KR20190029695A - 1500MPa급 고강신도 차량용 강 및 그의 제조방법 - Google Patents

1500MPa급 고강신도 차량용 강 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

1500MPa급 고강신도 차량용 강 및 그의 제조방법으로서, 화학원소의 질량백분비는 C 0.1%~0.3%, Si 0.1%~2.0%, Mn 7.5%~12%, Al 0.01%~2.0%이고; 나머지는 철 및 기타 불가피한 불순물이며; 상기 고강신도 차량용 강의 현미경 조직은 오스테나이트+마르텐사이트+페라이트 또는 오스테나이트+마르텐사이트이다. 상기 차량용 강은 1500MPa급에 달할 수 있으며, 또한 그 강신도는 30GPa% 이상이다.

Description

1500MPa급 고강신도 차량용 강 및 그의 제조방법
본 발명은 강종 및 그의 제조방법과 용도에 관한 것으로서, 특히 차량용 강 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
자동차의 "경량화"로 인해 자동차의 구조부재 중 초고강도 강판의 응용이 갈수록 많아지고 있다. 현재 사용량이 가장 많은 강판은 예를 들어 이상강, 마르텐사이트강, 변태유기소성강(TRIP강), 다상조직강(complex phase 강) 등이며, 그 강신도는 최대 약 10GPa% 정도이다. 예를 들어 초고강도 마르텐사이트 강의 인장강도가 1500MPa급일 때, 그 연신율은 약 5% 정도로서, 자동차 분야에서 자동차의 안전성능과 제조과정 중 성형성능의 이중 요구를 이미 만족시킬 수 없다. 지난 세기 말, 인장강도가 800~1000MPa이고, 연신율이 60%에 달하며, 강신도가 60GPa%급에 달하는 고강신도 오스테나이트강과 쌍정유기소성강(TWIP강)이 연이어 개발되었으며, 이는 차세대 자동차용 강으로 불린다. 그러나 차세대 자동차용 강에 다량의 합금 원소를 첨가하므로, 원가가 비교적 높은 동시에, 제조성(manufacturability)이 비교적 나빠, 보급 과정에 제약이 매우 크다. 따라서 강신도가 30GPa%이고, 고강도와 고연신율을 겸비하며, 비용이 비교적 저렴한 3세대 차량용 강이 많은 관심을 받고 있다.
공개번호가 CN101638749이고, 공개일이 2010년 2월 3일이며, 명칭이 "저비용 고강신도 차량용 강 및 그의 제조방법"인 중국 특허문헌은 제련, 열간압연, 종형로(bell furnace) 어닐링, 냉간압연 및 종형로 어닐링 공정 노선을 통해 강신도가 35~55GPa%인 냉간압연 강판을 획득하는 저비용 고강신도의 차량용 강의 제조방법을 공개하였다. 오스테나이트의 역변태를 구현하고, 충분한 오스테나이트 부피분율을 획득하기 위하여, 냉간압연 후 종형로를 이용하며, 어닐링 시간은 1~10시간이다. 그러나 상기 기술방안의 차량용 강의 강도는 700~1300MPa로서, 1500MPa급을 만족시킬 수 없다.
공개번호가 CN102758133A이고, 공개일이 2012년 10월 31이며, 명칭이 "1000MPa급 고강신도 차량용강 및 그의 제조"인 중국 특허문헌은 연속 어닐링 방법을 통해 강신도가 30GPa% 이상인 강판을 생산하는 1000MPa급 고강신도 차량용 강 및 그의 제조방법을 공개하였으며, 현재 각 제철공장의 공업 생산라인에 적용되고 있다. 그러나, 상기 기술방안의 차량용 강의 등급은 1000MPa로, 1500MPa급을 만족시킬 수 없다.
이를 감안하여, 기업은 높은 강도와 양호한 강신도를 구비하여 자동차 부품 제조에 사용될 수 있고, 차량용 강의 수요를 만족시킬 수 있는 차량용 강 재료를 획득하기를 기대함과 동시에, 기업은 또한 공정 과정이 단순하고, 적용성이 강하여 다양한 실제 생산라인에 적용될 수 있는 상기 차량용 강의 제조방법을 획득하기를 기대한다.
