KR20150075327A

KR20150075327A - 강성, 내덴트성 및 내부식성이 우수한 고강도 경량 클래드 강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20150075327A
Application number: KR1020130163382A
Authority: KR
Inventors: 조원태; 진광근; 송태진; 전선호; 김성규; 김태호
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2015-07-03
Also published as: KR101585741B1

Abstract

본 발명은 강성, 내덴트성, 내부식성이 우수한 고강도 경량 클래드 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시형태는 중량%로, C: 0.01~1.0%, Mn: 8~30%, Al: 0.01~3.0%, Si: 0.01~3.0%, P: 0.1%이하, S: 0.02%이하, N: 0.1%이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 고망간 강판; 및 상기 고망간 강판의 일면에 구비되는 알루미늄계 판재로 이루어지고, 상기 고망간 강판은 0.1~1.5㎜, 상기 알루미늄계 판재는 0.1~1.5㎜의 두께를 가지며, 총 두께는 0.6~2.5mm이고, 40GPa·mm³이상의 강성을 갖는 강성, 내덴트성 및 내부식성이 우수한 고강도 경량 클래드 강판 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 경량 클래드 강판은 가벼울 뿐만 아니라 우수한 강성, 강도와 연성을 가져 종래 클래드재에 비하여 제품 중량을 현저히 줄일 수 있어 경량화가 요구되는 자동차용 부품 등에 바람직하게 적용될 수 있으며, 현재 알루미늄으로 제작되는 도어, 후드, 트렁크 덮개 외판재 등 자동차 외판 판넬 부품의 기계적 물성을 획기적으로 개선할 수 있다.

Description

강성, 내덴트성 및 내부식성이 우수한 고강도 경량 클래드 강판 및 그 제조방법{HIGH STRENGTH LIGHTWEIGHT CLAD STEEL SHEET HAVING EXCELLENT STIFFNESS, DENT RESISTANCE AND CORROSION RESISTANCE PROPERTIES}

본 발명은 강성, 내덴트성, 내부식성이 우수한 고강도 경량 클래드 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차의 도어, 후드, 트렁크 등 외판 및 내판 구조부품 등에 사용될 수 있는 자동차용 고강도 경량 클래드 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근, 자동차 제조산업에 있어서는 환경규제에 대응하여 배기가스 중 이산화탄소를 저감하고, 화석연료차의 연비향상과 전기자동차의 배터리 소모를 줄일 목적으로, 자동차 차체의 경량화가 지속적으로 추진되고 있다. 특히, 극단적인 이산화탄소 규제방침에 대하여, 기존의 자동차용 강판의 적용으로는 더 이상 경량화를 기대할 수 없는 도어, 후드, 트렁크 등 부품의 경우에, 자동차 업체들은 철강소재 대신에 알루미늄, 플라스틱, 마그네슘 등과 같은 비철계 경량소재를 채용하려는 경향이 증가하고 있다.

그러나, 이러한 비철계 경량소재들은 가격이 비싸고, 도장성, 기계적 물성 등이 자동차용 강판으로 적용되기에는 미흡하기 때문에, 새로운 대체 기술의 개발이 필요하다는 단점이 있다. 특히, 알루미늄은 가볍고 내식성이 뛰어나기 때문에 그 적용 범위가 확대되고 있으나 철강을 대체하여 자동차용 소재로서 사용되기에는 강도가 낮고, 부품 가공을 위한 가공성을 확보하기 곤란하다는 현실적인 문제가 있다.

반면, 박강판을 이용하여 자동차용 부품을 경량화하는 방법으로는 가공성과 강도를 동시에 가진 P첨가 극저탄소강, 소부경화강(Bake Hardenable Steel), 이상 조직강(Duel Phase Steel, DP강)과 같은 고강도 강판을 이용하여 부품의 두께를 줄이는 설계를 통해 부품 중량을 줄이는 방식이 있다. 그러나, 강판의 두께가 과도하게 얇아지게 되면, 부품 강성이 저하하는 문제가 발생하기 때문에, 두께를 무제한 낮출 수 없다. 따라서, 강판의 두께를 줄이는 부품 경량화는 한계를 가지고 있다.

