KR20220149776A - Steel article and method for manufacturing the same - Google Patents

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샹핑 첸
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타타 스틸 네덜란드 테크날러지 베.뷔.
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Abstract

주로 베이나이트와 마르텐사이트의 혼합인 미세구조와, 780MPa보다 높은 인장 강도를 가지는 강 물품을 제조하는 방법이 제공된다. A method for producing a steel article having a microstructure, mainly a mixture of bainite and martensite, and a tensile strength greater than 780 MPa is provided.

Description

강 물품 및 그 제조 방법Steel article and method for manufacturing the same

본 발명은 예를 들어 성형 제품 또는 부품과 같은 물품을 제조하기 위한 강을 공기-경화시키는(air-hardening) 방법에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method for air-hardening steel for the manufacture of articles such as, for example, molded articles or parts.

고강도 자동차 부품은 종종 딥 드로잉(deep drawing), 하이드로-포밍(hydro-forming) 또는 기타 성형 방법과 같은 형상 성형에 의해 열간압연(열연, hot rolled) 또는 냉간 압연(냉연, cold rolled) 강 스트립(strip) 재료로 제조된다.High-strength automotive parts are often hot rolled or cold rolled steel strips ( strip) material.

냉간 성형을 위해 지난 몇 년 동안 다양한 새로운 개념의 고강도 강의 개발 및 향상이 이루어졌다. 복합상(CP: complex phase), 이중상(DP: dual phase), 페라이트계 베이나이트(FB: ferritic bainite), 변태유기소성(TRIP: transformation induced plasticity), 마르텐사이트(MS: martensite)와 같은 다상강과, 높은 강도 수준에서 뛰어난 성형성을 나타내는 진화하는 TWIP 강을 열거할 수 있다.For cold forming, the development and improvement of various new concepts of high-strength steels have been made over the past few years. Multiphase steels such as complex phase (CP), dual phase (DP), ferritic bainite (FB), transformation induced plasticity (TRIP), and martensite (MS: martensite) and evolving TWIP steels that exhibit excellent formability at high strength levels.

열간-성형으로도 알려진 프레스-경화(press-hardening)는 산업 생산에서 점점 더 많이 사용되는 대체 성형 기술이다. 프레스-경화용 강은 일반적으로 비용 효과적인 망간-붕소 열처리형 강(22MnB5)이다. 프레스-경화에서 강판은 오스테나이트화 온도 이상으로 가열되고 후속적으로 냉각된 성형 다이를 사용하여 단일 단계로 성형 및 급랭된다. 이를 통해, 성형 중 스프링백(spring-back) 효과를 피할 수 있고 매우 높은 강도의 부품이 생산될 수 있다.Press-hardening, also known as hot-forming, is an alternative forming technique increasingly used in industrial production. The steel for press-hardening is generally a cost-effective manganese-boron heat treated steel (22MnB5). In press-hardening, the steel sheet is heated above the austenitizing temperature and subsequently formed and quenched in a single step using a cooled forming die. In this way, spring-back effects during molding can be avoided and parts with very high strength can be produced.

냉간 성형용 강 및 프레스-경화용 강 모두 약간의 결점이 있다. 냉간 성형의 경우 고강도 강철을 사용하면 성형성이 저하되어 복잡한 부품의 생산이 불가능하지는 않더라도 어려워진다. 강판의 강도가 증가할수록 성형이 어려워진다. 또한, 스프링백 효과는 강도가 높을수록 증가하여 가능한 공차를 제한한다. 스프링백 및 성형력은 프레스-경화 강에 문제가 없지만, 프레스-경화는 복잡한 공구와 열간 성형 부품 표면의 스케일 제거의 필요와 같은 단점이 있다.Both cold forming and press-hardening steels have some drawbacks. In the case of cold forming, the use of high-strength steel reduces formability, making the production of complex parts difficult, if not impossible. As the strength of the steel sheet increases, forming becomes more difficult. Also, the springback effect increases with higher strength, limiting possible tolerances. Springback and forming force are not a problem for press-hardened steel, but press-hardening has disadvantages such as complex tools and the need to descale the hot formed part surface.

또한, 냉간 성형용 및 프레스-경화용 강은 용접성에 관해서 공통적인 단점이 있다. 일반적인 용접 공정은 경화 및 어닐링 효과로 이어지는데, 이것들은 용접 영역에서 상이한 시간-온도 구배에 의해 야기된다. 고강도 냉간 성형성 강은 C, Mn, Cr과 같은 강화 원소들의 함량이 높고, 용접 접합부에서 상당한 국부 경도 증가를 보인다. 열간-성형(프레스-경화) 부품은 열 영향 부위(heat affected zone)의 영향을 받고 경도의 국부적 감소를 보인다. 결과적인 경도 구배(gradients)는 비교적 조기 파손을 초래하는 소위 노칭 효과(notching effect)로 인해 동적으로 하중을 받는 부품에 바람직하지 않다.In addition, cold forming and press-hardening steels have common disadvantages with respect to weldability. A typical welding process leads to hardening and annealing effects, which are caused by different time-temperature gradients in the weld zone. High-strength cold formable steel has a high content of reinforcing elements such as C, Mn, and Cr, and shows a significant increase in local hardness at the weld joint. Hot-formed (press-hardened) parts are affected by the heat affected zone and show a local decrease in hardness. The resulting hardness gradients are undesirable for dynamically loaded parts due to the so-called notching effect, which leads to relatively premature failure.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 또 다른 해결책은, 공급된 열간압연 상태에서 강이 연질이고 성형성이 양호할 때 스탬핑과 같은 형상 성형이 수행되고 성형 후 열처리에 의해 고강도가 발현되는 것이다. 공기-경화 강은 이 목적에 맞게 개발되었다. 이 유형의 강은 또한 성형 후 열처리형 강(PFHS: post-forming heat treatable steel)으로도 지칭된다. In order to solve the above problems, another solution is to perform shape forming such as stamping when the steel is soft and formability is good in the supplied hot rolling state, and high strength is expressed by heat treatment after forming. Air-hardened steels have been developed for this purpose. This type of steel is also referred to as post-forming heat treatable steel (PFHS).

US20050006011은 중량 % 단위로 C: 0.09 ~ 0.13, Si: 0.10 ~ 0.50, Mn: 1.10 ~ 1.80, P: 최대 0.02, S: 최대 0.02, Cr: 1.00 ~ 2.00, Mo: 0.20 ~ 0.60, Al: 0.02 ~ 0.06, V: 0.10 ~ 0.25, 나머지는 철 및 부수적 불순물을 함유하는 강을 개시한다. 이 선행 기술과 본 발명의 강 사이의 차이점은 요구되는 특성에 도달하기 위해 고가의 원소 Mo가 강에 필요하다는 것이다.US20050006011 in weight % C: 0.09 to 0.13, Si: 0.10 to 0.50, Mn: 1.10 to 1.80, P: 0.02 to maximum, S: 0.02 to maximum, Cr: 1.00 to 2.00, Mo: 0.20 to 0.60, Al: 0.02 to 0.06, V: 0.10 to 0.25, the remainder discloses steel containing iron and incidental impurities. The difference between this prior art and the steel of the present invention is that the expensive element Mo is required in the steel to reach the required properties.