본 발명의 목적 중 하나는 1500MPa급에 달할 수 있고, 강신도가 30GPa% 이상인 1500MPa급 고강신도 차량용 강을 제공하고자 하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 1500MPa급 고강신도 차량용 강을 제공하며, 그 화학원소의 질량백분비는
C 0.1%~0.3%, Si 0.1%~2.0%, Mn 7.5%~12%, Al 0.01%~2.0%이고; 나머지는 철 및 기타 불가피한 불순물이며;
상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강의 현미경 조직은 오스테나이트+마르텐사이트+페라이트 또는 오스테나이트+마르텐사이트이다.
본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강의 각 화학원소의 설계원리는 다음과 같다.
탄소: 탄소는 고용(固溶) 강화작용을 일으키는 동시에, 오스테나이트를 안정화하는 주요 원소로서, 강의 강도, 성형성능 및 용접성능에 미치는 영향이 매우 크다. 탄소의 질량백분비가 0.1%보다 낮은 경우, 조직 중의 마르텐사이트 강도가 비교적 낮아 강의 강도가 저하됨과 동시에 오스테나이트의 안정성이 떨어지게 되어 연신율이 비교적 낮다. 그러나, 탄소의 질량백분비가 0.3%보다 높으면 강의 성형 및 용접성능이 악화되기 때문에, 본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강 중의 탄소의 질량백분비는 0.1%~0.3%로 제어된다.
규소: 규소는 제강 시 탈산소화의 필요 원소로서, 일정 정도의 고용 강화작용도 구비하는 동시에, 규소는 탄화물의 석출을 억제하는 작용이 있다. 따라서, 규소의 질량백분비가 0.1% 미만일 때, 충분한 탈산소 효과를 얻기 어렵고; 이와 동시에 규소는 시멘타이트의 석출을 저지하는 작용을 구비하고, 역변태 마르텐사이트의 발생을 촉진시킨다. 따라서, 규소의 질량백분비가 2.0%을 초과 시, 규소를 계속 추가하는 작용이 뚜렷하지 않다. 이를 감안하여, 본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강 중의 규소 질량백분비는 0.1%~2.0%로 제어된다.
망간: 망간은 오스테나이트 상 영역을 확대시키는 원소로서, 열처리된 망간의 확산을 통해 오스테나이트의 위상비(phase ratio)와 오스테나이트의 안정성을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 기술방안에서, 망간은 역변태 마르텐사이트의 크기, 분포 및 안정성을 제어하는 주요 원소이다. 망간의 질량백분비가 7.5% 미만일 때, 실온에서 충분한 함량의 오스테나이트를 획득하기 어려우나, 망간의 질량백분비가 12%보다 큰 경우, 실온에서 부분적인 ε마르텐사이트가 획득되고, 강의 성능에 불리한 영향을 미칠 수 있다. 강의 강도와 인성을 보장하기 위하여, 본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강 중의 망간의 질량백분비는 7.5%~12%로 제어된다.
알루미늄: 알루미늄은 제강 과정에서 탈산소 작용을 가지며, 용강의 청정도를 높이기 위하여 첨가되는 원소이다. 이와 동시에, 알루미늄은 강 중의 질소를 고정시켜 안정적인 화합물을 형성함으로써, 결정립을 효과적으로 미세화시킬 수도 있다. 또한, 강에 알루미늄을 첨가하면 시멘타이트의 석출을 저지하여 마르텐사이트의 역변태를 촉진하는 작용을 갖는다. 알루미늄의 질량백분비가 0.01% 미만일 때, 알루미늄의 첨가 효과가 뚜렷하지 않으며, 따라서, 본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강 중의 알루미늄의 질량백분비는 0.01%~2.0%로 한정된다.
이밖에, 차량용 강이 1500MPa급에 달함과 동시에 30GPa% 이상의 강신도를 구비하도록 하기 위하여, 본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강은 현미경 조직을 오스테나이트+마르텐사이트 + 페라이트 또는 오스테나이트 + 마르텐사이트로 한정한다.
