KR20160145656A - 높은 항복 강도를 갖는 냉간-압연 판상 강 제품을 제조하기 위한 방법 및 판상 냉간-압연 강 제품 - Google Patents

높은 항복 강도를 갖는 냉간-압연 판상 강 제품을 제조하기 위한 방법 및 판상 냉간-압연 강 제품 Download PDF

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프란크 히스커
토마스 헬러
알미르 드자픽
리차드 지. 티센
신지로 가네코
푸사에 시이모리
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티센크루프 스틸 유럽 악티엔게젤샤프트
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Abstract

발명은 항복 비(Re/Rm)이 적어도 0.7인 냉간-압연 강 스트립을 제조하기 위한 방법을 제공하며, 냉간-압연 강 제품은, 철과 불가피한 불순물과 더불어, 중량%로 C: 0.05% 내지 0.20%, Si: 0.25% 내지 1.00%, Mn: 1.0% 내지 3.0%, Al: 0.02% 내지 1.5%, Cr: 0.1% 내지 1.5%, N: 0.02% 미만, P: 0.03% 미만, S: 0.05% 미만 및 선택적으로 Ti: 0.15% 이하, Mo: 2% 미만, Nb: 0.1% 미만, V: 0.12% 미만 및 B: 0.0005% 내지 0.003%의 조건 하에서 "Ti, Mo, Nb, V, B"의 그룹으로부터의 하나 이상의 원소를 포함하는 강으로 이루어진다. 본 발명에 따르면, 제공된 냉간-압연 판상 강 제품은 추가로 열처리되며, 열처리 중에 150oC 내지 400oC까지의 소둔 온도에서 4.5시간 내지 24시간의 소둔 시간 동안 소둔된다. 경이롭게도, 비교적 낮은 온도에서 실시된 그와 같은 장시간 소둔의 결과로서, 항복 강도(Re)의 현저한 증가와 구멍 확장성의 향상이 일어난다. 본 발명은, 위에 언급된 강으로 이루어지고, 적어도 2개의 상을 포함하되, 체적%로 적어도 10 체적%의 템퍼드 마르텐사이트, 10 체적% 미만의 베이나이트, 10 체적% 미만의 잔류 오스테나이트 및 잔부로서 페라이트를 포함하는 조직을 갖는 냉간-압연 판상 강 제품을 또한 제공하며, 강은 적어도 0.7의 항복 비(Re/Rm), 750MPa을 초과하는 인장 강도(Rm) 및 적어도 18%의 구멍 확장성(LA)을 갖는다.

Description

높은 항복 강도를 갖는 냉간-압연 판상 강 제품을 제조하기 위한 방법 및 판상 냉간-압연 강 제품{METHOD FOR PRODUCING A COLD-ROLLED FLAT STEEL PRODUCT WITH HIGH YIELD STRENGTH AND FLAT COLD-ROLLED STEEL PRODUCT}
본 발명은, 최적화된 항복 비(Re/Rm)를 갖는 냉간-압연 강 스트립을 제조하기 위한 방법과, 그에 따라 얻어진 냉간-압연 판상 강 제품에 관한 것이다.
여기에서 관련된 유형의 판상 강 제품은, 냉간 압연에 의해 얻어진 강 스트립 또는 시트와 같은 압연 제품과, 이로부터 제조된 블랭크 및 판재이다.
본 명세서에 기재된 강 조성의 함량의 모든 세부 항목들은, 명확히 달리 기재되어 있지 않다면, 중량에 관한 것이다. 따라서, 강 합금과 관련하여 더욱 상세히 특정되지 않은 % 단위의 모든 표시들은, 단위가 중량 백분율(wt.%)인 것으로 이해되어야 한다.
각 경우에 조직 구성물(structural constituent)의 세부 사항들은, 명확히 달리 기재되어 있지 않다면, 체적 백분율(vol.-%)에 관한 것이다.
고-강도 판상 강 제품은, 차량 자체의 중량의 감소 및 유용한 하중의 증가를 가능하게 하므로, 특히 상용 차량 제조의 분야에서 점차 중요해지고 있다.
감소된 중량은, 각각의 구동 유닛의 기술적 성능의 최적 활용뿐만 아니라, 보조 자원 효율(aids resource efficiency), 비용 최적화 및 환경 보호에도 기여한다.
시트 강 구조물의 공하중 중량(unladen weight)의 현저한 감소는, 각 경우에 사용되는 판상 강 제품의 기계적 물성, 특히 강도의 증가에 의하여 달성될 수 있다.
그러나, 상용 차량 제조용으로 의도된 근래의 판상 강 제품은, 고강도 이외에도, 인성 및 양호한 취성 파괴 저항성 거동과, 냉간 가공 및 용접에 대한 최적의 적합성을 구비하여야 할 것으로 기대된다.