US20090173412A1은 중량 % 단위로 C: 0.07 ~ 0.15, Si: 0.15 ~ 0.30, Mn: 1.60 ~ 2.10, P: 최대 0.02, S: 최대 0.01, N: 0.0030 ~ 0.0150, Cr: 0.50 ~ 1.00, Mo: 0.30 ~ 0.60, Ti: 0.0010 ~ 0.050, Al: 최대 0.05, V: 0.12 ~ 0.20, B: 0.0015 ~ 0.0040, 나머지는 부수적인 강 수반 원소들을 포함한 철을 함유하는 강을 개시한다. 다시 말하지만, Mo는 요구되는 특성을 충족시키기 위한 필수 원소이다.US20090173412A1 in weight % C: 0.07 to 0.15, Si: 0.15 to 0.30, Mn: 1.60 to 2.10, P: 0.02 to max, S: 0.01 max, N: 0.0030 to 0.0150, Cr: 0.50 to 1.00, Mo: 0.30 to 0.60, Ti: 0.0010 to 0.050, Al: 0.05 at most, V: 0.12 to 0.20, B: 0.0015 to 0.0040, the remainder discloses iron containing steel containing ancillary elements of steel. Again, Mo is an essential element to meet the required properties.

EP0576107은 중량 % 단위로 C: 0.15 ~ 0.30, Si: 0.50 ~ 0.80, Mn: 2.05 ~ 3.35, P: 최대 0.03, S: 최대 0.03, Cr: 0.50 ~ 1.00, Mo: 최대 0.60, Al: 최대 0.05, Ti: 0.01 ~ 0.05, B: 0.0015 ~ 0.0030, N: 0.002 ~ 0.015, 나머지는 부수적인 강 수반 원소들을 포함하는 철로 이루진 강을 개시하고 있으며, 다만 다음 관계가 충족되어야 한다: Ti(%): N(%) ≥ 3.4% Mn(%) + Cr(%) + Mo(%) + Si(%) ≥ 3.3%. 상기 강은 C와 Mn의 상대적으로 높은 함량의 결과로서 용접능력이 제한되는 단점이 있다.EP0576107 in weight % C: 0.15 to 0.30, Si: 0.50 to 0.80, Mn: 2.05 to 3.35, P: 0.03 max, S: 0.03 max, Cr: 0.50 to 1.00, Mo: 0.60 max, Al: 0.05 max, Ti: 0.01 to 0.05, B: 0.0015 to 0.0030, N: 0.002 to 0.015, the remainder discloses a steel consisting of iron containing ancillary elements of steel, provided that the following relationship is satisfied: Ti(%): N(%) ≥ 3.4% Mn(%) + Cr(%) + Mo(%) + Si(%) ≥ 3.3%. The steel has a disadvantage in that the weldability is limited as a result of the relatively high content of C and Mn.

US8404061은 중량 % 단위로 C < 0.20, Al < 0.08, Si < 1.00, Mn: 1.20 ~ 2.50, P < 0.020, S < 0.015, N < 0.0150, Cr: 0.03 ~ 1.5, Mo: 0.10 ~ 0.80, Ti: 0.01 ~ 0.050, V: 0.03 ~ 0.20, B: 0.0015 ~ 0.0060, 나머지는 강에 존재하는 일반적인 원소를 포함하는 철을 함유하는 강을 개시한다. 열간압연 또는 냉간 압연 시트 또는 강관 섹션을 θ블랭크 = 800℃ ~ 1050℃의 온도로 가열한 다음 성형 공구에서 상기 강 시트 또는 강관을 부품으로 성형하여 부품이 생산된다. 상기 공구에서 제거 후, 상기 부품이 여전히 θ제거 = 200℃ 초과 800℃ 미만의 온도를 유지하는 경우 상기 부품은 공기 중에서 냉각된다. 이 응용에서 상기 제거 온도가 하한에 있는 경우 상기 부품은 성형 공구에서 실제로 냉각된다.US8404061 in weight % C < 0.20, Al < 0.08, Si < 1.00, Mn: 1.20 to 2.50, P < 0.020, S < 0.015, N < 0.0150, Cr: 0.03 to 1.5, Mo: 0.10 to 0.80, Ti: 0.01 to 0.050, V: 0.03 to 0.20, B: 0.0015 to 0.0060, the remainder discloses a steel containing iron containing common elements present in steel. A part is produced by heating a hot-rolled or cold-rolled sheet or steel pipe section to a temperature of θ blank = 800° C. to 1050° C. and then forming the steel sheet or steel pipe into a part in a forming tool. After removal from the tool, the part is cooled in air if the part still maintains a temperature of θ removal = greater than 200°C and less than 800°C. In this application, when the removal temperature is at its lower limit, the part is actually cooled in the forming tool.

본 발명의 목적은 권취, 냉각, 냉간압연 및/또는 냉간 성형이 뒤따르는 재가열 후 공기-경화에 적합한 방법 및 강 조성물을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method and a steel composition suitable for air-hardening after reheating followed by winding, cooling, cold rolling and/or cold forming.

다른 목적은 우수한 자동차 충돌 특성을 보장하기 위한 경량 설계 및 구성을 위해 공랭(공기 냉각, air cooling) 및/또는 템퍼링(tempering) 후 780MPa를 초과하는 인장 강도를 갖는 공기-경화된 강 물품의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object is a method of manufacturing an air-hardened steel article having a tensile strength greater than 780 MPa after air cooling and/or tempering for a lightweight design and construction to ensure good automotive crash properties. is to provide

또 다른 목적은 자동차 산업에서 하중 지지 및 안전 관련 부품에 대해 높은 정적 및 동적 응력을 받는 용접 부품의 구성에 적합한 공기-경화된 강 물품의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object is to provide a method for the production of air-hardened steel articles suitable for the construction of welded parts subjected to high static and dynamic stress for load-bearing and safety-related parts in the automotive industry.

본 발명의 실시형태들은 청구항들의 특징에 의해 특징지어진다.Embodiments of the invention are characterized by the features of the claims.

열처리 공정 중 및 후에 물품의 기하학적 구조를 유지하기 위해, 본 발명에 따른 강은 우수한 경화능을 갖도록 합금되며, 그 미세구조는 공기와 같은 서냉 매체에서 오스테나이트화 온도로부터 냉각 후 마르텐사이트 및 베이나이트로 구성된다. 해당 강은 주로 Mn, Cr, Ti, V 및 B의 미세 조정된 균형에 의해 공기-경화 능력을 얻고 Mo 및 Ni를 피하도록 설계된다. 이 강은 또한 템퍼링에 대해 우수한 내성을 가진다. 상기 강은 연질 상태와 공기-경화된 상태 모두에서 용접 특성이 우수하다. 따라서 연질 상태와 연질 상태 사이에, 공기-경화 상태와 공기-경화 상태 사이뿐만 아니라 연질 상태와 공기-경화 상태 사이의 용접도 완전히 가능하다. 상기 강은 또한 성형 후 열처리 전후에 표준 코팅 방법을 사용하는 코팅에 잘 반응한다. 부품은 보호 가스 분위기의 노(furnace)에서 열처리(오스테나이트화) 후 공기 또는 보호 가스에서 자연 냉각에 의해 경화 및 템퍼링이 수행된다.In order to maintain the geometry of the article during and after the heat treatment process, the steel according to the invention is alloyed with good hardenability, the microstructure of which is martensitic and bainitic after cooling from the austenitizing temperature in an annealing medium such as air. is composed of The steel is designed primarily to gain air-hardenability and avoid Mo and Ni by a fine-tuned balance of Mn, Cr, Ti, V and B. This steel also has good resistance to tempering. The steel has excellent welding properties both in the soft state and in the air-hardened state. Thus, welding between the soft state and the soft state, not only between the air-hardened state and the air-hardened state, but also between the soft state and the air-hardened state is completely possible. The steel also responds well to coatings using standard coating methods before and after heat treatment after forming. The parts are hardened and tempered by heat treatment (austenitization) in a furnace in a protective gas atmosphere followed by natural cooling in air or protective gas.