설명해두어야 할 점으로, 상기 기술방안을 기초로 하여, 본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강 중, 기타 불가피한 불순물은 주로 인, 황 및 질소를 말하며, 이러한 불순물 원소는 P≤0.02%, S≤0.02%, N≤0.02%로 제어될 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강 중, 그 화학원소는 Nb: 0.01~0.07%, Ti: 0.02~0.15%, V: 0.05~0.20%, Cr: 0.15~0.50%, Mo: 0.10~0.50% 중의 적어도 하나를 더 구비한다.
합금원소의 첨가는 본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강의 성능을 추가적으로 개선하기 위한 것이며, 그 설계 원리는 다음과 같다:
니오븀: 니오븀은 변태 오스테나이트의 재결정화를 효과적으로 지연시켜 오스테나이트 결정립의 성장을 저지하고, 오스테나이트의 재결정 온도를 높여 결정립을 미세화할 수 있는 동시에, 강도 및 연신율을 향상시킬 수 있다. 니오븀의 질량백분비가 0.01% 미만일 때, 응당 있어야 할 효과를 일으킬 수 없으나, 단 니오븀의 질량백분비가 0.07%를 초과 시, 비용 상승을 발생시킬 수 있고, 또한 강의 성능 개선에 대한 효과가 더 이상 나타나지 않는다. 따라서, 본 발명의 기술방안에서 니오븀의 질량백분비는 0.01~0.07%로 제어된다.
티타늄: 티타늄은 미세한 복합 탄화물을 형성하여 오스테나이트 결정립의 성장을 저지하고, 결정립을 미세화하며, 침전 강화 작용을 일으킬 수도 있다. 강의 강도를 향상시킴과 동시에 연신율과 구멍확장비를 저하시키지 않는다. 티타늄의 질량백분비가 0.02% 미만일 때, 결정립의 미세화와 침전 강화 효과가 없으나, 티타늄의 질량백분비가 0.15%를 초과 시, 그 함량이 더 증가되더라도 강의 개선에 대한 효과가 뚜렷하지 않다. 이를 감안하여, 본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강 중 티타늄의 질량백분비는 0.02~0.15%로 한정된다.
바나듐: 바나듐의 작용은 탄화물을 형성하여 강의 강도를 향상시키는데 있다. 바나듐의 질량백분비가 0.05% 미만일 경우, 침전 강화 효과가 뚜렷하지 않고, 바나듐의 질량백분비가 0.20%를 초과 시, 그 함량이 더 증가되더라도 개선 효과가 뚜렷하지 않다. 이에 따라, 본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강 중 바나듐의 질량백분비는 0.05~0.20%로 한정된다.
크롬: 크롬은 압연 시 오스테나이트 결정립의 미세화 및 미세한 베이나이트의 생성에 도움을 주어 강의 강도를 향상시킨다. 크롬의 질량백분비가 0.15% 미만일 경우, 효과가 뚜렷하지 않고, 크롬의 질량백분비가 0.5%를 초과 시, 비용이 상승하며, 용접성이 현저히 저하된다. 따라서, 본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강 중 크롬의 질량백분비는 0.15~0.50%로 한정된다.
몰리브덴: 몰리브덴은 압연 시 오스테나이트 결정립의 미세화 및 미세한 베이나이트의 생성에 도움을 주어 강의 강도를 향상시킨다. 몰리브덴의 질량백분비가 0.15% 미만일 경우, 효과가 뚜렷하지 않고, 몰리브덴의 질량백분비가 0.5%를 초과 시, 비용이 상승하며, 용접성이 현저히 저하된다. 따라서, 본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강 중 몰리브덴의 질량백분비는 0.15~0.50%로 한정된다.
또한, 본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강 중, 현미경 조직이 오스테나이트+마르텐사이트+페라이트인 경우, 오스테나이트의 위상비는 20%~40%이고, 마르텐사이트의 위상비는 50%~70%이다.