한편, 판넬용 고강도 강판과 달리 다양한 두께와 물성을 가진 클래드 강판도 후판과 박판으로 제작되어 자동차, 선박, 또는 다기능 가전용 강재로 활용되고 있다. 클래드 강판은 기존에 존재하는 다양한 강재 또는 비철계 경량소재를 다양한 열처리와 압연 방식으로 적층하여 이루어지는 것으로서, 제품에 새로운 물성 및 특성을 부여한다. 상기 클래드 강판을 자동차용 박판재로 이용할 경우, 기존의 철강 생산 방식으로는 실현할 수 없는 뛰어난 물성과 특성을 가진 제품을 만들 수 있다. 특히 서두에 언급한 경량화와 강성 확보의 측면에서 철강과 비철계 경량 소재와의 적층은 강성 확보의 문제를 안고 있는 철강 부품의 경량화에 새로운 답을 제시할 수 있을 것으로 여겨지고 있다.

그러나, 이러한 박물 클래드 강판은 비철계 소재에 비하여 연신율이 낮기 때문에 연신율이 높은 연질강판을 사용해야 하는 제약이 있어 재료의 강도를 높이는데 한계가 있다. 일반적으로 자동차용 강판은 극저탄소강을 제외하고는 강판의 두께가 얇아질수록 연신율이 급격하게 낮아지며, 0.2~0.6mm 수준의 극박물에서 높은 연신율을 가지는 강은 고강도 강종 중에는 없기 때문에 우수한 가공성이 요구되는 자동차용 고강도 박물 클래드 강판 제작에 특별한 대안이 없는 상황이다.

또한, 내식성에 있어서 알루미늄 특성이 철강 재료에 비해 매우 뛰어나므로 경량화와 내식성을 확보하기 위해 알루미늄 외판의 적용이 늘어자는 추세이나, 상기 알루미늄 합금은 기계적 성질의 확보가 어렵다는 특징이 있으며, 스크래치가 잘 발생하고 탄성계수와 항복강도가 낮아 강성과 내덴트성을 확보하기 위해 판재의 두께를 증가시켜야 한다는 단점이 있다.

따라서, 강판을 사용하는 자동차 부품에 있어서, 박물화에 한계가 있는 고강도 강판에 비하여 경량화 효과가 높고, 동시에 내식성이 우수한 알루미늄과 같은 경량재료에 비하여 강도가 높으면서도 기존 생산 공정을 사용함으로써 제조 공정 가격이 저렴한 자동차용 강판 개발이 필요한 실정이다.

본 발명은 우수한 강성, 강도, 가공성, 내부식성 및 내덴트성을 확보하고, 알루미늄 수준의 경량 효과를 확보하여 부품 경량화 효과를 극대화할 수 있는 클래드 강판 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 일 실시형태는 중량%로, C: 0.01~1.0%, Mn: 8~30%, Al: 0.01~3.0%, Si: 0.01~3.0%, P: 0.1%이하, S: 0.02%이하, N: 0.1%이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 고망간 강판; 및 상기 고망간 강판의 일면에 구비되는 알루미늄계 판재로 이루어지고, 상기 고망간 강판은 0.1~1.5㎜, 상기 알루미늄계 판재는 0.1~1.5㎜의 두께를 가지며, 총 두께는 0.6~2.5mm이고, 40GPa·mm³이상의 강성을 갖는 강성, 내덴트성 및 내부식성이 우수한 고강도 경량 클래드 강판을 제공한다.

