KR20210080676A - High-strength steel sheet with excellent ductability and formability and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자동차 부품에 적합한 780MPa급의 연성 및 성형성이 우수한 고강도 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a steel sheet and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a high-strength steel sheet having excellent ductility and formability of 780 MPa class suitable for automobile parts and a method for manufacturing the same.
최근 자동차 시장에서 연비 향상과 안정성 향상을 목적으로 초고강도 강판의 사용이 점차 늘어나면서 높은 성형성을 가진 초고강도강의 수요가 증가하고 있다. 이러한 요구에 맞추어 고연성 및 우수한 홀 확장성을 지닌 초고강도 강에 대한 다양한 개발이 이루어지고 있다.Recently, as the use of ultra-high-strength steel sheets for the purpose of improving fuel efficiency and stability in the automobile market is gradually increasing, the demand for ultra-high-strength steel with high formability is increasing. In response to these demands, various developments have been made on ultra-high strength steel with high ductility and excellent hole expandability.
일반적으로 이상조직강(Dual Phase steel, DP)의 경우 강도 및 연성 밸런스가 우수한 강으로, 그 활용도는 높지만 난성형성 부품을 가공하는 데 있어 성형성 확보에 한계가 존재한다. 이는 이상조직강을 구성하는 페라이트와 마르텐사이트 간의 상간 경도 차이가 크기 때문으로, TRIP(Transformed Induced Plasticity) 강의 경우 경질조직이 베이나이트 및 마르텐사이트로 구성되어 있어 DP 강에 비하여 비교적 우수한 성형성을 가진다. 또한 잔류 오스테나이트(Retained Austenite, RA)의 변형유기변태에 의한 가공경화능 향상으로 인하여 이상조직강에 비해 높은 연신율을 갖는것이 특징이다. In general, dual phase steel (DP) is a steel with an excellent balance of strength and ductility, and although its utility is high, there is a limit to securing formability in machining difficult-to-form parts. This is because the difference in hardness between the phases between ferrite and martensite constituting the ideal steel is large. In the case of TRIP (Transformed Induced Plasticity) steel, the hard structure is composed of bainite and martensite, which has relatively superior formability compared to DP steel. . In addition, it is characterized by having a higher elongation compared to an ideal-structured steel due to the improvement of work hardenability by strain-induced transformation of Retained Austenite (RA).
TRIP 강의 경우 성분과 공정기술에 따라 다양한 종류로 구분되나 기본적으로 잔류 오스테나이트를 확보하기 위해서는 많은 양의 실리콘(Si)을 첨가하여야 한다. 그러나, 1.5중량% 이상의 실리콘(Si)이 첨가될 경우, 도금재 생산에 있어 다양한 표면 품질 문제를 야기할 수 있다. 잔류 오스테나이트의 안정성을 확보하기 위한 방안으로 Q&P(Quenching & Partitioning) 강이 개발 되었으나, 해당 기술의 적용을 위해서는 새로운 설비투자와 생산시 재가열 공정들으로 인해 생산 비용이 증가하는 문제가 있다.In the case of TRIP steel, it is divided into various types according to the composition and process technology, but basically, a large amount of silicon (Si) must be added to secure retained austenite. However, when 1.5 wt% or more of silicon (Si) is added, various surface quality problems may occur in the production of plating materials. Q&P (Quenching & Partitioning) steel was developed as a way to secure the stability of retained austenite, but for the application of the technology, there is a problem in that the production cost increases due to new facility investment and reheating processes during production.
일본 특허 공개 소61-157625호에서는 중량%로, C: 0.12~0.7%, Si:0.4~1.4%, Mn: 0.2~2.5%을 함유하는 강판을, 페라이트-오스테나이트의 2상 영역 또는 오스테나이트 단상 영역으로 가열하여 어닐링하여 냉각하고, 350∼500℃에서 유지하는 오스템퍼링 처리를 행하여 오스테나이트를 안정화시키는 고강도 냉연 강판의 제조 방법이 개시되어 있다. 이러한 기술에 의해 연성 및 냉간 가공성이 우수한 냉연강판을 제조하는 것이 가능하다. 그러나 용융 아연 도금 강판의 제조에 있어서, 오스템퍼링 처리를 충분히 행할 수 있는 시간적 제한이 존재하므로 종래 기술에서와 같은 안정한 잔류 오스테나이트를 얻을 수 없다.In Japanese Patent Laid-Open No. 61-157625, a steel sheet containing 0.12 to 0.7% of C, 0.4 to 1.4% of Si, and 0.2 to 2.5% of Mn by weight, by weight, is described as a two-phase region of ferrite-austenite or austenite. Disclosed is a method for manufacturing a high-strength cold-rolled steel sheet in which austenite is stabilized by heating to a single-phase region, annealing, cooling, and performing austenite treatment maintained at 350 to 500°C. It is possible to manufacture a cold-rolled steel sheet excellent in ductility and cold workability by such a technique. However, in the manufacture of a hot-dip galvanized steel sheet, since there is a time limit for sufficiently performing austenite treatment, stable retained austenite as in the prior art cannot be obtained.
공개특허공보 10-2019-0040018에서는 중량%로, C: 0.03%∼0.70%, Si: 0.25%∼2.50%, Mn: 1.00%∼5.00%, P: 0.100% 이하, S: 0.010% 이하, sol.Al: 0.001%∼2.500, N: 0.020% 이하를 포함하고, 잔부가 철 및 불순물로 이루어지고, 금속 조직이, 5.0체적% 초과의 잔류 오스테나이트, 5.0체적% 초과의 템퍼링 마르텐사이트를 포함하고, 잔류 오스테나이트 중의 C양이 0.85질량% 이상인 것을 만족하는 국부 연성이 우수한 고강도 냉연강판의 제조 방법이 개시되어 있다. 그러나 난성형성 부품 성형을 위한 홀확장성은 고려되고 있지 않다. 또한 잔류오스테나이트를 안정화 시키기 위해 Si을 과다 첨가할 경우 Si산화물에 의해 표면 젖음성이 낮아져 도금성이 저하될 수 있다. In Unexamined Patent Publication No. 10-2019-0040018, in wt%, C: 0.03% to 0.70%, Si: 0.25% to 2.50%, Mn: 1.00% to 5.00%, P: 0.100% or less, S: 0.010% or less, sol .Al: 0.001% to 2.500, N: 0.020% or less, the balance consists of iron and impurities, the metal structure contains more than 5.0 volume% of retained austenite, more than 5.0 volume% of tempered martensite, , a method for manufacturing a high-strength cold-rolled steel sheet excellent in local ductility satisfying that the amount of C in retained austenite is 0.85 mass% or more is disclosed. However, hole expandability for forming difficult-to-form parts is not considered. In addition, when Si is excessively added to stabilize retained austenite, the surface wettability is lowered by the Si oxide, and plating properties may be deteriorated.
