KR20230164707A - 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강과 용융 아연 도금 2상강 및 이의 제조 방법 - Google Patents

인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강과 용융 아연 도금 2상강 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강과 용융 아연 도금 2상강 및 이의 급속 열처리 제조 방법에서, 상기 철강의 화학 성분 질량백분율은 C: 0.04 내지 0.12%, Si: 0.1 내지 0.5%, Mn: 1.0 내지 2.0%, P≤0.02%, S≤0.015%, Al: 0.02 내지 0.06%이고, Cr, Mo, Ti, Nb 및 V 중 하나 또는 둘을 더 함유할 수 있고, Cr+Mo+Ti+Nb+V≤0.5%이고, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물이다. 이의 제조 방법은 제련, 주조, 열간 압연, 냉간 압연 및 급속 열처리 공정을 포함한다. 본 발명은 급속 열처리 과정에서 급속 가열, 단시간 온도 유지 및 급속 냉각 과정을 제어한다. 이를 통해 변형 조직의 회복, 재결정화 및 오스테나이트 변태 과정을 변화시키고, 핵 생성율을 높이며, 결정립 성장 시간을 단축시키고, 결정립을 미세화한다. 또한 재료의 강도와 n 값을 높이고, 재료 성능 구간 범위를 확장하였다.

Description

인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강과 용융 아연 도금 2상강 및 이의 제조 방법
본 발명은 재료 급속 열처리 기술 분야에 속하며, 보다 상세하게는 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강(Dual-phase steel)과 고성형성 용융 아연 도금 2상강 및 이의 급속 열처리 제조 방법에 관한 것이다.
에너지 절약 및 재료 서비스 안전에 대한 사람들의 인식 수준이 점차 높아짐에 따라, 많은 자동차 제조업체는 고강도강을 자동차 재료로 선택하고 있으며, 자동차 업계에서는 고강도 강판을 채택하여 강판 두께를 줄이는 동시에, 자동차의 덴트 저항 성능, 내구성, 큰 변형 충격 인성 및 충돌 안전성을 향상시킬 수 있으므로, 차량용 강판은 고강도, 고인성, 성형 용이성의 방향으로 발전해야 한다.
차량용 고강도강 중에서, 2상강은 가장 광범위하게 사용되며 적용 전망이 가장 우수하다. 저탄소 저합금 2상강은 작은 항복비, 높은 초기 가공 경화율 및 우수한 강도와 가소성 적합성 등의 특징이 있어, 높은 강도 및 우수한 성형성의 널리 사용되는 차량 구조 스탬핑용 강종으로 자리 잡았다.
종래의 2상강은 냉간 압연된 저탄소강 또는 저합금 고강도강이 임계 영역 소킹 어닐링을 거친 후 급속 냉각 처리 또는 열간 압연 제어 압연 및 냉각하여 획득되는 것으로, 이의 미세 조직은 주로 페라이트와 마르텐사이트이다. 2상강은 "복합 재료"의 원리를 이용하여 철강 중 각각의 상(페라이트 및 마르텐사이트)의 강점을 최대한 발휘시키는 동시에, 특정 상의 단점을 다른 상의 존재로 완화 또는 제거한다.
2상강의 기계적 성능은 주로 다음 3가지 측면에 달려 있다:
1. 매트릭스상의 결정립 크기, 합금 원소 분포.
2. 제2상의 크기, 형태, 분포 및 부피 분율.
3. 매트릭스와 제2상이 서로 결합되는 특징.
따라서 저비용, 고성능 및 우수한 강도와 가소성 적합성을 갖춘 2상강 제품을 어떻게 획득할 것인가는 모든 대형 철강기업에서 추구하는 목표로, 철강 기업과 자동차 사용자의 주목을 받고 있다.
냉간 압연 2상강은 임계 영역 온도 소킹 후 급속 냉각 처리 공정을 통해 획득되는 것으로, 공정은 주로 다음 3단계를 포함한다:
1단계: 띠강을 페라이트 및 오스테나이트 2상 임계 영역 온도까지 가열하여 소킹하고 온도 유지한다.
2단계: 시료를 임계 냉각 속도보다 높은 냉각 속도로 Ms 내지 Mf 사이의 특정 온도로 냉각하여, 일정량의 마르텐사이트와 페라이트의 2상 조직을 획득한다.
3단계: 띠강을 Ms보다 높지 않은 온도에서 온도를 유지하거나 가열하고, 템퍼링 처리를 수행하여, 경질상 마르텐사이트와 연질상 페라이트의 좋은 조직 적합성을 획득하며, 최종적으로 마르텐사이트와 페라이트의 2상 조직을 획득한다.
현재, 종래의 연속 어닐링 방식을 통해 생산된 590MPa급 냉간 압연 2상강은, 가열 속도가 느리기 때문에, 가열 시간과 소킹 시간이 모두 상대적으로 길고, 전체 연속 어닐링 주기는 5 내지 8분이 필요하며; 가열 과정에서의 재결정화 및 변태 과정이 각각 순차적으로 수행되고, 일반적으로 겹치는 현상이 발생하지 않으므로, 페라이트 재결정화 결정립 및 오스테나이트 결정립이 모두 각각 핵을 생성하고 충분히 성장하여, 최종적으로 획득된 페라이트와 마르텐사이트 2상 결정립 치수가 상대적으로 크며, 통상적으로는 약 10 내지 20μm이다.
종래 기술에서 2상강에 대한 주요 제어 수단은 합금 원소를 첨가하고, 어닐링 공정에서 소킹 온도, 담금질 및 템퍼링 과정의 온도와 시간을 조정함으로써 2상강의 상 조직 비율 및 분포를 변경하여, 상대적으로 최적화된 제품 성능을 얻는 것이다.
중국 특허 출원 CN10961805A는 "590MPa급 자동차 경량화 냉간 압연 2상강 및 이의 생산 방법"을 개시하였으며, 상기 발명에 따른 철강의 화학 성분은 중량백분율을 기준으로 C: 0.06 내지 0.08%, Si: 0.05 내지 0.10%, Mn: 1.7 내지 1.8%, P≤0.01%, S≤0.005%, Al: 0.02내지 0.05%, Cr: 0.20 내지 0.30%이다. 이는 종래의 연속 어닐링 방식으로 획득된 것이다. 2상강의 기계적 성능은 항복강도 374 내지 406MPa, 인장강도 630 내지 653MPa, 연신율 24 내지 26%이다. 이 발명의 철강은 비교적 높은 합금을 함유하고 있어 원가를 상승시켰으며, 동시에 제조 공정에 어려움이 있을 뿐만 아니라, 용접 성능 등 재료의 사용 성능이 저하될 수 있다.
중국 특허 출원 CN106011643B는 "인장강도가 590MPa급인 냉간 압연 2상강 및 제조 방법"을 개시하였으며, 이 발명에 따른 철강의 화학 성분은 중량백분율을 기준으로 C: 0.06 내지 0.1%, Si: 0.26 내지 0.6%, Mn: 1.2 내지 1.6%, Cr: 0.10 내지 0.45%, Al: 0.02 내지 0.06%, P≤0.02%, S≤0.015%, N≤0.006%이고, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물이다. 이 발명의 방법은 종래의 연속 어닐링 방식을 채택하며, 담금질성을 보장하기 위해, 소량의 Cr 원소를 첨가하여 Mn 원소를 대체한다. 이 발명의 2상강의 기계적 성능은 항복강도 290 내지 330MPa, 인장강도 600 내지 650MPa, 연신율 23 내지 27%이다. 이 발명은 Mn 함량을 줄여 귀금속 Cr 원소를 첨가하므로, 제조 비용과 제조 난이도가 높고, 합금 함량이 높기 때문에 어닐링 온도도 비교적 높다.
중국 특허 출원 CN105543674B는 "높은 부분 성형 성능을 갖는 냉간 압연 초고강도 2상강의 제조 방법"을 개시하였으며, 이 발명의 고강도 2상강의 화학 성분은 중량백분율을 기준으로 C: 0.08 내지 0.12%, Si: 0.1 내지 0.5%, Mn: 1.5 내지 2.5%, Al: 0.015 내지 0.05%이고, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물이다. 이 화학 성분을 원료로 선택하여 배합하고, 용융시켜 주편으로 만들고; 주편을 1150 내지 1250℃에서 1.5 내지 2시간 동안 가열한 후 열간 압연하고, 열간 압연의 압연 시작 온도는 1080 내지 1150℃이고, 최종 압연 온도는 880 내지 930℃이고; 압연 후 50 내지 200℃/s의 냉각 속도로 450 내지 620℃까지 냉각하고 권취하여, 베이나이트를 주요 조직 유형으로 하는 열간 압연 강판을 획득하며; 열간 압연 강판을 냉간 압연한 후, 50 내지 300℃/s의 속도로 740 내지 820℃까지 가열하여 어닐링하고, 온도 유지 시간은 30초 내지 3분이고, 2 내지 6℃/s의 냉각 속도로 620 내지 680℃까지 냉각한 후, 30 내지 100℃/s의 냉각 속도로 250 내지 350℃까지 냉각하여 3 내지 5분 동안 과시효 처리를 수행함으로써, 페라이트+마르텐사이트 2상 조직의 초고강도 2상강을 획득한다. 이 초고강도 2상강의 항복강도는 650 내지 680MPa, 인장강도는 1023 내지 1100MPa, 연신율은 12.3 내지 13%이며, 압연 방향을 따라 180°구부려도 균열이 일어나지 않는다.
이 특허의 가장 주요한 특징은 열간 압연 후 냉각 조건 제어와 연속 어닐링 과정에서의 급속 가열이 서로 결합된다는 것인데, 즉 열간 압연 후 냉각 공정을 제어하고, 띠상 조직을 제거하고, 조직의 균질화를 구현하며; 후속적인 연속 어닐링 과정에서 급속 가열을 채택하여, 조직 균일성을 보장하는 것을 기반으로 조직 미세화를 구현한다는 것이다. 이 특허 기술은 급속 가열 어닐링을 채택한 것으로 볼 수 있는데, 그 전제는 열간 압연 후 베이나이트를 주요 조직으로 하는 열간 압연 원료를 획득하는 것이며, 그 주요 목적은 조직 균일성을 보장하고, 띠상 조직으로 인한 불균일한 국소 변형을 방지하는 것이다.
이 특허의 단점은 주로 다음과 같다:
첫째, 베이나이트 조직을 가진 열간 압연 원료를 획득해야 하는데, 이 열간 압연 원료는 강도가 높고 변형 저항성이 크기 때문에, 후속 산세척과 냉간 압연 생산에 큰 어려움이 있다.
둘째, 급속 가열에 대한 이해가 가열 시간을 단축하고 결정립을 미세화하는 수준으로 제한되며, 가열 속도는 상이한 온도 구간의 재료 조직 구조 변화에 따라 구분해야 하고, 모두 50 내지 300℃/s의 속도로 가열해야 하므로, 급속 가열 생산 비용이 높아진다.
셋째, 소킹 시간이 30초 내지 3분이며, 소킹 시간이 증가하면 필연적으로 급속 가열에 의한 결정립 미세화 효과가 부분적으로 약화되어 재료 강도와 인성 개선에 도움이 되지 않는다.
넷째, 이 방법은 반드시 3 내지 5분간의 과시효 처리를 수행해야 하는데, 이는 실제 급속 열처리 DP강에 있어서는 시효 시간이 너무 길어 불필요하다. 또한 소킹 시간과 과시효 시간이 증가하면 에너지 절약, 장치 유닛의 설비 투자와 장치 유닛의 점용 면적 감소에 도움이 되지 않으며, 노내에서 띠강의 고속 및 안정적인 작동에 도움이 되지 않으므로, 이는 엄밀한 의미에서 급속 열처리 과정이 아니다.
중국 특허 출원 201711385126.5는 "780MPa급 저탄소 저합금 TRIP강"을 개시하였으며, 이의 화학 성분 질량백분율은 C: 0.16 내지 0.22%, Si: 1.2 내지 1.6%, Mn: 1.6 내지 2.2%이고, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물이며, 이는 다음과 같은 급속 열처리 공정을 통해 획득된다: 띠강은 실온에서 790 내지 830℃ 오스테나이트 및 페라이트 2상 영역으로 급속 가열되고, 가열 속도는 40 내지 300℃/s이고; 2상 영역의 가열 목표 온도 구간에서 체류 시간은 60 내지 100초이고; 띠강은 2상 영역 온도로부터 410 내지 430℃까지 급속 냉각되고, 냉각 속도는 40 내지 100/s이고, 이 온도 구간에서 200 내지 300초 동안 체류하고; 띠강은 410 내지 430℃에서 실온으로 급속 냉각된다. 이는, TRIP강 금속 조직이 베이나이트, 페라이트 및 오스테나이트의 3상 조직이고; TRIP강 평균 결정립 치수가 현저하게 미세화되고; 인장강도가 950 내지 1050MPa이고; 연신율이 21 내지 24%이고; 인장강도와 연신율의 곱(强塑積)이 최대 24GPa%에 달할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이 특허의 단점은 주로 다음 몇 가지 측면에 있다:
첫째, 이 특허에서 개시한 것은 780MPa급 저탄소 저합금 TRIP강 제품 및 이의 공정 기술이지만, 이 TRIP강 제품의 인장강도는 950 내지 1050MPa이며, 이 강도는 780MPa급의 제품으로서 인장강도가 너무 높아서, 사용자가 사용하기에 효과가 좋지 않을 수 있고, 980MPa급 인장강도는 너무 낮아, 사용자의 강도 요건을 잘 충족할 수 없다.
둘째, 이 특허는 1단 급속 가열을 채택하며, 전체 가열 온도 구간에서 모두 동일한 하나의 급속 가열 속도를 채택하므로, 상이한 온도 구간의 재료 조직 구조 변화에 따라 구분하여 처리할 수 없으며, 전체가 40 내지 300℃/s의 속도로 급속 가열되므로, 필연적으로 급속 가열 과정에서 비용이 높아진다.
셋째, 이 특허의 소킹 시간은 60 내지 100초로 설정되는데, 이는 종래의 연속 어닐링의 소킹 시간과 차이가 크기 않아, 소킹 시간이 증가하면 필연적으로 급속 가열에 의한 결정립 미세화 효과가 부분적으로 약화되어 재료 강도와 인성 개선에 도움이 되지 않는다.
넷째, 이 특허는 반드시 200 내지 300초의 베이나이트 등온 처리 시간을 수행해야 하는데, 이는 실제로 급속 열처리 제품에 있어서 등온 처리 시간이 너무 길어, 필요한 기능을 하지 못하므로, 불필요하다. 또한 소킹 시간과 등온 처리 시간이 증가하면 에너지 절약, 장치 유닛의 설비 투자와 장치 유닛의 점용 면적 감소에 도움이 되지 않으며, 노내에서 띠강의 고속 및 안정적인 작동에 도움이 되지 않으므로, 이는 엄밀한 의미에서 급속 열처리 과정이 아니다.
중국 특허 출원 CN108774681A는 "고강도강의 급속 열처리 방법"을 개시하였으며, 이 방법은 세라믹 시트 전기 가열 장치를 사용하여, 최댓값이 400℃/s에 달하는 가열 속도를 얻을 수 있으며, 1000 내지 1200℃까지 가열한 후, 팬으로 송풍 냉각하며, 가장 빠른 냉각 속도인 3000℃/s에 가까운 냉각 속도로 실온으로 냉각한다. 이 발명의 방법은 세라믹 시트 전기 가열의 열처리 장치를 채택하며 처리 속도는 50cm/min이다. 이 발명에 따른 철강은 탄소 함량이 최대 0.16 내지 0.55%이고, 동시에 Si, Mn, Cr 및 Mo 등 합금 원소를 함유하는 것을 특징으로 하며, 이 방법은 주로 강선, 코일 또는 5mm 이하의 강대에 적합하다.이 특허는 세라믹 시트 전기 가열을 통한 급속 열처리 방법을 설명하였으며; 이 발명의 주요 목적은 고강도 강선과 코일 등 제품의 낮은 열처리 효율, 에너지 낭비 및 환경 오염 문제를 해결하는 데에 있고; 급속 가열이 재료 조직 성능에 미치는 영향 및 작용에 대한 언급은 없으며; 이 발명은 강종 모델 번호 성분 및 조직 특성을 결합하지 않았고, 팬 송풍 냉각의 방식을 채택하여, 가장 빠른 냉각 속도가 3000℃/s에 가깝다는 것은 고온 구간의 순간 냉각 속도를 의미하는 것으로, 익히 알고 있는 바와 같이 팬 송풍의 평균 냉각 속도는 3000℃/s에 도달할 수 없으며; 동시에 고온 구간에서 너무 높은 냉각 속도로 넓고 얇은 띠강을 생산하면 너무 큰 내부 응력, 강판 판형 불량 등의 문제가 야기되므로, 넓고 얇은 강판의 대규모 산업화 연속 열처리 생산에는 적합하지 않다.