요약하면, 본 발명에 따라 제조된 물품의 장점은 다음과 같다:In summary, the advantages of articles made according to the present invention are:

- 탄소 함량이 낮아 용접성이 우수하다;- low carbon content, good weldability;

- 낮은 탄소 함량으로 인해 저온에서 높은 인성을 갖는다;- high toughness at low temperatures due to low carbon content;

- 공기-경화 및 템퍼링에 대한 내성으로 인해 열 영향 부위의 강도가 증가한다;- increased strength in the heat-affected area due to resistance to air-hardening and tempering;

- 공기-경화로 인해 용접 피로 특성이 개선된다;- improved welding fatigue properties due to air-hardening;

- 자체-담금질 및 템퍼링 효과로 인해 용접 이음매에서 경도 감소가 없다.- No decrease in hardness at the weld seam due to self-quenching and tempering effect.

- 섀시 부품을 위한 우수한 연성 및 충돌 저항;- Excellent ductility and impact resistance for chassis components;

- 600℃까지의 열처리에 대해 안정적임(예: 템퍼링, 일괄 갈바나이징(batch galvanizing) 등); - stable against heat treatment up to 600°C (eg tempering, batch galvanizing, etc.);

- 냉간 압연 및 열간압연 스트립, 전기 저항 용접(ERW: Electric Resistance Welded) 및 이음매 없는 튜브로 이용 가능함;- Available in cold rolled and hot rolled strips, Electric Resistance Welded (ERW) and seamless tubing;

- Mo 및 Ni와 같은 고가의 원소가 필요하지 않다.- Expensive elements such as Mo and Ni are not required.

본 발명의 중요한 특징은 질긴 고강도 강 물품의 제조에서 담금질 처리 또는 임의의 특정 냉각 제어 기술이 필요하지 않다는 점이다. 담금질에 의한 형상 변화, rb균열, 탈탄소화 등의 불량 감소, 특수 생산 설비의 비용 절감, 시간 및 에너지 비용 절감 등의 장점이 있다.An important feature of the present invention is that no quenching treatment or any specific cooling control technique is required in the manufacture of tough high strength steel articles. There are advantages such as reduction of defects such as shape change due to quenching, rb cracking and decarbonization, cost reduction of special production facilities, and time and energy cost reduction.

이름에서 알 수 있듯이 공기-경화는 공기 중에서 냉각하여 수행할 수 있으며, 이는 공랭 후 주로 베이나이트 및 마르텐사이트를 포함하지만 페라이트 및 펄라이트는 포함하지 않는 미세구조를 갖는 강을 제공한다. 초석(pro-eutectoid) 페라이트 및/또는 펄라이트의 부재를 보장하는 최소 냉각 속도로서 정의되는 임계 냉각 속도는 주로 강의 화학 조성에 따라 다르다. 강 조성은 강의 임계 냉각 속도가 공기 중 제품의 냉각 속도보다 작도록 설계되어야 한다.As the name suggests, air-hardening can be carried out by cooling in air, which after air cooling gives a steel with a microstructure containing mainly bainite and martensite but not ferrite and pearlite. The critical cooling rate, defined as the minimum cooling rate that ensures the absence of pro-eutectoid ferrite and/or perlite, depends primarily on the chemical composition of the steel. The steel composition should be designed such that the critical cooling rate of the steel is less than the cooling rate of the product in air.

공기 중의 냉각 속도는 또한 제품의 치수 및 주변 대기(예를 들면, 기류)에 의존한다. 정적 분위기에서 500℃와 800℃ 사이의 온도 범위에서 공랭 속도와 강 스트립의 유효 두께(강 스트립 길이에 수직인 평면의 최대 단면 두께) 사이의 관계는 다음 문헌에 의해 주어진다: "C. Liu at al., in Proceedings of Thermec 2000 International Conference on Processing and Manufacturing of Advanced Materials, edited by T. Chandra, Elsevier Science Ltd; 2001": logV = -1.072 logh + 1.625, 여기서 V는 공랭 속도(℃/s)이고, h는 강 스트립의 유효 두께(mm)이다. The rate of cooling in air also depends on the dimensions of the product and the surrounding atmosphere (eg, airflow). The relationship between the air cooling rate and the effective thickness of the steel strip (maximum cross-sectional thickness in a plane perpendicular to the length of the steel strip) in the temperature range between 500 °C and 800 °C in a static atmosphere is given by: "C. Liu at al ., in Proceedings of Thermec 2000 International Conference on Processing and Manufacturing of Advanced Materials, edited by T. Chandra, Elsevier Science Ltd; 2001": log V = -1.072 log h + 1.625, where V is the air cooling rate in °C/s. and h is the effective thickness (mm) of the steel strip.

이 방정식으로부터의 계산에 따르면, 공랭 속도는 각각 1, 3 및 6 mm의 유효 두께를 갖는 제품에 대해 약 42.2, 13.0 및 6.2 ℃/s이다. 본 발명에서, 강 조성은 6℃/s의 초석 페라이트의 형성을 보장하지 않는 최소 냉각 속도를 갖도록 설계되었으며, 이는 6mm의 유효 두께를 갖는 부품에 해당한다. 유효 두께가 6mm보다 큰 부품의 경우, 필요한 냉각 속도에 도달하려면 강화 냉각을 사용해야 한다.According to the calculations from this equation, the air cooling rates are about 42.2, 13.0 and 6.2 °C/s for products with effective thicknesses of 1, 3 and 6 mm, respectively. In the present invention, the steel composition is designed to have a minimum cooling rate that does not guarantee the formation of proeutectoid ferrite of 6° C./s, which corresponds to a part with an effective thickness of 6 mm. For parts with an effective thickness greater than 6 mm, enhanced cooling must be used to reach the required cooling rate.

본 발명에 사용된 강은 Mo 및 W와 같은 고가의 합금 원소가 없으며, 제한된 양의 탄소에 추가하여, 본질적으로 저비용 원소인 규소, 망간, 붕소, 티타늄 및 바나듐이 신중하게 균형을 이룬 양과 비율로만 구성되어, 850℃ ~ 1100℃ 범위의 온도에서 공기 중에서 냉각한 후 강도와 인성의 우수한 조합을 나타내는 베이나이트 및 마르텐사이트 미세구조의 혼합물을 제공한다.The steel used in the present invention is free of expensive alloying elements such as Mo and W, and only contains carefully balanced amounts and proportions of the essentially low cost elements silicon, manganese, boron, titanium and vanadium, in addition to limited amounts of carbon. It provides a mixture of bainitic and martensitic microstructures that exhibit an excellent combination of strength and toughness after cooling in air at temperatures ranging from 850°C to 1100°C.

Mn, Cr 및 B는 공랭 중에 베이나이트 및/또는 마르텐사이트를 얻기 위한 경화능을 보장하기 위해 사용된다. V 및 Ti는 템퍼링 저항을 증가시키기 위해 템퍼링 동안 나노 규모의 석출을 생성하는 데 사용된다. 다른 실시형태에서, 고온 가공 조건으로부터 직접 공기-경화되거나 후 냉간 성형 열처리 이후에 공기-경화된다. Mn, Cr and B are used to ensure hardenability to obtain bainite and/or martensite during air cooling. V and Ti are used to create nanoscale precipitation during tempering to increase the tempering resistance. In other embodiments, air-cured directly from hot processing conditions or air-cured after post cold forming heat treatment.

