KR20110046689A

KR20110046689A - 저항복비 특성이 우수한 고강도 강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20110046689A
Application number: KR1020090103212A
Authority: KR
Inventors: 박진성; 박형상; 김훈동
Original assignee: 현대제철 주식회사; 현대하이스코 주식회사
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2009-10-29
Publication date: 2011-05-06

Abstract

본 발명은 저항복비 특성이 우수한 고강도 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 C: 0.04~0.08wt%, Si: 0초과 0.1wt% 이하, Mn: 1.8~2.0wt%, Al: 0.1~0.2wt%, P: 0.015~0.020wt%, S: 0초과 0.003wt% 이하, Mo: 0.10~0.20wt%, Ti: 0.01~0.02wt%, N: 0초과 0.006wt% 이하이고, Cr: 0.1~0.2wt%, V: 0.01~0.05wt%, B: 0.0005~0.0015wt%중에서 선택된 1종 이상을 포함하고 잔부가 Fe과 기타 불가피한 불순물로 조성되며, 미세조직은 페라이트와 마르텐사이트를 포함한 2상으로 구성된다.

본 발명은 복합조직(CP : Complex Phase)강을 이용하되, 마르텐사이트 분율을 10~15vol% 확보하고 Ti첨가로 BN, AlN 등의 석출을 제어하므로 고강도와 함께 우수한 연신율이 확보되고 저항복비 특성도 우수한 고강도 강판을 제조할 수 있는 이점이 있다.

고강도 강판, 저항복비

Description

저항복비 특성이 우수한 고강도 강판 및 그 제조방법{Steel sheet having excellent low yield ratio property, and method for producing the same}

본 발명은 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 프레스 성형성이 우수하고, 590MPa 이상의 인장강도를 갖는 저항복비 특성이 우수한 고강도 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

자동차 부품의 대부분은 프레스가공에 의해 성형되기 때문에 우수한 프레스 가공성이 요구되는 실정이며, 특히 최근에는 자동차의 디자인이 복잡해지고 소비자들의 욕구가 다양화됨에 따라 고강도이면서도 도금성과 가공성이 우수한 강을 요구하고 있다.

그 예로, 자동차의 외판재 등에 주로 사용되는 강판은 340MPa 이하의 IF(Interstitial)강이 사용되고 있다.

IF(Interstitial)강은 고용탄소와 고용질소를 제거하여 내시효성을 확보하며, 내시효성 확보 후 강도가 감소되는 현상을 방지하기 위해 Mn, Si, P가 첨가된다.

이러한 IF강은 성형성 및 표면 특성이 우수한 장점을 갖는다.

하지만 IF강은 고용탄소량이 적어 내덴트성이 떨어지며 외판 강성을 확보하기 위하여 두께가 0.65mm 이상 확보해야 하는 문제점이 있다.

이를 보완하기 위해 BH(Bake Hardening)강을 사용할 수 있으나 이 강의 경우 시효성을 확보하기 어렵고, C, N성분을 협폭 관리해야되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 내시효성을 확보하기 쉽고 C,N성분의 협폭 관리를 요구하지 않으며 프레스 가공성이 우수하고 저항복비 특성이 우수한 고강도 강판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 C: 0.04~0.08wt%, Si: 0초과 0.1wt% 이하, Mn: 1.8~2.0wt%, Al: 0.1~0.2wt%, P: 0.015~0.020wt%, S: 0초과 0.003wt% 이하, Mo: 0.10~0.20wt%, Ti: 0.01~0.02wt%, N: 0초과 0.006wt% 이하이고, Cr: 0.1~0.2wt%, V: 0.01~0.05wt%, B: 0.0005~0.0015wt%중에서 선택된 1종 이상을 포함하고 잔부가 Fe과 기타 불가피한 불순물로 조성되며, 미세조직은 페라이트와 마르텐사이트를 포함한 2상으로 구성된다.

상기 미세조직은 페라이트가 85~90vol%, 마르텐사이트가 10~15vol%의 체적분율을 갖는다.

상기 마르텐사이트는 구형이고, 결정립계에 미세하게 분산되어 있다.

