KR20220089374A

KR20220089374A - 내진성이 우수한 고강도 강 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20220089374A
Application number: KR1020200179949A
Authority: KR
Inventors: 김득중; 권윤익
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2020-12-21
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2022-06-28
Also published as: KR102492029B1

Abstract

본 발명은 고강도 강 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강도 및 연신율이 우수하면서 저항복비를 가지는 내진성이 우수한 고강도 강 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

내진성이 우수한 고강도 강 및 그 제조방법 {HIGH STRENGTH STEEL HAVING EXCELLENT SHOCK-RESISTANCE AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}

본 발명은 고강도 강 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저항복비를 가지는 내진성이 우수한 고강도 강 및 그 제조방법에 관한 것이다.

건축 및 토목용으로 사용되는 구조용강으로는 항복비가 낮아, 지진 등 외부 응력이 발생할 경우, 에너지를 많이 흡수하여 쉽게 파단 되지 않아, 건축물 등의 안정성을 위해 사용될 수 있는 내진성이 우수한 고강도 열연강판이 요구된다.

이를 위해 구조용강은 주로 6mm 이상의 후물재가 사용되는데, 두께가 두꺼워질수록 우수한 강도와 연신율 등을 구비하면서 동시에 항복비(항복강도/인장강도)를 80% 이하로 확보하기에는 많은 어려움이 있다.

특허문헌 1의 경우, 2단 냉각을 통해 1차 냉각에서 상대적으로 강도가 낮은 페라이트를 형성시키고, 2차 냉각에서 경질상인 베이나이트를 생성시켜 저항복비를 달성하였다. 다만, 이러한 방법은 두께가 두꺼워질수록 판의 중심부 항복강도를 확보하기가 어려워 상대적으로 중심부 조직을 미세화하기 쉬운 얇은 강판에서 사용할 수 밖에 없는 한계점이 있다. 또한, 2차 냉각에서 경질상인 베이나이트가 과도하게 형성될 경우 연신율을 확보하기 어려운 문제점이 있다.

한국 등록특허공보 제10-0545959호(2006.01.26 공고)

본 발명의 일 측면에 따르면 강도 및 연신율이 우수하면서 저항복비를 가지는 내진성이 우수한 고강도 강 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정되지 않는다. 통상의 기술자라면 본 명세서의 전반적인 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.

본 발명의 일 측면은, 중량%로, C: 0.10~0.20%, Si: 0.3% 이하, Mn: 1.0~2.0%, Al: 0.1% 이하, Nb: 0.02~1.0%, P: 0.03% 이하, S: 0.02% 이하, N: 0.01% 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,

하기 관계식 1에서 정의되는 R 값이 0.5 이상 2.0 미만이고,

두께 1/4 지점에서 미세조직은 면적%로, 50% 이상의 페라이트, 40% 이하의 베이나이트 및 10% 이하의 기타 조직을 포함하며,

상기 페라이트 결정립 평균 크기는 10㎛ 이하이고,

연신율이 19% 이상인 내진성이 우수한 고강도 강을 제공할 수 있다.

[관계식 1]

R = [C]*10 / [Mn]

(식에서, [C] 및 [Mn]은 각 원소의 중량%임)

상기 강은 하기 관계식 2에서 정의되는 Ceq 값이 0.44 이하일 수 있다.

[관계식 2]

Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Ni] + [Cu])/15 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5)

(식에서, [C], [Mn], [Ni], [Cu], [Cr], [Mo] 및 [V]는 각 원소의 중량%임)

상기 기타 조직으로 펄라이트 및 시멘타이트를 포함할 수 있다.

상기 페라이트 결정립 평균 크기는 5㎛ 이상일 수 있다.

상기 강의 두께는 6mm 이상일 수 있다.

