KR20220086233A - High-strength steel sheet having excellent formability and method for manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차 소재로 적합한 강판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 성형성이 우수한 고강도 강판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a steel sheet suitable as a material for automobiles, and more particularly, to a high-strength steel sheet having excellent formability and a method for manufacturing the same.
Description
본 발명은 자동차 소재로 적합한 강판에 관한 것으로, 보다 상세하게는 성형성이 우수한 고강도 강판 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a steel sheet suitable as a material for automobiles, and more particularly, to a high-strength steel sheet having excellent formability and a method for manufacturing the same.
최근, 자동차의 경량화를 위해 높은 강도를 갖는 강판을 제조할 수 있는 기술의 확보가 추진되고 있다. 그 중에서도 성형성을 겸비한 냉간성형용 고강도 강판의 경우 생산성을 높일 수 있어 경제성 측면에서 뛰어나고, 최종 부품의 안전성 측면에서도 보다 유리하다. 특히, 인장강도(TS)가 높은 강판은 파단이 발생하기까지의 지탱 하중이 높기 때문에, 인장강도가 980MPa급 이상으로 높은 강재에 대한 요구가 높아지고 있다.In recent years, for the purpose of reducing the weight of automobiles, securing of a technology capable of manufacturing a steel sheet having high strength is being promoted. Among them, high-strength steel sheet for cold forming with formability is excellent in terms of economical efficiency as productivity can be increased, and it is more advantageous in terms of safety of final parts. In particular, since a steel sheet having a high tensile strength (TS) has a high bearing load until fracture occurs, there is a growing demand for a steel material having a tensile strength of 980 MPa or higher.
이에 따라, 강재의 강도를 향상시키려는 시도가 다양하게 이루어졌으나, 단순히 강도를 향상시키는 경우 연성과 굽힘특성이 저하되는 단점이 발견되었다.Accordingly, various attempts have been made to improve the strength of the steel, but when simply improving the strength, the disadvantage of lowering the ductility and bending properties was found.
강재의 성형성을 개선하기 위한 방안으로서 연신율을 높이기 위한 방법이 적용되고 있으며, 특히 강 내에 잔류 오스테나이트 상을 도입하여 TRIP(TRansformation Induced Plasticity) 현상을 이용하는 방법이 널리 사용되고 있다. 그런데, TRIP 강의 경우 잔류 오스테나이트의 도입을 위해 강 중에 다량의 Si, Mn, Al 등의 원소를 첨가하는 것이 일반적이나, 이들 원소를 포함하는 강은 소둔 열처리 과정에서 강 표면에 상기 원소들이 산화물을 생성하여 도금성을 열위하게 만들고 도금 박리를 초래하는 문제가 있다.As a method for improving the formability of steel, a method for increasing the elongation is applied, and in particular, a method using the TRIP (TRansformation Induced Plasticity) phenomenon by introducing a retained austenite phase into the steel is widely used. However, in the case of TRIP steel, it is common to add a large amount of elements such as Si, Mn, and Al to the steel to introduce retained austenite. There is a problem of making plating properties inferior and causing plating peeling.
본 발명의 일 측면은, 고강도와 더불어 고성형성을 가지는 강판 및 이를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.One aspect of the present invention is to provide a steel sheet having high strength and high formability and a method for manufacturing the same.
본 발명의 과제는 상술한 사항에 한정되지 아니한다. 본 발명의 추가적인 과제는 명세서 전반적인 내용에 기술되어 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 명세서에 기재된 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.The subject of the present invention is not limited to the above. Additional problems of the present invention are described in the overall content of the specification, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will have no difficulty in understanding the additional problems of the present invention from the contents described in the specification of the present invention.
본 발명의 일 측면은, 중량%로, 탄소(C): 0.15~0.25%, 실리콘(Si): 0.3~2.3%, 망간(Mn): 1.9~3.0%, 알루미늄(Al): 0.01~2.0%, 인(P): 0.04% 이하(0% 제외), 황(S): 0.01% 이하(0% 제외), 질소(N): 0.01% 이하(0% 제외), 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 C, Si 및 Al은 하기 관계식 1을 만족하며,One aspect of the present invention, by weight, carbon (C): 0.15 to 0.25%, silicon (Si): 0.3 to 2.3%, manganese (Mn): 1.9 to 3.0%, aluminum (Al): 0.01 to 2.0% , phosphorus (P): 0.04% or less (excluding 0%), sulfur (S): 0.01% or less (excluding 0%), nitrogen (N): 0.01% or less (excluding 0%), balance Fe and other unavoidable impurities Including, wherein C, Si and Al satisfy the following relation 1,
미세조직이 면적분율 10% 이하(0% 제외)의 페라이트, 5~15%의 잔류 오스테나이트, 5% 이하(0% 제외)의 마르텐사이트와 잔부 템퍼드 마르텐사이트 및 베이나이트를 포함하는 성형성이 우수한 고강도 강판을 제공한다.Formability in which the microstructure contains ferrite with an area fraction of 10% or less (excluding 0%), retained austenite of 5 to 15%, martensite of 5% or less (excluding 0%), and the remainder tempered martensite and bainite To provide this excellent high-strength steel sheet.
[관계식 1][Relational Expression 1]
2.7 ≤ (9.1×C) + Si + Al ≤ 4.52.7 ≤ (9.1×C) + Si + Al ≤ 4.5
(여기서, 각 원소는 중량 함량을 의미한다.)(Here, each element means a weight content.)
본 발명의 다른 일 측면은, 상술한 합금조성과 관계식 1을 만족하는 강 슬라브를 준비하는 단계; 상기 강 슬라브를 1150~1250℃의 온도범위에서 가열하는 단계; 상기 가열된 강 슬라브를 880~980℃의 온도범위에서 마무리 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계; 상기 마무리 열간압연 후 200℃ 이하로 급냉한 다음, 권취하는 단계; 상기 권취된 열연강판을 하기 관계식 2로 표현되는 열처리 온도(HT)±5℃ 범위에서 열처리하는 단계; 상기 열처리된 열연강판을 22% 이하(0% 제외)의 압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계; 상기 냉연강판을 780~860℃의 온도범위에서 연속소둔 처리하는 단계; 및 상기 연속소둔 처리된 냉연강판을 10℃/s 이상의 냉각속도로 200~400℃의 온도범위로 냉각한 후, 300~500℃의 온도범위에서 유지하는 단계를 포함하는 성형성이 우수한 고강도 강판의 제조방법을 제공한다.Another aspect of the present invention comprises the steps of: preparing a steel slab that satisfies the above-described alloy composition and Relational Equation 1; heating the steel slab in a temperature range of 1150 to 1250 °C; manufacturing a hot-rolled steel sheet by finishing hot rolling the heated steel slab in a temperature range of 880 to 980°C; After the finish hot rolling, the step of rapidly cooling to 200 ℃ or less, and then winding; heat-treating the wound hot-rolled steel sheet at a heat treatment temperature (HT) ± 5° C. expressed by the following relational expression 2; manufacturing a cold-rolled steel sheet by cold-rolling the heat-treated hot-rolled steel sheet at a reduction ratio of 22% or less (excluding 0%); continuously annealing the cold-rolled steel sheet in a temperature range of 780 to 860°C; and cooling the continuously annealed cold-rolled steel sheet to a temperature range of 200 to 400° C. at a cooling rate of 10° C./s or more, and then maintaining it in a temperature range of 300 to 500° C. A manufacturing method is provided.
[관계식 2][Relational Expression 2]
열처리 온도(HT, ℃) = (140×C) + (10×Al) + (3×Si) + 360Heat treatment temperature (HT, ℃) = (140×C) + (10×Al) + (3×Si) + 360
(여기서, 각 원소는 중량 함량을 의미한다.)(Here, each element means a weight content.)
본 발명에 의하면, 고가의 원소들을 과도하게 첨가하지 않고서도 고강도와 더불어 고성형성을 가지는 강판을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a steel sheet having high strength and high formability without excessively adding expensive elements.
이러한 본 발명의 강판은 자동차 소재로서 적합하게 적용 가능한 효과가 있다.The steel sheet of the present invention has the effect of being suitably applicable as an automobile material.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 냉간압하율에 따른 연신율의 변화를 그래프로 나타낸 것이다.1 is a graph showing a change in elongation according to a cold reduction ratio according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 발명자는 자동차 소재로서 적합한 강도뿐만 아니라, 연성의 향상으로 성형성을 우수하게 확보할 수 있으면서, 도금성이 우수한 강판을 제공할 수 있는 방안에 대하여 깊이 연구하였다.The inventors of the present invention have studied in depth a method for providing a steel sheet having excellent plating properties while ensuring excellent formability by improving ductility as well as strength suitable as an automobile material.
