KR20160047495A

KR20160047495A - 강 부품의 제조 방법

Info

Publication number: KR20160047495A
Application number: KR1020167006903A
Authority: KR
Inventors: 브리기테 함머; 토마스 헬러; 프랑크 히스커; 루돌프 카발라; 그제고슈 코르팔라
Original assignee: 티센크루프 스틸 유럽 악티엔게젤샤프트
Priority date: 2013-08-22
Filing date: 2014-08-18
Publication date: 2016-05-02
Also published as: JP2019151932A; EP2840159A1; CN105518175B; WO2015024903A1; US10301700B2; EP2840159B1; JP6606075B2; JP2016530403A; US20160201157A1; EP2840159B8; ES2636780T3; CN105518175A

Abstract

본 발명에 따른 방법은 1200 MPa 초과의 인장 강도 (Rm) 및 A50 전단시 6% 초과의 연신율을 갖는 복잡하게 성형된 강 부품의 간단한 방식의 제조를 허용한다. 이러한 목적을 위해서, 본 발명은 철과 불가피한 불순물 이외에도, C: 0.10-0.60%, Si: 0.4-2.5%, Al: 최대 3.0%, Mn: 0.4-3.0%, Ni: 최대 1%, Cu: 최대 2.0%, Mo: 최대 0.4%, Cr: 최대 2%, Co: 최대 1.5%, Ti: 최대 0.2%, Nb: 최대 0.2%, V: 최대 0.5% 를 (중량% 로) 함유하는 평강 제품을 제공하며, 여기서 평강 제품의 미세조직의 적어도 10 체적% 가 적어도 1 ㎛ 의 입도를 갖는 구형 잔류 오스테나이트 영역을 포함하는 잔류 오스테나이트로 이루어진다. 평강 제품은 150-400℃ 의 성형 온도로 가열되며 성형 온도에서 많아야 균일한 연신율 (Ag) 과 동일한 성형 정도를 갖는 부품으로 성형되게 하는 공정이 수행된다. 이렇게 얻어진 평강 제품은 최종적으로 냉각된다. 상승된 온도에서 이러한 방식으로 성형된 부품은 동일한 평강 제품이지만 실온에서 성형된 부품에 비해서 상당히 증가된 강도를 가진다.

Description

강 부품의 제조 방법 {METHOD FOR PRODUCING A STEEL COMPONENT}

본 발명은 1200 MPa 초과의 인강 강도 (Rm) 를 가지며 A50 전단시 적어도 6% 연신율을 가지는 강 부품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따라 제조되는 강 부품은 양호한 연신율 특성과 조합된 초고강도에 의해 구별되며 그 때문에, 특히 자동차 차체용 부품으로 적합하다.

용어 "평강 (flat steel) 제품" 은 본 발명에서, 압연 공정에 의해 제조되는 강판 또는 띠강 그리고 또한, 상기 강판이나 띠강으로부터 절단된 시이트 바아 (sheet bar) 등을 의미하는 것으로서 이해된다. 본 발명에 따른 형태의 강 부품은 그러한 평강 제품으로부터 성형 공정 (forming process) 에 의해 제조된다.

달리 명확하게 언급하지 않는 한, 합금 함량이 본 발명에서 단지 "%" 단위로 주어질 때는 언제나, 이는 항상 "중량%" 를 의미한다.

본 발명에서 "A50 전단시 연신율 (elongation at break A50)", "A80 전단시 연신율" 또는 "인강강도 (Rm)" 에 대한 언급이 있을 때, 이는 DIN EN 6892-1에 따라서 결정되는 기계적 특징값을 의미한다.

US 6,364,968 B1 은 3.5 ㎜ 이하의 두께를 갖는 경우에 그의 기계적 특성과 특히 양호한 구멍-확장 특징의 균일한 분포를 갖도록 의도된 열간-압연 강판을 제조하기 위한 방법을 개시한다. 그에 의해서 상기 방법에서, (중량% 단위로) 0.05-0.30% C, 0.03-1.0% Si, 1.5-3.5% Mn, 최대 0.02% P, 최대 0.005% S, 최대 0.150% Al, 최대 0.0200% N 및 택일적으로 또는 조합적으로 0.003-0.20% Nb 또는 0.005-0.20% Ti를 포함하는 슬래브는, 최대 1200℃ 로 가열되며, 그 후에 적어도 800℃, 특히 950-1050℃의 최종 열간-압연 온도에서 핫 스트립 (hot strip) 으로 열간-압연되는 것을 제공한다. 그 후 얻어진 핫 스트립은 20-150℃/초의 냉각 속도로, 핫 스트립이 코일로 감겨지는 300-550℃ 의 냉각 온도로 냉각된다. 냉각은 이 경우에 열간 압연의 종료로부터 2초 이내에 시작한다. 이렇게 얻어진 핫 스트립은 적어도 90% 의 베이나이트 분율 (bainite fraction) 과 3.0 ㎛ 이하의 평균 입도를 갖는 미세한 베이나이트 미세조직을 갖도록 의도되며, 상기 평균 입도는 입자의 장축 길이 대 단축 길이의 비가 1.5 이하이며 입자의 장축의 길이가 10 ㎛ 이하이도록 의도된다. 베이나이트가 차지하고 있지 않은 미세조직의 나머지는 그의 외관과 특성이 베이나이트와 매우 유사한 탬퍼링된 마르텐사이트 (tempered martensite) 로 이루어진다. 이러한 방식으로 제조되고 이러한 형태의 핫 스트립은 15-23% 의 연신율을 갖는 850-1103 MPa 의 인장강도를 가진다.

