 추출한 이후, 850~950℃에서 조압연을 수행하여 고온에서의 석출물 형성을 최대한 억제한다. 이후, 750~850℃에서 사상압연한 후, 바로 냉각수를 이용하여 150℃/sec 이상의 냉각속도로 석출물 형성온도 이하인 500~600℃까지 냉각한 후, 권취한다. 이렇게 권취된 소재에는 석출이 미처 일어나지 않았으므로, 핫스탬핑 소재의 열처리 전 강도인 540MPa 정도의 인장강도를 나타낸다.
이후, 소재를 절단하여 블랭크를 제작하고, 750~950℃에서 10~30분간 열처리하여 소재를 오스테나이트 상으로 만든다.
이후, 핫스탬핑 금형에서 부품 성형을 통해 범퍼와 크래쉬박스의 일체형 부품으로 성형한다. 성형체는 범퍼 부분, 이음 부분, 크래쉬박스 부분을 포함한다.
범퍼 부분의 경우 충돌 부위가 되기 때문에 평균냉각속도 100℃/초 이상의 급냉을 통해 980MPa 이상의 인장강도를 갖도록 풀 마르텐사이트 조직을 형성한다.
충격흡수 역할을 하는 크래쉬박스 부분의 경우, 600MPa 정도의 인장강도가 요구되는데, 이를 위하여, 60℃/sec 이하의 평균냉각속도로 서냉하여 페라이트 조직을 형성하며, 이와 동시에 서냉 과정에서 니오븀 석출물 혹은 티타늄 석출물에 의한 석출경화가 나타나도록 한다.
그리고, 범퍼 부분과 크래쉬박스 부분 사이의 이음 부분의 경우, 범퍼 부분과 크래쉬박스 부분의 중간 정도인 850MPa 정도의 인장강도가 요구되는데, 이를 위하여 80℃ 정도의 평균냉각속도로 냉각하여 침상형 페라이트와 마르텐사이트 복합조직을 형성하며, 이 경우에는 약간의 석출경화가 일어난다.
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. 강재 시편의 제조
표 1에 기재된 조성을 갖는 잉곳을 제조한 후, 1250℃에서 120분동안 재가열하였다. 이후, 약 900℃에서 조압연을 수행한 후, 800℃ 마무리압연온도 조건으로 사상압연하였다. 이후, 200℃/sec의 평균냉각속도로 450℃까지 냉각한 후, 450℃에서 30초 유지 후 자연냉각하여 강재 시편을 제조하였다.
이후, 시편을 900℃에서 20분동안 가열한 후, 150℃/sec, 80℃/sec 및 20℃/sec의 평균냉각속도로 상온까지 냉각하는 열처리를 수행하였다.
[표 1] (단위 : 중량%)
Figure pat00001