합금화 또는 공정 기술을 통하여, 이러한 요건을 충족시키는 것을 목적으로 하는 다수의 시도들이 이루어져 왔다. 이러한 시도들의 공통적인 특징은, 각 경우에 적어도 2개의 주상(dominant phase)을 포함하는 조직을 갖는 이른바 2상 또는 복상 강에 기초하였다는 점이며. 복상 강에 있어서는, 적은 양의 다른 상들이 존재할 수 있다.
따라서, 예를 들면 국제 공개 특허 공보 제WO 2013/082171 A1호로부터, 페라이트-마르텐사이트 조직을 갖는 2상 강을 포함하는 판상 강 제품이 공지되어 있다. 판상 강 제품은, 0.5wt.% 내지 3.5wt.% Si, 0.1wt.% 내지 0.3wt.% C, 1wt.% 내지 3wt.% Mn, 각 경우에 선택적으로 0.05wt.% 내지 1wt.% Al, 합계가 0.005wt.% 내지 0.1wt.%인 원소 Nb, Ti 및 V 중에서 1종 이상 및 최대 0.3wt.% Mo를 함유하는 강을 포함하고, 그 결과로서, 적어도 980MPa의 인장 강도와 적어도 15%의 연신율을 갖는다. 판상 강 제품은 열간 및 냉간-압연에 의하여 본질적으로 공지된 방식으로 제조된다. 냉간-압연 후에는 열처리가 실시되며, 열처리 중에 판상 강 제품은 우선 775oC 내지 825oC의 온도에서 가열되고, 이어서 급랭된 후에, 200oC 내지 420oC에서 150초의 시간 동안 시효 처리된다.
독일 공개 특허 공보 제DE 10 2012 013 113 Al호로부터, 0.075wt.% 내지 0.105wt.% C, 0.6wt.% 내지 0.8wt.% Si, 1.0wt.% 내지 2.25wt.% Mn, 0.28wt.% 내지 0.48wt.% Cr, 0.01wt.% 내지 0.6wt.% Al, 최대 0.02wt.% P, 최대 0.01wt.% N, 최대 0.015wt.% S 및 잔부로서 Fe와 불가피한 불순물을 함유하고, 580MPa의 최소 인장 강도를 갖는 고-강도 복상 강을 포함하는 냉간-압연 판상 강 제품이 공지되어 있다. 공정 중에, 냉간-압연에 후속하여, 판상 강 제품에는 완전 온도 사이클(complete temperature cycle)을 포함하는 열처리가 실시된다. 따라서, 스트립은 우선 700oC 내지 950oC의 목표 온도까지 가열되고, 이어서 300oC 내지 500oC의 중간 온도까지 10oC/s 내지 100oC/s의 냉각 속도로 냉각되고, 이어서 200oC 내지 250oC의 제2 중간 온도까지 15oC/s 내지 100oC/s의 냉각 속도로 냉각되고, 최종적으로 대기 온도까지 2oC/s 내지 30oC/s의 냉각 속도로 냉각된다. 이러한 방안을 통하여, 최적의 조직 및 그와 관련된 최적의 기계적 물성이 달성될 수 있다.
유럽 공개 특허 공보 제EP 2 551 359 Al호에는, 1180MPa 이상의 인장 강도를 가지며 우수한 지연 파괴 저항성을 나타내는 초고강도 부재를 제조하기 위한 방법이 기재되어 있다. 이를 달성하기 위하여, 강 시트는 700oC 내지 1000oC의 제1 가열 온도까지 가열되고, 제1 가열 온도에서 부재의 형태로 성형되고 그와 동시에 냉각된다. 냉각 종료 후에, 얻어진 부재는 소망 형상으로 전단 타발되어, 초고강도 부재가 제조된다. 그 후에, 부재를 가열하여 100oC 이상 300oC 미만의 제2 가열 온도에서 1초 내지 60분 동안 유지하는 단계를 포함하는 제1 열처리가 초고강도 부재에 실시된다.
미국 공개 특허 공보 제US 2011/0048589 A1호에 따르면, 0.12wt.-% 내지 0.50wt.-% C, 최대 2.0wt.-% Si, 1.0wt.-% 내지 5.0wt.-% Mn, 최대 0.1wt.-% P, 최대 0.07wt.-% S, 최대 1.0wt.-% Al, 최대 0.008wt.-% N, 잔부 Fe 및 부수적인 불순물을 포함하는 강에 기초하여, 초고강도 강 시트가 제조될 수 있다. 강의 미세조직은, 면적 비율로, 80% 이상의 자동-템퍼링된 마르텐사이트, 5% 미만의 페라이트, 10% 미만의 베이나이트 및 5% 미만의 잔류 오스테나이트를 포함한다. 미세조직 내의 자동-템퍼링된 마르텐사이트 분율을 조정하기 위하여, 강 시트는 냉간 압연 후에 열처리되며, 열처리 중에는, 하한이 각각의 강의 Ac3 변태 온도에 의해 규정되고 상한이 1000oC로 설정된 제1 온도 범위에서, 15초 내지 600초 동안 소둔된다. 구체적으로는, 강의 미세 조직이 오스테나이트로만 이루어지도록, 소둔 온도가 조정된다. 소둔된 냉간 압연 시트 강은, 그 후에, 780oC 내지 Ac3-온도에 이르는 온도 범위까지 3oC/초 이상의 냉각 속도로 냉각된다. 그러한 온도 범위에 도달한 후에, 시트 강은 550oC까지 냉각된다. 냉간-압연 시트 강은 이 온도를 지날 때에 자동-템퍼링 처리되며, 그 처리 중에, 시트 강은 150oC 내지 300oC의 온도 범위까지 0.01oC/s 내지 10oC/s의 냉각 속도로 냉각된다.