상기 강은 항복강도가 450MPa 이상이고, 항복비가 80% 이하일 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면은, 중량%로, C: 0.10~0.20%, Si: 0.3% 이하, Mn: 1.0~2.0%, Al: 0.1% 이하, Nb: 0.02~1.0%, P: 0.03% 이하, S: 0.02% 이하, N: 0.01% 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1에서 정의되는 R 값이 0.5 이상 2.0 미만인 강 슬라브를 1200℃ 초과 1300℃ 이하의 온도범위에서 재가열하는 단계;

상기 재가열된 강 슬라브를 750~860℃의 압연종료온도까지 70~85%의 압하율로 열간압연하는 단계;

상기 열간압엽된 강을 520~620℃의 온도범위까지 10~30℃/s의 냉각속도로 냉각 후 권취하는 단계를 포함하는 내진성이 우수한 고강도 강 제조방법을 제공할 수 있다.

[관계식 1]

R = [C]*10 / [Mn]

(식에서, [C] 및 [Mn]은 각 원소의 중량%임)

[관계식 2]

Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Ni] + [Cu])/15 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5)

상기 열간압연 단계에서 강의 두께가 6mm 이상이 되도록 압연할 수 있다.

상기 권취하는 단계 후 상온까지 공냉하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면 강도 및 연신율이 우수하면서 저항복비를 가지는 고강도 강 및 그 제조방법이 제공할 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면 건축 및 토목용으로 사용되는 구조용강 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

도 1의 (a) 및 (b)는 각각 발명강 6 및 비교강 3의 미세조직 사진이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 구현예들을 설명하고자 한다. 본 발명의 구현예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 구현예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 구현예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

본 발명의 발명자는 상술한 문제점을 해결하기 위하여 합금조성, 제조공정을 최적화하여, 강의 미세조직을 적절하게 조절함으로써 강도, 연신율 및 저항복비를 동시에 확보할 수 있음을 확인하였고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

이하에서는, 본 발명의 강 조성에 대해 자세히 설명한다.

본 발명에서 특별히 달리 언급하지 않는 한 각 원소의 함량을 표시하는 %는 중량을 기준으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르는 강은 중량%로, C: 0.10~0.20%, Si: 0.3% 이하, Mn: 1.0~2.0%, Al: 0.1% 이하, Nb: 0.02~1.0%, P: 0.03% 이하, S: 0.02% 이하, N: 0.01% 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.

탄소(C): 0.10~0.20%

탄소(C)는 강도 확보를 위한 가장 효과적인 원소로, 본 발명에서 우수한 경도를 얻기 위하여 0.10% 이상으로 첨가되는 것이 바람직하나, 그 함량이 0.20%를 초과하면 용접성을 열위시킬 뿐 아니라, 항복강도를 확보하기 어려운 문제점이 있다.

따라서, 탄소(C)의 함량은 0.10~0.20%일 수 있다. 보다 바람직하게는 0.12~0.18%일 수 있다.

실리콘(Si): 0.3% 이하

실리콘(Si)은 탈산 효과에 유효한 원소이나, 그 함량이 0.3%를 초과하면 입계산화 및 표면에 붉은형 스케일을 유발하는 문제점이 있다.

따라서, 실리콘(Si)의 함량은 0.3% 이하일 수 있다. 보다 바람직하게는 0.25% 이하일 수 있다. 다만, 제조상 불가피하게 포함되는 범위를 고려하여 0%는 제외한다.

망간(Mn): 1.0~2.0%

망간(Mn)은 C와 함께 강의 강도 확보에 유효한 원소이다. 망간(Mn)의 함량이 1.0% 미만이면 FeS가 형성되어 고온에서 입계 취성을 일으킬 우려가 있다. 반면, 그 함량이 2.0%를 초과하면 중심 편석, 개재물 형성 및 입계산화를 일으켜 강의 품질뿐만 아니라, 용접성도 열위하게 된다.

따라서, 망간(Mn)의 함량은 1.0~2.0%일 수 있다. 보다 바람직하게는 1.2~1.8%일 수 있다.

알루미늄(Al): 0.1% 이하

알루미늄(Al)은 탈산 효과뿐 아니라 고용강화 효과를 위해 첨가되는 원소이다. 다만, 그 함량이 0.1%를 초과하면 연주 시, 슬라브 크랙을 유발할 뿐 아니라, 최종 제품에서 입계 산화를 일으킬 수 있다.

