KR20220162180A - 냉연 어닐링 강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

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캉잉 주
코랄리 쥔
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Abstract

본 발명은, 냉연 어닐링 강판으로서, 중량% 로, C: 0.03 - 0.18 %, Mn: 6.0 - 11.0 %, Al: 0.2 - 3%, Mo: 0.05 - 0.5 %, B: 0.0005 - 0.005%, S ≤ 0.010 %, P　≤ 0.020 %, N ≤ 0.008 % 를 포함하고, 선택적으로, 중량% 로, Si ≤ 1.20 %, Ti ≤ 0.050 %, Nb ≤ 0.050 %, Cr　≤ 0.5 %, V　≤ 0.2 % 중 하나 이상을 포함하는 조성을 갖는 강으로 제조되고, 상기 조성의 잔부가 철 및 제련으로 인한 불가피한 불순물이며, 상기 강판은, 표면 분율로, - 25% 내지 54% 의 잔류 오스테나이트, - 46% 내지 75% 의 페라이트, - 8% 미만의 프레시 마르텐사이트, - 곱
Figure pct00017
가 0.48 내지 1.8 이도록, 중량% 로 표현된, 오스테나이트 중 탄소 함량 [C]A 및 망간 함량 [Mn]A, 및 - -50 이상의 기울기를 갖는 망간 분포를 특징으로 하는 망간의 불균질한 재분할을 포함하는 미세조직을 갖는, 냉연 어닐링 강판을 다룬다.

Description

냉연 어닐링 강판 및 그 제조 방법
본 발명은 양호한 용접성을 갖는 고강도 강판 및 그러한 강판을 수득하는 방법에 관한 것이다.
자동차용 보디 구조 부재 및 보디 패널의 부품과 같은 다양한 아이템을 제조하기 위해, DP (Dual Phase) 강 또는 TRIP (Transformation Induced Plasticity) 강으로 제조된 판을 사용하는 것이 알려져 있다.
자동차 산업의 주요 과제 중 하나는 안전성 요건을 무시함이 없이 세계 환경 보전의 관점에서 연비를 향상시키기 위해 차량의 무게를 줄이는 것이다. 이러한 요건을 충족시키기 위해, 향상된 수율 및 인장 강도, 및 양호한 연성 및 성형성을 갖는 판을 갖도록, 제강 산업에 의해 새로운 고강도 강이 지속적으로 개발되고 있다.
기계적 특성을 향상시키기 위한 개발 중 하나가 강 중 망간의 함량을 증가시키는 것이다. 망간의 존재는 오스테나이트의 안정화 덕분에 강의 연성을 증가시키는 데 도움이 된다. 그러나, 이 강은 취성의 약점을 나타낸다. 이러한 문제를 극복하기 위해, 붕소와 같은 원소가 첨가된다. 이러한 붕소-첨가된 화학물질은 열연 단계에서 매우 질기지만, 열연판 (hot band) 은 추가로 가공하기에는 너무 단단하다. 열연판을 연화시키는 가장 효율적인 방법은 배치 어닐링이지만, 이는 인성의 손실을 초래한다.
이러한 기계적 요건들 외에도, 이러한 강판은 액체 금속 취화 (LME) 에 대한 양호한 저항을 나타내어야 한다. 아연 또는 아연합금 도금 강판은 내식성에 매우 효과적이므로, 자동차 산업에서 널리 사용된다. 그러나, 특정 강의 아크 또는 저항 용접이 Liquid Metal Embrittlement ("LME") 또는 Liquid Metal Assisted Cracking ("LMAC") 으로 불리는 현상으로 인해 특정 균열의 발생을 초래할 수 있는 것으로 경험되었다. 이 현상은 구속, 열 팽창 또는 상 변태로부터 초래되는 인가된 응력 또는 내부 응력 하에서 아래에 놓인 강 기재의 결정립계를 따른 액체 Zn 의 침투를 특징으로 한다. 탄소 또는 규소와 같은 원소들을 추가하는 것이 LME 저항에 해로운 것으로 알려져 있다.
자동차 산업은 일반적으로 다음 식에 따라 계산된 소위 LME 지수의 상한값을 제한함으로써 이러한 저항을 평가하며:
LME 지수 = C% + Si%/4,
여기서, C% 및 Si% 는 각각 강 중 탄소 및 규소의 중량 백분율을 나타낸다.
