KR20160117543A

KR20160117543A - 열간 성형 가능하고, 공기 경화 가능하고, 용접 가능한 스틸 시트

Info

Publication number: KR20160117543A
Application number: KR1020167024062A
Authority: KR
Inventors: 패리드 하사니; 현 전; 니나 폰스테인
Original assignee: 아르셀러미탈
Priority date: 2014-02-05
Filing date: 2015-02-05
Publication date: 2016-10-10
Also published as: JP2017510703A; CA2938851A1; MA39245A1; BR112016018119A2; UA119344C2; JP2019065396A; JP6830468B2; RU2695688C1; KR20210047366A; MX2016010006A; PL3114246T3; BR112016018119B8; BR112016018119B1; ES2746260T3; CN105980591A; HUE045244T2; MA39245B2; EP3114246A1; CN113416892A; CA2938851C

Abstract

wt% 로, 0.04≤ C≤ 0.30, 0.5≤ Mn≤ 4, 0≤ Cr≤ 4, 2.7≤ Mn+Cr≤ 5, 0.003≤ Nb≤ 0.1, 0.015≤ A1≤ 0.1 및 0.05≤ Si≤ 1.0 를 포함하는 스틸 시트는 열간 성형된 시트를 오스테나이트화 후에 냉각률에 덜 민감하게 만들고 최종 냉각/??칭과 작동들 사이에서 시간 지연에 독립적인 부품들에 걸쳐 800-1400 MPa 의 범위에서 인장 강도의 균일한 분배를 보장하는 화학적 성질을 갖는다. 그 결과로서, 성형된 부품은 다이 내측에서 또는 공기로 냉각될 수 있다. Nb 의 첨가는 주어진 인장 강도를 달성하고 용접성을 개선시키는 데 요구되는 C 의 양을 감소시킨다.

Description

열간 성형 가능하고, 공기 경화 가능하고, 용접 가능한 스틸 시트{HOT FORMABLE, AIR HARDENABLE, WELDABLE, STEEL SHEET}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2014 년 2 월 5 일에 제출된 U.S. 가출원 특허 No. 61/935,948 를 35 U.S.C. 119(e) 하에서 우선권을 주장한다.

본 발명은 스틸 시트에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 균일한, 매우 높은 인장 강도 및 높은 용접성을 갖는 부품들로 열간 성형될 수 있는 스틸 시트에 관한 것이다.

현대 차량들은 승객 안정성을 개선하고 차량 중량을 감소시키도록 고강도 및 초고강도 스틸들의 강화된 일부를 포함한다. 많은 성형된 차량 본체 부품들의 구성은 냉간 성형된 앞선 고강도 스틸들의 사용을 막는다. 그 결과로서, 열간 성형 후에 마르텐사이트 조건으로의 ??칭은 초고강도 스틸 부품들을 제조하기 위한 대중적인 수단으로 되었다.

특정한 스틸들은 필수적인 경화성을 보장하여 작동 파라미터를 피팅하도록 열간 스탬핑에 대해 사용된다. 많은 이들 특정한 스틸들은 워터 냉각된 다이들에서 ??칭을 위해 구성된다.

그러한 열간 스탬핑 스틸의 예는 (중량% 또는 wt% 로) 0.15-0.25%C, 0.8-1.5%Mn, 0.1-0.35%Si, 0.01-0.2%Cr, 0.1% 미만 Ti, 0.1 % 미만 A1, 0.05% 미만 P, 0.03% 미만 S, 및 0.0005-0.01 %B 를 포함하는 USIBOR 이다. 이러한 화학적 성질은 U.S. 특허 No. 6,296,805 에 개시된 스틸에 포함된다. 이러한 화학적 성질에서 Ti 및 B 는 워터 냉각된 다이에서 열간 프레싱 후에 높은 기계적 특성들을 달성하는 데 필수적이다.

