KR20150097722A

KR20150097722A - 망간강 제품의 열처리 방법 및 망간강 제품

Info

Publication number: KR20150097722A
Application number: KR1020157019365A
Authority: KR
Inventors: 에노 아렌홀츠; 루도빅 사멕
Original assignee: 뵈스트알파인 스탈 게엠베하
Priority date: 2012-12-21
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2015-08-26
Also published as: US10450622B2; US20160002746A1; JP6719903B2; CN104995317B; KR102169850B1; EP2935635A1; CN104995317A; JP2016513169A; EP2746409A1; WO2014095082A1; EP2935635B1

Abstract

본원은 망간강 제품을 열처리하는 방법으로서, 그 합금은:
- 0.09 내지 0.15 wt%의 탄소 분획(C), 및
- 3.5 wt% ≤ Mn ≤ 4.9 wt% 범위의 망간 분획(Mn)
을 포함하고, 상기 방법은:
- 아래의 부단계(substep)로 제 1 어닐링 공정(S4.1)을 수행하고
ｏ 상기 강 제품(steel product)을 780℃ 초과의 제 1 유지 온도(T1)로 가열(E1)하고,
ｏ 상기 강 제품을 제 1 유지 온도(T1)에서 제 1 시간(Δ1) 동안 유지(H1)하고,
ｏ 상기 강 제품을 냉각(A1)하는 것
- 아래의 부단계로 제 2 어닐링 공정(S4.2)을 수행하는 것
ｏ 상기 강 제품(steel product)을 630℃ 초과 660℃ 미만의 제 2 유지 온도(T2)로 가열(E2)하고,
ｏ 상기 강 제품을 유지 온도(T2)에서 제 2 시간(Δ2) 동안 유지(H2)하고,
ｏ 상기 강 제품을 냉각(A2)하는 것
을 포함하는 방법에 관한 것이다.

Description

망간강 제품의 열처리 방법 및 망간강 제품{Method for heat-treating a manganese steel product and manganese steel product}

본원은, 여기에서 중망간강(medium manganese steel) 제품이라고도 표기되는 망간강 제품의 열처리 방법에 관한 것이다. 이는 또한 특수한 방법의 체계 내에서 열처리 될 수 있는 망간강 제품의 특수한 합금과 관련되어 있다.

조성물 및 합금, 그리고 이의 제조에서의 열처리는 강 제품(steel product)의 특성에 큰 영향을 미친다.

따라서, 열처리 과정에서 가열, 유지 및 냉각은 강 제품의 최종 구조에 영향을 미친다. 더욱이, 이미 알려진 바와 같이, 강 제품의 합금 조성물은 중요한 역할을 한다. 합금강에서의 열역학적 및 재료-기술 관계는 매우 복잡하며 많은 파라미터에 의존한다.

강 제품의 구조 내의 다양한 상들(phases)과 미세구조들을 조합함으로써, 기계적 특성과 변형성에 영향을 줄 수 있다는 것이 알려진 바 있다.

조성 및 열처리에 의하여, 그 중에서도 페라이트, 펄라이트, 보유(retained) 오스테나이트, 템퍼드(tempered) 마텐자이트, 마텐자이트 상(phases) 및 베이나이트 미세구조가 강 제품 내에 형성될 수 있다. 강 합금의 특성은, 그 중에서도, 다양한 상(phase)들의 분획, 미세구조 및 현미경 검사시의 그들의 구조적 배열에 의존한다.

1 세대(first-generation), 고급의(advanced), 고강도 강의 단순 형태들은, 예를 들어, 페라이트와 마텐자이트의 2-성분(two-phase) 조성을 가진다. 그러한 강은 또한 2-성분 강이라고도 불린다. 페라이트(배열에 따라서 α-Fe 또는 δ-Fe라고도 불림)는 상대적으로 부드러운 기질(soft matrix)을 형성하며 마텐자이트는 전형적으로 기질 내에 인클루전(inclusion)을 형성한다.

미세 구조가 페라이트, 베이나이트, 템퍼드 마텐자이트 및 마텐자이트를 포함하는 1 세대 복합 성분 강도 있다. 복합 성분 강의 더욱 균질한 구조로 인해, 예를 들어, 2-성분 강에 비하여 더욱 우수한 굽힘 성질이 나타난다.

예를 들어, TWIP 강과 같은 2 세대 강은 대부분 오스테나이트 미세구조를 가지며 15 wt% 초과의 높은 망간 분획을 가진다. TWIP은 TWinning Induced Plasticity 강을 뜻한다

이들 강 각각은 상이한 특성을 가진다. 구체적으로 요구되는 프로필에 따라, 상이한 강 들이 예를 들어 자동차 생산에 사용될 수 있다.

그러한 강 내의 탄소 성분(C)은 전형적으로 0.2 내지 1.2 wt%의 범위 내에 있다. 이들은 보통 연강(mild steels)이다.

2012년 Materials Science and Engineering A의 "Evolution of microstructure and mechanical properties of medium Mn steels during double annealing"라는 제목을 가진 A. Arlazarov 등의 논문에서, 4.6 wt%의 망간을 가지는 합금과 함께 페라이트, 마텐자이트 및 보유 오스테나이트를 포함하는 구조가 알려졌다. 이 구조는, 본원의 방법과 직접적으로 비교되는 도 4a에 나타난 2-단계 어닐링 공정에 의한 것이다. Arlazarov 등의 2-단계 어닐링 공정은 도 4a에 e1, h1, a1 및 e2, h2, a2로 표시된다. Arlazarov 등에 따른 구조는, 3 성분의 보유 오스테나이트, 마텐자이트 및 페라이트로 구성된, 복합 초미세(complex ultrafine) 미세구조로 기술되어 있다. Arlazarov 등에 따른 강은 따라서 연 중망간강(mild medium manganese steel)을 포함한다.

오스테나이트 구조(또한 감마-, γ-혼합 결정 또는 γ-Fe 라고도 불림)는 강 제품 내에 형성될 수 있는 혼합 결정이다. 오스테나이트 구조는 높은 열 안정성을 가지고 및 우수한 부식 특성을 나타내며, bcc 결정 구조를 가진다. 적절한 가열 및 한계 온도 이상의 유지 온도에서 유지함에 의해, 강 제품의 구조는 적어도 부분적으로 오스테나이트로 전환될 수 있다. 오스테나이트 영역 또는 부피 분획을 확장시키는 소위 오스테나이트 형성 원소(austenite former)가 있다. 이들은 그 중에서도 니켈(Ni), 크롬(Cr) 및 망간(Mn)을 포함한다. 강 제품의 오스테나이트 범위는 흔히 매우 안정하지 않고 냉각 또는 담금질(quenching) 동안 마텐자이트로 전환된다 (이는 마텐자이트 전환이라고 불린다). 마텐자이트 및 침전의 형성으로 인하여, 그러한 강 제품의 열간 압연(hot rolling) 도중에 원치 않은 크랙이 형성될 수 있다.