그 결과, 합금 성분계 및 제조조건을 최적화함에 의해 목표로 하는 물성 확보에 유리한 조직을 가지는 강판을 제공할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.As a result, it was confirmed that a steel sheet having an advantageous structure for securing target physical properties by optimizing the alloy composition system and manufacturing conditions can be provided, and the present invention has been completed.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명의 일 측면에 따른 성형성이 우수한 고강도 강판은 중량%로, 탄소(C): 0.15~0.25%, 실리콘(Si): 0.3~2.3%, 망간(Mn): 1.9~3.0%, 알루미늄(Al): 0.01~2.0%, 인(P): 0.04% 이하, 황(S): 0.01% 이하, 질소(N): 0.01% 이하를 포함할 수 있다.The high-strength steel sheet having excellent formability according to an aspect of the present invention is, by weight, carbon (C): 0.15 to 0.25%, silicon (Si): 0.3 to 2.3%, manganese (Mn): 1.9 to 3.0%, aluminum ( Al): 0.01 to 2.0%, phosphorus (P): 0.04% or less, sulfur (S): 0.01% or less, nitrogen (N): 0.01% or less.
이하에서는, 본 발명에서 제공하는 강판의 합금조성을 위와 같이 제한하는 이유에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, the reason for limiting the alloy composition of the steel sheet provided in the present invention as above will be described in detail.
한편, 본 발명에서 특별히 언급하지 않는 한 각 원소의 함량은 중량을 기준으로 하며, 조직의 비율은 면적을 기준으로 한다.Meanwhile, unless otherwise specified in the present invention, the content of each element is based on the weight, and the ratio of the tissue is based on the area.
탄소(C): 0.15~0.25%Carbon (C): 0.15 to 0.25%
탄소(C)는 고용강화 및 석출강화를 통해 강의 강도를 확보하는 데에 유용한 원소로서, 그 함량이 0.15% 미만이면 목표 수준의 강도뿐만 아니라 고연성의 확보가 어려워진다. 반면, 그 함량이 0.25%를 초과하게 되면 아크 용접성 및 레이저 용접성이 나빠지고, 저온 취성에 따른 용접부 균열이 발생할 위험성이 커지며, 구멍확장성이 열위하는 문제가 있다.Carbon (C) is a useful element for securing the strength of steel through solid solution strengthening and precipitation strengthening. If the content is less than 0.15%, it becomes difficult to secure not only the target level of strength but also high ductility. On the other hand, if the content exceeds 0.25%, arc weldability and laser weldability are deteriorated, the risk of welding cracks occurring due to low-temperature brittleness increases, and there is a problem in that the hole expandability is inferior.
따라서, 상기 C는 0.15~0.25%로 포함할 수 있다. 보다 유리하게 상기 C는 0.17% 이상, 0.19% 이상으로 포함할 수 있으며, 0.23% 이하로 포함할 수 있다.Accordingly, the C may be included in an amount of 0.15 to 0.25%. More advantageously, C may be included in 0.17% or more, 0.19% or more, and may be included in 0.23% or less.
실리콘(Si): 0.3~2.3%Silicon (Si): 0.3-2.3%
실리콘(Si)은 베이나이트가 형성되는 영역에서 세멘타이트의 석출을 억제함으로써 잔류 오스테나이트의 안정화에 기여하며, 강의 연성 향상에 기여하는 역할을 한다. 이러한 Si의 함량이 0.3% 미만이면 강 중에 잔류 오스테나이트 상이 불충분해져 연성이 낮아질 우려가 있다. 반면, 그 함량이 2.3%를 초과하게 되면 LME 균열의 형성에 따른 용접부 물성 악화를 초래하며, 강의 표면 특성 및 도금성이 나빠지게 된다.Silicon (Si) contributes to stabilization of retained austenite by suppressing precipitation of cementite in a region where bainite is formed, and plays a role in improving ductility of steel. When the content of Si is less than 0.3%, the retained austenite phase in the steel becomes insufficient, and there is a fear that the ductility may be lowered. On the other hand, when the content exceeds 2.3%, the physical properties of the welded portion are deteriorated due to the formation of LME cracks, and the surface properties and plating properties of the steel are deteriorated.
따라서, 상기 Si은 0.3~2.3%로 포함할 수 있다.Accordingly, the Si may be included in an amount of 0.3 to 2.3%.
망간(Mn): 1.9~3.0%Manganese (Mn): 1.9~3.0%
망간(Mn)은 강의 강도 확보를 위해 첨가하는 원소로서, 그 함량이 1.9% 미만이면 목표 수준의 강도를 확보하는 데에 어려움이 있다. 반면, 그 함량이 3.0%를 초과하게 되면 베이나이트 변태 속도가 느려져 프레시 마르텐사이트 상이 과도하게 형성되어 구멍확장성이 열위하게 되는 문제가 있다.Manganese (Mn) is an element added to secure the strength of steel, and if the content is less than 1.9%, it is difficult to secure the strength of the target level. On the other hand, when the content exceeds 3.0%, there is a problem in that the bainite transformation rate is slowed, so that a fresh martensite phase is excessively formed and the hole expandability is inferior.
따라서, 상기 Mn은 1.9~3.0%로 포함할 수 있다. 보다 유리하게는 2.0% 이상, 2.1% 이상으로 포함할 수 있으며, 2.8% 이하로 포함할 수 있다.Accordingly, the Mn may be included in an amount of 1.9 to 3.0%. More advantageously, it may be included in 2.0% or more, 2.1% or more, and may be included in 2.8% or less.
알루미늄(Al): 0.01~2.0%Aluminum (Al): 0.01~2.0%
알루미늄(Al)은 강의 탈산을 위해 첨가하는 원소이며, 세멘타이트의 석출을 억제하여 잔류 오스테나이트를 안정화하는 데에 효과가 있다. 이러한 Al의 함량이 0.01% 미만이면 탈산 효과가 미비하여 강의 청정성을 해치게 된다. 반면, 그 함량이 2.0%를 초과하게 되면 강의 주조성이 저하되는 문제가 있다.Aluminum (Al) is an element added for deoxidation of steel, and is effective in stabilizing retained austenite by suppressing precipitation of cementite. If the content of Al is less than 0.01%, the deoxidation effect is insufficient and the cleanliness of the steel is impaired. On the other hand, when the content exceeds 2.0%, there is a problem in that the castability of the steel is deteriorated.
따라서, 상기 Al은 0.01~2.0%로 포함할 수 있다.Accordingly, the Al may be included in an amount of 0.01 to 2.0%.
인(P): 0.04% 이하(0% 제외)Phosphorus (P): 0.04% or less (excluding 0%)
인(P)은 강 내에 불가피하게 함유되는 불순물이므로 가능한 한 낮은 함량으로 제어하는 것이 유리하나, 강의 강도를 높이기 위해 의도적으로 첨가하기도 한다. 다만, 이러한 P의 함량이 과다할 경우 강의 인성이 악화되므로, 본 발명에서는 상기 P을 0.04% 이하로 제한한다. 보다 유리하게는 0.02% 이하, 보다 더 유리하게는 0.015% 이하일 수 있으며, 불가피하게 첨가되는 수준을 고려하여 0%는 제외할 수 있다.Since phosphorus (P) is an impurity that is unavoidably contained in steel, it is advantageous to control the content as low as possible, but it is also intentionally added to increase the strength of the steel. However, since the toughness of steel deteriorates when the content of P is excessive, in the present invention, P is limited to 0.04% or less. More advantageously, it may be 0.02% or less, and even more advantageously it may be 0.015% or less, and 0% may be excluded in consideration of the unavoidably added level.
황(S): 0.01% 이하(0% 제외)Sulfur (S): 0.01% or less (excluding 0%)
황(S)은 강 내에 불가피하게 함유되는 불순물이므로 가능한 한 낮은 함량으로 제어하는 것이 유리하다. 또한, 상기 S은 그 함량이 과도할 경우 강의 연성과 충격 특성이 열위할 우려가 있다. 이를 고려하여, 본 발명에서는 상기 S을 0.01% 이하로 포함할 수 있다. 보다 유리하게는 0.008% 이하, 보다 더 유리하게는 0.005% 이하로 포함할 수 있으며, 불가피하게 첨가되는 수준을 고려하여 0%는 제외할 수 있다. Since sulfur (S) is an impurity that is unavoidably contained in steel, it is advantageous to control the content as low as possible. In addition, when the content of S is excessive, there is a risk that the ductility and impact properties of steel may be inferior. In consideration of this, in the present invention, the S may be included in an amount of 0.01% or less. More advantageously, it may be included in an amount of 0.008% or less, and even more advantageously, 0.005% or less, and 0% may be excluded in consideration of the unavoidably added level.