EP 2 546 382 A1 은 또한, 적어도 1470 MPa 의 인장 강도를 갖는 강판의 제조 방법이 개시되며, 여기서 연신율과 인장 강도의 곱은 적어도 29000 MPa% 이다. 철 및 불가피한 불순물 이외에도, 이 경우에 그 강판을 이루는 강은 (중량% 로) 0.30-0.73% C, 최대 3.0% Si, 최대 3.0% Al (Si 와 Al 함량의 합이 적어도 0.7% ), 0.2-8.0% Cr, 최대 10.0% Mn (Cr 과 Mn 함량의 합이 적어도 1.0% ), 최대 0.1% P, 최대 0.07% S 및 또한 최대 0.010% N 을 함유한다. 그러한 조성의 강판은 강의 전체 미세조직에 대한 마르텐사이트 면적에 의한 비율이 15-90% 범위 내에 놓이며 미세조직 내에 잔류 오스테나이트의 양이 10-50% 가 되는 방식으로 처리된다. 이 경우에, 마르텐사이트의 적어도 50% 가 탬퍼링된 마르텐사이트의 형태를 취하도록 의도되며 탬퍼링된 마르텐사이트의 면적에 의한 비율이 적어도 10% 가 되도록 의도된다. 이들이 미세조직 내에 존재하면, 동시에 미세조직 내에 존재하는 다각형 페라이트의 면적에 의한 비율이 최대 10% 이어야 한다.

이를 달성하기 위해서, EP 2 546 382 A1 에 따라서 우선 특정 조성의 열간-압연된 띠강이 1000-1300℃ 로 가열될, 슬래브와 같은 예비 강 재료에 의해 먼저 제조되며, 그 후에 870-950℃ 의 최종 열간-압연 온도에서 핫 스트립으로 압연된다. 얻어진 핫 스트립은 그 후에 350-720℃ 의 권취 온도에서 코일로 감겨진다. 권취 이후에, 40-90% 의 변형 정도를 갖는 후속 냉간 압연과 함께 산세가 수행된다. 이렇게 얻은 냉간-압연된 스트립은 오직 오스테나이트 미세조직만을 가지는 온도에서 15-1000 초 동안 어닐링되며, 그 후에 강판의 미세조직에 탬퍼링된 마르텐사이트를 생성하기 위해서 적어도 3℃/초의 냉각 속도로 마르텐사이트 시작 온도 아래에서 시작하여 150℃ 보다 낮은 온도까지 확대되는 온도 범위 내에 놓이는 온도로 냉각된다. 그 후에, 냉간-압연된 띠강은 존재하는 잔류 오스테나이트를 안정화시키기 위해서 15-1000 초의 기간 동안에 340-500℃ 로 가열된다. 이렇게 제조된 냉간-압연된 강판은 최대 27% 의 연신율을 갖는 1600 MPa 보다 큰 인장 강도를 달성했다.

위에서 설명된 선행 기술의 배경으로부터 본 발명의 목적은 위에서 설명된 형태의 평강 제품으로부터 복잡하게 성형된 부품의 제조를 간단한 방식으로 허용하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

이러한 목적은 고강도이며 양호한 연신율 특성을 가지는 강 부품의 제조를 위해서 연속적으로 수행될 청구항 1 에 특정된 작업 단계들에 의해서 본 발명에 따라 달성된다.

본 발명의 유리한 개량은 종속항들에 특정되어 있으며 본 발명의 일반적인 개념과 함께 아래에서 더 상세히 설명된다.

본 발명에 따른 방법은 1200 MPa 초과의 인장 강도 (Rm) 및 A50 전단시 적어도 6% 의 연신율을 가지는 강 부품을 제조하는데 적합하다. 이러한 목적을 위해서, 본 발명에 따른 방법은 다음의 작업 단계들을 포함한다:

- 철과 불가피한 불순물 이외에도,

C: 0.10-0.60%,

Si: 0.4-2.5%,

Al: 최대 3.0%,

Mn: 0.4-3.0%,

Ni: 최대 1%,

Cu: 최대 2.0%,

Mo: 최대 0.4%,

Cr: 최대 2%,

Co: 최대 1.5%,

Ti: 최대 0.2%,

Nb: 최대 0.2%,

V: 최대 0.5% 를 (중량% 로) 함유하는 평강 제품을 제공하는 단계로서, 평강 제품의 미세조직의 적어도 10 체적% 가 적어도 1 ㎛ 의 입도를 갖는 구형 잔류 오스테나이트 영역 (island) 을 포함하는 잔류 오스테나이트로 이루어지는, 상기 평강 제품을 제공하는 단계,

- 평강 제품을 150-400℃ 인 성형 온도로 가열하는 단계,

- 성형 온도로 가열된 평강 제품을 실제로 성형 하의 연신율 또는 변형 정도로서 또한 공지된 최대 균일 연신율 (Ag) 인 성형 정도를 갖는 부품으로 성형하는 단계, 및

- 얻어진 부품을 냉각하는 단계.