본 발명에 사용된 강의 조성은 중량%(wt%)로 다음과 같다:The composition of the steel used in the present invention in weight % (wt%) is as follows:

- C: 0.025 ~ 0.150;- C: 0.025 to 0.150;

- Mn: 1.30 ~ 3.00;- Mn: 1.30 to 3.00;

- Cr: 0.05 ~ 1.50;- Cr: 0.05 to 1.50;

- Si: 0.02 ~ 1.50;- Si: 0.02 to 1.50;

- Al: 0.01 ~ 0.50;- Al: 0.01 to 0.50;

- B: 0.0003 ~ 0.0050;- B: 0.0003 to 0.0050;

- V: 0.050 ~ 0.350;- V: 0.050 to 0.350;

- Ti: 0.050 미만;- Ti: less than 0.050;

- N: 0.0080 미만;- N: less than 0.0080;

- P: 0.030 미만;- P: less than 0.030;

- S: 0.010 미만;- S: less than 0.010;

- 다음 선택 원소들 중 하나 이상:- One or more of the following optional elements:

- Nb: 0.100 미만; - Nb: less than 0.100;

- Cu: 0.50 미만; - Cu: less than 0.50;

- Ni: 0.50 미만; - Ni: less than 0.50;

- Ca 및/또는 REM: 최대 0.0030; - Ca and/or REM: up to 0.0030;

- Mn + Cr + Cu + Ni ≥ 2.00;- Mn + Cr + Cu + Ni ≥ 2.00;

- 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물.- The remainder is Fe and unavoidable impurities.

본 발명에 따르면, 성형-후 열처리를 사용하여, 냉간압연 및/또는 냉간 성형 이후에 공기-경화된 물품을 제조하는 데 사용된다. 이러한 목적을 위한 강은 다음을 포함한다:According to the present invention, post-molding heat treatment is used to produce air-cured articles after cold rolling and/or cold forming. Steels for this purpose include:

- V: 0.050 ~ 0.350;- V: 0.050 to 0.350;

- Ti: 0.050 미만- Ti: less than 0.050

이 방법에서, 상기 성형-후 열처리에서 오스테나이트화 온도는 바람직하게는 850℃ 내지 1050℃, 보다 바람직하게는 900℃ 내지 1000℃ 범위이다.In this method, the austenitizing temperature in the post-forming heat treatment is preferably in the range of 850°C to 1050°C, more preferably 900°C to 1000°C.

바람직하게는 본 발명에 따라 제조된 물품은 공기-경화 후 200℃ 내지 650℃의 온도에서 템퍼링 처리를 거쳤다. 이 템퍼링 처리는 강의 충격 인성을 더욱 증가시킬 수 있다.Preferably the articles made according to the invention have been subjected to a tempering treatment at a temperature between 200° C. and 650° C. after air-curing. This tempering treatment can further increase the impact toughness of the steel.

이제 각 원소의 기능을 설명한다.The function of each element is now described.

C: 0.025 ~ 0.150%.C: 0.025 to 0.150%.

C는 강의 강도를 증가시키고, 베이나이트의 생성을 촉진하며, Ti 또는 V와 결합하여 티타늄 카바이드 또는 바나듐 카바이드를 형성함으로써 석출 강화에 기여하는 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 C 함량이 0.025% 이상이어야 한다. 한편, 함량이 0.150%를 초과하면 다각형 페라이트가 형성되기 쉬워 강도가 저하된다. 따라서, C 함량은 0.025 내지 0.150%, 바람직하게는 0.030 내지 0.120% 범위로 제한된다.C is an element that increases the strength of steel, promotes the formation of bainite, and contributes to precipitation strengthening by combining with Ti or V to form titanium carbide or vanadium carbide. In order to obtain this effect, the C content must be 0.025% or more. On the other hand, when the content exceeds 0.150%, polygonal ferrite is easily formed and the strength is lowered. Accordingly, the C content is limited in the range from 0.025 to 0.150%, preferably from 0.030 to 0.120%.

Mn: 1.30 ~ 3.00%.Mn: 1.30 to 3.00%.

Mn은 강의 기질(matrix) 강화제이며 또한 경화능에도 크게 기여한다. 필요한 경화능과 높은 강도를 달성하려면 최소 1.30% 양의 Mn이 필요하다. 그러나 이것은 연속 주조 강에서 심각한 중심선 편석(centre line segregation)을 초래할 수 있으며, 이는 너무 높으면 강의 성형성에 유해하므로, 3.00% Mn을 상한으로 한다. 바람직하게는, Mn은 1.50 내지 2.50%의 범위이다. Mn is a matrix reinforcing agent of steel and also contributes greatly to hardenability. A minimum amount of 1.30% Mn is required to achieve the required hardenability and high strength. However, this can lead to severe center line segregation in continuous cast steel, which is detrimental to the formability of the steel if too high, so 3.00% Mn is the upper limit. Preferably, Mn is in the range of 1.50 to 2.50%.

Cr: 0.05 ~ 1.50%,Cr: 0.05 to 1.50%;

Cr은 경화능의 향상을 통해 강의 강도를 증가시키고 베이나이트 상의 형성을 촉진하여 원하는 미세구조를 개선시킨다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 Cr 함량이 0.05% 이상인 것이 바람직하다. 그러나 함량이 1.50%를 초과하면 합금 비용이 불필요하게 증가하고 강의 인성 및 HAZ가 저하된다. 따라서, Cr 함량은 0.05 내지 0.15%, 바람직하게는 0.20 내지 1.2% 범위로 제한된다. 발명된 강에서 공기 냉각 동안 다각형 페라이트와 펄라이트의 형성을 피하기 위해서는 Mn, Cr, Ni 및 Cu의 함량의 합계가 다음 조건을 충족해야 한다: Mn + Cr + Ni + Cu ≥ 2.00%. 특정 실시형태에서, Mn 함량이 충분히 높은 경우 Cr은 조성에서 생략될 수 있다.Cr increases the strength of steel through improvement of hardenability and promotes the formation of bainite phase to improve the desired microstructure. In order to obtain such an effect, it is preferable that the Cr content is 0.05% or more. However, if the content exceeds 1.50%, the alloy cost increases unnecessarily, and the toughness and HAZ of the steel deteriorate. Accordingly, the Cr content is limited in the range from 0.05 to 0.15%, preferably from 0.20 to 1.2%. In order to avoid the formation of polygonal ferrite and pearlite during air cooling in the invented steel, the sum of the contents of Mn, Cr, Ni and Cu must satisfy the following conditions: Mn + Cr + Ni + Cu ≥ 2.00%. In certain embodiments, Cr may be omitted from the composition if the Mn content is sufficiently high.

B: 0.0003 ~ 0.0050%.B: 0.0003 to 0.0050%.

B는 페라이트의 생성을 억제하여 강의 경화능을 높이는 데 효과적인 원소이다. B 함량이 0.0003% 미만이면 원하는 강의 경화능을 얻기 어려울 수 있다. 그러나 B 함량이 0.0050%보다 너무 높으면 인성에 악영향을 미칠 수 있는 거친 탄화붕소가 결정립계에 형성될 수 있다. 따라서, 조성 중 B의 농도는 약 0.0003 내지 0.0050%, 바람직하게는 0.0010 내지 0.0030% 범위일 수 있다.B is an effective element for suppressing the formation of ferrite to increase the hardenability of steel. If the B content is less than 0.0003%, it may be difficult to obtain a desired hardenability of the steel. However, if the B content is too high than 0.0050%, coarse boron carbide may be formed at grain boundaries, which may adversely affect toughness. Accordingly, the concentration of B in the composition may range from about 0.0003 to 0.0050%, preferably from 0.0010 to 0.0030%.

Si: 0.02 ~ 1.50%.Si: 0.02 to 1.50%.