본 발명의 다른 실시형태는 중량%로, C: 0.01~1.0%, Mn: 8~30%, Al: 0.01~3.0%, Si: 0.01~3.0%, P: 0.1%이하, S: 0.02%이하, N: 0.1%이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 2매의 고망간 강판 상에 알루미늄계 판재를 구비시켜 적층체를 얻는 단계; 상기 적층체를 환원성 분위기에서 200~600℃로 가열하는 단계; 및 상기 가열된 적층체를 1~10%의 압하율로 열간압연하여 클래드 강판을 얻는 단계를 포함하는 강성, 내덴트성 및 내부식성이 우수한 고강도 경량 클래드 강판의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 경량 클래드 강판은 가벼울 뿐만 아니라 우수한 강성, 강도와 연성을 가져 종래 클래드재에 비하여 제품 중량을 현저히 줄일 수 있어 경량화가 요구되는 자동차용 부품 등에 바람직하게 적용될 수 있으며, 현재 알루미늄으로 제작되는 도어, 후드, 트렁크 덮개 외판재 등 자동차 외판 판넬 부품의 기계적 물성을 획기적으로 개선할 수 있다.

이하, 본 발명에 대해서 설명한다.

먼저, 본 발명에 적용되는 고망강 강판의 합금조성에 대하여 설명한다.

C: 0.01~1.0중량%

C는 오스테나이트의 안정화와 적층결함 에너지(stacking fault energy)를 증가시키는 원소이다. 상기 효과를 위해서, 상기 C는 0.01중량%이상 포함되는 것이 바람직하다. 반면, 1.0중량%를 초과하는 경우에는 열처리공정에서 탄화물 형성이 용이해져 수소취화의 균열이 시작되는 장소를 제공하여 내지연파괴 특성이 저하하며 적층결함 에너지를 지나치게 증가하여 변형시 쌍정 효과 보다는 슬립변형에 의한 변형거동이 나타나므로 강도가 감소하고 연신율이 낮아진다. 따라서, 상기 C는 0.01~1.0중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다.

Mn: 8~30중량%

Mn은 오스테나이트 조직을 안정하게 확보하는데 필수적인 원소이며, 적층결함 에너지를 높이는 원소이다. 상기 Mn이 8중량%미만인 경우에는 성형성을 해치는 마르텐사이트가 형성되어 강도는 증가하지만 연성이 급격히 감소하고, 적층결함 에너지가 저하하여 일부 형성된 오스테나이트도 입실론(ε) 마르텐사이트로 변태하기 용이하기 때문에, 우수한 기계적 물성을 확보하기 곤란하다. 반면, Mn의 함량이 30중량%를 초과하는 경우에는 다량의 망간에 의한 제조비용 증가와 강중 P 함량 증가로 인한 슬라브 균열의 원인이 된다. 또한, Mn의 함량이 증가할수록 슬라브 재가열시 내부 입계산화가 지나치게 일어나 강판 표면에 산화물 결함을 유발시켜 용융아연 도금시 표면 특성이 저하될 수 있으므로, 상기 Mn의 함량은 8~30중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다.

Al: 0.01~3.0중량%

Al은 통상 강의 탈산을 위하여 첨가되지만, 본 발명에서는 연성 향상과 내지연파괴를 위해 첨가될 수 있다. 상기 Al은 페라이트상의 안정화 원소이지만 강의 슬립면에서 적층결함 에너지(stacking fault energy)를 증가시켜 입실론(ε) 마르텐사이트상의 생성을 억제하여 연성과 내지연파괴성을 향상시킨다. 또한 Al은 낮은 망간 첨가량의 경우에도 입실론(ε) 마르텐사이트상의 생성을 억제하기 때문에 망간의 첨가량을 최소화하고 가공성을 향상시키는데 큰 기여를 한다. 상기 효과를 위해, 상기 Al은 0.01중량%이상 포함되는 것이 바람직하다. 반면, 3.0중량%를 초과하는 경우에는 쌍정발생을 억제하여 연성을 감소시키고, 연속주조시 주조성을 나쁘게 하며, 열간압연시 표면을 심하게 산화시켜 제품의 표면품질을 저하시키므로, 상기 Al은 0.01~3.0중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다.