본 발명은 본 발명에 의해 제공되는 형태의 평강 제품을 150-400℃ 에서 성형 공정을 겪게 함으로써 제조되는 부품이 후속되는 실온으로의 냉각 이후에 실제로 변경되지 않는 연신율 특성을 가지면서도 본래의 평강 제품의 강도에 비해서 상당히 증가된 강도를 갖는다는 발견에 기초한다.

본 발명에 따라 규정된 온도 범위에서의 가열의 결과로써, 본 발명에 따라 처리된 평강 제품의 연성이 상당히 증가하여, 어떠한 특별한 노력 없이 그리고 최소의 위험으로 크랙의 발생이 예방되며 특히 복잡한 형상을 갖는 부품 형태가 제조될 수 있다. 실제 테스트는 본 발명에 따라 제조된 형태의 평강 제품이, 본 발명에 따라 성형이 발생하도록 의도되는 온도 범위에서 A50 전단시 적어도 30% 의 연신율을 종종 달성하는 반면에, 실온에서 부품에 대한 A50 전단시 연신율이 시작 제품으로서의 역할을 하는 평강 제품에 비해서 통상적으로 22% 의 영역 내에서 변경되지 않는다는 것을 본 발명에서 보여준다.

놀랍게도, 증가된 강도에도 불구하고, 본 발명에 따라 제조된 부품의 연신율 특성은 실온에서 성형된 부품에 비해서 감소하지 않는다. 그 결과, 150-400℃의 예비-변형에 의해서 본 발명은 각각의 경우에 얻어진 부품에 대해 연성을 변경하지 않으면서 강도의 상당한 증가를 제공한다.

성형 공정 이후에 발생하는 냉각은 어떠한 특별한 노력을 요구하지 않는다. 성형 공정 이후에 수행되는 평강 제품의 냉각은 따라서 여전히 공기 중에서 발생할 수 있다.

본 발명에 따라 수행되는 성형에 의해 달성되는 강도의 증가는 상당하다. 따라서, 본 발명에 따라 상승된 온도에서 수행되는 15% 성형 공정을 부품이 겪게 함으로써, 유사하게 15% 의 성형 정도로 그러나 실온에서 성형을 겪은 시편의 인강 강도에 비해서 약 80-120 MPa 까지 인장 강도를 증가시키는 것이 종종 가능하다는 것을 입증할 수 있었다. 동시에, 본 발명에 따라 얻어진 부품의 연신율 특성은 실온에서 성형을 겪은 부품의 연신율 특성에 대응함으로써, 그의 변형 특징을 고려할 때 본 발명에 따라 제조된 부품은 자동차 차체에의 사용에 특히 적합하다.

본 발명의 발견에 따라서, 본 발명에 따른 절차에 의해서 달성된 강도 증가의 이유는 본 발명에 따라 처리된 평강 제품의 미세조직에 존재하고 적어도 1 ㎛ 의 입도를 특징으로 하는 구형 잔류 오스테나이트가 150-400℃ 의 본 발명에 따라 규정된 온도 범위에서 성형 공정의 하중 하에서 필름-형 잔류 오스테나이트 및 베이나이트계 페라이트로 변태되거나, 마르텐사이트 시작 온도 미만에서 마르텐사이트로 변태된다는 것 때문이다. 관련 온도 범위에서의 성형 공정 중에, 평강 제품 내에 존재하는 구형 잔류 오스테나이트는 결과적으로 연신율의 증가에 기여한다. 부품의 성형 및 냉각 이후에, 본 발명에 따라 처리된 강은 따라서 추가로 성형된 페라이트계 베이나이트 또는 마르텐사이트의 결과로써 더 높은 인장 강도를 나타낸다. 냉각 공정의 과정에 걸쳐서 변하지 않고 남아 있는 필름-형 잔류 오스테나이트의 분율은 성형 공정 이후에 달성되는 양호한 잔류 연신율을 보장한다. 이러한 효과는 본 발명에 따른 방식으로 부품이 성형되게 하는 공정을 겪게 하기 위해서, 평강 제품이 200-400℃, 특히 200-300℃ 로 가열되는 경우에 특히 신뢰성 있게 사용될 수 있다.

본 발명에 따라 성형이 수행되는 비교적 낮은 온도 때문에, 본 발명에 따른 방법은 금속 보호 코팅이 제공되는 평강 제품의 부품으로 성형하는데 특히 적합하다. 금속 보호 층은 본 발명에 따라 수행되는 가열에 의해 기껏해야 조금만 영향을 받는다. 보호 코팅은 예를 들어, 종래의 아연 또는 아연-합금, 알루미늄 또는 알루미늄-합금, 마그네슘 또는 마그네슘-합금 코팅일 수 있다.

본 발명에 따라 처리된 평강 제품의 조성은 고려된 다음 측면에 따라 선택된다.

0.1-0.6 중량% 의 양으로 함유된 탄소는 본 발명에 따라 처리된 평강 제품의 강에서 페라이트/펄라이트로의 변태를 지연시키며, 마르텐사이트 시작 온도 (MS) 를 낮추며 경도의 증가에 기여한다. 이러한 양호한 효과를 사용하기 위해서, 본 발명에 따른 평강 제품의 C 함량은 적어도 0.25 중량%, 특히 적어도 0.27 중량%, 적어도 0.28 중량% 또는 적어도 0.3 중량% 로 설정되며, 비교적 높은 탄소 함량에 의해 달성되는 효과는 C 함량이 0.25-0.5 중량%, 특히 0.27-0.4 중량% 또는 0.28-0.4 중량% 보다 큰 범위에 놓일 때 특히 신뢰성 있게 사용될 수 있다.