따라서, 알루미늄(Al)의 함량은 0.1% 이하일 수 있다. 보다 바람직하게는 0.08% 이하일 수 있다. 다만, 제조상 불가피하게 포함되는 범위를 고려하여 0%는 제외한다.

니오븀(Nb): 0.02~1.0%

니오븀(Nb)은 석출강화 효과 및 결정립 미세화를 위해 0.02% 이상으로 첨가되는 것이 바람직하나, 고가의 원소로 경제적인 비용을 고려하여 1.0% 이하로 포함하는 것이 바람직하다.

따라서, 니오븀(Nb)의 함량은 0.02~1.0%일 수 있다. 보다 바람직하게는 0.03~0.08%일 수 있다.

인(P): 0.03% 이하

인(P)은 강 제조과정 중에 불가피하게 첨가되는 원소로, 편석에 의해 취성을 유발할 우려가 있으므로 그 함량을 가능한 낮게 제어하는 것이 바람직하다. 다만, 인(P)의 함량을 낮게 제어하기 위해서는 많은 비용이 소요되는 바, 그 상한을 관리하는 것이 바람직하며, 본 발명에서 그 상한을 0.03%로 한다.

황(S): 0.02% 이하

황(S)은 강 제조과정에서 불가피하게 첨가되는 원소로, 개재물을 형성하거나 융점이 낮은 FeS 화합물을 형성하여 열간압연 중 입계 취성을 일으킬 우려가 있어, 본 발명에서는 그 상한을 0.02%로 한다.

질소(N): 0.01% 이하

질소(N)는 고용강화 효과가 있으나, 고용원소가 항복점 연신을 일으켜 표면품질을 열위하게 할 우려가 있으며, 질화물을 석출시켜 가공성을 저해할 우려가 있다.

따라서, 질소(N)의 함량은 0.01%이하일 수 있다. 보다 바람직하게는 0.008% 이하일 수 있다.

본 발명의 강재는, 상술한 조성 이외에 나머지 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 불가피한 불순물은 통상의 제조공정에서 의도되지 않게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이러한 불순물들은 통상의 철강제조분야의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.

본 발명의 강은 상술한 합금조성을 만족하며, 하기 관계식 1에서 정의되는 R 값이 0.5 이상 2.0 미만일 수 있다.

C는 항복강도 상승 대비 인장강도의 상승이 크므로 저항복비를 확보하기 유리하나, 소재 두께가 두꺼워지면 목표하는 항복강도를 확보하기에 어려움이 있다. Mn은 항복강도와 인장강도의 증가율이 유사하므로, 본 발명에서는 C와 Mn의 비를 적절히 제어함으로써, 저항복비와 항복강도를 동시에 확보하고자 한다.

본 발명 관계식 1의 C와 Mn의 비가 0.5 미만이면 목표하는 항복비를 초과할 우려가 있으며, 그 값이 2.0 이상이면 본원발명에서 목표로 하는 항복강도를 만족하지 못하는 문제점이 있다.

[관계식 1]

R = [C]*10 / [Mn]

(식에서, [C] 및 [Mn]은 각 원소의 중량%임)

본 발명의 강은 상술한 합금조성을 만족하며, 하기 관계식 2에서 정의되는 Ceq 값이 0.44 이하일 수 있다.

하기 관계식 2의 Ceq의 값이 0.44를 초과하면 용접성이 저하되므로, 용접 시, 용접부 크랙이 발생할 우려가 있다.

[관계식 2]

Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Ni] + [Cu])/15 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5)

이하에서는, 본 발명의 강 미세조직에 대해 자세히 설명한다.

본 발명에서 특별히 달리 언급하지 않는 한 미세조직의 분율을 표시하는 %는 면적을 기준으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르는 합금조성을 만족하는 강은 두께 1/4 지점에서 미세조직은 중량%로, 50% 이상의 페라이트, 40% 이하의 베이나이트 및 10% 이하의 기타 조직을 포함하며, 기타 조직으로, 펄라이트, 시멘타이트를 포함할 수 있으며, 상기 페라이트 결정립 평균 크기가 10㎛ 이하일 수 있다.