USIBOR 로부터의 고강도 부품들의 제조는 U.S. 특허 No. 6,564,604 에 설명된다. 프로세스는 노에서 700℃ 초과로 열간 롤링된 또는 냉간 롤링된 블랭크들을 가열하는 것, 다이들로 가열된 블랭크들을 이송하는 것, 다이에서 블랭크들을 프레스 성형하는 것 및 부품이 실온에 도달할 때까지 폐쇄된 채로 성형된 블랭크를 그 안에 갖는 워터 냉각된 다이를 유지하는 것을 포함한다. 워터 냉각된 다이에서 급속 냉각, 즉 ??칭은 마르텐사이트 구조 및 따라서 높은 강도를 얻는 데 필수적이다. ??칭된 스틸은 열간 스탬핑 중 산화로부터 그리고 차후의 부식 공격으로부터 스틸 기재를 보호하도록 연속적인 용융 도금 프로세스를 통해 열간 스탬핑을 위한 열처리 전에 Zn 또는 Al-Si 로 코팅될 수 있다.

USIBOR 는 열간 스탬핑에 대해 폭넓게 사용되고 워터 냉각된 다이에서 ??칭 후에 1500 MPa 의 인장 강도를 달성할 수 있지만, USIBOR 는 다수의 단점들을 갖는다. 하나의 단점은 0.25 wt% C 를 포함하는 USIBOR 이 불량한 용접성을 갖는다는 점이다. 뿐만 아니라, USIBOR 의 마이크로 구조는 냉각률에 매우 민감하고 워터 냉각된 다이에서 냉각률들이 느리면 페라이트 또는 베이나이트 형성을 나타내고 따라서 열간 스탬핑된 부품들에 걸쳐 강도의 균일한 분배는 보장되지 않을 수 있다. 또한, USIBOR 를 사용하는 열간 스탬핑 프로세스는 일반적으로 길고 열간 스탬핑을 위해 사용되는 값비싼 장비의 생산성이 상대적으로 낮다. 또한, 1500 MPa 보다 큰 인장 강도를 갖는 USIBOR 의 연성 (예를 들면, 연신율) 은 상대적으로 낮다.

공기 경화 스틸들은 또한 널리 공지되어 있다. 예를 들면, WO2006/048009 는 질량% 로 0.07-0.15% C, 0.15-0.30% Si, 1.60-2.10% Mn, 0.5-1.0% Cr, 0.30-0.60% Mo, 0.12-0.20% V, 0.010-0.050% Ti 및 0.0015-0.0040% B 를 포함하는 공기-경화 가능한 스틸을 개시한다. 스틸은 용이하게 용접되고 아연 도금될 수 있다. 그것은 높은 강도, 예를 들면, 750-850 MPa 의 항복 강도 및 850-1000 MPa 의 인장 강도를 나타낸다. 그러나, 스틸은 다량의 값비싼 원소들, 예를 들면 Mo 및 V 를 사용하는 단점을 갖는다.

특허 출원 공개 DE 102 61 210 Al 은 열간 프레싱 프로세스에서 자동차 부품들의 제조를 위한 또 다른 공기-경화 가능한 스틸 합금을 설명한다. 합금은 질량% 로, 0.09-0.13% C, 0.15-0.3% Si, 1.1-1.6% Mn, 최대 0.015% P, 최대 0.01 1% S, 1.0-1.6% Cr, 0.3-0.6% Mo, 0.02-0.05% Al 및 0.12-0.25% V 를 포함한다. 스틸이 다이에서 ??칭될 때에 상부 베이나이트 구조는 부가적인 ??칭 없이 얻어질 수 있다. 스틸은 750-1100 MPa 의 항복 강도, 950-1300 MPa 의 인장 강도, 7-16% 의 연신율을 나타낸다. 이러한 스틸 하나의 단점은 다량의 값비싼 Mo 및 V 를 사용할 필요성이다.

비심사 일본 특허 출원 No. 2006-213959 는 우수한 제조성을 갖는 열간 프레스, 고강도, 스틸 부재들을 제조하기 위한 방법을 제공한다. 방법은 질량% 로, 0.05 내지 0.35% C, 0.005 내지 1.0% Si, 0 내지 4.0 Mn, 0 내지 3.0% Cr, 0 내지 4.0% Cu, 0 내지 3.0% Ni, 0.0002 내지 0.1% B, 0.001 내지 3.0% Ti, ≤ 0.1 % P, ≤ 0.05% S, 0.005 내지 0.1 % Al 및 ≤ 0.01% N 을 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피 불순물들을 갖고, 여기서 Mn+Cr/3.l+(Cu+Ni)/1.4 ≥ 2.5% 인 스틸 시트를 사용한다. 스틸 시트는 10-6000 초 동안 750-1300℃ 에서 가열되고, 그 후 300℃ 이상에서 프레스 성형된다. 프레싱 후에, 몰딩된 제품은 몰드로부터 제거되고 면적비에서 60% 이상의 마르텐사이트 구조를 갖는 부재들을 산출하도록 0.1℃/초 이상의 냉각 속도로 1200-1100℃ 로부터 5-40℃ 아래로 냉각된다. 이러한 방법에 의해, 프레스 몰드에서 ??칭의 단계는 제거될 수 있다. 얻어진 부재들은 내부적으로 재료 품질 편차를 거의 갖지 않고 부재들의 형상은 양호하고 우수한 균일성을 갖는다.