질소(N): 0.01% 이하(0% 제외)Nitrogen (N): 0.01% or less (excluding 0%)
질소(N)는 강 내에 불가피하게 함유되는 불순물로서, 그 함량이 0.01%를 초과하게 되면 강 중 Al과 결합하여 AlN을 형성함에 의해 연주 품질을 저해할 우려가 있다.Nitrogen (N) is an impurity that is unavoidably contained in steel, and when its content exceeds 0.01%, it combines with Al in the steel to form AlN, thereby compromising the playing quality.
그러므로, 상기 N은 0.01% 이하로 포함할 수 있으며, 보다 유리하게는 0.007% 이하, 보다 더 유리하게는 0.005% 이하로 포함할 수 있다.Therefore, the N may include 0.01% or less, more advantageously 0.007% or less, even more advantageously 0.005% or less.
본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.The remaining component 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 manufacturing process, this cannot be excluded. Since these impurities are known to any person skilled in the art of manufacturing processes, all details thereof are not specifically mentioned in the present specification.
상술한 합금조성을 가지는 본 발명의 강판은 상술한 합금조성 중 C, Si 및 Al의 함량 관계가 하기 관계식 1을 만족하는 것이 바람직하다.In the steel sheet of the present invention having the above-described alloy composition, it is preferable that the content relation of C, Si and Al among the above-described alloy composition satisfies the following relational expression (1).
[관계식 1][Relational Expression 1]
2.7 ≤ (9.1×C) + Si + Al ≤ 4.52.7 ≤ (9.1×C) + Si + Al ≤ 4.5
(여기서, 각 원소는 중량 함량을 의미한다.)(Here, each element means a weight content.)
상기 합금조성 중 Si 및 Al은 모두 세멘타이트의 석출을 억제하고, C를 고용도가 큰 오스테나이트로 이동시킴으로써 잔류 오스테나이트를 안정화시키는 원소이다. 이들 함량 간의 관계(관계식 1)의 값이 2.7 미만이면 높은 연신율과 높은 구멍확장성을 동시에 확보하기 어려우며, 그 값이 4.5를 초과하게 되면 강의 표면 특성 및 도금성이 열화된다.In the alloy composition, both Si and Al are elements that suppress the precipitation of cementite and stabilize retained austenite by moving C to austenite with high solubility. If the value of the relationship between these contents (Relational Expression 1) is less than 2.7, it is difficult to secure high elongation and high hole expandability at the same time, and if the value exceeds 4.5, the surface properties and plating properties of the steel deteriorate.
따라서, 상기 Si, Al 및 C의 함량 관계를 나타내는 관계식 1의 값이 2.7~4.5의 범위를 만족하는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable that the value of Relation 1 representing the content relationship of Si, Al and C satisfies the range of 2.7 to 4.5.
본 발명에 따른 성형성이 우수한 고강도 강판은 상술한 성분들 이외에 추가로 아래의 성분들을 더 포함할 수 있다.The high-strength steel sheet having excellent formability according to the present invention may further include the following components in addition to the above-described components.
본 발명의 강판은 구리(Cu): 0.1% 이하, 니켈(Ni): 0.1% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.3% 이하 및 크롬(Cr): 0.2% 이하로 구성된 그룹에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다. The steel sheet of the present invention includes at least one selected from the group consisting of copper (Cu): 0.1% or less, nickel (Ni): 0.1% or less, molybdenum (Mo): 0.3% or less, and chromium (Cr): 0.2% or less. may include
상기 Cu, Ni, Mo 및 Cr은 강의 강도를 높이는 원소이다. 상기 원소들은 강의 강도와 경화능을 높이는 데에는 유리하나, 그 함량이 과도할 경우 목표로 하는 강도를 초과하며, 고가의 원소들로 제조비용이 크게 상승하는 문제가 있다. 한편, 상기 Cu, Ni, Mo 및 Cr은 모두 고용 강화 원소로서 작용하므로, 이의 효과를 충분히 얻기 위해서는 첨가시 각각 0.03% 이상으로 함유하는 것이 유리하다.The Cu, Ni, Mo and Cr are elements that increase the strength of steel. The above elements are advantageous for increasing the strength and hardenability of steel, but when the content is excessive, the target strength is exceeded, and there is a problem in that the manufacturing cost is greatly increased with expensive elements. On the other hand, since Cu, Ni, Mo and Cr all act as solid solution strengthening elements, it is advantageous to contain each of 0.03% or more at the time of addition in order to sufficiently obtain the effect thereof.
또한, 상기 강판은 니오븀(Nb), 티타늄(Ti) 및 바나듐(V) 중 1종 이상을 함량 합 0.1% 이하로 더 포함할 수 있다.In addition, the steel sheet may further include at least one of niobium (Nb), titanium (Ti), and vanadium (V) in an amount of 0.1% or less in total.
상기 Nb, Ti 및 V은 미량의 첨가로도 강의 항복강도를 향상시킬 수는 있으나, 연성 향상에는 그 효과가 미비하므로, 첨가시 상기 Nb, Ti 및 V의 함량 합 기준 0.1% 이하로 포함할 수 있다.The Nb, Ti and V can improve the yield strength of steel even with a small amount of addition, but the effect is insignificant in improving ductility. have.
나아가, 상기 강판은 보론(B)을 0.005% 이하로 더 포함할 수 있다.Furthermore, the steel sheet may further include boron (B) in an amount of 0.005% or less.
상기 보론(B)은 강 내에서 결정립계에 원소 상태로 편석하여 강의 경화능을 높이는 역할을 한다. 이러한 B의 함량이 0.005%를 초과하게 되면 결정립계에 BC 석출물을 형성하여 오히려 경화능이 나빠지는 문제가 있다.The boron (B) serves to increase the hardenability of the steel by segregation in an elemental state at grain boundaries in the steel. When the content of B exceeds 0.005%, BC precipitates are formed at the grain boundaries, and there is a problem in that hardenability is rather deteriorated.
따라서, 상기 B의 첨가시 0.005% 이하로 포함할 수 있으며, 보다 유리하게는 0.003% 이하로 포함할 수 있다. 다만, 상기 B 첨가에 의한 경화능 향상 효과를 충분히 얻기 위해서 0.0008% 이상 포함할 수 있으며, 보다 유리하게는 0.0013% 이상으로 포함할 수 있다.Therefore, when the B is added, it may be included in an amount of 0.005% or less, and more advantageously, it may be included in an amount of 0.003% or less. However, in order to sufficiently obtain the effect of improving the hardenability by the addition of B, it may be included in an amount of 0.0008% or more, and more advantageously, it may be included in an amount of 0.0013% or more.
한편, 상기 Ti과 더불어 B을 복합 첨가하는 경우, 상기 B의 함량이 0.0008% 이상이면 상기 Ti을 0.015% 이상으로 첨가하는 것이 유리하다. 이는, 상기 B의 효과를 충분히 얻기 위한 것으로서, 상기 B이 강 중의 N와 결합하여 BN으로 소실될 경우 B의 효과를 얻을 수 없으므로, 일정량 이상으로 Ti을 첨가함에 의해 TiN의 석출을 유도하는 것이 유리하다. 다만, 이때 상기 Ti의 함량이 0.04%를 초과하게 되면 조대한 TiN의 형성으로 노즐 막힘 등의 결함이 발생하여 연속 주조성이 저하될 우려가 있다.On the other hand, when adding B together with Ti, if the content of B is 0.0008% or more, it is advantageous to add the Ti in an amount of 0.015% or more. This is to sufficiently obtain the effect of B, and since the effect of B cannot be obtained when B is combined with N in steel and is lost to BN, it is advantageous to induce precipitation of TiN by adding Ti in a certain amount or more. do. However, when the content of Ti exceeds 0.04%, defects such as nozzle clogging may occur due to the formation of coarse TiN, thereby deteriorating continuous castability.
상술한 합금 성분계를 만족하는 본 발명의 강판은 템퍼드 마르텐사이트 및 베이나이트 상을 주상으로 포함하되, 페라이트와 잔류 오스테나이트 상, 마르텐사이트 상을 일정 분율로 포함할 수 있다.The steel sheet of the present invention satisfying the above-described alloy composition system may include tempered martensite and bainite phase as main phases, but may include ferrite, retained austenite phase, and martensite phase in a certain proportion.
본 발명은 강판의 구멍확장성을 우수하게 얻기 위하여 페라이트 상을 면적분율 10% 이하로 포함할 수 있다. 상기 페라이트의 분율이 10%를 초과하게 되면 구멍확장성이 열위할 우려가 있다. 이러한 페라이트 상의 최소 분율에 대해서는 특별히 한정하지는 아니하나, 강판의 연성 확보 측면을 고려하여 3% 이상으로 포함할 수 있다.The present invention may include a ferrite phase in an area fraction of 10% or less in order to obtain excellent hole expandability of the steel sheet. When the fraction of the ferrite exceeds 10%, there is a fear that the hole expandability is inferior. The minimum fraction of the ferrite phase is not particularly limited, but may be included in an amount of 3% or more in consideration of the aspect of securing ductility of the steel sheet.
