KR20190089183A - 자동차용 고강도 냉간 압연 강판 - Google Patents

자동차용 고강도 냉간 압연 강판 Download PDF

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닥터 플로리안 빈켈호퍼
미하엘 슈바르젠브룬너
에디프 오제르 아르만
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토요타 찌도샤 카부시끼카이샤
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Abstract

본 발명은 C 0.07 - 0.15, Mn 2.3 - 3.2, Si 0.6 - 1.2, Cr 0.05 - 0.5, Al ≤ 0.2, Nb ≤ 0.1의 원소(wt. %)로 이루어진 조성물, 불순물을 제외한 나머지 Fe, 베이나이틱 페라이트의 매트릭스를 포함하는 다상 미세구조 및 980 - 1100 MPa의 인장 강도(Rm)를 갖는 고강도 냉간 압연 강판에 관한 것이다.

Description

자동차용 고강도 냉간 압연 강판
본 발명은 자동차에 적용하기에 적합한 고강도 강판에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 적어도 980 MPa의 인장 강도 및 탁월한 성형성을 갖는 냉간 압연 강판(cold rolled steel sheet)에 관한 것이다.
매우 다양한 용도를 위해, 차체 질량 감소가 연료 소비를 줄이기 때문에 증가된 강도 수준은 특히 자동차 산업에서의 경량 구조를 위한 전제 조건이다.
자동차 차체 부품은 종종 강판에서 스탬핑(stamping)되어 박판의 복잡한 구조 부재를 형성한다. 그러나, 이러한 부품은 복잡한 구조 부품에 대한 너무 낮은 성형성으로 인해, 통상적인 고강도 강(high strength steel)으로부터 생산될 수 없다. 이러한 이유로, 다상 변태 유도 가소성 보조 강(multi phase Transformation Induced Plasticity aided steel)(TRIP 강)이 특히 자동차 차체 구조 부품에, 그리고 좌석 프레임 재료(seat frame material)로서 사용하기 위해 지난 몇 년 동안 상당한 관심을 받았다.
TRIP 강은 TRIP 효과를 생성할 수 있는 준-안정성의 잔류 오스테나이트 상(meta-stable retained austenite phase)을 포함하는 다상 미세 구조를 갖는다. 강이 변형되면 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태되어 현저한 가공 경화를 야기한다. 이 경화 효과는 재료의 네킹(necking)에 저항하고, 판 성형 작업의 실패를 연기시키는 역할을 한다. TRIP 강의 미세 구조는 기계적 성질을 크게 바꿀 수 있다. TRIP 강 미세 구조의 가장 중요한 측면은 잔류 오스테나이트 상의 체적 비율, 크기 및 형태인데, 왜냐하면 이들 성질은 강이 변형될 때 오스테나이트-마르텐사이트 변태에 직접적으로 영향을 미치기 때문이다. 실온에서 오스테나이트를 화학적으로 안정화시킬 수 있는 방법은 여러 가지가 있다. 낮은 합금 TRIP 강에서, 오스테나이트가 탄소 함량 및 작은 크기의 오스테나이트 그레인(grain)을 통해 안정화된다. 오스테나이트를 안정화시키는 데 필요한 탄소 함량은 대략 1 wt. %이다. 그러나, 강의 높은 탄소 함량은 용접성이 저하되기 때문에 많은 용도에 사용될 수 없다.
그러므로, 실온에서 탄소를 안정화시키기 위해 오스테나이트에 탄소를 농축시키기 위한 특별한 처리 방법이 필요하다. 일반적인 TRIP 강 화학은 또한 오스테나이트의 안정화에 도움을 줄 뿐만 아니라 오스테나이트에 탄소를 분할하는 미세구조의 생성에 도움이 되는 소량의 다른 원소의 첨가를 포함한다. 베이나이트(bainite) 변태 동안 오스테나이트가 분해되는 것을 억제하기 위해, 일반적으로 규소 함량이 약 1.5 wt. %이어야 하는 것이 필요한 것으로 간주되어 왔다. 가장 일반적인 합금 첨가(alloying addition)는 Si 및 Mn 둘 모두 1.5 wt. %이다.
베이나이틱 페라이트 매트릭스(Bainitic Ferrite matrix)(TBF) 강을 갖는 TRIP-보조 강은 오랫동안 알려져 왔으며 주로 베이나이틱 페라이트 매트릭스가 뛰어난 신장 플랜지성(stretch flangability)을 허용하기 때문에 많은 관심을 끌었다. 또한, 준안정 잔류 오스테나이트 아일랜드의 마르텐사이트로의 변형(strain)-유발 변태에 의해 보장되는 TRIP 효과는 뚜렷하게 인발 가공성(drawability)을 향상시킨다.