비심사 일본 특허 출원 No. 2006-212663 은 우수한 성형성의 열간 프레스 고강도 스틸 부재들을 제조하는 방법을 제공한다. 방법은 질량% 로, 0.05 내지 0.35% C, 0,005 내지 1.0% Si, 0 내지 4.0% Mn, 0 내지 3.0% Cr, 0 내지 4.0% Cu, 0 내지 3.0% Ni, 0.0002 내지 0.1 % B, 0.001 내지 3.0% Ti, ≤ 0.1 % P, ≤ 0.05% S, 0.005 내지 0.1 % Al 및 ≤ 0.01 % N 를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피 불순물들을 갖고, 여기서 Mn+Cr/3.1+(Cu+Ni)/1.4 ≥ 2.5 인 스틸 시트를 사용한다. 스틸 시트는 750-1300℃ 로 가열되고, 10-6000 초 동안 그곳에서 유지되고, 그후 면적비에서 60% 이상의 마르텐사이트 구조를 갖는 부재들을 산출하도록 300℃ 에서 2번 이상 프레스 성형된다. 최종적인 부재들은 고강도를 나타내고 내부 재료 품질에서 거의 가변성을 나타내지 않는다.

스틸의 인장 강도는 C 함량과 함께 증가한다고 공지되어 있다. 그러나, C 함량에서의 증가는 용접성을 감소시킨다.

인장 강도에서 내부의 가변성을 거의 갖지 않을 뿐만 아니라 다량의 값비싼 원소들, 예를 들면 Mo 을 포함하지 않고, 우수한 용접성을 나타내는 열간 성형 가능한, 공기-경화 가능한, 고강도, 스틸 시트에 대한 필요성이 존재한다.

본 발명은 (wt% 로) 0.04≤ C≤ 0.30, 0.5≤ Mn≤ 4, 0≤ Cr≤ 4, 2.7≤ Mn+Cr≤ 5, 0.003≤ Nb≤ 0.1 , 0.015≤ Al≤ 0.1 및 0.05≤ Si≤ 1.0 를 포함하는 높은 인장 강도 (800- 1400 MPa) 스틸 시트를 제공한다. 선택적으로, 스틸 시트는 Ti≤ 0.2, V≤ 0.2, Mo< 0.3 및 B≤ 0.015 의 하나 이상을 포함할 수 있다. Ac₃ +20℃ 이상에서 오스테나이트화 다음에, 스틸 시트는 다이에서 열간 성형될 수 있고 다이, 또는 냉각 매체, 예를 들면 공기, 질소, 오일 또는 워터로 냉각될 수 있다. 스틸의 화학적 성질, 특히 2.7 내지 5 wt% 의 Mn+Cr 함량은 성형된 시트를 냉각률에 민감하지 않게 만들고 최종 냉각/??칭과 작동들 사이에 시간 지연에 독립적인 부품들에 걸쳐 강도의 균일한 분배를 보장한다. 0.003 내지 0.1 wt% 의 Nb 함량은 인장 강도를 C 의 양에 보다 덜 민감하게 만들고 동일한 인장 강도에 대해 요구되는 C 의 양을 감소시킨다. 또한, C 에서의 감소는 용접성을 개선시키기 때문에, Nb 의 첨가는 C 단독으로서 동일한 높은 인장 강도를 달성하지만 개선된 용접성을 갖는다. Zn, Al 또는 Al 합금의 코팅으로 스틸 시트를 코팅하는 것은 스틸 시트의 부식 저항성을 개선시킬 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시형태들은 다음의 도면들을 참조하여 상세하게 설명될 것이다.