상기 잔류 오스테나이트 상은 펀칭과 같은 가공시 마르텐사이트로 변태하며, 이로 인해 구멍확장성이 열위할 우려가 있으므로, 상기 잔류 오스테나이트 상은 15% 이하로 제어할 수 있다. 다만, 연신율의 확보를 위해서는 5% 이상으로 포함하는 것이 바람직하다.The retained austenite phase is transformed into martensite during processing such as punching, and thus there is a concern that the hole expandability may be inferior. However, in order to secure the elongation, it is preferable to include 5% or more.
상기 마르텐사이트 상은 강도 향상에 유리한 조직이지만, 그 분율이 5%를 초과하게 되면 오히려 구멍확장성이 열위할 우려가 있다. 여기서, 상기 마르텐사이트 상은 프레시 마르텐사이트(fresh martensite) 상을 의미한다.The martensite phase is an advantageous structure for improving strength, but when the fraction exceeds 5%, there is a risk that the hole expandability is rather inferior. Here, the martensite phase means a fresh martensite phase.
상기 페라이트, 잔류 오스테나이트, 마르텐사이트 상을 제외한 잔부 조직으로는 템퍼드 마르텐사이트 상과 베이나이트 상을 포함하는 것이 유리하다. 본 발명은 상기 템퍼드 마르텐사이트 상과 베이나이트 상을 주 조직으로 형성함에 의해 목표 수준의 강도와 더불어 연신율의 확보를 도모할 수 있다.It is advantageous to include a tempered martensite phase and a bainite phase as the remaining structures other than the ferrite, retained austenite, and martensite phases. According to the present invention, by forming the tempered martensite phase and the bainite phase as main structures, it is possible to secure the elongation with a target level of strength.
본 발명에서 상기 템퍼드 마르텐사이트 상과 베이나이트 상의 각 분율에 대해서는 특별히 한정하지 아니하며, 전술한 페라이트, 잔류 오스테나이트 및 마르텐사이트 상이 적절한 분율로 형성된 상태에서, 그 잔부가 상기 템퍼드 마르텐사이트 상과 베이나이트 상으로 구성됨에 의해 본 발명에서 의도하는 물성을 확보하는 데에 무리가 없을 것임을 밝혀둔다.In the present invention, the respective fractions of the tempered martensite phase and the bainite phase are not particularly limited, and in a state in which the above-described ferrite, retained austenite and martensite phases are formed in appropriate fractions, the remainder is the tempered martensite phase and the It turns out that there will be no difficulty in securing the intended physical properties in the present invention by being composed of the bainite phase.
상술한 미세조직으로 구성된 본 발명의 강판은 고강도 및 고성형성을 갖는 특징이 있으며, 구체적으로 980MPa 이상의 인장강도, 600~850MPa의 항복강도, 20% 이상의 구멍확장성(HER) 및 20% 이상의 연신율을 가질 수 있다.The steel sheet of the present invention composed of the above-described microstructure has high strength and high formability, and specifically, it has a tensile strength of 980 MPa or more, a yield strength of 600 to 850 MPa, a hole expandability (HER) of 20% or more, and an elongation of 20% or more. can have
한편, 본 발명의 강판은 냉연강판일 수 있으며, 상기 냉연강판의 적어도 일면에 아연계 도금층을 포함하는 용융아연도금강판, 상기 용융아연도금강판을 합금화처리한 합금화 용융아연도금강판일 수 있다.Meanwhile, the steel sheet of the present invention may be a cold rolled steel sheet, a hot-dip galvanized steel sheet including a zinc-based plated layer on at least one surface of the cold rolled steel sheet, or an alloyed hot-dip galvanized steel sheet obtained by alloying the hot-dip galvanized steel sheet.
특별히 한정하는 것은 아니나, 상기 아연계 도금층은 아연을 주로 함유하는 아연도금층, 아연 이외에 알루미늄 및/또는 마그네슘을 함유하는 아연합금도금층일 수 있다.Although not particularly limited, the zinc-based plating layer may be a zinc plating layer mainly containing zinc or a zinc alloy plating layer containing aluminum and/or magnesium in addition to zinc.
이하, 본 발명의 다른 일 측면인 본 발명에서 제공하는 성형성이 우수한 고강도 강판을 제조하는 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a high-strength steel sheet having excellent formability provided by the present invention, which is another aspect of the present invention, will be described in detail.
간략히, 본 발명은 [강 슬라브 재가열 - 열간압연 - 권취 - 열처리 - 냉간압연 - 연속소둔 - 냉각]의 공정을 거쳐 목적하는 강판을 제조할 수 있다. Briefly, the present invention can manufacture a desired steel sheet through the process of [steel slab reheating - hot rolling - winding - heat treatment - cold rolling - continuous annealing - cooling].
각 단계별 조건에 대해서는 하기에 상세히 설명한다.The conditions for each step will be described in detail below.
[강 슬라브 가열][Heating of steel slabs]
먼저, 전술한 합금 성분계를 모두 만족하는 강 슬라브를 준비한 후, 이를 가열할 수 있다. 본 공정은 후속하는 열간압연 공정을 원활히 수행하고, 목표로 하는 강판의 물성을 충분히 얻기 위해 행하여진다. First, after preparing a steel slab that satisfies all of the above-described alloy composition systems, it can be heated. This process is performed in order to smoothly perform the subsequent hot rolling process and sufficiently obtain the target physical properties of the steel sheet.
상기 가열 공정은 1150~1250℃의 온도범위에서 행할 수 있다. 상기 가열 온도가 1150℃ 미만이면 강판과 압연기 사이에 마찰이 증가하여 열간압연시 롤러에 부하되는 하중이 급격히 증가하는 문제가 있다. 반면, 그 온도가 1250℃를 초과하게 되면 온도 상승을 위해 요구되는 에너지 비용이 증가할 뿐만 아니라, 표면 스케일의 양이 증가하여 재료의 손실로 이어질 수 있다.The heating process may be performed in a temperature range of 1150 to 1250 °C. When the heating temperature is less than 1150° C., there is a problem in that the friction between the steel sheet and the rolling mill increases, so that the load applied to the roller during hot rolling rapidly increases. On the other hand, when the temperature exceeds 1250° C., not only the energy cost required for temperature increase increases, but also the amount of surface scale increases, which may lead to material loss.
따라서, 상기 가열 공정은 1150~1250℃의 온도범위에서 행할 수 있다. 보다 유리하게는 1170℃ 이상, 1180℃ 이상에서 행할 수 있으며, 1230℃ 이하, 1220℃ 이하에서 행할 수 있다.Accordingly, the heating process may be performed in a temperature range of 1150 to 1250°C. More advantageously, it can be carried out at 1170°C or higher and 1180°C or higher, and can be carried out at 1230°C or lower and 1220°C or lower.
[열간압연][Hot rolling]
상기에 따라 가열된 강 슬라브를 열간압연하여 열연강판으로 제조할 수 있으며, 이때 880~980℃의 온도범위에서 마무리 열간압연을 행할 수 있다.The steel slab heated according to the above may be hot-rolled to produce a hot-rolled steel sheet, and at this time, the finish hot rolling may be performed in a temperature range of 880 to 980°C.
상술한 온도범위에서 마무리 열간압연을 행함으로써 강판의 강성 및 성형성을 동시에 향상시키는 효과를 얻을 수 있다. 하지만 그 온도가 880℃ 미만이면 압연 부하가 커지고 형상 불량이 증가하여 생산성이 나빠지는 문제가 있다. 반면, 그 온도가 980℃를 초과하게 되면 지나친 고온 작업에 따른 산화물 증가로 표면 품질이 열위하게 된다.By performing the finish hot rolling in the above temperature range, the effect of simultaneously improving the rigidity and formability of the steel sheet can be obtained. However, if the temperature is less than 880 ℃, there is a problem in that the rolling load increases and the shape defect increases, so that the productivity deteriorates. On the other hand, if the temperature exceeds 980 ℃, the surface quality is inferior due to an increase in oxides due to excessively high temperature operation.
따라서, 상기 열간압연시 마무리 열간압연은 880~980℃의 온도범위에서 행할 수 있다. 보다 유리하게는 890℃ 이상에서 행할 수 있으며, 950℃ 이하, 930℃ 이하의 온도범위에서 행할 수 있다.Therefore, the finish hot rolling during the hot rolling may be performed in a temperature range of 880 to 980 ℃. More advantageously, it can be carried out at 890°C or higher, and it can be carried out in a temperature range of 950°C or lower and 930°C or lower.