중국 특허 출원 CN106811698B는 "조직 정밀 제어 기반의 고강도 강판 및 이의 제조 방법"을 개시하였으며, 이 고강도 2상강의 화학 성분은 중량백분율을 기준으로 C: 0.08 내지 0.40%, Si: 0.35 내지 3.5%, Mn: 1.5 내지 7.0%, P:≤0.02%, S:≤0.02%, Al: 0.02 내지 3.0%이고, Cr: 0.50 내지 1.5%, Mo: 0.25 내지 0.60%, Ni: 0.5 내지 2.5%, Cu: 0.20 내지 0.50%, B: 0.001 내지 0.005%, V: 0.10 내지 0.5%, Ti: 0.02 내지 0.20%, Nb: 0.02 내지 0.20% 중 적어도 하나를 더 함유하며, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물이다. 이의 기계적 성능에서 인장강도 Rm은 1000MPa보다 크고, 연신율 A50mm는 28%보다 크다. 이 발명의 성분 C, Si 및 Mn의 함량은 모두 비교적 높으며, 종래의 연속 어닐링 생산라인 상에서 비-소킹 어닐링을 수행함으로서, 소킹 온도 유지 구간을 제거하는 방식을 채택하여 상이한 성분의 강대에 대해 재결정화 어닐링을 수행한다. 구체적인 어닐링 매개변수 범위는 다음과 같다: 20℃/s 이상으로 800 내지 930℃까지 급속 가열한 후, 곧바로 40℃/s 이상의 냉각 속도로 Ms-Mf점까지 냉각하고, 다시 Mf~Mf점+100℃ 온도까지 가열하여 30초 내지 30분 동안 온도 유지하며, 최종적으로 실온으로 냉각한다.
이 발명의 주요 특징은 마르텐사이트 강화상의 형태와 구조를 제어함으로써, 미세한 침상 및 단봉상의 정밀한 마르텐사이트 조직을 획득하고, 재가열하여 C 원자를 잔류 오스테나이트에 확산시키고, 최종적으로 비교적 안정적인 잔류 오스테나이트를 획득하여, 일정한 변형 능력을 갖도록 함으로써, 고강도강의 가소성과 인성을 향상시키는 것이다.
이 발명에서 소위 급속 가열은, 실제 그 가열 속도가 비교적 낮은데, 가열 속도는 20 내지 60℃/s로, 중간 가열 속도에 속하며, 냉각 속도는 40 내지 100℃/s이다. 급속 가열, 급속 냉각 및 소킹 구간 생략을 고려한 것은 고온 구간에서 고강도강의 체류 시간을 단축하여, 오스테나이트화 과정에서 철강의 결정립이 미세하고 구조와 화학 성분이 완전히 균일화되지 않도록 하여, 냉각 후 대량의 대형 라스상 마르텐사이트가 생성되지 않도록 보장하고, 동시에 일정량의 막상 잔류 오스테나이트 조직을 획득하기 위한 것이다. 그러나 이는 필연적으로 가열 온도를 제어하기가 어려우며, 조직 구조와 성능 변동성이 커진다.
이 방법은 여전히 종래의 연속 어닐링 장치 유닛의 가열 기술 및 냉각 기술을 기반으로 하며, 소킹 구간(소킹 시간을 0으로 단축)을 생략하고, 합금 함량을 증가시키며 담금질, 템퍼링 처리를 통해, 최종적으로 일정 수준의 강도와 인성 적합성을 갖춘 고강도강 제품을 획득하는데, 이 발명은 각각의 강도 등급의 강종 모델 번호에 대해 구체적으로 세분화된 연구 개발을 수행하지 않았다. 또한 가열 속도는 급속 가열이 아닌 중간 가열 속도에 속하며 소킹 시간이 없기 때문에, 진정한 의미의 급속 열처리 방법과 완전한 어닐링 주기를 구현할 수 없으므로, 상업적 적용 가능성이 없다.
중국 특허 출원 CN107794357B 및 미국 특허 출원 US2019/0153558A1은 "초급속 가열 공정에 의한 초고강도 마르텐사이트 냉간 압연 강판의 생산 방법"을 개시하였으며, 이 고강도 2상강의 화학 성분은 중량백분율에 따라 C: 0.10 내지 0.30%, Mn: 0.5 내지 2.5%, Si: 0.05 내지 0.3%, Mo: 0.05 내지 0.3%, Ti: 0.01 내지 0.04%, Cr: 0.10 내지 0.3%, B: 0.001 내지 0.004%, P≤0.02%, S≤0.02%이고, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물이다. 이 2상강의 기계적 성능은 항복강도 Rp0.2 1100MPa 이상, 인장강도 Rm=1800 내지 2300MPa, 연신율 최대 12.3%, 균일 연신율 5.5 내지 6%이다. 이 발명은 초고강도 마르텐사이트 강판의 초급속 가열 생산 공정을 제공하며, 이 공정의 특징은 먼저 냉간 압연 강판을 1 내지 10℃/s로 300 내지 500℃까지 가열한 후, 100 내지 500℃/s의 가열 속도로 다시 단상 오스테나이트 구간 850 내지 950℃까지 가열한 후; 강판을 5초 이하로 온도 유지시킨 후 즉시 실온으로 수냉하여, 초고강도 냉간 압연 강판을 획득하는 것이다.
이 특허에 따른 공정의 단점에는 다음이 포함된다:
첫째, 이 발명의 철강 어닐링 온도는 이미 오스테나이트 단상 구간의 초고온 온도 범위에 진입하였으며, 비교적 많은 합금 원소를 함유하기 때문에, 항복강도와 인장강도가 모두 1000MPa를 초과하였으므로, 열처리 본 공정, 열처리 이전 공정 제조 및 후속적인 사용자 사용에 비교적 큰 어려움을 가져온다.
둘째, 이 발명의 초급속 가열 어닐링 방법은, 5초 이하의 온도 유지 시간을 채택하므로, 가열 온도의 제어성이 떨어질 뿐만 아니라, 최종 제품의 합금 원소 분포가 불균일하여, 제품 조직 성능이 불균일하고 불안정할 수 있다.
셋째, 마지막 급속 냉각에 채택되는 것은 템퍼링 처리 없이 실온으로 수냉하는 것인데, 이러한 방식으로 획득된 최종 제품 조직 성능 및 최종 조직 구조의 합금 원소 분포 상황으로 인해 제품이 가장 바람직한 강도와 인성을 얻을 수 없으므로, 최종 제품 강도가 과도하고, 가소성 및 인성이 충분하지 않다.
넷째, 이 발명의 방법은 수냉 속도가 너무 빠르기 때문에 강판 판형 불량 및 표면 산화 등의 문제가 존재하므로, 이 발명 기술은 실용화 가치가 없거나 실용화 가치가 크지 않다.
현재 종래의 연속 어닐링로 생산라인 설비는 능력이 제한적이며, 냉간 압연 2상강 제품 및 어닐링 공정 관련 연구는 모두 기존 공업 장비의 가열 속도(5 내지 20℃/s)를 기반으로 띠강에 대해 완속 가열을 수행하여, 회복, 재결정화 및 오스테나이트화 변태를 순차적으로 완료하므로, 가열과 소킹 시간이 모두 비교적 길고 에너지 소비가 높으며, 동시에 종래의 연속 어닐링 생산라인은 고온로 구간에서 띠강의 체류 시간이 길고, 지나가는 롤러 수가 비교적 많은 문제 등이 여전히 존재한다. 종래의 연속 어닐링 장치 유닛은 제품 개요 및 생산 능력 요건에 따라, 일반적으로 소킹 시간이 1 내지 3분으로 요구되며, 장치 유닛 속도가 분당 약 180m인 종래의 생산라인의 경우, 그 고온로 구간 내의 롤러 수가 일반적으로 20 내지 40개로 상이한데, 이는 띠강 표면 품질의 제어 난이도를 증가시킨다.
본 발명의 목적은 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강과 고성형성 용융 아연 도금 2상강 및 이의 급속 열처리 제조 방법을 제공하는 데에 있으며, 이는 급속 열처리를 통해 변형 조직의 회복, 재결정화 및 오스테나이트 변태 과정을 변화시켜, 핵 생성율(재결정 핵 생성율 및 오스테나이트 변태 핵 생성율 포함)을 증가시키고, 결정립 성장 시간을 단축시키며, 결정립을 미세화하여, 항복강도 ≥340MPa, 인장강도 ≥620MPa, 연신율 ≥19%, 인장강도와 연신율의 곱 ≥15.5GPa%, 변형 경화 지수 n90 값이 0.20보다 큰 2상강을 획득하며; 재료 강도를 향상시키면서 우수한 가소성과 인성을 획득하고; 급속 열처리 공정을 채택하여 생산 효율을 향상시키고, 생산 비용 및 에너지 소모를 줄이며, 용광로 롤러 수를 현저하게 감소시키고, 강판 표면 품질을 향상시킨다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에서 채택하는 기술적 해결책은 이하와 같다.
인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강 또는 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 용융 아연 도금 2상강은, 그 화학 성분 질량백분율이 C: 0.04 내지 0.12%, Si: 0.1 내지 0.5%, Mn: 1.0 내지 2.0%, P≤0.02%, S≤0.015%, Al: 0.02 내지 0.06%이고, Cr, Mo, Ti, Nb 및 V 중 하나 또는 둘을 더 함유할 수 있고, Cr+Mo+Ti+Nb+V≤0.5%이고, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물이다.
일부 실시방안에서, 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강에서, C 함량은 0.045 내지 0.105%, 0.04 내지 0.10% 또는 0.05 내지 1.2%이다. 일부 실시방안에서, 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강에서, C의 함량은 0.06 내지 0.08%이다. 일부 실시방안에서, 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강에서, C의 함량은 0.065 내지 0.085%이다. 일부 실시방안에서, 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강에서, C의 함량은 0.07 내지 0.1%이다.
일부 실시방안에서, 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강에서, Si의 함량은 0.1 내지 0.4% 또는 0.1 내지 0.3%이다. 일부 실시방안에서, 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강에서, Si의 함량은 0.15 내지 0.25%이다.
일부 실시방안에서, 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강에서, Mn의 함량은 1.0 내지 1.6%, 1.0 내지 1.5% 내지 1.2 내지 2.0%이다. 일부 실시방안에서, 상기 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강에서, Mn의 함량은 1.2 내지 1.4%이다. 일부 실시방안에서, 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강에서, Mn의 함량은 1.2 내지 1.35%이다. 일부 실시방안에서, 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강에서, Mn의 함량은 1.5 내지 1.8%이다.
일부 실시방안에서, 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강에서, Cr+Mo+Ti+Nb+V≤0.3%이다.
일부 실시방안에서, 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강의 화학 성분 질량백분율은 C: 0.04 내지 0.105%, Si: 0.1 내지 0.4%, Mn: 1.0 내지 1.6%, P≤0.02%, S≤0.015%, Al: 0.02 내지 0.06%이고, Cr, Mo, Ti, Nb 및 V 중 하나 또는 둘을 더 함유할 수 있고, Cr+Mo+Ti+Nb+V≤0.5%이고, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물이다.
일부 실시방안에서, 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강은,
1) 제련, 주조
상기 화학 성분에 따라 슬래브로 제련 및 주조하는 단계;
2) 열간 압연, 권취
열간 압연 최종 압연 온도는 ≥Ar3이고, 권취 온도는 550 내지 680℃인 단계;
3) 냉간 압연
냉간 압연 압하율이 40 내지 85%인 단계; 및
4) 급속 열처리
냉간 압연된 강판은 750 내지 845℃로 급속 가열하고, 급속 가열은 1단 또는 2단 방식을 채택하며; 1단 급속 가열을 채택할 경우 가열 속도는 50 내지 500℃/s이고; 2단 급속 가열을 채택할 경우, 1단은 15 내지 500℃/s의 가열 속도로 실온으로부터 550 내지 650℃까지 가열하고, 2단은 30 내지 500℃/s(예를 들어 50 내지 500℃/s)의 가열 속도로 550 내지 650℃로부터 750 내지 845℃까지 가열하며; 그 후 소킹을 수행하고, 소킹 온도는 750 내지 845℃이고, 소킹 시간은 10 내지 60초이고;
소킹 종료 후 5 내지 15℃/s의 냉각 속도로 670 내지 770℃까지 완속 냉각한 다음, 670 내지 770℃에서 50 내지 200℃/s의 냉각 속도로 실온까지 급속 냉각하거나; 또는
670 내지 770℃에서 50 내지 200℃/s의 냉각 속도로 230 내지 280℃까지 급속 냉각하고, 이 온도 구간에서 과시효 처리를 수행하며, 과시효 처리 시간은 200초 이하이고, 마지막으로 30 내지 50℃/s의 냉각 속도로 실온까지 냉각하는 단계의 공정을 통해 획득된다.
바람직하게는, 단계 4)에서, 급속 열처리 전체 과정은 30 내지 300초가 소요된다. 일부 실시방안에서, 단계 4)에서, 급속 열처리 전체 과정은 41 내지 300초가 소요된다. 일부 실시방안에서, 단계 4)에서, 급속 열처리 전체 과정은 41 내지 296초가 소요된다.
바람직하게는, 단계 2)에서, 권취 온도는 580 내지 650℃이다.
바람직하게는, 단계 3)에서, 냉간 압연 압하율은 60 내지 80%이다.
바람직하게는, 단계 4)에서, 급속 가열에 1단 가열을 채택할 경우 가열 속도는 50 내지 300℃/s이다.
바람직하게는, 단계 4)에서, 급속 가열에 2단 급속 가열을 채택할 경우, 1단은 15 내지 300℃/s의 가열 속도로 실온으로부터 550 내지 650℃까지 가열하고, 2단은 50 내지 300℃/s의 가열 속도로 550 내지 650℃로부터 750 내지 845℃까지 가열한다.
바람직하게는, 단계 4)에서, 급속 가열에 2단 급속 가열을 채택할 경우, 1단은 50 내지 300℃/s의 가열 속도로 실온으로부터 550 내지 650℃까지 가열하고, 2단은 80 내지 300℃/s의 가열 속도로 550 내지 650℃로부터 750 내지 845℃까지 가열한다.
바람직하게는, 단계 4)에서, 소킹 시간은 10 내지 40초이다.
바람직하게는, 단계 4)에서, 강판 급속 냉각 속도는 50 내지 150℃/s이다.
바람직하게는, 시간은 20 내지 200초이다.
본 발명에 따른 2상강 또는 용융 아연 도금 2상강의 미세 조직은 평균 결정립 치수가 2 내지 10μm인 페라이트와 마르텐사이트 2상 조직이다. 일부 실시방안에서, 본 발명에 따른 2상강 또는 용융 아연 도금 2상강의 미세 조직은 평균 결정립 치수가 2 내지 8μm 또는 4 내지 10μm인 페라이트와 마르텐사이트의 2상 조직이다.
일부 실시방안에서, 본 발명에 따른 2상강 또는 용융 아연 도금 2상강의 항복강도는 340 내지 560MPa이고, 인장강도는 620 내지 880MPa이고, 연신율은 19 내지 30.5%이고, 인장강도와 연신율의 곱은 15.5 내지 20.5GPa%이고, 변형 경화 지수 n90 값은 0.20보다 크다.
일부 실시방안에서, 본 발명에 따른 2상강의 항복강도는 340 내지 410MPa이고, 인장강도는 640 내지 710MPa이고, 연신율은 22 내지 30.5%이고, 인장강도와 연신율의 곱은 15.5 내지 20.5GPa%이고, 변형 경화 지수 n90 값은 0.20보다 크다.
일부 실시방안에서, 본 발명에 따른 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강의 화학 성분 질량백분율은 C: 0.04 내지 0.10%, Si: 0.1 내지 0.3%, Mn: 1.0 내지 1.6%, P≤0.02%, S≤0.015%, Al: 0.02 내지 0.06%이고, Cr, Mo, Ti, Nb 및 V 중 하나 또는 둘을 더 함유할 수 있고, Cr+Mo+Ti+Nb+V≤0.5%이고, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물이다. 바람직하게는, 2상강의 C 함량은 0.06 내지 0.08%이고; 바람직하게는, 2상강의 Si 함량은 0.15 내지 0.25%이고, 바람직하게는, 2상강의 Mn 함량은 1.2 내지 1.4%이다. 바람직하게는, 2상강의 미세 조직은 평균 결정립 치수가 4 내지 10μm인 페라이트 및 마르텐사이트 2상 조직이다. 바람직하게는, 2상강의 항복강도는 350 내지 410MPa이고, 인장강도는 620 내지 710MPa이고, 연신율은 24.0 내지 30.5%이고, 인장강도와 연신율의 곱은 17 내지 20.5GPa%이고, 변형 경화 지수 n90 값은 0.20보다 크고; 바람직하게는, 2상강의 항복강도 350 내지 405MPa이고, 인장강도는 624 내지 706MPa이고, 연신율은 24.4 내지 30.4%이고, 인장강도와 연신율의 곱은 17 내지 20.1GPa%이고, 변형 경화 지수 n90 값은 0.20보다 크다. 바람직하게는, 2상강은 본원의 어느 하나의 실시방식에 따른 방법을 채택하여 제조된 것이다. 바람직하게는, 2상강 제조 과정에서, 단계 4)의 급속 열처리 전체 과정 소요 시간은 41 내지 300초이다.