도 1 은 Nb 첨가를 갖거나 Nb 첨가를 갖지 않는 경우에 C 의 양이 0.06 내지 0.12 wt% 의 범위일 때에 다양한 스틸 시트 조성물들에 대한 C 에 따른 인장 강도 (MPa) 에서의 변화를 도시하고,
도 2 는 Nb 첨가를 갖거나 Nb 첨가를 갖지 않는 경우에 C 의 양이 0.06 내지 0.18 wt% 의 범위일 때에 다양한 스틸 시트 조성물들에 대해 C 에 따른 인장 강도 (MPa) 에서의 변화를 도시하고,
도 3 은 ℃ 의 온도로서 냉각 커브들 대 초당 로그 타임을 도시하는 본 발명에 따는 스틸에 대한 연속적인 냉각 변태 (CCT) 다이어그램을 도시하고,
도 4a-도 4d 는 상이한 냉각률들로 냉각된 본 발명의 스틸의 다양한 변경예들을 찍은 현미경 사진이고,
도 5 는 용접 전류 대 본 발명의 스틸에 대한 샘플 수의 도면이고, 상기 도면은 스폿 용접에서 스틸의 중간 플래시 (expulsion) 의 비산란을 구체적으로 도시하고
도 6a - 도 6d 는 본 발명의 스틸의 완전한 스폿 용접 (6a), 베이스 금속의 보다 높은 확대율 (6b), 열 영향받은 구역 (6c), 및 스폿 용접의 용접 구역 (6d) 을 나타내는 4 개 (4) 의 컬렉션이다.

본 발명은 강도의 균일한 분배 및 개선된 용접성을 갖는 부품으로 열간 성형될 수 있는 스틸 시트를 제공한다. 스틸 시트는 낮은 합금 스틸 조성물이고 wt% 로, 0.04≤ C≤ 0.30, 0.5≤ Mn≤ 4, 0≤ Cr≤ 4, 2.7≤ Mn+Cr≤ 5, 0.003≤ Nb≤ 0.10, 0.015≤ Al≤ 0.1 및 0.05≤ Si≤ 1.0 를 포함한다. 선택적으로, 스틸 시트는 Ti≤ 0.2, V≤ 0.5, Mo< 0.6 및 B≤ 0.015 의 하나 이상을 포함할 수 있다. 이러한 화학적 성질은 열간 성형 후에 냉각률에 민감하지 않고 최종 냉각/??칭과 작업들 사이에서 시간 지연에 독립적인 부품들에 걸쳐 강도의 균일한 분배를 보장하는 시트를 제조한다. 성형된 부품의 특정한 위치들에서 냉각률에 관계 없이 인장 특성들의 보장된 균일성은 실질적으로 열간 성형의 생산성을 증가시킬 수 있다. C 를 증가시킴으로써 인장 강도는 증가하지만, C 에서의 증가는 용접성을 감소시킨다. 그러나, C 의 일부를 Nb 로 치환함으로써 인장 강도 증가는 유지되고 용접성은 개선될 수 있다.

본 발명의 스틸 시트들의 다양한 성분 원소들의 농도들은 다음의 이유들 때문에 제한된다. 농도들은 중량 % (즉, wt%) 로 주어진다.

탄소는 스틸의 강도를 증가시키는 데 필수적이다. 그러나, 너무 많은 C 가 첨가된다면, 용접이 어려워진다. 따라서, C 의 양은 0.04 내지 0.30 wt% 의 범위로 제한된다. 바람직하게, C 의 양에 대한 하한은 0.06 wt% 이고, 보다 바람직하게 0.08 wt% 이다. 바람직하게, C 의 양에 대한 상한은 0.18 wt% 이고, 보다 바람직하게 0.16 wt% 이다.

게다가 원소들을 강화하는 고용체인 망간은, 또한 페라이트 변태를 억제하고, 따라서 그것은 ??칭성을 보장하기 위한 중요한 화학적 원소이다. 그러나, 너무 많은 Mn 을 첨가하는 것은 P 및 S 와 상호 편석을 촉진할 뿐만 아니라, 스틸 제조, 캐스팅, 및 열간 롤링 중에 제조성에 악영향을 준다. 따라서, Mn 의 양은 0.5 내지 4 wt% 의 범위로 제한된다. 바람직하게, Mn 의 양에 대한 하한은 1 wt%, 보다 바람직하게, 1.5 wt% 이다. 바람직하게, Mn 의 양에 대한 상한은 3.5 wt%, 보다 바람직하게 3.0 wt% 이다.