앞에서 언급된 보유 오스테나이트 외에도, 소위 역변태 오스테나이트(또는 "rev. 오스테나이트")가 있다. 이러한 오스테나이트의 형태는 Miller 및 Grange에 따른 2-단계 열처리에 의해 제조될 수 있다. 이 공정은 또한 ART 열처리로도 알려져 있다. ART는 "Austenite Reverted Transformation"이다. ART 열처리 동안, 마텐자이트의 역변태 오스테나이트로의 복귀가 일어난다.

이미 설명된 오스테나이트, 마텐자이트 및 페라이트 상들에 더하여, 펄라이트 상 및 베이나이트 미세구조가 또한 강 내에 생길 수 있다. 이들 상 또는 구조 각각은 자신만의 특성을 가진다. 강 제품의 응용 분야에 따라, 서로간에 부분적으로 경합하는 다양한 특성들 간에 적절하게 절충하는 것에 대한 의문이 있다. 즉, 예를 들어, 강 제품의 항복 강도(yield strength) 및 강도를 증가시키면 인성(toughness)을 희생하여야 한다.

페라이트는, 탄소가 사이사이에(interstitially) 용해된 격자(즉, 격자에 개재된 위치) 내의 또다른 혼합 결정의 야금학적 용어이다. 순수한 페라이트 구조는 강도가 낮으나 높은 연성을 가진다. 탄소를 부가함에 의하여 강도가 향상될 수 있으나 이 경우 연성이 낮아진다. 도 1과 관련하여 기술된 주철(cast iron)은 그러한 물질의 예시이다.

페라이트 영역 또는 부피 분획을 확장시키는 소위 페라이트 형성 원소들이 있다. 이들은, 그 중에서도, 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti), 인(P), 및 실리콘(Si)을 포함한다.

도 1은 주철(cast iron, 2.06 wt% < 의 높은 탄소 함량을 가지는 철-탄소 합금)의 고전적인, 고도로 도식화된 도표를 나타낸다. 온도 T[℃]와 시간 t[분]의 함수인 두 개의 예시적인 냉각 커브가 도표에 플롯되어 있다. 도 1에서 펄라이트 영역은 4로 명명되고 베이나이트 영역은 5로 명명된다. M_s는 마텐자이트 개시 온도를 뜻한다. 상응하는 라인은 도 1에 참조 번호 3과 함께 명명되어 있다. 마텐자이트 개시 온도 M_s는 합금 조성에 의존한다.

펄라이트는 α-페라이트와 시멘타이트 층(cementite lamellae)이 존재하는 구조이다 (시멘타이트는 철 카바이드 Fe₃C이다). 베이나이트(베이나이트 철이라고도 불림)은 bcc 구조를 가진다. 베이나이트는 실제로 감지되는 상이 아니고, 강 내에서 특정 온도 범위에서 형성되는 미세구조이다. 베이나이트는 주로 오스테나이트를 형성한다.

그 중에서도, 그러한 주철 제품 내에서 마텐자이트는 라인 3 아래의 온도에서 형성된다. 마텐자이트는 가는 바늘형의, 매우 단단하고 깨지기 쉬운 구조이다. 마텐자이트는 일반적으로, 강 내의 탄소 분획이 격자로부터 바깥으로 확산될 시간이 충분하지 않은 빠른 담금질 속도(quenching rate)로 오스테나이트를 담금질할 때 형성된다. 도 1의 커브 1은 마텐자이트 구조의 형성을 유발하는 빠른 냉각 속도에서의 담금질을 보여준다.

도 1의 커브 2는 소위 베이나이트 열처리를 보여준다. M_s 초과의 온도에서 유지하면, 펄라이트 단계로의 전환을 피한다면, 오스테나이트는 베이나이트로 전환될 수 있다.

서두에서 설명한 바에 의하여, 그 관계들은 매우 복잡하고, 빈번하게 유익한 특성들은 다른 한편의 시야가 낮아질 때에만 성취될 수 있다는 것이 대략적으로 밝혀졌다.

현대의 3-세대 강 제품들에서, 문제점은 주로 형성(forming) 중에 발생한다. 그 중에서도 마텐자이트-함유 강은 냉간 압연(cold rolling) 동안 상대적으로 높은 압연 강도를 요구하기 때문에 불리하다고 간주되었다. 게다가, 마텐자이트-함유 강의 냉간 압연 도중에 크랙이 발생할 수 있었다.

따라서, 우수한 강도 및 낮은 온도에서의 성형성과 함께 용접성과 낮은 크랙 형성 경향의 최적의 조합을 가지는 강 제품을 제공하기 위한 방법 및 이에 따른 강 제품을 제공하는 것이 목적이다.

바람직하게는 본원의 강 제품은 700 MPa 초과의 인장 강도를 가져야 한다. 바람직하게는 인장 강도는 1200 MPa보다도 커야 한다.

바람직하게는 본원의 강 제품은 1-세대 강 제품에 비해 더 나은 연성과 더 나은 유연성을 동시에 가져야 한다.

본원에 따르면, 강 제품, 바람직하게는 초미세 다중성분 구조 및 상응하는 성형성을 가지는 콜드 스트립(cold strip) 강 제품이 방법 및 합금 개념의 조합에 의하여 제공횐다. 특히 바람직한 구현예는, 상응하는 우수한 성형성을 가지는, 초미세 다중-성분 베이나이트 구조를 가진다.

본원의 강 제품의 합금은, 망간 분획이 3.5 wt% ≤ Mn ≤ 4.9 wt%의 범위임을 뜻하는 중간(medium) 망간 함량을 가진다.

본원의 강 제품은 이질성 시스템(heterogeneous system) 또는 이질성 구조(heterogeneous structure)를 형성한다.

본원의 강 제품은 바람직하게는 본원에 따라 적어도 비례하여 베이나이트 미세구조를 가진다. 베이나이트 미세구조의 분획은 강 제품의 20 wt% 이하일 수 있다.

본원의 강 제품은 바람직하게는 본원에 따라 베이나이트 미세구조 및 마텐자이트를 가지는 구조 또는 영역을 적어도 비례하여 가진다.

추가적으로, 본원에 따른 탄소 분획은 일반적으로 상당히 낮다. 즉, 탄소 분획이 0.1 wt% ≤ C ≤ 0.14 wt% 의 범위에 있다. 본원에 따른 합금강은 따라서 소위 연(mild) 아공정 강(hypoeutectic steel)이다.