일부 실시방안에서, 본 발명에 따른 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강의 화학 성분 질량백분율은 C: 0.05 내지 0.12%, Si: 0.1 내지 0.5%, Mn: 1.2 내지 2.0%, P≤0.015%, S≤0.003%, Al: 0.02 내지 0.055%이고, Cr, Mo, Ti, Nb 및 V 중 하나 또는 둘을 더 함유할 수 있고, Cr+Mo+Ti+Nb+V≤0.5%이고, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물이다. 바람직하게는, 2상강의 인장강도는 780MPa 이상이다. 바람직하게는, 2상강의 C 함량은 0.07 내지 0.1%이고; 바람직하게는, 2상강의 Si 함량은 0.1 내지 0.4%이고, 바람직하게는, 2상강의 Mn 함량은 1.5 내지 1.8%이다. 바람직하게는, 2상강의 미세 조직은 평균 결정립 치수가 2 내지 8μm인 페라이트 및 마르텐사이트 2상 조직이다. 바람직하게는, 2상강의 항복강도 400 내지 540MPa이고, 인장강도는 780 내지 880MPa이고, 연신율은 19 내지 24.5%이고, 인장강도와 연신율의 곱은 16.0 내지 19.5GPa%이고, 변형 경화 지수 n90 값은 0.20보다 크다. 바람직하게는, 2상강의 항복강도 400 내지 533MPa이고, 인장강도는 781 내지 878MPa이고, 연신율은 19.5 내지 24.1%이고, 인장강도와 연신율의 곱은 16.3 내지 19.3GPa%이고, 변형 경화 지수 n90 값은 0.20보다 크다. 바람직하게는, 2상강은 본원의 어느 하나의 실시방식에 따른 방법을 채택하여 제조된 것이다. 바람직하게는, 2상강 제조 과정에서, 단계 4)의 급속 열처리 전체 과정 소요 시간은 41 내지 296초이다.
일부 실시방안에서, 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 용융 아연 도금 2상강의 화학 성분 질량백분율은 C: 0.045 내지 0.12%, Si: 0.01 내지 0.5%, Mn: 1.0 내지 2.0%, P≤0.02%, S≤0.006%, Al: 0.02 내지 0.055%이고, Cr, Mo, Ti, Nb 및 V 중 하나 또는 둘을 더 함유할 수 있고, Cr+Mo+Ti+Nb+V≤0.5%이고, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물이다.
일부 실시방안에서, 2상강은 본원의 어느 하나의 실시방식에 따른 용융 아연 도금 2상강이며, 여기에서 소킹 단계가 종료되고 670 내지 770℃까지 완속 냉각한 후, 50 내지 200℃/s의 냉각 속도로 460 내지 470℃까지 급속 냉각한 다음, 아연 도금조에 침지시켜 용융 아연 도금을 수행함으로써, 용융 아연 도금 2상강을 획득한다. 일부 실시방안에서, 용융 아연 도금 후, 30 내지 150℃/s의 냉각 속도로 실온까지 급속 냉각하여, 순수 용융 아연 도금 GI 제품을 획득한다. 일부 실시방안에서, 용융 아연 도금 이후, 30 내지 200℃/s의 가열 속도로 480 내지 550℃까지 가열하여 합금화 처리를 수행하고, 합금화 처리 시간은 10 내지 20초이고; 합금화 처리 후 30 내지 250℃/s의 냉각 속도로 실온까지 급속 냉각하여, 합금화 용융 아연 도금 GA 제품을 획득한다.
바람직하게는, 일부 실시방안에서, 용융 아연 도금 2상강의 화학 성분 질량백분율은 C: 0.045 내지 0.105%, Si: 0.1 내지 0.4%, Mn: 1.0 내지 1.5%, P≤0.02%, S≤0.006%, Al: 0.02 내지 0.055%이고, Cr, Mo, Ti, Nb 및 V 중 하나 또는 둘을 더 함유할 수 있고, Cr+Mo+Ti+Nb+V≤0.3%이고, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물이다. 바람직하게는, 용융 아연 도금 2상강에서, C 함량은 0.065 내지 0.085%이고; 바람직하게는, 용융 아연 도금 2상강에서, Si 함량은 0.15 내지 0.25%이고; 바람직하게는, 용융 아연 도금 2상강에서, Mn 함량은 1.2 내지 1.35%이다. 바람직하게는, 용융 아연 도금 2상강에서, Cr+Mo+Ti+Nb+V≤0.2%이다. 바람직하게는, 용융 아연 도금 2상강의 항복강도 340 내지 410MPa이고, 인장강도는 620 내지 710MPa이고, 연신율은 22 내지 30.5%이고, 인장강도와 연신율의 곱은 15.5 내지 20.0GPa%이고, 변형 경화 지수 n90 값은 0.21보다 크고; 보다 바람직하게는, 용융 아연 도금 2상강의 항복강도 347 내지 405MPa이고, 인장강도는 624 내지 709MPa이고, 연신율은 22.2 내지 30.3%이고, 인장강도와 연신율의 곱은 15.7 내지 19.6GPa%이고, 변형 경화 지수 n90 값은 0.21보다 크다.
일부 실시방안에서, 용융 아연 도금 2상강의 화학 성분 질량백분율은 C: 0.05 내지 0.12%, Si: 0.01 내지 0.5%, Mn: 1.2 내지 2.0%, P≤0.015%, S≤0.003%, Al: 0.02 내지 0.055%이고, Cr, Mo, Ti, Nb 및 V 중 하나 또는 둘을 더 함유할 수 있고, Cr+Mo+Ti+Nb+V≤0.5%이고, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물이다. 바람직하게는, 용융 아연 도금 2상강의 항복강도는 780MPa 이상이다. 바람직하게는, 용융 아연 도금 2상강에서, C 함량은 0.07 내지 0.1%이고; 바람직하게는, 용융 아연 도금 2상강에서, Si 함량은 0.1 내지 0.4%이고; 바람직하게는, 용융 아연 도금 2상강에서, Mn 함량은 1.5 내지 1.8%이다. 바람직하게는, 용융 아연 도금 2상강의 항복강도 400 내지 560MPa이고, 인장강도는 790 내지 870MPa이고, 연신율은 19.0 내지 25.0%이고, 인장강도와 연신율의 곱은 16.0 내지 20.0GPa%이고, 변형 경화 지수 n90 값은 0.20보다 크고; 보다 바람직하게는, 이 용융 아연 도금 2상강의 항복강도 400 내지 552MPa이고, 인장강도는 798 내지 862MPa이고, 연신율은 19.5 내지 24.6%이고, 인장강도와 연신율의 곱은 16.3 내지 19.9GPa%이고, 변형 경화 지수 n90 값은 0.20보다 크다.
일부 실시방안에서, 본 발명에 따른 고성형성 용융 아연 도금 2상강은,
a) 제련, 주조
상기 화학 성분에 따라 슬래브로 제련 및 주조하는 단계;
b) 열간 압연, 권취
열간 압연 최종 압연 온도는 ≥Ar3이고, 권취 온도는 550 내지 680℃인 단계;
c) 냉간 압연
냉간 압연 압하율이 40 내지 85%인 단계; 및
d) 급속 열처리, 용융 아연 도금
냉간 압연 후의 강판을 750 내지 845℃로 급속 가열하고, 상기 급속 가열은 1단 또는 2단 방식을 채택하고;
1단 급속 가열을 채택할 경우, 가열 속도는 50 내지 500℃/s이고;
2단 급속 가열을 채택할 경우, 1단은 15 내지 500℃/s의 가열 속도로 실온으로부터 550 내지 650℃까지 가열하고, 2단은 30 내지 500℃/s(예를 들어 50 내지 500℃/s)의 가열 속도로 550 내지 650℃로부터 750 내지 845℃까지 가열하고; 그 후 소킹을 수행하며, 소킹 온도는 750 내지 856℃이고, 소킹 시간은 10 내지 60초이고;
소킹이 종료된 후 5 내지 15℃/s의 냉각 속도로 670 내지 770℃까지 완속 냉각한 후, 50 내지 200℃/s(예를 들어 50 내지 150℃/s)의 냉각 속도로 460 내지 470℃까지 급속 냉각하고, 아연 도금조에 침지시켜 용융 아연 도금을 수행하고;
용융 아연 도금 후, 30 내지 150℃/s의 냉각 속도로 실온까지 급속 냉각하여, 순수 용융 아연 도금 GI 제품을 획득하거나; 또는
용융 아연 도금 후, 30 내지 200℃/s의 가열 속도로 480 내지 550℃까지 가열하여 합금화 처리를 수행하고, 합금화 처리 시간은 10 내지 20초이고; 합금화 처리 후 30 내지 250℃/s의 냉각 속도로 실온까지 급속 냉각하여, 합금화 용융 아연 도금 GA 제품을 획득하는 단계의 공정을 통해 획득된다.
바람직하게는, 단계 d)에서 급속 열처리, 용융 아연 도금의 전체 과정의 소요 시간은 30 내지 142초이다.
바람직하게는, 단계 b)에서, 권취 온도는 580 내지 650℃이다.
바람직하게는, 단계 c)에서, 냉간 압연 압하율은 60 내지 80%이다.
바람직하게는, 단계 d)에서, 급속 가열에 1단 가열을 채택할 경우 가열 속도는 50 내지 300℃/s이다.
바람직하게는, 단계 d)에서, 급속 가열에 2단 급속 가열을 채택할 경우, 1단은 15 내지 300℃/s의 가열 속도로 실온으로부터 550 내지 650℃까지 가열하고, 2단은 50 내지 300℃/s의 가열 속도로 550 내지 650℃로부터 750 내지 845℃까지 가열한다.
바람직하게는, 단계 d)에서, 급속 가열에 2단 급속 가열을 채택할 경우, 1단은 30 내지 300℃/s의 가열 속도로 실온으로부터 550 내지 650℃까지 가열하고, 2단은 80 내지 300℃/s의 가열 속도로 550 내지 650℃로부터 750 내지 845℃까지 가열한다.
본 발명에 따른 용융 아연 도금 2상강의 금속 조직은 균일하게 분포된 페라이트 및 마르텐사이트 2상 조직이고, 평균 결정립 치수는 1 내지 3μm이다.
본 발명에 따른 철강의 성분과 공정 설계는 이하와 같다.
C: 탄소는 철강에서 가장 일반적인 강화 원소이며, 탄소는 철강의 강도를 증가시키고, 가소성을 감소시키지만, 성형용 철강의 경우, 필요한 것은 낮은 항복강도, 높은 균일 연신율 및 총 연신율이므로, 탄소 함량이 너무 높지 않아야 한다. 탄소 함량은 철강의 기계적 성능에 매우 큰 영향을 미치는데, 탄소 함량이 높아지면, 펄라이트의 수가 증가하여, 철강의 강도와 경도가 대폭 향상되지만, 가소성과 인성이 현저하게 낮아지며, 탄소 함량이 너무 높으면, 철강에서 현저한 망상 탄화물이 나타날 수 있으며, 망상 탄화물의 존재는 강도, 가소성 및 인성을 모두 현저하게 저하시킬 수 있고, 철강 중 탄소 함량 증가로 인한 강화 효과도 현저하게 약화되어, 철강의 공정 성능이 저하되므로, 강도를 보장한다는 전제 하에 탄소 함량을 가능한 줄여야 한다.
2상강의 경우, 탄소 원소는 주로 어닐링 과정에서 형성되는 오스테나이트의 부피 분율에 영향을 미치며, 오스테나이트 형성 과정에서, 탄소 원소는 오스테나이트 또는 페라이트에서의 확산 과정이 실제로 오스테나이트 결정립 성장을 제어하는 과정으로 기능한다. 탄소 함량이 높아지거나 임계 영역 가열 온도가 높아짐에 따라, 오스테나이트 부피 분율이 증가하여, 냉각 후 형성되는 마르텐사이트상 조직이 증가하여, 재료의 강도가 증가하므로, 재료 강도와 인성의 적합성, 급속 어닐링 과정 강도의 향상을 종합적으로 고려하여, 본 발명은 탄소 함량을 0.04 내지 0.12% 범위 내로 제한한다.
Mn: 망간은 철과 고용체를 형성하여, 탄소강에서 페라이트와 오스테나이트의 강도 및 경도를 향상시키고, 강재를 열간 압연 후 냉각 과정에서 더 미세하고 강도가 더 높은 펄라이트를 획득하며, 펄라이트의 함량은 Mn 함량이 증가함에 따라 증가한다. 망간은 동시에 탄화물의 형성 원소이기도 하며, 망간의 탄화물은 시멘타이트에 용해되어, 펄라이트의 강도를 간접적으로 강화시킬 수 있다. 망간은 철강의 담금질성을 강력하게 향상시켜, 그 강도를 더욱 향상시킬 수도 있다.
2상강의 경우, 망간 원소는 임계 영역 어닐링 시 오스테나이트 형성 동역학에 현저한 영향을 미치는 원소 중 하나이며, 망간은 주로 오스테나이트 생성 후 페라이트로의 변환과 성장의 과정 및 오스테나이트와 페라이트의 최종 평형 과정에 영향을 미친다. 오스테나이트에서 망간 원소의 확산 속도는 페라이트에서의 확산 속도보다 훨씬 느리기 때문에, 망간 확산에 의해 제어되는 오스테나이트 결정립 성장은 더 긴 시간이 필요하며, 망간이 오스테나이트 내에서 균일한 분포에 도달하는 데 더 오랜 시간이 걸린다. 임계 영역 가열 시, 온도 유지 시간이 비교적 짧으면, 망간 원소가 오스테나이트 내에서 균일한 분포에 도달하지 못하며, 이후 냉각 속도가 충분하지 않으면, 균일한 마르텐사이트 아일랜드 조직을 얻을 수 없다. 급속 열처리 공정에 의해 생산된 2상강에서(예를 들어 수냉 연속 어닐링 생산라인), 망간 함량이 일반적으로 비교적 높아, 오스테나이트 생성 후 비교적 높은 망간 함량을 갖게 되어, 오스테나이트 아일랜드의 담금질성이 보장되며, 냉각 후 균일한 마르텐사이트아일랜드 조직 및 비교적 균일한 성능이 획득된다. 또한, 망간 원소는 γ상 영역을 확대하고, Ac1 및 Ac3 온도를 낮추기 때문에, 망간 함유 철강은 동일한 열처리 조건 하에서 저탄소강보다 더 높은 마르텐사이트 부피 분율을 획득한다. 그러나 망간 함량이 비교적 높으면, 철강 중 결정립이 조대화되는 경향이 나타나고, 철강의 과열감도가 증가하며; 용융 제련 및 열간 압연 후 냉각이 부적절하면, 탄소강에 백점이 발생하기 쉽다. 상기 요인들을 종합적으로 고려하여, 본 발명은 망간 함량을 1.0 내지 2.0% 범위 내에서 설계한다.
Si: 규소는 페라이트 또는 오스테나이트에서 고용체를 형성하여, 철강의 항복강도와 인장강도를 강화하며, 규소는 철강의 냉간 가공 변형 경화율을 증가시킬 수 있는, 합금강에서 유익한 원소이다. 또한 규소는 규소망간강의 입계 파단면에 현저한 농축 현상이 있으며, 결정계 위치에서 규소의 편석은 탄소와 인의 결정계를 따르는 분포를 완화시켜, 결정계의 취성 상태를 개선할 수 있다. 규소는 철강의 강도, 경도 및 내마모성을 향상시킬 수 있으며, 철강의 가소성을 크게 저하시키지 않는다. 규소는 탈산 능력이 비교적 강하여, 제강 시 일반적으로 사용하는 탈산제이며, 규소는 용강의 유동성도 증가시킬 수 있어 일반 철강에 모두 규소가 함유되지만, 철강에서 규소의 함량이 너무 높으면, 가소성과 인성이 현저하게 낮아질 수 있다.
2상강의 경우, 규소의 주요 영향은 어닐링 시간을 줄이고, 최종 평형 상태에서 오스테나이트 부피 분율에 영향을 주는 것이다. 규소는 오스테나이트 성장 속도에 현저한 영향을 미치지 않지만, 오스테나이트의 형성 형태와 분포에는 현저한 영향을 미친다. 따라서 본 발명은 규소 함량을 0.1 내지 0.5%의 범위 내로 결정한다.