크롬은 ??칭성을 개선하는 데 중요하다. 그러나, 너무 많은 Cr 은 제조 중에 제조성에 악영향을 준다. 따라서, Cr 의 양은 0 내지 4 wt% 의 범위로 제한된다. 바람직하게, Cr 의 양에 대한 하한은 0.2, 보다 바람직하게, 0.5 wt% 이다. 바람직하게, Cr 의 양에 대한 상한은 3.5 wt%, 보다 바람직하게 3.0 wt% 이다.

Mn 및 Cr 의 조합된 양은 성형 후에 스틸을 냉각률에 민감하지 않게 하도록 그리고 최종 냉각/??칭과 작업들 사이에서 시간 지연에 독립적인 부품들에 걸쳐 강도의 균일한 분배를 보장하도록 2.7 내지 5 wt% 의 범위로 제한된다. 바람직하게, Mn+Cr 에 대한 하한은 3.0, 보다 바람직하게, 3.3 wt% 이다. 바람직하게, Mn+Cr 에 대한 상한은 4.7 wt%, 보다 바람직하게 4.4 wt% 이다.

이전에, HSLA 스틸들에 Nb 의 약간의 첨가들은 오스테나이트 재결정화, 따라서 미세한 페라이트 그레인 사이즈, 뿐만 아니라 미세한 카본니트라이트들에 의한 페라이트의 석출 경화를 방지하는 데 상당한 효과가 있다고 공지되어 있다. 또한, 보다 많은 양의 Nb 는 높은 C 크리프 저항성 합금 스틸들에 첨가되었다. 그러나, 최근까지, 마르텐사이트 마이크로 구조를 갖는 낮은 내지 중간 탄소 스틸들에서 Nb 의 약간의 첨가들의 효과는 공개된 문헌에 리포팅되어 있지 않다. 본 발명자들은 본 발명의 공기 경화 가능한 스틸들에 Nb 의 약간의 첨가가 C 함량에 대한 인장 강도의 민감성을 감소시키고, 스틸의 강도를 상당히 증가시키고, 따라서 특정한 인장 강도를 달성시키는 데 요구되는 C 의 양을 감소시킨다는 것을 발견하였다. 탄소 감소가 용접성을 개선시키기 때문에, Nb 의 첨가는 개선된 용접성으로 원하는 높은 인장 강도를 달성하는 데 도움을 준다. 이러한 효과들을 달성하도록, Nb 의 양은 0.003 내지 0.1 wt% 의 범위로 제한된다. 바람직하게, Nb 의 양에 대한 하한은 0.005, 보다 바람직하게, 0.010 wt% 이다. 바람직하게, Nb 의 양에 대한 상한은 0.09 wt%, 보다 바람직하게 0.085 wt% 이다.

작은 양의 Al 은 탈산제로서 스틸에 첨가된다. 그러나, 너무 많은 Al 은 많은 비금속 개재물들 및 표면 흠들을 발생시킨다. Al 은 또한 강한 페라이트 형성 원소이고 전체 오스테나이트화 온도를 현저하게 증가시킨다. 이것들은 공기 경화 가능한 스틸들에 대해 바람직하지 않은 효과들이다. 따라서, Al 의 양은 0.015 내지 0.1 wt% 의 범위로 제한된다. 바람직하게, Al 의 양에 대한 하한은 0.02, 보다 바람직하게, 0.03 wt% 이다. 바람직하게, Al 의 양에 대한 상한은 0.09 wt%, 보다 바람직하게 0.08 wt% 이다.

Si 는 스틸 시트의 강도를 증가시키는 데 효과적이다. 그러나, 너무 많은 Si 는 표면 스케일의 문제점을 발생시킨다. 따라서, Si 의 양은 0.05 내지 0.35 wt% 의 범위로 제한된다. 바람직하게, Si 양에 대한 하한은 0.07, 보다 바람직하게, 0.1 wt% 이다. 바람직하게, Si 양에 대한 상한은 0.3 wt%, 보다 바람직하게 0.25 wt% 이다.

Ti 은 ??칭성을 개선하도록 ≤ 0.1 wt% 의 양으로 B 와 스틸에 선택적으로 첨가될 수 있다. Ti 은 매우 높은 온도에서 N 과 조합되고, 따라서 BN 형성을 방지한다. 용체에서 B 는 ??칭성을 개선시킨다. 질소에 대한 화학량론적 비를 넘은 Ti 은 카바이드 형성 원소이다. 그것은 매우 미세한 카바이드들을 형성함으로써 스틸을 강화시킨다. 그 효과는 Nb 와 유사하다.