C: 0.04~0.08wt%, Si: 0초과 0.1wt% 이하, Mn: 1.8~2.0wt%, Al: 0.1~0.2wt%, P: 0.015~0.020wt%, S: 0초과 0.003wt% 이하, Mo: 0.10~0.20wt%, Ti: 0.01~0.02wt%, N: 0초과 0.006wt% 이하이고, Cr: 0.1~0.2wt%, V: 0.01~0.05wt%, B: 0.0005~0.0015wt%중에서 선택된 1종 이상을 포함하고 잔부가 Fe과 기타 불가피한 불순물로 조성되는 슬라브를 1150~1250℃로 재가열한 다음, Ar3~ Ar3+70℃온도에서 마무리 열간압연을 수행하고 550~650℃에서 권취하여 열연강판을 제조하는 단계; 상기 열연강판을 산세하고 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계; 및 상기 냉연강판을 오스테나이트가 10~15vol% 잔류하도록 소둔 열처리하고 용융아연도금처리하는 단계를 포함한다.

상기 소둔 열처리는 Ar1~Ar3의 온도영역에서 열처리 후 5~30℃/sec의 냉각속도로 400~500℃ 온도영역까지 냉각한다.

상기 Ar1~Ar3의 온도영역은 760~840℃이다.

본 발명은 Si의 함량조절과 소입성 원소 및 Ti를 복합첨가하여 BN, AlN 등의 석출을 제어하고 페라이트와 마르텐사이트를 포함한 2상 조직으로 구성하되, 소둔 열처리시 오스테나이트가 10~15wt% 잔류하게 하여 590MPa 이상의 인장강도와 28% 이상의 연신율 및 항복비가 60% 미만을 갖는 고강도 강판을 제조한다.

따라서, 부품형상의 가공이 용이하고, 강도 증가로 인한 강판의 두께를 감소시킬 수 있어 자동차의 총 중량을 감소시켜 연비 효율 향상에 기여할 수 있다.

또한, 고강도 확보를 위해 복합조직(CP : Complex Phase)강을 이용하므로 C,N성분의 협폭 관리를 요구하지 않고 저항복비 특성을 지님으로 형상 동결성 또한 우수한 효과가 있다.

이하, 본 발명에 의한 저항복비 특성이 우수한 고강도 강판 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명은 C: 0.04~0.08wt%, Si: 0초과 0.1wt% 이하, Mn: 1.8~2.0wt%, Al: 0.1~0.2wt%, P: 0.015~0.020wt%, S: 0초과 0.003wt% 이하, Mo: 0.10~0.20wt%, Ti: 0.01~0.02wt%, N: 0초과 0.006wt% 이하이고, Cr: 0.1~0.2wt%, V: 0.01~0.05wt%, B: 0.0005~0.0015wt%중에서 선택된 1종 이상을 포함하고 잔부가 Fe과 기타 불가피한 불순물로 조성된다.

제조방법은 상술한 합금조성을 갖는 슬라브를 1150~1250℃로 재가열한 후, Ar3~ Ar3+70℃온도에서 마무리 열간압연을 행한 후 550~650℃에서 강판 코일 형태로 권취하여 열연강판을 제조한다.

이 열연강판을 산세처리하여 50~70%의 압하율로 냉간압연을 실시한다. 이후 냉간압연된 강판을 Ar1~Ar3에서 소둔 처리한 후, 5~30℃/sec의 냉각속도로 400~500℃까지 냉각처리한다. 400~500℃까지 냉각처리한 후에는 용융아연도금하고 합금화 열처리한다.

미세조직은 페라이트와 마르텐사이트의 2상으로 구성된다.

페라이트 조직의 상분율은 85~90vol%이고, 마르텐사이트 조직의 상분율은 10~15vol%이다.

조직은 합금성분 및 냉각패턴에 의해 결정되는 것으로, 마르텐사이트의 상분율이 10vol% 미만이면 목표강도의 확보가 어렵고, 15vol%를 초과하면 연신율 확보가 어렵다.

마르텐사이트는 구형이고, 결정립계에 미세하게 분산되어 있다. 이러한 마르텐사이트 조직은 취성을 낮추고 연신율을 높이는데 효과적이며 그 형상은 도 1에서 확인된다. 이러한 마르텐사이트의 결정립 크기는 5~10㎛정도이다.

인장강도는 590MPa이상이고, 연신율은 32% 이상이다. 항복비는 60% 미만이다.