페라이트를 주상으로 하여 저항복비를 확보하고 연신율을 증가시키는 효과를 얻을 수 있으나, 페라이트 분율이 50% 미만이면 연신율이 감소하여 본원발명에서 목표하는 물성을 확보하지 못하는 문제점이 있다.

베이나이트를 40% 이하로 포함하면 페라이트만으로 구성되는 경우보다 강도 확보에 유리하다. 따라서, 상술한 효과를 위하여 0%는 제외한다. 다만, 베이나이트 분율이 40%를 초과하면 본원발명에서 목표하는 연신율을 확보하지 못하는 문제점이 있다.

페라이트 및 베이나이트 외 기타 조직으로는 펄라이트, 시멘타이트 등이 포함될 수 있으며, 이들의 합은 10% 이하일 수 있다.

상기 페라이트 결정립 평균 크기가 10㎛ 이하일 수 있다.

본 발명에서는 충분한 항복강도를 확보하기 위하여 페라이트 결정립 크기를 제어할 수 있다. 페라이트 결정립 평균 크기가 10㎛를 초과하면, 본 발명에서 목표하는 수준의 강도를 확보하기에 어려움이 있다. 강도 확보와 더하여 저항복비를 동시에 확보하기 위해서 더욱 바람직하게는 페라이트 결정립 평균 크기의 하한을 5㎛로 제한할 수 있다. 페라이트 결정립 크기가 5㎛ 미만이면 항복강도가 지나치게 높아져 저항복비를 만족시키는데 어려움이 있을 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 강 제조방법에 대해 자세히 설명한다.

본 발명의 일 측면에 따르는 강은 상술한 합금조성을 만족하는 강 슬라브를 재가열, 열간압연, 냉각 및 권취하여 제조될 수 있다.

슬라브 재가열

상술한 합금조성을 만족하는 강 슬라브를 1200℃ 초과 1300℃ 이하의 온도범위에서 재가열할 수 있다.

재가열 온도가 1200℃ 이하이면 Nb를 충분히 고용시키지 못하여 석출강화 효과를 얻지 못하는 문제점이 있다. 반면, 그 온도가 1300℃를 초과하면 Nb 고용 후 특정 오스테나이트 결정립이 과도하게 조대해져 조직 균질성에 악영향을 미치게 된다. 이러한 경우, 충격특성이 열위해질 우려가 있다.

열간압연

상기 재가열된 강 슬라브를 조압연 및 사상압연을 할 수 있다. 본 발명에서는 조압연의 조건을 특별히 한정하지 않으면, 통상적인 조건으로 행할 수 있다. 또한, 본 발명의 열간압연은 사상압연에 해당한다.

본 발명에서는 750~860℃의 압연종료온도까지 70~85%의 압하율로 열간압연할 수 있다.

압연종료온도가 750℃ 미만이면 강판 폭방향의 온도편차로 압연 중 일부 페라이트 변태가 일어날 수 있어 불균일한 조직이 형성될 수 있다. 반면, 그 온도가 860℃를 초과하면 결정립 미세화 효과를 얻을 수 없어 두께방향의 중심부 강도 및 항복강도를 확보하지 못하는 문제점이 있다.

압하율이 70% 미만이면 중심부 조직이 조대화되는 문제점이 있으며, 85%를 초과하면 항복강도가 상승하여 본 발명에서 목표로 하는 저항복비의 확보가 어려워지는 문제점이 있다.

냉각 및 권취

상기 열간압엽된 강을 520~620℃의 온도범위까지 10~30℃/s의 냉각속도로 냉각 후 권취할 수 있다.

표면에 연신율이 낮은 경질상의 생성을 최소화하고, 중심부의 강도를 적절히 확보하기 위하여 냉각속도를 제어할 수 있다. 또한, 적절한 강도를 확보하기 위하여 전단냉각을 실시하여 페라이트 조직을 미세화하고, 냉각종료온도를 제어함으로써 경질상인 베이나이트를 40% 이하로 확보할 수 있다.

냉각속도가 10℃/s 미만이면 항복강도를 확보하기 어렵고, 그 속도가 30℃/s를 초과하면 베이나이트 분율이 상승하여 연신율이 감소하는 문제점이 있다.