공보 WO2020011638 은 탄소 함량이 감소된 중간 및 중급 망간 (Mn 3.5 내지 12%) 냉연 강을 제공하는 방법에 관한 것이다. 두 공정 경로가 설명된다. 제 1 공정 경로는 냉연 강판의 임계간 어닐링에 관련된다. 제 2 공정 경로는 냉연 강판의 이중 어닐링에 관련되며, 제 1 어닐링은 완전 오스테나이트이고, 제 2 어닐링은 임계간이다. 어닐링 온도의 선택 덕분에, 인장 강도 및 연신율의 우수한 절충이 얻어진다. 어닐링 온도를 낮춤으로써, 오스테나이트의 풍부화가 얻어지며, 이는 양호한 파단 두께 변형 값을 의미한다. 그러나, 본 발명에서 사용되는 낮은 양의 탄소 및 망간은 강판의 인장강도를 980 MPa 이하의 값으로 제한한다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제를 해결하는 것 그리고 980 MPa 이상의 인장 강도 TS, 15% 이상의 균일 연신율 UE, 20.0% 이상의 총 연신율 TE 과 높은 기계적 특성들의 조합을 갖는 냉연 어닐링 강판을 제공하는 것이다.
바람직하게는, 냉연 어닐링 강판은 TE×HE > 670 을 만족시키는 총 연신율 TE 및 구멍 확장비 HE 를 가지며, 여기서 TE 및 HE 는 % 로 표현된다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 냉압 어닐링 강판은 800 MPa 이상의 항복 강도 YS 를 갖는다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 냉연 어닐링 강판은 0.36 미만의 LME 지수를 갖는다.
바람직하게는, 냉연 어닐링 강판은 25 이상의 구멍 확장비 HE 를 갖는다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 냉연 어닐링 강판은 0.4% 미만의 탄소 당량 Ceq 를 가지며, 탄소 당량은 다음과 같이 규정되며:
Figure pct00001
여기서 원소들은 중량 백분율로 표현된다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 냉연 어닐링 강판의 2 개의 강 부품들의 저항 스폿 용접부는 적어도 30 daN/㎟ 의 α 값을 갖는다.
본 발명의 다른 목적은 0.4 J/㎟ 이상의 20℃ 에서의 샤르피 충격 에너지와 고인성을 갖는 열연 열처리 강판 (hot rolled and heat-treated steel sheet) 을 획득하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구항 1 에 따른 강판을 제공함으로써 달성된다. 강판은 또한 청구항 2 내지 11 의 임의의 특징을 단독으로 또는 조합으로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 청구항 12 에 따른 2 개의 강 부품들의 저항 스폿 용접이다.
이제 제한을 도입함이 없이 본 발명은 상세하게 설명되고 예로써 예시될 것이다.
본 발명에 따르면, 만족스러운 강도와 양호한 용접성 특성을 보장하기 위해 탄소 함량은 0.03% 내지 0.18% 이다. 탄소 0.18% 초과에서는 강판의 용접성 및 LME 에 대한 저항이 저하될 수 있다. 소킹 온도는 탄소 함량에 의존하며: 탄소 함량이 높을수록 소킹 온도가 낮아져서 오스테나이트를 안정화시킨다. 탄소 함량이 0.03% 미만이면, 오스테나이트 분율이 소킹 후에 원하는 인장 강도 및 연신율을 얻을 정도로 충분히 안정화되지 않는다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 탄소 함량은 0.05% 내지 0.15% 이다. 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에서, 탄소 함량은 0.05% 내지 0.10% 이다.
망간 함량은 6.0% 내지 11.0 % 이다. 11.0% 초과 첨가시, 강판의 용접성이 감소될 수 있으며, 부품들의 조립 생산성이 감소될 수 있다. 또한, 중심 편석의 위험이 증가하여 기계적 특성을 손상시킨다. 소킹 온도는 또한 망간 함량에 의존하기 때문에, 오스테나이트를 안정화시켜, 소킹 후에 목표 미세조직 및 강도를 얻기 위해 최소 망간이 규정된다. 바람직하게는, 망간 함량은 6.0% 내지 9% 이다.