Si는 강에 용해되어 강의 강도를 높이는 데 기여하는 원소이다. Si는 또한 탈산제로도 작용한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 Si 함량이 0.02% 이상이어야 한다. 한편, Si 함량이 너무 높으면 표면 품질 및 코팅성이 저하될 수 있다. 따라서, Si 함량은 0.02 내지 1.50%, 바람직하게는 0.10 내지 1.20% 범위로 제한된다. Si is an element that dissolves in steel and contributes to increasing the strength of steel. Si also acts as a deoxidizer. In order to obtain this effect, the Si content must be 0.02% or more. On the other hand, if the Si content is too high, the surface quality and coatability may deteriorate. Accordingly, the Si content is limited to 0.02 to 1.50%, preferably 0.10 to 1.20%.

Ti: 0.050% 미만.Ti: less than 0.050%.

Ti 및 V는 발명된 강에서 매우 중요한 역할을 한다. Ti는 N, S 및 C와 결합하여 강의 특정 화학 조성에 따라 질화물, 황화탄소 및/또는 탄화물을 형성한다. Ti는 질소 불순물을 TiN으로 고정하고 질화붕소의 형성을 억제하여 강에서 B의 효율성을 높이는 데 유용하다. Ti는 또한 최종적으로 얻을 수 있는 강판의 미세구조를 제공하는 오스테나이트 입자의 크기 감소에 기여한다. 본 발명자들은 Ti의 많은 부분이 재가열 및 열간압연 동안 오스테나이트 매트릭스에 용해되어, 본 발명 강의 경화능을 크게 증가시킬 수 있음을 관찰했다. 열간압연 후의 공랭 시 Ti-C 클러스터나 미세한 TiC 석출물이 형성되어 강도 향상에 기여할 수 있다. Ti-C 클러스터는, TiC의 석출물이 쉽게 형성되지 않지만, Ti가 C를 포획하는 구성이다. Ti가 C를 포획하기 때문에, 통상적으로 440℃ 내지 560℃의 범위 내의 온도에서 발생하는 시멘타이트의 석출이 억제될 수 있다. 용존 Ti의 존재는 신장 플랜지 형성 중에 발생한 균열 선단의 변형-집중 영역에서 응력 또는 변형에 의해 쉽게 유도되는 TiC 또는 Ti 및 C 클러스터의 형성을 통해 균열의 진행을 억제할 수 있다. 그러나 Ti가 과량으로 첨가되면 열간압연 후 권취 중에 및 성형-후 열처리(10)를 위한 재가열 중에 조대한 TiC 석출물이 형성될 수 있다. Ti가 조대한 탄화물의 형태로 존재할 때, 그것은 강의 경화성을 크게 감소시키고 강도에 기여하지 않는다. 따라서 Ti 함량은 0.005 ~ 0.050% 범위로 제한된다.Ti and V play a very important role in the invented steel. Ti combines with N, S and C to form nitrides, carbon sulfides and/or carbides depending on the specific chemical composition of the steel. Ti is useful for improving the efficiency of B in steel by fixing nitrogen impurities to TiN and suppressing the formation of boron nitride. Ti also contributes to the reduction of the size of the austenite grains, which provides the microstructure of the finally obtainable steel sheet. The inventors observed that a large proportion of Ti was dissolved in the austenite matrix during reheating and hot rolling, which could greatly increase the hardenability of the inventive steel. During air cooling after hot rolling, Ti-C clusters or fine TiC precipitates are formed, which can contribute to strength improvement. Ti-C clusters have a configuration in which TiC traps C, although precipitates of TiC are not easily formed. Since Ti captures C, precipitation of cementite, which normally occurs at a temperature in the range of 440°C to 560°C, can be suppressed. The presence of dissolved Ti can inhibit crack propagation through the formation of TiC or Ti and C clusters, which are easily induced by stress or strain in the strain-concentrated region of the crack tip generated during elongated flange formation. However, if Ti is added in excess, coarse TiC precipitates may be formed during winding after hot rolling and during reheating for post-forming heat treatment 10 . When Ti is present in the form of coarse carbides, it greatly reduces the hardenability of the steel and does not contribute to its strength. Therefore, the Ti content is limited in the range of 0.005 to 0.050%.

V: 0.050 ~ 0.350%.V: 0.050 to 0.350%.

V는 오스테나이트화 후 공랭 중에 그리고 템퍼링 시 강에서 미세한 VC 입자를 형성함으로써 석출 강화를 제공하기 위해 첨가된다. TiC와 달리, VC는 융점이 훨씬 낮고 성형 후 열처리 중에 오스테나이트에 완전히 용해될 수 있다. 오스테나이트에 용해되는 경우, V는 경화능에 강한 유리한 효과가 있다. 따라서 V는 고강도 강의 강도를 유지하는 데 효과적이다. V는 자동차 부품(예를 들어 차축 및 커넥팅 로드)과 같은 냉간 성형 제품들로서 매우 높은 강도와 인성을 요구하는 본 발명의 강에서 특히 유용하며, 이것들은, 공랭 후에, 2차 경화 효과를 제공하는 바나듐 탄화물 및/또는 질화물의 미세한 석출을 일으키는 템퍼링 처리를 거칠 수도 있다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, V 함량은 0.050% 이상일 필요가 있다. 한편, 0.35%를 초과하는 V를 추가하면 위의 효과가 포화되고 비용이 증가한다. 따라서, V의 농도는 0.05 내지 약 0.350%, 바람직하게는 최대 약 0.300%일 수 있다.V is added to provide precipitation strengthening by forming fine VC grains in the steel upon tempering and during air cooling after austenitization. Unlike TiC, VC has a much lower melting point and can be completely dissolved in austenite during heat treatment after forming. When dissolved in austenite, V has a strong advantageous effect on hardenability. Therefore, V is effective in maintaining the strength of high-strength steel. V is particularly useful in the steels of the present invention which require very high strength and toughness as cold formed products such as automotive parts (eg axles and connecting rods), which, after air cooling, provide a secondary hardening effect of vanadium. It may be subjected to a tempering treatment that causes fine precipitation of carbides and/or nitrides. In order to obtain this effect, the V content needs to be 0.050% or more. On the other hand, adding V exceeding 0.35% saturates the above effect and increases the cost. Thus, the concentration of V may be from 0.05 to about 0.350%, preferably up to about 0.300%.

Nb: 0.100% 미만.Nb: less than 0.100%.

Nb는 조성물의 오스테나이트 입자 크기를 미세화하기 위해 사용될 수 있는 합금 첨가물이다. Nb는 경화능에 대한 붕소의 영향을 더욱 강화하고 석출 경화를 제공할 수 있다. 이것은 Nb(C,N) 석출물의 형성을 통해 템퍼링 시 추가적인 강화를 제공한다. 그러나 너무 많은 니오븀은 용접성과 HAZ 인성에 해로울 수 있다. 특정 실시형태에서, Nb는 조성물로부터 생략될 수 있다. 다른 실시형태에서, Nb의 농도는 약 0.100%까지의 범위일 수 있다.Nb is an alloying additive that can be used to refine the austenite grain size of the composition. Nb can further enhance the effect of boron on hardenability and provide precipitation hardening. This provides additional strengthening upon tempering through the formation of Nb(C,N) precipitates. However, too much niobium can be detrimental to weldability and HAZ toughness. In certain embodiments, Nb may be omitted from the composition. In other embodiments, the concentration of Nb may range up to about 0.100%.

Al: 0.01 ~ 0.50%Al: 0.01 to 0.50%

Al은 탈산제로 작용하는 원소로서 강의 청정도를 높이는 데 효과적이다. Al은 또한 용액 경화 효과를 생성한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 Al 함량이 0.01% 이상이어야 한다. 한편, Al을 0.50%를 초과하여 지나치게 많이 첨가하면 산화물 개재물의 양을 현저하게 증가시켜 강판에 결함을 초래한다. 따라서, Al 함량은 0.01 내지 0.50%, 바람직하게는 0.02 내지 0.10% 범위로 제한된다.Al is an element that acts as a deoxidizer and is effective in improving the cleanliness of steel. Al also creates a solution hardening effect. In order to obtain this effect, the Al content should be 0.01% or more. On the other hand, when Al is added excessively in excess of 0.50%, the amount of oxide inclusions is remarkably increased, thereby causing defects in the steel sheet. Accordingly, the Al content is limited to 0.01 to 0.50%, preferably 0.02 to 0.10%.