이를 위해, 합금조성은 소입성 원소인 Mo외에 Cr, V, B를 선택적으로 첨가하여 마르텐사이트 형성을 용이하게 한다.

또한, 도금 특성 확보를 위해 Si의 함량을 0.1wt% 이하로 제한하며, Si 함량 제한으로 발생될 수 있는 경도저하 및 오스테나이트 내 탄소농화도가 높아지는 문제는 Al, Cr, P의 첨가로 보완한다.

또한, Mn 효과를 유지하기 위해 S를 0.003wt% 이하로 제한한다. 이는 MnS개재물 형성에 의한 열처리 후 재질 저하를 방지한다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, Ti 첨가로 고온역에서 TiN, TiS를 형성하여 고용B, Mn, Al의 영향을 극대화함으로써 마르텐사이트 형성을 촉진한다. 이러한 Ti는 BN의 형성을 억제하여 결정립 미세화에 의한 연신율 저하도 방지한다.

이하, 본 발명의 합금원소들의 기능 및 함량의 한정 이유에 대해 설명한다.

C: 0.04~0.08wt%

C는 소재의 강도 확보를 위해 첨가된다. 본 발명의 경우 저탄영역[C: 0.04~0.08wt%]으로 설정하는 것은 고용 탄소량을 확보하여 내시효성을 확보하기 쉽도록 하기 위함이다. 이 경우 C,N 함량을 협폭 관리하지 않아도 되는 장점이 있다.

C는 0.04wt% 미만에서는 오스테나이트가 페라이트로 변태되어 마르텐사이트 분율을 확보하기 어렵고 강도가 저하된다. 반대로 0.08wt%를 초과하면 용접성이 저하되고 강도 증가에 따른 연성 및 스트레치-플랜지성이 저하된다.

따라서, C의 함량은 0.04~0.08wt%로 설정한다.

Si: 0초과 0.1wt% 이하

Si는 고용강화 원소로서 강의 청정화 및 오스테나이트 내의 탄소 농화를 촉진하여 페라이트 형성을 용이하게 한다. 또한, 적정 Mn을 첨가하는 강 중에서 용접시 용융 금속의 유동성을 좋게하여 용접부내 개재물 잔류를 최소화한다. 또한 항복비, 연신율의 균형을 저해하지 않으면서 강도를 향상하며 페라이트 내 탄소의 확산 속도를 느리게 하기 때문에 탄화물 성장을 억제하여 페라이트를 안정화함으로써 연신율을 향상시킨다.

Si는 0.1wt%를 초과하면 소재 표면에 Mn₂SiO₄상을 형성하여 도금 젖음성을 저하시키고 외관 표면 품질을 저하시킨다.

따라서, Si의 함량은 0초과 0.1wt% 이하로 설정한다.

Mn: 1.8~2.0wt%

Mn은 고용강화 원소로서, 오스테나이트를 안정화하여 2상역 소둔 온도를 저하시키며 낮은 임계냉각속도에서도 마르텐사이트가 생성되기 쉽게 한다.

Mn은 소량 첨가시 소둔 열처리 구간 중 오스테나이트가 베이나이트 및 펄라이트로 변태되어 강도를 저하시키는 원인이 되기 때문에 1.8wt%이상의 첨가가 필요하다. 하지만 2.0wt%를 초과하면 소재 두께 중심부에서 망간 밴드가 발달하여 굽힘가공성이 저하된다.

따라서, Mn의 함량은 1.8~2.0wt%로 설정한다.

Al: 0.1~0.2wt%

Al은 탈산제로 주로 사용하는 원소이다. Al은 페라이트 결정립을 안정화하여 연신율을 향상시키고 오스테나이트 탄소 농화량을 증진하여 오스테나이트를 안정화시킨다. 또한 Al은 Fe과 Zn도금층 사이에 레이어(layer)으로 작용하여 도금성을 개선한다. 또한, Al은 열연 코일내 망간 밴드의 형성을 억제하여 연신율 저하를 방지한다.

Al은 0.1wt% 미만에서는 상술한 효과를 기대할 수 없고, 0.2wt%를 초과하면 연주성을 저하시키고 슬라브내 AlN을 형성하여 열연 크랙을 유발한다.

따라서, Al의 함량은 0.1~0.2wt%로 설정한다.