냉각 및 권취온도가 520℃ 미만이면 베이나이트 분율이 상승하여 연신율이 감소하는 반면, 그 온도가 620℃를 초과하면 항복강도를 확보하지 못하는 문제점이 있다.

냉각

상기 강은 권취 후 상온까지 공냉할 수 있다.

권취 후 통상의 냉각 조건으로 냉각할 수 있으며, 특별히 제한하지 않으나, 본 발명에서는 공냉할 수 있다.

상기와 같이 제조된 본 발명의 강은 두께가 6mm 이상이며, 항복강도가 450MPa 이상이고, 연신율이 19% 이상이며, 항복비가 80% 이하인 내진성이 우수한 특성을 구비할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 아래의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다.

(실시예)

하기 표 1의 조성을 갖는 강 슬라브를 표 2의 조건으로 재가열, 열간압연, 냉각 및 권취하여 두께 6mm 이상의 강판을 제조하였다. 하기 표 1의 조성 및 표 2의 제조공정 조건을 따르는 것을 제외하고는 동일한 공정에 의해 제조된 것으로, 권취 후 상온까지는 공냉을 적용하였다. 또한, 표 1에는 강종에 따른 관계식 1의 R 값 및 관계식 2의 Ceq의 값을 나타내었다.

강종	합금성분(중량%)								R	Ceq
강종	C	Mn	Si	Al	P	S	Nb	N	R	Ceq
A	0.16	1.4	0.07	0.01	0.01	0.003	0.02	0.004	1.1	0.39
B	0.1	2.0	0.07	0.01	0.01	0.003	0.04	0.004	0.5	0.43
C	0.16	1.6	0.07	0.01	0.01	0.003	0.06	0.004	1.0	0.43
D	0.06	2.2	0.07	0.01	0.01	0.003	0.04	0.004	0.3	0.43
E	0.08	2.1	0.07	0.01	0.01	0.003	0.04	0.004	0.4	0.43
F	0.2	1.0	0.07	0.01	0.01	0.003	0.1	0.004	2.0	0.37
G	0.18	1.2	0.07	0.01	0.01	0.003	0.08	0.004	1.5	0.38
H	0.18	1.5	0.07	0.01	0.01	0.003	0.06	0.004	1.2	0.43
I	0.25	1.0	0.07	0.01	0.01	0.003	0.1	0.004	2.5	0.42

[관계식 1]

R = [C]*10 / [Mn]

(식에서, [C] 및 [Mn]은 각 원소의 중량%임)

[관계식 2]

Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Ni] + [Cu])/15 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5)

시편 번호	강종	재가열	열간압연		냉각 및 권취
시편 번호	강종	온도(℃)	압연 종료 온도 (℃)	압하율(%)	냉각속도 (℃/s)	냉각온도 (℃)
1	C	1260	880	72	20	545
2	C	1260	856	72	19	539
3	C	1260	766	72	22	541
4	C	1260	732	72	21	542
5	C	1260	783	72	21	541
6	C	1260	781	72	19	503
7	C	1260	777	72	19	602
8	C	1260	778	72	22	634
9	C	1260	792	72	21	543
10	C	1260	784	72	7	540
11	C	1260	782	72	28	542
12	C	1260	786	72	37	542
13	A	1260	779	72	19	538
14	B	1260	788	72	20	541
15	F	1260	784	72	21	539
16	G	1260	783	72	21	542
17	H	1260	780	72	23	540
18	D	1260	778	72	22	540
19	E	1260	785	72	21	541
20	I	1260	788	72	22	546
21	C	1150	791	72	21	542
22	C	1260	782	65	23	543

하기 표 3에는 시편의 미세조직 결과 및 기계적 성질을 나타내었다. 미세조직의 베이나이트 분율 및 페라이트 결정립 평균 크기는 광학현미경을 이용하여 관찰하였으며, 베이나이트의 분율은 강판 두께의 1/4 지점의 조직을 관찰한 것이다. 표 3에 기재된 강의 베이나이트 분율을 제외한 미세조직은 페라이트를 주상으로, 펄라이트, 시멘타이트 및 기타 조직을 포함하였다. 강들의 미세조직으로는 페라이트를 50% 이상 포함하였으며, 기타 조직은 10% 이하로 본원발명에서 제안하는 범위를 만족하였다. 여기서, 베이나이트 자체의 lath 사이 시멘타이트는 베이나이트 조직으로 판단하였다. 또한, 항복강도, 인장강도, 연신율 및 항복비(항복강도/인장강도)는 JIS 5호 규격의 판형 인장시험편을 이용하여 1축 인장시험을 하여 측정한 결과이다.