Cu: 0.50% 미만.Cu: less than 0.50%.

Cu는 발명된 강에 필요하지 않지만 존재할 수 있다. 일부 실시형태에서, 제조 공정에 따라, Cu의 존재는 불가피할 수 있다. Cu는 발명된 강의 경화능을 증가시킨다. Cu는 또한 강 매트릭스에 미세한 구리 입자를 형성함으로써 강을 템퍼링할 때 석출 강화를 제공할 수 있다. 구리가 너무 많으면 강이 열간압연 중에 표면 균열이 발생하기 쉬우므로, 최대 Cu 함량은 약 0.50% 이하일 수 있다. Cu is not required in the invented steel, but may be present. In some embodiments, depending on the manufacturing process, the presence of Cu may be unavoidable. Cu increases the hardenability of the invented steel. Cu can also provide precipitation strengthening when tempering steel by forming fine copper particles in the steel matrix. If there is too much copper, the maximum Cu content can be about 0.50% or less, since the steel is prone to surface cracking during hot rolling.

Ni: 0.50% 미만.Ni: less than 0.50%.

Ni는 발명된 강철에 필요하지 않지만 존재할 수 있다. Ni는 Cu가 존재하는 경우 열간압연 중 표면 균열에 대한 구리의 유해한 영향을 상쇄하기 위해 선택적으로 첨가된다. 니켈은 일반적으로 유익한 원소이다. 비용상의 이유로 최대양은 첨가되는 경우 0.50%로 제한된다. 바람직한 실시형태에서, Ni 함량은 Cu 함량의 4분의 1 내지 2분의 1, 바람직하게는 Cu 함량의 약 1/3이다.Ni is not required in the invented steel, but may be present. Ni is optionally added to counteract the deleterious effect of copper on surface cracking during hot rolling when Cu is present. Nickel is generally a beneficial element. For cost reasons the maximum amount is limited to 0.50% when added. In a preferred embodiment, the Ni content is one-quarter to one-half of the Cu content, preferably about one-third of the Cu content.

Ca: 최대 0.0030%; REM: 최대 0.0030%.Ca: up to 0.0030%; REM: 0.0030% max.

선택적으로 첨가될 수 있는 칼슘 및/또는 희토류 금속(REM)은 황화물의 형태를 구 형상으로 제어하고 성형성을 향상시키는 효과를 갖는 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 Ca 또는 REM을 0.0003% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 그러나, 이들 원소를 각각 0.0030%를 초과하는 함량으로 첨가하면 개재물 등의 양이 증가하고 표면 결함 및 내부 결함이 빈번하게 발생할 확률이 증가한다. 따라서, 이들 원소를 첨가하는 경우, Ca 함량 또는 REM 함량은 바람직하게는 0.0003 내지 0.0030%의 범위로 제한된다. 여기서, 본 발명에서 사용되는 희토류 원소의 예로는 Sc, Y 및 란탄족 원소를 들 수 있다.Calcium and/or rare earth metal (REM), which may be optionally added, is an element having the effect of controlling the shape of the sulfide to a spherical shape and improving the formability. In order to obtain such an effect, it is preferable to add 0.0003% or more of Ca or REM. However, when each of these elements is added in an amount exceeding 0.0030%, the amount of inclusions and the like increases, and the probability of frequent occurrence of surface defects and internal defects increases. Therefore, when adding these elements, the Ca content or the REM content is preferably limited to the range of 0.0003 to 0.0030%. Here, examples of the rare earth element used in the present invention include Sc, Y, and a lanthanide element.

S: 0.010% 미만; P: 0.030% 미만; N: 0.0080% 미만S: less than 0.010%; P: less than 0.030%; N: less than 0.0080%

S, P, N 등은 불순물이며, 그 농도는 가능한 한 낮게 유지하는 것이 바람직하다. 특정 실시형태에서, S, P, 및 N 각각의 농도는 독립적으로 다음과 같이 제공될 수 있다: S는 약 0.010% 미만, P는 약 0.030% 미만, N은 약 0.0080% 미만. S, P, N, etc. are impurities, and it is desirable to keep the concentration as low as possible. In certain embodiments, the concentrations of each of S, P, and N can be independently provided as follows: S is less than about 0.010%, P is less than about 0.030%, N is less than about 0.0080%.

이제, 도 1을 참조하여, 본 발명의 강으로부터 물품이 제조될 수 있는 방법이 논의될 것이다.Referring now to FIG. 1 , a discussion will be made of how an article may be made from the steel of the present invention.

본 발명에 따른 물품을 제조하는 상기 방법에서, 강은 통상적인 방법으로 예를 들어 산소 취입 변환기 또는 전기로에서 제련되고 연속 주조기 또는 잉곳 주입 방식으로 슬래브, 잉곳 또는 막대와 같은 주조 제품으로 주조된다. 이들 공정은 특별히 제한되지 않으며 통상적인 방법에 따라 수행될 수 있다.In the above method for producing the article according to the invention, the steel is smelted in a conventional way, for example in an oxygen blown converter or an electric furnace, and cast into a cast product such as a slab, ingot or rod by a continuous casting machine or ingot pouring method. These processes are not particularly limited and may be performed according to a conventional method.

본 발명의 강은 성형 후 열처리를 사용한 공기-경화에 적합하다. 물품을 제조하는 방법은 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 이 경우 위에서 설명한 주조 제품은 1100℃ ~ 1300℃ 범위의 온도에서 재가열한 후 열간압연을 사용하여 처리된다. 일반적으로 슬래브의 열간압연은 추가 냉간압연에 적합한 최종 치수까지 5~7개의 스탠드에서 수행된다. 일반적으로 마무리 압연은 800℃ 초과, 유리하게는 850℃ 이상의 완전 오스테나이트 조건에서 수행된다.The steel of the present invention is suitable for air-hardening using post-forming heat treatment. A method of manufacturing the article is schematically illustrated in FIG. 1 . In this case, the cast products described above are processed using hot rolling after reheating at temperatures ranging from 1100°C to 1300°C. In general, hot rolling of slabs is carried out in 5 to 7 stands to final dimensions suitable for further cold rolling. The finish rolling is generally carried out in fully austenitic conditions above 800°C, advantageously above 850°C.

이와 같이 열간압연에 의해 얻어진 열간압연 스트립은 예를 들어 550℃ 이상, 바람직하게는 600℃ 이상의 권취 온도에서 권취되고, 이에 의해 VC 및 TiC와 같은 매우 미세한 석출물의 형성을 방지하고 본질적으로 부드러운 조건에서 권취를 허용한다.The hot-rolled strip obtained by hot rolling in this way is wound at a winding temperature of, for example, 550° C. or higher, preferably 600° C. or higher, thereby preventing the formation of very fine precipitates such as VC and TiC and in essentially soft conditions. Allow winding.

그런 다음 열간압연 스트립은 산세척되고 선택적으로 냉간 압연이 적용되어 목적하는 물품을 형성하기에 적합한 적당한 게이지를 가진 냉간압연 강 스트립을 얻는다.The hot rolled strip is then pickled and optionally cold rolled to obtain a cold rolled steel strip of suitable gauge suitable for forming the desired article.