공개특허공보 10-2014-7010265에서는 중량%로, C: 0.10∼0.6%, Si: 0∼3%, Mn: 0.5∼3.0%, Al: 0.005∼3.0%을 함유하는 강판을, 상기 성분 조성을 만족하는 강재를 페라이트-오스테나이트 2 상역 또는 오스테나이트 단상역에서 가열하고, Ms 미만의 온도로 냉각한뒤 350℃이상 490℃ 이하의 온도로 재 가열하여 가공성이 우수한 TRIP강판의 재조 방법이 개시되었다. 그러나 Mn 함량이 높을 경우 Mn 편석등을 방지하기 위해 슬라브 가열 온도 및 시간이 증가하게 되어 생산 비용이 증가하며 냉각 뒤 재가열 공정을 거치기 위해서는 이에 대한 설비 투자 비용 및 공정 비용이 상승하게 된다.In Patent Publication No. 10-2014-7010265, a steel sheet containing 0.10 to 0.6% C, 0 to 3% Si, 0.5 to 3.0% Mn, and 0.005 to 3.0% by weight, Al: 0.005 to 3.0% by weight, satisfies the above component composition A method for manufacturing a TRIP steel sheet excellent in workability by heating a steel material to be used in a ferrite-austenite two-phase region or austenite single-phase region, cooling it to a temperature below Ms, and then reheating it to a temperature of 350°C or higher and 490°C or lower was disclosed. However, if the Mn content is high, the slab heating temperature and time are increased to prevent Mn segregation, and the production cost increases. In order to go through the reheating process after cooling, the equipment investment cost and process cost for this increase.
공개특허공보 10-2014-0057177에서는 중량%호, C: 0.1~0.3%, Si: 0.1~2.0%, Mn: 1.5~3.0%, Al: 0.005~1.5%을 함유하고 냉연강판을 Ac3 이상의 온도로 소둔 및 냉각하는 1차 소둔 단계, 및 상기 1차 소둔 후 Ac1~Ac3 범위의 온도로 가열 및 유지한 다음, 20℃/s 이상의 냉각속도로 Ms~Mf까지 냉각한 후, Ms 이상으로 재가열하여 1초 이상 유지한 후 냉각하는 2차 소둔 단계를 포함하는 연성이 우수한 용융아연도금강판의 제조법이 기재되어 있다. 하지만 1차, 2차 소둔 공정은 제조 비용 상승의 원인이 되며 이러한 공정을 거치기 위해서는 이에 맞는 추가 설비 투자가 필요하다.In Laid-Open Patent Publication No. 10-2014-0057177, it contains No. by weight, C: 0.1 to 0.3%, Si: 0.1 to 2.0%, Mn: 1.5 to 3.0%, Al: 0.005 to 1.5%, and the cold-rolled steel sheet is heated to a temperature of Ac3 or higher. After the primary annealing step of annealing and cooling, and after the primary annealing, heating and maintaining at a temperature in the range of Ac1 to Ac3, then cooling to Ms to Mf at a cooling rate of 20° C./s or more, and then reheating to Ms or more to 1 A method of manufacturing a hot-dip galvanized steel sheet having excellent ductility including a secondary annealing step of cooling after holding for more than a second is disclosed. However, the primary and secondary annealing processes cause an increase in manufacturing cost, and additional equipment investment is required to go through these processes.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 인장강도(TS): 780MPa 이상의 고강도 강으로서 연성과 성형성을 동시에 확보한 강판 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.The problem to be solved by the present invention is to provide a steel sheet having both ductility and formability as high-strength steel having tensile strength (TS): 780 MPa or more, and a method for manufacturing the same.
본 발명의 일 관점에 따른 고강도 강판은 중량%로, 탄소(C): 0.1~0.3%, 실리콘(Si): 0.5~2.5%, 망간(Mn): 1.0~3.0%, 인(P): 0.01% 이하, 황(S): 0.02% 이하, 알루미늄(Al): 0.1~1.0%, 티타늄(Ti): 0.005~0.1%, 니오븀(Nb): 0.005~0.1%, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 티타늄(Ti)과 질소(N) 함량은 다음의 식에 의해 제어되고, [Ti] ≥ 3.4 x [N]High-strength steel sheet according to an aspect of the present invention is, by weight%, carbon (C): 0.1 to 0.3%, silicon (Si): 0.5 to 2.5%, manganese (Mn): 1.0 to 3.0%, phosphorus (P): 0.01 % or less, sulfur (S): 0.02% or less, aluminum (Al): 0.1 to 1.0%, titanium (Ti): 0.005 to 0.1%, niobium (Nb): 0.005 to 0.1%, remaining iron (Fe) and other unavoidable Including impurities, the titanium (Ti) and nitrogen (N) content is controlled by the following formula, [Ti] ≥ 3.4 x [N]
([Ti] 및 [N]는 각각 강판 전체 중량에서 티타늄 및 질소의 함량을 중량%로 나타낸 것), 인장강도(TS): 780MPa 이상, 연신율(EL): 25% 이상, 및 홀확장성(HER): 30% 이상의 물성을 갖는 것을 특징으로 한다.([Ti] and [N] represent the content of titanium and nitrogen in weight percent in the total weight of the steel sheet, respectively), tensile strength (TS): 780 MPa or more, elongation (EL): 25% or more, and hole expandability ( HER): It is characterized in that it has 30% or more of physical properties.
상기 강판은 폴리고날 페라이트: 30~70%, 베이나이트: 5~40%, 마르텐사이트: 0~10%, 및 잔류 오스테나이트: 5~15%로 이루어진 미세조직을 가질 수 있다.The steel sheet may have a microstructure composed of polygonal ferrite: 30 to 70%, bainite: 5 to 40%, martensite: 0 to 10%, and retained austenite: 5 to 15%.
상기 강판의 평균 결정립도는 1~5 ㎛이고, 폴리고날 페라이트상의 에스팩트 비(aspect ratio)는 3이하이고, 베이나이트와 마르텐사이트의 에스팩트비는 3이상, 잔류 오스테나이트 중 에스팩트비가 3이하인 상이 70% 이상인 조직을 갖는 것이 바람직하다.The steel sheet has an average grain size of 1 to 5 μm, an aspect ratio of polygonal ferrite is 3 or less, an aspect ratio of bainite and martensite is 3 or more, and an aspect ratio of retained austenite is 3 or less. It is desirable to have a tissue with at least 70% phase.
본 발명의 일 관점에 따른 고강도 강판의 제조방법은, (a) 중량%로, 탄소(C): 0.1~0.3%, 실리콘(Si): 0.5~2.5%, 망간(Mn): 1.0~3.0%, 인(P): 0.01% 이하, 황(S): 0.02% 이하, 알루미늄(Al): 0.1~1.0%, 티타늄(Ti): 0.005~0.1%, 니오븀(Nb): 0.005~0.1%, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 열연 강판을 준비하는 단계; (b) 상기 열연 강판을 500 ~ 650℃의 온도 범위에서 권취하는 단계; (c) 상기 강판을 55 ~ 70%의 압하율로 냉간 압연하는 단계; (d) 상기 냉간 압연된 냉연 강판을 800 ~ 900℃의 온도 범위에서 소둔 열처리하는 단계; 및 (e) 상기 강판을 합금화를 위해 450 ~ 650℃의 온도 범위에서 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A method of manufacturing a high-strength steel sheet according to an aspect of the present invention, (a) by weight, carbon (C): 0.1 to 0.3%, silicon (Si): 0.5 to 2.5%, manganese (Mn): 1.0 to 3.0% , phosphorus (P): 0.01% or less, sulfur (S): 0.02% or less, aluminum (Al): 0.1 to 1.0%, titanium (Ti): 0.005 to 0.1%, niobium (Nb): 0.005 to 0.1%, remainder Preparing a hot-rolled steel sheet containing iron (Fe) and other unavoidable impurities; (b) winding the hot-rolled steel sheet in a temperature range of 500 to 650°C; (c) cold rolling the steel sheet at a reduction ratio of 55 to 70%; (d) annealing the cold-rolled cold-rolled steel sheet in a temperature range of 800 to 900°C; and (e) heat-treating the steel sheet in a temperature range of 450 to 650° C. for alloying.