그러한 합금은, 그들이 본원 청구항 1의 공정 단계의 2-단계 열처리를 거친다면, 원하는 특성을 가지는 강 제품이 된다. 이러한 2-단계 열처리의 특수한 유형은 강 제품의 형성에 있어서 큰 영향을 미친다.

본원에 따르면, 강 제품의 구조 또는 미세구조가 특수한 2-단계 열처리에 의해 명확하게 영향을 받는다.

냉각 동안의 2-단계 열처리는 바람직하게는 370 내지 400℃ 범위의 온도에서의 중간 유지 단계(interim holding phase)를 포함한다. 중간 유지 단계는 최대 5 분의 지속시간을 가진다. M_s 초과의 온도에서의 유지의 결과로, 펄라이트 단계로의 전환을 피한다면, 오스테나이트가 적어도 부분적으로 베이나이트로 전환될 수 있다.

본원에 따르면, 강 제품의 합금은 Al 및 Si 원소를 포함한다. 다른 강들에 비하여 Al 및 Si 분획을 감소시킴으로써, 베이나이트화(bainaitisation), 즉 베이나이트 미세구조의 형성이 증대된다. 즉, 본원에 특정된 바와 같이 Al 및 Si 분획을 감소시키면 베이나이트 전환이 촉진된다. 이는 전환 도표에서 베이나이트 영역이 이동함에 따라 달성된다.

너무 높은 Cr 분획은 베이나이트 전환에 부정적인 영향을 미친다는 것이 알려진 바 있다. 따라서, 본원의 바람직한 구현예에서, Cr 분획은 최대 0.4 wt%로 특정된다.

탄소 분획과 망간 분획의 관계를 특정함으로써, 본원에 따라 오스테나이트 상의 안정화가 이루어질 수 있다. 따라서, 바람직한 구현예에서 탄소 분획과 망간 분획의 관계는 아래와 같이 특정된다: 0.01 ≤ C(wt%) / Mn(wt%) ≤ 0.04. 0.02 ≤ C(wt%) / Mn(wt%) ≤ 0.04의 조성은 특히 우수한 특성을 나타낸다.

규소 분획, 알루미늄 분획 및 크롬 분획의 관계를 특정함으로써, 적지 않은 초미세 형균 입경의 분획을 가지는 페라이트 상의 안정화를 달성할 수 있다. 따라서, 바람직한 실시예에서 규소 분획, 알루미늄 분획 및 크롬 분획 간의 관계는 아래와 같이 특정된다 : 0.3 wt% ≤ Si + Al + Cr ≤ 3 wt% 그리고 특히 0.3 wt% ≤ Si + Al + Cr ≤ 2 wt%.

본원은 열간 및 냉간-압연 강 및 이에 따른 평강(flat steel) 제품에 적용될 수 있다.

바람직하게는 본원은 냉간-압연(cold-rolled) 평판 제품(flat products) 형태의 콜드 스트립(cold strip) 강 제품의 제조에 사용된다 (예를 들어, 코일류).

본원의 장점은, 다른 수많은 접근 방법들과 비교하여, 에너지를 덜 소모하고, 신속하고 또한 비용-효율적이라는 것이다.

합금으로부터 제조되고 본원의 2-단계 방법을 이용하여 제조된 강 제품의 장점은, 매우 우수한 성형성을 가진다는 것이다. 상기 강 제품의 인장 강도는 700 MPa보다 훨씬 높으며, 1200 MPa 또는 그 이상 도달할 수 있다.

합금으로부터 제조되고 본원의 2-단계 방법을 이용하여 제조된 강 제품의 장점은, 2-단계 강 및 TRIP 강과 비교하여 상대적으로 균질한 초미세 미세구조로 인하여, 굽힘 동안 우수한 성형(forming) 특성을 가진다. TRIP은 영어로 "TRansformation Induced Plasticity"을 뜻한다.

본원의 바람직한 실시예에 따른 강 제품의 장점은 베이나이트를 가지는 구조를 포함하며, 이로 인하여 매우 우수한 굽힘 성질을 가지고 또한 더욱 우수한 HET 값을 가진다 (HET은 영어로 "hole expansion test"를 뜻한다).

본원의 추가적인 우수한 구현예는 종속항의 청구 대상(subject matter)을 형성한다.

본원의 예시적인 구현예들은, 아래에서 도면을 참조로 하여 구체적으로 기술된다.
도 1은 기본 메커니즘을 설명하기 위한 예시로 이해되어야 하는 주철(cast iron)의 온도-시간 도표의 개략도를 나타낸다;
도 2는 입경에 따른 강 제품의 분류를 가능하게 하는 스케일(scale)을 나타낸다;
도 3은 본원에 따른 공정 단계의 개략도를 나타낸다;
도 4a는 본원의 강 (중간체) 제품의 2-단계 열처리의 전형적인 온도-시간 개략도를 나타내며, 비교를 위해 종래에 알려진 2-단계 방법 (Arlazarov 등에 따른)이 같은 도표에 보여진다;
도 4b는 본원의 강 (중간체) 제품의 또다른 2-단계 열처리의 전형적인 온도-시간 개략도를 나타내며, 중간의 유지(holding)는 냉각 동안에 일어난다;
도 5는 본원의 강 제품의 입경의 분포 함수의 개략도를 나타낸다;
도 6a는 용융 MF232의 온도-시간 도표(연속 ZTU-도표라고 불리며, 영어로 "continuous cooling transformation diagram"이다)를 나타내며, 시간은 대수 계산자(logarithmic scale) 상에 보여진다;
도 6b는 용융 MF233의 온도-시간 도표이다;
도 6c는 용융 MF230의 온도-시간 도표이다;
도 6d는 용융 MF231의 온도-시간 도표이다.

본원은 마텐자이트, 페라이트 및 보유 오스테나이트 영역 또는 상(phase), 그리고 임의적으로 또한 베이나이트 미세구조를 포함하는, 다중-성분(multi-phase) 중망간강(medium manganese steel) 제품에 관한 것이다. 즉, 본원의 강 제품은, 여기서 또한 구현예에 따라 다중-성분 구조라고 명명되거나, 만약 베이나이트가 존재한다면 다중-성분 베이나이트 구조라고 명명된 특수한 구조 배열에 의해 특정된다. 특히 콜드 스트립 강 제품에 관한 것이다.

아래에서 일부의 경우에, 다중-단계 제조 공정에서 완성된 강 제품이 아니라 예비 또는 중간 제품의 강조 문제일 때 강 (중간체) 제품 (steel (intermediate) product)이라는 언급이 있다. 그러한 제조 공정의 시작점은 일반적으로 용융물(a melt)이다. 아래에서, 용융물의 합금 조성은, 제조 공정의 측면에서 합금 조성이 상대적으로 정확하게 영향을 미칠 수 있기 때문에 (예를 들어, 규소와 같은 성분을 첨가함에 의하여) 특정된다. 강 제품의 합금 조성은 일반적으로 용융물의 합금 조성으로부터 크게 달라지지 않는다.