V 는 미세한 석출을 통해 스틸의 강도를 증가시키도록 ≤ 0.2 wt% 의 양으로 스틸에 선택적으로 첨가될 수 있다. 그것은 또한 스틸의 경화성에 대해 첨가된다.

Mo 는 강도를 증가시키고 ??칭성을 개선시키도록 ≤ 0.3 wt% 의 양으로 스틸에 선택적으로 부가될 수 있다.

B 는 경화성을 증가시키고 따라서 스틸의 강도를 증가시키도록 ≤ 0.005 wt% 의 양으로 스틸에 선택적으로 첨가될 수 있다.

스틸은 또한 Fe 를 포함하고 불가피 불순물들을 포함할 수 있다.

본 발명의 스틸 시트는 최대 10% 의 하부 베이나이트 상을 포함할 수 있는 마르텐사이트 마이크로 구조를 갖는다. 마이크로 구조는 대부분 마르텐사이트이다. 베이나이트의 양은 최대 10%, 바람직하게 5% 보다 적고 보다 바람직하게 1 % 보다 적을 수 있다.

본 발명의 스틸 시트는 800-1400 MPa 의 범위의 인장 강도를 갖는다. 인장 강도의 하한은 바람직하게 900 MPa, 보다 바람직하게 1000 MPa 이다. 최종 강도는 주로 마르텐사이트에서 탄소 함량에 종속된다.

본 발명의 스틸 시트는 4 내지 9%, 바람직하게 5 내지 9%, 보다 바람직하게 6 내지 9% 의 범위의 연신율을 나타낼 수 있다.

본 발명의 스틸 시트는 종래의 스틸 제조 및 캐스팅 프로세스들로 시작되고 그 후 열간 롤링이 이어질 수 있는 프로세스들에 의해 제조될 수 있다. 캐스트 슬래브들은 열간 롤링 전에 재가열로에 직접 차지되거나 또는 그렇게 하기 전에 냉각될 수 있다. Ar₃를 초과해야한다는 점을 제외하고는 열간 롤링 프로세스에서 마무리 온도에 대한 제한이 존재하지 않는다.

열간 롤링 후에 코일링 온도는 열간 롤링 후에 프로세싱에 종속된다. 냉간 롤링이 최종 두께를 얻도록 요구된다면, 이때 700℃ 내지 600℃ 의 코일링 온도가 바람직하다. 최종 요구되는 두께가 열간 롤링에 의해 직접 얻어질 수 있다면, 이때 600℃ 내지 500℃ 의 코일링 온도가 추천된다.

열간 롤링된 시트는 피클링될 (pickled) 수 있다. 냉간 롤링된 제품들을 위해, 열간 롤링된 시트는 요구된 두께로 냉간 롤링 전에 피클링될 수 있다.

열간 롤링된 또는 냉간 롤링된 스틸 시트는 Zn, Ai 또는 Al 합금, 예를 들면 Al-Si 으로 스틸 시트의 하나 또는 양쪽 측들을 코팅함으로써 산화 및/또는 부식으로부터 보호될 수 있다. 코팅은 스틸 시트를 연속적으로 용융 도금 (hot dip coating) 함으로써 수행될 수 있다.

코팅을 갖거나 또는 갖지 않는 스틸 시트들은 예를 들면 원하는 형상으로 하나의 또는 몇개의 다이들에서 스탬핑함으로써 성형되기 전에, 완전 오스테나이트화 온도, 즉 적어도 Ac₃ + 5℃ 로 가열된다. 열간 성형된 부품은 그 후 다이에서 또는 공기, 질소, 오일 또는 워터와 같은 냉각 매체로 냉각된다. 상이한 냉각 매체는 상이한 냉각률들을 제공한다. 성형된 부품들은 냉각률에 관계없이 부품들에 걸쳐 균일한 마르텐사이트 구조를 나타낸다.

최종 강도는 완전 오스테나이트화 온도보다 낮거나 또는 높게 가열함으로써 그리고/또는 화학적 성질 (특히, C 및 Nb 의 양) 에 의해 제어될 수 있다.