Si: 0.01~3.0중량%

Si는 고용강화 원소로서, 결정립도를 줄여 항복강도를 증가시킨다. 이를 위해, 상기 Si는 0.01중량%이상 포함되는 것이 바람직하다. 다만, 상기 Si의 함량이 3중량%를 초과하는 경우에는 열간압연시 강판 표면에 실리콘 산화물이 형성되어 산세성을 나쁘게 하여 열연강판의 표면품질을 나쁘게 할 뿐만 아니라, 강의 용접성을 크게 저하시키므로, 상기 Si는 0.01~3.0중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다.

P: 0.1중량%이하

P는 강의 제조시 불가피하게 함유되는 원소이며, 따라서, 그 상한을 관리하는 것이 중요하다. 상기 P가 0.1중량%를 초과하는 경우에는 편석을 유발하여 강의 가공성을 감소시키므로, 본 발명에서는 상기 P의 상한을 0.1중량%로 관리한다.

S: 0.02중량%이하

S는 P와 마찬가지로강의 제조시 불가피하게 함유되는 원소이며, 따라서, 그 상한을 관리하는 것이 중요하다. 상기 S가 0.02중량%를 초과하는 경우에는 조대한 망간황화물(MnS)을 형성하여 플렌지 크랙과 같은 결함을 발생시키므로, 본 발명에서는 S의 상한을 0.02중량%로 관리한다.

N: 0.1중량%이하

N은 응고과정시 오스테나이트 결정립내에서 알루미늄과 작용하여 미세한 질화물을 석출시켜 쌍정발생을 촉진하므로 강판의 성형시 강도와 연성을 향상시키지만, 그 함량이 0.1중량%를 초과할 경우에는 질화물이 과다하게 석출되어 열간 가공성 및 연신율을 저하시키므로 상기 N은 0.1중량%이하의 범위를 갖는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 적용되는 고망간 강판은 Sn: 0.005~0.2%, Sb: 0.005~0.2% 및 B: 0.0001~0.01%로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.

상기 Sn, Sb, 및 B는 도금성을 향상시키는 원소로서, 이를 위해 Sn과 Sb는 0.005%이상, B는 0.0001%이상 첨가되는 것이 바람직하다. 다만, 상기 Sn과 Sb가 0.02%를 초과하거나 B가 0.01%를 초과하는 경우에는 압연 중 내부산화를 발생시켜 오히려 도금성을 저하시키므로, 상기 Sn는 0.005~0.2%, Sb는 0.005~0.2% 및 B는 0.0001~0.01%의 범위를 갖는 것이 바람직하다.

나아가, 본 발명의 고망간 강판은 Ni: 0.005~2.0% 및 Cr:0.005~5.0% 중 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.

Ni: 0.005~2.0중량%

Ni는 오스테나이트 안정화에 기여하여 연신율의 향상에 유리할 뿐만 아니라, 고온연성 향상에 효과적으로 기여하는 원소이다. 강력한 고온연성 향상원소인 Ni는 그 함량이 0.005중량%미만인 경우 고온연성에 대한 효과가 매우 미미하며, 첨가 함량이 증가할수록 내지연파괴 및 슬라브 크랙 방지에도 큰 효과가 나타나지만 2.0중량%를 초과할 경우에는 재료원가를 크게 상승시키므로, 상기 Ni의 함량은 0.005~2.0중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다.