여기서 사용되는 용어 "상(phase)"은 그 중에서도, 성분들의 분획, 엔탈피 및 부피의 조성에 의해 정의된다. 상이한 상들은 강 제품 내에서 상의 경계에 의해 다른 상으로부터 구분된다.

상의 "성분" 또는 "구성"은 화학 원소 (Mn, Ni, Al, Fe, C, ... 등) 또는 중성 분자 집합체 (FeSi, Fe₃C, SiO₂, 등) 또는 전하를 띤 분자 집합체 (Fe²⁺, Fe³⁺, 등)일 수 있다.

여기에서 모든 양 또는 분획 정보는 다른 언급이 없는 한 중량% (줄여서 wt%)로 나타난다. 합금 또는 강 제품의 조성 정보가 제시되고, 추가적으로 재료 또는 물질들이 명확하게 나열되어 있다면, 조성물은 기본 물질로서 철(Fe) 및 용해조 내에 항상 존재하며 생산된 강 제품 내에서 발견되는 소위 불가피한 불순물을 포함한다. 모든 wt% 정보는 따라서 항상 최대 100 wt%여야 한다.

본원의 연 중망간강(mild medium manganese steel product) 모두는 3.5 내지 4.9 wt%의 망간 함량을 가지며, 이는 또한 이 목적을 위한 범위에 속하는 특정된 한계치이다.

본원에 따르면, 베이나이트 미세구조를 비례하여 포함하는 강 제품이 바람직하다. 베이나이트 미세구조는, 도 6a 내지 6d를 참조로 하여 구체적으로 설명될 바와 같이, 펄라이트 또는 마텐자이트 온도 사이에서 전형적으로 생성되는 중간 단계 구조의 유형이다. 베이나이트 미세구조로의 전환은 보통 펄라이트 구조로의 전환과 경쟁 관계에 있다.

본원에 따른 베이나이트 미세구조는 보통 콩글로머리트(conglomerate)와 페라이트의 유형으로 나타난다.

본원은 합금 조성(용융물의)의 조합 및 강 제품의 전체적인 구조 내의 베이나이트 미세구조의 분획을 달성하기 위한 강 중간 제품의 열처리를 위한 공정 단계에 중점을 둔다.

모든 구현예에서 본원의 합금 조성물과 또한 공정 단계에 대한 정보는 공동으로 사용됨으로써 최고의 결과가 성취될 수 있다. 그러나 예를 들어 성형성과 관련하여 (예를 들어 냉간 압연 동안) 이미 우수한 결과를 나타낸 합금 조성물의 내역을 또한 감안해야 한다.

본원의 강 제품은 임의의 제련 방법을 이용하여 제조될 수 있다. 이들 단계는 본원의 청구 대상이 아니다. 이들은 당업자에게 충분히 알려져 있기 때문에 여기에 구체적으로 설명되지 않는다. 출발점은, 언제나 적어도 아래의 기준을 따르는, 철에 부가하여 아래의 분획을 포함하는 용융 합금 또는 강 중간체 제품(steel intermediate product) 합금이다:

- 0.09 내지 0.15 wt%의 탄소 분획 C,

- 3.5 wt% ≤ Mn ≤ 4.9 wt%의 범위를 가지는 망간 분획 Mn. 본원의 모든 구현예의 망간 분획 Mn은 바람직하게는 4.1 내지 4.9 wt%이다.

본원의 모든 구현예에서 알루미늄 분획 Al은 바람직하게는 0.0005 ≤ Al ≤ 1 wt%이고, 그리고 특히 0.0005 ≤ Al ≤ 0.0015이다.

본원의 모든 구현예는 바람직하게는

- 규소 분획 Si,

- 알루미늄 분획 Al, 및

- 크롬 분획 Cr

을 포함한다.

규소 분획 Si, 알루미늄 분획 Al, 및 크롬 분획 Cr에 대해 아래의 관계를 가지는 것이 중요하다 : 0.3 wt% ≤ Si + Al + Cr ≤ 3 wt% 및 특히 0.3 wt% ≤ Si + Al + Cr ≤ 2 wt%. 규소 분획 Si, 알루미늄 분획 Al, 및 크롬 분획 Cr 사이의 관계에 대한 이러한 특정의 결과로서, 강 제품 내의 페라이트 상(들)의 안정화가 이루어진다. 페라이트 상(들)은 강 제품에서 적지 않은 초미세 평균 입경의 분획을 가진다.

바람직하게는 본원의 모든 구현예는 0.4 wt% 미만의 크롬 분획 Cr을 포함한다.

추가적으로 또는 크롬 분획 Cr에 추가로, 본원의 모든 구현예는 0.25 내지 0.7 wt%의 규소 분획 Si을 포함한다. 특히, 규소 분획은 0.3 ≤ Si ≤ 0.6의 범위이다.

본원에 따르면, 모든 구현예의 강 제품의 합금은 바람직하게는 규소 분획 Si 또는 알루미늄 분획 Al을 포함한다. 현재 알려진 다른 강들에 비해 규소 분획 Si 및 알루미늄 분획 Al을 감소시키는 것에 의하여, 베이나이트화가 증대될 수 있다. 즉, 규소 분획 Si 및 알루미늄 분획 Al의 감소는, 본원에 특정된 바와 같이, 베이나이트 전환의 촉진을 이끈다. 이는 전환 도표에서 베이나이트 영역(50)의 이동에 의해 일어난다(도 5A 내지 6d 참조).

도 6a는, 다양한 공정 단계를 거친 본원에 따른 제 1 합금 (용융 MF232로 불림)의 용융 연속 ZTU 도표를 보여준다. 표 2는 용융 LF232 및 본원의 다른 대표적인 용융물들의 구체적인 합금 조성을 나타낸다.

ZTU 도표는 물질-의존적(material-dependent) 시간-온도 전환 도표이다. 즉, ZTU 도표는 전환량을 연속적으로 감소하는 온도에 대한 시간의 함수로 나타낸다. 이 도표 및 도 6b, 6c, 및 6d의 도표는 총 8 개의 커브들이 플롯되어 있다. 이들 ZTU 도표들에 나타난 커브를 가지는 합금들은 모두 표 2에 제시된 조성을 가진다.

도 6a에 따른 용융물 232, 도 6b에 따른 용융물 233, 도 6c에 따른 용융물 230, 및 도 6d에 따른 용융물 231은 모두 아래의 열처리를 하였다 : 가열(E1)에서 가열 속도 270℃/분, 오스테나이트화 온도 T1 = 810℃, 유지 시간 Δ1 = 5 분, T2 = 650℃, 유지 시간 Δ2 = 4 시간 (예를 들어 도 4a 참조).

