KR20180096638A - 강도, 연성 및 성형성이 개선된 강 시트를 제조하기 위한 방법 - Google Patents

강도, 연성 및 성형성이 개선된 강 시트를 제조하기 위한 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 면적 분율에 있어서, 20% ~ 50% 의 이상영역 (intercritical) 페라이트, 10% ~ 20% 의 잔류 오스테나이트, 25% ~ 45% 의 템퍼링된 마텐자이트, 10% ~ 20% 의 프레시 (fresh) 마텐자이트, 및 베이나이트로 이루어지는 미세조직을 가지는 강 시트를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 템퍼링된 마텐자이트 및 베이나이트의 합은 30% ~ 60% 이고, 상기 방법은, - 강의 화학 조성이, 중량% 로, 0.18% ≤ C ≤ 0.25%, 0.9% ≤ Si ≤ 1.8%, 0.02% ≤ Al ≤ 1.0%, 이때 1.0% ≤ Si+Al ≤ 2.35%, 1.5% ≤ Mn ≤ 2.5%, 0.010% ≤ Nb ≤ 0.035%, 0.10% ≤ Cr ≤ 0.40%, Fe 및 불가피한 불순물들인 잔부를 함유하는 냉간 압연된 강 시트를 제공하는 단계, - 50% ~ 80% 의 오스테나이트 및 20% ~ 50% 의 페라이트를 포함하는 조직을 얻기 위하여 어닐링 온도 (TA) 에서 어닐링 시간 (tA) 동안 강 시트를 어닐링하는 단계, - Ms-50℃ ~ Ms-5℃ 의 ?칭 온도 (QT) 로 20℃/s ~ 50℃/s 의 냉각 속도로 상기 강 시트를 ?칭하는 단계, - 375℃ ~ 450℃ 의 파티셔닝 (partitioning) 온도 (PT) 로 상기 강 시트를 가열하고, 이러한 파티셔닝 온도 (PT) 에서 적어도 50s 의 파티셔닝 시간 (Pt) 동안 상기 강 시트를 유지시키는 단계, - 상기 강 시트를 실온으로 냉각시키는 단계를 포함한다.

Description

강도, 연성 및 성형성이 개선된 강 시트를 제조하기 위한 방법
본 발명은 강도, 연성 및 성형성이 개선된 고강도 강 시트를 제조하는 방법, 및 이러한 방법으로 얻어진 시트에 관한 것이다.
자동차용의 차체 패널 및 차체 구조 부재와 같은 다양한 장비들을 제조하기 위해, DP (이중상) 강 또는 TRIP (변태 유기 소성) 강으로 만들어진 코팅된 시트들을 사용하는 것이 공지되어 있다.
또한, 항복 강도가 약 750 MPa 이고, 인장 강도가 약 980 MPa 이고, 총 연신율이 약 8% 인, 약 0.2% 의 C, 약 2% 의 Mn, 약 1.7% 의 Si 를 함유하는, 잔류 오스테나이트와, 탄화물 침전물이 없는 베이나이트 조직을 가지는 강을 사용하는 것이 공지되어 있다. 이러한 시트는 Ac3 변태점보다 높은 어닐링 온도로부터 Ms 변태점 보다높은 홀딩 온도로 냉각시키고 이 온도에서 주어진 시간 동안 시트를 유지시킴으로써 연속 어닐링 라인에서 제조된다.
지구 환경 보전을 고려하여 연료 효율을 개선하기 위해 자동차의 중량을 저감하기 위해서는, 항복 강도 및 인장 강도가 개선된 시트를 구비하는 것이 바람직하다. 그러나, 이러한 시트는 또한 양호한 연성 및 양호한 성형성을 가져야 한다.
이와 관련하여, 항복 강도 (YS) 가 440 MPa ~ 750 MPa, 바람직하게는 450 MPa ~ 750 MPa 이고, 인장 강도 (TS) 가 적어도 980 MPa 이고, 총 연신율 (TE) 이 적어도 20%, 바람직하게는 적어도 21% 이고, 또한 ISO 표준 16630:2009 에 따른 구멍 확장비 (HER) 가 적어도 20% 인 코팅된 또는 코팅되지 않은 시트들을 구비하는 것이 바람직하다. 인장 강도 (TS) 및 총 연신율 (TE) 은 2009 년 10 월에 발표된 ISO 표준 ISO 6892-1 에 따라 측정된다. 측정 방법의 차이로 인해, 특히 사용된 샘플의 기하학적 형상의 차이로 인해, ISO 표준에 따른 총 연신율 (TE) 의 값은, JIS Z 2201-05 표준에 따라 측정된 총 연신율의 값과 매우 상이하고, 특히 낮다는 것이 강조되어야 한다. 또한, 측정 방법의 차이로 인해, ISO 표준에 따른 구멍 확장비 (HER) 의 값은 JFS T 1001 (일본 철강 연맹 표준) 에 따른 구멍 확장비 (λ) 의 값들과 매우 상이하여 비교할 수 없다.
또한, 전술한 바와 같은 기계적 특성들을 가지는 강 시트를 0.7 ~ 3 mm, 더 바람직하게는 1 ~ 2 mm 의 두께로 구비하는 것이 바람직하다.
그러므로, 본 발명의 목적은 전술한 기계적 특성들을 가지는 시트 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것에 관한 것이다.