본 발명에 따르면, 주조 중 망간 편석을 줄이기 위해 알루미늄 함량은 0.2% 내지 3% 이다. 알루미늄은 정교화 (elaboration) 동안 액상의 강을 탈산시키는 데 매우 효과적인 원소이다. 3% 초과 첨가시, 강판의 용접성은 주조성처럼 감소될 수 있다. 더욱이, 980 MPa 초과의 인장 강도를 달성하기 어렵다. 또한, 알루미늄 함량이 높을수록, 오스테나이트를 안정화하기 위한 소킹 온도가 높아진다. 임계간 범위를 확대하여 제품의 견고성을 향상시키고 용접성을 향상시키기 위해 알루미늄은 적어도 0.2% 첨가된다. 또한, 개재물 및 산화 문제의 발생을 피하기 위해 알루미늄이 첨가된다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 알루미늄 함량은 0.7% 내지 2.2% 이다.
주조 동안 망간 편석을 줄이기 위해 몰리브덴 함량은 0.05% 내지 0.5% 이다. 또한, 적어도 0.05% 의 몰리브덴 첨가는 취성에 대한 저항을 제공한다. 0.5% 초과의 몰리브덴 첨가는 비용이 많이 들고, 요구되는 특성의 관점에서 비효과적이다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 몰리브덴 함량은 0.1% 내지 0.3% 이다.
본 발명에 따르면, 열연 강판의 인성 및 냉연 강판의 스폿 용접성을 향상시키기 위해 붕소 함량은 0.0005% 내지 0.005% 이다. 0.005% 초과에서, 구 오스테나이트 결정립계에서의 보로카바이드의 형성이 촉진되어, 강은 더욱 취성으로 된다. 본 발명의 바람직한 실시형태에서, 붕소 함량은 0.001% 내지 0.003% 이다.
선택적으로, 본 발명에 따른 강의 조성에 일부 원소들이 첨가될 수 있다.
LME 저항을 향상시키기 위해, 규소 함량의 최대 첨가는 1.20% 로 제한된다. 그리고, 이러한 낮은 규소 함량은 열연판 어닐링 (hot band annealing) 전에 열연 강판을 산세하는 단계를 없앰으로써 공정을 단순화할 수 있다. 바람직하게는, 첨가되는 최대 규소 함량은 0.5% 이다.
티타늄은 석출 강화를 제공하기 위해 0.050% 까지 첨가될 수 있다. 바람직하게는, BN 형성에 대하여 붕소를 보호하기 위해 붕소의 첨가에 최소 0.010% 의 티타늄이 추가된다.
열간 압연 동안 오스테나이트 결정립을 정제하고 석출 강화를 제공하기 위해, 니오븀이 0.050% 까지 선택적으로 첨가될 수 있다. 바람직하게는, 첨가된 최소 양의 니오븀은 0.010% 이다.
크롬 및 바나듐은 선택적으로 각각 0.5% 및 0.2% 까지 첨가되어 강도를 향상시킬 수 있다.
강의 조성의 잔부는 철 및 제련으로 인한 불순물이다. 이 점에서, P, S 및 N 은 적어도 불가피한 불순물인 잔류 원소로서 간주된다. 이들의 함량은 S 가 0.010% 이하, P 가 0.020% 이하, N 이 0.008% 이하이다.
이제, 본 발명에 따른 냉연 어닐링 강판의 미세조직을 설명한다. 이는, 표면 분율로, 다음을 포함한다:
- 25% 내지 54% 의 잔류 오스테나이트,
- 46% 내지 75% 의 페라이트,
- 8% 미만의 프레시 마르텐사이트,
- 곱
Figure pct00002
가 0.48 내지 1.8 이도록, 중량% 로 표현된, 오스테나이트 중 탄소 함량 [C]A 및 망간 함량 [Mn]A, 및
- -50 이상의 기울기를 갖는 망간 분포를 특징으로 하는 망간의 불균질한 재분할 (inhomogeneous repartition).
본 발명에 따른 강판의 미세조직은 25% 내지 54% 의 잔류 오스테나이트 및 바람직하게는 30 내지 50% 의 오스테나이트를 함유한다. 25% 미만 또는 54% 초과의 오스테나이트에서는, 균일 연신율과 총 연신율이 15% 및 20.0% 라는 각각의 최소 값에 도달할 수 없다.
이러한 오스테나이트는 열연 강판의 임계간 어닐링 동안에 형성되지만, 냉연 강판의 제 1 및 제 2 임계간 어닐링 동안에도 또한 형성된다. 열연 강판의 임계간 어닐링 동안, 공칭값보다 높은 망간 함량을 함유하는 영역과 공칭값보다 낮은 망간 함량을 함유하는 영역이 형성되어, 망간의 불균일한 (heterogeneous) 분포를 생성한다. 따라서 탄소는 망간과 함께 공편석된다. 도 2 에 도시되고 나중에 설명되는 바와 같이 -30 이상이어야 하는, 열연 강판에 대한 망간 분포의 기울기 덕분에 이러한 망간 불균일성 (heterogeneity) 이 측정된다.