도 6a 내지 6d의 각각의 도표의 8 개의 커브 중 하나가 더 왼쪽에 있을 수록, 더욱 빠른 냉각 A1이 일어난다 (예를 들어 도 4a 참조). 강 제품과 관련하여 오른쪽에 위치한 커브일수록 더욱 느리게 냉각된다. 이들 각각의 커브의 아래쪽 끝에, 각각의 강 제품의 비커스 경도(Vickers hardness, HV₁₀, HV₁₀는 10 kg의 힘으로 수행된 비커스 경도 측정을 의미한다)의 값이 박스 내에 표시되어 있다. 추가로, 베이나이트 영역(50) (도 1의 베이나이트 영역(5)과 유사함), 마텐자이트 개시 온도 M_s (도 1의 라인 3과 유사함) 및 온도 M_f가 도 6a 내지 6d 각각에 표시되어 있다. M_f는 영어로 "martensite finish temperature"로, 마텐자이트 종결 온도이다. 마텐자이트 종결 온도 M_f는 열역학적으로 고려하였을 때 마텐자이트로의 전환이 종결되는 온도이다. 또한 온도 한계점 Ac₃ 및 Ac₁가 보여진다 (도 4a 및 도 4b 참조). Ac₃ 및 Ac₁ 사이의 영역은 α+γ 상 영역이라고 명명된다.

종래에 알려진 합금에 비하여 규소 분획 Si와 알루미늄 분획 Al을 적절히 감소시킨 결과로서, 이미 기술한 바와 같이, 도표 내의 베이나이트 영역(50)이 이동된다. 도 6a 내지 6d에서, 각각의 도표의 대략 중간에 왼쪽을 향한 검은 화살표가 있다. 이 검은 화살표는 규소 분획 Si 및 알루미늄 분획 Al의 감소의 결과 (선행기술과 비교하여) 베이나이트 영역(50)이 왼쪽으로 이동한다는 것을 도식화하여 표시하기 위한 의도이다. 전형적으로 빠른 냉각 동안 (예를 들어, 물을 이용하여) 대부분 마텐자이트만이 형성된다. 베이나이트 영역(50)이 왼쪽으로 이동한 결과, 베이나이트 미세구조가 상대적으로 빠르게 냉각된 강 제품 내에 이미 형성되었다.

도 6a 내지 6d의 베이나이트 영역(50) 아래의 수치는 베이나이트로 전환된 구조의 부피 백분율을 나타낸다.

그 중에서도 아래의 서술이 도 6a 내지 6d로부터 추론될 수 있으며, 다양한 효과들이 부분적으로 보상되거나 중첩될 수 있다는 것을 주목해야 한다:

- 본원에 따라 합금 내의 질소 분획이 약간 증가하면 더 높은 비커스 경도가 도출된다;

- 본원에 따라 합금 내의 탄소 분획이 약간 증가 (예를 들어 0.100 wt% 에서 0.140 wt%)하고 동시에 망간 분획이 감소 (예를 들어 4.900 wt% 에서 4.000 wt%)하면 더 높은 비커스 경도가 도출된다 (도 6a 및 도 6c의 도표와 비교)

본원에 따르면, 특히 제 1 어닐링 공정 동안 (도 4a 또는 4b 및 도 3의 S4.1 참조) 강 (중간체) 제품의 냉각 커브 A1가 베이나이트 형성 영역(50)을 통과하도록 2-단계 어닐링 공정이 모든 합금 조성물에서 바람직하게 수행된다.

바람직하게는 합금 조성물의 모든 구현예는, 40 ppm 내지 120 ppm에 상응하는 0.004 wt% 내지 0.012 wt% 범위의 질소 분획 N을 추가적으로 포함한다. 특히 질소 분획 N은 40 ppm 내지 60 ppm에 상응하는 0.004 wt% 내지 0.006 wt% 범위이다.

앞선 문단들의 하나 이상에 따른 합금 조성을 가지는 강 (중간체) 제품은, 도 3에서 검은 화살표를 이용하여 고도로 도식화되어 묘사된 바와 같이, 전형적으로 아래의 공정 단계들(10)을 거친다:

- 열간 압연 (단계 S1)

- 산소를 이용한 산세척(pickling) (예를 들어, HNO₃와 같은 산을 이용하여) (단계 S2)

- 냉간 압연 (단계 3) 및

- 본원에 따른 2-단계 어닐링 (도 4a 또는 도 4b에 따른 부단계 S4.1 및 S4.2).

임의적으로, 모든 구현예에서 전-어널링 단계 (예를 들어 T ~ 650℃ 및 10 내지 24 시간 동안)가 산세척 (단계 S2) 및 냉간 압연 (단계 S3) 사이에 중간 단계로서 삽입될 수 있다 (도 3에 나타나 있지 않음). 전-어닐링 단계는 질소 분위기에서 수행될 수 있다.

그러한 전-어닐링 단계는 그러나 모든 실시예에서, 필요하다면 냉간 압연 (단계 S3) 후에 삽입될 수 있다.

도 4a는 본원의 강 (중간체) 제품의 제 1의 2-단계 열처리의 전형적인 온도-시간 도표의 개략도를 보여준다. 본질적인 차이점을 더욱 잘 나타내기 위해, Arlazarov 등에 따른 종래에 알려진 2-단계 공정이 또한 비교를 위해 동일한 도표에 보여진다.

아래의 단계들을 가지는 2-단계 어닐링 공정이 본원에 따른 어닐링의 프레임워크 내에서 모든 구현예에서 바람직하게 사용된다 (참고 번호들은 도 4a 및 도 4b의 도표와 관련된 것이다):

1. 아래의 부단계를 가지는 제 1 어닐링 공정을 실행하고:

a. 강 (중간체) 제품을 780℃ 초과(예를 들어 T1 = 810℃)의 제 1 유지 온도(T1)로 가열(E1)하고,

b. 강 (중간체) 제품을 제 1 유지 온도(T1)에서 제 1 유지 시간(Δ1) 동안 유지하고 (예를 들어 Δ1 = 5 분),

c. 강 (중간체) 제품을 냉각(A1)하고,

2. 아래의 부단계를 가지는 제 2 어닐링 공정을 실행한다:

a. 강 (중간체) 제품을 630℃ 초과 660℃ 미만의 유지 온도(T2)로 가열(E2)하고 (예를 들어 T2 = 650℃),

b. 강 (중간체) 제품을 유지 온도(T2)에서 제 2 시간(Δ2) 동안 유지(H2)하고 (예를 들어, Δ2 = 4 시간),

c. 각각의 경우에서 여기서 강 제품이라고 명명된 강 제품을 수득하기 위해 강 (중간체) 제품을 냉각(A2)하는 것.