이러한 목적을 위해, 본 발명은, 면적 분율에 있어서, 20% ~ 50% 의 이상영역 페라이트, 10% ~ 20% 의 잔류 오스테나이트, 25% ~ 45% 의 템퍼링된 마텐자이트, 10% ~ 20% 의 프레시 마텐자이트, 및 베이나이트로 이루어지는 미세조직을 가지는 강 시트를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 템퍼링된 마텐자이트 및 베이나이트의 합은 30% ~ 60% 이고, 상기 방법은,
- 강의 화학 조성이, 중량% 로,
0.18% ≤ C ≤ 0.25%,
0.9% ≤ Si ≤ 1.8%,
0.02% ≤ Al ≤ 1.0%,
이때 1.0% ≤ Si+Al ≤ 2.35%,
1.5% ≤ Mn ≤ 2.5%,
0.010% ≤ Nb ≤ 0.035%,
0.10% ≤ Cr ≤ 0.40%,
Fe 및 불가피한 불순물들인 잔부
를 함유하는 냉간 압연된 강 시트를 제공하는 단계,
- 50% ~ 80% 의 오스테나이트 및 20% ~ 50% 의 페라이트를 포함하는 조직을 얻기 위하여 어닐링 온도 (TA) 에서 어닐링 시간 (tA) 동안 상기 강 시트를 어닐링하는 단계,
- Ms-50℃ ~ Ms-5℃ 의 ?칭 온도 (QT) 로 20℃/s ~ 50℃/s 의 냉각 속도로 상기 강 시트를 ?칭하는 단계,
- 375℃ ~ 450℃ 의 파티셔닝 온도 (PT) 로 상기 강 시트를 가열하고, 이러한 파티셔닝 온도 (PT) 에서 적어도 50s 의 파티셔닝 시간 (Pt) 동안 상기 강 시트를 유지시키는 단계,
- 상기 강 시트를 실온으로 냉각시키는 단계
를 포함한다.
바람직하게는, 상기 강 시트는, ?칭하는 단계 직후에, 면적 분율에 있어서, 적어도 20% 의 오스테나이트, 30% ~ 60% 의 마텐자이트 및 20% ~ 50% 의 페라이트로 이루어지는 조직을 갖는다.
특정 실시형태에 따라, 강의 조성은 1.25% ≤ Si+Al ≤ 2.35% 이도록 되어 있다.
특정 실시형태에 따라, 상기 방법은, 상기 강 시트를 파티셔닝 온도 (PT) 에서 유지시키는 단계와 상기 강 시트를 실온으로 냉각시키는 단계 사이에서, 상기 강 시트를 용융 도금하는 단계를 더 포함한다.
이러한 실시형태에서, 상기 파티셔닝 온도 (PT) 는 바람직하게는 400℃ ~ 430℃ 이고, 상기 파티셔닝 시간 (Pt) 는 바람직하게는 50s ~ 150s 이다.
예를 들어, 상기 용융 도금하는 단계는 아연도금하는 단계이다.
다른 실시예에 따라, 상기 용융 도금하는 단계는 480℃ ~ 515℃ 의 합금화 온도 (GAT) 로 합금화 아연도금 (합금화 아연도금) 하는 단계이다. 바람직하게는, 이 실시예에서, 파티셔닝 시간 (Pt) 은 50s ~ 140s 이다.
다른 특정 실시형태에 따라, 상기 강 시트를 실온으로 냉각시키는 단계는 상기 파티셔닝 온도 (PT) 에서 파티셔닝 시간 (Pt) 동안 강 시트를 유지시키는 단계 직후에 수행되고, 상기 파티셔닝 시간 (Pt) 은 적어도 100s 이다.
바람직하게는, 상기 강 시트는 적어도 10℃/s 의 냉각 속도로 실온으로 냉각된다.
바람직하게는, 상기 강 시트가 상기 ?칭 온도 (QT) 로 ?칭된 후에 그리고 상기 강 시트는 상기 파티셔닝 온도 (PT) 로 가열되기 전에, 상기 강 시트는 2s ~ 8s, 바람직하게는 3s ~ 7s 의 홀딩 시간 동안 상기 ?칭 온도 (QT) 에서 홀딩된다.
본 발명은 또한 강 시트에 관한 것으로, 화학 조성은, 중량% 로,
0.18% ≤ C ≤ 0.25%,
0.9% ≤ Si ≤ 1.8%,
0.02% ≤ Al ≤ 1.0%,
이때 1.0% ≤ Si+Al ≤ 2.35%,
1.5% ≤ Mn ≤ 2.5%,
0.010% ≤ Nb ≤ 0.035%,
0.10% ≤ Cr ≤ 0.40%,
Fe 및 불가피한 불순물들인 잔부
이고,
강의 미세조직은, 면적 분율에 있어서,
- 20% ~ 50% 의 이상영역 페라이트,
- 10% ~ 20% 의 잔류 오스테나이트,
- 25% ~ 45% 의 템퍼링된 마텐자이트,
- 템퍼링된 마텐자이트와 베이나이트의 합이 30% ~ 60% 인 베이나이트,
- 10% ~ 20% 의 프레시 마텐자이트
로 이루어진다.
바람직하게는, 상기 강 시트는, ISO 표준 ISO 6892-1 에 따라 측정되는 항복 강도가 440 ~ 750 MPa 이고, 인장 강도가 적어도 980 MPa 이고, 또한 총 연신율이 적어도 20% 이고, 또한 ISO 표준 16630:2009 에 따라 측정된 구멍 확장비 (HER) 가 적어도 20% 이다.
특정 실시형태에 따라, 상기 강의 조성은 1.25% ≤ Si+Al ≤ 2.35% 이도록 되어 있다.
바람직하게는, 잔류 오스테나이트 내의 C 함량 (CRA %) 은 0.9% ~ 1.3% 이다.