TRIP 강의 성형성은 잔류 오스테나이트 상의 변태 특성에 의해 크게 영향을 받으며, 이는 또한 오스테나이트 화학, 그 형태 및 그 밖의 요인에 의해 영향을 받는다. 문헌(ISIJ International Vol. 50(2010), No. 1, p.162-168)에서는 인장 강도가 적어도 980 MPa인 TBF 강의 성형성에 영향을 미치는 측면이 논의된다. 그러나, 상기 문서에서 검토된 냉간 압연 재료는 950℃에서 어닐링되고, 염욕에서 200초 동안 300-500℃에서 오스템퍼링(austempering)된다. 따라서, 높은 어닐링 온도로 인해, 이들 재료는 통상적인 산업적 어닐링 라인에서의 제조에 적합하지 않다.
그러나, TBF-강에서 일반적으로 사용되는 높은 Si 함량은 강 스트립의 표면상에 산화규소 층을 형성시켜 연속 어닐링 라인(continuous annealing line)(CAL)에서 롤에 부착하여, 이후 생산된 강판 상에 표면 결함을 일으킬 수 있다. 이에 따라, 최근 몇 년 동안 TBF 강에서 규소 함량을 줄이기 위한 노력이 있어 왔다.
WO2013/144377에는 Si 및 Al과 합금되고 적어도 980 MPa의 인장 강도를 갖는 냉간 압연 TBF-강판이 개시되어 있다. WO2013/144376에는 Si 및 Cr과 합금되고 적어도 980 MPa의 인장 강도를 갖는 냉간 압연 TBF-강판이 개시되어 있다. 이들 강은 몇 가지 매력적인 성질을 개시하고 있지만, 자동차 좌석의 구조 부재와 같이 국부 연신율(local elongation) 및 전체 연신율(total elongation) 둘 모두가 중요한 고급 성형 작업과 관련하여 개선된 특성 프로파일을 갖는 980 MPa 강판이 요구된다.
발명의 개시
본 발명은 980-1100 MPa의 인장 강도, 및 탁월한 성형성을 갖는 고강도(TBF) 강판에 관한 것이며, 연속 어닐링 라인(Continuous Annealing Line)(CAL)에서 산업적 규모로 강판을 생산할 수 있어야 한다. 본 발명은 국부 연신율 및 전체 연신율 둘 모두가 특히 자동차 좌석 구성요소에 중요한, 복잡한 구조 부재로 가공될 수 있는 강 조성물(steel composition)을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 일반적으로, 전체 연신율이 증가하면, 홀 확장비(hole expanding ratio)(HER) 또는 (λ)과 같은 국부 연신율에 의해 지배되는 성질이 악화되는 것으로 간주된다.
상세한 설명
본 발명은 청구범위에서 기술된다.
하기 합금 원소(wt. %)로 이루어진 조성물을 갖는다:
C 0.07 - 0.15
Mn 2.3 - 3.2
Si 0.6 - 1.2
Cr 0.05 - 0.5
Al ≤ 0.2
Nb ≤ 0.1
나머지는 철 및 불순물로 이루어진다.
별개의 원소들 및 이들의 서로간의 상호 작용의 중요성 뿐만 아니라 청구되는 합금의 화학적 성분의 제한이 하기에서 간략하게 설명된다. 강의 화학 조성에 대한 모든 백분율은 설명 전반에 걸쳐 중량 %(wt. %)로 표시된다. 경질 상의 양은 부피 %(vol. %)로 주어진다. 개별 요소의 상한 및 하한은 청구 범위에 명시된 한도 내에서 자유롭게 조합될 수 있다.
C: 0.07 - 0.15 %
C는 오스테나이트를 안정화시키고 잔류 오스테나이트 상 내에 충분한 탄소를 얻는 데 중요하다. C는 또한 요망하는 강도 수준을 얻는 데 중요하다. 일반적으로 0.1 %C 당 100MPa 정도의 인장 강도 증가가 예상될 수 있다. C가 0.07 % 미만이라면, 980 MPa의 인장 강도를 얻는 것이 어렵다. C가 0.15 %를 초과한다면, 용접성이 저하된다. 상한은 0.14, 0.13 또는 0.12 %일 수 있다. 하한은 0.08, 0.09, 또는 0.10 %일 수 있다. 바람직한 범위는 0.08 - 0.13 %이다.