제 1 어닐링 공정에서 가열(E1) 및/또는 제 2 어닐링 공정에서 가열(E2)하는 것은 바람직하게는 4 켈빈/초 내지 50 켈빈/초의 가열 속도에서 수행된다. 특히 5 켈빈/초 내지 15 켈빈/초의 범위에서 좋은 결과가 도출된다.

여기서 유지 온도(T1)는 언제나 한계점 Ac₃ 온도를 초과한다. 즉, 제 1 유지 온도(T1)는 유지(H1) 동안 강 (중간체) 제품이 Ac₃=780℃를 초과하는 오스테나이트 범위(도표의 우측에서 γ 입자(grain)라고 표시됨)에 위치하도록 선택된다. 도 6a 내지 6d에서 나타나는 전형적인 구현예의 경우에 T1 = 810℃에서 유지된다.

유지 온도(T2)는 630℃ 초과 내지 660℃ 미만이다. 즉, 제 2 유지 온도(T2)는 유지(H2) 동안 강 (중간체) 제품이 2-성분 범위(도표의 우측에서 α+γ 상 영역(α+γ phase region)으로 표시됨)에 위치하도록 선택된다.

바람직하게는 유지(H1) 및/또는 유지(H2) 동안 강 (중간체) 제품의 온도는 실질적으로 일정하게 유지된다.

바람직하게는 모든 구현예에서 유지(H1)는 3 내지 10 분 동안, 바람직하게는 4 내지 5 분 동안 지속된다. 즉, 아래와 같이 유지된다 : 3 분 ≤ Δ1 ≤ 10 분, 또는 4 분 ≤ Δ1 ≤ 5 분. 도 6a 내지 6d에서 나타나는 전형적인 구현예의 경우에: Δ1 = 5 분 유지된다.

바람직하게는, 모든 구현예에서 유지(H2)는 3 내지 5 시간 동안 지속되고 바람직하게는 3.5 내지 4.5 시간 동안 지속된다. 즉, 아래와 같이 유지된다 : 3 시간 ≤ Δ2 ≤ 5 시간, 또는 3.5 시간 ≤ Δ2 ≤ 4.5 시간

유지 온도 T2 ≒ 650℃에서 유지 시간 Δ2 ≒ 4 시간이 상당히 특히 성공적인 것으로 증명되었다.

강 (중간체) 제품의 냉각은 모든 구현예에서 제 1 어닐링 공정 및/또는 제 2 어닐링 공정 동안 25 켈빈/초 내지 200 켈빈/초의 냉각 속도로 수행된다. 바람직하게는, 모든 구현예에서 냉각 속도는 40 켈빈/초 내지 150 켈빈/초이다. 도 4a 및 도 4b 각각에서 커브 A1*는 약 150 켈빈/초의 높은 냉각 속도에서 시작하여 40 켈빈/초까지 냉각 속도가 감소하는 냉각 공정을 나타낸다. 따라서, 커브 A1*은 직선 프로필을 가지지 않고 휘어진 커브 프로필을 나타낸다. 도 4a 및 4b 각각의 커브 A1는 약 150 켈빈/초의 높은 냉각 속도로 일어나는 직선형 냉각 공정을 나타낸다.

제 1 어닐링 공정 및/또는 제 2 어닐링 공정 동안의 냉각은 직선형으로 (예를 들어 150 켈빈/초에서) 또는 휘어진 커브를 따라 (예를 들어 커브 A1*을 따라) 일어날 수 있다.

제 2 어닐링 공정 동안의 냉각은 도 4b와 같이 일어날 수 있다. 여기서 냉각은 3 개의 부단계로 구성되어 있다. A2.1 단계에서 T2로부터 370℃ 내지 400℃ 범위의 유지 온도(T3)까지 급속 (예를 들어, 직선형) 냉각이 일어난다. 바람직하게는 이 유지 온도 (T3)는 약 380℃이다. 유지 시간 Δ3은 전형적으로 2 분 내지 6 분이다. 바람직하게는 이 유지 시간은 Δ3 = 5 분이다.

도 4b에 따른 방법이 사용될 때, 바람직하게는 유지 온도(T3)는 온도 M_s를 초과하도록 모든 구현예에서 선택된다.

합금이 본원에 따라 미리 정의되고 그리고 제 1 어닐링 공정이 본원에 따라 수행되면, 본원에 따른 제 1 냉각 A1 또는 A1* 동안 마텐자이트 상에 추가로 (합금 조성 및 공정 조절에 따라) 원하는 베이나이트 미세구조가 형성된다.

도 4a에서 e1, h1, a1 및 e2, h2, a2의 커브 프로필에 의해 나타나는 선행 기술에 의해 종래에 알려진 공정에서, 제 1 유지(h1) 동안의 온도는 본원에 따른 제 1 유지(H1) 동안의 온도에 비해 현격히 낮다. 추가로, 제 1 유지 기간(δ1)은 현격히 길다. 특정 예시에서, 제 1 유지(h1) : T = 750℃ 이고 δ1 = 30 분이다. 선행 기술에 따른 냉각(a1) 동안 마텐자이트 상이 형성되나 베이나이트 미세구조는 형성되지 않는다. 제 2 유지(h2) 동안의 온도는 본원에 따른 제 2 유지(H2) 동안의 온도보다 다소 높다. 추가로 제 2 유지 기간(δ2)은 현격히 길다. 특정 예시에서 제 2 유지(h2) : T = 670℃ 이고 1 시간 < δ2 < 30 시간이다.

본원의 다양한 합금들의 입자의 방향(grain orientation) 및 크기를 측정하기 위해 EBSD 분석이 수행되었다. EBSD는 "Electron BackScattered Diffraction"이다. EBSD 방법에 의하여 단지 약 0.1 ㎛의 지름을 가지는 입자도 특성분석이 가능하다. 추가로, 결정 배향성(crystal orientation)이 EBSD에 의해 높은 정확도로 측정될 수 있다. 게다가, 추가적인 공간 분해 방법(spatially resolved method)들이 개별적인 입자들 및 결정 입계(grain boundary)를 표면-분석 또는 전기화학적으로 분석하기 위해 사용되었다.

이들 분석에서 (합금 조성 및 공정 조절에 따라), 본원에 따른 합금을 가지고 2-단계 어닐링 공정, 예를 들어 도 4a 또는 4b에 따른 어닐링 공정을 거친 샘플 내에 마텐자이트 구조 뿐만 아니라 베이나이트 미세구조의 명백하게 측정가능한 분획을 확인하였다.