상기 (a) 단계는, 상기 강 슬라브를 1,150~1,300℃에서 재가열하는 단계; 및 마무리압연온도(FDT): 800~1,100℃에서 열간압연하는 단계를 포함할 수 있다.The step (a) comprises the steps of reheating the steel slab at 1,150 ~ 1,300 ℃; And finishing rolling temperature (FDT): may include the step of hot rolling at 800 ~ 1,100 ℃.
상기 (b) 단계에서, 상기 권취 전에 상기 열연 강판을 1 ~ 100℃/s의 냉각 속도로 냉각하는 단계를 더 포함할 수 있다.In step (b), the method may further include cooling the hot-rolled steel sheet at a cooling rate of 1 to 100° C./s before the winding.
상기 (e) 단계는, (e-1) 상기 강판을 1~10 ℃의 승온 속도로 800 ~ 900℃까지 승온 후 60 ~ 600초간 유지하는 단계; (e-2) 상기 강판을 3 ~ 20 ℃/s 냉각 속도로 400~550℃까지 냉각 후 10~100초간 유지하는 단계; 및 (e-3) 상기 강판을 450 ~ 650℃의 온도 범위에서 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.The step (e) comprises the steps of: (e-1) raising the temperature of the steel sheet to 800 to 900°C at a temperature increase rate of 1 to 10°C and then maintaining the steel sheet for 60 to 600 seconds; (e-2) maintaining the steel sheet for 10 to 100 seconds after cooling to 400 to 550 °C at a cooling rate of 3 to 20 °C/s; and (e-3) heat-treating the steel sheet in a temperature range of 450 to 650°C.
상기 (e) 단계 후 강판은 인장강도(TS): 780MPa 이상, 연신율(EL): 25% 이상, 및 홀확장성(HER): 30% 이상의 물성을 가지며, 폴리고날 페라이트: 30~70%, 베이나이트: 5~40%, 마르텐사이트: 0~10%, 및 잔류 오스테나이트: 5~15%로 이루어진 미세조직을 갖는 것이 바람직하다.After step (e), the steel sheet has physical properties such as tensile strength (TS): 780 MPa or more, elongation (EL): 25% or more, and hole expansion (HER): 30% or more, polygonal ferrite: 30 to 70%, It is preferable to have a microstructure composed of bainite: 5 to 40%, martensite: 0 to 10%, and retained austenite: 5 to 15%.
본 발명에 따르면, 합금 성분조성의 제어 및 공정 조건의 제어를 통해 연신율과 홀 확장성을 동시에 확보함으로서 자동차 부품 중 난성형 부품의 고강도강으로 대체하는 것을 기대할 수 있다.According to the present invention, it can be expected to replace with high-strength steel for difficult-to-form parts among automobile parts by simultaneously securing elongation and hole expandability through control of alloy composition and process conditions.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연성 및 성형성이 우수한 고강도 강판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정순서도이다.1 is a process flowchart schematically illustrating a method of manufacturing a high-strength steel sheet having excellent ductility and formability according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 본 명세서에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다. 본 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily practice it. The present invention may be embodied in several different forms, and is not limited to the embodiments described herein. The same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout this specification. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.
연성 및 성형성이 우수한 고강도 강판High-strength steel sheet with excellent ductility and formability
본 발명의 연성 및 성형성이 우수한 고강도 강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.1~0.3%, 실리콘(Si): 0.5~2.5%, 망간(Mn): 1.0~3.0%, 인(P): 0.01% 이하, 황(S): 0.02% 이하, 알루미늄(Al): 0.1~1.0%, 티타늄(Ti): 0.005~0.1%, 니오븀(Nb): 0.005~0.1%, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.The high-strength steel sheet excellent in ductility and formability of the present invention is, by weight, carbon (C): 0.1 to 0.3%, silicon (Si): 0.5 to 2.5%, manganese (Mn): 1.0 to 3.0%, phosphorus (P) ): 0.01% or less, Sulfur (S): 0.02% or less, Aluminum (Al): 0.1 to 1.0%, Titanium (Ti): 0.005 to 0.1%, Niobium (Nb): 0.005 to 0.1%, remaining iron (Fe) and other unavoidable impurities.
이하에서는, 본 발명의 일 구체예에 따른 연성 및 성형성이 우수한 고강도 강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 함량에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the role and content of each component included in the high-strength steel sheet having excellent ductility and formability according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
탄소(C): 0.1 ~ 0.3중량%Carbon (C): 0.1 to 0.3 wt%
탄소(C)는 강재의 강도를 확보하는데 가장 경제적이며 효과적인 합금성분이다. 탄소(C)는 냉각 중 오스테나이트 상변태 억제 등 강도를 증가시키고 잔류 오스테나이트를 안정화시키는 주요 원소로 사용되었다. 탄소(C)가 0.1중량% 이하로 첨가되는 경우 얻고자하는 원하는 재질을 확보하기가 어렵고, 탄소(C)의 함량이 0.3중량%를 초과하면, 2상 분율의 증가 및 펄라이트 생성으로 재질이 열위(강도 미달)되는 부분이 발생 할 수 있다. 또한 이상 분율이 증가할수록 홀 확장성이 낮아지는 문제도 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명에서 탄소(C)의 함량은 0.1 ~ 0.3중량%로 한정하는 것이 바람직하다.Carbon (C) is the most economical and effective alloying component to secure the strength of steel. Carbon (C) was used as a main element to increase strength, such as suppression of austenite phase transformation during cooling, and to stabilize retained austenite. When carbon (C) is added in 0.1 wt% or less, it is difficult to secure a desired material to be obtained, and when the carbon (C) content exceeds 0.3 wt%, the material is inferior due to an increase in the two-phase fraction and generation of pearlite (Understood strength) may occur. In addition, as the abnormal fraction increases, a problem in which hole expandability decreases may also occur. Therefore, in the present invention, the content of carbon (C) is preferably limited to 0.1 to 0.3% by weight.
실리콘(Si): 0.5 ~ 2.5중량%Silicon (Si): 0.5 to 2.5 wt%
실리콘(Si)은 페라이트 안정화 원소로 잘 알려져 있어 냉각 중 페라이트 분율을 높여 연성을 증가시키는 원소로 잘 알려져 있다. 또한 탄화물의 형성 억제력이 매우 크기 때문에 베이나이트 형성 시 잔류 오스테나이트 내 탄소 농도 증가를 통한 TRIP 효과를 확보하기 위한 필수 원소로, 0.5중량% 이상의 첨가가 필요하다. 그러나, 실리콘(Si)을 다량으로 첨가하면 오스테나이트 쪽으로 탄소(C)의 농도가 높아져 이상분리는 잘 되지만 기지조직 페라이트와의 경도차가 증가하여 홀 확장성(HER)이 낮아지고 항복강도(YP)도 낮아져 스펙에 미달이 발생할 수 있다. 따라서, 실리콘(Si)은 0.5 ~ 2.5중량%의 함량으로 첨가하는 것이 바람직하다.Silicon (Si) is well known as a ferrite stabilizing element and is well known as an element that increases ductility by increasing the ferrite fraction during cooling. In addition, since the carbide formation inhibitory power is very large, it is an essential element to secure the TRIP effect through an increase in the carbon concentration in the retained austenite during the formation of bainite. However, when a large amount of silicon (Si) is added, the concentration of carbon (C) increases toward austenite, which leads to good separation of abnormalities, but increases the hardness difference with the matrix structure ferrite, thereby lowering the hole expandability (HER) and yielding strength (YP) Also, the specification may be lowered. Therefore, it is preferable to add silicon (Si) in an amount of 0.5 to 2.5 wt%.