위에 기재된 종래 기술을 배경으로 하여, 본 발명의 목적은, 항복 비(Re/Rm)가 높은 판상 강 제품을 제조함에 있어서, 작업적으로 안전하게 실시되고 공정 중에 얻어진 판상 강 제품의 최적의 물성 조합이 달성되는 판상 강 제품을 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다. 여기에서, "Re"는 각각의 판상 강 제품의 항복 강도를 나타내고, "Rm"은 인장 강도를 나타낸다.
마찬가지로, 그에 상응하도록 제조된 판상 강 제품이 제공되어야 한다.
방법과 관련하여, 이러한 목적은, 항복 비(Re/Rm)가 높은 냉간-압연 판상 강 제품의 제조 시에, 청구항 1에 기재된 작업 단계들이 실시되는 본 발명에 의해 달성된다.
위에 언급된 목적을 달성하는 판상 강 제품은 청구항 10에 기재된 특징들을 갖는다.
본 발명의 바람직한 실시 형태들은 종속 청구항들에 기재되어 있으며, 이하에서 본 발명의 일반적 사상과 함께 상세히 설명될 것이다.
따라서, 적어도 0.7의 항복 비(Re/Rm)를 갖는 냉간-압연 강 스트립을 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법에 있어서, 냉간-압연 판상 강 제품은, 철과 불가피한 제조 불순물과 더불어, 중량%로 C: 0.05% 내지 0.20%, Si: 0.25% 내지 1.00%, Mn: 1.0% 내지 3.0%, Al: 0.02% 내지 1.5%, Cr: 0.1% 내지 1.5%, N: 0.02% 미만, P: 0.03% 미만, S: 0.05% 미만, 및 선택적으로 Ti: 0.15% 이하, Mo: 2% 미만, Nb: 0.1% 미만, V: 0.12% 미만 및 B: 0.0005% 내지 0.003%의 조건 하에서 "Ti, Mo, Nb, V, B"의 그룹으로부터의 하나 이상의 원소를 포함하는 강으로 제공된다.
본 발명에 따르면, 제조된 냉간-압연 판상 강 제품은 추가로 열처리되며, 열처리 시에, 150oC 내지 400oC의 소둔 온도에서 4.5시간 내지 24시간의 소둔 시간에 걸쳐서 소둔된다.
본 발명에 따라 추가로 실시되는 장시간 소둔 중에, 존재하는 마르텐사이트는 템퍼링된다.
경이롭게도, 본 발명에 따라 비교적 낮은 온도에서 실시된 장시간 소둔에 의하여, 항복 강도(Re)의 현저한 증가와 구멍 확장성(hole expansion)(LA)의 향상이 일어나는 것으로 밝혀졌으며, 다시 말하자면, 자동차 차체 제조에 있어서 본 발명에 따른 판상 강 제품의 처리를 위하여 특히 중요한 물성들이 개선되는 것으로 밝혀졌다. 아래에 제시된 실시 형태들과 관련하여 일반적으로 여기에 기재된 판상 강 제품의 기계적 물성은, 각 경우에, DIN EN ISO 6892-1:2009(시험편 형상 2)에 따른 횡방향 시험편으로부터의 물성이다. ISO 16630에 따른 구멍 확장성(LA)은, 가장자리를 절곡하는 것이 얼마나 용이한지를 평가하거나 균열 발생에 대한 감수성을 평가하기 위하여 측정된다. 또한, 절곡 중의 성형성의 척도로서, "VDA 238-100, 2010"에 따른 절곡 각도가 측정될 수도 있다.
여러 시험에 의하면, 본 발명에 따른 후-처리의 결과로서, 본 발명에 따른 장시간 소둔 전의 상태에 비하여, 적어도 40MPa의 항복 강도(Re)의 증가가 달성될 수 있으며, 일반적으로 적어도 200MPa의 증가가 달성된 것으로 나타났다. 구멍 확장성(LA)은, 본 발명에 따른 후-처리에 의하여, 초기 상태에 비하여 절대 값으로 적어도 4%만큼 향상되며, 일반적으로는 절대 값으로 10% 이상의 증가가 달성되었다.