Cr: 철강에서 크롬의 주요 기능은 담금질성을 개선하여, 담금질 및 템퍼링 후 철강이 비교적 우수한 종합적인 기계적 성능을 갖도록 하는 것이다. 크롬은 철과 연속 고용체를 형성하고, 오스테나이트상 영역을 축소시키며, 크롬은 철과 다양한 탄화물을 형성하여, 탄소와의 친화력이 철 및 망간 원소보다 크다. 크롬과 철은 금속 간 화합물 σ상(FeCr)을 형성할 수 있으며, 크롬은 펄라이트 중 탄소 농도 및 오스테나이트 중 탄소의 극한 용해도를 감소시킬 수 있고; 크롬은 오스테나이트의 분해 속도를 완화시키고, 철강의 담금질성을 현저하게 향상시킨다. 그러나 철강의 템퍼링 취성 경향도 증가시킨다. 크롬 원소는 철강의 강도와 경도를 향상시킬 수 있으며, 다른 합금 원소를 동시에 사용하면, 효과가 비교적 현저하다. Cr은 공랭 시 철강의 담금질 능력을 향상시키기 때문에, 철강의 용접 성능에 불리한 영향을 미친다. 그러나 크롬 함량이 0.3% 미만이면, 용접성에 미치는 불리한 영향을 무시할 수 있지만; 함량이 이보다 높으면, 용접 시 균열 및 슬래그 혼입 등의 결함이 발생하기 쉽다. Cr이 기타 합금 원소와 함께 존재할 경우(예를 들어 V와 공존), 용접성에 대한 Cr의 불리한 영향이 크게 감소한다. 예를 들어 Cr, Mo 및 V 등의 원소가 철강에 동시에 존재하는 경우, Cr 함량이 1.7%라고 하더라도, 철강의 용접 성능에는 현저하게 불리한 영향을 미치지 않는다. 본 발명에서 크롬 원소는 유익하나 필수 첨가 원소가 아니므로, 원가 상승 등의 요인을 고려하여 첨가량이 과도하지 않도록 한다. 일부 실시방안에서, Cr의 함량은 ≤0.30%이다.
Mo: 몰리브덴 원소는 철의 자가 확산 및 기타 원소의 확산 속도를 억제할 수 있다. Mo 원자 반경은 α-Fe 원자보다 크며, Mo가 α 고용체에 용해되면, 고용체가 강한 격자 왜곡을 일으키며, 동시에 Mo는 격자 원자 결합 인력을 증가시키고, α 페라이트의 재결정화 온도를 높일 수 있다. Mo는 펄라이트형, 페라이트형 및 마르텐사이트형 철강에서, 심지어 고합금 오스테나이트강에서의 강화 작용도 매우 현저하다. 철강에서 Mo의 우수한 작용은 철강 중 기타 합금 원소 사이의 상호 작용에 따라 결정된다. 철강에 강한 탄화물 형성 원소 V, Nb 및 Ti를 첨가하면, Mo의 고용 강화 작용이 더욱 현저해진다. 이는 강한 탄화물 형성 원소가 C와 결합하여 안정적인 탄화물을 형성할 때, Mo가 고용체에 더 효과적으로 용해되도록 촉진할 수 있어, 철강의 내열성 향상에 더욱 도움이 된다. Mo를 첨가하면 철강의 담금질성이 더 증가할 수 있다. Mo는 펄라이트 영역의 변태를 억제하여, 중간 온도 영역의 변태를 가속화하므로, 냉각 속도의 경우 Mo 함유 철강도 일정량의 베이나이트를 형성하고, 페라이트와 펄라이트의 형성을 제거할 수 있는데, 이는 Mo가 저합금 내열강의 내열성에 유리한 영향을 미치는 원인 중 하나이다. Mo는 철강의 고온 취성 경향을 현저히 감소시키고, 펄라이트 구상화 속도를 감소시킬 수도 있다. Mo 함량이 0.15% 이하이면, 철강의 용접 성능에 불리한 영향을 미치지 않는다. 본 발명에서 몰리브덴 원소는 유익하나 필수 첨가 원소가 아니므로, 원가 상승 등의 요인을 고려하여 첨가량이 과도하지 않도록 한다. 일부 실시방안에서, Mo의 함량은 ≤0.20%이다.
미세 합금 원소 Ti, Nb 및 V: 철강에 미량의 미세합금 원소 Nb, V 및 Ti를 첨가하면, 탄소 당량이 비교적 낮은 경우, 탄화물, 질화물 입자(크기 5nm 미만)의 확산 석출 및 Nb, V, Ti의 고용을 통해, 결정립을 미세화하고, 철강의 강도, 인성, 특히 저온 인성을 크게 향상시켜, 철강이 우수한 용접성 등 사용성을 갖도록 보장할 수 있다. Nb, V 및 Ti는 탄화물 및 질화물의 형성 원소이며, 이러한 원소는 비교적 낮은 농도에서 이러한 요건을 충족시킬 수 있는데, Nb, V 및 Ti는 강한 탄화물 형성 원소로, 실온일 때, 철강에서 대부분의 탄화물, 질화물, 탄질화물 형태로 존재하고, 적은 부분이 페라이트에 고용된다. Nb, V 및 Ti를 첨가하면 오스테나이트 결정립 성장을 차단하고, 강재 결정립의 조대화 온도를 높일 수 있다. 이는 이들의 탄화물, 질화물이 확산된 작은 입자가 오스테나이트 결정계를 고정시켜, 오스테나이트 결정계의 이동을 방해하고, 오스테나이트 재결정화 온도를 개선하며, 비결정화 영역을 확장하여, 오스테나이트 결정립 성장도 차단할 수 있기 때문이다. 철강에 미량의 Nb, V 및 Ti를 첨가하면, 한편으로는, 탄소 당량 함량이 감소하는 동시에 철강의 강도를 높이고 철강의 용접 성능을 향상시킬 수 있으며; 다른 한편으로는, 산소, 질소 및 황 등과 같은 불순물이 고정되어, 철강의 용접성을 개선할 수 있고; 미립자의 작용, 예를 들어 고온에서 TiN의 불용성으로 인해, 열 영향 영역 결정립의 조대화를 방지하고, 열 영향 영역의 인성을 향상시켜, 철강의 용접 성능을 개선할 수 있다. 본 발명에서 미세합금 원소는 유익하나 필수 첨가 원소가 아니므로, 원가 상승 등의 요인을 고려하여 첨가량이 과도하지 않도록 한다. 일부 실시방안에서, Ti의 함량은 ≤0.035%이다. 일부 실시방안에서, Nb의 함량은 ≤0.025%이다. 일부 실시방안에서, V의 함량은 ≤0.030%이다.
본 발명은 급속 가열, 단시간 온도 유지 및 급속 냉각의 급속 열처리 공정을 통해 연속 열처리 공정 중 변형 조직의 회복, 재결정화, 오스테나이트상과 변태 과정을 제어하여, 최종적으로 미세한 페라이트 조직 및 다중 형태의 강화상 조직을 획득함으로써, 재료의 강도와 인성 적합성을 비교적 바람직하게 향상시키고, 합금 비용과 각각의 공정의 제조 난이도를 낮추며, 동일한 강도 수준의 강종의 용접 성능 등 사용 성능을 향상시킨다.
구체적인 원리는 다음과 같다: 가열 과정의 상이한 온도 구간에서 상이한 가열 속도를 채택하는데, 저온 구간에서는 주로 변형된 조직의 회복이 일어나므로, 상대적으로 낮은 가열 속도를 채택해 에너지 소모를 줄일 수 있고; 고온 구간에서는 주로 상이한 상 조직의 재결정화 및 결정립 성장이 일어나므로, 반드시 상대적으로 높은 가열 속도와 짧은 소킹 시간을 채택해 재료가 고온 구간에서 체류하는 시간을 단축해야만 결정립을 비교적 작게 성장시키거나 성장할 수 없도록 보장할 수 있다. 가열 과정에서 가열 속도를 제어하여 가열 과정 중 변형된 조직의 회복 및 페라이트 재결정화 과정을 억제하여, 재결정화 과정을 오스테나이트 변태 과정과 겹치도록 함으로써, 재결정 결정립 및 오스테나이트 결정립의 핵 생성점을 증가시키고, 궁극적으로 결정립을 미세화한다. 단시간 온도 유지 및 급속 냉각을 통해, 소킹 과정에서 결정립 성장의 시간을 단축하여, 결정립 조직이 미세하고 균일하게 분포되도록 보장한다.
중국 특허 출원 CN106811698B에 개시된 열처리 공정은, 전체 가열 과정을 구분하지 않고 처리하며, 가열 과정에 채택되는 가열 속도인 20 내지 60℃/s는 중간 가열 속도에 속하는데, 이는 종래의 연속 어닐링 장치 유닛의 가열 기술을 기반으로 구현된 것으로, 재료 조직 변태의 필요에 따라 큰 범위의 제어를 수행하지는 못한다.
중국 특허 출원 CN107794357B 및 미국 특허 출원 US2019/0153558A1에 공개된 열처리 공정에서, 가열 과정도 단계적으로 처리하였으나, 먼저 1 내지 10℃/s의 가열 속도로 300 내지 500℃까지 가열한 후, 100 내지 500℃/s의 가열 속도로 단일상 오스테나이트 영역 850 내지 950℃까지 가열하며, 5초 이하로 온도 유지한 후 실온까지 수냉시켰다. 이 처리 방법은 강판을 단일상 오스테나이트의 고온 영역으로 가열해야 하는데, 이는 장비의 고온 저항 요구 수준을 높이고, 제조 난이도를 높였으며, 동시에 수냉의 냉각 방식을 채택하여, 냉각 속도가 매우 빨라, 고온 구간에서 결정립 조직의 성장 시간을 대폭 감소시킬 수 있지만, 불가피하게 최종 제품의 합금 원소 분포가 균일하지 않아, 제품 조직 성능이 불균일하고 불안정하며, 냉각 속도가 너무 높아 강판 판형 불량 및 표면 산화 등의 일련의 문제가 발생할 수도 있다.
급속 가열(구간을 나누어 가열 속도를 제어), 단시간 소킹 및 급속 냉각 과정을 포함한 전체 열처리 과정을 종합적으로 제어해야만, 정밀하게 제어된 최적의 결정립 치수, 합금 원소 및 각각의 상 조직의 균일한 분포를 획득하고, 궁극적으로 최적의 강도와 인성 적합성을 갖춘 제품을 획득할 수 있다.
본 발명의 급속 열처리 방법을 통해 획득된 페라이트 및 마르텐사이트의 2상 조직은 그 평균 결정립 치수가 4 내지 10μm로, 종래 기술에 의해 생산된 결정립 치수(통상적으로 10 내지 20μm)보다 50 내지 60% 작으며, 결정립 미세화를 통해 재료의 강도를 향상시킬 수 있고, 동시에 우수한 가소성과 인성을 획득하고, 재료의 사용 성능을 향상시킬 수 있으며; 본 발명에 의해 획득된 페라이트 및 마르텐사이트 조직은 블록형, 스트립형, 과립형 등의 다양한 형태를 가지며, 이들 둘의 분포가 더욱 균일하여, 더욱 우수한 강도 및 가소성을 획득할 수 있다.
본 발명에 따른 인장강도가 580MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강의 급속 열처리 제조 방법은,
1) 제련, 주조
상기 화학 성분에 따라 슬래브로 제련 및 주조하는 단계;
2) 열간 압연, 권취
열간 압연 최종 압연 온도는 ≥Ar3이고; 권취 온도는 550 내지 680℃인 단계;
3) 냉간 압연
냉간 압연 압하율은 40 내지 85%이고, 경질 압연된 띠강 또는 강판을 획득하는 단계; 및
4) 급속 열처리
a) 급속 가열
냉간 압연된 띠강 또는 강판은 750 내지 845℃로 급속 가열하고, 급속 가열은 1단 또는 2단 방식을 채택하며; 1단 급속 가열을 채택할 경우 가열 속도는 50 내지 500℃/s이고; 2단 급속 가열을 채택할 경우, 1단은 15 내지 500℃/s의 가열 속도로 실온으로부터 550 내지 650℃까지 가열하고, 2단은 30 내지 500℃/s(예를 들어 50 내지 500℃/s)의 가열 속도로 550 내지 625℃로부터 750 내지 845℃까지 가열하고;
b) 소킹
띠강 또는 강판은 오스테나이트 및 페라이트 2상 영역 목표 온도 750 내지 845℃에서 10 내지 60초의 소킹을 수행하고;
c) 냉각
띠강 또는 강판을 소킹한 후 5 내지 15℃/s의 냉각 속도로 670 내지 770℃까지 완속 냉각한 다음; 670 내지 770℃로부터 50 내지 200℃/s의 냉각 속도로 실온까지 급속 냉각하거나; 또는
670 내지 770℃에서 50 내지 200℃/s의 냉각 속도로 230 내지 280℃까지 급속 냉각하고, 과시효 처리를 수행하며, 과시효 처리 시간은 200초 이하이고, 과시효 처리 후 30 내지 50℃/s의 냉각 속도로 실온까지 냉각하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 급속 열처리 전체 과정의 소요 시간은 41 내지 300초, 예를 들어 41 내지 296초이다.
바람직하게는, 단계 2)에서, 권취 온도는 580 내지 650℃이다.
바람직하게는, 단계 3)에서, 냉간 압연 압하율은 60 내지 80%이다.
바람직하게는, 단계 4)에서, 급속 가열에 1단 가열을 채택할 경우 가열 속도는 50 내지 300℃/s이다.
바람직하게는, 단계 4)에서, 급속 가열에 2단 가열을 채택할 경우, 1단은 15 내지 300℃/s의 가열 속도로 실온으로부터 550 내지 650℃까지 가열하고, 2단은 50 내지 300℃/s의 가열 속도로 550 내지 650℃로부터 750 내지 845℃까지 가열한다.
바람직하게는, 단계 4)에서, 급속 가열에 2단 가열을 채택할 경우, 1단은 50 내지 300℃/s의 가열 속도로 실온으로부터 550 내지 650℃까지 가열하고; 2단은 80 내지 300℃/s의 가열 속도로 550 내지 650℃로부터 750 내지 845℃까지 가열한다.
바람직하게는, 단계 4)에서, 급속 가열 최종 온도는 790 내지 830℃이다.
바람직하게는, 단계 4)에서, 띠강 또는 강판 급속 냉각 속도는 50 내지 150℃/s이다.
바람직하게는, 단계 4)에 따른 소킹 과정에서, 띠강 또는 강판은 상기 오스테나이트 및 페라이트의 2상 영역 목표 온도까지 가열한 후, 온도가 변하지 않도록 온도 유지하여 소킹을 수행한다.
바람직하게는, 단계 4)에 따른 소킹 과정에서, 띠강 또는 강판은 소킹 시간 구간 내에 소폭 승온되거나 소폭 강온되고, 승온 후 온도는 845℃보다 높지 않고, 강온 후 온도는 750℃보다 낮지 않다.
바람직하게는, 소킹 시간은 10 내지 40초이다.
바람직하게는, 시간은 20 내지 200초이다.
바람직하게는, 2상강은 본원의 어느 하나의 실시방식에 따른 용융 아연 도금 2상강이며, 여기에서 소킹 단계가 종료되고 670 내지 770℃까지 완속 냉각한 후, 50 내지 200℃/s의 냉각 속도로 460 내지 470℃까지 급속 냉각한 다음, 아연 도금조에 침지시켜 용융 아연 도금을 수행함으로써, 용융 아연 도금 2상강을 획득한다. 일부 실시방안에서, 용융 아연 도금 후, 30 내지 150℃/s의 냉각 속도로 실온까지 급속 냉각하여, 순수 용융 아연 도금 GI 제품을 획득한다. 일부 실시방안에서, 용융 아연 도금 이후, 30 내지 200℃/s의 가열 속도로 480 내지 550℃까지 가열하여 합금화 처리를 수행하고, 합금화 처리 시간은 10 내지 20초이고; 합금화 처리 후 30 내지 250℃/s의 냉각 속도로 실온까지 급속 냉각하여, 합금화 용융 아연 도금 GA 제품을 획득한다.
일부 실시방안에서, 본 발명에 따른 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 용융 아연 도금 2상강의 급속 열처리 제조 방법은,
A) 제련, 주조
상기 화학 성분에 따라 슬래브로 제련 및 주조하는 단계;
B) 열간 압연, 권취
열간 압연 최종 압연 온도는 ≥Ar3이고; 권취 온도는 550 내지 680℃인 단계;
C) 냉간 압연
냉간 압연 압하율은 40 내지 85%이고, 냉간 압연 후 경질 압연된 띠강 또는 강판을 획득하는 단계; 및
D) 급속 열처리, 용융 아연 도금
a) 급속 가열
냉간 압연 띠강 또는 강판을 실온으로부터 750 내지 845℃의 오스테나이트 및 페라이트 2상 영역 목표 온도까지 급속 가열하고, 급속 가열은 1단 또는 2단 방식을 채택하고;
1단 급속 가열을 채택할 경우, 가열 속도는 50 내지 500℃/s이고;
2단 급속 가열을 채택할 경우, 1단은 15 내지 500℃/s의 가열 속도로 실온으로부터 550 내지 650℃까지 가열하고, 2단은 30 내지 500℃/s(예를 들어 50 내지 500℃/s)의 가열 속도로 550 내지 650℃로부터 750 내지 845℃까지 가열하고;
b) 소킹
오스테나이트 및 페라이트 2상 영역 목표 온도 구간 750 내지 845℃에서 10 내지 60초의 소킹을 수행하고;
c) 냉각, 용융 아연 도금
띠강 또는 강판은 소킹이 종료된 후 5 내지 15℃/s의 냉각 속도로 670 내지 770℃까지 완속 냉각한 후, 50 내지 150℃/s의 냉각 속도로 460 내지 470℃까지 급속 냉각하고, 띠강 또는 강판을 아연 도금조에 침지시켜 용융 아연 도금을 수행하고;
d) 띠강 또는 강판은 용융 아연 도금 후, 50 내지 150℃/s의 냉각 속도로 실온까지 급속 냉각하여, 순수 용융 아연 도금 GI 제품을 획득하거나; 또는
띠강 또는 강판은 용융 아연 도금 후, 30 내지 200℃/s의 가열 속도로 480 내지 550℃까지 가열하여 합금화 처리를 수행하고, 합금화 처리 시간은 10 내지 20초이고; 합금화 처리 후 30 내지 250℃/s의 냉각 속도로 실온까지 급속 냉각하여, 합금화 용융 아연 도금 GA 제품을 획득하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 단계 D)에서 급속 열처리, 용융 아연 도금의 전체 과정의 소요 시간은 30 내지 142초이다.