본 발명에 따라 처리된 평강 제품에 0.4-2.5 중량% 의 양으로 함유되는 Si, 그리고 최대 3 중량% 의 양으로 함유되는 Al 의 존재는 베이나이트 내에 탄화물의 형성을 억제하도록 하며, 부수적인 효과로서 잔류 오스테나이가 용해된 탄소에 의해 안정화될 수 있게 한다. 게다가, Si는 고용체 강화에 기여한다. Si 에 대한 가능성 있는 유해한 영향을 피하기 위해서, Si 의 함량은 2.0 중량% 로 제한될 수 있다. 강도를 증가시키기 위한 고용체 형성제로서 Si 를 사용하기 위해서, 본 발명에 따라 처리된 평강 제품이 적어도 1 중량% Si 를 함유한다면 편리할 수 있다.

Al 은 본 발명에 따라 처리된 강 내의 Si 함량을 부분적으로 대체할 수 있다.이를 위해 0.4 중량% Al 의 최소 함량이 제공될 수 있다. 이는 특히, 강의 경도 또는 인장 강도가 Al 의 첨가에 의한 변형성 개선에 우호적인 낮은 값으로 조절될 때 적용된다.

Al 과 Si 의 동시 존재의 양호한 영향은 본 발명에 따라 규정된 한도 내의 Si 와 Al 의 함량이 조건 % Si + 0.8% Al > 1.2% (중량% ), 또는 심지어 조건 % Si + 0.8% Al > 1.5% (중량% ) (% Si 에서: 각각의 Si 함량은 중량% 이고, % Al 에서 각각의 Al 함량은 중량% 임) 을 만족시킬 때마다 특히 효과적으로 사용될 수 있다.

적어도 0.4 중량% 그리고 최대 3.0 중량%, 특히 최대 2.5 중량% 또는 2.0 중량% 의 양으로 함유되는 Mn 은 본 발명에 따라 처리된 강에서 베이나이트 형성을 유도하며, 선택적으로 추가로 존재하는 Cu, Cr 및 Ni 의 함량도 유사하게 베이나이트의 형성에 기여한다. 본 발명에 따라 처리된 강에 대한 각각의 경우에 다른 구성성분에 따라서, Mn 함량을 최대 1.6 중량% 또는 1.5 중량% 로 제한하는 것이 이러한 관점에서 편리할 수 있다.

Cr 의 선택적인 첨가는 마르텐사이트 시작 온도를 낮출 수 있으며 베이나이트가 펄라이트 또는 시멘타이트로 변태하는 경향을 억제할 수 있다. 게다가, 최대 2 중량% 의 본 발명에 따라 규정된 상한까지의 양으로 함유되는 Cr 은 페라이트 변태를 유도하며, Cr 존재의 최적 효과는 Cr 함량이 1.5 중량% 로 제한될 때 본 발명에 따른 평강 제품에서 얻어진다.

Ti, V 또는 Nb 의 선택적인 첨가는 세립 미세조직의 발생이 지원될 수 있게 하며 페라이트 변태가 촉진될 수 있게 한다. 또한, 석출물의 형성에 의해서 이들 미세 합금화 원소는 경도의 증가에 기여한다. Ti, V 및 Nb 의 양호한 효과는 이들의 함량이 각각의 경우에 0.002-0.15 중량% 범위 내에 놓일 때, 특히 0.14 중량% 를 초과하지 않을 때, 본 발명에 따라 처리된 평강 제품에 특히 효과적으로 사용될 수 있다.

본 발명에 따라 제공되는 미세조직의 형성은 다음 조건,

1 < 0.5% Mn + 0.167% Cr + 0.125% Ni + 0.125% Cu + 1.334% C < 2,

(여기서, % Mn 은 각각의 Mn 중량% 함량을 나타내고, % Cr 는 각각의 Cr 중량% 함량을 나타내고, % Ni 는 각각의 Ni 중량% 함량을 나타내고, % Cu 는 각각의 Cu 중량% 함량을 나타내고, 그리고 % C 는 각각의 C 중량% 함량을 나타냄) 을 만족하는 본 발명에 따라 처리된 평강 제품 내의 특히 Mn, Cr, Ni, Cu 및 C 의 함량에 의해 보장될 수 있다.

원칙적으로 본 발명에 따른 방법을 위한 시작 제품으로서 적합한 것은 본 발명에 따라 특정된 바와 같은 조성을 갖는 열간-압연된 또는 냉간-압연된 평강 제품이다. 이를 위해 고려되는 열간-압연된 평강 제품 및 그의 제조 방법이 유럽 특허 출원 EP 12 17 83 30.2 의 대상이며, 이에 의해 그 내용은 본 특허 출원의 개시에 명시적으로 포함된다.