망간(Mn): 1.0 ~ 3.0중량%Manganese (Mn): 1.0 to 3.0 wt%
망간(Mn)은 오스테나이트 안정화 원소로, 저온상의 분율을 증가시키고 고용 강화 효과로 강도를 증가시키는 원소로 사용되었다. 강도 및 인성 확보를 위하여 망간(Mn)은 1.0중량% 이상 첨가되는 것이 바람직하다. 그러나, 과다하게 첨가되면 편석이 발생하기 쉽고 편석대에서 마르텐사이트가 형성되어 원하는 조직의 형성을 크게 저해한다. 특히 인장강도를 780MPa 이상으로 확보하기 위해서는 망간(Mn)의 첨가가 매우 유효하지만, 높은 연성을 동시에 얻기 위해서는 그 상한을 3.0중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.Manganese (Mn) as an austenite stabilizing element was used as an element to increase the fraction of the low-temperature phase and to increase the strength due to the solid solution strengthening effect. In order to secure strength and toughness, manganese (Mn) is preferably added in an amount of 1.0 wt% or more. However, when excessively added, segregation is easy to occur and martensite is formed in the segregation zone, which greatly inhibits the formation of a desired tissue. In particular, addition of manganese (Mn) is very effective in order to secure the tensile strength to 780 MPa or more, but it is preferable to limit the upper limit to 3.0 wt % or less in order to obtain high ductility at the same time.
알루미늄(Al): 0.1 ~ 1.0중량%Aluminum (Al): 0.1 to 1.0 wt%
알루미늄(Al)은 실리콘(Si)과 같이 페라이트 안정화 및 탄화물의 형성을 억제하는 원소이며, 연성과 성형성을 향상시키는 원소로서, 본 발명에서 중요한 원소이다. 이러한 알루미늄(Al)의 첨가 효괄ㄹ 보기 위해서는 0.1중량% 이상 첨가하여야 한다. 그러나 과도하게 첨가할 경우 고온 연성이 크게 저하되고 생산성이 저하되므로, 그 상한을 1.0중량% 이하로 제한한다.Aluminum (Al) is an element that stabilizes ferrite and suppresses the formation of carbides, like silicon (Si), and improves ductility and formability, and is an important element in the present invention. In order to see the effectiveness of the addition of such aluminum (Al), 0.1% by weight or more should be added. However, when excessively added, high-temperature ductility is greatly reduced and productivity is lowered, so the upper limit is limited to 1.0 wt% or less.
티타늄(Ti): 0.005 ~ 0.1중량%Titanium (Ti): 0.005 to 0.1 wt%
티타늄(Ti)은 고온에서 Ti(C, N) 등의 TRJCNFANF을 형성하고 결정립을 미세화하는 효과를 나타낸다. 또한, AlN의 형성을 억제하는 효과가 있으므로 본 발명강에서는 반드시 포함한다. 첨가량은 다음의 수식을 만족해야한다.Titanium (Ti) forms TRJCNFANF such as Ti (C, N) at high temperatures and exhibits the effect of refining crystal grains. In addition, since it has an effect of suppressing the formation of AlN, it is necessarily included in the steel of the present invention. The amount of addition must satisfy the following formula.
Ti(wt%)≥ 3.4 x N(wt%). Ti(wt%)≥ 3.4 x N(wt%).
그러나 티타늄(Ti)이 과다하게 첨가되는 경우 재결정 온도가 지나치게 상승하여 불균일한 조직을 야기하므로 그 상한을 0.1중량%로 제한한다.However, when titanium (Ti) is excessively added, the recrystallization temperature is excessively increased to cause a non-uniform structure, and thus the upper limit thereof is limited to 0.1% by weight.
티타늄(Ti)의 함량이 0.005중량% 미만이면 재질을 만족할 정도의 석출 효과를 내기 어려우며, 강도가 미달할 가능성이 높아진다. 반면, 본 발명의 탄소 범위에서 티타늄(Ti)의 함량이 0.1중량%를 초과하는 경우에는 상기 효과가 포화상태에 이르게 되고 오히려 조대한 TiN이 생길 수 있어 인성을 저해할 수 있다. 상기 티타늄(Ti) 첨가의 경우 석출효과를 바탕으로 이상의 조직을 미세하게 적출시키며 페라이트 기지의 강화를 통해 홀 확장성을 향상시킬 수 있다.If the content of titanium (Ti) is less than 0.005% by weight, it is difficult to achieve a precipitation effect sufficient to satisfy the material, and the possibility of insufficient strength increases. On the other hand, when the content of titanium (Ti) in the carbon range of the present invention exceeds 0.1% by weight, the above effect may reach a saturated state, rather coarse TiN may be generated, thereby deteriorating toughness. In the case of adding the titanium (Ti), it is possible to finely extract the abnormal tissue based on the precipitation effect, and improve the hole expandability by strengthening the ferrite matrix.
니오븀(Nb): 0.005 ~ 0.1중량%Niobium (Nb): 0.005 to 0.1 wt%
니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V) 등의 석출 강화 원소는 연질상의 상도의 증가 및 결정립 미세화 효과를 가져오는 것으로 알려져 있다. 그러나, 상기 원소의 경우 과임 첨가될 경우 재결정 온도가 지나치게 상승하여 불균일 조직을 야기하므로 그 상한은 0.1중량%로 제한한다.Precipitation strengthening elements such as niobium (Nb), molybdenum (Mo), and vanadium (V) are known to increase the phase degree of the soft phase and bring about grain refinement effects. However, in the case of the element, when excessively added, the recrystallization temperature is excessively increased to cause a non-uniform structure, so the upper limit thereof is limited to 0.1% by weight.
그외 불가피한 첨가 원소Other unavoidable additions
인(P)의 경우 슬라브 중심 편석에 의한 내부식성 저하 문제로 인하여 첨가 범위를 0.1중량% 이하로 제한하였으며, 인성 및 용접성을 저해시키는 황(S)의 경우 그 함량을 0.02중량% 이하로 보다 엄격하게 제한하였으며, 충격특성과 연신율을 낮추고, 용접부 인성을 크게 저하시키는 질소(N) 또한 그 함량을 0.04중량% 이하로 엄격하게 제한하였다.In the case of phosphorus (P), the addition range was limited to 0.1 wt% or less due to the problem of lowering corrosion resistance due to segregation of the center of the slab, and in the case of sulfur (S), which inhibits toughness and weldability, the content is more stringent to 0.02 wt% or less Nitrogen (N), which lowers the impact properties and elongation, and greatly reduces the toughness of the weld joint, is also strictly limited to 0.04% by weight or less.
본 발명의 고강도 강판의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 철강 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 철강 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.The remaining component of the high-strength steel sheet of the present invention is iron (Fe). However, since unintended impurities from raw materials or the surrounding environment may inevitably be mixed in the normal steel manufacturing process, it cannot be excluded. Since these impurities are known to anyone skilled in the steel manufacturing process, all of them are not specifically mentioned in this specification.