Mn: 2.3 - 3.2 %
망간은 Ms 온도를 낮춤으로써 오스테나이트를 안정화시키고 냉각 동안 페라이트 및 펄라이트가 형성되는 것을 방지하는 고용 강화 원소이다. 또한, Mn는 Ac3 온도를 낮추고, 오스테나이트 안정성에 중요하다. 2.3 % 미만의 함량에서, 잔류 오스테나이트의 요망하는 양, 980 MPa의 인장 강도를 얻는 것이 어려울 수 있고, 오스테나이트화 온도가 종래의 산업적 어닐링 라인에 비해 너무 높을 수 있다. 또한, 보다 낮은 함량에서는, 다각형 페라이트의 형성을 피하는 것이 어려울 수 있다. 그러나, Mn의 양이 3.2 %보다 높다면, Mn이 액상에 축적되어 밴딩(banding)을 일으켜 잠재적으로 악화된 작업성을 초래하기 때문에 분리(segregation)의 문제가 발생할 수 있다. 그러므로, 상한은 3.1, 3.0, 2.9, 2.8 또는 2.7 %일 수 있다. 하한은 2.3, 2.4, 또는 2.5 %일 수 있다.
Si: 0.6 - 1.2 %
Si는 고용 강화 원소로서 작용하고, 얇은 강판의 강도 보장에 중요하다. Si는 시멘타이트 침전(cementite precipitation)을 억제하고 오스테나이트 안정화에 필수적이다.
그러나, 함량이 너무 높다면, 많은 규소 산화물이 스트립 표면 상에 형성될 것이고, 이로 인해 CAL에서 롤 상에 클래딩(cladding)이 생기고 이어서 생산된 강판에 표면 결함이 생길 수 있다. 그러므로, 상한은 1.2 %이고, 1.1, 1.05, 1.0 또는 0.95 %로 제한될 수 있다. 하한은 0.65, 0.7, 0.75 또는 0.80 %일 수 있다. 바람직한 범위는 0.7 - 1.0 %이다.
Cr: 0.05 - 0.5 %
Cr은 강판의 강도를 향상시키는데 효과적이다. Cr은 페라이트를 형성하고 펄라이트 및 베이나이트의 형성을 억제하는 원소이다. Ac3 온도 및 Ms 온도는 Cr 함량이 증가함에 따라 단지 약간 낮아진다. Cr은 안정화된 잔류 오스테나이트의 양을 증가시킨다. Cr의 양은 0.7 %로 제한된다. 상한은 0.65, 0.60, 0.55, 0.50, 0.45 또는 0.40, 0.35, 0.30 또는 0.25 %일 수 있다. 하한은 0.10, 또는 0.15 %일 수 있다. 바람직한 범위는 0.1 - 0.3 %이다.
Si + Cr: 0.9 - 1.3 %
Si + Cr의 양은 0.9 - 1.3 %의 범위 내에 있는 것이 바람직한데, 왜냐하면, Si 및 Cr가 함께 첨가되는 경우에 상승 효과를 갖고, 잔류 오스테나이트의 양을 증가시키고, 이것이 또한 연성(ductility)을 향상시키기 때문이다. 이러한 이유들로, Si + Cr의 양은 바람직하게는 0.9 내지 1.2 %의 범위로 제한된다.
Al: ≤ 0.2 %
Al은 페라이트 형성을 촉진하고, 또한 탈산제(deoxidizer)로서 일반적으로 사용된다. Ms 온도가 Al 함량을 증가시킴에 따라 증가한다. Al의 추가의 단점은 Ac3 온도의 급격한 증가를 야기하고, 이에 따라 CAL에서 강을 오스테나이트화하는 것을 더욱 어렵게 한다는 것이다. 이러한 이유들로, Al 함량은 바람직하게는 0.1 % 미만, 더욱 바람직하게는 0.08 % 미만으로 제한된다. 따라서, 탈산화(deoxidation)를 위해 Al만을 사용하는 것이 바람직하다. 이에 따라 상한은 0.09, 0.08, 0.07 또는 0.06 %일 수 있다. 특정 효과를 확보하기 위해, 하한은 0.005, 0.01, 0.02 또는 0.03 %로 설정될 수 있다.
Nb: < 0.1 %
Nb는 그레인 크기에 대한 영향으로 인해, 강도 및 인성을 향상시키기 위해 저 합금강에 일반적으로 사용된다. Nb는 NbC의 침전으로 인해 매트릭스 미세 구조 및 잔류 오스테나이트 상을 정제함으로써 강도 연신율 밸런스(strength elongation balance)를 증가시킨다. 강은 ≤ 0.05 %, 바람직하게는 ≤0.03 %의 양으로 Nb를 함유할 수 있다. 본 발명에 따라 의도적으로 Nb를 첨가할 필요는 없다. 그러므로, 상한은 ≤ 0.01 %로 제한될 수 있다.