[냉각 및 권취][Cooling and Winding]
상기에 따라 제조된 열연강판을 권취할 수 있으며, 이때 권취 온도까지 급냉한 후 행할 수 있다. 바람직하게, 20~100℃/s의 냉각속도로 200℃ 이하까지 냉각한 후 그 온도에서 권취 공정을 행할 수 있다.The hot-rolled steel sheet manufactured according to the above may be wound, and at this time, it may be performed after rapid cooling to the coiling temperature. Preferably, after cooling to 200° C. or less at a cooling rate of 20 to 100° C./s, the winding process can be performed at that temperature.
즉, 본 발명은 상대적으로 낮은 온도 영역에서 권취 공정을 행함에 의해, 권취 과정에서 강 내에 마르텐사이트 상을 형성할 수 있다. 이와 같이, 권취 과정에서 형성된 마르텐사이트 상은 이후 소둔 과정에서 미세한 침상의 오스테나이트와 페라이트로 변태하여 강의 성형성 향상에 유리한 역할을 한다. 특히, 본 발명의 권취 공정을 통해 열연강판 내 마르텐사이트 상을 면적분율 95% 이상으로 확보할 수 있다.That is, in the present invention, by performing the winding process in a relatively low temperature region, the martensite phase can be formed in the steel during the winding process. As such, the martensite phase formed in the winding process is transformed into fine needle-shaped austenite and ferrite in the subsequent annealing process, thereby playing an advantageous role in improving the formability of steel. In particular, through the winding process of the present invention, it is possible to secure the martensite phase in the hot-rolled steel sheet to an area fraction of 95% or more.
상기 권취시 온도가 200℃를 초과하게 되면 마르텐사이트 상이 충분히 형성되지 못하게 되어, 목표로 하는 성형성 향상을 도모할 수 없게 된다. 보다 유리하게, 상기 권취 공정은 마르텐사이트 상이 유리하게 형성될 수 있도록 Ms 이하로 제한할 수 있다.When the winding temperature exceeds 200° C., the martensite phase cannot be sufficiently formed, and thus the target formability cannot be improved. More advantageously, the winding process may be limited to Ms or less so that the martensite phase can be advantageously formed.
한편, 전술한 마무리 열간압연을 완료한 후 상기 권취 온도까지 냉각시 빠른 냉각속도로 행함이 유리하며, 바람직하게는 20~100℃/s의 냉각속도로 행할 수 있다.On the other hand, it is advantageous to carry out at a fast cooling rate when cooling to the coiling temperature after completing the above-described finish hot rolling, and preferably, it may be performed at a cooling rate of 20 to 100° C./s.
상기 냉각시 냉각속도가 20℃/s 미만이면 열간압연 생산성이 저하되고, 실 생산시 냉각 능력이 낮은 냉각매질을 의도적으로 채택하여야 하는 단점이 있다. 반면, 냉각속도가 100℃/s를 초과하게 되면 강 내부의 온도편차가 균일하지 못하여 형상이 나빠지고, 강도가 지나치게 높아지는 문제가 있다.When the cooling rate during cooling is less than 20° C./s, the hot rolling productivity is lowered, and there is a disadvantage in that a cooling medium having a low cooling capacity must be intentionally adopted during actual production. On the other hand, when the cooling rate exceeds 100° C./s, the temperature deviation inside the steel is not uniform, resulting in poor shape and excessively high strength.
[열처리][Heat treatment]
본 발명은 상기에 따라 강 내에 마르텐사이트가 주상으로 형성되도록 권취된 열연강판을 특정 조건에서 열처리할 수 있다. 이는, 후속 냉간압연 공정을 원활히 수행하기 위한 것으로, 상기에 따라 권취된 열연강판은 강 내에 마르텐사이트가 다량 존재함에 의해 냉간압연성이 낮다. 이에, 후속 냉간압연을 위한 연화 공정으로서 하기 관계식 2로 표현되는 열처리 온도(HT)±5℃ 범위에서 열처리함이 바람직하다.According to the present invention, the hot-rolled steel sheet wound to form a columnar martensite in the steel can be heat-treated under specific conditions. This is to smoothly perform the subsequent cold rolling process, and the hot-rolled steel sheet wound according to the above has low cold rolling properties due to the presence of a large amount of martensite in the steel. Accordingly, as a softening process for subsequent cold rolling, it is preferable to heat-treat within the range of the heat treatment temperature (HT) ± 5°C expressed by the following relational formula (2).
상기 열처리시 열처리 온도(HT)-5℃ 미만이면 열연조직의 연화가 불충분하여 후속 냉간압연이 어려워지며, 반면 그 온도가 열처리 온도(HT)+5℃를 초과하게 되면 마르텐사이트 조직이 완전히 파괴되어 소둔 후 목표 수준의 연성을 확보하는 데에 어려움이 있다.If the heat treatment temperature (HT) during the heat treatment is less than -5°C, the softening of the hot-rolled tissue is insufficient and subsequent cold rolling becomes difficult, whereas when the temperature exceeds the heat treatment temperature (HT)+5°C, the martensitic structure is completely destroyed, There is a difficulty in securing the target level of ductility after annealing.
한편, 상술한 온도범위 내에서 권취된 열연강판의 열처리시 열연조직이 후속 냉간압연이 가능한 수준으로 충분히 연화되도록 행할 수 있는 바, 그 시간에 대해서는 특별히 한정하지 아니하나, 최대 5시간 동안 행할 수 있을 밝혀둔다. 나아가, 통상의 기술자라면 그 시간을 임의적으로 선택함에 각별한 어려움이 없을 것이다.On the other hand, during the heat treatment of the hot-rolled steel sheet wound within the above-mentioned temperature range, the hot-rolled structure can be sufficiently softened to a level capable of subsequent cold rolling. make it clear Furthermore, a person skilled in the art will not have any particular difficulty in arbitrarily selecting the time.
[관계식 2][Relational Expression 2]
열처리 온도(HT, ℃) = (140×C) + (10×Al) + (3×Si) + 360Heat treatment temperature (HT, ℃) = (140×C) + (10×Al) + (3×Si) + 360
(여기서, 각 원소는 중량 함량을 의미한다.)(Here, each element means a weight content.)
본 발명에서 열처리 공정은 후속 공정인 냉간압연의 수행이 가능하도록 열연 마르텐사이트 조직을 연화시키되, 마르텐사이트 주 조직이 완전히 파괴되지 않도록 제어할 필요가 있다. In the present invention, the heat treatment process softens the hot-rolled martensite structure so that the subsequent cold rolling can be performed, but it is necessary to control the martensite main structure not to be completely destroyed.
열연 저온 권취를 통해 형성된 마르텐사이트 조직은 탄소(C)의 과포화 급냉 조직으로서 열처리시 C의 이동에 의해 그 조직이 분해될 수 있으며, 이러한 탄소(C)의 이동에 강 내의 Al 및 Si이 영향을 미치므로, 이들 간의 함량 관계에 기인 관계식 2(±5℃)에 따른 온도 영역으로 제한하는 것이 바람직하다.The martensitic structure formed through hot rolling and low temperature winding is a supersaturated quenching structure of carbon (C), and the structure can be decomposed by the movement of C during heat treatment, and Al and Si in the steel affect the movement of carbon (C). Therefore, it is preferable to limit it to the temperature range according to Relational Expression 2 (±5° C.) due to the content relationship between them.
[냉간압연][Cold Rolling]
이후, 상기에 따라 권취된 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 제조할 수 있으며, 이때 22% 이하의 냉간압하율(CR%)로 행할 수 있다.Thereafter, the hot-rolled steel sheet wound according to the above can be cold-rolled to manufacture a cold-rolled steel sheet, and in this case, it can be performed at a cold rolling reduction (CR%) of 22% or less.
통상, 냉연강판을 얻기 위한 냉간압연은 22%를 초과하는 냉간압하율을 적용하는 것이 일반적이나, 본 발명에서는 권취 과정에서 형성된 마르텐사이트 조직이 후속 소둔 과정에서 파괴되지 않고, 마르텐사이트 계면을 따라 미세한 침상의 오스테나이트, 페라이트가 형성될 수 있도록 22% 이하의 압하율로 냉간압연을 행하는 특징이 있다.In general, in cold rolling to obtain a cold rolled steel sheet, it is common to apply a cold reduction ratio exceeding 22%, but in the present invention, the martensitic structure formed in the winding process is not destroyed in the subsequent annealing process, and fine along the martensite interface Cold rolling is performed at a reduction ratio of 22% or less so that needle-shaped austenite and ferrite can be formed.
상기 냉간압하율이 22%를 초과하게 되면 재결정 구동력이 커져 열연 조직이 파괴됨에 따라, 최종적으로 조대한 오스테나이트와 페라이트가 형성되어 성형성이 열위하게 되는 문제가 있다.When the cold rolling reduction ratio exceeds 22%, the recrystallization driving force increases and the hot-rolled structure is destroyed, and finally, coarse austenite and ferrite are formed, resulting in poor formability.