열연판 어닐링 후 오스테나이트 내에서 망간의 불균일한 재분할 및 오스테나이트 내에서 망간의 낮은 확산 동역학 덕분에, 열연판 어닐링 동안에 형성된 망간 불균일성이 냉연 강판의 제 1 및 제 2 임계간 어닐링 후에도 여전히 존재한다. 이는 -50 이상인 미세조직 내 망간 분포의 기울기에 의해 증명될 수 있다.
중량% 로 표현된, 오스테나이트 중 탄소 함량 [C]A 및 망간 함량 [Mn]A 은 곱
Figure pct00003
가 0.48 내지 1.8 이도록 된다. 비율이 0.48 미만이면, 잔류 오스테나이트가 변형 동안에 연속적인 TRIP-TWIP 효과를 제공하기에 충분히 안정하지 않다. 1.8 초과이면, 잔류 오스테나이트가 변형 동안에 충분한 TRIP-TWIP 효과를 생성하기에는 너무 안정하다. 이러한 TWIP-TRIP 효과는 "Observation-of-the-TWIP-TRIP-Plasticity-Enhancement-Mechanism-in-Al-Added-6-Wt-Pct-Medium-Mn-Steel", DOI: 10.1007/s11661-015-2854-z, The Minerals, Metals & Materials Society and ASM International 2015, p. 2356 Volume 46A, June 2015 (S. LEE, K. LEE, and B. C. DE COOMAN) 에서 특히 설명된다.
본 발명에 따른 강판의 미세조직은 46% 내지 75% 의 페라이트, 바람직하게는 50 내지 70% 의 페라이트를 함유한다. 이러한 페라이트는 냉연 강판의 제 2 임계간 어닐링 동안에 형성된다.
프레시 마르텐사이트는 표면 분율로 8% 까지 존재할 수 있지만, 본 발명에 따른 강판의 미세조직에서 원하는 상이 아니다. 이는 불안정한 오스테나이트의 변태에 의해 실온으로의 최종 냉각 단계 동안 형성될 수 있다. 실제로, 탄소 함량과 망간 함량이 낮은 이 불안정한 오스테나이트는 20℃ 초과의 마르텐사이트 시작 온도 Ms 를 초래한다. 최종 기계적 특성을 수득하기 위해, 프레시 마르텐사이트는 최대 8%, 바람직하게는 최대 5%, 또는 더 양호하게는 최대 3% 로 제한되거나, 보다 더 양호하게는 0% 까지 감소된다.
본 발명에 따른 냉연 어닐링 강판은 980 MPa 이상의 인장 강도 TS, 15% 이상의 균일 연신율 UE, 20% 이상의 총 연신율을 갖는다.
바람직하게는, 냉연 어닐링 강판은 TE×HE > 670 을 만족시키는 총 연신율 TE 및 구멍 확장비 HE 를 갖는다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 냉압 어닐링 강판은 800 MPa 이상의 항복 강도 YS 를 갖는다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 냉연 어닐링 강판은 0.36 미만의 LME 지수를 갖는다.
바람직하게는, 냉연 어닐링 강판은 25 이상의 구멍 확장비 HE 를 갖는다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 냉연 어닐링 강판은 0.4% 미만의 탄소 당량 Ceq 를 가지며, 탄소 당량은 다음과 같이 규정되며:
Figure pct00004
여기서, 원소는 중량 백분율로 표현된다.
본 발명에 따른 냉연 어닐링 강판의 2 개의 부품을 제조하고 그 2 개의 강 부품의 저항 스폿 용접을 행함으로써 용접 어셈블리가 제조될 수 있다.
제 1 판을 제 2 판에 접합시키는 저항 스폿 용접부는 적어도 30 daN/㎟ 의 α 값에 의해 규정된 십자 인장 시험에서의 높은 저항을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 강판은 임의의 적절한 제조 방법에 의해 생산될 수 있고, 당업자는 이를 규정할 수 있다. 그렇지만, 이하의 단계들을 포함하는 본 발명에 따른 방법을 사용하는 것이 바람직하다:
전술한 강 조성을 갖는, 추가로 열간 압연될 수 있는 반제품이 제공된다. 열간 압연을 용이하게 하기 위하여, 반제품은 1150℃ 내지 1300℃ 의 온도로 가열되며, 최종 열간 압연 온도 FRT 는 800℃ 내지 980℃ 이다. 바람직하게는, FRT 는 850℃ 내지 950℃ 이다.