상기한 합금 성분 함량을 갖는 본 발명의 강판은 인장강도(TS): 780MPa 이상의 초고강도 강판으로서, 연신율 25% 이상, 홀 확장성 35% 이상을 확보하여 연성과 성형성을 동시에 확보한다. 상기 홀 확장성(HER)은 초기 구멍 직경(D0, mm)을 확장하여 파단 후 구멍 직경(Df, mm)과의 관계를 나타낸 아래의 관계식에 의하여 정의된다.The steel sheet of the present invention having the above alloy component content is an ultra-high strength steel sheet of tensile strength (TS): 780 MPa or more, and secures elongation of 25% or more and hole expandability of 35% or more to secure ductility and formability at the same time. The hole expandability (HER) is defined by the following relational expression showing the relationship with the hole diameter (D f , mm) after breaking by expanding the initial hole diameter (D 0 , mm).
홀 확장성(HER) = (Df-D0)/D0 *100(%)Hole extensibility (HER) = (D f -D 0 )/D 0 *100(%)
강판의 미세조직 및 결정립도Microstructure and grain size of steel sheet
본 발명의 강판은 폴리고날 페라이트: 30~70%, 베이나이트: 5~40%, 마르텐사이트: 0~10%, 및 잔류 오스테나이트: 5~15%로 이루어진 미세조직을 갖는다. 이때, 잔류 오스테나이트 분율의 경우, 두께 방향의 ¼지점을 EBSD로 압연방향에 수직이 되는 방향에서 분석한 결과를 기준으로 한다.The steel sheet of the present invention has a microstructure composed of polygonal ferrite: 30 to 70%, bainite: 5 to 40%, martensite: 0 to 10%, and retained austenite: 5 to 15%. At this time, in the case of the retained austenite fraction, it is based on the result of analyzing the ¼ point in the thickness direction in the direction perpendicular to the rolling direction by EBSD.
상기 폴리고날 페라이트상의 면적율이 30% 이하일 경우 목표하는 고연성을 얻을 수 없고, 70%를 초과할 경우 인장 강도가 저하된다. 따라서, 폴리고날 페라이트상의 면적 분율은 30 ~ 70%인 것이 바람직하다. 베이나이트는 페라이트와의 상간 경도차가 마르텐사이트에 비해 작아 변형 응력을 효과적으로 분산시키며 성형성 향상에 도움을 준다. 그러나 베이나이트의 면적율이 5% 이하일 경우 해당 효과를 얻을 수 없고 40% 이상일 경우 연성이 저하되는 문제가 있다.When the area ratio of the polygonal ferrite phase is 30% or less, the target high ductility cannot be obtained, and when it exceeds 70%, the tensile strength is lowered. Therefore, it is preferable that the area fraction of the polygonal ferrite phase is 30 to 70%. Bainite has a smaller interphase hardness difference with ferrite than martensite, which effectively disperses the strain stress and helps improve formability. However, when the area ratio of bainite is 5% or less, the effect cannot be obtained, and when it is 40% or more, there is a problem in that ductility is lowered.
마르텐사이트는 강도를 가장 효과적으로 상승시킬 수 있는 조직이지만, 면적율이 10% 이상이 될 경우 연성과 성형성이 저하된다. 잔류 오스테나이트는 높은 연성을 얻기 위해 반드시 필요한 상으로, 변형유기변태로 인해 변형시 에너지를 효과적으로 흡수하여 연성을 향상시킨다. 그러나 1% 이하에서는 이러한 효과를 얻기 어렵고 15% 이상에서는 홀확장 시험 시 쉽게 보이드를 유발하여 성형성을 저하시킨다.Martensite is a structure that can increase strength most effectively, but when the area ratio is 10% or more, ductility and formability are deteriorated. Retained austenite is a necessary phase to obtain high ductility, and it improves ductility by effectively absorbing energy during deformation due to strain-induced transformation. However, if it is less than 1%, this effect is difficult to obtain, and if it is more than 15%, voids are easily induced during the hole expansion test, thereby reducing the formability.
한편, 본 발명의 고강도 강판의 평균 결정립도는 1~5 ㎛이다. 평균 결정립도는 낮을수록 유리하며, 평균 3 ㎛ 이하가 가장 유리하다. 평균 결정립도가 5 ㎛이상일 경우, 홀 확장 시험시 응력 분산 효과가 저감되어 성형성이 저하된다. 상기 평균 결정립도는 두께 방향의 ¼지점을 광학현미경으로 500배에서 촬영한 결과에서 30개 이상의 결정립을 측정한 데이터의 평균값을 기준으로 한다.On the other hand, the average grain size of the high strength steel sheet of the present invention is 1 ~ 5㎛. The lower the average grain size, the more advantageous, and an average of 3 μm or less is most advantageous. When the average grain size is 5 μm or more, the effect of stress dispersing during the hole expansion test is reduced and the formability is deteriorated. The average grain size is based on the average value of data obtained by measuring 30 or more grains in the result of photographing ¼ point in the thickness direction at 500 times with an optical microscope.
또한, 폴리고날 페라이트상의 에스팩트 비(aspect ratio)는 3이하이고, 경질상인 베이나이트와 마르텐사이트의 에스팩트비는 3이상, 잔류 오스테나이트 중 에스팩트비가 3이하인 상이 70% 이상인 조직을 갖는 것이 바람직하다. 이때, 에스팩트비는 두께 방향의 ¼지점을 주사전자 현미경으로 5000배에서 촬영 후 30개 이상의 결정립에서 얻은 데이터의 평균값을 기준으로 한다.In addition, the aspect ratio of the polygonal ferrite phase is 3 or less, the aspect ratio of bainite and martensite as the hard phase is 3 or more, and the phase having an aspect ratio of 3 or less among retained austenite has a structure of 70% or more. desirable. At this time, the aspect ratio is based on the average value of the data obtained from 30 or more crystal grains after photographing ¼ point in the thickness direction at 5000 times with a scanning electron microscope.
다음은, 본 발명의 다른 관점인 연성 및 성형성이 우수한 고강도 강판의 제조방법에 대해 상세히 설명한다.Next, another aspect of the present invention, a method for manufacturing a high-strength steel sheet having excellent ductility and formability will be described in detail.
연성 및 성형성이 우수한 고강도 강판의 제조방법Manufacturing method of high-strength steel sheet with excellent ductility and formability
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연성 및 성형성이 우수한 고강도 강판의 제조방법을 개략적으로 나타낸 공정순서도이다.1 is a process flowchart schematically illustrating a method of manufacturing a high-strength steel sheet having excellent ductility and formability according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 연성 및 성형성이 우수한 고강도 강판의 제조방법은, 중량%로, 탄소(C): 0.1~0.3%, 실리콘(Si): 0.5~2.5%, 망간(Mn): 1.0~3.0%, 인(P): 0.01% 이하, 황(S): 0.02% 이하, 알루미늄(Al): 0.1~1.0%, 티타늄(Ti): 0.005~0.1%, 니오븀(Nb): 0.005~0.1%, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 열연 강판을 준비하는 단계(S110), 상기 열연 강판을 냉간 압연하는 단계(S120); 및 상기 냉간 압연된 냉연 강판을 소둔 열처리하는 단계(S130); 상기 소둔 열처리 후 강판을 냉각하고 후열처리하는 단계(S140)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , the method for manufacturing a high-strength steel sheet having excellent ductility and formability of the present invention is, in weight %, carbon (C): 0.1 to 0.3%, silicon (Si): 0.5 to 2.5%, manganese (Mn) : 1.0 to 3.0%, phosphorus (P): 0.01% or less, sulfur (S): 0.02% or less, aluminum (Al): 0.1 to 1.0%, titanium (Ti): 0.005 to 0.1%, niobium (Nb): 0.005 -0.1%, preparing a hot-rolled steel sheet containing the remaining iron (Fe) and other unavoidable impurities (S110), cold rolling the hot-rolled steel sheet (S120); and annealing the cold-rolled cold-rolled steel sheet (S130); and cooling the steel sheet after the annealing heat treatment and post heat treatment (S140).