도 5는 본원의 특수한 강 제품의 bcc-α 상의 입경의 분포 함수 Fx(x)의 도식화된 도표를 나타낸다. bcc는 "body centered cubic"을 뜻한다. 입경의 분포 함수 Fx(x)가 도 5에 나타난 특수한 강 제품은 본원에 따라 아래의 합금 조성을 가진다 (표 1에는 용융물의 바람직한 수치가 제시된다):

[중량%]	Fe	C	Si	Mn	Al
샘플 231	나머지	0.140	0.550	4.000	0.0005

도 5의 분포 함수 Fx(x)를 이용하여, 합금 구조의 입자의 우세한 분획이 0 내지 약 3 ㎛의 입경을 가진다는 것을 추론할 수 있다. 사용된 EBSD 분석은 약 0.1 ㎛의 낮은 해상 한계를 가지기 때문에, bcc-α 상의 입경의 평균 분포는 약 0.1 ㎛ 내지 약 3 ㎛의 범위에 국한될 수 있다. 추가적인 EBSD 분석에서 fcc-γ 상의 입경의 분포가 약 0.25 ㎛ 내지 약 0.75 ㎛의 범위에 국한되는 것으로 밝혀졌다.

도 2는 강 제품들을 입경에 따라 분류할 수 있는 공통적인 척도(common scale)를 나타낸다. 따라서 본원의 강 제품(샘플 231)은 초미세 입자의 범위에 있다 (전체 구조의 평균 분포가 고려된다면). 이러한 분류는 본원의 다른 합금 조성에도 적용될 수 있다. 따라서 만약 탐지가능한 베이나이트 미세구조가 존재한다면, 여기에서 언급되는 초미세 다중-성분 구조 및 초미세 다중-성분 베이나이트 구조는 샘플 231의 예시이다.

모든 입경이 분석에 포함된다면, 본원의 강 제품에서 0.1 ㎛ 내지 약 3 ㎛의 범위의 전체 입경 분포 (80% 이상의 입자가 0.1 ㎛ 내지 약 3 ㎛에 포함)가 측정될 수 있다.

모든 구현예에 있어서 바람직하게는 본원에 따른 강 제품의 전체적인 구조는, 용융 MF231 (샘플 231)로부터 유래된 강 제품을 평가 및 측정함으로써 밝혀질 수 있었던 것과 같이, 1 ㎛ 내지 2 ㎛의 입경을 가진다. 특히 바람직한 것은 본원에 따른 강 제품은 약 1.5 ㎛의 입경을 가진다.

본원에 따르면, 특히 페라이트 상과 베이나이트 미세구조의 입자는 매우 미세하다. 특히 바람직한것은 따라서 페라이트 상과 베이나이트 미세구조의 조합을 가지는 합금 또는 강 제품이다.

추가적인 비교 EBSD 분석(comparative EBSD investigations)에서 초미세 구조의 형성 또는 안정화를 위해 제 2 어닐링 공정의 유지 기간(Δ2)이 중요하다는 것을 확인하였다. 아래의 유지 기간 3 시간 ≤ Δ2 ≤ 5 시간은 특히 유리한 결과를 나타내었다.

아래의 표 2는 본원의 다양한 샘플들의 특정 합금 조성을 wt%로 나타낸 것이다.

Sample	230	231	232	233
	강 제품	강 제품	강 제품	강 제품
Fe/나머지	X	X	X	X
C	0.142	0.140	0.098	0.105
Si	0.520	0.540	0.320	0.340
Mn	4.120	4.070	4.940	4.970
P	0.0050	0.0051	0.0054	0.0057
S	0.0083	0.0084	0.0070	0.0075
Al	0.0100	0.0090	0.0090	0.009
Cr	0.016	0.016	0.016	0.015
Ni	0.011	0.012	0.012	0.011
Mo	0.004	0.005	0.006	0.005
Cu	0.015	0.005	0.015	0.006
V	0.002	0.008	0.002	0.008
Nb	<0.002	<0.002	<0.002	<0.002
Ti	<0.001	<0.016	<0.01

아래의 표 3은, 2-단계 어닐링 공정 (도 4a에 따른)을 거친 후의 본원의 샘플 231 및 233의 특정 합금 조성을 가지는 콜드 스트립 형태의 강 제품의 다양한 특성 수치를 보여준다. R_m은 인장 강도를 MPa로 나타낸 것이고, A_total은 최대 신장율(ultimate elongation)을 %로 나타낸 것이고 (최대 신장율은 연성에 비례함), R_mx A_total은 인장 강도와 최대 신장률을 곱한 수를 MPa%로 나타낸 것이다.

EBSD 분석과 TEM 분석 (예를 들어, 샘플 231)은, 도 4a에 따른 2-단계 어닐링 공정이 약 5%의 베이나이트 함량을 가지는 강 제품을 도출한다는 것을 보여주었다. 여기서 TEM은 투과전자현미경을 뜻한다.

표 3은 곱한 수인 R_mx A_total와 인장 강도의 측면에서 최상의 결과를 보여준다. 특히 아래의 파라미터들이 2-단계 어닐링 공정 (도 4a에 따른)을 위해 먼저 정의된다 : T1 = 810℃, Δ1 = 5 분, T2 = 650℃, Δ2 = 4 시간. 종래의 단일-단계 어닐링 공정들과 종래의 2-단계 어닐링 공정들을 이용한 비교 시험은 매우 좋은 수치들 - 특히 곱한 수 R_mx A_total까지 감안하면 - 이 본원의 합금 조성 및 방법에서 달성될 수 있다는 것을 보여준다.

[wt%]	R_m [MPa]	A_total[%]	R_mx A_total [MPa %]	구조	전체 입경 [㎛]
샘플 231	>900	32	>27000	최대 5% 마텐자이트, 최대 5% 베이나이트, 약 40 내지 70% 초미세 페라이트, 5%-15% 보유 오스테나이트	0.1 ~ 10 (80% 초과가 1 ㎛ 내지 2 ㎛)
샘플 233	944	28	26200	약 20% 마텐자이트 및/또는 베이나이트, 약 70% 초미세 페라이트, 10%-15% 보유 오스테나이트	0.1 ~ 10 (80% 초과가 0.1 ㎛ 내지 3 ㎛)

2-단계 어닐링 공정 (도 4a 또는 4b에 따른)을 거친 본원에 따른 합금 조성을 가지고 R_m = 750 MPa 초과의 인장 강도 및/또는 25000 MPa % 초과의 곱한 수 R_mx A_total를 가지는 샘플들이 특히 바람직하다. 특히 바람직한 것은 R_m = 900 MPa 초과의 인장 강도 및/또는 25200 MPa % 초과의 곱한 수 R_mx A_total를 가지는 것이고, 특히 샘플 231과 같이 27000 MPa %를 초과하는 것이 바람직하다.