Cr: 0.005~5.0중량%

Cr은 열연 혹은 소둔 조업시 외부 산소와 반응하여 강판 표면에 20~50㎛ 두께의 Cr계 산화막(Cr₂O₃)을 우선적으로 형성하여 강중에 포함된 Mn, Si 등이 표층으로 용출되는 것을 방지하여 표층 조직의 안정화에 기여하고 도금표면특성을 향상시키는 원소이다. 상기 Cr이 0.005중량%미만인 경우에는 상기 효과가 미미하며, 5.0중량%를 초과하는 경우에는 Cr 탄화물을 형성하여 가공성과 내지연파괴 특성을 저하시키므로, 상기 Cr은 0.005~5.0중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다.

더불어, 본 발명의 고망간 강판은 Ti: 0.005~0.5%, Nb: 0.005~0.5%, V: 0.005~0.5% 및 W: 0.005~1%로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함하는 할 수 있다.

Ti: 0.005~0.5중량%

Ti는 탄소와 결합하여 탄화물을 형성하는 강력한 탄화물 형성원소로, 상기 탄화물은 결정립 성장을 막아 결정립도 미세화에 효과적인 원소이다. 또한, 보론과 복합첨가되는 경우, 주상정 입계에서 고온 화합물을 형성하여 입계 크랙을 방지한다. 상기 Ti가 0.005중량%미만인 경우에는 상기 효과를 기대하기 어렵고, 0.5중량%를 초과하는 경우에는 과량의 Ti가 결정립계에 편석하여 입계취화를 일으키거나, 석출상이 과도하게 조대화되어 결정립 성장 억제 효과를 떨어뜨리므로, 상기 Ti는 0.005~0.5중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다.

Nb: 0.005~0.5중량%

Nb는 탄소와 결합하여 탄화물을 형성하는 탄화물 형성 원소로서, 강도 상승과 결정립도 미세화에 효과적인 원소이다. 상기 Nb는 Ti보다 낮은 온도에서 석출상을 형성하므로 결정립 크기의 미세화와 석출상 형성에 의한 석출강화 효과가 크다. 상기 Nb의 함량이 0.005중량%미만인 경우에는 상기 효과가 미미하고, 0.5중량%를 초과하는 경우에는 과량의 Nb이 결정립계에 편석하여 입계취화를 일으키거나, 석출상이 과도하게 조대화되어 결정립 성장 억제 효과를 떨어뜨리고, 열간압연 공정에서 재결정을 지연시켜 압연하중을 증가시키기 때문에, 상기 Nb는 0.005~0.5중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다.

V: 0.005~0.5중량% 및 W: 0.005~1중량%

V와 W은 Ti와 같이, C, N과 결합하여 탄질화물을 형성하는 원소로서, 본 발명에서는 저온에서 미세한 석출상을 형성하므로 석출강화 효과가 크고, 오스테나이트 확보에 중요한 역할을 한다. 상기 V와 W의 함량이 0.005중량%미만일 경우에는 상기 효과가 미미하고, 각각 V가 0.5중량%, W가 1.0중량%를 초과하는 경우에는 석출상이 과도하게 조대화되어 결정립 성장 억제 효과를 떨어뜨리고, 열간취성의 원인이 되기 때문에, V은 0.005~0.5중량%, W은 0.005~1.0중량%를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 적용되는 고망간 강판은 오스테나이트 단상 조직을 갖는 TWIP강인 것이 바람직한데, 상기 오스테나이트 조직의 TWIP 현상을 이용하여 고강도 및 고연신을 효과적으로 확보할 수 있다. 종래 클래드 강판에 적용되는 강판의 경우 강도 상승시 연신율이 저하되어 이를 적용한 클래드 강판의 강도×연신율(TS×El)이 20,000MPa% 수준에 불과하나, 상기 고망간 강판은 600~1000MPa의 인장강도 및 30%이상의 연신율을 가져 본 발명의 클래드 강판에 적용될 경우 강도×연신율이 60,000MPa% 수준으로서 매우 높아 기존에는 확보하기 어려웠던 고강도 및 고연신을 확보할 수 있으며, 나아가 경량화 또한 쉽게 달성할 수 있다.