또한, 본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강 중, 현미경 조직이 오스테나이트+마르텐사이트인 경우, 오스테나이트의 위상비는 20%~50%이다.
또한, 본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강 중, 그 강신도는 30GPa% 이상이다.
본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강은 인장강도가 1500MPa보다 크고, 강신도는 30GPa% 이상일 수 있어, 상기 차량용 강은 현대 차량용 강의 경량화와 고강도에 대한 요구를 만족시킬 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강의 제조방법을 제공하고자 하는데 있으며, 이는 순차적으로
(1) 제련 및 주조 단계;
(2) 열간압연 단계;
(3) 어닐링 온도는 600~700℃이고, 어닐링 시간은 1~48h으로 하는 종형로 어닐링 단계;
(4) 냉간압연 단계;
(5) 어닐링 온도는 Ac1과 Ac3 온도 사이이고, 어닐링 시간은 5min 이상인 냉간압연 후 제1차 어닐링 단계;
(6) 어닐링 온도는 750~850℃이고, 어닐링 시간은 1~10min인 냉간압연 후 제2차 어닐링 단계;
(7) 템퍼링 온도는 200~300℃이고, 템퍼링 시간은 3min 이상인 템퍼링 단계를 포함한다.
본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강의 제조방법에서, Mn의 질량백분비가 7.5~12%이기 때문에, 발명인은 오스테나이트 역변태(ART) 어닐링 공정을 이용하여 높은 강신도를 획득하고자 하였다. ART 어닐링의 원리는 다음과 같다. 강판의 화학성분 설계와 공정 파라미터의 제어를 통해, 열간압연과 냉간압연 후 풀(full)-마르텐사이트 조직을 획득하고, 이후의 어닐링 과정에서(어닐링 온도는 Ac1과 Ac3 온도 사이에 개재된다) 마르텐사이트의 역변태를 촉진하여 부분적인 오스테나이트를 형성하며, 탄소와 망간 원소의 배분이 오스테나이트에 응집되기 때문에, 오스테나이트가 실온에서 안정적으로 존재할 수 있게 된다. ART 어닐링을 통해, 실온에서 오스테나이트 조직을 획득할 수 있으며, 응력 작용 하에 오스테나이트에 응력/변형(stress-strain)을 발생시켜 마르텐사이트의 상변태를 유발하여 변태 유기 소성(TRIP)을 형성함으로써 강판의 성능을 향상시킨다.
그러나, 상규 ART 어닐링 온도는 통상적으로 단지 Ac1 온도보다 약간 높을 뿐이고, 어닐링 후 오스테나이트+페라이트의 현미경 조직을 획득하는데, 이러한 현미경 조직의 강 강도는 근본적으로 1500MPa에 도달하지 못하여 본 기술방안의 요구를 만족시킬 수 없다. 어닐링 온도를 높이면 페라이트+마르텐사이트+오스테나이트의 현미경 조직을 획득할 수 있으나, 이러한 현미경 조직 중의 오스테나이트는 안정성이 비교적 나쁘다. 응력이 작은 경우, 상변태가 발생할 수 있어 TRIP 효과를 발생시킬 수 없으며, 강판의 연신율이 나빠져 높은 강신도를 획득하지 못한다.
발명인은 연구를 통해, 1500MPa 고강신도 강판을 획득하려면, 현미경 조직 중 반드시 다량의 마르텐사이트가 함유되어야 하고, 이와 동시에 비교적 많은 안정성이 높은 오스테나이트가 더 함유되어야 한다는 것을 발견하였다. 본 목적을 바탕으로, 발명인은 본원의 성분 설계를 기초로 하는 어닐링 공정을 창의적으로 제시하여, 강의 현미경 조직에 다량의 마르텐사이트를 구비함과 동시에 비교적 많은 안정성이 높은 오스테나이트가 더 구비되도록 하였다.