열연 강판을 준비하는 단계(S110)Preparing a hot-rolled steel sheet (S110)
상기 조성을 만족하는 강괴 또는 슬라브(이하, 슬라브로 통칭함)를 준비하고, 상기 슬라브를 1,150~1,300℃로 가열하여 주조 시 편석된 성분의 재고용 및 석출물의 재고용시킨다. 상기 재가열 온도는 통상의 열간압연 온도를 확보할 수 있도록 1,150 ~ 1,300℃로 하는 것이 바람직하다. 상기 재가열온도가 1,150℃ 미만이면 열간압연하중이 급격히 증가하는 문제가 발생할 수 있으며, 1,300℃를 초과하는 경우에는 표면 스케일양이 증가하여 재료의 손실로 이어질 수 있다.Prepare a steel ingot or slab (hereinafter referred to as a slab) satisfying the above composition, and heat the slab to 1,150 to 1,300 ° C. to re-dissolve segregated components during casting and re-dissolve precipitates. The reheating temperature is preferably 1,150 ~ 1,300 ℃ to ensure a normal hot rolling temperature. If the reheating temperature is less than 1,150 ℃, there may be a problem that the hot rolling load increases rapidly, and if it exceeds 1,300 ℃, the amount of surface scale increases, which may lead to material loss.
상기 재가열 후 통상의 방법으로 열간 압연을 행하되, 800 ~ 1,100℃의 온도범위에서 마무리 압연하는 것이 바람직하다. 마무리 압연 온도가 1,100℃를 초과할 경우 강판의 표면 스케일 발생으로 인해 강판의 품질이 저하될 우려가 있다. 또한, 800℃ 미만의 압연 온도에서는 결정립이 미세화되어 강도가 상승하나 압연부하 증가 및 생산성 감소를 야기할 수 있다.After the reheating, hot rolling is performed in a conventional manner, but finish rolling is preferably performed in a temperature range of 800 to 1,100°C. When the finish rolling temperature exceeds 1,100° C., there is a risk that the quality of the steel sheet may be deteriorated due to the occurrence of scale on the surface of the steel sheet. In addition, at a rolling temperature of less than 800° C., the grains are refined to increase the strength, but it may cause an increase in the rolling load and a decrease in productivity.
다음으로, 상기 열연 판재를 소정의 권취 온도까지 냉각한다. 상기 냉각은 공냉 또는 수냉 모두 가능하며, 10 ~ 100℃/s의 냉각속도로 냉각할 수 있다. 상기 냉각은 권취 온도까지 냉각하는 것이 바람직하다. 본 발명에서 권취 온도는 500 ~ 650℃를 만족하는 것이 바람직하다. 상기 권취 온도는 적정량의 페라이트와 펄라이트를 확보하기 위함이며, 권취 온도가 너무 높을 경우에는 조대한 페라이트 및 펄라이트가 생성되어 강도 확보가 어렵다. 권취 온도가 650℃를 초과할 경우에는 조대립의 형성으로 항복비는 감소하나 인성이 저하되고 목표하는 강도에 미달될 문제가 발생할 수 있는 반면, 권취 온도가 500℃ 미만으로 저온일 경우에는 조직이 미세하게 되어 강도와 인성은 증가할 수 있으나, 연신율을 충족시키기 어렵다.Next, the hot-rolled sheet material is cooled to a predetermined coiling temperature. The cooling may be both air cooling or water cooling, and cooling may be performed at a cooling rate of 10 to 100° C./s. Preferably, the cooling is performed to a coiling temperature. In the present invention, the coiling temperature preferably satisfies 500 to 650 °C. The coiling temperature is to secure appropriate amounts of ferrite and pearlite, and when the coiling temperature is too high, coarse ferrite and pearlite are generated, making it difficult to secure strength. When the coiling temperature exceeds 650℃, the yield ratio decreases due to the formation of coarse grains, but there may be a problem that the toughness is lowered and the target strength is not reached. On the other hand, when the coiling temperature is lower than 500℃, the structure is As it becomes finer, strength and toughness can be increased, but it is difficult to satisfy elongation.
열연 강판을 냉간 압연하는 단계(S120)Cold rolling the hot-rolled steel sheet (S120)
열연강판을 준비한 다음에는, 상기 열연 강판을 냉간 압연하는 단계(S120)로서, 위와 같이 제조된 열연 강판을 이용하여, 산세 처리후 냉간압연을 실시한다. 냉간압연 시 압하율은 55~70%가 바람직하며, 조직 미세화효과로 인한 홀확장성 상승 효과가 극대화된다. 냉간 압연시 55% 이하의 압하율로 압연할 경우 조직 미세화 효과가 낮아 목표로 하는 홀확장성을 얻기 어려우며, 70% 이상의 압하율로 압연할 경우 롤포스가 높아져 공정부하가 높아진다.After preparing the hot-rolled steel sheet, as a step of cold-rolling the hot-rolled steel sheet (S120), using the hot-rolled steel sheet prepared as above, pickling treatment and cold rolling are performed. The reduction ratio during cold rolling is preferably 55 to 70%, and the effect of increasing the hole expandability due to the effect of refining the structure is maximized. When rolling at a reduction ratio of 55% or less during cold rolling, it is difficult to obtain the target hole expandability due to the low effect of refining the structure. When rolling at a reduction ratio of 70% or more, the roll force increases and the process load increases.
소둔 단계(S130)Annealing step (S130)
이 단계에서는, 상기 냉간 압연된 강판을 통상의 서냉식 구간이 있는 연속 소둔로에서, 1 ~ 10℃/s의 승온 속도로 Ac1 ~ Ac3의 온도까지 승온한다. 바람직하게는, 상기 냉간 압연된 강판을 800 ~ 900℃의 온도에서 60 ~ 600초간 유지한다. 소둔 온도는 매우 중요한 요소이며, 800 ~ 900℃의 온도범위에서 인장강도 780MPa 이상의 안정적인 강도를 확보할 수 있다. 소둔온도가 800℃ 미만이면 미재결정립이 생길 위험성이 증대할 수 있으며, 또한 충분한 오스테나이트를 형성하기 어려워 본 발명에서 목표로 하는 강도를 확보하기 어려울 수 있다. 또한, 소둔온도가 900℃를 초과하는 경우는 과다한 오스테나이트의 형성으로 인해 베이나이트량이 급격이 증가하게 되어 항복강도의 과도한 증가 및 연성의 열화가 초래될 수 있다.이러한 소둔 단계(S130)를 거친 후 석출물의 성장은 억제된다. In this step, the cold-rolled steel sheet is heated to a temperature of Ac1 ~ Ac3 at a temperature increase rate of 1 ~ 10 ℃ / s in a continuous annealing furnace having a normal slow cooling section. Preferably, the cold-rolled steel sheet is maintained at a temperature of 800 to 900° C. for 60 to 600 seconds. The annealing temperature is a very important factor, and it is possible to secure stable strength with a tensile strength of 780 MPa or more in a temperature range of 800 ~ 900 °C. If the annealing temperature is less than 800° C., the risk of non-recrystallized grains may increase, and it may be difficult to form sufficient austenite, thereby making it difficult to secure the strength targeted in the present invention. In addition, when the annealing temperature exceeds 900°C, the amount of bainite rapidly increases due to the formation of excessive austenite, which may cause excessive increase in yield strength and deterioration of ductility. After that, the growth of precipitates is suppressed.