본 발명의 클래드 강판은 전술한 바와 같은 고망간 강판 상에 비중이 낮은 알루미늄계 판재가 구비되어 이루어진다. 본 발명에서는 모든 종류의 알루미늄계 판재를 이용할 수 있으므로, 상기 알루미늄계 판재의 종류에 대해서 특별히 한정하지 않는다. 다만, 본 발명에는 스크래치 등의 결함을 방지하기 위하여, 비교적 강도가 높은 6000계 또는 7000계 알루미늄계 판재가 바람직하게 적용될 수 있다.

한편, 본 발명의 클래드 강판을 구성하는 고망간 강판과 알루미늄계 판재는 각각 두께가 0.1~1.5㎜인 것이 바람직하다. 상기 고망간 강판의 두께가 0.1mm미만이거나 알루미늄계 판재의 두께가 1.5mm를 초과할 경우에는 충분한 강도, 연성 및 강성을 확보할 수 없으며, 고망간 강판의 두께가 1.5mm를 초과하거나 알루미늄계 판재의 두께가 0.1mm미만인 경우에는 경량화 및 내부식성을 효과적으로 확보할 수 없다. 또한, 본 발명의 클래드 강판의 총 두께는 0.6~2.5mm인 것이 바람직한데, 0.6mm미만일 경우에는 충분한 강성을 확보할 수 없으며, 2.5mm를 초과하는 경우에는 과도한 두께로 인하여 자동차용 부품 등으로 이용하기 곤란하다는 단점이 있다.

상기와 같이 제공되는 본 발명의 클래드 강판은 40GPa·mm³이상의 강성을 가질 수 있으며, 이를 통해 우수한 기계적 물성이 요구되는 자동차용 부품 등에 바람직하게 적용할 수 있다. 한편, 상기 강성은 하기 관계식 1로 계산될 수 있으며, 하기 탄성계수는 고망간 강판과 알루미늄계 판재 각각의 고유 탄성계수를 클래드 강판에 적용된 만큼의 부피비로 나누어 합한 값을 의미한다.

[관계식 1] = (탄성계수) × (두께)³

또한, 본 발명의 클래드 강판은 6.8g/cm³이하의 밀도, 140MPa·mm³이상의 내덴트성, 450MPa이상의 인장강도, 300MPa이상의 항복강도 및 25%이상의 연신율을 가져 경량화, 내덴트성 및 우수한 기계적 물성이 요구되는 자동차용 부품 등에 바람직하게 적용할 수 있다. 한편, 상기 내덴트성은 하기 관계식 2로 계산될 수 있다.

[관계식 2] = (항복응력) × (두께)^2.3

이하, 본 발명의 제조방법에 대하여 설명한다.

먼저, 전술한 합금조성을 가지는 고망간 강판 상에 알루미늄계 판재를 구비시켜 적층체를 얻는다.

이후, 상기 적층체를 환원성 분위기에서 200~600℃로 가열한다. 상기 가열온도가 200℃미만일 경우에는 고망간 강판과 알루미늄 판재의 접합이 불가능하며, 600℃를 초과하는 경우에는 알루미늄이 융점 이상이어서 알루미늄이 녹아버리는 문제가 발생하게 된다. 한편, 상기 환원성 분위기는 당해 기술분야에서 통상적으로 이용되는 환원성 가스를 이용하여 조성할 수 있으며, 이에 따라 본 발명에서는 상기 환원성 분위기 가스의 종류 및 조성에 대해서 특별히 한정하지 않는다.

이후, 상기 가열된 적층체를 1~10%의 압하율로 열간압연하여 열연 클래드 강판을 얻는다. 상기와 같은 압하율의 적용을 통해 추가적인 TIWP강의 높은 가공경화율에 의한 추가적인 강도 상승 효과를 얻을 수 있다. 다만, 상기 압하율이 1%미만일 경우에는 상기 효과를 충분히 얻을 수 없을 뿐만 아니라 열연 클래드 강판의 제조가 곤란할 수 있다. 상기 압하율은 높을수록 본 발명이 얻고자 하는 효과를 바람직하게 얻을 수 있으나, 제조설비상의 한계로 인해 10%를 초과하기는 곤란하다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하지 않는다.