본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강의 제조방법의 단계 (2)에서, 열간압연 후 현미경 조직은 마르텐사이트이며, 마르텐사이트는 강도가 높으나 비교적 취약하기 때문에, 단계 (3)의 종형로 어닐링을 통해, 강을 연성화시켜야만 비로소 단계 (4)의 냉간압연을 실시할 수 있다. 단계 (4)의 냉간압연 과정에서, 오스테나이트는 마르텐사이트로 변태되며, 단계 (5), 단계 (6) 및 단계 (7)을 통해 강 중의 현미경 조직이 더 조정되어 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강을 획득할 수 있다.
그 중, 단계 (3)의 종형로 어닐링 및 단계 (5)의 냉간압연 후 제1차 어닐링은 모두 ART 어닐링이며, 어닐링 온도는 Ac1과 Ac3 온도 사이이다. 단계 (5)의 냉간압연 후 제1차 어닐링은 ART 어닐링을 통해 냉간압연 후의 강판의 현미경 조직을 마르텐사이트로부터 오스테나이트+페라이트로 변태시켜, 후속 공정을 위해 준비해두기 위한 것이다.
특히, 본 기술방안 중의 단계 (6) 중의 냉간압연 후 제2차 어닐링의 어닐링 온도는 비교적 높고(Ac3 온도의 2상 영역 내 또는 단일상 오스테나이트 영역 내에 근접함), 어닐링 시간은 즉 비교적 짧다. 그 목적과 원리는 다음과 같다: 단계 (5)의 냉간압연 후 제1차 어닐링으로 획득된 강판의 현미경 조직은 페라이트+오스테나이트이며, 또한 오스테나이트 조직 내에 Mn 함량이 높아 안정성이 우수하다. 이때, 강판을 비교적 높은 온도로 가열 시, 원시 강판 내의 페라이트 조직이 새로운 오스테나이트상으로 변태된다. 이렇게 부분적으로 새롭게 생성된 오스테나이트상에 함유된 Mn량은 상대적으로 낮고, 또한 Mn의 확산 속도가 비교적 느리기 때문에, 단시간의 어닐링 과정에서 Mn이 충분히 확산되지 못하며, 따라서 고온에서 조직 내에 두 가지 성분의 오스테나이트, 즉 Mn이 풍부한(Mn-rich) 오스테나이트와 Mn이 결핍된(Mn-poor) 오스테나이트가 형성될 수 있다. 실온으로 냉각시킨 후, Mn이 결핍된 오스테나이트는 마르텐사이트로 변태되고, Mn이 풍부한 오스테나이트는 안정적으로 존재하게 된다. 이러한 방식을 통해 다량의 마르텐사이트와 안정성이 높은 오스테나이트를 획득할 수 있다.
따라서, 단계 (6)의 냉간압연 후 제2차 어닐링의 어닐링 온도가 2상 영역에 위치 시, 어닐링 온도와 어닐링 시간을 제어하여 마르텐사이트+오스테나이트+소량의 페라이트의 현미경 조직을 획득할 수 있고; 단계 (6)의 냉간압연 후 제2차 어닐링의 어닐링 온도가 단일상 오스테나이트 영역에 위치 시, 어닐링 온도와 어닐링 시간을 제어하여 마르텐사이트+오스테나이트의 현미경 조직을 획득할 수 있다.
이를 감안하여, 본 발명의 상기 기술방안에서, 단계 (6)의 어닐링 온도는 750~850℃으로 한정되고, 어닐링 시간은 1~10min으로 제어된다. 어닐링 온도가 850℃를 초과하면 오스테나이트의 안정성이 나빠지고, 실온에서의 오스테나이트의 위상비가 낮아져, 강의 강도가 30GPa%보다 낮은 결과를 초래할 수 있다. 그러나 어닐링 온도가 750℃보다 낮거나 또는 어닐링 시간이 1min 이내일 경우, 어닐링 과정 중, 페라이트가 오스테나이트로 변태되는 양이 비교적 적고, 실온으로 냉각시킨 후에도 여전히 다량의 페라이트가 존재할 수 있으며, 이때, 비록 강의 연신율과 강신도를 높일 수는 있으나, 강의 강도는 1500MPa를 만족시킬 수 없다.