바람직하게는, 단계 B)에서, 권취 온도는 580 내지 650℃이다.
바람직하게는, 단계 C)에서, 냉간 압연 압하율은 60 내지 80%이다.
바람직하게는, 단계 D)에서, 급속 가열에 1단 가열을 채택할 경우 가열 속도는 50 내지 300℃/s이다.
바람직하게는, 단계 D)에서, 급속 가열에 2단 가열을 채택할 경우, 1단은 15 내지 300℃/s의 가열 속도로 실온으로부터 550 내지 650℃까지 가열하고, 2단은 50 내지 300℃/s의 가열 속도로 550 내지 650℃로부터 750 내지 845℃까지 가열한다.
바람직하게는, 단계 D)에서, 급속 가열에 2단 가열을 채택할 경우, 1단은 30 내지 300℃/s의 가열 속도로 실온으로부터 550 내지 650℃까지 가열하고, 2단은 80 내지 300℃/s의 가열 속도로 550 내지 650℃로부터 750 내지 845℃까지 가열한다.
바람직하게는, 단계 D)에서, 급속 가열 최종 온도는 770 내지 830℃ 또는 790 내지 830℃이다.
바람직하게는, 단계 D)에 따른 소킹 과정에서, 띠강 또는 강판은 상기 오스테나이트 및 페라이트의 2상 영역 목표 온도까지 가열한 후, 온도가 변하지 않도록 온도 유지하여 소킹을 수행한다.
바람직하게는, 단계 D)에 따른 소킹 과정에서, 띠강 또는 강판은 소킹 시간 구간 내에 소폭 승온되거나 소폭 강온되고, 승온 후 온도는 845℃보다 높지 않고, 강온 후 온도는 750℃보다 낮지 않다.
바람직하게는, 소킹 시간은 10 내지 40초이다.
바람직하게는, 단계 D)에서, 띠강 또는 강판 합금화 처리 후 30 내지 200100℃/s의 냉각 속도로 실온까지 급속 냉각하여, 합금화 용융 아연 도금 GA 제품을 획득한다.
본 발명에 따른 590MPa급 저탄소 저합금 고성형성 2상강 및 고성형성 용융 아연 도금 2상강의 급속 열처리 제조 방법에서,
1. 가열 속도 제어
연속 가열 과정의 재결정화 동역학은 가열 속도 영향을 받는 관계식으로 정량적으로 설명할 수 있으며, 연속 가열 과정에서 페라이트 재결정화 부피 분율과 온도 T의 함수 관계식은 다음과 같다:
여기에서, X(t)는 페라이트 재결정화 부피 분율이고; n은 Avrami 지수로, 변태 메커니즘과 관련이 있으며, 재결정화 핵 생성률의 감쇠 주기에 따라 달라지는데, 일반적으로 1 내지 4의 범위의 값을 취하며; T는 열처리 온도이고; Tstar는 재결정화 시작 온도이고; β는 가열 속도이고; b(T)는 다음 식에서 얻을 수 있다:
상기 공식 및 관련 실험 데이터에서 알 수 있듯이, 가열 속도가 증가함에 따라, 재결정화 시작 온도(Tstar) 및 종료 온도(Tfin)가 모두 상승하고; 가열 속도가 50℃/s 이상이면, 오스테나이트 변태와 재결정화 과정이 겹치고, 재결정화 온도가 2상 영역 온도까지 상승하며, 가열 속도가 빠를수록, 페라이트 재결정화 온도도 높아진다.
종래의 열처리 과정은 가열 기술의 영향으로 인해 모두 완속 가열인데, 이 조건에서의 변형 매트릭스는 회복, 재결정화 및 결정립 성장을 순차적으로 발생시킨 후, 페라이트에서 오스테나이트로의 상전이를 일으키고, 변태 핵생성은 주로 이미 성장한 페라이트 결정계에 있으며, 핵 생성율이 비교적 낮다. 따라서 마지막으로 획득된 2상강의 결정립 조직이 상대적으로 조대하다.
급속 가열 조건에서, 변형 매트릭스는 재결정화를 막 완료했거나 재결정화를 완료하지 않고(심지어 충분히 회복되지 않고), 바로 페라이트에서 오스테나이트로의 상변이를 시작하는데, 재결정화를 막 완료했거나 재결정화를 완료하지 않은 경우 결정립이 미세하고 결정계 면적이 크기 때문에, 핵 생성율이 현저하게 향상되고, 오스테나이트 결정립이 현저하게 미세화된다. 이때 페라이트 재결정화와 오스테나이트 변태 과정이 겹치며, 페라이트 결정체 내에 대량의 전위 등의 결정체 결함이 남아 있기 때문에, 오스테나이트에 대량의 핵 생성점이 제공되어, 오스테나이트에 폭발적인 핵 생성이 나타나므로, 오스테나이트 결정립이 더욱 미세화된다. 동시에 남아 있는 고밀도 전위선 결함도 탄소 원자 고속 확산의 채널이 되어, 탄소 원자의 확산을 단축시켜서, 각각의 오스테나이트 결정립이 모두 빠르게 생성 및 성장할 수 있으므로, 오스테나이트의 결정립이 미세해지고 부피 분율이 증가한다.
급속 가열 과정에서 조직 진화, 합금 원소 및 각각의 상 성분 분포에 대한 정밀 제어를 통해, 후속적인 소킹 과정에서 오스테나이트 조직 성장, 각각의 합금 성분 분포 및 급속 냉각 과정에서 오스테나이트로부터 마르텐사이트로의 상전이를 위한 우수한 기반을 마련한다. 최종적으로 미세화 결정립, 합리적 원소 및 각각의 상 분포를 갖는 최종 제품 조직을 획득할 수 있다. 급속 가열에 의한 결정립 미세화 효과, 제조 비용 및 제조성 등의 요인을 종합적으로 고려하여, 본 발명에서는 1단 가열의 경우 가열 속도를 50 내지 500℃/s로, 2단 가열의 경우 가열 속도를 15 내지 500℃/s로 채택하였다.
상이한 온도 구간 범위 내에서, 재료의 회복, 재결정화 및 결정립 성장 등의 조직 진화 과정에 대해 급속 가열이 미치는 영향이 상이하기 때문에, 최적의 조직 제어를 구현하기 위하여, 가열 온도 구간마다 그 바람직한 가열 속도도 상이하다: 20℃로부터 550 내지 650℃까지, 가열 속도가 회복 과정에 미치는 영향이 가장 크기 때문에, 가열 속도를 15 내지 300℃/s로 제어하며, 보다 바람직하게는 50 내지 300℃/s이고; 가열 온도는 550 내지 650℃로부터 오스테나이트화 온도 750 내지 845℃까지이며, 가열 속도가 핵 생성 및 결정립 성장 과정에 미치는 영향이 가장 크기 때문에, 가열 속도를 50 내지 300℃/s로 제어하며; 보다 바람직하게는 80 내지 300℃/s이다.
2. 소킹 온도 제어
소킹 온도의 선택은 가열 과정의 각각의 온도 단계의 재료 조직 진화 과정 제어와 결합되어야 하며, 동시에 후속 급속 냉각 과정 조직의 진화와 제어를 고려해야만, 최종적으로 바람직한 조직 구조 및 분포를 획득할 수 있다.
소킹 온도는 통상적으로 C 함량에 따라 다르며, 본 발명의 2상강에서 C 함량은 0.04 내지 0.12%이고, 본 발명에 따른 철강의 AC1 및 AC3은 각각 약 730℃ 및 870℃이다. 본 발명의 급속 열처리 공정은 띠강 소킹 온도를 AC1 내지 AC3 사이의 2상 영역 내로 제어하고, 급속 가열 기술을 이용하여 재료를 실온에서 AC1 내지 AC3 사이로 급속 가열하여, 재료가 불충분하게 재결정화된 페라이트에서 대량의 전위를 남기도록 함으로써, 페라이트에서 오스테나이트로의 변환을 위한 더 큰 핵 생성 추진력을 제공하므로, 종래의 연속 어닐링 공정에 비해, 본 발명의 급속 열처리 방법은 더욱 미세한 오스테나이트 조직을 더 많이 획득할 수 있다.
본 발명은 소킹 온도의 제어에 있어서, 소킹 온도를 일정 범위 내에서 상승 및 강하시키는 것을 처음으로 제안하는데, 이는 다시 말해 소킹 과정에서 온도를 올렸다가 내렸다가 하지만, 소킹 온도는 반드시 일정 범위 내로 유지해야 하는 것이다. 이러한 방식의 장점은 다음과 같다: 2상 영역 온도 범위 내에서 온도를 급속 상승 및 강하하는 과정에서, 실제로 급속 상변이 과정에 용이한 과열도 및 과냉도를 더욱 증가시키며, 승온 폭이 충분히 크고 승온 속도도 충분히 높으면, 반복적인 페라이트에서 오스테나이트로의 상변이 및 오스테나이트에서 페라이트로의 상변이를 통해 결정립을 더욱 미세화할 수 있고, 동시에 탄화물 형성 및 합금 원소의 균일한 분포에도 일정한 영향을 미쳐, 최종적으로 더욱 미세한 조직 및 균일하게 분포된 합금 원소가 형성된다.
냉간 압연 후 2상강에는 용해되지 않은 미세하고 균일하게 분포된 많은 탄화물이 있으며, 이러한 탄화물은 오스테나이트의 핵 생성점이 될 수 있을 뿐만 아니라, 가열 및 소킹 과정에서, 오스테나이트 결정립의 성장에 기계적 차단 작용을 일으킬 수 있어, 합금강의 결정립 크기를 미세화하는 데 도움이 된다. 그러나 가열 온도가 너무 높으면, 용해되지 않은 탄화물의 수가 크게 감소하여, 이러한 차단 작용이 약화되고, 결정립의 성장 경향이 강화되어, 철강의 강도가 저하된다. 용해되지 않은 탄화물의 수가 너무 많으면, 응집을 유발하여, 국소 화학 성분의 분포가 불균일해질 수 있으며, 응집 지점의 탄소 함량이 너무 높으면, 국소 과열을 유발할 수도 있다. 따라서 이상적인 경우, 철강에는 소량의 미세한 입자상의 용해되지 않은 탄화물이 균일하게 분포되어야 하며, 이러한 방식으로 오스테나이트 결정립의 비정상적 성장을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 매트릭스 중 각각의 합금 원소 함량을 상응하도록 증가시켜, 합금강의 강도와 인성 등 기계적 성능을 개선하는 목적을 달성할 수 있다.
소킹 온도는 미세하고 균일한 오스테나이트를 획득하는 것을 목적으로, 오스테나이트가 조대해지는 것을 방지하여, 냉각 후 미세한 마르텐사이트 조직을 획득할 수 있는 것을 목적으로 선택되어야 한다. 너무 높은 소킹 온도는 오스테나이트 결정립을 조대하게 만들 수 있고, 급속 냉각 후 획득된 마르텐사이트 조직도 비교적 조대해져, 철강의 기계적 성능이 좋지 않으며; 잔류 오스테나이트의 수를 늘리고 마르텐사이트의 수를 줄이며, 철강의 경도와 내마모성을 저하시킬 수도 있다. 너무 낮은 소킹 온도는, 오스테나이트의 수를 감소시킬 뿐만 아니라, 오스테나이트의 합금 원소 함량을 불충분하게 만들어, 오스테나이트 중 합금 원소 농도 분포가 균일하지 않게 되어, 철강의 담금질성이 대폭 감소하고, 철강의 기계적 성능에 불리한 영향을 미친다. 아공석강의 소킹 온도는 Ac3+30 내지 50℃이어야 한다. 초고강도강의 경우, 탄화물 형성 원소의 존재가, 탄화물의 변태를 방해할 수 있으므로, 소킹 온도를 적절히 높일 수 있다. 상기 요인들을 종합적으로 고려하여, 본 발명은 보다 이상적이고 보다 합리적인 최종 조직을 얻기 위해, 소킹 온도로 750 내지 845℃를 선택한다.
3. 소킹 시간 제어
소킹 시간의 영향 요인은 철강 중 탄소 및 합금 원소의 함량과도 관련이 있는데, 철강 중 탄소 및 합금 원소 함량이 높으면, 철강의 열전도성이 낮아질 뿐만 아니라, 탄소 원소에 비해 합금 원소의 확산 속도가 느려, 합금 원소가 철강의 조직 변태를 현저하게 지연시킬 수 있으며, 이때 온도 유지 시간을 적절히 연장해야 한다. 본 발명은 급속 가열을 채택하고, 2상 영역 재료에 대량의 전위를 함유하며, 오스테나이트 형성을 위해 대량의 핵 생성점을 제공하고, 탄소 원자에 급속 확산 채널을 제공하므로, 오스테나이트가 매우 빠르게 형성될 수 있고, 또한 소킹 온도 유지 시간이 짧고 탄소 원자 확산 거리가 짧을수록, 오스테나이트 내 탄소 농도 구배가 커지고, 마지막으로 남은 잔류 오스테나이트 탄소 함량이 많아지나; 온도 유지 시간이 너무 짧으면, 철강 중 합금 원소 분포가 불균일하여, 오스테나이트화가 충분하지 않게 할 수 있고; 온도 유지 시간이 너무 길면 오스테나이트 결정립이 조대해지기 쉽다. 따라서 소킹 시간의 제어는 소킹 온도, 급속 냉각 및 급속 가열 과정과 함께 종합적으로 고려하여 설정해야만, 최종적으로 이상적인 조직 및 원소 분포를 획득할 수 있다. 요약하면, 본 발명은 소킹 온도 유지 시간을 10 내지 60초로 설정한다.
4. 급속 냉각 속도 제어
급속 냉각 과정 제어는 초기 가열과 소킹 과정에서 각각의 조직 진화 결과 및 합금 확산 분포 결과 등의 종합적인 요인을 결합하여, 이상적인 각각의 상 조직 및 원소가 합리적으로 분포된 재료 조직을 최종적으로 획득하도록 보장해야 한다.
마르텐사이트 강화상을 획득하기 위하여, 급속 냉각에서 재료의 냉각 속도는 반드시 임계 냉각 속도보다 커야만 마르텐사이트 조직을 획득할 수 있으며, 임계 냉각 속도는 주로 재료 성분에 따라 달라지는데, 본 발명에서 최적화된 Si 함량은 0.1 내지 0.5%, Mn 함량은 1.0 내지 2.0%로, 함량이 상대적으로 비교적 높기 때문에, Si와 Mn은 2상강의 담금질성을 대폭 강화시키고, 임계 냉각 속도를 낮추었다.
냉각 속도는 가열 과정 및 소킹 과정의 조직 진화 및 합금 확산 분포 결과를 종합적으로 고려하여 설정해야, 최종적으로 합리적인 각각의 상 조직 분포 및 합금 원소 분포를 획득할 수 있다. 냉각 속도가 너무 낮으면 마르텐사이트 조직을 획득할 수 없고, 강도가 저하되며, 기계적 성능이 요건에 부합할 수 없고; 냉각 속도가 너무 높으면 비교적 큰 담금질 응력(즉, 조직 응력과 열 응력)이 발생하여 판 형태가 심각하게 불량할 수 있고, 냉각이 불균일하면 판 형태 불량이 특히 심각해지며, 심지어 시료가 심각하게 변형되고 균열이 생기기 쉽다. 따라서 본 발명은 급속 냉각 속도를 50 내지 200℃/s, 바람직하게는 50 내지 150℃/s로 설정한다.