(실시예)

하기 표 1에 기재된 합금조성을 갖는 고망간 TWIP강 상에 표 3에 기재된 바와 같은 종류의 알루미늄 판재를 구비시켜 적층체를 얻은 뒤, 상기 적층체를 환원성 분위기에서 350℃로 가열하고, 이후, 하기 표 3에 기재된 압하율 조건으로 압연하여 클래드 강판을 얻었다. 이와 같이 제조된 클래드 강판에 대하여 기계적 물성과 내식성을 측정한 뒤, 그 결과를 하기 표 3 및 4에 나타내었다. 한편, 클래드 강판에 적용된 고망간 강판과 알루미늄계 판재에 대한 기계적 물성은 하기 표 2와 같았으며, 경량화율은 비교예 1을 기준으로 계산하였다. 한편, 상기 내식성 평가는 염수분무환셩에서 120시간 노출시켜 부식이 일어났는지 확인하는 방법으로 이루어졌다.

구분	합금조성(중량%)
구분	C	Mn	Al	Si	P	S	N
강종1	0.8	16	1.5	0.5	0.015	0.001	0.01
강종2	0.8	20	0.01	1	0.015	0.001	0.01
강종3	0.7	16	1.5	0.5	0.015	0.001	0.01

구분	고망간 강판			구분	알루미늄계 판재
구분	인장강도(MPa)	항복강도(MPa)	연신율(%)	구분	인장강도(MPa)	항복강도(MPa)	연신율(%)
강종1	882	580	47	판재1	524	461	11
강종2	964	743	34	판재2	93	39	38
강종3	884	596	47	판재3	186	78	20

구분	적용재	압하율 (%)	두께(mm)			인장강도 (MPa)	항복강도 (MPa)	연신율 (%)
구분	적용재	압하율 (%)	고망간 강판	알루미늄계 판재	총두께	인장강도 (MPa)	항복강도 (MPa)	연신율 (%)
비교예1	강종1	0	0.8	-	0.8	882	580	47
비교예2	강종1+판재1	3	0.4	0.1	0.5	899	704	29
발명예1	강종1+판재1	3	0.6	0.1	0.7	864	598	42
발명예2	강종2+판재2	3	0.6	0.6	1.2	520	350	43
발명예3	강종3+판재3	3	0.6	0.4	1.0	625	410	36

구분	탄성계수 (GPa)	강성 (GPa·mm³)	내덴트성 (MPa·mm^2.3)	밀도 (g/cm³)	경량화율 (%)	내식성
비교예1	185	95	347	7.5	0	부식 발생
비교예2	162	20	139	6.5	13	Al면 부식×
발명예1	169	58	254	6.8	9	Al면 부식×
발명예2	129	222	483	5.1	32	Al면 부식×
발명예3	140	140	389	5.6	26	Al면 부식×

상기 표 1 내지 4에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 조건을 만족하는 발명예 1 내지 3의 경우에는 40GPa·mm³이상의 강성, 6.8g/cm³이하의 밀도, 140MPa·mm^2.3이상의 내덴트성, 450MPa이상의 인장강도, 300MPa이상의 항복강도 및 25%이상의 연신율을 확보함과 더불어 우수한 내식성을 확보하고 있는 것을 확인할 수 있다.

이러한 수준의 물성은 TWIP강 단일 강종인 비교예 1에 비하여 강도나 연신율은 크게 저하되지 않으면서도 상당히 높은 경량화를 달성하고 있음을 보여준다.

한편, 본 발명의 클래드 강판 두께 범위를 만족하지 않는 비교예 2의 경우에는 40GPa·mm³이상의 강성을 확보할 수 없었음을 알 수 있다.