인용된 유럽 특허 출원 EP 12 17 83 30.2 에 설명된 바와 같이, 본 출원에 따라 제조되는 열간-압연된 평강 제품은 연신율 특성과 강도의 최적 조합에 의해 구별된다. 이러한 특성들의 조합은 선택적으로 존재하는 최대 5 체적% 분율의 페라이트 및 최대 10 체적% 분율의 마르텐사이트 이외에도, 적어도 60 체적% 비율의 베이나이트와 나머지 부분으로서 잔류 오스테나이트로 이루어지는 본 발명에 따라 처리된 평강 제품의 미세조직에 의해서 특히 신뢰성 있게 달성될 수 있으며, 여기서 잔류 오스테나이트 함량은 적어도 10 체적% 이며, 잔류 오스테나이트의 적어도 일부분은 블록 형태 (block form) 이며 블록 형태를 취하는 잔류 오스테나이트의 블록의 적어도 98% 는 5 ㎛ 미만의 평균 직경을 가진다.

따라서, EP 12 17 83 30.2 에 따른 형태의 열간-압연된 평강 제품은 두 개의 상이 주를 이루는 미세조직을 가지며, 그의 하나의 주요 구성성분은 베이나이트이고 그의 제 2 의 주요 구성성분은 잔류 오스테나이트이다. 이러한 두 개의 주요 구성성분 이외에도, 적은 분율의 마르텐사이트와 페라이트가 존재할 수 있으나, 그 함량은 열간-압연된 평강 제품의 특성에 영향을 끼치기엔 너무 적다.

"블록-형 (block-like)" 잔류 오스테나이트는 미세조직 내에 존재하는 잔류 오스테나이트의 조직상의 구성성분의 경우에, 길이/폭, 즉 가장 긴 길이/두께의 비가 1 내지 5 인 경우에 그와 관련하여 사용되는 용어이다. 대조적으로, 잔류 오스테나이트는 미세조직 내에 존재하는 잔류 오스테나이트 적층물의 경우에, 길이/폭의 비가 5 초과이며 잔류 오스테나이트의 각각의 미세조직의 구성성분의 폭이 1 ㎛ 미만인 경우에 "필름-형 (film-like)" 으로서 지칭된다. 따라서, 필름-형 잔류 오스테나이트는 통상적으로 미세하게 분포된 박막층 (lamellae) 의 형태를 취한다.

본 발명에 따른 방법을 위한 시작 제품으로서 적합한 열간-압연된 평강 제품을 제조하는 방법은 다음 작업 단계들:

- 철과 불가피한 불순물 이외에도, (중량% 로) 0.10-0.60% C, 0.4-2.0% Si, 최대 2.0% Al, 0.4-2.5% Mn, 최대 1% Ni, 최대 2.0% Cu, 최대 0.4% Mo, 최대 2% Cr, 최대 0.2% Ti, 최대 0.2% Nb 및 최대 0.5% V를 함유하는 슬래브, 박판 슬래브 또는 주조 스트립의 형태로 예비 제품을 제공하는 단계,

- 예비 제품을 하나 이상의 압연 패스 (pass) 에 의해 핫 스트립으로 열간 압연하는 단계로서, 얻어진 핫 스트립은 마지막 압연 패스를 떠날 때 적어도 880℃ 의 최종 열간-압연 온도를 가지는, 상기 열간 압연하는 단계,

- 얻어진 핫 스트립을 적어도 5℃/초의 냉각 속도로, 마르텐사이트 시작 온도 (MS) 와 600℃ 사이에 놓이는 냉각 온도로 가속 냉각하는 단계,

- 핫 스트립을 코일로 권취하는 단계, 및

- 코일을 냉각하는 단계로서, 베이나이트의 형성을 위해서 냉각 중에 코일의 온도는 핫 스트립의 미세조직의 적어도 60 체적% 가 베이나이트로 이루어질 때까지, 그 상한이, 베이나이트가 핫 스트립의 미세조직에서 발생하는 베이나이트 시작 온도 (BS) 와 같으며 그 하한이, 마르텐사이트가 핫 스트립의 미세조직에서 발생하는 마르텐사이트 시작 온도 (MS) 와 같은 온도 범위로 유지되는, 상기 코일을 냉각하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 시작 제품으로서 적합한 냉간-압연된 평강 제품 및 그러한 냉간-압연된 평강 제품의 제조 방법이 유럽 특허 출원 EP 12 17 83 32.8 의 대상이며, 이 내용은 마찬가지로 본원에 원용된다.

본 발명에 따라 규정된 강 조성 내에 포함되는 합금의 경우에, 냉간-압연된 평강 제품의 미세조직은 바람직하게, 적어도 20 체적% 의 베이나이트, 10-35 체적% 의 잔류 오스테나이트 및 나머지로서 마르텐사이트로 이루어진다. 본 발명에서 기술적으로 불가피한 미량의 다른 조직상의 구성성분이 미세조직에 존재할 수 있다는 것은 말할 필요도 없다. 따라서 본 발명에 따른 처리에 적합한 그러한 냉간-압연된 평강 제품은 세 개의 상의 미세조직을 가지며, 그의 주요 구성성분은 베이나이트이며 추가로 잔류 오스테나이트와 나머지로서 마르텐사이트로 이루어진다. 선택적으로, 베이나이트 분율은 적어도 50 체적%, 특히 적어도 60 체적% 이며, 잔류 오스테나이트 분율은 10-25 체적% 범위이며, 여기서 또한 미세조직의 나머지는 마르텐사이트로 각각 이루어질 수 있다. 최적 마르텐사이트 분율은 적어도 10 체적% 이다. 통상적으로 적어도 1400 MPa 의 본 발명에 따라 처리된 냉간-압연된 평강 제품에 요구되는 고 인장 강도 (Rm) 와 A80 전단시 적어도 5% 의 연신율에 의해서, 그러한 조성물의 미세조직은 연신율과 인장 강도의 최적 곱 (Rm × A80) 을 초래한다. 주요 구성성분인 "베이나이트", "잔류 오스테나이트" 및 "마르텐사이트" 이외에도, 본 발명에 따라 처리된 냉간-압연된 평강 제품에는 다른 조직상의 구성성분에 대한 함량이 있을 수 있으나, 그 분율은 냉간-압연된 평강 제품의 특성에 영향을 끼치기에는 너무나 적다. 본 발명에 따른 처리에 적합한 그러한 형태의 평강 제품의 경우에, 잔류 오스테나이트가, 5 ㎛ 미만의 입도를 갖는 블록-형 잔류 오스테나이트에 대한 작은 구형 영역만을 갖는 주로 필름-형이므로, 잔류 오스테나이트는 커다란 안정성과 바람직하지 않은 마르텐사이트로의 변태를 겪는 것에 대한 부수적인 낮은 경향을 가진다. 잔류 오스테나이트의 C 함량은 이 경우에, 통상적으로 1.0 중량% 초과이다.