단계 (7)의 템퍼링 목적은 마르텐사이트 형성 시 발생된 내부응력을 제거하기 위한 것으로서, 템퍼링을 실시하지 않을 경우 획득된 강판이 비교적 취약하고, 연신율이 낮을 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강의 제조방법 중, 상기 단계 (2)에서, 빌렛을 1100~1260℃로 가열한 후, 950~1150℃의 압연 개시 온도, 750~900℃의 마무리 압연 온도, 500~850℃의 권취 온도로 압연을 제어하고, 권취 후 실온으로 냉각시켜 풀(full)-마르텐사이트 조직을 획득한다.
또한, 본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강의 제조방법 중, 상기 단계 (4)에서, 냉간압연 압하량은 40% 이상이다.
또한, 본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강의 제조방법 중, 상기 단계 (3)과 (4) 사이에, 열간압연 과정 중 발생한 산화 스케일을 제거하기 위한 산세 단계가 더 구비된다.
본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강의 인장강도는 1500MPa 이상에 달할 수 있고, 강신도는 30GPa% 이상에 달할 수 있다.
본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강의 제조방법은 마찬가지로 상기 장점 및 유익한 효과를 갖는다. 이밖에, 상기 제조방법은 합리적인 화학성분 설계 및 어닐링 공정 제어를 통해 공정 흐름을 최적화하고, 강의 성능을 개선하여 요구에 부합하는 고강도 고강신도 차량용 강을 획득할 수 있으며, 또한 제조비가 절감된다.
도 1은 본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강의 제조방법의 공정 곡선도이다.
이하 첨부도면의 설명과 구체적인 실시예를 결합하여 본 발명의 상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강 및 그의 제조방법에 대해 좀 더 상세한 해석과 설명을 할 것이나, 상기 해석 및 설명은 본 발명의 기술방안을 부당하게 한정하지 않는다.
실시예 1-8 및 비교예 1-4
상기 실시예 1-8의 1500MPa급 고강신도 차량용 강과 비교예 1-4의 강판은 이하 단계를 통해 제조된다.
(1) 제련 및 주조 단계: 전로(轉爐, converter furnace)를 이용하여 제련하며, 각 화학원소의 질량백분비는 표 1과 같이 제어한다.
(2) 열간압연 단계: 빌렛을 1100~1260℃로 가열한 후, 950~1150℃의 압연 개시 온도, 750~900℃의 마무리 압연 온도, 500~850℃의 권취 온도로 압연을 제어하고, 권취 후 실온으로 냉각시켜 풀(full)-마르텐사이트 조직을 획득한다.
(3) 종형로 어닐링 단계: 어닐링 온도는 600~700℃이고, 어닐링 시간은 1~48h이다.
(4) 냉간압연 단계: 냉간압연 압하량은 40% 이상이다.
(5) 냉간압연 후 제1차 어닐링 단계: 어닐링 온도는 Ac1과 Ac3 온도 사이이고, 어닐링 시간은 5min 이상이다.
(6) 냉간압연 후 제2차 어닐링 단계: 어닐링 온도는 750~850℃이고, 어닐링 시간은 1~10min이다. 설명해두어야 할 점으로, 본원이 한정하는 열간압연 후 제2차 어닐링 공정 파라미터가 본원의 실시 효과에 미치는 영향을 나타내기 위하여, 비교예 1-3에서 채택한 어닐링 온도는 본원에서 한정한 범위 내에 있지 않으며, 그 중 비교예 1의 냉간압연 후 제2차 어닐링 온도는 720℃이고, 비교예 2의 냉간압연 후 제2차 어닐링 시간은 15min이며, 비교예 3의 냉간압연 후 제2차 어닐링 온도는 760℃이다.
(7) 템퍼링 단계: 템퍼링 온도는 200~300℃이고, 템퍼링 시간은 3min 이상이다.
이밖에, 설명해두어야 할 점으로, 단계 (2)에서 열간압연 강판의 두께는 8mm 미만이고, 단계 (4)에서 냉간압연 강판의 두께는 2.5mm 미만이다.
또한, 설명해두어야 할 점으로, 기타 실시방식 중, 단계 (1)에서, 전기로 또는 유도로를 이용하여 제련할 수도 있다.