5. 과시효 제어
종래의 열처리 후, 과시효는 주로 경화된 마르텐사이트를 템퍼링하여 2상강의 종합 성능을 개선한다. 과시효 온도와 시간을 잘못 설정하면 마르텐사이트가 분해되어, 2상강의 기계적 성능을 직접적으로 악화시킬 수 있다. 과시효 온도와 시간의 설정은 마르텐사이트 조직의 형태와 분포, 원소 함량과 분포, 및 기타 조직의 크기와 분포를 종합적으로 고려해야 한다. 따라서 과시효 제어는 이전 가열 과정, 소킹 과정 및 냉각 과정의 각각의 매개변수를 종합적으로 고려하여 결정해야 한다. 본 발명은 급속 가열, 단시간 온도 유지 및 급속 냉각 과정의 조직 진화 및 원소 분포 상황을 조합하여, 과시효 온도 범위를 230 내지 280℃로 설정하고; 과시효 시간은 200초 이하로 제어한다.
6. 용융 아연 도금 및 합금화 제어
본 발명은 강대의 열처리 과정 매개변수를 조정 및 제어함으로써, 강대가 더욱 우수한 온도와 표면 상태를 유지하며 용융 아연 도금 및 합금화 처리를 수행하도록 하여, 우수한 용융 아연 도금 및 합금화 제품을 획득할 수 있다. 띠강 표면 품질 제어 능력을 향상시킴으로써, 높은 표면 품질의 띠강 제품을 획득할 수 있다.
본 발명은 급속 가열 및 급속 냉각 공정을 채택하여 종래의 연속 어닐링 장치 유닛을 개선하여, 급속 열처리 공정을 구현함으로써, 종래의 연속 어닐링로의 가열 및 소킹 구간의 길이를 크게 단축하고, 종래의 연속 어닐링 장치 유닛의 생산 효율을 향상시키고, 생산 비용 및 에너지 소비를 줄이고, 연속 어닐링로의 롤러 수를 줄일 수 있으며, 이는 띠강 표면 품질의 제어 능력을 향상시켜, 높은 표면 품질의 띠강 제품을 획득할 수 있고; 동시에 급속 열처리 공정 기술을 채택한 새로운 연속 어닐링 장치 유닛을 구축하여, 이 연속 열처리 장치 유닛이 정교함, 콤팩트함, 유연한 재료 전환 및 강력한 제어 능력 등의 이점을 갖도록 하고; 재료의 경우 띠강 결정립을 미세화할 수 있고, 나아가 재료 강도를 향상시키며, 합금 비용 및 열처리 이전 공정 제조 난이도를 낮추고, 재료의 용접 등 사용자의 사용 성능을 향상시킬 수 있다.
요약하면, 본 발명은 급속 열처리 공정을 채택함으로써, 냉간 압연 띠강의 연속 어닐링 공정 기술 발전을 크게 촉진하였고, 냉간 압연 띠강의 실온에서 최종 오스테나이트화 완료까지의 과정을 수십 초, 십수 초, 심지어 몇 초 내에 완료할 것으로 예상되어, 연속 어닐링로의 가열 구간 길이가 크게 단축되었으며, 연속 어닐링 장치 유닛의 속도 및 생산 효율을 높이기가 용이하고, 연속 어닐링 장치 유닛의 노내 롤러 수가 현저하게 감소하며, 장치 유닛 속도가 분당 약 180m인 급속 열처리 생산라인의 경우, 고온로 구간 내의 롤러 수가 10개를 넘지 않아, 띠강 표면 품질을 현저하게 향상시킬 수 있다. 동시에, 매우 짧은 시간 내에 완료되는 재결정화 및 오스테나이트화 과정의 급속 열처리 공정 방법도 더욱 융통성 있고 유연한 고강도강 조직 설계 방법을 제공하며, 나아가 합금 성분 및 압연 공정 등 이전 공정 조건을 변경하지 않고도 재료 조직을 개선하고, 재료 성능을 향상시킬 수 있다.
2상강으로 대표되는 고급 고강도강은 광범위한 응용 전망을 가지고 있으며, 급속 열처리 기술은 엄청난 개발 및 응용 가치를 가지고 있고, 이들 둘의 조합은 2상강의 개발 및 생산을 위한 더 많은 잠재력을 제공한다.
본 발명은 종래 기술에 비해 다음의 이점을 갖는다:
(1) 본 발명은 급속 열처리를 통해 열처리 과정 중 변형된 조직의 회복 및 페라이트 재결정화 과정을 억제하고, 재결정화 과정을 오스테나이트 변태 과정과 겹치도록 함으로써, 재결정 결정립 및 오스테나이트 결정립의 핵 생성점을 증가시키고, 결정립 성장 시간을 단축시켜, 획득된 2상강의 미세 조직은 페라이트 및 마르텐사이트의 2상 조직이 되도록 하고, 평균 결정립 치수는 2 내지 10μm으로, 종래 기술에 의해 생산된 제품 결정립 치수(통상적으로 10 내지 20μm)보다 유의하게 작으며; 결정립 미세화를 통해 재료의 강도가 향상되는 동시에 우수한 가소성과 인성을 획득할 수 있고, 재료의 사용 성능이 향상되며; 본 발명에서 획득된 페라이트 및 마르텐사이트 조직은 블록형, 스트립형, 과립형 등 다양한 형태를 가지고, 이들 둘의 분포가 더욱 균일하여, 더욱 우수한 강도 및 가소성을 획득할 수 있다.
(2) 종래의 열처리 방식에 의해 획득된 2상강에 비해, 본 발명에서 획득한 2상강 결정립은 조직이 미세하고, 각각의 상 분포가 균일하므로; 재료의 강도와 인성이 우수하고, 획득된 2상강의 항복강도는 ≥350MPa이고, 인장강도는 ≥620MPa의 비교적 작은 구간 범위 내로 제어할 수 있으며, 연신율은 ≥19%, 인장강도와 연신율의 곱은 ≥15GPa%, 변형 경화 지수 n90 값이 0.2보다 커, 성형 성능이 우수하다.
(3) 본 발명에 따른 저탄소 저합금 고성형성 2상강 급속 열처리 공정에 따르면, 열처리 전체 과정의 소요 시간이 41 내지 300초로 단축되고, 저탄소 저합금 고성형성 용융 아연 도금 2상강의 급속 열처리 공정의 열처리 전체 과정의 소요 시간이 30 내지 142초로 단축되어, 전체 열처리 공정 과정의 시간(종래의 연속 어닐링 공정 시간은 통상적으로 5 내지 8분)이 크게 감소하였으므로, 생산 효율이 향상되고 에너지 소비가 감소하며 생산 비용이 절감되었다.
(4) 종래의 2상강 및 이의 열처리 공정에 비해, 본 발명의 급속 열처리 방법은 가열 구간과 소킹 구간의 시간이 60 내지 80% 단축되었으며, 고온에서 띠강의 처리 시간이 단축되어, 에너지를 절약하고 오염물 배출을 줄일 수 있으므로, 용광로 설비의 일회성 투자가 현저하게 감소하고, 생산 운영 비용 및 설비 유지보수 비용이 현저하게 감소하며; 또한 급속 열처리를 통해 동일한 강도 수준의 제품을 생산하면 합금 함량을 줄이고, 열처리 및 이전 공정의 생산 비용을 줄일 수 있으며, 열처리 이전 각각의 공정의 제조 난이도를 낮출 수 있다.
(5) 종래의 연속 어닐링 처리에서 획득된 2상강에 비해, 급속 열처리 공정 기술로 인해 가열 과정 및 소킹 과정의 시간이 감소하고, 용광로 길이가 단축되며, 용광로 롤러 수를 감소시킬 수 있어, 노내 표면 결함 발생의 확률을 낮출 수 있으므로, 제품 표면에 결함이 발생할 확률을 낮출 수 있어, 제품 표면 품질이 현저하게 향상되며; 제품 결정립이 미세화되고 재료 합금 함량이 감소함에 따라, 본 발명의 기술을 채택하여 획득된 2상강은 성형성, 용접성 등의 사용자 사용성도 향상된다.
본 발명에 의해 획득된 저탄소 저합금 고성형성 2상강 및 용융 아연 도금 2상강은 차세대 경량 자동차, 기차, 선박, 항공기 등 운송 수단의 발전 및 해당 산업과 첨단 제조업의 건전한 발전에 모두 중요한 가치를 지닌다.
도 1은 본 발명 실시예 1에서 시험강 A의 실시예 1에 따라 생산된 2상강의 미세 조직 이미지이다.
도 2는 본 발명 실시예 1에서 시험강 A의 종래 공정 1에 따라 생산된 2상강의 미세 조직 이미지이다.
도 3은 본 발명 실시예 1에서 시험강 F의 실시예 6에 따라 생산된 2상강의 미세 조직 이미지이다.
도 4는 본 발명 실시예 1에서 시험강 M의 실시예 12에 따라 생산된 2상강의 미세 조직 이미지이다.
도 5는 본 발명 실시예 1에서 시험강 S의 실시예 23에 따라 생산된 2상강의 미세 조직 이미지이다.
도 6은 본 발명 실시예 1에서 시험강 M의 실시예 24에 따라 생산된 2상강의 미세 조직 이미지이다.
도 7은 본 발명 실시예 2에서 시험강 A의 실시예 1에 따라 생산된 2상강의 미세 조직 이미지이다.
도 8은 본 발명 실시예 2에서 시험강 A의 종래 공정 1에 따라 생산된 2상강의 미세 조직 이미지이다.
도 9는 본 발명 실시예 2에서 시험강 F의 실시예 6에 따라 생산된 2상강의 미세 조직 이미지이다.
도 10은 본 발명 실시예 2에서 시험강 M의 실시예 12에 따라 생산된 2상강의 미세 조직 이미지이다.
도 11은 본 발명 실시예 2에서 시험강 S의 실시예 23에 따라 생산된 2상강의 미세 조직 이미지이다.
도 12는 본 발명 실시예 2에서 시험강 M의 실시예 24에 따라 생산된 2상강의 미세 조직 이미지이다.
도 13은 본 발명 실시예 3에서 시험강 A의 실시예 1에 따라 생산된 순수 용융 아연 도금 2상강(GI)의 미세 조직 이미지이다.
도 14는 본 발명 실시예 3에서 시험강 A의 종래 공정 1의 가열 속도에 따라 생산된 순수 용융 아연 도금 2상강(GI)의 미세 조직 이미지이다.
도 15는 본 발명 실시예 3에서 시험강 I의 실시예 17에 따라 생산된 합금화 용융 아연 도금 2상강(GA)의 미세조직 이미지이다.
도 16은 본 발명 실시예 3에서 시험강 D의 실시예 22에 따라 생산된 순수 용융 아연 도금 2상강(GI)의 미세조직 이미지이다.
도 17은 본 발명 실시예 3에서 시험강 I의 실시예 34에 따라 생산된 합금화 용융 아연 도금 2상강(GA)의 미세조직 이미지이다.
도 18은 본 발명 실시예 4에서 시험강 A의 실시예 1에 따라 생산된 순수 용융 아연 도금 2상강(GI)의 미세 조직 이미지이다.
도 19는 본 발명 실시예 4에서 시험강 A의 종래 공정 1에 따라 생산된 순수 용융 아연 도금 2상강(GI)의 미세 조직 이미지이다.
도 20은 본 발명 실시예 4에서 시험강 I의 실시예 17에 따라 생산된 합금화 용융 아연 도금 2상강(GA)의 미세조직 이미지이다.
도 21은 본 발명 실시예 4에서 시험강 D의 실시예 22에 따라 생산된 순수 용융 아연 도금 2상강(GI)의 미세조직 이미지이다.
도 22는 본 발명 실시예 4에서 시험강 I의 실시예 34에 따라 생산된 합금화 용융 아연 도금 2상강(GA)의 미세조직 이미지이다.
이하에서는 실시예 및 첨부 도면을 함께 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하며, 본 실시예는 본 발명의 기술적 해결방안을 전제로 실시된 것으로, 상세한 실시방안과 구체적인 작업 과정이 제공되었으나, 본 발명의 보호 범위는 이하의 실시예에 의해 한정되지 않는다.
실시예에서, 항복강도, 인장강도 및 연신율은 "GB/T228.1-2010 금속재료 인장시험 제1부분: 실온 시험 방법"에 따라 수행되었으며, P7호 시료를 채택하여 횡방향을 따라 시험을 수행하였다. n90은 "GB/T228.1-2010 금속재료 인장시험 제1부분: 실온 시험 방법"에 따라 수행하였으며, P7호 시료를 채택하여 횡방향으로 시험을 수행하여, "GBT 5028-2008 금속재료 시트 및 스트립 인장 변형 경화 지수(n 값)"의 측정 방법>에 따라 n90 값을 획득하였다.
실시예 1
본 발명에 따른 시험강의 성분은 표 1를 참조하고, 본 실시예 및 종래 공정의 구체적인 매개변수는 표 2 및 표 3을 참조하며, 표 4 및 표 5는 본 실시예의 시험강 성분을 실시예 및 종래 공정에 따라 제조하여 획득한 철강의 주요 성능이다.
표 1 내지 표 5에서 알 수 있듯이, 본 발명의 급속 열처리 방법을 통해, 동일한 등급의 철강 중 합금 함량을 감소시키고, 결정립을 미세화하여, 재료 조직 구성 및 강도와 인성의 적합성을 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 방법으로 획득된 2상강은 항복강도가 350 내지 405MPa, 인장강도가 624 내지 706MPa, 연신율이 24.4 내지 30.4%, 인장강도와 연신율의 곱이 17 내지 20.1GPa%이고, 변형 경화 지수 n90 값이 0.20보다 크며, 이는 종래 공정으로 생산된 2상강보다 높다.
도 1은 전형적인 성분 A강이 실시예 1을 거쳐 획득된 조직도이고, 도 2는 전형적인 성분 A강이 종래 공정예 1을 거쳐 획득된 조직도이다. 도면에서 알 수 있듯이, 상이한 열처리 방식으로 처리된 조직에는 매우 큰 차이가 존재한다. 본 발명의 실시예에 따른 급속 열처리 공정으로 처리된 A강의 조직(도 1)은 결정립이 미세하며, 주로 페라이트 매트릭스에 확산 분포된 미세한 마르텐사이트 조직 및 소량의 탄화물로 구성된다. 본 발명의 공정으로 처리된 조직은, 페라이트, 마르텐사이트 결정립 조직 및 탄화물이 모두 매우 미세하고 매트릭스에 균일하게 확산 분포되며, 이는 재료 강도와 가소성을 향상시키는 데 모두 유용하다. 종래 공정으로 처리된 A강 조직(도 2)은 전형적인 2상강 조직도이다. 백색 페라이트 결정계 상에 소량의 흑색 마르텐사이트 조직이 존재하며, 원소 편석 등 원인으로 인해, 종래 공정으로 처리된 재료 조직이 일정한 방향성을 나타내며, 이의 페라이트 조직은 압연 방향을 따라 긴 띠 모양으로 분포한다. 종래 공정으로 처리된 조직은, 결정립 치수가 상대적으로 조대하고, 일정한 띠상 조직이 존재하며, 마르텐사이트 및 탄화물이 페라이트 결정계를 따라 망상으로 분포하고, 페라이트 결정립이 상대적으로 조대하며, 페라이트 및 마르텐사이트 2상 조직 분포가 불균일한 특징이 있다.
도 3은 전형적인 성분 F강이 실시예 6(과시효 처리)을 거쳐 획득된 조직도이고, 도 4는 전형적인 성분 M강이 실시예 12(비시효 처리)를 거쳐 획득된 조직도이다. 도 5는 전형적인 성분 S강이 실시예 23을 거쳐 획득된 조직도이고, 도 6은 전형적인 성분 M강이 실시예 24를 거쳐 획득된 조직도이다. 실시예 6, 12, 23 및 24는 모두 전체 열처리 주기가 비교적 짧은 공정이다. 도면에서 알 수 있듯이, 본 발명의 방법을 채택하면, 과시효 처리 구간을 생략하더라도 매우 균일하고 미세하며 확산 분포된 각각의 상 조직을 획득할 수 있다. 따라서 본 발명의 2상강 제조 방법은 결정립을 미세화하여, 재료의 각각의 상 조직을 매트릭스에 균일하게 분포하며, 나아가 재료 조직을 개선하고, 재료 성능을 향상시킬 수 있다.
실시예 2
본 실시예에 따른 시험강의 성분은 표 6을 참조하고, 본 실시예 및 종래 공정의 구체적인 매개변수는 표 7 및 표 8을 참조하며, 표 9 및 표 10은 본 실시예의 시험강 성분을 실시예 및 종래 공정에 따라 제조하여 획득한 철강의 주요 성능이다.
표 6 내지 표 10에서 알 수 있듯이, 본 발명의 방법을 통해, 동일한 등급의 철강 중 합금 함량을 감소시키고, 결정립을 미세화하여, 재료 조직 구성 및 강도와 인성의 적합성을 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 방법으로 획득된 2상강은 항복강도가 400 내지 533MPa, 인장강도가 781 내지 878MPa, 연신율이 19.5 내지 24.1%, 인장강도와 연신율의 곱이 16.3 내지 19.3GPa%이고, 변형 경화 지수 n90 값이 0.20보다 크며, 이는 종래 공정으로 생산된 2상강보다 높다.