본 발명에서 상기 냉간압연은 제시한 냉간압하율 내에서 행하면서, 목적하는 두께의 냉연강판을 얻을 수 있도록 임의적으로 그 하한을 설정할 수 있으며, 이는 통상의 기술자라면 각별한 어려움 없이 적용 가능함을 밝혀둔다.In the present invention, the cold rolling is performed within the suggested cold rolling reduction ratio, and the lower limit can be arbitrarily set to obtain a cold rolled steel sheet of a desired thickness, which can be applied without particular difficulty to those skilled in the art.
[소둔][Annealing]
상기에 따라 제조된 냉연강판을 소둔 처리할 수 있으며, 한 가지 예로서 연속 소둔 공정(Continuous Annealing Process)으로 수행할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 공지된 소둔 방법 중 어느 것이라도 무방하다.The cold-rolled steel sheet manufactured according to the above may be annealed, and as an example, may be performed by a continuous annealing process, but is not limited thereto, and any known annealing method may be used.
소둔 공정은 오스테나이트 변태 온도 이상으로 강판을 승온시켜 충분한 분율로 오스테나이트 상을 형성하고, 이러한 오스테나이트로의 탄소 확산을 일으키도록 하기 위함이다. The annealing process is to increase the temperature of the steel sheet above the austenite transformation temperature to form an austenite phase in a sufficient fraction, and to cause carbon diffusion into the austenite.
본 발명은 상기 냉연강판의 소둔시 780~860℃의 온도범위에서 행할 수 있다. 상기 소둔 온도가 780℃ 미만이면 오스테나이트로의 충분한 변태가 이루어지지 못하여, 소둔을 완료한 후 최종적으로 마르텐사이트와 베이나이트 상을 목표 수준으로 확보할 수 없게 된다. 반면, 그 온도가 860℃를 초과하게 되면 생산성이 저하되고 조대한 오스테나이트가 형성되어 재질이 열화될 수 있다. 또한, 최종 조직 내의 잔류 오스테나이트의 크기 또한 조대해진다.The present invention can be carried out in the temperature range of 780 ~ 860 ℃ during annealing of the cold-rolled steel sheet. When the annealing temperature is less than 780° C., sufficient transformation into austenite cannot be achieved, and after completing the annealing, it is impossible to finally secure the martensite and bainite phases to the target level. On the other hand, when the temperature exceeds 860° C., productivity may decrease and coarse austenite may be formed to deteriorate the material. In addition, the size of retained austenite in the final structure also becomes coarse.
[냉각 및 유지][Cooling and holding]
상기에 따라 연속소둔 처리된 냉연강판을 냉각할 수 있으며, 이때 베이나이트 상의 변태가 일어나는 온도범위로 냉각한 다음 유지 공정을 행할 수 있다.The cold-rolled steel sheet subjected to the continuous annealing treatment according to the above can be cooled, and at this time, it can be cooled to a temperature range where transformation of the bainite phase occurs, and then the holding process can be performed.
바람직하게, 상기 냉각은 10℃/s 이상의 냉각속도로 200~400℃의 온도범위로 냉각한 후 300~500℃의 온도범위에서 유지할 수 있다. Preferably, the cooling may be maintained in a temperature range of 300 to 500° C. after cooling to a temperature range of 200 to 400° C. at a cooling rate of 10° C./s or more.
상기 냉각 온도(냉각 종료 온도)가 200℃ 미만이거나 400℃를 초과하게 되면 후속하는 유지 공정이 종료되는 시점에서의 베이나이트 변태량이 감소하여 연신율과 구멍확장성 확보에 불리한 프레시 마르텐사이트 상이 과도하게 형성될 우려가 있다. If the cooling temperature (cooling end temperature) is less than 200°C or exceeds 400°C, the amount of bainite transformation at the time the subsequent maintenance process is finished decreases, and a fresh martensite phase, which is unfavorable to securing elongation and hole expandability, is excessively formed there is a risk of becoming
상술한 온도범위로 냉각시 냉각 과정에서 페라이트, 펄라이트 등의 생성을 최소화할 수 있는 임계냉각속도로 행하는 것이 유리하며, 본 발명에서는 10℃/s 이상으로 행하는 것이 바람직하다. 상기 냉각속도가 10℃/s 미만이면 목표로 하는 냉각 온도에 도달하더라도 냉각 중에 고온 상변태(예컨대, 페라이트, 펄라이트 등)가 발생하여 저온 변태 조직을 활용한 고강도 강을 제조할 수 없게 된다.When cooling to the above-mentioned temperature range, it is advantageous to perform the critical cooling rate to minimize the generation of ferrite, pearlite, etc. If the cooling rate is less than 10 °C / s, even when the target cooling temperature is reached, high-temperature phase transformation (eg, ferrite, pearlite, etc.) occurs during cooling, so that high-strength steel using the low-temperature transformation structure cannot be manufactured.
상기 연속소둔 후의 냉각 공정은 통상의 급냉 설비를 이용할 수 있으며, 특별히 한정하지는 아니하나, 한 가지 예로서 미스트(mist) 또는 수소를 이용한 급냉 설비를 이용할 수 있음을 밝혀둔다.The cooling process after the continuous annealing may use a common quenching facility, but is not particularly limited, but as an example, it is pointed out that a quenching facility using mist or hydrogen may be used.
상술한 온도범위로 냉각된 냉연강판을 특정 온도에서 유지하여 목표 수준의 베이나이트 상 변태를 일으킬 수 있으며, 이때 상기 냉각 온도보다 다소 낮은 온도에서 유지하거나, 다소 높은 온도로 재가열한 후 유지할 수 있다.The cold-rolled steel sheet cooled to the above-mentioned temperature range can be maintained at a specific temperature to cause a target level of bainite phase transformation, and in this case, it can be maintained at a temperature slightly lower than the cooling temperature, or can be maintained after reheating to a rather high temperature.
상기 냉각된 열연강판의 유지시 베이나이트의 상 변태량이 적어 지나치게 많은 양의 마르텐사이트 상이 형성되는 경우, 연신율 및 구멍확장성을 크게 해지는 문제가 있다. When an excessively large amount of martensite phase is formed due to a small amount of phase transformation of bainite during maintenance of the cooled hot-rolled steel sheet, there is a problem in that elongation and hole expandability are increased.
이를 고려하여, 본 발명에서는 300~500℃의 온도범위에서 유지 공정을 행할 수 있다. 그 온도가 300℃ 미만이면 상기 냉각시 냉각량이 과다하여 판내 온도 편차가 증가하게 됨에 의해 형상이 나빠질 우려가 있다. 또한 강도가 과도하게 상승하여 목표 수준의 연신율을 확보할 수 없게 된다. 한편, 그 온도가 500℃를 초과하게 되면 베이나이트 상 변태가 느려져 최종적으로 마르텐사이트가 과다하게 형성됨에 따라 연신율 및 구멍확장성을 얻을 수 없게 된다.In consideration of this, in the present invention, the holding process may be performed in a temperature range of 300 to 500°C. If the temperature is less than 300° C., the amount of cooling during cooling is excessive and the temperature deviation within the plate is increased, so that the shape may be deteriorated. In addition, the strength is excessively increased, so that it is impossible to secure a target level of elongation. On the other hand, when the temperature exceeds 500 ℃, the bainite phase transformation is slowed and finally, as martensite is excessively formed, elongation and hole expandability cannot be obtained.
상술한 온도범위에서 유지시 그 온도가 Mf 이상이 되면 템퍼링(tempering)이 발생하며, 이로부터 최종 조직에서 템퍼드 마르텐사이트 조직을 포함할 수 있다.When the temperature is maintained in the above-described temperature range, if the temperature is higher than Mf, tempering occurs, and from this, a tempered martensite structure may be included in the final structure.
상기에 따라 일련의 공정을 완료하여 얻은 냉연강판은, 필요에 따라 [용융아연도금 - 합금화 열처리]의 공정을 더 행할 수 있다.The cold-rolled steel sheet obtained by completing a series of processes according to the above may be further subjected to a process of [hot-dip galvanizing-alloying heat treatment] if necessary.
우선, 상기 냉연강판에 대해 후술하는 바와 같이 도금 처리함으로써 적어도 일면에 도금층을 가지는 도금강판을 제조할 수 있다.First, a plated steel sheet having a plating layer on at least one surface can be manufactured by plating the cold-rolled steel sheet as described below.
[용융아연도금][Hot dip galvanizing]
상술한 일련의 공정을 거쳐 제조된 강판을 용융 아연계 도금욕에 침지하여 용융아연도금강판을 제조할 수 있다.A hot-dip galvanized steel sheet may be manufactured by immersing the steel sheet manufactured through the above-described series of processes in a hot-dip galvanizing bath.