시편 번호	강종	미세조직		기계적 성질				구분
시편 번호	강종	페라이트 결정립 평균 크기(㎛)	베이나이트 분율(%)	항복강도 (MPa)	인장강도 (MPa)	연신율 (%)	항복비 (%)	구분
1	C	10.4	19	442	644	34	69	비교강1
2	C	9.3	24	451	642	28	70	발명강1
3	C	7.2	34	488	672	24	73	발명강2
4	C	5.5	38	507	682	18	74	비교강2
5	C	7.3	31	483	660	27	73	발명강3
6	C	5.3	49	511	692	16	74	비교강3
7	C	8.6	1	462	633	37	73	발명강4
8	C	11.3	0	437	622	41	70	비교강4
9	C	9.1	22	456	645	33	71	발명강5
10	C	10.1	18	448	641	34	70	비교강5
11	C	6.4	39	491	677	23	73	발명강6
12	C	5.9	44	501	683	18	73	비교강6
13	A	7.8	28	474	648	30	73	발명강7
14	B	5.1	32	521	660	26	79	발명강8
15	F	10.2	26	447	658	31	69	비교강7
16	G	8.7	23	460	659	30	70	발명강10
17	H	7.6	31	479	664	28	72	발명강11
18	D	3.6	33	598	694	22	86	비교강8
19	E	4.2	35	583	688	23	85	비교강9
20	I	10.8	33	441	678	25	65	비교강10
21	C	11.4	25	432	655	31	70	비교강11
22	C	12.1	23	418	648	32	71	비교강12

본 발명에서 제안한 합금조성 및 제조방법을 만족하는 발명강 1 내지 11은 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 목표로 하는 기계적 성질을 모두 확보하였다.

한편, 비교강 1 및 2는 압연 종료 온도가 본 발명의 범위를 벗어난 것으로, 비교강 1은 압연 종료 온도가 과도하게 높아, 페라이트 결정립이 조대하였으며, 이로 인해 항복강도를 확보하지 못하였다. 반면, 비교강 2는 압연 종료 온도가 미달되어, 압연 도중 페라이트 변태가 발생하였으며, 결정립이 불균일 및 경화되어 연신율이 저하되었다.

비교강 3 및 4는 냉각온도가 본 발명의 범위를 벗어난 것으로, 비교강 3은 냉각온도가 낮아 도 1의 (b)에 나타난 바와 같이, 베이나이트가 과도하게 형성되었으며, 이로 인해 연신율이 열위하였다. 한편, 비교강 4는 냉각온도가 높아 페라이트 결정립 크기가 본 발명의 범위를 초과하였으며, 항복강도가 열위하였다.

비교강 5 및 6은 냉각속도가 본 발명의 범위를 벗어난 예이다. 비교강 5의 경우, 냉각속도가 본 발명의 범위에 미달되어 페라이트 결정립 크기가 본 발명의 범위를 벗어났으며, 항복강도를 확보하지 못하였다. 한편, 비교강 6의 경우, 냉각속도가 과도하게 높아 베이나이트 분율이 과도하게 형성되었으며 연신율이 저하되었다.

비교강 7 내지 10은 본 발명의 제조공정은 만족하나, 합금조성을 만족하지 않는 예로, 비교강 7 및 10은 관계식 1의 R 값이 본 발명의 범위를 초과하여 페라이트 결정립 크기 및 항복강도가 발명의 범위를 벗어났다. 비교강 8 및 9는 R 값이 미달되어 항복비가 과도하게 상승되었다.