그 후, 열연 강은 냉각되고 20℃ 내지 600℃, 바람직하게는 300 내지 500℃ 의 온도 Tcoil 에서 코일링된다.
이어서, 열연 강판은 실온으로 냉각되고, 산세될 수 있다.
그 후, 열연 강판은 Ac1 내지 Ac3 의 어닐링 온도 THBA 까지 어닐링된다. 보다 정확하게는, THBA 는 망간 불균질한 재분할을 촉진하도록 선택된다. -30 이상이어야 하는, 열연 강판에 대한 망간 분포의 기울기 덕분에 이러한 망간 불균일성이 측정된다. 바람직하게는, 온도 THBA 는 Ac1+5℃ 내지 Ac3 이다. 바람직하게는, 온도 THBA 는 580℃ 내지 680℃ 이다.
망간 확산 및 불균질한 망간 분포의 형성을 촉진하기 위하여, 강판은 상기 온도 THBA 에서 0.1 내지 120 h 의 유지 시간 tHBA 동안 유지된다. 또한, 열연 강판의 이러한 열처리는 열연 강판의 0.4 J/㎟ 이상의 인성을 유지하면서 경도를 낮출 수 있다.
그 후, 열연 열처리 강판은 실온으로 냉각되고, 산화물을 제거하기 위해 산세될 수 있다.
그 후, 열연 열처리 강판은 20% 내지 80% 의 압하율로 냉간 압연된다.
이어서, 냉연 강판은 10s 내지 1000s 의 유지 시간 t1soak 동안 Ac3 내지 950℃ 의 소킹 온도 T1soak 에서 제 1 어닐링을 거친다. Ac3 는 냉연 강판에서 팽창계 시험을 통해 결정된다. 그러한 제 1 어닐링은 열연판 어닐링 동안 형성된 망간 불균일성을 부분적으로 유지하는 것을 허용한다. 이는 강판이 적어도 -60 의 미세조직 내 망간 분포의 기울기를 나타냄에 의해 증명된다. 바람직한 실시형태에서, 이 온도는 25㎛ 미만의 오스테나이트 결정립 크기를 얻도록 선택된다. 바람직하게는, 어닐링 온도 T1soak 는 780 내지 900℃, 더 바람직하게는 780℃ 내지 870℃ 이고, 시간 t1soak 는 100 내지 500s 이다. 이러한 제 1 어닐링은 연속 어닐링에 의해 수행될 수 있다.
이어서, 냉연 어닐링 강판은 80℃ 미만으로 그리고 바람직하게는 실온으로 냉각된다.
냉각시, 망간 및 탄소가 덜 풍부한 오스테나이트의 큰 분획이 프레시 마르텐사이트로 변태될 것이다. 이 프레시 마르텐사이트는 망간과 탄소가 풍부한 영역 및 망간과 탄소가 고갈된 영역을 함유할 것이다.
이어서, 냉연 강판은 10s 내지 1800s 의 유지 시간 t2soak 동안 Tc 로부터 740℃ 로 진행하는 임계 온도 T2soak 에서 제 2 어닐링을 거친다. Tc 는 탄화물이 완전히 용해되는 온도에 해당하며, 열처리 후 FEG-SEM 관찰에 의해 결정될 수 있다. 바람직하게는, 임계간 온도 T2soak 는 650℃ 내지 700℃ 이고, t2soak 는 100 내지 500s 이다. 이러한 제 2 어닐링은 연속 어닐링에 의해 수행될 수 있다.
제 2 어닐링의 온도 값은, 형성된 오스테나이트가 충분히 안정되고 냉각시 프레시 마르텐사이트의 형성이 최소화되도록, 그레이드의 조성에 기초하여 선택된다. 알루미늄이 더 높을수록, 이러한 온도는 더 높을 수 있다. 망간이 높을수록, 이러한 온도는 낮을 수 있다.
이어서, 냉연 이중 어닐링 강판은 80℃ 미만으로 그리고 바람직하게는 실온으로 냉각된다. 냉각시, 망간 및 탄소가 덜 풍부한 오스테나이트의 분획이 제한된 양의 프레시 마르텐사이트로 변태될 수도 있다.