본 발명에 따라 처리되고 그러한 형태의 냉간-압연된 평강 제품을 제조하는 방법은 다음 작업 단계들:

- 철과 불가피한 불순물 이외에도, (중량% 로) C: 0.10-0.60%, Si: 0.4-2.5%, Al: 최대 3.0%, Mn: 0.4-3.0%, Ni: 최대 1.0%, Cu: 최대 2.0%, Mo: 최대 0.4%, Cr: 최대 2%, Co: 최대 1.5%, Ti: 최대 0.2%, Nb: 최대 0.2%, V: 최대 0.5% 를 함유하는 슬래브, 박판 슬래브 또는 주조 스트립의 형태로 예비 제품을 제공하는 단계,

- 예비 제품을 하나 이상의 압연 패스 (pass) 에 의해 핫 스트립으로 열간 압연하는 단계로서, 얻어진 핫 스트립은 마지막 압연 패스를 떠날 때 적어도 830℃의 최종 열간-압연 온도를 가지는, 상기 열간 압연하는 단계,

- 얻어진 핫 스트립을 최종 열간 압연 온도와 560℃ 사이에 놓이는 냉각 온도에서 냉각하는 단계,

- 핫 스트립을 적어도 30% 의 냉간 압연 정도를 갖는 콜드 스트립 (cold strip) 으로 냉간 압연하는 단계, 및

- 얻어진 콜드 스트립을 열처리하는 단계로서, 열처리 과정에서 콜드 스트립이,

- 적어도 800℃ 의 어닐링 온도로 가열되며,

- 50-150 초의 어닐링 기간 동안에 어닐링 온도에서 선택적으로 유지되며,

- 적어도 8℃/초의 냉각 속도로 어닐링 온도로부터, 그 상한이 470℃ 이고, 그 하한이 마르텐사이트가 콜드 스트립의 미세조직에서 발생하는 마르텐사이트 시작 온도 (MS) 보다 높은 유지 온도 범위 내에 놓이는 유지 온도까지 냉각되며,

- 콜드 스트립의 미세조직에 적어도 20 체적% 의 베이나이트를 형성하는데 충분한 시간 기간 동안에 유지 온도 범위에서 유지되는, 상기 열처리하는 단계를 포함한다.

전술한 마르텐사이트 시작 온도, 즉 마르텐사이트가 본 발명에 따라 처리된 강에 형성되는 온도는 각각의 경우에, H. Bhadeshia 에 의해 메탈 사이언스 15 (1981), 178-180 페이지에 게재된 논문 "치환 합금화된 강의 열역학적 외삽법 및 마르텐사이트-시작 온도 (Thermodynamic extrapolation and martensite-start temperature of substitutionally alloyed steels)" 에 설명된 절차에 따라서 계산될 수 있다.

본 발명은 예시적인 실시예에 기초하여 아래에서 설명된다.

도 1 은 A50 전단시 연신율이 본 발명에 따른 방식으로 제조된 부품 (B1,B2,B3,B4) 과 동일한 조성 (S1) 의 4개의 열간-압연된 평강 제품에 대한 인장 강도 (Rm) 에 대해 그려진 도표이며,
도 2 는 부품 (B4) 의 미세조직 시편의 예시를 보여주며,
도 3a 및 도 3b 는 부품 (B4) 을 형성하는 평강 제품의 미세조직 시편, 더 정확히 말하면 성형 이전 (도 3a) 및 성형 이후 (도 3b) 의 시편의 예시를 20000배의 배율로 보여주며,
도 4a 및 도 4b 는 부품 (B4) 을 형성하는 평강 제품의 미세조직 시편, 더 정확히 말하면 성형 이전 (도 4a) 및 성형 이후 (도 4b) 의 시편의 예시를 50000배의 배율로 보여준다.

표 1 에 주어진 조성을 갖는 강이 용융되었다.

강 용융물은 종래의 방식으로 슬래브로 주조되었으며, 슬래브는 그 후에 유사한 종래 방식으로 재가열 온도 (OT) 로 가열되었다.

가열된 슬래브는 마찬가지로 종래의 열간-압연 라인에서 각각의 경우에 2.0 ㎜의 두께를 갖는 핫 스트립 (W1-W4) 으로 열간-압연되었다.