본 발명의 고강도 TRIP-보조 베이나이틱 페라이트(TBF) 강판은 주로 매트릭스에 임베딩된 잔류 오스테나이트 개재물로 이루어진 미세 구조를 갖는다.
미세 구조 성분은 하기에서 부피 %(vol. %)로 표시된다.
강은 베이나이틱 페라이트(BF)의 매트릭스를 포함한다. 따라서, 베이나이틱 페라이트의 양은 일반적으로 ≥ 50 %이고, ≥ 55 %, ≥ 60 % 또는 ≥ 65 %일 수 있다. 또한, 미세 구조는 템퍼링된 마르텐사이트(tempered martensite)(TM)를 함유할 수 있다. 구성 성분 BF 및 TM은 서로 구분하기 어려울 수 있다. 따라서, 두 구성 성분의 총 함량이 70-90 %로 제한될 수 있다. 이 양은 일반적으로 80-90 %의 범위 내이다.
마르텐사이트는 그 안정성에 의거하여, 일부 오스테나이트가 오버에이징(overaging) 단계 말기에서 냉각 동안 마르텐사이트로 변태될 수 있기 때문에 최종 미세 구조에 존재할 수 있다. 마르텐사이트는 ≤ 15 %의 양으로 존재할 수 있다. 템퍼링되지 않은 마르텐사이트의 양은 바람직하게는 10, 9, 8, 7, 6 또는 5 %로 제한된다. 이들 템퍼링되지 않은 마르텐사이트 입자는 종종 잔류 오스테나이트 입자와 밀접하게 접촉하고, 이에 따라 이들은 종종 마르텐사이트-오스테나이트(martensite-austenite)(MA) 입자로서 지칭된다.
잔류 오스테나이트는 요망하는 TRIP 효과를 얻기 위한 전제조건이다. 잔류 오스테나이트의 양은 이에 따라, 2 - 20 %, 바람직하게는 5 - 15 %의 범위 내이어야 한다. 잔류 오스테나이트의 양은 문헌(Proc. Int. Conf. on TRIP-aided high strength ferrous alloys (2002), Ghent, Belgium, p. 61-64)에서 자세히 기술된 포화 자화 방법(saturation magnetization method)에 의해 측정되었다.
다각형 페라이트(PF)는 요망하는 미세 구조 구성성분이 아니며, 이에 따라 ≤ 10 %, 바람직하게는 ≤ 5 %, ≤ 3 % 또는 ≤ 1 %로 제한된다. 가장 바람직하게는, 강은 PF를 함유하지 않는다.
청구되는 강의 기계적 성질은 중요하며 다음 요건 중 적어도 하나가 충족되어야 한다:
인장 강도(Rm) 980 - 1100 MPa
항복 강도(Rp0.2) 580 - 920 MPa
전체 연신율(A50) ≥ 13 %
홀 확장비(λ) ≥ 50 %
항복비(Rp0.2/Rm) ≥ 0.75
바람직하게는, 이러한 요건은 모두 동시에 충족된다.
Rm, Rp0 .2 값은 샘플을 스트립의 길이 방향으로 취한 유럽 표준 EN 10002 Part 1에 따라 유도된다. 전체 연신율(A50)은 샘플을 스트립의 가로 방향으로 취한 일본 산업 표준 JIS Z 2241: 2011에 따라 유도된다.