그 후, 강판은 용융 도금, 아연 또는 아연계 합금 또는 알루미늄 또는 알루미늄계 합금의 전착 또는 진공 코팅을 포함하는 임의의 적절한 공정에 의해 코팅될 수 있다.
이제, 절대 제한적이지 않은 이하의 예에 의해 본 발명을 설명한다.
도 1 은 시도 1 및 시도 10 의 열연 열처리 강판의 섹션을 나타낸다.
도 2 는 시도 1 및 시도 4 에 대한 망간 양의 함수로서 3 개의 맵의 누적 면적 분율을 나타내는 곡선을 보여준다.
예
5 개의 그레이드 (그 조성은 표 1 에 기재되어 있음) 가 반제품으로 주조되었고, 강판으로 가공되었다.
표 1 - 조성
시험된 조성은 아래의 표에 수집되어 있고, 원소 함량은 중량% 로 표현된다:
Figure pct00005
Ac1 및 Ac3 온도는 팽창계 시험 및 금속조직학 분석을 통해 결정되었다.
표 2 - 열연 열처리 강판의 공정 파라미터
주조된 강 반제품은 1200℃ 에서 재가열되었고, 열간 압연된 후 450℃ 에서 코일링되었다. 그 후, 열간 압연되고 코일링된 강판은 온도 THBA 에서 열처리되고, 상기 온도에서 유지 시간 tHBA 동안 유지된다. 열연 열처리 강판을 얻기 위해 이하의 특정 조건이 적용되었다:
Figure pct00006
열연 열처리 강판을 분석하였고, 해당 특성을 표 3 에 기재한다.
표 3 - 열연 열처리 강판의 미세조직 및 특성
망간 분포의 기울기 및 20℃ 에서의 샤르피 충격 에너지 (강판의 인성을 나타냄) 를 결정하였다.
샤르피 충격 에너지는 표준 ISO 148-1:2006 (F) 및 ISO 148-1:2017 (F) 에 따라 측정된다.
열연 강판의 열처리는 망간이 오스테나이트에서 확산되게 하고: 망간의 재분할은 불균일하여, 망간 함량이 낮은 영역과 망간 함량이 높은 영역이 초래한다. 이러한 망간 불균일성은 기계적 특성을 달성하는 데 도움이 되며, 망간 프로파일 덕분에 측정될 수 있다.
도 1 은 시도 1 및 시도 4 의 열연 열처리 강판의 섹션을 나타낸다. 흑색 영역은 망간 함량이 낮은 영역에 해당하고, 회색 영역은 망간 함량이 높은 영역에 해당한다.
이 도면은 다음의 방법으로 획득된다: 열연 열처리 강판으로부터 ¼ 두께에서 시험편을 절단하고 연마한다.
섹션은 망간의 양을 결정하기 위해 10000x 보다 큰 배율에서 FEG (Field Emission Gun) 로 전자 프로브 마이크로-분석기를 통해 추후에 특성화된다. 섹션의 상이한 부분들의 10 ㎛ * 10 ㎛ 의 3 개의 맵을 획득하였다. 이 맵은 0.01 ㎛2 의 픽셀로 구성된다. 망간의 양 (중량%) 이 각 픽셀에서 계산된 후, 망간 양의 함수로서 3 개의 맵의 누적 면적 분율을 나타내는 곡선으로 표시된다.
이 곡선은 시도 1 및 시도 4 에 대해 도 2 에 표시되어 있고: 판 섹션의 100% 는 1% 초과의 망간을 함유한다. 시도 1 의 경우, 판 섹션의 20% 가 10% 초과의 망간을 함유한다.
그리고, 획득된 곡선의 기울기는 누적 면적 분율의 80% 를 나타내는 지점과 누적 면적 분율의 20% 를 나타내는 지점 사이에서 계산된다.
시도 1 의 경우, 이 기울기는 -30 보다 높아서, 망간의 재분할이 불균일하며, 망간 함량이 낮은 영역과 망간 함량이 높은 영역이 존재함을 보여준다.
반대로, 시도 4 의 경우, 열간 압연 후 열처리의 부존재는 망간의 재분할이 불균일하지 않음을 시사하며, 이는 -30 보다 낮은 망간 분포의 기울기 값에 의해 알 수 있다.