Claims

중량%로, C: 0.01~1.0%, Mn: 8~30%, Al: 0.01~3.0%, Si: 0.01~3.0%, P: 0.1%이하, S: 0.02%이하, N: 0.1%이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 고망간 강판; 및 상기 고망간 강판의 일면에 구비되는 알루미늄계 판재로 이루어지고,
상기 고망간 강판은 0.1~1.5㎜, 상기 알루미늄계 판재는 0.1~1.5㎜의 두께를 가지며,
총 두께는 0.6~2.5mm이고, 40GPa·mm³이상의 강성을 갖는 강성, 내덴트성 및 내부식성이 우수한 고강도 경량 클래드 강판.
청구항 1에 있어서,
상기 고망간 강판은 Sn: 0.005~0.2%, Sb: 0.005~0.2% 및 B: 0.0001~0.01%로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함하는 강성, 내덴트성 및 내부식성이 우수한 고강도 경량 클래드 강판.
청구항 1에 있어서,
상기 고망간 강판은 Ni: 0.005~2.0% 및 Cr: 0.005~5.0% 중 1종 이상을 추가로 포함하는 강성, 내덴트성 및 내부식성이 우수한 고강도 경량 클래드 강판.
청구항 1에 있어서,
상기 고망간 강판은 Ti: 0.005~0.5%, Nb: 0.005~0.5%, V: 0.005~0.5% 및 W: 0.005~1% 로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함하는 강성, 내덴트성 및 내부식성이 우수한 고강도 경량 클래드 강판.
청구항 1에 있어서,
상기 고망간 강판은 오스테나이트 단상 조직을 갖는 강성, 내덴트성 및 내부식성이 우수한 고강도 경량 클래드 강판.
청구항 1에 있어서,
상기 고망간 강판은 600~1000MPa의 인장강도 및 30%이상의 연신율을 갖는 강성, 내덴트성 및 내부식성이 우수한 고강도 경량 클래드 강판.
청구항 1에 있어서,
상기 클래드 강판은 6.8g/cm³이하의 밀도, 140MPa·mm^2.3이상의 내덴트성, 450MPa이상의 인장강도, 300MPa이상의 항복강도 및 25%이상의 연신율을 갖는 강성, 내덴트성 및 내부식성이 우수한 고강도 경량 클래드 강판.
중량%로, C: 0.01~1.0%, Mn: 8~30%, Al: 0.01~3.0%, Si: 0.01~3.0%, P: 0.1%이하, S: 0.02%이하, N: 0.1%이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 2매의 고망간 강판 상에 알루미늄계 판재를 구비시켜 적층체를 얻는 단계;
상기 적층체를 환원성 분위기에서 200~600℃로 가열하는 단계; 및
상기 가열된 적층체를 1~10%의 압하율로 열간압연하여 클래드 강판을 얻는 단계를 포함하는 강성, 내덴트성 및 내부식성이 우수한 고강도 경량 클래드 강판의 제조방법.
청구항 8에 있어서,
상기 고망간 강판은 Sn: 0.005~0.2%, Sb: 0.005~0.2% 및 B: 0.0001~0.01%로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함하는 강성, 내덴트성 및 내부식성이 우수한 고강도 경량 클래드 강판의 제조방법.
청구항 8에 있어서,
상기 고망간 강판은 Ni: 0.005~2.0% 및 Cr:0.005~5.0% 중 1종 이상을 추가로 포함하는 강성, 내덴트성 및 내부식성이 우수한 고강도 경량 클래드 강판의 제조방법.
청구항 8에 있어서,
상기 고망간 강판은 Ti: 0.005~0.5%, Nb: 0.005~0.5%, V: 0.005~0.5% 및 W: 0.005~1% 로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함하는 강성, 내덴트성 및 내부식성이 우수한 고강도 경량 클래드 강판의 제조방법.