예들

표 1 에 도시된 화학적 성질들의 50mm 슬래브들이 실험실에서 제조되었다. 슬래브들이 3.5mm 시트들로 열간 롤링되었다. 재가열 온도는 1220℃, 마무리 온도는 850℃ 및 코일링 온도는 700℃ 였다. 열간 롤링된 시트들은 실험실 재가열 프로세스 중에 발생되는 탈탄된 표면 층을 제거하도록 2.5mm 두께로 양쪽 측들에서 표면 그라인딩된다. 2.5mm 시트들은 가역 실험 (reversing laboratory) 냉간 밀에서 1 mm (60% 냉간 압하율) 로 냉간 롤링되었다. 냉간 롤링된 시트들로부터의 견본들은 염욕에서 300초 동안 900℃ 로 오스테나이트화되고 그 후 오일 ??칭되었다. 몇몇 샘플들은 오일 ??칭 중에 냉각률을 측정하도록 서모커플로 계측되었다. 800℃ 내지 300℃ 의 평균 냉각률은 150℃/s 이었다. ??칭된 샘플들의 기계적 특성들은 롤링 방향에 횡방향으로 측정되었다. 기계적 특성들의 요약은 표 2 에 주어진다.

표 2 에서의 인장 강도 데이터는, 도 1 에 있어서 화학적 성질에서 탄소에 대해 도시되었다. 인장 강도는 많은 이전의 공개들 (예를 들면 "Martensite transformation, structure and properties in hardenable steels, G. Krauss, Hardenability concepts with applications to steel, D.V. Doane & J.8. Kirkaldy ed., October 24-26, 1977, page 235 를 참조하라) 에 의해 주목받은 같이 탄소에 강하게 종속된다. 그러나, 도 1 은 또한 Nb 를 갖는 스틸들이 Nb 를 갖지 않는 유사한 탄소를 갖는 스틸보다 높은 강도를 갖는다는 것을 도시한다. 뿐만 아니라, Nb 첨가된 스틸의 강도는 탄소에 덜 종속적인 데, 왜냐하면 Nb 를 갖는 인장 스틸의 강도들에 피팅되는 라인의 슬로프가 Nb 를 갖지 않는 스틸들에 대한 것보다 보다 훨씬 낮다. Nb 를 갖는 스틸의 강도와 Nb 를 갖지 않는 스틸의 강도들에서 차이는 C 가 증가함에 따라 적게되고 모든 그룹의 스틸들은 도 2 에서 0.17% C 이상에서 유사한 강도를 갖는다.

??칭된 재료의 최종 강도에서 냉각률의 효과를 결정하도록, "임계 냉각률" 즉, "페라이트를 회피하는 오스테나이트화 온도로부터 최소 냉각률" 이 평가되었다. 이들 실험들에서, 스틸의 연속적인 냉각 변태 (CCT) 다이어그램은 MMC 팽창계를 사용하여 생성되었다. 이들 테스트에서 작은 샘플은 900℃ 로 가열되었고 그 후에 사전 결정된 냉각률들에서 냉각되는 한편 샘플 팽창 (길이에서의 변화) 이 측정되었다. 냉각 중에 상이한 상 변태들은 냉각된 샘플의 마이크로 구조 및 최종 경도를 평가함으로써 뿐만 아니라 팽창 데이터로부터 확인되었다. 몇개의 냉각률들은 CCT 다이어그램을 구성하는 데 요구된다.

그러한 다이어그램의 예는 도 3 에 도시된다. 이러한 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 페라이트 변태는 l ℃/sec 보다 높은 냉각률들에서 발생하지 않는다. Error! Reference source not found, -A & C 에 도시된 3 ℃/sec 이상의 냉각률들에서 마이크로 구조들은 마르텐사이트 마이크로 구조를 나타낸다. 그러나, 보다 낮은 냉각률들, Error! Reference source not found.-B & D 에서 높은 정도의 템퍼링이 존재한다. 마르텐사이트를 템퍼링함에도 불구하고, 높은 경도의 350HV 는 3℃/sec 냉각률에서 얻어졌고 냉각률이 증가함에 따라 증가한다. l ℃/sec 보다 높거나 또는 바람직하게 3℃/sec 보다 높은 냉각률들에 이르게 하는 임의의 매체 (공기, 오일, 다이, 질소) 로 본 발명의 스틸을 냉각하는 것은 완전한 마르텐사이트 - 높은 강도 스틸을 제조할 것이다.