특정 실시형태에 따라, 상기 강 시트는 예를 들어 Zn 또는 Zn 합금 또는 Al 또는 Al 합금으로 코팅된다.
예를 들어, 상기 강 시트는 아연도금되거나 합금화 아연도금된다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 상세하지만 제한을 도입하지 않고서 설명될 것이다.
본 발명에 따른 강의 조성은, 중량% 로, 이하를 포함한다:
- 　만족스러운 강도를 보장하고 잔류 오스테나이트의 안정성을 향상시키기 위한 0.18% ~ 0.25%, 바람직하게는 0.19% ~ 0.22% 의 탄소. 이러한 잔류 오스테나이트 함량은 충분한 연신율을 얻는데 필요하다. 탄소 함량이 0.25% 를 초과하면, 열간 압연된 시트는 냉간 압연하기 너무 어렵고 용접성이 불충분하다. 탄소 함량이 0.18% 미만이면, 항복 및 인장 강도 레벨은 각각 450 및 980 MPa 에 도달하지 못할 것이고, 총 연신율은 20% 에 도달하지 못할 것이다.
- 1.5% ~ 2.5% 의 망간. 최소치는 적어도 30% 의 마텐자이트 및 베이나이트의 합을 함유하는 미세조직을 얻기에 충분한 경화능, 및 980 MPa 초과의 인장 강도를 갖는 것으로 규정된다. 최대치는 연성에 유해한 편석 문제들을 회피하는 것으로 규정된다.
- 오스테나이트를 안정화시키고, 고용체 강화를 제공하고, 그리고 코팅성에 유해한 시트의 표면에서의 산화규소를 형성하지 않으면서 과시효 동안, 즉 파티셔닝 온도 (PT) 에서 유지되는 동안 탄화물들의 형성을 지연시키기 위한 0.9% ~ 1.8% 의 규소. 바람직하게는, 규소 함량은 1.1% 이상이다. 규소의 증가된 양은 구멍 확장비를 개선한다. 바람직하게는, 규소 함량은 1.7% 이하이다. 1.8% 초과의 규소 함량은 표면에서 산화 규소의 형성으로 이어진다.
- 0.02% ~ 1.0% 의 알루미늄. 알루미늄은 액체 강을 탈산시키도록 첨가되고, 이는 제조 방법의 견고성을 증가시키고, 특히 어닐링 온도가 변할 때 오스테나이트 분율의 변화를 감소시킨다. 최대 알루미늄 함량은 어닐링을 더 어렵게 만드는 온도로 Ac3 변태점의 증가를 방지하도록 규정된다. 규소와 같이, 알루미늄은 과시효로 인한 마텐자이트로부터 오스테나이트로의 탄소 재분배 동안 탄화물들의 형성을 지연시킨다. 탄화물들의 형성을 지연시키기 위하여, Al+Si 의 최소 함량은 1.0%, 바람직하게는 1.25% 이어야 한다. Al+Si 의 최대 함량은 2.35% 이어야 한다. 따라서, 제 1 실시형태에 따라, 1.0% ≤ Al+Si < 1.25% 이다. 제 2 실시형태에 따라, 1.25% ≤ Al+Si ≤ 2.35% 이다.
- 0.10% ~ 0.40% 의 크롬. 적어도 0.10% 가 과시효 동안 베이나이트의 형성을 지연시키기 위해 잔류 오스테나이트를 안정화시키고 경화성을 증가시키는데 필요하다. 최대 0.40% 의 Cr 이 허용되고, 포화 효과 위로 인지되고, Cr 을 첨가하면 쓸모없고 값비싸다. 더욱이, 0.40% 초과의 Cr 함량은, 산세에 의해 제거하기 어려운, 열간 압연 및 냉간 압연 동안 강 시트의 표면에 강하게 부착되는 산화 크롬을 포함하는 스케일의 형성으로 이어질 수 있다.
- 이전의 오스테나이트 결정립을 정제하고 석출 강화를 제공하기 위한 0.010% ~ 0.035% 의 니오븀. 0.010% ~ 0.035% 의 Nb 함량은 만족스러운 항복 강도 및 연신율, 특히 적어도 440 MPa 의 항복 강도를 얻을 수 있다.
잔부는 철 및 제강으로부터 발생하는 잔류 원소들이다. 이 점에서, 적어도 Ni, Mo, Cu, Ti, V, B, S, P 및 N 은 불가피한 불순물인 잔류 원소로 간주된다. 그러므로, 그들의 함량은 Ni 에 대해 0.05% 미만, Mo 에 대해 0.02% 미만, Cu 에 대해 0.03% 미만, V 에 대해 0.007% 미만, B 에 대해 0.0010% 미만, S 에 대해 0.005% 미만, P 에 대해 0.02% 미만 및 N 에 대해 0.010% 미만이다. Ti 함량은 0.05% 으로 제한되는데, 왜냐하면 이러한 값을 초과하면, 큰 사이즈의 탄질화물이 주로 액체 단계에서 석출되고 강 시트의 성형성이 감소되어, 총 연신율에 대한 목표인 20% 에 도달하기 더 어려워지기 때문이다.
시트는 당업자에게 공지된 방법들에 따라 열간 압연 및 냉간 압연에 의해 준비된다. 냉간 압연된 시트는 0.7　mm ~ 3 mm, 예를 들어 1 mm ~ 2 mm 의 두께를 갖는다.
압연 후에, 시트는 산세 또는 세척되고, 그런 다음 열 처리되고, 또한 용융 도금, 전자-코팅 또는 진공 코팅된다.