또한, 설명해두어야 할 점으로, 기타 실시방식 중, 바람직하게는, 상기 단계 (3)과 (4) 사이에 산세 단계가 더 포함된다.
표 1은 실시예 1-8과 비교예 1-4 중 각 화학원소의 질량백분 배합비를 나타낸 것이다.
표 1(wt%, 잔여량은 Fe 및 불순물 원소 S, P와 N을 제외한 기타 불순물 원소이다)
Figure pct00001
표 2는 실시예 1-8과 비교예 1-4의 제조방법 중의 구체적인 공정 파라미터를 나타낸 것이다.
Figure pct00002
설명해두어야 할 점으로, 표 2 중의 성분 번호는 각 실시예와 비교예가 채택한 표 1에 대응되는 성분 번호이다.
상기 실시예 1-8의 1500MPa급 고강신도 차량용 강과 비교예 1-4의 강판에서 샘플을 취하여, 각 항목의 성능 시험을 실시하였으며, 시험으로 획득된 관련 성능 파라미터는 표 3을 참조한다.
표 3은 실시예 1-8의 1500MPa급 고강신도 차량용 강 및 비교예 1-4의 강판의 성능 파라미터이다. 강신도는 인장강도와 연신율을 곱한 것이다.
Figure pct00003
표 3을 통해 볼 수 있듯이, 본원의 각 실시예의 1500MPa급 고강신도 차량용 강의 인장강도는 >1500MPa이고, 강신도는 >30GPa%이며, 이는 각 실시예의 차량용 강이 비교적 높은 강도와 양호한 연신성을 구비한다는 것을 설명한다.
표 1과 표 3을 결합해보면 알 수 있듯이, 비교예 4 중 망간의 질량백분비는 7.5% 미만이고, 강신도는 30GPa%에 못 미쳐, 연신율이 비교적 낮다. 이는 비교예 4 중 망간의 질량백분비가 낮기 때문이며, 따라서 냉간압연 후 제2차 어닐링 과정에서 발생하는 오스테나이트의 위상비와 안정성이 부족하여, 연신성이 낮아지고, 강신도 역시 비교적 낮다.
표 2와 표 3을 결합해보면 알 수 있듯이, 비교예 1 중의 냉간압연 후 제2차 어닐링 온도가 750℃보다 낮기 때문에, 냉간압연 후 제2차 어닐링 과정에서 페라이트가 오스테나이트로 변태되는 양이 비교적 적으며, 실온으로 냉각시킨 후에도 여전히 다량의 페라이트가 존재한다. 따라서, 비교예 1의 강판의 연신율은 30%보다 크고, 강신도는 30GPa%보다 크나, 그 인장강도는 1500MPa보다 낮다.
계속 표 2와 표 3을 결합해보면 알 수 있듯이, 비교예 2 중의 냉간압연 후 제2차 어닐링 시간은 10min을 초과하고, 비교예 3 중의 냉간압연 제2차 어닐링 온도는 850℃보다 높기 때문에, 오스테나이트의 안정성이 나빠지고, 실온에서 오스테나이트의 위상비가 비교적 낮으며, 비교예 2와 비교예 3의 강판의 강신도는 모두 30GPa% 미만이다.
도 1은 본 발명의 실시예 1의 1500MPa급 고강신도 차량용 강의 제조방법의 공정 곡선도이다.
도 1을 통해 볼 수 있듯이, 본 기술방안이 다루는 제조 공정은 열간압연(1) 후 1차 어닐링, 즉 종형로 어닐링(2)을 실시한 다음, 냉간압연(3)을 실시하며, 냉간압연 후, 2차 어닐링, 즉 냉간압연 후의 제1차 어닐링(4)을 실시한 다음 3차 어닐링인 냉간압연 후의 제2차 어닐링(5)을 실시하고, 마지막으로 템퍼링(6)을 실시한다. 도 1 중의 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 온도를 나타내며, 따라서 도 1의 곡선은 시간 변화에 따른 온도 상황을 도식적으로 나타낸 것이다. 도 1을 통해 볼 수 있듯이, 종형로 어닐링(2)과 냉간압연 후 제1차 어닐링(4)은 보통의 ART 어닐링을 채택하나, 냉간압연 후 제2차 어닐링(5)은 즉 보통의 ART 어닐링에 비해 높은 어닐링 온도와 보다 짧은 어닐링 시간을 이용하여 본 기술방안이 획득하고자 하는 현미경 조직, 즉 다량의 마르텐사이트 조직과 비교적 많은 오스테나이트 조직을 획득하였다.