열간-압연 라인으로부터 나오는 핫 스트립 (W1-W4) 은 각각의 경우에, 최종 열간-압연 온도 (ET) 를 가지며, 그 온도로부터 핫 스트립은 가속 냉각 속도 (KR) 로 코일링 온도 (HT) 까지 냉각되었다. 이런 코일링 온도 (HT) 에서, 핫 스트립 (W1-W4) 이 코일로 감겨졌다.

그 후에 코일은 각각의 경우에, 상한이 각각의 코일링 온도 (HT) 에 의해 결정되며 하한이 강 (S1) 에 대해 계산된 마르텐사이트 시작 온도 (MS) 에 의해 결정되는 온도 범위에서 냉각되었다. 마르텐사이트 시작 온도 (MS) 의 계산은 H. Bhadeshia 에 의해 메탈 사이언스 15 (1981), 178-180 페이지에 게재된 논문 "치환 합금화된 강의 열역학적 외삽법 및 마르텐사이트-시작 온도" 에 설명된 절차에 따라서 수행되었다.

코일이 위에서 설명된 방식으로 정의된 온도 범위에서 냉각되는 기간은 이렇게 얻어진 핫 스트립이 각각의 경우에 베이나이트와 잔류 오스테나이테로 이루어지는 미세조직을 갖도록 설정되었으며, 미세조직 내에는 있다면, 다른 조직상의 구성성분의 분율이 "0" 쪽으로 향하는 경향의 무효한 양으로 존재한다.

재가열 온도 (OT), 최종 열간-압연 온도 (ET), 냉각 속도 (KR), 코일링 온도 (HT) 및 마르텐사이트 시작 온도 (MS) 의 각각의 작동 매개변수가 표 2 에 주어져 있다.

표 3 에서, 개별 핫 스트립 (W1-W4) 에 대해 결정되는 인장 강도 (Rm), 항복 강도 (Rp), A80 전단시 연신율, 품질 (Rm*A80) 및 각각의 잔류 오스테나이트 함량 (RA) 과 같은 기계적 특성이 추가로 주어졌다.

핫 스트립 (W1-W4) 의 형태를 취하는, 이렇게 얻는 평강 제품의 시편이 그 후에 200-250℃ 범위 내에 놓이는 성형 온도 (UT) 로 가열되었으며 각각의 경우에, 최대 15% 의 성형 정도를 갖는 부품으로 성형되었다. 온도 (UT) 에서, 시편의 A50 전단시 연신율이 30% 초과이기 때문에, 성형 공정의 본 발명에 따른 온도 범위에서 심지어 복잡한 성형 소자의 성형도 크래킹 (cracking) 위험 없이 가능했다.

200-250℃ 온도 범위에서의 성형 이후에, 15% 성형 공정을 겪게 함으로써 핫 스트립 (W1-W4) 의 시편으로부터 만들어진 부품이 공기 중에서 실온으로 냉각되었으며 이들의 A50 전단시 연신율과 이들의 인장 강도 (Rm) 가 결정되었다. 비교를 위해서, 핫 스트립 (W1-W4) 의 추가 시편이 실온 (RT) 에서, 즉 냉각시에 각각의 부품으로 형성되었다. A50 전단시 연신율과 인장 강도 (Rm) 가 또한 이렇게 성형된 부품에 대해 결정되었다.

실온에서의 냉각 이후에, 본 발명에 따라 성형된 시편의 인장 강도 (Rm) 가 각각의 경우에, 실온에서 성형된 시편의 경우에서보다 80-120 MPa 더 높았으며 A50 전단시 연신율에 대해서는 실질적으로 동일한 값을 갖는다는 것이 발견되었다.

도 2 에서, 강 (S1) 으로 이루어진 핫 스트립 (W2) 으로부터 200-250℃ 의 온도에서 본 발명에 따른 방식으로 성형된 부품으로부터 실온에서 취해진 미세조직 시편의 상세가 도시된다. 언급한 온도 범위에서의 성형 공정에 의해서 이전의 구형 잔류 오스테나이트 영역으로부터 생성된 잔류 오스테나이트 (RAf) 로부터 취한 필름-형 형태가 도 2에서 명확하게 볼 수 있다.

도 3a 및 도 3b 에서, 본 발명에 따른 성형 이전 (도 3a) 및 이후 (도 3b) 에 강 (S1) 으로 이루진 강 부품의 미세조직 시편에 대한 상세가 각각의 경우에 20000배 배율로 복사되어 있다.

도 4a 및 도 4b 에는 본 발명에 따른 성형 이전 (도 4a) 및 이후 (도 4b) 에 강 (S1) 으로 이루진 강 부품의 미세조직 시편에 대한 50000배 배율의 대응하는 현미경 사진이 있다.

도 3b 에 대한 도 3a 및 도 4b 에 대한 도 4a 의 비교는 또한, 본 발명에 따른 변형에 의해 초래된 변화를 명확히 보여준다.