실제로, 냉간-압연 판상 강 제품의 제조 시에 실시되는 통상의 작업 단계들의 완료 후에, 본 발명에 따라 추가로 실시되는 장시간 소둔은 벨형 소둔(bell-type annealing)으로서 실시된다.
본 발명에 따라 제조되는 판상 강 제품이 포함하는 강 합금은, 부가적인 장시간 소둔의 효과에 의해 최적의 기계적 물성이 달성되도록 선정된다.
C는, 충분한 경도의 마르텐사이트를 생성하기 위하여, 본 발명에 따라 이용되는 냉간-압연 판상 강 제품의 강 내에 0.05wt.% 내지 0.20wt.%의 함량으로 존재한다. 더 높은 C 함량에서는, 너무 적은 페라이트가 형성된다. 반면에, C 함량이 0.05wt.% 미만이면, 소망 강도가 얻어지지 않는다. C 함량이 적어도 0.07wt% 또는 최대 0.16%이면, C의 효과가 최적으로 이용될 수 있다.
Si는, 혼합 결정 강화(mixed crystal hardening)를 통해 강도를 증가시키기 위하여, 본 발명에 따라 이용되는 냉간-압연 판상 강 제품의 강 내에 0.25wt.% 내지 1.00wt.%의 함량으로 존재한다. 1.00wt.%를 초과하는 Si 함량은, 예를 들면 스케일의 부착 또는 입계 산화(inter-granular oxidation)의 결과로서 표면 품질을 손상시킬 수 있다. 이를 신뢰적으로 방지하기 위하여, Si 함량은 최대 0.75wt%로 제한될 수 있다. 반면에, Si 함량이 너무 낮으면, 강도-증가 효과가 불충분하다. Si의 소망 효과가 존재하는 것이 특히 중요하면, Si 함량은 최소 0.30wt.%로 설정될 수 있다.
Mn은, 마르텐사이트 형성을 돕기 위하여, 본 발명에 따라 이용되는 냉간-압연 판상 강 제품의 강 내에 1.0wt.% 내지 3.0wt.%의 함량으로 존재한다. 이 효과는, Mn 함량이 적어도 1.5wt.% 또는 최대 2.6wt.%이면, 특히 신뢰적으로 이용될 수 있다.
Al은, 한편으로는 용해 중에 탈산하기 위하여, 다른 한편으로는 충분한 양의 페라이트 확보하고 그에 따라 연신율을 증가시키기 위하여, 본 발명에 따라 이용되는 냉간-압연 판상 강 제품의 강 내에 0.02wt.% 내지 1.5wt%의 함량으로 존재한다. 이와 관련하여, 0.025wt.% 내지 0.7wt.%의 함량이 바람직한 것으로 입증되었다.
Cr은, 마찬가지로 강도를 증가시키기 위하여, 본 발명에 따라 이용되는 냉간-압연 판상 강 제품의 강 내에, 0.1wt% 내지 1.5wt.%의 함량으로 존재한다. Cr 함량이 너무 낮으면, 그 효과는 이용될 수 없다. 그러나, Cr 함량이 너무 높으면, 입계 산화 및 연신율 물성 저하의 위험성이 있다. Cr의 바람직한 효과를 특히 신뢰적으로 이용할 수 있기 위해서는, Cr 함량은 최소 0.1wt% 또는 최대 0.7wt.%로 설정될 수 있다.
N은 불가피한 불순물에 기인할 수 있는 바람직하지 않은 합금 성분이다. 따라서, 본 발명에 따라 이용되는 냉간-압연 판상 강 제품의 강 내의 그 함량은 최대 0.02wt.%일 수 있다. 최적으로는, 그 함량이 최대 0.008wt.%로 제한된다.
P 및 S는, 마찬가지로, 불가피한 불순물에 기인할 수 있는 바람직하지 않은 합금 성분이다. 따라서, P 함량은 0.03wt.% 미만으로 설정되어야 하며, S 함량은 0.05wt.% 미만으로 설정되어야 한다.
본 발명에 따라 이용되는 냉간-압연 판상 강 제품의 강의 특정 물성을 설정하기 위하여, 선택적으로 "Ti, Mo, Nb, V, Cu, Ni, B"의 그룹으로부터 하나 이상의 원소가 첨가될 수 있다. 필수적이지 않고 단지 선택적으로 존재하는 원소들의 함량에 대해서는, 다음과 같이 적용된다.
Ti는, TiN 및 TiC 형성을 통하여 결정립 미세화 및 강도 증가에 기여하도록, 본 발명에 따라 이용되는 냉간-압연 판상 강 제품의 강에 0.15wt.%까지의 함량으로 첨가될 수 있다. 보론이 존재할 경우의 추가 효과는, N을 제거함으로써 보론 질화물이 형성되지 않게 한다는 점이다.