이때, 용융아연도금은 통상의 조건으로 행할 수 있으나, 일 예로 450~470℃의 온도범위에서 행할 수 있다. 또한, 상기 용융아연도금시 용융 아연계 도금욕의 조성에 대해서는 특별히 한정하지 않으며, 순수 아연 도금욕이거나, Si, Al, Mg 등을 포함하는 아연계 합금 도금욕일 수 있다.In this case, the hot-dip galvanizing may be performed under normal conditions, but for example, may be performed in a temperature range of 450 to 470°C. In addition, the composition of the hot-dip zinc-based plating bath is not particularly limited during the hot-dip galvanizing, and may be a pure zinc plating bath or a zinc-based alloy plating bath containing Si, Al, Mg, or the like.
[합금화 열처리][alloying heat treatment]
필요에 따라, 상기 용융아연도금강판에 대해 합금화 열처리함으로써 합금화 용융아연도금강판을 얻을 수 있다.If necessary, an alloyed hot-dip galvanized steel sheet can be obtained by performing alloying heat treatment on the hot-dip galvanized steel sheet.
본 발명에서는 상기 합금화 열처리 공정 조건에 대해서는 특별히 제한하지 않으며, 통상의 조건이면 무방하다. 일 예로써, 480~540℃의 온도 범위에서 합금화 열처리 공정을 수행할 수 있다.In the present invention, the alloying heat treatment process conditions are not particularly limited, and may be under normal conditions. As an example, the alloying heat treatment process may be performed in a temperature range of 480 to 540 °C.
한편, 필요에 따라, 상기 합금화 열처리를 완료한 후, 강판의 형상을 교정하고 항복강도를 조정하기 위하여 조질압연 처리를 더 행할 수 있다.Meanwhile, if necessary, after completing the alloying heat treatment, a temper rolling treatment may be further performed to correct the shape of the steel sheet and adjust the yield strength.
상기 조질압연 처리는 합금화 열처리하여 얻은 합금화 용융아연도금강판을 상온으로 냉각한 다음, 1% 미만의 압하율로 행할 수 있다.The temper rolling treatment may be performed by cooling the alloyed hot-dip galvanized steel sheet obtained by the alloying heat treatment to room temperature, and then performing at a reduction ratio of less than 1%.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, it is necessary to note that the following examples are only intended to illustrate the present invention in more detail and are not intended to limit the scope of the present invention. This is because the scope of the present invention is determined by the matters described in the claims and matters reasonably inferred therefrom.
(실시예)(Example)
하기 표 1에 나타낸 합금조성을 가지는 강 슬라브를 1150~1200℃의 온도범위에서 가열한 다음, 하기 표 2에 나타낸 조건에 따라 [열간압연 - 권취 - 열처리 - 냉간압연 - 소둔 - 냉각 및 유지] 공정을 거쳐 각각의 냉연강판을 제조하였다.The steel slab having the alloy composition shown in Table 1 below was heated in a temperature range of 1150 to 1200 ° C, and then the [hot rolling - coiling - heat treatment - cold rolling - annealing - cooling and maintenance] process according to the conditions shown in Table 2 below. Through this process, each cold rolled steel sheet was manufactured.
상기에 따라 제조된 냉연강판에 대해 미세조직, 물성 등을 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.The microstructure, physical properties, etc. were measured for the cold-rolled steel sheet manufactured as described above, and the results are shown in Table 3 below.
이때, 각 강판의 미세조직은 주사전자현미경(SEM)으로 조직 사진을 관찰한 다음, 포인트 카운팅(point counting) 방법으로 측정하였다. 다만, 잔류 오스테나이트 상의 분율은 XRD로 측정하였다.At this time, the microstructure of each steel sheet was measured by a point counting method after observing the tissue photograph with a scanning electron microscope (SEM). However, the fraction of the retained austenite phase was measured by XRD.
각 강판의 인장강도(TS), 항복강도(YS) 및 연신율(El)은 압연 직각 방향으로의 인장시험을 통해 평가하였으며, 표점거리(Gauge Length)는 50mm, 인장시편의 폭은 25mm인 시험편 규격을 이용하였다.The tensile strength (TS), yield strength (YS), and elongation (El) of each steel sheet were evaluated through a tensile test in the direction perpendicular to rolling. was used.
한편, 각 강판의 구멍확장성의 평가를 위해 ISO 16330 표준에 따라 측정하였으며, 이때 홀은 직경 10mm의 펀치를 사용하여 12%의 클리어런스(Clearance)로 전단가공하여 평가하였다.Meanwhile, for the evaluation of the hole expandability of each steel sheet, it was measured according to the ISO 16330 standard, and the hole was evaluated by shearing it with a clearance of 12% using a punch with a diameter of 10 mm.
1relation
One
(℃)FDT
(℃)
(℃)CT
(℃)
(HT,℃)temperature
(HT,℃)
(Hr)hour
(Hr)
(%)reduction rate
(%)
(℃)temperature
(℃)
(℃)end temperature
(℃)
(℃/s)speed
(℃/s)
(℃)temperature
(℃)
·YS: 항복강도, TS: 인장강도, El: 연신율, HER: 구멍확장율F: ferrite, RA: retained austenite, M: martensite, TM: tempered martensite, B: bainite
YS: Yield strength, TS: Tensile strength, El: Elongation, HER: Hole expansion rate
상기 표 1 내지 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 합금 성분계와 제조조건을 모두 만족하는 발명예 1 내지 4는 의도하는 바 대로 미세조직이 형성됨에 의해 고강도를 가짐은 물론이고, 연성 및 구멍확장성이 우수하여 고성형성을 갖음을 알 수 있다.As shown in Tables 1 to 3, Inventive Examples 1 to 4, which satisfy both the alloy component system and manufacturing conditions proposed in the present invention, have high strength by forming a microstructure as intended, as well as ductility and holes It can be seen that it has excellent extensibility and high formability.
반면, 소둔 후 냉각시 냉각속도가 5℃/s로 느리게 적용된 비교예 1은 최종적으로 페라이트 상이 과도하여 항복강도가 열위하고, 연성 및 구멍확장성의 확보가 곤란하였다.On the other hand, Comparative Example 1, in which the cooling rate was applied slowly at 5° C./s during cooling after annealing, finally had an excessive ferrite phase, so the yield strength was inferior, and it was difficult to secure ductility and hole expandability.
비교예 2는 냉간압연시 압하율이 과도한 경우로서, 조대한 페라이트가 과도하게 형성되어 항복강도가 열위하고, 연성 및 구멍확장성을 확보할 수 없었다.Comparative Example 2 was a case in which the reduction ratio during cold rolling was excessive. Coarse ferrite was excessively formed, so that the yield strength was inferior, and ductility and hole expandability could not be secured.
비교예 3은 통상의 권취 공정이 적용되고, 본 발명의 열처리 공정이 적용되지 않은 경우로서, 최종 조직에서 잔류 오스테나이트 상이 적절히 형성되지 못함에 의해 연성 및 구멍확장성이 열위하였다.Comparative Example 3 was a case in which the conventional winding process was applied and the heat treatment process of the present invention was not applied, and the ductility and hole expandability were inferior because the retained austenite phase was not properly formed in the final structure.
비교예 4는 권취 후 열처리시 열처리 온도가 본 발명에서 제안하는 수준보다 높아, 최종 조직에서 잔류 오스테나이트 상이 불충분하여 연성 및 구멍확장성이 열위하였다.In Comparative Example 4, the heat treatment temperature during the heat treatment after winding was higher than the level suggested in the present invention, and the retained austenite phase in the final structure was insufficient, resulting in inferior ductility and hole expandability.
비교예 5는 소둔 후 냉각시 냉각종료온도가 과도하게 높은 경우로서, 최종적으로 베이나이트 상이 충분히 형성되지 못하여 연성이 열위하였다.Comparative Example 5 was a case in which the cooling termination temperature was excessively high during cooling after annealing, and finally, the bainite phase was not sufficiently formed, and thus the ductility was inferior.
비교예 6은 통상의 권취 공정이 적용되고, 본 발명의 열처리 공정이 적용되지 않을 뿐만 아니라, 냉간압연시 압하율이 과도한 경우로서, 페라이트 상이 과도하게 형성되어 목표 수준의 강도를 확보할 수 없었다.Comparative Example 6 was a case in which a conventional winding process was applied, the heat treatment process of the present invention was not applied, and the reduction ratio during cold rolling was excessive, and the ferrite phase was excessively formed, so that the target level of strength could not be secured.
도 1은 냉간압하율에 따른 연신율의 변화를 그래프로 나타낸 것이다.1 is a graph showing the change in elongation according to the cold rolling reduction.