본 발명의 강판의 기계적 성질은 합금 조성 및 미세 구조에 의해 크게 조절될 수 있다. 미세 구조는 CAL에서의 열처리에 의해, 특히 오버에이징 단계에서의 등온 처리 온도에 의해 조절될 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 하기를 갖는 고강도 냉간 압연 강판이 제공된다:
a) 하기 원소(wt. %)로 이루어진 조성물:
C 0.07 - 0.15
Mn 2.3 - 3.2
Si 0.6 - 1.2
Cr 0.05 - 0.5
Al ≤ 0.2
Nb ≤ 0.1
불순물을 제외한 나머지 Fe,
b) 베이나이틱 페라이트의 매트릭스를 포함하는 다상 미세 구조,
c) 980-1100 MPa의 인장 강도(Rm)
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 하기 요건 중 적어도 하나를 충족하는 고강도 냉간 압연 강판이 제공된다:
a) 하기 요건(wt. %) 중 적어도 하나를 충족하는 조성물:
C 0.08 - 0.14
Mn 2.4 - 3.1
Si 0.7 - 1.1
Cr 0.05 - 0.45
Al 0.005 - 0.1
Nb ≤ 0.05
(여기서, 불순물은 하기 요건 중 적어도 하나를 충족함:
Ti ≤ 0.05
Mo ≤ 0.05
N ≤ 0.015
B ≤ 0.005)
불순물 제외한 나머지 Fe
b) 하기(vol. %) 중 적어도 하나를 포함하는 다상 미세구조:
잔류 오스테나이트 2 - 20
마르텐사이트 ≤ 15
베이나이틱 페라이트 ≥ 50
다각형 페라이트 ≤ 10
c) 하기 기계적 성질 중 적어도 하나:
인장 강도(Rm) 990 - 1100 MPa
항복 강도(Rp0.2) 580 - 920 MPa
전체 연신율(A50) ≥ 13 %
홀 확장비(λ) ≥ 50 %
항복비(Rp0.2/Rm) ≥ 0.75
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 하기를 지닌 고강도 냉간 압연 강판이 제공된다:
a) 하기 요건(wt. %) 중 적어도 하나를 충족하는 조성물:
C 0.08 - 0.13
Mn 2.5 - 3.0
Si 0.75 - 1.05
Cr 0.1 - 0.4
Si + Cr 0.9 - 1.3
Al 0.01 - 0.08
Nb ≤ 0.01
(여기서, 불순물은 하기 요건 중 적어도 하나를 충족함:
Ti ≤ 0.02
V ≤ 0.02
Mo ≤ 0.03
N ≤ 0.008
B ≤ 0.003)
불순물 제외한 나머지 Fe
b) 하기(vol. %)를 포함하는 다상 미세구조:
잔류 오스테나이트 5 - 15
마르텐사이트 ≤ 10
베이나이틱 페라이트 ≥ 60
다각형 페라이트 ≤ 5
c) 하기 기계적 성질 중 적어도 하나:
인장 강도(Rm) 1000 - 1100 MPa
항복 강도(Rp0.2) 750 - 900 MPa
홀 확장비 ≥ 60 %
항복비(Rp0.2/Rm) 0.76 - 0.85
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 하기 요건 중 적어도 하나를 총족하는 고강도 냉간 압연 강판이 제공된다:
a) 하기 요건(wt. %) 중 적어도 하나를 충족하는 조성물:
C 0.09 - 0.12
Mn 2.5 - 2.9
Si 0.75 - 1.0
Cr 0.1 - 0.3
Si + Cr 0.9 - 1.2
Al 0.01 - 0.05
(여기서, 불순물은 하기 요건 중 적어도 하나를 충족함:
Ti ≤ 0.01
V ≤ 0.02
Mo ≤ 0.03
N ≤ 0.008
B ≤ 0.003)
불순물 제외한 나머지 Fe
c) 하기 기계적 성질 중 적어도 하나:
인장 강도(Rm) ≥ 1020 MPa
항복 강도(Rp0.2) ≥ 800 MPa
항복비(Rp0.2/Rm) ≥ 0.78
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 하기 요건을 충족하는 고강도 냉간 압연 강판이 제공된다:
a) 하기(wt. %)로 이루어진 조성물:
C 0.08 - 0.14
Mn 2.4 - 3.1
Si 0.7 - 1.1
Cr 0.05 - 0.45
Al 0.005 - 0.1
Nb ≤ 0.05
(여기서, 불순물은 하기 요건을 충족함:
Ti ≤ 0.05
Mo ≤ 0.05
N ≤ 0.015
B ≤ 0.005)
불순물 제외한 나머지 Fe
및/또는
b) 하기(vol. %)를 포함하는 다상 미세구조:
잔류 오스테나이트 2 - 20
마르텐사이트 ≤ 15
베이나이틱 페라이트 ≥ 50
다각형 페라이트 ≤ 10
및/또는
c) 하기 기계적 성질:
인장 강도(Rm) 1000 - 1100 MPa
항복 강도(Rp0.2) 580 - 920 MPa
전체 연신율(A50) ≥ 13 %
홀 확장비(λ) ≥ 50 %
항복비(Rp0.2/Rm) ≤ 0.84
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 하기 요건을 충족하는 고강도 냉간 압연 강판이 제공된다:
a) 하기 요건(wt. %)을 충족하는 조성물:
C 0.08 - 0.13
Mn 2.5 - 3.0
Si 0.7 - 1.1
Cr 0.1 - 0.4
Si + Cr 0.9 - 1.3
Al 0.01 - 0.08
(여기서, 불순물은 하기 요건을 충족함:
Ti ≤ 0.02
V ≤ 0.02
Mo ≤ 0.03
N ≤ 0.008
B ≤ 0.003)
불순물 제외한 나머지 Fe
및/또는
b) 하기(vol. %)를 포함하는 다상 미세구조:
잔류 오스테나이트 5 - 15
마르텐사이트 ≤ 10
베이나이틱 페라이트 ≥ 60
다각형 페라이트 ≤ 5
및/또는
c) 하기 기계적 성질:
인장 강도(Rm) 1000 - 1100 MPa
항복 강도(Rp0.2) 750 - 900 MPa
홀 확장비 ≥ 60 %
항복비(Rp0.2/Rm) 0.78 - 0.83
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 하기 요건을 충족하는 고강도 냉간 압연 강판이 제공된다:
a) 하기 요건(wt. %)을 충족하는 조성물:
C 0.09 - 0.12
Mn 2.5 - 2.9
Si 0.7 - 1.1
Cr 0.1 - 0.3
Si + Cr 0.9 - 1.2
Al 0.01 - 0.05
(여기서, 불순물은 하기 요건을 충족함:
Ti ≤ 0.01
V ≤ 0.02
Mo ≤ 0.03
N ≤ 0.008
B ≤ 0.003)
불순물 제외한 나머지 Fe
및/또는
c) 하기 기계적 성질:
인장 강도(Rm) 1000 - 1100 MPa
항복 강도(Rp0.2) 750 - 920 MPa
전체 연신율(A50) ≥ 13 %
홀 확장비(λ) ≥ 50 %
항복비(Rp0.2/Rm) 0.78 - 0.82
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 정의된 바와 같은 고강도 냉간 압연 강판이 제공되며, 상기 냉간 압연 강판의 두께는 1.0 - 1.6 mm, 바람직하게는 1.1 - 1.5 mm, 더욱 바람직하게는 1.2 - 1.4 mm이다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 정의된 바와 같은 고강도 냉간 압연 강판이 제공되며, 베이나이틱 페라이트와 템퍼링된 마르텐사이트의 총 함량은 70 - 90 vol. %, 바람직하게는 80 - 90 vol. %이다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 정의된 바와 같은 고강도 냉간 압연 강판이 제공되며, 인장 강도(Rm)와 전체 연신율(A50)의 곱은 ≥ 13000 MPa%, 바람직하게는 ≥ 13500 MPa%이다.
실시예
표 1은 조사된 강판의 조성을 기술한다.
Figure pct00001
표 1. 조사된 강판의 조성.
강철 합금의 열은 연속 캐스터(caster)에서 생성되었다. 슬래브를 재가열하고 약 2.8 ㎜의 두께로 열간 압연 처리하였다. 열간 압연 종료 온도는 약 900℃였고, 권취 온도(coiling temperature)는 약 550℃였다. 열간 압연된 스트립을 열간 압연 스트립의 인장 강도를 감소시키고, 이로써 냉간 압연력을 감소시키기 위해 약 625℃에서 10시간 동안 산세 처리하고(pickling), 배치 어닐링(batch annealing)하였다. 이후, 스트립을 파이브 스탠드 냉간 압연기(five stand cold rolling mill)에서 약 1.4mm의 최종 두께로 냉간 압연하고, 최종적으로 연속 어닐링 처리하였다.
표 2는 열간 및 냉간 압연 파라미터를 기술한다. 배치 어닐링은 약 10시간 동안 열간 압연 단계와 냉간 압연 단계 사이에 수행되었다.
Figure pct00002
표 2. 열간 및 냉간 압연 파라미터.
어닐링 사이클은 약 850℃의 온도로 가열, 약 120초 동안 침지, 약 10℃/s의 속도로 약 750℃의 온도로 느린 가스 제트 냉각, 약 40℃/s의 속도로 약 390 - 400℃의 오버에이징 온도로 급속 가스 냉각, 오버에이징 온도에서 등온 유지 및 주위 온도로 최종 냉각으로 이루어졌다. CAL에서의 처리의 세부 사항은 표 3에 제시된다.
Figure pct00003
표 3. CAL에서의 처리 파라미터.
본 발명에 따라 생성된 재료는 표 4에 나타난 바와 같이 탁월한 기계적 성질을 갖는 것으로 밝혀졌다. 모든 실시예는 베이나이틱 페라이트의 매트릭스를 지녔고, 10 % 미만의 마르텐사이트 및 최소량의 페라이트를 함유하였다.
특히, 본 발명의 모든 실시예는, 홀 확장 시험(hole expansion test)에 의해 측정된 홀 확장도(λ)가 본 발명의 모든 실시예에 대해 52 %를 초과하는 것과 동시에 13 % 초과의 전체 연신율(A50)을 나타냄을 알 수 있다.
Figure pct00004
표 4. 기계적 성질.