상기 열간압연 스트립은 냉간 상태에서 물품으로 성형되거나 선택적 냉간 압연 후에 목적하는 제품으로 성형된다. 그 후, 냉간압연 및/또는 냉간 성형 제품은 성형 후 열처리, 예를 들어 850℃ ~ 1050℃의 온도에서 오스테나이트 범위로 재가열하고 30 ~ 900초 동안 유지한 다음 실온으로 공기 냉각된다. 오스테나이트화 온도가 너무 높으면, 오스테나이트 입자 크기가 너무 거칠어지고 공랭 중에 일부 페라이트가 형성되어, 강의 강도를 감소시킬 수 있다. 오스테나이트화 온도가 너무 낮으면 권취 생성된 TiC 또는 VC 석출물이 오스테나이트에 충분히 용해되지 않아, 강의 경화능을 저하될 수 있다. 바람직하게는, 오스테나이트화 온도는 900℃ 내지 1000℃ 범위이고, 유지 시간은 300 내지 600초이다. The hot rolled strip is formed into an article in a cold state or is formed into a desired article after selective cold rolling. Thereafter, the cold rolled and/or cold formed product is heat treated after forming, for example, reheated to the austenite range at a temperature of 850° C. to 1050° C., held for 30 to 900 seconds, and then air cooled to room temperature. If the austenitization temperature is too high, the austenite grain size becomes too coarse and some ferrite is formed during air cooling, which may reduce the strength of the steel. If the austenitization temperature is too low, the coiled TiC or VC precipitates are not sufficiently dissolved in the austenite, which may reduce the hardenability of the steel. Preferably, the austenitization temperature is in the range from 900°C to 1000°C, and the holding time is from 300 to 600 seconds.

템퍼링(6)은 공랭시에 추가로 수행될 수 있다. 본 발명의 강을 템퍼링하기 위한 특정 시간 및 온도 조건의 선택은 템퍼링되는 물품의 조성 및 치수, 그리고 템퍼링 작업에 의해 영향을 받는 원하는 특성에 따라 달라진다. 본 발명의 강 제품의 템퍼링은 추가 인성을 위해 선택 사항이다. 그 이유는 이러한 모든 물품이 템퍼링되지 않은 강에 비해 이러한 열처리와 상응하는 인성 향상을 요구하는 것은 아니기 때문이다. 템퍼링은 약 400 내지 700℃ 범위의 온도로 가열하고, 약 5 내지 60분 동안 선택된 시간 동안 템퍼링 온도에서 유지하고, 상기 템퍼링 온도로부터 대략 실온까지의 공기 냉각시킴으로써 수행될 수 있다.Tempering 6 may be additionally performed during air cooling. The choice of specific time and temperature conditions for tempering the steel of the present invention will depend on the composition and dimensions of the article being tempered and the desired properties effected by the tempering operation. Tempering of the steel product of the present invention is optional for additional toughness. This is because not all of these articles require this heat treatment and corresponding toughness improvement over untempered steel. Tempering may be performed by heating to a temperature in the range of about 400 to 700° C., holding at the tempering temperature for a selected time of about 5 to 60 minutes, and air cooling from the tempering temperature to about room temperature.

임의의 템퍼링 없이, 공기 냉각 후 본 발명의 강 조성물의 최종 미세구조는 베이나이트와 마르텐사이트의 혼합을 포함할 수 있다. 유효두께가 얇을수록 마르텐사이트 함량이 높아진다. 입상 베이나이트는 강의 지배적인 미세 조직일 수 있다. 특정 실시형태에서, 미세구조는 약 10% 이하의 다각형 페라이트, 바람직하게는 5% 이하의 다각형 페라이트를 포함할 수 있으며, 가장 바람직하게는 미세구조는 2% 이하의 다각형 페라이트를 포함한다.Without any tempering, the final microstructure of the steel composition of the present invention after air cooling may comprise a mixture of bainite and martensite. The thinner the effective thickness, the higher the martensite content. Granular bainite may be the dominant microstructure of the steel. In certain embodiments, the microstructure may comprise up to about 10% polygonal ferrite, preferably up to 5% polygonal ferrite, and most preferably the microstructure comprises no more than 2% polygonal ferrite.

본 발명의 강 물품은 또한 통상의 기술자에게 공지된 코팅 공정, 예를 들어 고온 침지(hot dip) 갈바나이징(galvanizing) 또는 갈바닐링(galvannealing) 또는 420℃ 내지 650℃의 온도에서 Al-Si계 코팅의 적용이 추가로 수행될 수 있다. 코팅은 별도로 적용되거나 템퍼링 처리에 통합될 수 있다. 코팅 공정은 본 발명에 따른 공기-템퍼링 또는 공기-경화된 강의 강도에 부정적인 영향을 미치지 않으며 템퍼링에 필적하는 열처리 관점에서의 단계이다.The steel article of the invention may also be prepared by coating processes known to the person skilled in the art, for example hot dip galvanizing or galvannealing or Al-Si based at a temperature of 420° C. to 650° C. Application of the coating may further be carried out. The coating may be applied separately or incorporated into the tempering process. The coating process is a step in terms of heat treatment comparable to tempering without negatively affecting the strength of the air-tempered or air-hardened steel according to the invention.

본 발명에 따른 공기-경화 강은 샤시 서브프레임, 산업 기계 및 건설 기계의 출발 재료로서 사용될 수 있다.The air-hardened steel according to the invention can be used as a starting material for chassis subframes, industrial machines and construction machines.

본 발명은 이제 다음의 비 제한적인 도면 및 실시형태에 의해 추가로 설명될 것이다. 도면에 또는 도면과 관련하여 개시된 설명 및 특징은 여기에서 명시적으로 배제되지 않는 한 별도로 추출되고 다른 특징과 결합될 수 있다.The invention will now be further illustrated by the following non-limiting drawings and embodiments. Descriptions and features disclosed in or in connection with the drawings may be separately extracted and combined with other features unless expressly excluded herein.

도 1은 냉간 성형 후 열처리가 적용되기 전 냉간 조건에서 형성되는 물품을 제조하기 위한 공정 경로를 도시한다. 점선으로 표시된 템퍼링 공정은 선택 사항이다.1 shows a process route for manufacturing an article formed in cold conditions after cold forming and before heat treatment is applied. The tempering process indicated by the dotted line is optional.

실시형태들은 실험실 주조 잉곳을 사용하여 수행되었다.Embodiments were performed using laboratory cast ingots.

표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 조성을 가지는 강 A01 내지 A11은 진공 유도로를 사용하여 치수가 200 mm x 110 mm x 110 mm인 25 kg 잉곳으로 주조되었다. 그런 다음, 제조 공정을 모방하기 위해 다음 공정 일정을 사용하여 3.5mm 두께의 열간압연된 스트립을 제조했다.As shown in Table 1, steels A01 to A11 having a composition according to the present invention were cast into 25 kg ingots with dimensions of 200 mm x 110 mm x 110 mm using a vacuum induction furnace. Then, a 3.5 mm thick hot-rolled strip was fabricated using the following process schedule to mimic the manufacturing process.