비교강 11은 재가열 온도가 본 발명의 범위에 미달되는 것으로, 압연 중 변형유기 석출하여 오스테나이트 미재결정 영역이 넓어져 오스테나이트 결정립을 미세화시키는 Nb 원소가 가열로에서 적절히 재고용되지 못하였다. 즉, 압연 중 오스테나이트 결정립을 미세화하지 못하여, 페라이트 결정립이 조대화 되었으며 이로 인해 항복강도를 확보하지 못하였다.

비교강 12의 경우, 열간압연 시 압하율이 본 발명의 범위에 미치지 못한 것으로 압하율이 부족하여 페라이트 결정립이 조대하였으며, 항복강도가 열위하였다.

이상에서 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 실시예들에 한정되지 않는다.

Claims

중량%로, C: 0.10~0.20%, Si: 0.3% 이하, Mn: 1.0~2.0%, Al: 0.1% 이하, Nb: 0.02~1.0%, P: 0.03% 이하, S: 0.02% 이하, N: 0.01% 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,
하기 관계식 1에서 정의되는 R 값이 0.5 이상 2.0 미만이고,
두께 1/4 지점에서 미세조직은 면적%로, 50% 이상의 페라이트, 40% 이하의 베이나이트 및 10% 이하의 기타 조직을 포함하며,
상기 페라이트 결정립 평균 크기는 10㎛ 이하이고,
연신율이 19% 이상인 내진성이 우수한 고강도 강.
[관계식 1]
R = [C]*10 / [Mn]
(식에서, [C] 및 [Mn]은 각 원소의 중량%임)
제 1항에 있어서,
상기 강은 하기 관계식 2에서 정의되는 Ceq 값이 0.44 이하인 내진성이 우수한 고강도 강.
[관계식 2]
Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Ni] + [Cu])/15 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5)
(식에서, [C], [Mn], [Ni], [Cu], [Cr], [Mo] 및 [V]는 각 원소의 중량%임)
제 1항에 있어서,
상기 기타 조직으로 펄라이트 및 시멘타이트를 포함하는 내진성이 우수한 고강도 강.
제 1항에 있어서,
상기 페라이트 결정립 평균 크기는 5㎛ 이상인 내진성이 우수한 고강도 강.
제 1항에 있어서,
상기 강의 두께는 6mm 이상인 내진성이 우수한 고강도 강.
제 1항에 있어서,
상기 강은 항복강도가 450MPa 이상이고, 항복비가 80% 이하인 내진성이 우수한 고강도 강.
중량%로, C: 0.10~0.20%, Si: 0.3% 이하, Mn: 1.0~2.0%, Al: 0.1% 이하, Nb: 0.02~1.0%, P: 0.03% 이하, S: 0.02% 이하, N: 0.01% 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1에서 정의되는 R 값이 0.5 이상 2.0 미만인 강 슬라브를 1200℃ 초과 1300℃ 이하의 온도범위에서 재가열하는 단계;
상기 재가열된 강 슬라브를 750~860℃의 압연종료온도까지 70~85%의 압하율로 열간압연하는 단계;
상기 열간압엽된 강을 520~620℃의 온도범위까지 10~30℃/s의 냉각속도로 냉각 후 권취하는 단계를 포함하는 내진성이 우수한 고강도 강 제조방법.
[관계식 1]
R = [C]*10 / [Mn]
(식에서, [C] 및 [Mn]은 각 원소의 중량%임)
제 7항에 있어서,
상기 강은 하기 관계식 2에서 정의되는 Ceq 값이 0.44 이하인 내진성이 우수한 고강도 강 제조방법.
[관계식 2]
Ceq = [C] + [Mn]/6 + ([Ni] + [Cu])/15 + ([Cr] + [Mo] + [V])/5)
(식에서, [C], [Mn], [Ni], [Cu], [Cr], [Mo] 및 [V]는 각 원소의 중량%임)
제 7항에 있어서,
상기 열간압연 단계에서 강의 두께가 6mm 이상이 되도록 압연하는 내진성이 우수한 고강도 강 제조방법.
제 7항에 있어서,
상기 권취하는 단계 후 상온까지 공냉하는 단계를 포함하는 내진성이 우수한 고강도 강 제조방법.