도 1에 나타낸 바와 같이, 냉간압하율이 22% 이하로 적용되는 경우에 20% 이상의 연신율의 확보가 가능함을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 1 , it can be confirmed that when the cold rolling reduction is applied to 22% or less, it is possible to secure an elongation of 20% or more.
Claims (12)
미세조직이 면적분율 10% 이하(0% 제외)의 페라이트, 5~15%의 잔류 오스테나이트, 5% 이하(0% 제외)의 마르텐사이트와 잔부 템퍼드 마르텐사이트 및 베이나이트를 포함하는 성형성이 우수한 고강도 강판.
[관계식 1]
2.7 ≤ (9.1×C) + Si + Al ≤ 4.5
(여기서, 각 원소는 중량 함량을 의미한다.)
By weight%, carbon (C): 0.15 to 0.25%, silicon (Si): 0.3 to 2.3%, manganese (Mn): 1.9 to 3.0%, aluminum (Al): 0.01 to 2.0%, phosphorus (P): 0.04 % or less (excluding 0%), sulfur (S): 0.01% or less (excluding 0%), nitrogen (N): 0.01% or less (excluding 0%), the remainder including Fe and other unavoidable impurities, the above C, Si And Al satisfies the following relation 1,
Formability in which the microstructure contains ferrite with an area fraction of 10% or less (excluding 0%), retained austenite of 5 to 15%, martensite of 5% or less (excluding 0%), and the remainder tempered martensite and bainite This excellent high-strength steel plate.
[Relational Expression 1]
2.7 ≤ (9.1×C) + Si + Al ≤ 4.5
(Here, each element means a weight content.)
상기 강판은 중량%로 구리(Cu): 0.1% 이하, 니켈(Ni): 0.1% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.3% 이하 및 크롬(Cr): 0.2% 이하로 구성된 그룹에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는 성형성이 우수한 고강도 강판.
The method of claim 1,
The steel sheet includes at least one selected from the group consisting of copper (Cu): 0.1% or less, nickel (Ni): 0.1% or less, molybdenum (Mo): 0.3% or less, and chromium (Cr): 0.2% or less by weight in weight% A high-strength steel sheet with excellent formability.
상기 강판은 중량%로 니오븀(Nb), 티타늄(Ti) 및 바나듐(V) 중 1종 이상을 함량 합 0.1% 이하로 더 포함하는 성형성이 우수한 고강도 강판.
The method of claim 1,
The steel sheet is a high-strength steel sheet with excellent formability, further comprising at least one of niobium (Nb), titanium (Ti) and vanadium (V) in an amount of 0.1% or less by weight.
상기 강판은 중량%로 보론(B): 0.005% 이하를 더 포함하는 성형성이 우수한 고강도 강판.
The method of claim 1,
The steel sheet is a high-strength steel sheet with excellent formability further comprising boron (B): 0.005% or less by weight%.
상기 강판은 980MPa 이상의 인장강도, 600~850MPa의 항복강도, 20% 이상의 구멍확장성(HER) 및 20% 이상의 연신율을 가지는 성형성이 우수한 고강도 강판.
The method of claim 1,
The steel sheet is a high-strength steel sheet having excellent formability having a tensile strength of 980 MPa or more, a yield strength of 600 to 850 MPa, a hole expandability (HER) of 20% or more, and an elongation of 20% or more.
상기 강판은 냉연강판, 용융아연도금강판 및 합금화 용융아연도금강판 중 하나인 성형성이 우수한 고강도 강판.
The method of claim 1,
The steel sheet is a cold-rolled steel sheet, a hot-dip galvanized steel sheet, and a high-strength steel sheet with excellent formability, which is one of alloyed hot-dip galvanized steel sheet.
상기 강 슬라브를 1150~1250℃의 온도범위에서 가열하는 단계;
상기 가열된 강 슬라브를 880~980℃의 온도범위에서 마무리 열간압연하여 열연강판을 제조하는 단계;
상기 마무리 열간압연 후 200℃ 이하로 급냉한 다음, 권취하는 단계;
상기 권취된 열연강판을 하기 관계식 2로 표현되는 열처리 온도(HT)±5℃ 범위에서 열처리하는 단계;
상기 열처리된 열연강판을 22% 이하(0% 제외)의 압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계;
상기 냉연강판을 780~860℃의 온도범위에서 연속소둔 처리하는 단계; 및
상기 연속소둔 처리된 냉연강판을 10℃/s 이상의 냉각속도로 200~400℃의 온도범위로 냉각한 후, 300~500℃의 온도범위에서 유지하는 단계를 포함하는 성형성이 우수한 고강도 강판의 제조방법.
[관계식 1]
2.7 ≤ (9.1×C) + Si + Al ≤ 4.5
(여기서, 각 원소는 중량 함량을 의미한다.)
[관계식 2]
열처리 온도(HT, ℃) = (140×C) + (10×Al) + (3×Si) + 360
(여기서, 각 원소는 중량 함량을 의미한다.)
By weight%, carbon (C): 0.15 to 0.25%, silicon (Si): 0.3 to 2.3%, manganese (Mn): 1.9 to 3.0%, aluminum (Al): 0.01 to 2.0%, phosphorus (P): 0.04 % or less (excluding 0%), sulfur (S): 0.01% or less (excluding 0%), nitrogen (N): 0.01% or less (excluding 0%), the remainder including Fe and other unavoidable impurities, the above C, Si and Al preparing a steel slab that satisfies the following Relation 1;
heating the steel slab in a temperature range of 1150 to 1250 °C;
manufacturing a hot-rolled steel sheet by finishing hot rolling the heated steel slab in a temperature range of 880 to 980°C;
After the finish hot rolling, the step of rapidly cooling to 200 ℃ or less, and then winding;
heat-treating the wound hot-rolled steel sheet at a heat treatment temperature (HT) ± 5° C. expressed by the following relational expression 2;
manufacturing a cold-rolled steel sheet by cold-rolling the heat-treated hot-rolled steel sheet at a reduction ratio of 22% or less (excluding 0%);
continuous annealing of the cold-rolled steel sheet in a temperature range of 780 to 860°C; and
After cooling the cold-rolled steel sheet subjected to continuous annealing to a temperature range of 200 to 400° C. at a cooling rate of 10° C./s or more, and maintaining it in a temperature range of 300 to 500° C. Way.
[Relational Expression 1]
2.7 ≤ (9.1×C) + Si + Al ≤ 4.5
(Here, each element means a weight content.)
[Relational Expression 2]
Heat treatment temperature (HT, ℃) = (140×C) + (10×Al) + (3×Si) + 360
(Here, each element means a weight content.)
상기 마무리 열간압연 후 급냉은 20~100℃/s의 냉각속도로 행하는 것인 성형성이 우수한 고강도 강판의 제조방법.
8. The method of claim 7,
A method of manufacturing a high-strength steel sheet having excellent formability, wherein the rapid cooling after the finish hot rolling is performed at a cooling rate of 20 to 100° C./s.
상기 냉각 및 유지된 냉연강판을 아연계 도금욕에 침지하여 용융아연도금하는 단계를 더 포함하는 성형성이 우수한 고강도 강판의 제조방법.
8. The method of claim 7,
The method of manufacturing a high-strength steel sheet having excellent formability, further comprising the step of immersing the cooled and maintained cold-rolled steel sheet in a zinc-based plating bath to perform hot-dip galvanizing.
상기 강 슬라브는 중량%로 구리(Cu): 0.1% 이하, 니켈(Ni): 0.1% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.3% 이하 및 크롬(Cr): 0.2% 이하로 구성된 그룹에서 선택된 1종 이상을 더 포함하는 성형성이 우수한 고강도 강판의 제조방법.
8. The method of claim 7,
The steel slab is at least one selected from the group consisting of copper (Cu): 0.1% or less, nickel (Ni): 0.1% or less, molybdenum (Mo): 0.3% or less, and chromium (Cr): 0.2% or less by weight% by weight A method of manufacturing a high-strength steel sheet with excellent formability further comprising a.
상기 강 슬라브는 중량%로 니오븀(Nb), 티타늄(Ti) 및 바나듐(V) 중 1종 이상을 함량 합 0.1% 이하로 더 포함하는 성형성이 우수한 고강도 강판의 제조방법.
8. The method of claim 7,
The method of manufacturing a high-strength steel sheet with excellent formability, wherein the steel slab further contains 0.1% or less of one or more of niobium (Nb), titanium (Ti), and vanadium (V) by weight.
상기 강 슬라브는 중량%로 보론(B): 0.005% 이하를 더 포함하는 성형성이 우수한 고강도 강판의 제조방법.
8. The method of claim 7,
The steel slab is boron (B): 0.005% or less in weight %.
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