Figure pct00007
표 4 - 냉연 어닐링 강판의 공정 파라미터
그 후, 획득된 열연 열처리 강판은 냉간 압연된다. 이어서, 냉연 강판은 온도 T1soak 에서 먼저 어닐링되고, 상기 온도에서 유지 시간 t1soak 동안 유지된 후, 80℃ 미만으로 냉각된다. 이어서, 강판은 온도 T2soak 에서 다시 어닐링되고, 상기 온도에서 유지 시간 t2soak 동안 유지된 후, 실온으로 냉각된다. 냉연 어닐링 강판을 수득하기 위해 이하의 특정 조건이 적용되었다:
Figure pct00008
시도 2, 9, 11, 16 및 20 은 온도가 너무 높은 제 2 어닐링을 거쳤다.
시도 4 는 열연판 어닐링 또는 냉간 압연을 거치지 않았고, 단지 제 2 어닐링을 거쳤다.
시도 5 는 열연판 어닐링 또는 냉간 압연을 거치지 않았다.
시도 12 는 Tc 미만의 온도에서 제 2 어닐링을 거쳤다.
이어서, 냉연 어닐링 강판은 분석되었고, 해당 미세조직 엘리먼트, 기계적 특성 및 용접성 특성은 표 5, 표 6 및 표 7 에 각각 수집되었다.
표 5 - 냉연 어닐링 강판의 미세조직
획득된 냉연 어닐링 강판의 미세조직의 상 백분율과 제 1 어닐링 후 및 제 2 어닐링 후 망간 분포의 기울기가 결정되었다.
[C]A 및 [Mn]A 는 오스테나이트 중 탄소 및 망간의 양 (중량%) 에 해당한다. 이들은 X선 회절 (C%) 및 FEG (Field Emission Gun) 을 갖는 전자 프로브 마이크로 분석기 (Mn%) 둘 다로 측정된다.
미세조직에서 상의 표면 분*은 다음의 방법을 통해 결정된다: 냉연 어닐링 강판으로부터 시험편을 절단하고, 미세조직이 드러나도록 연마하고 그 자체로 알려진 시약으로 에칭한다. 그 후 섹션은 주사 전자 현미경을 통해, 예컨대 이차 전자 모드에서 5000x 초과의 배율로 FEG-SEM (Scanning Electron Microscope with Field Emission Gun) 으로 검사된다.
페라이트의 표면 분율의 결정은 Nital 또는 Picral/Nital 시약 에칭 후 SEM 관찰 덕분에 수행된다.
잔류 오스테나이트의 부피 분율의 결정은 X선 회절 덕분에 수행된다.
석출된 탄화물의 밀도는 FEG-SEM (Scanning Electron Microscope with Field Emission Gun) 및 5000x 초과의 배율에서 이미지 분석을 통해 검사된 판의 섹션 덕분에 결정된다.
Figure pct00009
열연 강판의 어닐링 후에 얻어지는 망간 분포의 불균일성은 강판의 쌍방의 어닐링 후에 보존된다. 열연 강판의 어닐링 후 얻어진 망간 분포의 기울기 (표 3) 와 냉연 강판의 쌍방의 어닐링 후 얻어진 망간 분포의 기울기 (표 5) 를 비교함으로써 알 수 있다.
표 6 - 냉연 어닐링 강판의 기계적 특성
획득된 냉연 어닐링 강판의 기계적 특성이 결정되었고, 아래의 표에 수집되었다.
항복 강도 YS, 인장 강도 TS, 총 연신율 TE 및 균일 연신율 UE 는 2009년 10월에 발행된 ISO 표준 ISO 6892-1 에 따라 측정된다. 구멍 확장비에 대한 시험은 ISO 16630 표준에 따라 수행된다.
Figure pct00010
시도 2, 9 및 11 은, 제 2 어닐링의 고온으로 인해, 너무 낮은 오스테나이트 내 탄소 농도 때문에, 최소 목표 미만의
Figure pct00011
를 보여준다. 시도 9 및 11 은 또한 너무 높은 양의 오스테나이트를 보여준다.
더욱이, 시도 2, 16 및 20 은 너무 높았던 제 2 어닐링 온도 때문에 높은 양의 프레시 마르텐사이트를 포함한다.
시도 12 는 오스테나이트 내 높은 양의 탄소를 초래하는 너무 낮았던 제 2 어닐링으로 인해 최대 목표 이상의
Figure pct00012
를 보여준다.