결합된 연속 어닐링 및 용융 도금 라인에서 바람직하게는 이루어지는 열처리는 다음을 포함한다:
- 어닐링 단계의 종래 시에, 강이 50% ~ 80% 의 오스테나이트 및 20% ~ 50% 의 페라이트, 바람직하게는 25% ~ 50% 의 페라이트로 이루어지는 조직을 가지도록 어닐링 온도 (TA) 에서 어닐링하는 단계. 당업자는 팽창계 시험들로부터 어닐링 온도 (TA) 를 결정하는 방법을 알고 있다. 일반적으로, 어닐링 온도는 780℃ ~ 840℃ 이다. 바람직하게는, 시트는 적어도 3℃/s 의 가열 속도로 어닐링 온도로 가열된다. 시트는 화학 조성을 균질하게 하기에 충분한 어닐링 시간 (tA) 동안 어닐링 온도에서 유지되고, 즉 TA-5℃ ~ TA+10℃ 에서 유지된다. 이러한 어닐링 시간 (tA) 은 바람직하게는 30s 초과이지만, 300s 초과일 필요는 없다. 바람직하게는, 어닐링 시간은 적어도 70s 이다.
- 냉각 동안 프레시 페라이트와 베이나이트의 형성을 회피하기에 충분히 빠른 냉각 속도로 어닐링 후에 잔류하는 오스테나이트의 Ms 변태점 보다 낮은 ?칭 온도 (QT) 로 시트를 ?칭하는 단계. Cr 은 이러한 형성을 회피하는데 도움이 된다. 예를 들어, 냉각 속도는 20℃/s 초과이다. ?칭 온도는 냉각 직후에 적어도 20% 의 오스테나이트, 30 ~ 60% 의 마텐자이트, 및 20% ~ 50% 의, 이상영역 페라이트인 페라이트로 이루어지는 조직을 가지도록 Ms-50℃ ~ Ms-5℃ 이다. ?칭 온도 (QT) 가 Ms-50℃ 미만이면, 최종 조직에서 템퍼링된 그리고 템퍼링되지 않은 마텐자이트의 분율은 충분한 양의 잔류 오스테나이트를 10% 초과로 안정화시키기에 너무 높고, 적어도 20% 의 총 연신율이 얻어지지 않는다. 더욱이, ?칭 온도 (QT) 가 Ms-5℃ 를 초과하면, 형성된 마텐자이트의 분율은 너무 낮아서, 후속 파티셔닝 단계 동안 탄소의 파티셔닝은 불충분하다. 결론적으로, 오스테나이트는 실온으로의 냉각 후에 원하는 분율의 잔류 오스테나이트를 얻기에 충분히 안정화되지 않고, 적어도 20% 의 연신율이 얻어지지 않는다.
- 선택적으로 2s ~ 8s, 바람직하게는 3s ~ 7s 의 홀딩 시간 동안 ?칭 온도에서 ?칭된 시트를 홀딩하는 단계.
- ?칭 온도로부터 375℃ ~ 450℃, 바람직하게는 375℃ ~ 430℃ 의 파티셔닝 온도 (PT) 로 시트를 재가열하는 단계. 파티셔닝 온도 (PT) 가 450℃ 초과인 경우, 20% 초과의 총 연신율이 얻어지지 않는다. 파티셔닝 온도 (PT) 가 430℃ 미만인 경우, 적어도 21% 의 총 연신율이 얻어질 수 있다. 바람직하게는, 시트가 예를 들어 아연도금 또는 합금화 아연도금에 의해 용융 도금되어야 할 경우, 파티셔닝 온도 (PT) 는 400℃ ~ 430℃ 이다. 재가열 속도는 재가열이 유도 히터에 의해 이뤄질 때에 매우 높지만, 그러한 재가열 속도는 시트의 최종 특성에 명백한 효과를 가지지 않는다.
- 적어도 50s, 예를 들어 50s ~ 250s 의 파티셔닝 시간 (Pt) 동안 파티셔닝 온도 (PT) 에서 시트를 유지시키는 단계. 파티셔닝 단계 동안, 탄소가 파티셔닝되고, 즉 마텐자이트로부터 오스테나이트로 확산되고, 따라서 탄소가 풍부해지고 안정화된다. 시트가 아연도금되어야 하는 경우, 파티셔닝 시간 (Pt) 은 바람직하게는 50s ~ 150s 이다. 시트가 합금화 아연도금되어야 하는 경우, 파티셔닝 시간 (Pt) 은 바람직하게는 50s ~ 140s 이다. 시트가 용융 도금되지 않는 경우, 파티셔닝 시간은 바람직하게는 적어도 100s 이다.
- 선택적으로, 시트가 용융 도금되지 않은 경우, 시트의 온도는 시트가 용융 도금되어야 하는 온도와 같아지도록 냉각 또는 가열함으로써 조절되는 단계.
- 선택적으로, 시트를 용융 도금하는 단계. 선택적 용융 도금은, 예를 들어, 아연도금일 수 있지만, 시트가 코팅 중에 초래되는 온도가 480℃ 미만으로 유지되면, 모든 금속 용융 도금이 가능하다. 시트가 아연도금될 때에, 이는 통상적인 조건으로 수행된다. 본 발명에 따른 강 시트는 강이 Zn 욕 내에 디핑된 후에 Fe 에 의한 상호 확산을 수행함으로써 Zn 코팅을 합금화하도록 480℃ ~ 515℃, 예를 들어 480℃ ~ 500℃ 의 합금화 아연도금 온도에서 합금화 아연도금될 수 있다. 합금화 아연도금 온도가 515℃ 초과인 경우, 총 연신율은 20% 미만으로 감소한다. 또한, 본 발명에 따른 강은 Zn 합금, 예를 들어 아연-마그네슘 또는 아연-마그네슘-알루미늄으로 아연도금될 수 있다.