Mo는, 마르텐사이트 형성을 촉진함으로써 강도를 증가시키기 위하여, 본 발명에 따라 이용되는 냉간-압연 판상 강 제품의 강 내에 2wt.% 미만의 함량으로 존재할 수 있다.
0.1wt.% 미만의 Nb 함량은, 탄화물 형성을 통하여 결정립 미세화 및 강도 증가에 기여한다.
V는, 경화를 더욱 용이하게 함으로써 그리고/또는 VC 형성을 통하여 강도를 증가시키기 위하여, 본 발명에 따라 이용되는 냉간-압연 판상 강 제품의 강 내에 0.12wt.% 미만의 함량으로 존재할 수 있다.
0.0005wt.% 내지 0.003wt.%의 함량의 B는 경도 증가에 기여한다.
본 발명에 따라 제조되어 얻어진 판상 강 제품은, 추가 열처리 후에, 마르텐사이트와 페라이트를 2개의 주상으로 하는 적어도 2개의 상을 포함하며, 적어도 10vol.-%의 템퍼드 마르텐사이트, 10vol.-% 미만의 베이나이트, 10vol.-% 미만의 잔류 오스테나이트 및 각 경우에 잔부로서 페라이트가 존재한다. 판상 강 제품의 조직은, 필요한 연신율을 설정할 수 있도록, 여기에서 적어도 10vol.-%의 페라이트를 포함하여야 한다. 본 발명에 따른 판상 강 제품의 조직 내에는, 1차적으로는 강도를 달성하고 2차적으로는 템퍼링 효과를 나타내도록, 적어도 10vol.-%의 마르텐사이트가 또한 존재하여야 한다.
본 발명에 따른 방법을 실시하기 위하여 제공된 냉간-압연 판상 강 제품은, 위에 설명된 조성을 갖는 강에 기초하여, 본질적으로 공지된 방식으로 제조될 수 있다. 이러한 목적으로, 제공된 판상 강 제품의 제조 시에, 이하의 작업 단계들이 실시될 수 있다:
a) 청구항 1에 기재된 조성의 강을 슬라브로 주조하는 단계;
b) 슬라브를 1,200oC 내지 1,300oC의 재가열 온도까지 재가열하는 단계;
c) 재가열된 슬라브를 열간-압연 스트립으로 열간-압연하되, 열간-압연 스트립의 열간-압연 온도가 열간-압연의 종료 시에 800oC 내지 970oC가 되도록 열간-압연하는 단계;
d) 열간-압연 스트립을 450oC 내지 650oC의 권취 온도에서 권취하는 단계;
e) 하나 이상의 냉간-압연 단계에서 열간-압연 스트립을 냉간-압연 판상 강 제품으로 냉간-압연하되, 냉간-압연에 의해 달성되는 냉간-압연율(cold-rolling grade)이 합계로 25% 내지 80%가 되도록 냉간-압연하는 단계;
f) 냉간-압연 판상 강 제품을 700oC 내지 900oC의 연속 소둔 온도에서 연속 소둔하는 단계; 및
g) 판상 강 제품을 대기 온도(ambient temperature)까지 냉각시키는 단계.
선택적으로, 추가 열처리를 위하여 제공된 판상 강 제품에는 금속성 보호 피막이 제공될 수 있다. 이는, 예를 들면 실제 사용에 있어서 부식성 환경에 노출되는 부품이 판상 강 제품으로부터 제조되는 경우에 적절하다. 금속성 피막은 임의의 적절한 방식으로 피복될 수 있으며, 여기에서는 특히 용융-침지 아연 도금에 의한 피복이 적합하다. 여기에서, 소둔 처리(작업 단계 f)는, 용융-침지 아연 도금을 위해 필요한 전-처리 중에, 본질적으로 공지된 방식으로 유사하게 실시될 수 있다. 필요하다면, 용융-침지 아연 도금 후에 추가로 갈바닐링 처리(galvannealing treatment)가 실시될 수도 있다.
여기에 제시된 설명에 따르면, 본 발명에 따른 판상 강 제품은, 중량%로 C: 0.05% 내지 0.20%, Si: 0.25% 내지 1.00%, Mn: 1.0% 내지 3.0%, Al: 0.02% 내지 1.5%, Cr: 0.1% 내지 1.5%, N: 0.02% 미만, P: 0.03% 미만, S: 0.05% 미만, 선택적으로 Ti: 0.15% 이하, Mo: 2% 미만, Nb: 0.1% 미만, V: 0.12% 미만 및 B: 0.0005% 내지 0.003%의 조건 하에서 "Ti, Mo, Nb, V, B"의 그룹으로부터의 하나 이상의 원소 및 잔부로서 철 및 불가피한 불순물을 함유하는 강을 포함하며, 판상 강 제품의 조직은 체적%로 적어도 10%의 템퍼드 마르텐사이트, 10% 미만의 베이나이트, 10% 미만의 잔류 오스테나이트 및 잔부로서 페라이트로 형성된 적어도 2개의 상을 가지며, 판상 강 제품은 적어도 0.7의 항복 비(Re/Rm), 750MPa을 초과하는 인장 강도(Rm) 및 본 발명에 따른 열처리의 결과로서 적어도 4%의 구멍 확장성(LA)을 갖는다.