유지 시간은 60 ~ 600초로 한다. 승온 시간이 60초 미만일 경우 결정립이 상대적으로 미세해져 강도 증가가 크게 발생하며, 600초를 초과할 경우 승온 시간이 너무 길어 생산성에 어려움이 생긴다.The holding time is 60 to 600 seconds. If the temperature increase time is less than 60 seconds, the crystal grains become relatively fine and the strength increase occurs greatly, and if it exceeds 600 seconds, the temperature increase time is too long, causing difficulties in productivity.
냉각 및 합금화 열처리하는 단계(S140)Cooling and alloying heat treatment step (S140)
소둔 후 평균 3 ~ 20℃/s의 냉각속도로 400 ~ 550℃까지 냉각한 후 10 ~ 100초 정도 유지한다. 소둔 후 온도는 소둔 시 형성된 오스테나이트의 상 변화에 영향을 미친다. 소둔 후 냉각 온도가 400℃ 미만 시 마르텐사이트 형성에 따른 목표 항복비 달성이 어려우며, 550℃를 초과 시 목표하는 베이나이트가 아닌 펄라이트가 형성되어 목표 강도를 얻기 어렵다. 냉각 후에는 합금화 열처리를 실시한다. 용융아연도금시 도금욕 온도는 450 ~ 550℃의 범위에서 유지하며, 합금화 열처리 온도는 450 ~ 650℃가 바람직하다.After annealing, cool to 400 ~ 550℃ at an average cooling rate of 3 ~ 20℃/s and hold for 10 ~ 100 seconds. The temperature after annealing affects the phase change of the austenite formed during annealing. When the cooling temperature after annealing is less than 400℃, it is difficult to achieve the target yield ratio due to martensite formation, and when it exceeds 550℃, it is difficult to obtain the target strength because pearlite, not bainite, is formed. After cooling, alloying heat treatment is performed. During hot-dip galvanizing, the plating bath temperature is maintained in the range of 450 to 550 °C, and the alloying heat treatment temperature is preferably 450 to 650 °C.
상기 합금화 열처리 온도가 450℃ 미만이면 탄소(C) 확산을 위한 템퍼링 효과를 충분히 얻을 수 없는 문제가 발생할 수 있으며, 합금화 열처리 온도가 550℃를 초과하는 경우는 탄화물 생성에 의하여 마르텐사이트 상의 강도가 감소하는 문제가 발생할 수 있다.If the alloying heat treatment temperature is less than 450 ℃, there may be a problem that the tempering effect for carbon (C) diffusion cannot be sufficiently obtained, and when the alloying heat treatment temperature exceeds 550 ℃, the strength of the martensite phase is reduced by the generation of carbides problems may arise.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하지 않는다. 여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, the following examples are only examples for explaining the present invention in more detail, and do not limit the scope of the present invention. Content not described here will be omitted because it can be technically inferred sufficiently by a person skilled in the art.
실시예Example
하기 표 1의 합금 조성(단위: 중량%)을 갖는 A ~ F의 강 슬라브를 준비한 후, 표 2의 공정조건을 적용하여 소정의 열연, 권취, 냉연, 소둔, 합금화 열처리 등의 공정을 실시하여 1 ~ 39의 시편을 제조하였다.After preparing steel slabs A to F having the alloy composition (unit: weight %) of Table 1 below, the process conditions of Table 2 were applied to perform predetermined hot rolling, winding, cold rolling, annealing, alloying heat treatment, etc. Specimens of 1 to 39 were prepared.
A
A
3.2
3.2
900
900
50
50
B
B
50
50
A
A
60
60
B
B
60
60
C
C
930
930
50
50
C
C
60
60
F
F
3.4
3.4
900
900
60
60
D
D
3.2
3.2
50
50
E
E
60
60
상기 각 시편 1 ~ 39에 대해 항복강도(YP), 인장강도(TS), 연신율(EL), 및 홀확장성(HER)을 각각 측정하여 하기의 표 3에 나타내었다. 또한, 상기 각 시편 1 ~ 39에 대해 상분율과 평균결정립도를 각각 측정하여 표 4에 나타내었다.Yield strength (YP), tensile strength (TS), elongation (EL), and hole expandability (HER) were measured for each of the specimens 1 to 39, respectively, and are shown in Table 3 below. In addition, the phase fraction and average grain size were measured for each of the specimens 1 to 39, respectively, and are shown in Table 4.
A
A
50% 냉연압하시 홀확장성 미달
Insufficient hole expandability during 50% cold rolling
B
B
50 % 냉연압하 시 홀확장성 미달
Insufficient hole expandability during 50 % cold rolling
A
A
B
B
C
C
C
C
F
F
D
D
E
E
사이트marten
site
표 1 내지 표 4를 참고하면, 시편 11 ~ 21, 28~30, 32, 및 33은 본 발명에서 제시하는 합금 성분, 권취온도, 소둔온도 및 냉간압연의 압하율을 모두 만족하는 시편들로서, 항복강도(YP): 450MPa 이상, 인장강도(TS): 780MPa 이상, 연신율(EL): 25% 이상, 및 홀확장성(HER): 30% 이상의 물성을 나타내며, 미세 조직 및 결정립 크기 또한 목표로 하는 조직 및 크기를 갖는 것으로 나타났다. 특히, 우수한 연신율과 홀확장성을 동시에 나타냄으로써 자동차 부품 중 난성형 부품의 고강도 강으로 대체하는 것을 기대할 수 있다.Referring to Tables 1 to 4, specimens 11 to 21, 28 to 30, 32, and 33 are specimens that satisfy all of the alloy components, winding temperature, annealing temperature and cold rolling reduction rate suggested in the present invention, and yield Strength (YP): 450 MPa or more, tensile strength (TS): 780 MPa or more, elongation (EL): 25% or more, and hole expansion (HER): 30% or more. It has been shown to have a texture and size. In particular, it can be expected to be replaced with high-strength steel for difficult-to-form parts among automobile parts by simultaneously exhibiting excellent elongation and hole expandability.
이에 반해, 나머지 시편들의 경우, 표 3 및 표 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 제시하는 일부 합금 성분, 권취온도 및 소둔온도 범위를 벗어난 것들로, 연신율 및/또는 홀 확장성이 기준에 미달하였으며, 미세 조직 및/또는 결정립 크기 또한 목표로 하는 범위를 벗어났음을 확인할 수 있다.On the other hand, in the case of the remaining specimens, as shown in Tables 3 and 4, some alloy components, coiling temperature, and annealing temperature range presented in the present invention were out of range, and elongation and/or hole expandability did not meet the standards. , it can be confirmed that the microstructure and/or grain size are also out of the target range.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 합금 성분조성의 제어 및 공정 조건의 제어를 통해 연신율(≥ 25 %)과 홀확장성(≥ 30 %)을 동시에 확보함으로서 자동차 부품 중 난성형 부품의 고강도강으로 대체하는 것을 기대할 수 있다.As described above, according to the present invention, high-strength steel for difficult-to-form parts among automobile parts by simultaneously securing elongation (≥ 25 %) and hole expansion (≥ 30 %) through control of alloy composition and process conditions. can be expected to be replaced by
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.Although the above description has been focused on the embodiments of the present invention, various changes or modifications may be made at the level of those skilled in the art. Such changes and modifications can be said to belong to the present invention without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be judged by the claims described below.