- 바람직하게는 10℃/s 초과의 냉각 속도로 파티셔닝 온도에서 시트를 유지시는 단계 직후에 또는 용융 도금 단계 후에 실온으로 시트를 냉각시키는 단계.
용융 도금을 사용하는 것 대신, 시트는 전기화학적 방법, 예를 들어 전기-아연도금에 의해 또는 플라즈마 증기 증착 또는 제트 증기 증착과 같은 임의의 진공 코팅 프로세스를 통해 코팅될 수 있다. 여기에서 다시, 임의의 종류의 코팅, 특히 아연 또는 아연 합금, 예컨대 아연-니켈, 아연-마그네슘 또는 아연-마그네슘-알루미늄 합금이 사용될 수 있다.
이러한 열처리는 최종 조직, 즉 파티셔닝, 선택적인 용융 도금 및 실온으로의 냉각 후에 최종 조직을 얻는 것을 허용하고, 상기 최종 조직은, 면적 분율에서, 20% ~ 50% 의 이상영역 페라이트, 10% ~ 20% 의 잔류 오스테나이트, 25% ~ 45% 의 템퍼링된 마텐자이트, 10% ~ 20% 의 프레시 마텐자이트, 및 베이나이트로 이루어지고, 템퍼링된 마텐자이트 및 베이나이트의 합은 30% ~ 60% 이다.
더욱이, 이러한 처리는 적어도 0.9%, 바람직하게는 심지어 적어도 1.0%, 그리고 최대 1.3% 인 잔류 오스테나이트 내의 증가된 C 함량을 얻는 것을 허용한다.
이러한 처리로, 항복 강도 (YS) 가 450 ~ 750 MPa 이고, 인장 강도가 적어도 980 MPa 이고, 총 연신율이 적어도 20% 이고, 심지어 21% 초과이고, ISO 표준 16630:2009 에 따른 구멍 확장비 (HER) 가 적어도 20% 인 시트가 얻어질 수 있다.
이하의 실시예들은 설명을 위한 것이지, 본 개시물의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
실시예:
실시예로서, 0.21% 의 C, 1.5% 의 Si, 1.9% 의 Mn, 0.015% 의 Nb, 0.2% 의 Cr 및 0.02% 의 Al, Fe 및 불순물인 잔부 (조성 n°1) 를 포함하는 조성을 가지는 강으로 만들어진 시트들이 열간 압연 및 냉간 압연에 의해 제조되었다.
강의 Ac1, Ac3 및 Ms 점들은 Ac1=780℃, Ac3=900℃ 및 Ms=250℃ 인 것으로서 팽창계 실험에 의해 결정되었다.
시트의 제 1 샘플들은 시간 (tA) 동안 온도 (TA) 에서 어닐링에 의해 열 처리되었고, 온도 (QT) 에서 50℃/s 의 냉각 속도로 ?칭되었고, 파티셔닝 온도 (PT) 로 재가열되었고, 파티셔닝 온도 (PT) 에서 파티셔닝 시간 (Pt) 동안 유지되었고, 그 후 즉시 실온으로 냉각되었다.
열처리 조건들 및 얻어진 특성들은 표 1 에 보고되어 있다.
이하의 표들에서, TA 는 어닐링 온도이고, tA 는 어닐링 시간이고, QT 는 ?칭 온도이고, PT 는 파티셔닝 온도이고, Pt 는 파티셔닝 온도에서의 유지 시간이고, YS 는 항복 강도이고, TS 는 인장 강도이고, UE 는 균일한 신장율이고, TE 는 총 연신율이고, 또한 HER 은 ISO 표준에 따라 측정된 구멍 확장비이다.
이하의 표 1 및 표 2 ~ 4 에서, 밑줄친 숫자들은 본 발명에 따른 것이 아니고, "nd" 는 특성이 결정되지 않았다는 것을 의미한다.
Figure pct00001
실시예들 1 ~ 12 에 대해, 어닐링 온도는 820℃ 였고, 이는 어닐링 단계 이후에, 65% 의 오스테나이트 및 35% 의 이상영역 페라이트로 이루어지는 조직으로 이어졌다.
실시예들 1 ~ 4 는 얻어진 기계적 특성에 대한 ?칭 온도의 영향을 나타낸다. 이러한 실시예들은, ?칭 온도 (QT) 가 Ms-50℃ ~ Ms-5℃ 의 범위보다 아래 또는 위에 있을 때, 총 연신율 (TE) 이 20% 에 도달하지 못한다는 것을 보여준다.
실시예들 5 ~ 8 은 파티셔닝 온도 (PT) 에 의한 기계적 특성들의 변화를 나타내고, 실시예 6 은 실시예 3 과 동일하다. 이러한 실시예들은, 파티셔닝 온도 (PT) 가 375℃ ~ 450℃ 일 때에, 기계적 특성이 목표 값에 도달한다는 것을 보여준다.
특히, 파티셔닝 온도 (PT) 가 375℃ ~ 425℃ 인 경우, 총 연신율 (TE) 은 심지어 21% 초과이고, 항복 강도는 450 MPa 초과이다.
실시예들 10 ~ 12 는 용융 도금되지 않은 시트에 대해 기계적 특성들에 대한 파티셔닝 시간 (Pt) 의 영향을 나타낸다. 실시예 12 는 실시예들 3 및 6 과 동등하다.