도 7은 전형적인 성분 A강이 실시예 1을 거쳐 획득된 조직도이고, 도 8은 전형적인 성분 A강이 종래 공정예 1을 거쳐 획득된 조직도이다. 도면에서 알 수 있듯이, 상이한 열처리 방식으로 처리된 조직에는 매우 큰 차이가 존재한다. 본 발명의 실시예에 따른 급속 열처리 공정으로 처리된 A강의 조직(도 7)은 주로 페라이트 매트릭스에 확산 분포된 미세하고 균일한 마르텐사이트 조직 및 소량의 탄화물로 구성된다. 본 발명의 공정으로 처리된 조직은, 페라이트, 마르텐사이트 결정립 조직 및 탄화물이 모두 매우 미세하고, 매트릭스에 균일하게 확산 분포되며, 이는 재료 강도와 가소성을 향상시키는 데 모두 유용하다. 종래 공정으로 처리된 A강 조직(도 8)은 전형적인 2상강 조직도이다. 백색 페라이트 결정계 상에 소량의 흑색 마르텐사이트 조직이 존재하며, 원소 편석 등 원인으로 인해, 종래 공정으로 처리된 재료 조직이 일정한 방향성을 나타내며, 이의 페라이트 조직은 압연 방향을 따라 긴 띠 모양으로 분포한다. 종래 공정으로 처리하여 획득된 조직은, 결정립이 조대하고, 일정한 띠상 조직이 존재하며, 마르텐사이트 및 탄화물이 페라이트 결정계를 따라 망상으로 분포하고, 페라이트 결정립이 상대적으로 조대하며, 페라이트 및 마르텐사이트 2상 조직 분포가 불균일한 특징이 있다.
도 9는 전형적인 성분 F강이 실시예 6(과시효 처리)을 거쳐 획득된 조직도이고, 도 10은 전형적인 성분 M강이 실시예 12(비시효 처리)를 거쳐 획득된 조직도이다. 도 11은 전형적인 성분 S강이 실시예 23을 거쳐 획득된 조직도이고, 도 12는 전형적인 성분 M강이 실시예 24를 거쳐 획득된 조직도이다. 실시예 6, 12, 23 및 24는 모두 전체 열처리 주기가 비교적 짧은 공정이다. 도면에서 알 수 있듯이, 본 발명의 방법을 채택하면, 과시효 처리 구간을 생략하더라도 매우 균일하고 미세하며 확산 분포된 각각의 상 조직을 획득할 수 있다. 따라서 본 발명의 2상강 제조 방법은 결정립을 미세화하여, 재료의 각각의 상 조직을 매트릭스에 균일하게 분포하며, 나아가 재료 조직을 개선하고, 재료 성능을 향상시킬 수 있다.
실시예 3
본 실시예에 따른 시험강의 성분은 표 11을 참조하고, 본 실시예 및 종래 공정의 구체적인 매개변수는 표 12(1단 가열) 및 표 13(2단 가열)을 참조하며; 표 14 및 표 15는 본 발명의 시험강 성분을 표 2 및 표 3의 실시예 및 종래 공정에 따라 제조하여 획득한 GI 및 GA 용융 아연 도금 2상강 제품의 주요 성능이다.
표 11 내지 표 15에서 알 수 있듯이, 본 발명의 방법을 통해, 동일한 등급의 철강 중 합금 함량을 감소시켜, 재료 조직 구성 및 강도와 인성의 적합성을 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 방법으로 획득된 2상강은 항복강도가 347 내지 405MPa, 인장강도가 624 내지 709MPa, 연신율이 22.2 내지 30.3%, 인장강도와 연신율의 곱이 15.7 내지 19.6GPa%이고, 변형 경화 지수 n90 값이 0.21보다 크다.
도 13 및 도 14는 전형적인 성분 A강이 실시예 1 및 종래 공정예 1을 거쳐 획득된 조직도이다. 2장의 도면에서 알 수 있듯이, 용융 아연 도금 후 조직에 매우 큰 차이가 있다. 본 발명의 급속 열처리를 거친 A강의 조직(도 1)은 미세한 페라이트 매트릭스에 확산 분포된 미세하고 균일한 페라이트 조직 및 탄화물로 구성된다. 본 발명의 공정으로 처리된 조직은, 페라이트, 마르텐사이트 결정립 조직 및 탄화물이 모두 매우 미세하고 균일하게 확산 분포되며, 이는 재료 강도와 가소성을 향상시키는 데 모두 유용하다. 종래 공정으로 처리된 A강 조직(도 2)은 전형적인 2상강 조직도이다. 즉, 큰 백색 페라이트 조직 결정계에 소량의 흑색 마르텐사이트 조직이 존재한다. 종래 열처리 공정으로 처리된 조직은, 결정립이 조대하고, 마르텐사이트 및 탄화물이 페라이트 결정계를 따라 망상으로 분포하며, 마르텐사이트 함량이 높지 않은 특징이 있다.
도 15는 전형적인 성분 I강이 실시예 17(GA)을 거쳐 획득된 조직도이고, 도 16은 전형적인 성분 D강이 실시예 22(GI)를 거쳐 획득된 조직도이다. 도 17은 전형적인 성분 I강이 실시예 34(GA)를 거쳐 획득된 조직도이다. 실시예 17, 22 및 34는 모두 전체 열처리 주기가 비교적 짧은 공정이다. 도면에서 알 수 있듯이, 본 발명의 급속 열처리 용융 아연 도금 방법을 채택하면, 합금화 처리 후 매우 균일하고 미세하며 확산 분포된 각각의 상 조직을 획득할 수 있다(도 15, 도 17). 본 발명의 용융 아연 도금 2상강 제조 방법은 결정립을 미세화하여, 재료의 각각의 상 조직을 매트릭스에 균일하게 분포하며, 나아가 재료 조직을 개선하고, 재료 성능을 향상시킬 수 있다.
실시예 4
본 실시예 4에 따른 시험강의 성분은 표 16을 참조하고, 본 실시예 및 종래 공정의 구체적인 매개변수는 표 17(1단 가열) 및 표 18(2단 가열)을 참조하며; 표 19 및 표 20은 본 실시예의 시험강 성분을 표 17 및 표 18의 실시예 및 종래 공정에 따라 제조하여 획득한 GI 및 GA 용융 아연 도금 2상강 제품의 주요 성능이다.
표 16 내지 표 20에서 알 수 있듯이, 본 발명의 방법을 통해, 동일한 등급의 철강 중 합금 함량을 감소시켜, 재료 조직 구성 및 강도와 인성의 적합성을 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 방법으로 획득된 2상강은 항복강도가 400 내지 552MPa, 인장강도가 798 내지 862MPa, 연신율이 19.5 내지 24.6%, 인장강도와 연신율의 곱이 16.3 내지 19.9GPa%이고, 변형 경화 지수 n90 값이 0.20보다 크다.
도 18 및 도 19는 전형적인 성분 A강이 실시예 1 및 종래 공정예 1을 거쳐 획득된 조직도이다. 2장의 도면에서 알 수 있듯이, 용융 아연 도금 후 조직에 매우 큰 차이가 있다. 본 발명의 급속 열처리를 거친 A강의 조직(도 18)은 미세한 페라이트 매트릭스에 확산 분포된 미세하고 균일한 페라이트 조직 및 탄화물로 구성된다. 본 발명의 공정으로 처리된 조직은, 페라이트, 마르텐사이트 결정립 조직 및 탄화물이 모두 매우 미세하고 균일하게 확산 분포되며, 이는 재료 강도와 가소성을 향상시키는 데 모두 유용하다. 종래 공정으로 처리된 A강 조직(도 19)은 전형적인 2상강 조직도이다. 즉, 큰 백색 페라이트 조직 결정계에 소량의 흑색 마르텐사이트 조직이 존재한다. 원소 편석 등 원인으로 인해, 종래 공정으로 처리된 재료 조직은 일정한 방향성을 나타내며, 이의 페라이트 조직은 압연 방향을 따라 긴 띠 모양으로 분포한다. 종래의 열처리 공정으로 처리된 조직은, 결정립이 조대하고, 일정한 띠상 조직이 존재하며, 마르텐사이트 및 탄화물이 페라이트 결정계를 따라 망상으로 분포하고, 페라이트 결정립이 상대적으로 조대하며, 페라이트 및 마르텐사이트 2상 조직 분포가 불균일한 특징이 있다.
도 20은 전형적인 성분 I강이 실시예 17(GA)을 거쳐 획득된 조직도이고, 도 21은 전형적인 성분 D강이 실시예 22(GI)를 거쳐 획득된 조직도이다. 도 5는 전형적인 성분 I강이 실시예 34(GA)를 거쳐 획득된 조직도이다. 실시예 17, 22 및 34는 모두 전체 열처리 주기가 비교적 짧은 공정이다. 도면에서 알 수 있듯이, 본 발명의 급속 열처리 용융 아연 도금 방법을 채택하면, 합금화 처리 후 매우 균일하고 미세하며 확산 분포된 각각의 상 조직을 획득할 수 있으며(도 22), 종래 공정 9는 조대한 페라이트 조직을 획득하였으며, 소량의 마르텐사이트 조직이 페라이트 결정계에 분포하는데, 이는 전형적인 용융 아연 도금 2상강 조직이다. 따라서 본 발명의 용융 아연 도금 2상강 제조 방법은 결정립을 미세화하여, 재료의 각각의 상 조직을 매트릭스에 균일하게 분포하며, 나아가 재료 조직을 개선하고, 재료 성능을 향상시킬 수 있다.

Claims (15)

  1. 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강(Dual-phase steel) 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강으로서,
    상기 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강의 화학 성분 질량백분율은 C: 0.04 내지 0.12%, Si: 0.1 내지 0.5%, Mn: 1.0 내지 2.0%, P≤0.02%, S≤0.015%, Al: 0.02 내지 0.06%이고, Cr, Mo, Ti, Nb 및 V 중 하나 또는 둘을 더 함유할 수 있고, Cr+Mo+Ti+Nb+V≤0.5%이고, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물이고;
    바람직하게는, 상기 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강에서, C의 함량은 0.045 내지 0.105%, 0.04 내지 0.10% 또는 0.05 내지 1.2%이고; 바람직하게는, 상기 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강에서, C의 함량은 0.06 내지 0.08%이고; 바람직하게는, 상기 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강에서, C의 함량은 0.065 내지 0.085%이고; 바람직하게는, 상기 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강에서, C의 함량은 0.07 내지 0.1%이고;
    바람직하게는, 상기 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강에서, Si의 함량은 0.1 내지 0.4%, 0.1 내지 0.3%이고, 바람직하게는 0.15 내지 0.25%이고;
    바람직하게는, 상기 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강에서, Mn의 함량은 1.0 내지 1.6%, 1.0 내지 1.5% 또는 1.2 내지 2.0%이고; 바람직하게는, Mn의 함량은 1.2 내지 1.4%, 1.2 내지 1.35% 또는 1.5 내지 1.8%이고;
    바람직하게는, 상기 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강에서, Cr+Mo+Ti+Nb+V≤0.3%이고,
    바람직하게는, 상기 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강의 화학 성분 질량백분율은 C: 0.04 내지 0.105%, Si: 0.1 내지 0.4%, Mn: 1.0 내지 1.6%, P≤0.02%, S≤0.015%, Al: 0.02 내지 0.06%이고, Cr, Mo, Ti, Nb 및 V 중 하나 또는 둘을 더 함유할 수 있고, Cr+Mo+Ti+Nb+V≤0.5%이고, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물인, 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2상강 또는 용융 아연 도금 2상강의 항복강도는 340 내지 560MPa이고, 인장강도는 620 내지 880MPa이고, 연신율은 19 내지 30.5%이고, 인장강도와 연신율의 곱(强塑積)은 15.5 내지 20.5GPa%이고, 변형 경화 지수 n90 값은 0.20보다 크고; 그리고/또는
    상기 2상강 또는 용융 아연 도금 2상강의 미세 조직은 평균 결정립 치수가 2 내지 10μm인 페라이트와 마르텐사이트 2상 조직인 것을 특징으로 하는, 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강.
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강은,
    5) 제련, 주조
    상기 화학 성분에 따라 슬래브로 제련 및 주조하는 단계;
    6) 열간 압연, 권취
    열간 압연 최종 압연 온도는 ≥Ar3이고; 권취 온도는 550 내지 680℃인 단계;
    7) 냉간 압연
    냉간 압연 압하율이 40 내지 85%인 단계; 및
    8) 급속 열처리
    냉간 압연된 강판은 750 내지 845℃까지 급속 가열하고, 급속 가열은 1단 또는 2단 방식을 채택하며; 1단 급속 가열을 채택할 경우 가열 속도는 50 내지 500℃/s이고; 2단 급속 가열을 채택할 경우, 1단은 15 내지 500℃/s의 가열 속도로 실온으로부터 550 내지 650℃까지 가열하고, 2단은 30 내지 500℃/s(예를 들어 50 내지 500℃/s)의 가열 속도로 550 내지 650℃로부터 750 내지 845℃까지 가열하며; 그 후 소킹을 수행하고, 소킹 온도는 750 내지 845℃이고, 소킹 시간은 10 내지 60초이고;
    소킹 종료 후 5 내지 15℃/s의 냉각 속도로 670 내지 770℃까지 완속 냉각한 다음, 670 내지 770℃에서 50 내지 200℃/s의 냉각 속도로 실온까지 급속 냉각하거나; 또는
    670 내지 770℃에서 50 내지 200℃/s의 냉각 속도로 230 내지 280℃까지 급속 냉각하고, 이 온도 구간에서 과시효 처리를 수행하며, 과시효 처리 시간은 200초 이하이고, 마지막으로 30 내지 50℃/s의 냉각 속도로 실온까지 냉각하는 단계의 공정을 통해 획득되는 것을 특징으로 하는, 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 공정은,
    단계 4)에서, 상기 급속 열처리 전체 과정의 소요 시간은 41 내지 300초, 예를 들어 41 내지 296초이고;
    단계 2)에서, 상기 권취 온도가 580 내지 650℃이고;
    단계 3)에서, 상기 냉간 압연 압하율이 60 내지 80%이고;
    단계 4)에서, 상기 급속 가열에 1단 가열을 채택할 경우 가열 속도는 50 내지 300℃/s이고;
    단계 4)에서, 상기 급속 가열은 2단 가열을 채택할 경우, 1단은 15 내지 300℃/s의 가열 속도로 실온으로부터 550 내지 650℃까지 가열하고, 2단은 50 내지 300℃/s의 가열 속도로 550 내지 650℃로부터 750 내지 845℃까지 가열하고; 바람직하게는, 1단은 50 내지 300℃/s의 가열 속도로 실온으로부터 550 내지 650℃까지 가열하고, 2단은 80 내지 300℃/s의 가열 속도로 550 내지 650℃로부터 750 내지 845℃까지 가열하고;
    단계 4)에서, 상기 소킹 시간은 10 내지 40초이고;
    단계 4)에서, 상기 강판 급속 냉각 속도는 50 내지 150℃/s이고; 및
    과시효 시간은 20 내지 200초인 특징 중 하나 이상을 갖는 것을 특징으로 하는, 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저탄소 저합금 고성형성 2상강의 화학 성분 질량백분율은 C: 0.04 내지 0.10%, Si: 0.1 내지 0.3%, Mn: 1.0 내지 1.6%, P≤0.02%, S≤0.015%, Al: 0.02 내지 0.06%이고, Cr, Mo, Ti, Nb 및 V 중 하나 또는 둘을 더 함유할 수 있고, Cr+Mo+Ti+Nb+V≤0.5%이고, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물이고;
    바람직하게는, 상기 2상강의 C 함량은 0.06 내지 0.08%이고;
    바람직하게는, 상기 2상강의 Si 함량은 0.15 내지 0.25%이고;
    바람직하게는, 상기 2상강의 Mn 함량은 1.2 내지 1.4%이고;
    바람직하게는, 상기 2상강의 미세 조직은 평균 결정립 치수가 4 내지 10μm인 페라이트 및 마르텐사이트 2상 조직이고;
    바람직하게는, 상기 2상강의 항복강도 350 내지 410MPa이고, 인장강도는 620 내지 710MPa이고, 연신율은 24.0 내지 30.5%이고, 인장강도와 연신율의 곱은 17 내지 20.5GPa%이고, 변형 경화 지수 n90 값은 0.20보다 크고; 바람직하게는, 상기 2상강의 항복강도 350 내지 405MPa이고, 인장강도는 624 내지 706MPa이고, 연신율은 24.4 내지 30.4%이고, 인장강도와 연신율의 곱은 17 내지 20.1GPa%이고, 변형 경화 지수 n90 값은 0.20보다 크고;
    바람직하게는, 상기 2상강 제조 과정에서, 단계 4)의 급속 열처리 전체 과정 소요 시간은 41 내지 300초인 것을 특징으로 하는, 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저탄소 저합금 고성형성 2상강의 화학 성분 질량백분율은 C: 0.05 내지 0.12%, Si: 0.01 내지 0.5%, Mn: 1.2 내지 2.0%, P≤0.015%, S≤0.003%, Al: 0.02 내지 0.055%이고, Cr, Mo, Ti, Nb 및 V 중 하나 또는 둘을 더 함유할 수 있고, Cr+Mo+Ti+Nb+V≤0.5%이고, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물이고;
    바람직하게는, 상기 2상강의 인장강도는 780MPa 이상이고;
    바람직하게는, 상기 2상강의 C 함량은 0.07 내지 0.1%이고;
    바람직하게는, 상기 2상강의 Si 함량은 0.1 내지 0.4%이고;
    바람직하게는, 상기 2상강의 Mn 함량은 1.5 내지 1.8%이고;
    바람직하게는, 상기 2상강의 미세 조직은 평균 결정립 치수가 2 내지 8μm인 페라이트 및 마르텐사이트 2상 조직이고;
    바람직하게는, 상기 2상강의 항복강도는 400 내지 540MPa이고, 인장강도는 780 내지 880MPa이고, 연신율은 19 내지 24.5%이고, 인장강도와 연신율의 곱은 16.0 내지 19.5GPa%이고, 변형 경화 지수 n90 값은 0.20보다 크고; 바람직하게는, 상기 2상강의 항복강도는 400 내지 533MPa이고, 인장강도는 781 내지 878MPa이고, 연신율은 19.5 내지 24.1%이고, 인장강도와 연신율의 곱은 16.3 내지 19.3GPa%이고, 변형 경화 지수 n90 값은 0.20보다 크고;
    바람직하게는, 상기 2상강 제조 과정에서, 단계 4)의 급속 열처리 전체 과정 소요 시간은 41 내지 296초인 것을 특징으로 하는, 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 저탄소 저합금 고성형성 용융 아연 도금 2상강의 화학 성분 질량백분율은 C: 0.045 내지 0.12%, Si: 0.1 내지 0.5%, Mn: 1.0 내지 2.0%, P≤0.02%, S≤0.006%, Al: 0.02 내지 0.055%이고, Cr, Mo, Ti, Nb 및 V 중 하나 또는 둘을 더 함유할 수 있고, Cr+Mo+Ti+Nb+V≤0.5%이고, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물인 것을 특징으로 하는, 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 소킹 단계가 종료되고 670 내지 770℃까지 완속 냉각시킨 후, 50 내지 200℃/s의 냉각 속도로 460 내지 470℃까지 급속 냉각한 후, 아연 도금조에 침지시켜 용융 아연 도금을 수행하여, 상기 용융 아연 도금 2상강을 획득하고, 바람직하게는, 용융 아연 도금 이후, 30 내지 150℃/s의 냉각 속도로 실온까지 급속 냉각하여, 순수 용융 아연 도금 GI 제품을 획득하고; 일부 실시방안에서, 용융 아연 도금 이후, 30 내지 200℃/s의 가열 속도로 480 내지 550℃까지 가열하여 합금화 처리를 수행하고, 합금화 처리 시간은 10 내지 20초이고; 합금화 처리 후 30 내지 250℃/s의 냉각 속도로 실온까지 급속 냉각하여, 합금화 용융 아연 도금 GA 제품을 획득하는 것을 특징으로 하는, 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강.