- 1225℃에서 2시간 동안 상기 잉곳을 재가열함;- reheat the ingot at 1225° C. for 2 hours;

- 140mm에서 35mm까지 상기 잉곳의 조압연(rough rolling)을 수행함;- to carry out rough rolling of the ingot from 140mm to 35mm;

- 상기 조압연 잉곳을 1200℃에서 30분 동안 재가열함;- reheating the rough-rolled ingot at 1200° C. for 30 minutes;

- 약 900±40℃의 마무리 압연 온도에서 35mm에서 3mm까지(35 - 27 - 19 - 11 - 7 - 5 - 3.5mm) 열간압연을 수행함;- hot rolling from 35mm to 3mm (35 - 27 - 19 - 11 - 7 - 5 - 3.5mm) at a finish rolling temperature of about 900±40°C;

- 상기 강 스트립을 650℃에서 권취함;- winding the steel strip at 650°C;

- 산화물 층을 제거하기 위해 85℃의 HCl에 상기 열간압연 강판을 산세척함;- pickling the hot-rolled steel sheet in HCl at 85° C. to remove the oxide layer;

- 1.5mm로 냉간압연을 수행함;- Carry out cold rolling to 1.5mm;

- 15℃/초의 가열 속도로 720℃까지 가열한 다음 5℃/초의 가열 속도로 920℃까지 가열하고 보호 분위기를 가진 노에서 3분 동안 920℃로 유지함;- heated to 720°C at a heating rate of 15°C/sec and then to 920°C at a heating rate of 5°C/sec and held at 920°C for 3 minutes in a furnace with a protective atmosphere;

- 공기 중에서 실온으로 냉각시킴;- cooling to room temperature in air;

- 상기 샘플들을 각각 450℃, 550℃ 또는 650℃에서 15분 동안 템퍼링함.- tempering the samples at 450°C, 550°C or 650°C for 15 minutes respectively.

인장 시험: 인장 방향이 압연 방향과 평행이 되도록 JIS-5 시험편(게이지 길이 = 50mm, 폭 = 25mm)을 상기 얻어진 열간압연 강판으로부터 가공하였다. NEN-EN10002-1:2001 표준에 따라 Schenk TREBEL 시험기에서 실온 인장 시험을 수행하여 인장 특성(항복 강도 YS(MPa), 극한 인장 강도 UTS(MPa), 균일 연신율 Ag(%) 및 총 연신율 A50(%))을 결정했다. 각 조건에 대하여, 인장시험을 3회 실시하여 기계적 특성의 평균치를 보고하였다.Tensile test: A JIS-5 test piece (gauge length = 50 mm, width = 25 mm) was processed from the obtained hot-rolled steel sheet so that the tensile direction was parallel to the rolling direction. Tensile properties (yield strength YS (MPa), ultimate tensile strength UTS (MPa), uniform elongation Ag (%) and total elongation A50 (%) by performing room temperature tensile testing on a Schenk TREBEL testing machine according to the NEN-EN10002-1:2001 standard )) was determined. For each condition, the tensile test was performed three times, and the average value of the mechanical properties was reported.

Figure pct00001
Figure pct00001

표 2는 두께 3.5mm로 열간압연하고 실온으로 공랭시킨 후에 본 발명 강의 인장 특성을 보여준다. 실시형태 A09를 제외한 모든 강의 인장강도가 780MPa보다 높은 것을 알 수 있다. 강 A09는 붕소를 포함하고 있지 않기 때문에 인장 강도가 낮고 따라서 공랭 중에 많은 양의 페라이트가 얻어진다. 600℃에서 15분 동안 템퍼링한 후, TiC 또는 VC에 의해 생성되는 2차 경화 효과로 인해 일반적으로 강도가 증가된다.Table 2 shows the tensile properties of the inventive steel after hot rolling to a thickness of 3.5 mm and air cooling to room temperature. It turns out that the tensile strength of all the steels except Embodiment A09 is higher than 780 MPa. Since steel A09 does not contain boron, its tensile strength is low and therefore a large amount of ferrite is obtained during air cooling. After tempering at 600° C. for 15 minutes, the strength generally increases due to the secondary hardening effect produced by TiC or VC.

Figure pct00002
Figure pct00002

도면에서 숫자는 하기 공정 단계를 나타낸다:
- 1: 재가열
- 2: 열간압연
- 5: 냉간 압연 및/또는 냉간 성형
- 6: 템퍼링 또는 코팅(선택사항)
- 7: 권취(coiling)
- 8: 열처리
- 9: 공기-경화
Numbers in the figures indicate the following process steps:
- 1: reheat
- 2: hot rolled
- 5: Cold rolling and/or cold forming
- 6: Tempering or coating (optional)
- 7: coiling
- 8: heat treatment
- 9: Air-curing

Claims (5)

공기-경화된 강 물품을 제조하는 방법으로서,
상기 강은 열간압연, 권취, 냉간압연 및/또는 냉간 성형되고 공기-경화되며, 상기 강 물품은 주로 베이나이트와 마르텐사이트의 혼합인 미세구조와, 780MPa보다 높은 인장 강도를 가지며, 여기서 상기 강은 중량% 단위로 하기 조성을 가지는, 공기-경화된 강의 제조 방법:
- C: 0.025 ~ 0.150;
- Mn: 1.30 ~ 3.00;
- Cr: 0.05 ~ 1.50;
- Si: 0.02 ~ 1.50;
- Al: 0.01 ~ 0.50;
- B: 0.0003 ~ 0.0050;
- V: 0.050 ~ 0.350;
- Ti: 0.050 미만;
- N: 0.0080 미만;
- P: 0.030 미만;
- S: 0.010 미만;
- 다음의 선택사항인 원소들 중 하나 이상:
- Nb: 0.100 미만;
- Cu: 0.50 미만;
- Ni: 0.50 미만;
- Ca 및/또는 REM: 최대 0.0030;
- Mn + Cr + Cu + Ni ≥ 2.00;
- 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물.
A method of making an air-hardened steel article, comprising:
wherein the steel is hot rolled, wound, cold rolled and/or cold formed and air-hardened, wherein the steel article has a microstructure mainly of a mixture of bainite and martensite, and a tensile strength greater than 780 MPa, wherein the steel comprises A method for producing an air-hardened steel having the following composition in weight percent:
- C: 0.025 to 0.150;
- Mn: 1.30 to 3.00;
- Cr: 0.05 to 1.50;
- Si: 0.02 to 1.50;
- Al: 0.01 to 0.50;
- B: 0.0003 to 0.0050;
- V: 0.050 to 0.350;
- Ti: less than 0.050;
- N: less than 0.0080;
- P: less than 0.030;
- S: less than 0.010;
- One or more of the following optional elements:
- Nb: less than 0.100;
- Cu: less than 0.50;
- Ni: less than 0.50;
- Ca and/or REM: up to 0.0030;
- Mn + Cr + Cu + Ni ≥ 2.00;
- The remainder is Fe and unavoidable impurities.
제1항에 있어서,
냉간 성형 후 상기 물품이 재가열되는 오스테나이트화 온도는 850℃ 내지 1050℃, 바람직하게는 900℃ 내지 1000℃ 범위인, 공기-경화된 강의 제조 방법.
According to claim 1,
The austenitizing temperature to which the article is reheated after cold forming is in the range from 850°C to 1050°C, preferably from 900°C to 1000°C.
200℃ 내지 650℃의 온도에서 템퍼링 처리를 거쳐서 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조된 물품.An article produced by the method according to any one of claims 1 to 2 by tempering treatment at a temperature of 200°C to 650°C. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 제조된 물품으로서,
상기 강에 대해 갈바나이징(galvanizing) 또는 갈바닐링(galvannealing)과 같은 아연 기반 코팅에 의한 고온 침지 코팅 또는 Al-Si 기반 코팅에 의한 코팅과 같은 코팅 공정이 추가로 수행된, 물품.
An article manufactured by the method according to any one of claims 1 to 3, comprising:
The article according to claim 1, wherein the steel is further subjected to a coating process such as hot dip coating by a zinc-based coating such as galvanizing or galvannealing or coating by an Al-Si-based coating.
제3항 또는 제4항에 있어서,
최대 6mm의 유효 두께를 갖고 그 형태가 스트립, 기다란 막대 또는 튜브, 또는 임의의 다른 형상을 가지는, 물품.
5. The method of claim 3 or 4,
An article having an effective thickness of up to 6 mm and having the shape of a strip, an elongated rod or tube, or any other shape.
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