이러한 실시예들은, 용융 도금 단계의 부재 시에, 적어도 100s 의 파티셔닝 시간 (Pt) 이 440 ~ 750 MPa 의 항복 강도, 980 MPa 초과의 인장 강도, 20% 초과, 심지어 21% 초과의 총 연신율, 및 20% 초과, 심지어 30% 초과의 구멍 확장비를 얻는 것을 허용한다는 것을 보여준다.
시트의 다른 샘플들은 50% ~ 80% 의 오스테나이트 및 20% ~ 50% 의 페라이트를 포함하는 조직을 얻기 위하여 시간 (tA) 동안 온도 (TA) 에서 어닐링에 의해 열 처리되었고, 온도 (QT) 에서 50℃/s 의 냉각 속도로 ?칭되었고, 파티셔닝 온도 (PT) 로 재가열되었고, 파티셔닝 온도 (PT) 에서 파티셔닝 시간 (Pt) 동안 유지되었고, 430℃ 에서 아연도금되었고, 실온으로 냉각되었다.
열처리 조건들 및 얻어진 특성들은 표 2 에 보고되어 있다.
실시예들 13 ~ 15 는 아연도금된 시트에 대해 파티셔닝 온도 (PT) 로 인한 기계적 특성들의 변화들을 나타낸다. 이러한 실시예들은, 시트가 아연도금될 때에, 400℃ ~ 430℃ 의 파티셔닝 온도 (PT) 가 20% 초과의 총 연신율 (TE) 을 얻는 것을 허용하고, 총 연신율 (TE) 이 증가된 파티셔닝 온도로 낮아진다는 것을 보여준다.
실시예들 16 ~ 18 은 820℃ 또는 840℃ 의 어닐링 온도 (TA) 로 얻어진 특성들에 대한 ?칭 온도 (QT) 의 영향을 나타낸다. 이러한 실시예들은, ?칭 온도가 Ms-50℃ ~ Ms-5℃ 일 때에, 얻어진 기계적 강도가 만족스럽다는 것을 도시한다. 하지만, ?칭 온도 (QT) 가 Ms-5℃ 를 초과할 때에, 총 연신율 (TE) 은 20% 미만이고, 이는 마텐자이트의 너무 낮은 분율의 형성으로 인한 것이다.
실시예들 19 ~ 24 은, ?칭 온도 (QT) 가 200℃ (실시예들 19 ~ 21) 또는 225℃ (실시예들 22 ~ 24) 일 때에, 파티셔닝 온도 (PT) 로 얻어진 기계적 특성들의 변화를 나타낸다. 이러한 실시예들은, 파티셔닝 온도 (PT) 가 너무 높을 때, 20% 초과의 총 연신율이 얻어지지 않는다는 것을 보여준다.
Figure pct00002
실시예들 25 및 26 은, 어닐링 시간 (tA) 및 파티셔닝 시간 (Pt) 이 가변할 때에 달성되는 기계적 특성들의 변화를 나타낸다. 이러한 실시예들은, 어닐링 시간 (tA) 이 가변할 때에 그리고 파티셔닝 시간 (Pt) 이 적어도 50s 일 때에, 원하는 기계적 특성들이 항상 얻어질지라도, 어닐링 시간 (tA) 및 파티셔닝 시간 (Pt) 이 증가할 때에, 항복 강도 (YS) 및 총 연신율 (TE) 가 개선된다는 것을 보여준다.
시트의 다른 샘플들은 50% ~ 80% 의 오스테나이트 및 20% ~ 50% 의 페라이트를 포함하는 조직을 얻기 위하여 시간 (tA) 동안 온도 (TA) 에서 어닐링에 의해 열 처리되었고, 온도 (QT) 에서 50℃/s 의 냉각 속도로 ?칭되었고, 파티셔닝 온도 (PT) 로 재가열되었고, 파티셔닝 온도 (PT) 에서 파티셔닝 시간 (Pt) 동안 유지되었고, 다양한 합금화 아연도금 온도 (GAT) 에서 합금화 아연도금되었고, 그런 다음 실온으로 냉각되었다.
열처리 조건 및 얻어진 기계적 특성은 표 3 에서 보고되어 있다.
Figure pct00003
이러한 실시예들은, 합금화 아연도금 온도 (GAT) 가 480℃ ~ 515℃ 일 때에, 목표화된 기계적 특성이 50s 의 파티셔닝 시간 (Pt) 또는 100s 파티셔닝 시간 (Pt) 으로 얻어진다는 것을 보여준다. 합금화 아연도금 온도 (GAT) 가 520℃ 이면, 총 연신율은 20% 미만으로 떨어진다.
추가의 시험은 제조 동안 시트의 기계적 특성에 대한 라인 속도의 영향을, 즉 라인 속도의 변화에 의한 이러한 기계적 특성의 안정성을 연구하기 위해 수행되었다.
이러한 테스트들은, 최소 라인 속도로 도달된 최대 소킹 (soaking) 시간 및 파티셔닝 시간이 각각 188s 및 433s 이도록 구성된 소킹 및 파티셔닝 섹션들로, 50 m/min 의 최소 라인 속도 및 120 m/min 의 최대 라인 속도를 가지는 연속 어닐링 라인에 대해 수행되었다. 최대 라인 속도로 도달된 최소 소킹 시간 및 파티셔닝 시간은 각각 79s 및 188s 이다.
시험은 225℃ 의 ?칭 온도 (QT) 및 400℃ 의 파티셔닝 온도 (PT) 로 최소 라인 속도 및 최대 라인 속도를 이용하여 수행되었다. 시트들은 코팅되지 않았다.