이상은 단지 본 발명의 구체적인 실시예일뿐으로, 본 발명은 이상의 실시예로 한정되지 않으며, 이에 따라 많은 유사한 변화가 있음은 자명하다. 본 분야의 기술자가 본 발명에 공개된 내용으로부터 직접 도출하거나 또는 연상한 모든 변형은 본 발명의 보호범위에 속함이 마땅함에 유의해야 한다.

Claims (9)

1500MPa급 고강신도 차량용 강에 있어서,
화학원소의 질량백분비는
C 0.1%~0.3%, Si 0.1%~2.0%, Mn 7.5%~12%, Al 0.01%~2.0%이고; 나머지는 철 및 기타 불가피한 불순물이며;
상기 1500MPa급 고강신도 차량용 강의 현미경 조직은 오스테나이트+마르텐사이트+페라이트 또는 오스테나이트+마르텐사이트인 것을 특징으로 하는 1500MPa급 고강신도 차량용 강.
제1항에 있어서,
화학원소는 Nb 0.01~0.07%, Ti 0.02~0.15%, V 0.05~0.20%, Cr 0.15~0.50%, Mo 0.10~0.50% 중의 적어도 하나를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 1500MPa급 고강신도 차량용 강.
제1항 또는 제2항에 있어서,
현미경 조직이 오스테나이트+마르텐사이트+페라이트인 경우, 오스테나이트의 위상비는 20%~40%이고, 마르텐사이트의 위상비는 50%~70%인 것을 특징으로 하는 1500MPa급 고강신도 차량용 강.
제1항 또는 제2항에 있어서,
현미경 조직이 오스테나이트+마르텐사이트인 경우, 오스테나이트의 위상비는 20%~50%인 것을 특징으로 하는 1500MPa급 고강신도 차량용 강.
제1항에 있어서,
강신도가 30GPa% 이상인 것을 특징으로 하는 1500MPa급 고강신도 차량용 강.
제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 따른 1500MPa급 고강신도 차량용 강 의 제조 방법에 있어서,
(1) 제련 및 주조;
(2) 열간압연;
(3) 종형로 어닐링, 어닐링 온도: 600~700℃, 어닐링 시간: 1~48h;
(4) 냉간압연;
(5) 냉간압연 후 제1차 어닐링: 어닐링 온도: Ac1과 Ac3 온도 사이, 어닐링 시간: 5min 초과;
(6) 냉간압연 후 제2차 어닐링: 어닐링 온도: 750~850℃, 어닐링 시간: 1~10min;
(7) 템퍼링: 템퍼링 온도: 200~300℃, 템퍼링 시간: 3min 이상인 단계를 순차적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 1500MPa급 고강신도 차량용 강의 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 단계 (2)에서, 빌렛을 1100~1260℃로 가열한 후, 950~1150℃의 압연 개시 온도, 750~900℃의 마무리 압연 온도, 500~850℃의 권취 온도로 압연을 제어하고, 권취 후 실온으로 냉각시켜 풀(full)-마르텐사이트 조직을 획득하는 것을 특징으로 하는 1500MPa급 고강신도 차량용 강의 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 단계 (4)에서, 냉간압연 압하량은 40% 이상인 것을 특징으로 하는 1500MPa급 고강신도 차량용 강의 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 단계 (3)과 (4) 사이에 산세 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 1500MPa급 고강신도 차량용 강의 제조방법.
KR1020197004638A 2016-07-27 2017-07-25 1500MPa급 고강신도 차량용 강 및 그의 제조방법 KR102251635B1 (ko)

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