Rm 및 Rp0 . 값이 유럽 표준(European norm) EN 10002 Part 1에 따라 유도되며, 샘플을 스트립의 길이 방향으로 취하였다. 연신율(A50)은 스트립의 횡방향으로 취한 샘플에 대해 일본 산업 표준(Japanese Industrial Standard) JIS Z 2241:2011에 따라 유도된다.
홀 확장비(λ)는 홀 확장 시험(HET)을 거친 3개의 샘플의 평균 값으로서 보고된다. 그것은 ISO/TS16630:2009(E)에 따른 홀 확장 시험 방법에 의해 결정되었다. 이 시험에서, 60°의 정점을 갖는 원뿔형 펀치를 100 x 100 mm2의 크기를 갖는 강판의 직경 10 mm의 천공된 홀에 밀어 넣는다. 첫 번째 균열이 결정되고 홀 직경이 서로 직각인 두 방향으로 측정되자 마자 시험을 중단한다. 산술 평균값이 계산에 사용된다.
홀 확장비(λ)(%)는 하기와 같이 계산된다:
λ = (Dh - Do)/Do x 100
상기 식에서, Do는 개시시 홀의 직경(10mm)이고, Dh는 시험 후 홀의 직경이다.
산업상 이용 가능성
본 발명의 재료는 자동차의 고강도 구조 부품에 널리 적용될 수 있다. 고강도 강판은 전체 연신율에 대한 높은 요구 및 동시에 낮은 에지 균열 감도(edge crack sensitivity)를 갖는 부품의 생산에 특히 아주 적합하다.

Claims (10)

  1. a) 하기 원소(wt. %)로 이루어진 조성물:
    C 0.07 - 0.15
    Mn 2.3 - 3.2
    Si 0.6 - 1.2
    Cr 0.05 - 0.5
    Al ≤ 0.2
    Nb ≤ 0.1
    불순물을 제외한 나머지 Fe,
    b) 베이나이틱 페라이트(bainitic ferrite)의 매트릭스를 포함하는 다상 미세구조(multiphase microstructure),
    c) 980 - 1100 MPa의 인장 강도(Rm)
    를 갖는, 고강도 냉간 압연 강판(high strength cold rolled steel sheet).
  2. 제1항에 있어서,
    a) 하기 요건(wt. %) 중 적어도 하나를 충족하는 조성물:
    C 0.08 - 0.14
    Mn 2.4 - 3.1
    Si 0.7 - 1.1
    Cr 0.05 - 0.45
    Al 0.005 - 0.1
    Nb ≤ 0.05
    (여기서, 불순물은 하기 요건 중 적어도 하나를 충족함:
    Ti ≤ 0.05
    Mo ≤ 0.05
    N ≤ 0.015
    B ≤ 0.005)
    불순물을 제외한 나머지 Fe
    b) 하기(vol. %) 중 적어도 하나를 포함하는 다상 미세구조:
    잔류 오스테나이트 2 - 20
    마르텐사이트 ≤ 15
    베이나이틱 페라이트 ≥ 50
    다각형 페라이트 ≤ 10
    c) 하기 기계적 성질 중 적어도 하나:
    인장 강도(Rm) 990 - 1100 MPa
    항복 강도(Rp0.2) 580 - 920 MPa
    전체 연신율(A50) ≥ 13 %
    홀 확장비(λ) ≥ 50 %
    항복비(Rp0.2/Rm) ≥ 0.75
    의 요건 중 적어도 하나를 충족하는, 고강도 냉간 압연 강판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    a) 하기 요건(wt. %) 중 적어도 하나를 충족하는 조성물:
    C 0.08 - 0.13
    Mn 2.5 - 3.0
    Si 0.75 - 1.05
    Cr 0.1 - 0.4
    Si + Cr 0.9 - 1.3
    Al 0.01 - 0.08
    Nb ≤ 0.01
    (여기서, 불순물은 하기 요건 중 적어도 하나를 충족함:
    Ti ≤ 0.02
    V ≤ 0.02
    Mo ≤ 0.03
    N ≤ 0.008
    B ≤ 0.003)
    불순물을 제외한 나머지 Fe
    b) 하기(vol. %)를 포함하는 다상 미세구조:
    잔류 오스테나이트 5 - 15
    마르텐사이트 ≤ 10
    베이나이틱 페라이트 ≥ 60
    다각형 페라이트 ≤ 5
    c) 하기 기계적 성질 중 적어도 하나:
    인장 강도(Rm) 1000 - 1100 MPa
    항복 강도(Rp0 .2) 750 - 900 MPa
    홀 확장비 ≥ 60 %
    항복비(Rp0 .2/Rm) 0.76 - 0.85
    를 갖는, 고강도 냉간 압연 강판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    a) 하기 요건(wt. %) 중 적어도 하나를 충족하는 조성물:
    C 0.09 - 0.12
    Mn 2.5 - 2.9
    Si 0.75 - 1.0