P: 0.015~0.020wt%

P은 고용강화에 의하여 강판의 강도를 높이는 원소이다. 또한 P는 탄화물 형성 억제에 효과적인 원소로 과시효대 구간에서 탄화물 형성에 의한 연신율 저하를 방지하는 역할을 수행한다.

또한, P는 Mn당량을 향상하여 마르텐사이트 분율을 확보하기에 효과적이다.

P는 0.015wt% 미만에서는 상술한 효과를 얻을 수 없고, 반대로 0.020wt%를 초과하면 Fe₃P의 스테다이트(Steadite) 조직을 형성하여 열간취성의 원인이 된다. 스테다이트 조직은 Fe₃P를 함유한 오스테나이트 조직이다.

따라서, P의 함량은 0.015~0.020wt%로 설정한다.

S: 0초과 0.003wt% 이하

S는 인성과 용접성을 저해하고 MnS 비금속 개재물을 증가시켜 DP강에서의 Mn효과를 감소시킨다. 또한, 과다 첨가시 조대한 개재물을 증가시켜 피로특성을 열화한다.

따라서, S의 함량은 0초과 0.003wt% 이하로 제한한다.

Mo: 0.10~0.20wt%

Mo는 소입성 원소로 마르텐사이트 분율을 확보하여 강도를 향상시킨다. Mn 관리에 따른 소입성을 보상하기 위하여 Mo는 0.10wt% 이상 첨가되어야 한다.

하지만, 0.20wt%를 초과하면 결정립 미세화에 따른 항복비 증가의 원인이 된다.

따라서, Mn의 함량은 0.10~0.20wt%이하로 관리한다.

Ti: 0.01~0.02wt%

Ti는 강력한 탄질화물 형성원소이다. Ti는 강 중에 N와 3.4:1의 비율로 결합하여 고용N을 저감시킨다. 고용N의 저감은 BN, AlN의 형성을 방지하여 결정립 미세화에 의해 항복비가 증가하는 현상을 방지한다.

Ti의 첨가량은 고용N의 양에 따라 결정되나 과다 첨가시에는 강 중의 C와 결합하여 항복비를 향상시킨다.

Ti는 0.01wt% 미만에서는 상술한 효과를 얻을 수 없고, 0.02wt%를 초과하면 항복비가 증가하므로 함량을 0.01~0.02wt%로 설정한다.

N: 0초과 0.006wt% 이하

N은 AlN의 형성으로 결정립을 미세화하나 용융아연도금시 아연 도금층의 합금화 공정에서 냉각시 과포화되어 균일 연신율을 저하시킨다.

따라서, N의 함량은 0초과 0.006wt% 이하로 제한한다.

[선택적 첨가원소]

Cr: 0.1~0.2wt%

Cr은 소입성 원소로 마르텐사이트 분율을 확보하여 강도를 효과적으로 향상시킨다. 또한, Cr은 페라이트 결정립을 안정화하여 연신율을 향상시키며 오스테나이트 탄소 농화량을 증진하여 오스테나이트를 안정화 시킨다.

Cr은 0.1wt% 미만에서는 상술한 효과를 얻을 수 없고, 0.2wt%를 초과하면 도금성을 저해한다.

따라서, Cr의 함량은 0.1~0.2wt%로 설정한다.

V: 0.01~0.05wt%

V는 B, Mo와 같은 강력한 소입성 원소로 마르텐사이트의 형성에 효과적인 원소이다. 또한, V는 페라이트내에서 탄소와 결합하여 입내 탄화물을 형성하여 강도를 향상시키며 고용C를 저하시켜 항복비를 감소시키는 역할을 수행한다.

V는 0.01wt% 미만에서는 상술한 효과를 얻을 수 없고, 0.05wt%를 초과하면 항복강도를 증가시킨다.

따라서, V의 함량은 0.01~0.05wt%로 설정한다.

B: 0.0005~0.0015wt%

B는 강력한 소입성 원소로 적은 양으로도 강력한 효과를 나타낸다.

B는 0.0005wt% 이상 첨가해야 마르텐사이트 형성에 효과적인 특성을 갖는다. 반면 0.0015wt%를 초과하면 표면 결정립계에 편석되어 도금성을 저해하는 원소로 작용한다.

따라서, B의 함량은 0.0005~0.0015wt%로 설정한다.