2. 석출물 및 기계적 특성
표 2는 시편 1~4 각각의 열처리 전 후 인장강도를 나타낸 것이다.
[표 2]
Figure pat00002
표 2를 참조하면, 시편 1~3의 경우, 열처리전 인장강도는 485MPa 정도이었으나, 열처리에 의하여 대략 550~1500MPa 범위 내에서 다양한 인장강도를 나타내었다. 특히, 시편 1~3의 경우, 20℃/sec의 상대적으로 낮은 평균냉각속도를 적용한 경우에도 열처리 전에 비하여 강도가 향상되는 것을 볼 수 있다. 이는 전술한 바와 같은 석출 경화 효과라 볼 수 있다.
반면, 석출물 형성원소가 포함되어 있지 않고, 탄소가 다량 포함된 시편 4의 경우, 열처리에 의하여 다양한 강도를 나타내는 것은 시편 1~3과 유사하였으나, 80℃/sec 및 20℃/sec의 냉각속도로 냉각한 경우에는 시편 1~3보다 상대적으로 낮은 강도를 나타내었다. 이는 시편 4의 경우, 석출물 형성원소가 포함되어 있지 않으므로, 석출경화 효과가 발생하지 않았기 때문이라 볼 수 있다.
도 3 내지 도 5는 시편 1을 열처리한 후(평균냉각속도 : 150℃/sec(도 3), 80℃/sec(도 4), 20℃/sec(도 5))의 미세조직 사진이다.
도 3을 참조하면, 시편 1을 평균냉각속도 150℃/sec의 평균냉각속도를 적용하여 열처리한 경우, 풀 마르텐사이트 미세조직을 나타냄을 알 수 있다.
또한, 도 4를 참조하면, 시편 1을 평균냉각속도 80℃/sec의 평균냉각속도를 적용하여 열처리한 경우, 침상페라이트, 마르텐사이트 복합조직에 미세 석출물이 포함되는 것을 알 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 시편 1을 평균냉각속도 20℃/sec의 평균냉각속도를 적용하여 열처리한 경우, 대부분의 페라이트 조직에 미세 석출물이 포함되는 것을 알 수 있다.
즉, 본 발명의 경우, 열처리 전에는 석출물이 형성되어 있지 않고, 열처리에 의하여 다양한 강도를 나타낼 수 있되, 100℃/sec 미만의 냉각속도로 냉각할 경우 석출 경화가 나타나 강도를 향상시킬 수 있는 특징이 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 : 슬라브 재가열 단계
S120 : 열간압연 단계
S130 : 냉각 단계
S210 : 블랭크 형성 단계
S220 : 가열 단계
S230 : 성형체 형성 단계

Claims (8)

  1. 중량%로, 탄소(C) : 0.03~0.1%, 실리콘(Si) : 0.3~1.0%, 망간(Mn) : 1.5~2.0%, 인(P) : 0.02% 이하, 황(S) : 0.01% 이하, 석출물 형성 원소 0.05~0.2%, 크롬(Cr) : 0.4~0.6%, 보론(B) : 0.001~0.004% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 1200℃ 이상의 온도에서 80분 이상 재가열하는 단계;
    재가열된 판재를 열간압연하는 단계; 및
    열간압연된 판재를 150℃/sec 이상의 평균냉각속도로 500~600℃까지 냉각하여 권취하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강재 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 석출물 형성 원소는
    니오븀(Nb) : 0.03~0.1% 및 티타늄(Ti) : 0.03~0.1% 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 강재 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열간압연 단계는
    재가열된 판재를 850~950℃에서 조압연하는 단계와,
    조압연이 완료된 판재를 750~850℃에서 사상압연하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강재 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 기재된 방법으로 제조된 강재를 이용하여 블랭크를 형성하는 단계;
    상기 블랭크를 강재의 Ac1 변태점 이상의 온도로 가열하는 단계; 및
    가열된 블랭크를 금형 내에서 성형 및 냉각하여, 고강도부와, 상기 고강도부보다 낮은 강도를 갖는 저강도부를 포함하는 성형체를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 저강도부의 평균냉각속도를 상기 고강도부의 평균냉각속도보다 느리게 하여, 냉각 중 상기 저강도부에 석출물이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 강 제품 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가열은 750~950℃의 온도에서 10~30분동안 수행되는 것을 특징으로 하는 강 제품 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 강 제품 제조 방법은
    상기 고강도부가 마르텐사이트 단상 조직을 갖고, 상기 저강도부에 석출물이 형성되도록 상기 고강도부와 저강도부의 평균냉각속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 강 제품 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 고강도부의 평균냉각속도는 100℃/sec 이상이고,
    상기 저강도부의 평균냉각속도는 100℃/sec 미만인 것을 특징으로 하는 강 제품 제조 방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 성형체는 고강도부와 저강도부 사이의 강도를 갖는 중강도부를 더 포함하고,
    상기 고강도부의 평균냉각속도는 100℃/sec 이상이고,
    상기 중강도부의 평균냉각속도는 60℃/sec 이상 내지 100℃/sec 미만이고,
    상기 저강도부의 평균냉각속도는 60℃/sec 미만인 것을 특징으로 하는 강 제품 제조 방법.
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