시도 4 는 열연판 어닐링의 부존재 때문에, 균질한 망간 재분할 및 최소 목표 미만의
Figure pct00013
를 보여준다.
시도 5 는 열연판 어닐링의 부존재 때문에 적절하게 안정화되지 않았으므로, 목표 미만의 오스테나이트 양을 함유하고 또한 균질한 망간 재분할을 보여준다.
표 7 - 냉연 어닐링 강판의 용접성 특성
표준 ISO 18278-2 조건의 스폿 용접이 냉연 어닐링 강판에서 수행되었다.
사용된 시험에서, 샘플들은 크로스 용접 등가물 형태의 2 개의 강판으로 구성된다. 용접점을 끊기 위해 힘이 인가된다. CTS (cross tensile strength) 로 알려진 이 힘은 daN 으로 표현된다. 이는 용접점의 직경과 금속의 두께, 즉 강과 금속 코팅의 두께에 의존한다. 이는 용접점의 직경에 기재의 두께를 곱한 값에 대한 CTS 값의 비율인 계수 α를 계산할 수 있게 한다. 이 계수는 daN/㎟ 로 표현된다.
획득된 냉연 어닐링 강판의 용접성 특성이 결정되었고, 이하의 표에 수집되었다:
Figure pct00014
LME 지수 = C% + Si%/4, (중량%).

Claims (12)

  1. 냉연 어닐링 강판 (cold rolled and annealed steel sheet) 으로서,
    중량% 로,
    C: 0.03 - 0.18 %
    Mn: 6.0 - 11.0 %
    Al: 0.2 - 3%
    Mo: 0.05 - 0.5 %
    B: 0.0005 - 0.005%
    S ≤ 0.010 %
    P　≤ 0.020 %
    N ≤ 0.008 %
    를 포함하고, 선택적으로, 중량% 로,
    Si ≤ 1.20 %
    Ti ≤ 0.050 %
    Nb ≤ 0.050 %
    Cr　≤ 0.5 %
    V　≤ 0.2 %
    중 하나 이상을 포함하는 조성을 갖는 강으로 제조되고,
    상기 조성의 잔부가 철 및 제련으로 인한 불가피한 불순물이며,
    상기 강판은, 표면 분율로,
    - 25% 내지 54% 의 잔류 오스테나이트,
    - 46% 내지 75% 의 페라이트,
    - 8% 미만의 프레시 마르텐사이트,
    - 곱
    Figure pct00015
    가 0.48 내지 1.8 이도록, 중량% 로 표현된, 오스테나이트 중 탄소 함량 [C]A 및 망간 함량 [Mn]A, 및
    - -50 이상의 기울기를 갖는 망간 분포를 특징으로 하는 망간의 불균질한 재분할 (inhomogeneous repartition)
    을 포함하는 미세조직을 갖는, 냉연 어닐링 강판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    탄소 함량이 0.05% 내지 0.15% 인, 냉연 어닐링 강판.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    망간 함량이 6.5% 내지 9.0% 인, 냉연 어닐링 강판.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    알루미늄 함량이 0.7% 내지 2.2% 인, 냉연 어닐링 강판.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미세조직이 0.8×106/㎟ 이하의 탄화물 밀도를 포함하는, 냉연 어닐링 강판.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    인장 강도가 980 MPa 이상이고, 균일 연신율 UE 가 15% 이상이며, 총 연신율 TE 가 20.0% 이상인, 냉연 어닐링 강판.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    항복 강도가 800 MPa 이상인, 냉연 어닐링 강판.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    LME 지수가 0.36 미만인, 냉연 어닐링 강판.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    구멍 확장비 HE 가 25% 이상인, 냉연 어닐링 강판.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    % 로 표현되는 총 연신율 TE 및 % 로 표현되는 구멍 확장비 HE 가 다음 식:
    TE×HE > 670
    을 만족시키는, 냉연 어닐링 강판.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강이 0.4% 미만의 탄소 당량 Ceq 를 가지며, 상기 탄소 당량은 다음과 같이 규정되며:
    Figure pct00016

    여기서 원소들은 중량% 로 표현되는, 냉연 어닐링 강판.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 냉연 어닐링 강판의 2 개의 강 부품들의 저항 스폿 용접부로서, 상기 저항 스폿 용접부는 적어도 30 daN/㎟ 의 α 값을 갖는, 저항 스폿 용접부.
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