    Cr 0.1 - 0.3
    Si + Cr 0.9 - 1.2
    Al 0.01 - 0.05
    (여기서, 불순물은 하기 요건 중 적어도 하나를 충족함:
    Ti ≤ 0.01
    V ≤ 0.02
    Mo ≤ 0.03
    N ≤ 0.008
    B ≤ 0.003)
    불순물을 제외한 나머지 Fe
    c) 하기 기계적 성질 중 적어도 하나:
    인장 강도(Rm) ≥ 1020 MPa
    항복 강도(Rp0 .2) ≥ 800 MPa
    항복비(Rp0 .2/Rm) ≥ 0.78
    의 요건 중 적어도 하나를 충족하는, 고강도 냉간 압연 강판.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    a) 하기(wt. %)로 이루어진 조성물:
    C 0.08 - 0.14
    Mn 2.4 - 3.1
    Si 0.7 - 1.1
    Cr 0.05 - 0.45
    Al 0.005 - 0.1
    Nb ≤ 0.05
    (여기서 불순물은 하기 요건을 충족함:
    Ti ≤ 0.05
    Mo ≤ 0.05
    N ≤ 0.015
    B ≤ 0.005)
    불순물을 제외한 나머지 Fe
    및/또는
    b) 하기(vol. %)를 포함하는 다상 미세구조:
    잔류 오스테나이트 2 - 20
    마르텐사이트 ≤ 15
    베이나이틱 페라이트 ≥ 50
    다각형 페라이트 ≤ 10
    및/또는
    c) 하기 기계적 성질:
    인장 강도(Rm) 1000 - 1100 MPa
    항복 강도(Rp0 .2) 580 - 920 MPa
    전체 연신율(A50) ≥ 13 %
    홀 확장비(λ) ≥ 50 %
    항복비(Rp0 .2/Rm) ≤ 0.84
    의 요건을 충족하는, 고강도 냉간 압연 강판.
  6. 제3항에 있어서,
    a) 하기 요건(wt. %)을 충족하는 조성물:
    C 0.08 - 0.13
    Mn 2.5 - 3.0
    Si 0.7 - 1.1
    Cr 0.1 - 0.4
    Si + Cr 0.9 - 1.3
    Al 0.01 - 0.08
    (여기서, 불순물은 하기 요건을 충족함:
    Ti ≤ 0.02
    V ≤ 0.02
    Mo ≤ 0.03
    N ≤ 0.008
    B ≤ 0.003)
    불순물을 제외한 나머지 Fe
    및/또는
    b) 하기(vol. %)를 포함하는 다상 미세구조:
    잔류 오스테나이트 5 - 15
    마르텐사이트 ≤ 10
    베이나이틱 페라이트 ≥ 60
    다각형 페라이트 ≤ 5
    및/또는
    c) 하기 기계적 성질:
    인장 강도(Rm) 1000 - 1100 MPa
    항복 강도(Rp0 .2) 750 - 900 MPa
    홀 확장비 ≥ 60 %
    항복비(Rp0 .2/Rm) 0.78 - 0.83
    의 요건을 충족하는, 고강도 냉간 압연 강판.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    a) 하기 요건(wt. %)을 충족하는 조성물:
    C 0.09 - 0.12
    Mn 2.5 - 2.9
    Si 0.7 - 1.1
    Cr 0.1 - 0.3
    Si + Cr 0.9 - 1.2
    Al 0.01 - 0.05
    (여기서, 불순물은 하기 요건을 충족함:
    Ti ≤ 0.01
    V ≤ 0.02
    Mo ≤ 0.03
    N ≤ 0.008
    B ≤ 0.003)
    불순물을 제외한 나머지 Fe
    및/또는
    c) 하기 기계적 성질:
    인장 강도(Rm) 1000 - 1100 MPa
    항복 강도(Rp0 .2) 750 - 920 MPa
    전체 연신율(A50) ≥ 13 %
    홀 확장비(λ) ≥ 50 %
    항복비(Rp0 .2/Rm) 0.78 - 0.82
    의 요건을 충족하는, 고강도 냉간 압연 강판.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 냉간 압연판의 두께가 1.0 - 1.6 mm인, 고강도 냉간 압연 강판.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 베이나이틱 페라이트 및 템퍼링된 마르텐사이트의 전체 함량이 70 - 90 vol. %인, 고강도 냉간 압연 강판.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 인장 강도(Rm)와 전체 연신율(A50)의 곱이 ≥ 13000 MPa%인, 고강도 냉간 압연 강판.
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