스틸들 55, 63, 81 및 141 의 스폿 용접성은 균질한 조인트 구성으로 ISO 18278-2 세목에 따라 평가되었다. 이들 테스트들은 도 5 에서 중간 플래시 하에서 비분산된 결과를 나타내었고, 도 6a 내지 6d 에서 용접 너겟의 균일한 마이크로 구조를 갖는다.

표 1 및 표 2, 도 1 및 도 2 는 0.04 내지 0.20 wt% 범위의 C 함량에 대해, 일부 C 가 0.003 내지 0.055 wt% 의 범위의 양의 Nb 로 대체될 때에 동일한 높은 인장 강도가 얻어질 수 있다는 것을 도시한다.

수치 범위의 본원에서 개시는 그러한 수치 범위 내에서 모든 합리적인 수 및 그러한 수치 범위의 종말점을 개시하도록 의도된 것이다.

본 발명은 구체적인 실시형태들에 대해 설명되었지만, 개시된 구체적인 상세에 한정되지 않고, 본 기술 분야에 숙련된 자에게 차제적으로 제안될 수 있는 다양한 변경예들 및 변형예들을 포함하고 모두는 다음의 청구 범위에 의해 규정된 바와 같이 본 발명의 범위 내에 있다.

Claims

스틸 시트로서, 중량% 로
0.04≤ C≤ 0.30,
0.5≤ Mn≤ 4,
0≤ Cr≤ 4,
2.7≤ Mn+Cr≤ 5,
0.003≤ Nb≤ 0.1,
0.015≤ Al≤ 0.1, 및
0.05≤ Si≤ 1.0 를 포함하고,
상기 스틸 시트는 800-1400 MPa 의 범위의 인장 강도를 갖는, 스틸 시트.
제 1 항에 있어서,
0.06≤ C≤ 0.18 인, 스틸 시트.
제 1 항에 있어서,
0.08≤ C≤ 0.16 인, 스틸 시트.
제 1 항에 있어서,
0.2≤ Mn≤ 3.5 인, 스틸 시트.
제 1 항에 있어서,
0.5≤ Mn≤ 3.0 인, 스틸 시트.
제 1 항에 있어서,
0.2≤ Cr≤ 3.5 인, 스틸 시트.
제 1 항에 있어서,
0.5≤ Cr≤ 3.0 인, 스틸 시트.
제 1 항에 있어서,
3.0≤ Mn+Cr≤ 4.7 인, 스틸 시트.
제 1 항에 있어서,
3.3≤ Mn+Cr≤ 4.4 인 스틸 시트.
제 1 항에 있어서,
0.005≤ Nb≤ 0.060 인, 스틸 시트.
제 1 항에 있어서,
0.010≤ Nb≤ 0.055 인, 스틸 시트.
제 1 항에 있어서,
상기 스틸 시트의 적어도 하나의 표면은 Zn, Al 또는 Al 합금을 포함하는 층으로 코팅되는, 스틸 시트.
제 1 항에 있어서,
상기 스틸 시트는 95 내지 100 면적% 의 마르텐사이트를 포함하는 마이크로 구조를 갖는, 스틸 시트.
제 1 항에 있어서,
상기 스틸 시트는 95 내지 100 면적% 의 베이나이트를 포함하는 마이크로 구조를 갖는, 스틸 시트.
제 1 항에 있어서,
상기 스틸 시트는 열간 성형된 스틸 시트인, 스틸 시트.
스틸 시트를 제조하는 방법으로서,
상기 방법은 중량% 로,
0.04≤ C≤ 0.20,
0≤ Mn≤ 4,
0≤ Cr≤ 4,
2.7≤ Mn+Cr≤ 5,
0.003≤ Nb≤ 0.055,
0.015≤ Al≤ 0.1 및
0.05≤ Si≤ 0.35 를 포함하는 스틸 조성물을 열간 롤링하는 단계 및
제 1 항에 따른 상기 스틸 시트를 제조하는 단계를 포함하는, 스틸 시트를 제조하는 방법.
스틸 시트를 사용하는 방법으로서,
상기 방법은 제 1 항에 따른 상기 스틸 시트를 열간 성형하는 단계를 포함하는, 스틸 시트를 사용하는 방법.