Claims (8)
상기 티타늄(Ti)과 질소(N) 함량은 다음의 식에 의해 제어되고,
[Ti] ≥ 3.4 x [N]
([Ti] 및 [N]는 각각 강판 전체 중량에서 티타늄 및 질소의 함량을 중량%로 나타낸 것),
인장강도(TS): 780MPa 이상, 연신율(EL): 25% 이상, 및 홀확장성(HER): 30% 이상의 물성을 갖는 것을 특징으로 하는,
고강도 합금화 용융아연도금 강판.By weight%, carbon (C): 0.1 to 0.3%, silicon (Si): 0.5 to 2.5%, manganese (Mn): 1.0 to 3.0%, phosphorus (P): 0.01% or less, sulfur (S): 0.02% Hereinafter, aluminum (Al): 0.1 to 1.0%, titanium (Ti): 0.005 to 0.1%, niobium (Nb): 0.005 to 0.1%, the remainder including iron (Fe) and other unavoidable impurities,
The titanium (Ti) and nitrogen (N) content is controlled by the following formula,
[Ti] ≥ 3.4 x [N]
([Ti] and [N] represent the content of titanium and nitrogen in weight percent in the total weight of the steel sheet, respectively),
Tensile strength (TS): 780 MPa or more, elongation (EL): 25% or more, and hole expansion (HER): characterized in that it has physical properties of 30% or more,
High-strength alloyed hot-dip galvanized steel sheet.
상기 강판은 폴리고날 페라이트: 30~70%, 베이나이트: 5~40%, 마르텐사이트: 0~10%, 및 잔류 오스테나이트: 5~15%로 이루어진 미세조직을 갖는 것을 특징으로 하는,
고강도 합금화 용융아연도금 강판.According to claim 1,
The steel sheet is characterized in that it has a microstructure consisting of polygonal ferrite: 30 to 70%, bainite: 5 to 40%, martensite: 0 to 10%, and retained austenite: 5 to 15%,
High-strength alloyed hot-dip galvanized steel sheet.
상기 강판의 평균 결정립도는 1~5 ㎛이고,
폴리고날 페라이트상의 에스팩트 비(aspect ratio)는 3이하이고,
베이나이트와 마르텐사이트의 에스팩트비는 3이상,
잔류 오스테나이트 중 에스팩트비가 3이하인 상이 70% 이상인 조직을 갖는 것을 특징으로 하는,
고강도 합금화 용융아연도금 강판.According to claim 1,
The average grain size of the steel sheet is 1 ~ 5 ㎛,
The aspect ratio of the polygonal ferrite phase is 3 or less,
The aspect ratio of bainite and martensite is 3 or more,
Characterized in that the phase having an aspect ratio of 3 or less among retained austenite has a structure of 70% or more,
High-strength alloyed hot-dip galvanized steel sheet.
(b) 상기 열연 강판을 500 ~ 650℃의 온도 범위에서 권취하는 단계;
(c) 상기 강판을 55 ~ 70%의 압하율로 냉간 압연하는 단계;
(d) 상기 냉간 압연된 냉연 강판을 800 ~ 900℃의 온도 범위에서 소둔 열처리하는 단계; 및
(e) 상기 강판을 합금화를 위해 450 ~ 650℃의 온도 범위에서 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
고강도 합금화 용융아연도금 강판의 제조방법.(a) by weight, carbon (C): 0.1 to 0.3%, silicon (Si): 0.5 to 2.5%, manganese (Mn): 1.0 to 3.0%, phosphorus (P): 0.01% or less, sulfur (S) : 0.02% or less, aluminum (Al): 0.1 to 1.0%, titanium (Ti): 0.005 to 0.1%, niobium (Nb): 0.005 to 0.1%, remaining iron (Fe) and other unavoidable impurities, including titanium ( preparing a hot-rolled steel sheet in which the content of Ti) ([Ti]) and the content of nitrogen (N) ([N]) satisfy [Ti] ≥ 3.4 x [N];
(b) winding the hot-rolled steel sheet in a temperature range of 500 to 650°C;
(c) cold rolling the steel sheet at a reduction ratio of 55 to 70%;
(d) annealing the cold-rolled cold-rolled steel sheet in a temperature range of 800 to 900°C; and
(e) characterized in that it comprises the step of heat-treating the steel sheet in a temperature range of 450 ~ 650 ℃ for alloying,
A method for manufacturing a high-strength alloyed hot-dip galvanized steel sheet.
상기 (a) 단계는,
상기 강 슬라브를 1,150~1,300℃에서 재가열하는 단계; 및
마무리압연온도(FDT): 800~1,100℃에서 열간압연하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
고강도 합금화 용융아연도금 강판의 제조방법.5. The method of claim 4,
The step (a) is,
reheating the steel slab at 1,150 to 1,300 °C; and
Finishing rolling temperature (FDT): characterized in that it comprises the step of hot rolling at 800 ~ 1,100 ℃,
A method for manufacturing a high-strength alloyed hot-dip galvanized steel sheet.
상기 (b) 단계에서, 상기 권취 전에 상기 열연 강판을 1 ~ 100℃/s의 냉각 속도로 냉각하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
고강도 합금화 용융아연도금 강판의 제조방법.6. The method of claim 5,
In the step (b), it characterized in that it further comprises the step of cooling the hot-rolled steel sheet at a cooling rate of 1 ~ 100 ℃ / s before the winding,
A method for manufacturing a high-strength alloyed hot-dip galvanized steel sheet.
상기 (e) 단계는,
(e-1) 상기 강판을 1~10 ℃의 승온 속도로 800 ~ 900℃까지 승온 후 60 ~ 600초간 유지하는 단계;
(e-2) 상기 강판을 3 ~ 20 ℃/s 냉각 속도로 400~550℃까지 냉각 후 10~100초간 유지하는 단계; 및
(e-3) 상기 강판을 450 ~ 650℃의 온도 범위에서 열처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
고강도 합금화 용융아연도금 강판의 제조방법.6. The method of claim 5,
Step (e) is,
(e-1) maintaining the steel sheet for 60 to 600 seconds after heating the steel sheet to 800 to 900 °C at a temperature increase rate of 1 to 10 °C;
(e-2) maintaining the steel sheet for 10 to 100 seconds after cooling to 400 to 550 °C at a cooling rate of 3 to 20 °C/s; and
(e-3) characterized in that it comprises the step of heat-treating the steel sheet in a temperature range of 450 ~ 650 ℃,
A method for manufacturing a high-strength alloyed hot-dip galvanized steel sheet.
상기 (e) 단계 후 강판은 인장강도(TS): 780MPa 이상, 연신율(EL): 25% 이상, 및 홀확장성(HER): 30% 이상의 물성을 가지며,
폴리고날 페라이트: 30~70%, 베이나이트: 5~40%, 마르텐사이트: 0~10%, 및 잔류 오스테나이트: 5~15%로 이루어진 미세조직을 갖는 것을 특징으로 하는,
고강도 합금화 용융아연도금 강판의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The steel sheet after step (e) has physical properties of tensile strength (TS): 780 MPa or more, elongation (EL): 25% or more, and hole expansion (HER): 30% or more,
Polygonal ferrite: 30 to 70%, bainite: 5 to 40%, martensite: 0 to 10%, and retained austenite: characterized in that it has a microstructure consisting of 5 to 15%,
A method for manufacturing a high-strength alloyed hot-dip galvanized steel sheet.
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