EBSD 분석 및 TEM 분석 (예를 들어, 샘플 231에 대해서)은 도 4b에 따른 2-단계 어닐링 공정이 약 20%의 베이나이트 함량을 가지는 강 제품을 생산하였음을 보여준다.

EBSD 분석 및 TEM 분석 (예를 들어, 샘플 231에 대해서)은 보유 오스테나이트 영역 또는 상의 분획이 바람직하게 5 내지 15 부피%라는 것을 보여준다.

Claims

망간강 제품을 열처리하는 방법으로서, 그 합금은:
- 0.09 내지 0.15 wt%의 탄소 분획(C), 및
- 3.5 wt% ≤ Mn ≤ 4.9 wt% 범위의 망간 분획(Mn), 및
- 베이나이트(bainite) 미세구조의 분획
을 포함하고, 상기 방법은:
- 아래의 부단계(substep)로 제 1 어닐링 공정(S4.1)을 수행하고
ｏ 상기 강 제품(steel product)을 780℃ 초과의 제 1 유지 온도(T1)로 가열(E1)하고,
ｏ 상기 강 제품을 제 1 유지 온도(T1)에서 제 1 시간(Δ1) 동안 유지(H1)하고,
ｏ 상기 강 제품을 냉각(A1)하는 것
- 아래의 부단계로 제 2 어닐링 공정(S4.2)을 수행하는 것
ｏ 상기 강 제품(steel product)을 630℃ 초과 660℃ 미만의 제 2 유지 온도(T2)로 가열(E2)하고,
ｏ 상기 강 제품을 유지 온도(T2)에서 제 2 시간(Δ2) 동안 유지(H2)하고,
ｏ 상기 강 제품을 냉각(A2)하는 것
을 포함하며,
상기 강 제품을 제 1 어닐링 공정(S4.1) 및/또는 제 2 어닐링 공정(S4.2)에서 냉각(A1; A2)하는 것은 25 켈빈/초 내지 200 켈빈/초의 냉각 속도로 수행되는 것인, 방법.
제 1 항에 있어서,
제 1 유지 온도(T1)는 상기 강 제품의 유지(H1) 동안 상기 강 제품이 780℃ 초과의 오스테나이트 범위(γ)에 위치하도록 선택되는 것인, 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 강 제품의 냉각(A1; A2)은 40 켈빈/초 내지 150 켈빈/초의 냉각 속도로 수행되는 것인, 방법.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
제 2 유지 온도(T2)는 상기 강 제품의 유지(H2) 동안 상기 강 제품이 630℃ 초과의 2-성분(two-phase) 범위(α+γ)에 위치하도록 선택되는 것인, 방법.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
제 1 어닐링 공정(S4.1) 및/또는 제 2 어닐링 공정(S4.2) 동안 상기 가열(E1; E2)은 4 켈빈/초 내지 50 켈빈/초의 가열 속도로 수행되는 것인, 방법.
앞의 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 합금은:
- 규소(silicium) 분획(Si),
- 알루미늄 분획(Al), 및
- 크롬 분획(Cr)
을 추가로 포함하며,
규소 분획(Si), 알루미늄 분획(Al) 및 크롬 분획(Cr) 간의 관계는 0.3 wt% ≤ Si + Al + Cr ≤ 3 wt%이고, 특히 1.2 wt% ≤ Si + Al + Cr ≤ 2 wt%인 것인, 방법.
제 6 항에 있어서,
- 크롬 분획(Cr)은 항상 0.4 wt% 미만 및/또는
- 규소 분획(Si)이 0.25 내지 0.7 wt%이고 바람직하게는 0.3 ≤ Si ≤ 0.6의 범위인, 방법.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 합금은 0.004 wt% 내지 0.012 wt% 범위, 특히 0.004 wt% 내지 0.006 wt% 범위의 질소 분획(N)을 추가로 포함하는 것인, 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 어닐링 공정(S4.1) 동안 상기 강 제품의 냉각(A1)은 시간(t)에 따라 플롯되는 상응하는 냉각 커브의 온도(T)의 추이가 베이나이트 형성(bainite formation) 영역(50)을 통과하도록 수행되는 것인, 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
규소(Si) 및 알루미늄(Al)의 혼합 또는 부가에 의해, 상기 강 제품의 냉각(A1) 동안 베이나이트 형성 영역(50)이 더욱 빠른 냉각의 방향으로 이동되는 것인, 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 1 시간(Δ1)은 3 ≤ Δ1 ≤ 10 분의 범위이고 그리고 바람직하게는 4 ≤ Δ1 ≤ 5 분의 범위인, 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
제 2 시간(Δ2)은 3 ≤ Δ2 ≤ 5 시간의 범위이고 그리고 바람직하게는 3.5 ≤ Δ2 ≤ 4.5 시간의 범위인, 방법.
강 제품으로서, 그 합금은:
- 0.09 내지 0.15 wt%의 탄소 분획(C),
- 4.0 wt% ≤ Mn ≤ 4.9 wt% 범위의 망간 분획(Mn),
- 0.0005 wt% ≤ Al ≤ 1 wt% 0.15 범위, 특히 0.0005 wt% ≤ Al ≤ 0.0015 범위의 알루미늄 분획
을 포함하고,
상기 강 제품은 베이나이트(bainite) 미세구조의 분획을 포함하는 것인, 제품.
제 13 항에 있어서, 상기 합금은:
- 규소(silicium) 분획(Si), 및
- 크롬 분획(Cr)
을 추가로 포함하며,
규소 분획(Si), 알루미늄 분획(Al) 및 크롬 분획(Cr) 간의 관계는 0.3 wt% ≤ Si + Al + Cr ≤ 1.2 wt%인 것인, 제품.
제 14 항에 있어서,
- 크롬 분획(Cr)은 항상 0.4 wt%보다 작거나 같고 및/또는
- 규소 분획(Si)이 0.25 내지 0.7 wt%이고 바람직하게는 0.3 ≤ Si ≤ 0.6의 범위인, 제품.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
상기 강 제품은 마텐자이트(martensite), 페라이트(ferrite) 및 보유 오스테나이트(retained austenite) 영역의 구조를 가지는 것인, 제품.
제 16 항에 있어서,
보유 오스테나이트 영역 또는 성분의 분획은 20 부피% 미만이고, 바람직하게는 15 부피% 미만인, 제품.
제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
상기 강 제품은 분획이 20 부피% 또는 그 미만의 베이나이트 미세구조를 포함하는 것인, 제품.
제 13 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 강 제품은 평균 입도(grain size)가 3 ㎛ 미만인 입도 분포를 가지는 것인, 제품.
제 13 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 강 제품은 전체 입도 분포가 약 0.1 ㎛ 내지 약 3 ㎛의 범위이고, 80% 초과의 입자들이 약 0.1 ㎛ 내지 약 3 ㎛의 범위 내인 것인, 제품.