  9. 제1항 내지 제4항, 및 제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용융 아연 도금 2상강의 화학 성분 질량백분율은 C: 0.045 내지 0.105%, Si: 0.1 내지 0.4%, Mn: 1.0 내지 1.5%, P≤0.02%, S≤0.006%, Al: 0.02 내지 0.055%이고, Cr, Mo, Ti, Nb 및 V 중 하나 또는 둘을 더 함유할 수 있고, Cr+Mo+Ti+Nb+V≤0.3%이고, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물이고;
    바람직하게는, 상기 용융 아연 도금 2상강에서, C 함량은 0.065 내지 0.085%이고;
    바람직하게는, 상기 용융 아연 도금 2상강의 Si 함량은 0.15 내지 0.25%이고;
    바람직하게는, 상기 용융 아연 도금 2상강의 Mn 함량은 1.2 내지 1.35%이고;
    바람직하게는, 상기 용융 아연 도금 2상강에서, Cr+Mo+Ti+Nb+V≤0.2%이고;
    바람직하게는, 상기 용융 아연 도금 2상강의 항복강도는 340 내지 410MPa이고, 인장강도는 620 내지 710MPa이고, 연신율은 22 내지 30.5%이고, 인장강도와 연신율의 곱은 15.5 내지 20.0GPa%이고, 변형 경화 지수 n90 값은 0.21보다 크고; 보다 바람직하게는, 상기 용융 아연 도금 2상강의 항복강도 347 내지 405MPa이고, 인장강도는 624 내지 709MPa이고, 연신율은 22.2 내지 30.3%이고, 인장강도와 연신율의 곱은 15.7 내지 19.6GPa%이고, 변형 경화 지수 n90 값은 0.21보다 큰 것을 특징으로 하는, 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강.
  10. 제1항 내지 제4항, 및 제7항 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용융 아연 도금 2상강의 화학 성분 질량백분율은 C: 0.05 내지 0.12%, Si: 0.01 내지 0.5%, Mn: 1.2 내지 2.0%, P≤0.015%, S≤0.003%, Al: 0.02 내지 0.055%이고, Cr, Mo, Ti, Nb 및 V 중 하나 또는 둘을 더 함유할 수 있고, Cr+Mo+Ti+Nb+V≤0.5%이고, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물이고;
    바람직하게는, 상기 용융 아연 도금 2상강의 항복강도는 780MPa 이상이고;
    바람직하게는, 상기 용융 아연 도금 2상강에서, C 함량은 0.07 내지 0.1%이고;
    바람직하게는, 상기 용융 아연 도금 2상강의 Si 함량은 0.1 내지 0.4%이고;
    바람직하게는, 상기 용융 아연 도금 2상강의 Mn 함량은 1.5 내지 1.8%이고;
    바람직하게는, 상기 용융 아연 도금 2상강의 항복강도는 400 내지 560MPa이고, 인장강도는 790 내지 870MPa이고, 연신율은 19.0 내지 25.0%이고, 인장강도와 연신율의 곱은 16.0 내지 20.0GPa%이고, 변형 경화 지수 n90 값은 0.20보다 크고; 보다 바람직하게는, 상기 용융 아연 도금 2상강의 항복강도는 400 내지 552MPa이고, 인장강도는 798 내지 862MPa이고, 연신율은 19.5 내지 24.6%이고, 인장강도와 연신율의 곱은 16.3 내지 19.9GPa%이고, 변형 경화 지수 n90 값은 0.20보다 큰 것을 특징으로 하는, 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 고성형성 인장강도 2상강은,
    a) 제련, 주조
    상기 화학 성분에 따라 슬래브로 제련 및 주조하는 단계;
    b) 열간 압연, 권취
    열간 압연 최종 압연 온도는 ≥Ar3이고; 권취 온도는 550 내지 680℃인 단계;
    c) 냉간 압연
    냉간 압연 압하율이 40 내지 85%인 단계; 및
    d) 급속 열처리, 용융 아연 도금
    냉간 압연 후의 강판을 750 내지 845℃까지 급속 가열하고, 상기 급속 가열은 1단 또는 2단 방식을 채택하고;
    1단 급속 가열을 채택할 경우, 가열 속도는 50 내지 500℃/s이고;
    2단 급속 가열을 채택할 경우, 1단은 15 내지 500℃/s의 가열 속도로 실온으로부터 550 내지 650℃까지 가열하고, 2단은 30 내지 500℃/s(예를 들어 50 내지 500℃/s)의 가열 속도로 550 내지 650℃로부터 750 내지 845℃까지 가열하고; 그 후 소킹을 수행하며, 소킹 온도는 750 내지 856℃이고, 소킹 시간은 10 내지 60초이고;
    소킹이 종료된 후 5 내지 15℃/s의 냉각 속도로 670 내지 770℃까지 완속 냉각한 후, 50 내지 200℃/s(예를 들어 50 내지 150℃/s)의 냉각 속도로 460 내지 470℃까지 급속 냉각하고, 아연 도금조에 침지시켜 용융 아연 도금을 수행하고;
    용융 아연 도금 후, 30 내지 150℃/s의 냉각 속도로 실온까지 급속 냉각하여, 순수 용융 아연 도금 GI 제품을 획득하거나; 또는
    용융 아연 도금 후, 30 내지 200℃/s의 가열 속도로 480 내지 550℃까지 가열하여 합금화 처리를 수행하고, 합금화 처리 시간은 10 내지 20초이고; 합금화 처리 후 30 내지 250℃/s의 냉각 속도로 실온까지 급속 냉각하여, 합금화 용융 아연 도금 GA 제품을 획득하는 단계의 공정을 통해 획득되는 것을 특징으로 하는, 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 공정은,
    단계 d)에서 상기 급속 열처리, 용융 아연 도금의 전체 과정의 소요 시간이 30 내지 142초이고;
    단계 b)에서, 상기 권취 온도가 580 내지 650℃이고;
    단계 c)에서, 상기 냉간 압연 압하율이 60 내지 80%이고;
    단계 d)에서, 상기 급속 가열에 1단 가열을 채택할 경우 가열 속도는 50 내지 300℃/s이고;
    단계 d)에서, 급속 가열은 2단 가열을 채택할 경우, 1단은 15 내지 300℃/s의 가열 속도로 실온으로부터 550 내지 650℃까지 가열하고; 2단은 50 내지 300℃/s의 가열 속도로 550 내지 650℃로부터 750 내지 845℃까지 가열하고; 바람직하게는, 1단은 30 내지 300℃/s의 가열 속도로 실온으로부터 550 내지 650℃까지 가열하고; 2단은 80 내지 300℃/s의 가열 속도로 550 내지 650℃로부터 750 내지 845℃까지 가열하는 특징 중 하나 이상을 갖는 것을 특징으로 하는, 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강.
  13. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    1) 제련, 주조
    상기 화학 성분에 따라 슬래브로 제련 및 주조하는 단계;
    2) 열간 압연, 권취
    열간 압연 최종 압연 온도는 ≥Ar3이고; 권취 온도는 550 내지 680℃인 단계;
    3) 냉간 압연
    냉간 압연 압하율은 40 내지 85%이고, 경질 압연된 띠강 또는 강판을 획득하는 단계; 및
    4) 급속 열처리
    a) 급속 가열
    냉간 압연된 띠강 또는 강판은 750 내지 845℃로 급속 가열하고, 상기 급속 가열은 1단 또는 2단 방식을 채택하며; 1단 급속 가열을 채택할 경우 가열 속도는 50 내지 500℃/s이고; 2단 급속 가열을 채택할 경우, 1단은 15 내지 500℃/s의 가열 속도로 실온으로부터 550 내지 650℃까지 가열하고, 2단은 30 내지 500℃/s(예를 들어 50 내지 500℃/s)의 가열 속도로 550 내지 650℃로부터 770750 내지 845℃까지 가열하고;
    b) 소킹
    상기 띠강 또는 강판은 오스테나이트 및 페라이트 2상 영역 목표 온도 750 내지 845℃에서 10 내지 60초의 소킹을 수행하고;
    c) 냉각
    상기 띠강 또는 강판을 소킹한 후 5 내지 15℃/s의 냉각 속도로 670 내지 770℃까지 완속 냉각한 다음, 670 내지 770℃로부터 50 내지 200℃/s의 냉각 속도로 실온까지 급속 냉각하거나; 또는
    670 내지 770℃에서 50 내지 200℃/s의 냉각 속도로 230 내지 280℃까지 급속 냉각하고, 과시효 처리를 수행하며, 과시효 처리 시간은 200초 이하이고, 과시효 처리 후 30 내지 50℃/s의 냉각 속도로 실온까지 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 2상강 또는 고성형성 용융 아연 도금 2상강.
  14. 제1항 또는 제2항, 및 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 인장강도가 590MPa 이상인 저탄소 저합금 고성형성 용융 아연 도금 2상강의 급속 열처리 제조 방법으로서,
    A) 제련, 주조
    상기 화학 성분에 따라 슬래브로 제련 및 주조하는 단계;
    B) 열간 압연, 권취
    열간 압연 최종 압연 온도는 ≥Ar3이고; 권취 온도는 550 내지 680℃인 단계;
    C) 냉간 압연
    냉간 압연 압하율은 40 내지 85%이고, 냉간 압연 후 경질 압연된 띠강 또는 강판을 획득하는 단계; 및
    D) 급속 열처리, 용융 아연 도금
    a) 급속 가열
    냉간 압연 띠강 또는 강판을 실온에서 750 내지 845℃의 오스테나이트 및 페라이트 2상 영역에서 목표 온도까지 급속 가열하고, 상기 급속 가열은 1단 또는 2단 방식을 채택하고;
    1단 급속 가열을 채택할 경우, 가열 속도는 50 내지 500℃/s이고;
    2단 급속 가열을 채택할 경우, 1단은 15 내지 500℃/s의 가열 속도로 실온으로부터 550 내지 650℃까지 가열하고, 2단은 30 내지 500℃/s(예를 들어 50 내지 500℃/s)의 가열 속도로 550 내지 650℃로부터 750 내지 845℃까지 가열하고;
    b) 소킹
    오스테나이트 및 페라이트 2상 영역 목표 온도 구간 750 내지 845℃에서 10 내지 60초의 소킹을 수행하고;
    c) 냉각, 용융 아연 도금
    상기 띠강 또는 강판은 소킹이 종료된 후 5 내지 15℃/s의 냉각 속도로 670 내지 770℃까지 완속 냉각한 후, 50 내지 150℃/s의 냉각 속도로 460 내지 470℃까지 급속 냉각하고, 상기 띠강 또는 강판을 아연 도금조에 침지시켜 용융 아연 도금을 수행하고;
    d) 상기 띠강 또는 강판은 용융 아연 도금 후, 50 내지 150℃/s의 냉각 속도로 실온까지 급속 냉각하여, 순수 용융 아연 도금 GI 제품을 획득하거나; 또는
    상기 띠강 또는 강판은 용융 아연 도금 후, 30 내지 200℃/s의 가열 속도로 480 내지 550℃까지 가열하여 합금화 처리를 수행하고, 합금화 처리 시간은 10 내지 20초이고; 합금화 처리 후 30 내지 250℃/s의 냉각 속도로 실온까지 급속 냉각하여, 합금화 용융 아연 도금 GA 제품을 획득하는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 단계 4)에서, 상기 급속 열처리 전체 과정의 소요 시간은 41 내지 300초, 예를 들어 41 내지 296초이고, 상기 단계 D)에서, 상기 급속 열처리, 용융 아연 도금 전체 과정의 소요 시간은 30 내지 142초이고;
    상기 단계 2) 또는 단계 B)에서, 상기 권취 온도가 580 내지 650℃이고;
    상기 단계 3) 또는 단계 C)에서, 상기 냉간 압연 압하율이 60 내지 80%이고;
    상기 단계 4) 또는 D)에서, 상기 급속 가열에 1단 가열을 채택할 경우 가열 속도가 50 내지 300℃/s이고;
    상기 단계 4) 또는 단계 D)에서, 상기 급속 가열은 2단 가열을 채택할 경우, 1단은 15 내지 300℃/s의 가열 속도로 실온으로부터 550 내지 650℃까지 가열하고; 2단은 50 내지 300℃/s의 가열 속도로 550 내지 650℃로부터 750 내지 845℃까지 가열하고; 바람직하게는, 1단은 50 내지 300℃/s의 가열 속도로 실온으로부터 550 내지 650℃까지 가열하고; 2단은 80 내지 300℃/s의 가열 속도로 550 내지 650℃로부터 750 내지 845℃까지 가열하고;
    상기 단계 4) 또는 단계 D)에서, 상기 급속 가열 최종 온도는 770 내지 830℃ 또는 790 내지 830℃이고;
    상기 단계 4) 또는 단계 D)에서, 상기 띠강 또는 강판 급속 냉각 속도는 50 내지 150℃/s이고;
    상기 단계 4) 또는 단계 D)에서, 소킹 과정에서, 상기 띠강 또는 강판은 상기 오스테나이트와 상기 페라이트의 2상 영역 목표 온도까지 가열한 후, 온도가 변하지 않도록 유지하여 소킹을 수행하고;
    상기 단계 4) 또는 단계 D)에서, 소킹 과정에서, 상기 띠강 또는 강판은 소킹 시간 구간 내에 소폭 승온되거나 소폭 강온되고, 승온 후 온도는 845℃보다 높지 않고, 강온 후 온도는 750℃보다 낮지 않고;
    상기 소킹 시간은 10 내지 40초이고;
    상기 과시효 시간은 20 내지 200초이고;
    상기 단계 D)에서, 상기 띠강 또는 강판 합금화 처리 후 30 내지 200℃/s의 냉각 속도로 실온까지 급속 냉각하여, 합금화 용융 아연 도금 GA 제품을 획득하는 특징 중 하나 이상을 갖는 것을 특징으로 하는, 방법.
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