본 발명에 따라 제조된 냉간-압연 판상 강 제품의 항복 비(Re/Rm)는 적어도 0.7의 값에 도달하지만, 초기 상태에서는, 즉 본 발명에 따른 열처리 전에는, 항복 비(Re/Rm)가 더 작다. 인장 강도(Rm)는 일반적으로 770MPa 내지 1,270MPa이다. 열처리되지 않은 강과 비교하여, 본 발명에 따라 열처리된 강의 연신율 감소는 최대 4%이고 최소 1%이다. 열처리되지 않은 강의 구멍 확장성과 비교하여, 본 발명에 따라 제조되어 얻어진 냉간-압연 판상 강 제품의 구멍 확장성(LA)의 증가는 전형적으로 적어도 4%이며, 30%까지의 구멍 확장성(LA)의 증가가 달성된다. 본 발명에 따른 열처리에 의해 달성되는 절곡 각도의 증가는 전형적으로 최대 20o에 이를 수 있다.
본 발명에 따른 열처리의 결과로서, 판상 강 제품 상에 존재하는 금속성 피막은 변화된다.
도 1은 250oC에서 16시간 동안의 장시간 소둔 전(a)과 후(b)의 Zn 피막의 상태를 나타낸다.
도 2는 300oC에서 7시간 동안의 장시간 소둔 전(a)과 후(b)의 갈바닐링 처리 피막의 상태를 나타낸다.
이하에서, 실시 형태를 이용하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
본 발명을 테스트하기 위하여, 5개의 강 용융물(A 내지 F)이 용융되었으며, 그 조성이 표 1에 제시되어 있다.
강 용융물(A 내지 F)은 실험 1 내지 실험 10을 위하여 슬라브로 주조되었다.
강 용융물(A 내지 F)로부터 주조된 슬라브는 재가열 온도(BT)까지 재가열되었고, 이어서 통상의 방식으로 열간-압연 온도(WET)에서 각 경우에 두께 2mm 내지 4mm의 열간-압연 스트립으로 열간-압연되었다.
얻어진 열간-압연 스트립은 권취 온도(HT)까지 냉각되었고, 이 온도(HT)에서 각 경우에 코일로 권취되었다.
냉각 후에, 열간-압연 스트립은 마찬가지로 통상의 방식으로, 냉간 압연을 통해 전체 냉간-압연율(KWG)이 달성되도록, 냉간-압연 강 스트립으로 냉간-압연되었다. 냉간 압연을 통해 달성되는 전체 냉간-압연율(KWG)은, 이때에, 공식(KWG = 100% * (dV-dN)/dN)에 따라 일반적으로 통상의 방식으로 결정되며, 여기에서 dV는 냉간-압연 전의 열간-압연 스트립의 두께이고, dN은 냉간 압연 후에 얻어진 냉간-압연 스트립의 두께이다.
이어서, 냉간-압연 강 스트립은 소둔 온도(TG)에서 연속 소둔 처리되었다. 실험 2, 3, 5, 6, 9 및 10을 실시하는 중에, 냉간-압연 강 스트립은 욕 진입 온도(bath entry temperature)(TUE)까지 냉각되었고, 소둔 처리에 후속하는 연속 공정으로 Zn 용융 욕 내로 도입되었다. 실험 2, 5, 6 및 9에서는, 용융 욕으로부터 진출 시에, 이러한 방식으로 Zn-계 부식 방지 피막으로 코팅된 냉간-압연 강 스트립은, 연속 진행 공정으로 갈바닐링 처리되었다.
반면에, 실험 1, 4, 7 및 8에서는, 각 경우에 사용된 냉간-압연 강 스트립은 시효 온도(TUE)까지 냉각되었고, 시효 시간 후에 대기 온도까지 냉각되었다.
위에 기재된 방식으로 얻어진 냉간-압연 강 스트립으로부터, 각 경우에 횡단 방향으로, 항복 강도(Re), 인장 강도(Rm) 및 연신율(A80)이 측정되었다. 마찬가지로, 구멍 확장성(LA)이 조사되었다. 또한, 실험 2, 3, 5, 6, 및 7에서 얻어진 냉간-압연 강 스트립으로부터, VDA 238-100에 따른 절곡 각도(BW)가 측정되었다.