열처리 조건 및 얻어진 기계적 특성은 표 4 에 보고되어 있다.
Figure pct00004
이러한 시험들은 라인 속도가 얻어진 기계적 특성의 품질에 거의 영향을 미치지 않아서, 목표화된 특성들이 라인 속도의 전체 범위를 통틀어 얻어질 수 있다는 것을 보여준다. 또한, 이러한 결과들은 제조 프로세스가 라인 속도의 변화에 대해 매우 견고하다는 것을 보여준다.
추가의 시험들은 표 5 에 보고된 조성들을 가지는 강들로 수행되었다. 표 5 에서, 오로지 C, Mn, Si, Cr, Nb 및 Al 함량들이 보고되고, 조성의 잔부는 철 및 불가피한 불순물들이다. 팽창계 실험에 의해 결정된 강의 Ac1, Ac3 및 Ms 점들은 표 5 에 마찬가지로 보고되어 있다.
Figure pct00005
이러한 조성들을 가지는 강 시트들은 열간 압연 및 냉간 압연에 의해 제조된다.
이러한 시트들의 샘플들은 50% ~ 80% 의 오스테나이트 및 20% ~ 50% 의 페라이트를 포함하는 조직을 얻기 위하여 시간 (tA) 동안 온도 (TA) 에서 어닐링에 의해 열 처리되었고, 온도 (QT) 에서 50℃/s 의 냉각 속도로 ?칭되었고, 파티셔닝 온도 (PT) 로 재가열되었고, 파티셔닝 온도 (PT) 에서 파티셔닝 시간 (Pt) 동안 유지되었고, 430℃ 에서 아연도금되었고, 실온으로 냉각되었다.
열처리 조건 및 얻어진 특성은 표 6 에 보고되어 있다.
이하의 표 6 에서, "nd" 는 특성들이 결정되지 않았다는 것을 의미한다.
Figure pct00006
샘플들 35 ~ 41 은 본 발명에 따라 제조되었고, 항복 강도가 440 ~ 750 MPa 이고, 인장 강도가 적어도 980 MPa 이고, 총 연신율이 적어도 20% 이다.
샘플 42 는 Ms (Ms=180℃) 를 초과하는 온도로 ?칭되었고, 따라서 불충분한 분율의 오스테나이트가 파티셔닝 동안 안정화될 수 있다. 결과적으로, 샘플 42 는 총 연신율이 20% 보다 훨씬 낮다.
조성 n°4 를 가지는 시트의 다른 샘플들은 50% ~ 80% 의 오스테나이트 및 20% ~ 50% 의 페라이트를 포함하는 조직을 얻기 위하여 시간 (tA) 동안 온도 (TA) 에서 어닐링에 의해 열 처리되었고, 온도 (QT) 에서 50℃/s 의 냉각 속도로 ?칭되었고, 파티셔닝 온도 (PT) 로 재가열되었고, 파티셔닝 온도 (PT) 에서 파티셔닝 시간 (Pt) 동안 유지되었고, 다양한 합금화 아연도금 온도 (GAT) 에서 합금화 아연도금되었고, 그런 다음 실온으로 냉각되었다.
열처리 조건 및 얻어진 특성은 표 7 에 보고되어 있다.
Figure pct00007
이러한 실시예들은 합금화 아연도금 온도 (GAT) 가 480℃ ~ 515℃ 일 때에, 목표화된 기계적 특성들이 얻어진다는 것을 보여준다. 합금화 아연도금 온도 (GAT) 520℃ 일 때에, 총 연신율은 20% 미만으로 떨어진다.
추가의 시험들은 제조 동안 조성 n°3 을 가지는 시트의 기계적 특성에 대한 라인 속도의 영향, 즉 라인 속도의 변화에 따른 이러한 기계적 특성의 안정성을 연구하기 위해 수행되었다.
이러한 시험들은, 최소 라인 속도로 달성된 최대 소킹 시간 및 파티셔닝 시간이 각각 188s 및 433s 이도록 구성되는 소킹 및 파티셔닝 섹션들로, 50 m/min 의 최소 라인 속도 및 120 m/min 의 최대 라인 속도를 가지는 연속 어닐링 라인에 대해 수행되었다. 최대 라인 속도로 달성된 최소 소킹 시간 및 파티셔닝 시간은 각각 79s 및 188s 이다.
시험들은 최소 및 최대 라인 속도들을 사용하여 수행되었다. 시트들은 코팅되지 않았다.
열처리 조건 및 얻어진 특성은 표 8 에 보고되어 있다.
Figure pct00008
이러한 시험들은, 라인 속도가 얻어진 기계적 특성의 품질에 거의 영향을 갖지 않아서, 목표화된 특성들이 전체 범위의 라인 속도들을 통틀어 얻어질 수 있다는 것을 다시 보여준다. 또한, 이러한 시험들은 제조 프로세스가 라인 속도의 변화와 관련하여 아주 견고하다는 것을 보여준다.