결과적으로 본 발명에 따른 방법은 1200 MPa 초과의 인장 강도 (Rm) 및 A50 전단시 6% 의 초과의 연신율을 갖는 복잡하게 성형된 강 부품에 대한 간단한 방식의 제조를 허용한다. 이러한 목적을 위해서, 본 발명은 철과 불가피한 불순물 이외에도, C: 0.10-0.60%, Si: 0.4-2.5%, Al: 최대 3.0%, Mn: 0.4-3.0%, Ni: 최대 1%, Cu: 최대 2.0%, Mo: 최대 0.4%, Cr: 최대 2%, Co: 최대 1.5%, Ti: 최대 0.2%, Nb: 최대 0.2%, V: 최대 0.5% 를 (중량% 로) 함유하는 평강 제품을 제공하며, 여기서 평강 제품의 미세조직의 적어도 10 체적% 가 적어도 1 ㎛의 입도를 갖는 구형 잔류 오스테나이트 영역을 포함하는 잔류 오스테나이트로 이루어진다. 평강 제품은 150-400℃의 성형 온도로 가열되며 성형 온도에서 많아야 균일한 연신율 (Ag) 과 동일한 성형 정도를 갖는 부품으로 성형되게 하는 공정이 수행된다. 이렇게 얻어진 평강 제품은 최종적으로 냉각된다. 상승된 온도에서 이러한 방식으로 성형된 부품은 동일한 평강 제품이지만 실온에서 성형된 부품에 비해서 상당히 증가된 강도를 가진다.

Claims

1200 MPa 초과의 인장 강도 (Rm) 및 A50 전단시 6% 초과의 연신율 (elongation) 을 가지는 강 부품을 제조하기 위한 방법으로서,
다음의 작업 단계:
- 철과 불가피한 불순물 이외에도,
C: 0.10-0.60%,
Si: 0.4-2.5%,
Al: 최대 3.0%,
Mn: 0.4-3.0%,
Ni: 최대 1%,
Cu: 최대 2.0%,
Mo: 최대 0.4%,
Cr: 최대 2%,
Co: 최대 1.5%,
Ti: 최대 0.2%,
Nb: 최대 0.2%,
V: 최대 0.5% 를 (중량% 로) 함유하는 평강 (flat steel) 제품을 제공하는 단계로서, 상기 평강 제품의 미세조직의 적어도 10 체적% 가 적어도 1 ㎛의 입도를 갖는 구형 잔류 오스테나이트 영역들 (islands) 을 포함하는 잔류 오스테나이트로 이루어지는, 상기 평강 제품을 제공하는 단계,
- 상기 평강 제품을 150-400℃의 성형 온도로 가열하는 단계,
- 상기 성형 온도로 가열된 상기 평강 제품을 많아야 균일한 연신율 (Ag) 인 성형 정도를 갖는 부품으로 성형하는 단계, 및
- 성형된 상기 평강 제품을 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강 부품을 제조하기 위한 방법.

제 1 항에 있어서,
제공된 상기 평강 제품에는 금속 보호 코팅이 제공되는 것을 특징으로 하는 강 부품을 제조하기 위한 방법.

제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
제공된 상기 평강 제품은 열간-압연된 띠강 또는 강판인 것을 특징으로 하는 강 부품을 제조하기 위한 방법.

제 3 항에 있어서,
열간-압연된 상기 평강 제품의 미세조직은 적어도 60 체적% 의 베이나이트 및 적어도 10 체적% 의 잔류 오스테나이트 그리고 또한 선택적으로 최대 5 체적% 의 페라이트 및 최대 10 체적% 의 마르텐사이트를 함유하며, 상기 잔류 오스테나이트의 적어도 일부는 블록 형태이며 블록 형태를 취하는 잔류 오스테나이트의 블록의 적어도 98% 는 5 ㎛ 미만의 평균 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 강 부품을 제조하기 위한 방법.

제 4 항에 있어서,
Mn, Cr, Ni, Cu 및 C의 함량은 다음 조건:
1 < 0.5% Mn + 0.167% Cr + 0.125% Ni + 0.125% Cu + 1.334% C < 2
여기서, % Mn은 각각의 Mn 중량% 함량을 나타내고,
% Cr는 각각의 Cr 중량% 함량을 나타내고,
% Ni는 각각의 Ni 중량% 함량을 나타내고,
% Cu는 각각의 Cu 중량% 함량을 나타내고,
% C는 각각의 C 중량% 함량을 나타내는 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 강 부품을 제조하기 위한 방법.

제 1 항 내지 제 5 항 중 한 항에 있어서,
제공된 상기 평강 제품은 냉간-압연된 띠강 또는 강판인 것을 특징으로 하는 강 부품을 제조하기 위한 방법.

제 6 항에 있어서,
냉간-압연된 상기 평강 제품의 미세조직은 적어도 20 체적% 의 베이나이트, 10-35 체적% 의 잔류 오스테나이트 및 적어도 10 체적% 의 마르텐사이트를 함유하는 것을 특징으로 하는 강 부품을 제조하기 위한 방법.

제 7 항에 있어서,
냉간-압연된 상기 평강 제품은 적어도 50 체적% 의 베이나이트를 함유하는 것을 특징으로 하는 강 부품을 제조하기 위한 방법.

제 1 항 내지 제 8 항 중 한 항에 있어서,
제공된 상기 평강 제품의 Al 과 Si 함량의 합은 적어도 1.5 중량% 인 것을 특징으로 하는 강 부품을 제조하기 위한 방법.

제 1 항 내지 제 9 항 중 한 항에 있어서,
상기 평강 제품의 냉각은 성형 공정이 여전히 공기 중에서 실시된 이후에 수행되는 것을 특징으로 하는 강 부품을 제조하기 위한 방법.