실험 1 내지 실험 10에서 설정된 재가열 온도(BT), 열간-압연 온도(WET), 권취 온도(HT), 전체 냉간-압연율(KWG), 소둔 온도(TG) 및 시효 온도(TUE)와, 표면의 형태("SB_형태"의 열 참조 -> "U" = 코팅되지 않음; "Z" = 용융-침지 아연 도금만 실시; "ZF" = 용융-침지 아연 도금 및 후속 갈바닐링 처리)와, 얻어진 냉간-압연 스트립으로부터 측정된 항복 강도(Re) 및 인장 강도(Rm)와, 각각의 항복 강도(Re)와 인장 강도(Rm)에 의해 주어지는 항복 비(Re/Rm)와, 연신율(A80) 및 구멍 확장성(LA)뿐만 아니라, 절곡 각도(BW)도 표 2의 "장시간 소둔 전의 제조 조건 및 물성" 내에 기재되어 있다.
실험에서 위의 방식으로 얻어진 각각의 냉간-압연 강 스트립은, 그 후에, 배치 소둔(batch annealing)으로 실시된 추가 장시간 소둔에 의해 처리되었으며, 소둔 중에 소정 시간(t_LZ) 동안 소정 온도(T_LZ)에서 유지되었다.
장시간 소둔 후에는, 추가로 장시간 소둔하여 얻어진 냉간-압연 강 스트립에 대하여, 조직 구성물과, (각 경우에 횡단 방향으로의) 항복 강도(Re_LZ), 인장 강도(Rm_LZ) 및 연신율(A80_LZ)과, 구멍 확장성(LA_LZ)이 측정되었다. 마찬가지로, 실험 2, 3, 5 및 6에서 냉간-압연되고 장시간 소둔되어 얻어진 강 스트립에 대해서는, 절곡 각도(BW)가 측정되었다.
표 3은, 실험 1 내지 실험 10에 있어서, 장시간 소둔의 각각의 시간(t_LZ) 및 각각의 최대 온도(T_LZ)와, 조직 내의 마르텐사이트 및 페라이트와 조직의 "잔부"를 구성하는 나머지 조직 구성물("RA" = 잔류 오스테나이트, "B" = 베이나이트)과 함께, 장시간 소둔 후에 얻어진 냉간-압연 스트립의 (각 경우에 횡단 방향으로의) 항복 강도(Re_LZ), 인장 강도(Rm_LZ), 각각의 항복 강도(Re_LZ)와 인장 강도(Rm_LZ)로 이루어진 항복 비((Re/Rm)_LZm) 및 연신율(A80_LZ)과, 구멍 확장성(LA_LZ)와, 절곡 각도(BW_LZ)와, 장시간 소둔에 의해 발생한 항복 강도의 증가(ΔRe)(ΔRe = Re_LZ - Re)와, 장시간 소둔에 의해 발생한 구멍 확장성의 증가(ΔLA)(ΔLA = LA_LZ - LA)를 나타낸다.
본 발명에 따라 실시된 추가 장시간 소둔의 결과로서, 예외 없이, 항복 강도(Re)의 현저한 증가(ΔRe)가 달성되었다(ΔRe = 115MPa 내지 360MPa). 구멍 확장성(LA)도 마찬가지로 현저한 향상(ΔLA = 4% 내지 30%)을 나타내었다. 연신율(A80_LZ) 및 인장 강도(Rm_LZ)는, 장시간 소둔 전의 상태에 비하여, 비교적 약간 감소하였다.
이러한 물성 조합에 의하여, 냉간-압연 강 스트립은, 높은 강도와 더불어 사고 발생 시의 양호한 변형성 및 충돌 거동(crash behaviour)을 나타내는 부품의 제조에 최적으로 적합하다.
도 1은 실험 2에서 제조된 강 시트의 현미경 사진을 나타내고, 도 2는 실험 3에서 제조된 강 시트의 현미경 사진을 나타내며, 각각의 장시간 소둔 처리 전(도 1(a) 및 도 2(a))과 후(도 1(b) 및 도 2(b))의 상태를 나타낸다. 피막(B)은 열처리에 의하여 영향을 받지 않음을 알 수 있다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003

Claims (10)

  1. 적어도 0.7의 항복 비(Re/Rm)를 갖는 냉간-압연 강 스트립을 제조하기 위한 방법으로서,
    철과 불가피한 제조 불순물과 더불어, 중량%로 C: 0.05% 내지 0.20%, Si: 0.25% 내지 1.00%, Mn: 1.0% 내지 3.0%, Al: 0.02% 내지 1.5%, Cr: 0.1% 내지 1.5%, N: 0.02% 미만, P: 0.03% 미만, S: 0.05% 미만 및 선택적으로 Ti: 0.15% 이하, Mo: 2% 미만, Nb: 0.1% 미만, V: 0.12% 미만 및 B: 0.0005% 내지 0.003%의 조건 하에서 "Ti, Mo, Nb, V, B"의 그룹으로부터의 하나 이상의 원소를 포함하는 강으로 냉간-압연 판상 강 제품이 제공되는, 냉간-압연 강 스트립을 제조하기 위한 방법에 있어서,
    제공된 냉간-압연 판상 강 제품은 추가로 열처리되며, 열처리 중에 150oC 내지 400oC까지의 소둔 온도에서 4.5시간 내지 24시간의 소둔 시간 동안 소둔되는 것을 특징으로 하는, 냉간-압연 강 스트립을 제조하기 위한 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    소둔 시간은 6시간 내지 18시간인 것을 특징으로 하는, 냉간-압연 강 스트립을 제조하기 위한 방법.