Claims (21)

  1. 면적 분율에 있어서, 20% ~ 50% 의 이상영역 (intercritical) 페라이트, 10% ~ 20% 의 잔류 오스테나이트, 25% ~ 45% 의 템퍼링된 마텐자이트, 10% ~ 20% 의 프레시 (fresh) 마텐자이트, 및 베이나이트로 이루어지는 미세조직을 가지는 강 시트를 제조하기 위한 방법으로서, 템퍼링된 마텐자이트 및 베이나이트의 합은 30% ~ 60% 이고, 상기 방법은,
    - 강의 화학 조성이, 중량% 로,
    0.18% ≤ C ≤ 0.25%,
    0.9% ≤ Si ≤ 1.8%,
    0.02% ≤ Al ≤ 1.0%,
    이때 1.0% ≤ Si+Al ≤ 2.35%,
    1.5% ≤ Mn ≤ 2.5%,
    0.010% ≤ Nb ≤ 0.035%,
    0.10% ≤ Cr ≤ 0.40%,
    Fe 및 불가피한 불순물들인 잔부
    를 함유하는 냉간 압연된 강 시트를 제공하는 단계,
    - 50% ~ 80% 의 오스테나이트 및 20% ~ 50% 의 페라이트를 포함하는 조직을 얻기 위하여 어닐링 온도 (TA) 에서 어닐링 시간 (tA) 동안 상기 강 시트를 어닐링하는 단계,
    - Ms-50℃ ~ Ms-5℃ 의 ?칭 온도 (QT) 로 20℃/s ~ 50℃/s 의 냉각 속도로 상기 강 시트를 ?칭하는 단계,
    - 375℃ ~ 450℃ 의 파티셔닝 (partitioning) 온도 (PT) 로 상기 강 시트를 가열하고, 이러한 파티셔닝 온도 (PT) 에서 적어도 50s 의 파티셔닝 시간 (Pt) 동안 상기 강 시트를 유지시키는 단계,
    - 상기 강 시트를 실온으로 냉각시키는 단계
    를 포함하는, 강 시트를 제조하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 강 시트는, ?칭하는 단계 직후에, 면적 분율에 있어서, 적어도 20% 의 오스테나이트, 30% ~ 60% 의 마텐자이트 및 20% ~ 50% 의 페라이트로 이루어지는 조직을 가지는, 강 시트를 제조하기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    강의 조성은 1.25% ≤ Si+Al ≤ 2.35% 이도록 되어 있는, 강 시트를 제조하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강 시트를 파티셔닝 온도 (PT) 에서 유지시키는 단계와 상기 강 시트를 실온으로 냉각시키는 단계 사이에서, 상기 강 시트를 용융 도금하는 단계를 더 포함하는, 강 시트를 제조하기 위한 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 파티셔닝 온도 (PT) 는 400℃ ~ 430℃ 인, 강 시트를 제조하기 위한 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 파티셔닝 시간 (Pt) 은 50s ~ 150s 인, 강 시트를 제조하기 위한 방법.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용융 도금하는 단계는 아연도금하는 단계인, 강 시트를 제조하기 위한 방법.
  8. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용융 도금하는 단계는 480℃ ~ 515℃ 의 합금화 온도 (GAT) 로 합금화 아연도금하는 단계인, 강 시트를 제조하기 위한 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 파티셔닝 시간 (Pt) 은 50s ~ 140s 인, 강 시트를 제조하기 위한 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강 시트를 실온으로 냉각시키는 단계는 상기 파티셔닝 온도 (PT) 에서 파티셔닝 시간 (Pt) 동안 강 시트를 유지시키는 단계 직후에 수행되고, 상기 파티셔닝 시간 (Pt) 은 적어도 100s 인, 강 시트를 제조하기 위한 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강 시트는 적어도 10℃/s 의 냉각 속도로 실온으로 냉각되는, 강 시트를 제조하기 위한 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강 시트가 상기 ?칭 온도 (QT) 로 ?칭된 후에 그리고 상기 강 시트가 상기 파티셔닝 온도 (PT) 로 가열되기 전에, 상기 강 시트는 2s ~ 8s, 바람직하게는 3s ~ 7s 의 홀딩 시간 동안 상기 ?칭 온도 (QT) 에서 홀딩되는, 강 시트를 제조하기 위한 방법.
  13. 강 시트로서,
    화학 조성이, 중량% 로,
    0.18% ≤ C ≤ 0.25%,
    0.9% ≤ Si ≤ 1.8%,
    0.02% ≤ Al ≤ 1.0%,
    이때 1.0% ≤ Si+Al ≤ 2.35%,
    1.5% ≤ Mn ≤ 2.5%,
    0.010% ≤ Nb ≤ 0.035%,
    0.10% ≤ Cr ≤ 0.40%,
    Fe 및 불가피한 불순물들인 잔부
    이고,
    강의 미세조직은, 면적 분율에 있어서,
    - 20% ~ 50% 의 이상영역 페라이트,
    - 10% ~ 20% 의 잔류 오스테나이트,
    - 25% ~ 45% 의 템퍼링된 마텐자이트,
    - 템퍼링된 마텐자이트와 베이나이트의 합이 30% ~ 60% 인 베이나이트,
    - 10% ~ 20% 의 프레시 마텐자이트
    로 이루어지는, 강 시트.
  14. 제 13 항에 있어서,
    항복 강도가 440 ~ 750 MPa 이고, 인장 강도가 적어도 980 MPa 이고, 총 연신율이 적어도 20% 이고, 구멍 확장비 (HER) 가 적어도 20% 인, 강 시트.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    강의 조성은 1.25% ≤ Si+Al ≤ 2.35% 이도록 되어 있는, 강 시트.
  16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    잔류 오스테나이트 내의 C 함량 (CRA%) 은 0.9% ~ 1.3% 인, 강 시트.
  17. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강 시트는 코팅되는, 강 시트.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 강 시트는 Zn 또는 Zn 합금으로 코팅되는, 강 시트.
  19. 제 17 항에 있어서,
    강은 Al 또는 Al 합금으로 코팅되는, 강 시트.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 강 시트는 아연도금되는, 강 시트.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 강 시트는 합금화 아연도금되는, 강 시트.
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