  3. 위의 청구항들 중에서 어느 하나에 있어서,
    추가 열처리 후에 얻어진 냉간-압연 판상 강 제품의 조직은 적어도 2개의 상을 포함하되, 적어도 10 체적%의 템퍼드 마르텐사이트, 10 체적% 미만의 베이나이트, 10 체적% 미만의 잔류 오스테나이트 및 잔부로서 페라이트를 포함하는 조직을 갖는 것을 특징으로 하는, 냉간-압연 강 스트립을 제조하기 위한 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    판상 강 제품의 조직은 적어도 10 체적%의 페라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 냉간-압연 강 스트립을 제조하기 위한 방법.
  5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
    판상 강 제품의 조직은 적어도 10 체적%의 템퍼드 마르텐사이트를 포함하는 것을 특징으로 하는, 냉간-압연 강 스트립을 제조하기 위한 방법.
  6. 위의 청구항들 중에서 어느 하나에 있어서,
    제공된 판상 강 제품의 제조 시에,
    a) 청구항 1에 기재된 조성의 강을 슬라브로 주조하는 단계;
    b) 슬라브를 1,200oC 내지 1,300oC의 재가열 온도까지 재가열하는 단계;
    c) 재가열된 슬라브를 열간-압연 스트립으로 열간-압연하되, 열간-압연 스트립의 열간-압연 온도가 열간-압연의 종료 시에 800oC 내지 970oC가 되도록 열간-압연하는 단계;
    d) 열간-압연 스트립을 450oC 내지 650oC의 권취 온도에서 권취하는 단계;
    e) 하나 이상의 냉간-압연 단계에서 열간-압연 스트립을 냉간-압연 판상 강 제품으로 냉간-압연하되, 냉간-압연에 의해 달성되는 냉간-압연율이 합계로 25% 내지 80%가 되도록 냉간-압연하는 단계;
    f) 냉간-압연 판상 강 제품을 700oC 내지 900oC의 연속 소둔 온도에서 연속 소둔하는 단계; 및
    g) 판상 강 제품을 대기 온도까지 냉각시키는 단계를
    실시하는 것을 특징으로 하는, 냉간-압연 강 스트립을 제조하기 위한 방법.
  7. 위의 청구항들 중에서 어느 하나에 있어서,
    추가 열처리를 위하여 제공된 냉간-압연 판상 강 제품에는, 금속성 보호 피막이 제공된 것을 특징으로 하는, 냉간-압연 강 스트립을 제조하기 위한 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    금속성 보호 피막은 냉간-압연 판상 강 제품의 용융-침지 아연 도금에 의하여 피복된 것을 특징으로 하는, 냉간-압연 강 스트립을 제조하기 위한 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    냉간-압연 판상 강 제품은, 추가 열처리 전에, 갈바닐링 처리되는 것을 특징으로 하는, 냉간-압연 강 스트립을 제조하기 위한 방법.
  10. 냉간-압연 판상 강 제품으로서,
    - 중량%로 C: 0.05% 내지 0.20%, Si: 0.25% 내지 1.00%, Mn: 1.0% 내지 3.0%, Al: 0.02% 내지 1.5%, Cr: 0.1% 내지 1.5%, N: 0.02% 미만, P: 0.03% 미만, S: 0.05% 미만, 선택적으로 Ti: 0.15% 이하, Mo: 2% 미만, Nb: 0.1% 미만, V: 0.12% 미만 및 B: 0.0005% 내지 0.003%의 조건 하에서 "Ti, Mo, Nb, V, B"의 그룹으로부터 하나 이상의 원소 및 잔부로서 철 및 불가피한 불순물의 조성의 갖는 강을 포함하고,
    - 적어도 2개의 상을 포함하되, 체적%로 적어도 10 체적%의 템퍼드 마르텐사이트, 10 체적% 미만의 베이나이트, 10 체적% 미만의 잔류 오스테나이트 및 잔부로서 페라이트를 포함하는 조직을 가지며,
    - 적어도 0.7의 항복 비(Re/Rm), 750MPa을 초과하는 인장 강도(Rm) 및 적어도 18%의 구멍 확장성(LA)을 갖는 것을 특징으로 하는 냉간-압연 판상 강 제품.
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