본 발명은 상기 강판의 성분들을 함유하고, 나머지는 실질적으로 철(Fe) 및 불가피한 원소들이며, 원료, 자재, 제조설비 등의 상황에 따라 함유되는 원소로서 0.01w%이하의 불가피한 불순물의 미세한 혼입도 허용된다.

상기와 같이 조성을 갖는 슬라브는 제강공정을 통해 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 제조되며, 여기서는 가열로를 통해 가열하여 슬라브를 원하는 두께로 압연하는 열간압연, 냉간압연을 거쳐 강판 형태로 제조된 후에, 저항복비 특성을 위해 소둔 열처리하고 그 강판의 표면에 용융아연도금 처리하는 아래의 공정을 거치게 된다.

각 공정은 아래와 같다.

[가열로 공정]

상기한 조성을 갖는 슬라브를 주조시 편석된 성분을 재고용하기 위해 1150~1250℃에서 재가열 한다.

재가열 온도는 1150℃보다 낮으면 편석된 성분이 재고용되지 못하며, 1250℃를 초과하면 오스테나이트 결정립이 조대화되어 강도확보가 어렵다.

이때, 재가열 시간은 1~3시간이 바람직하고 그 이상 유지할 경우 경제적으로 손해를 볼 수가 있고 너무 짧으면 주조시 편석된 성분이 재고용되지 못할 수 있다.

[열간압연 공정]

재가열한 슬라브를 오스테나이트 단상역인 Ar3~ Ar3+70℃에서 열간압연을 마무리 한다. 열간압연을 마무리 한 다음에는 Mn과 Si의 표면농화 및 탄화물의 조대화를 방지하기 위하여 550~650℃℃에서 권취한다.

Ar3온도 미만에서 마무리 압연할 경우 과도한 전위가 페라이트 내에 도입되어 냉각 혹은 권취 중에 성장하여 표면에 조대한 결정립이 형성될 수 있다. 반면, Ar3+70℃를 초과하는 온도에서 마무리 압연할 경우 페라이트 결정입도가 증가하여 강도가 감소할 우려가 있다. 여기서 Ar3~ Ar3+70℃ 온도영역은 880~950℃이다.

권취온도는 550℃보다 낮으면 페라이트 대신 베이나이트나 마르텐사이트가 형성되고, 650℃보다 높으면 Mn, Si의 표면농화 및 탄화물의 조대화가 발생할 수 있다.

열간압연을 마무리 한 다음 권취온도까지는 통상적인 냉각속도로 냉각한다.

[산세 공정]

열간압연된 강판은 표면 스케일 제거를 위해 산세를 수행하고 오일을 도포하여 산화가 방지하도록 한다.

[냉간압연 공정]

산세 처리된 열연강판(PO강판)을 50~70%의 압하율로 냉간압연을 실시한다.

냉간압연 공정은 강판의 최종 원하는 두께를 얻고 원하는 재질을 얻기 위해 냉간압연하는 단계이다.

[소둔 공정]

소둔 공정에서 마르텐사이트 분율을 제어한다.

이를 위해 오스테나이트 페라이트 이상역 구간인 Ar1~Ar3의 온도범위에서 열처리를 실시한 후 5~30℃/sec의 냉각속도로 400~500℃(과시효대)까지 냉각한다.

이때, 냉각속도가 너무 느리면 냉각 과정에서 오스테나이트가 페라이트 퍼얼라이트(세멘타이트), 베이나이트로 변태하는 문제가 발생하고, 냉각속도가 너무 빠를 때는 재질 불균일의 문제가 발생한다.

Ar1~Ar3영역은 합금조성에 따라 결정되는 것으로 본 발명의 경우 760~840℃온도범위이다.

소둔 열처리시 페라이트의 일부가 오스테나이로 변태하고, 이 오스테나이트가 잔류하여 합금화 열처리 후 냉각시 마르텐사이트로 변태된다.

이때, 냉각조건을 제어하여 오스테나이트가 페라이트, 펄라이트 및 베이나이트로 변태되는 것을 억제함으로써 적정 마르텐사이트 분율을 확보한다.

냉각속도는 5℃/sec 미만이면 과시효대에서 오스테나이트내 탄소 고용도가 낮아져 잔류 오스테나이트 체적분율이 증가한다. 이는 과도한 마르텐사이트 분율확보로 항복강도는 증가하고 연신율은 감소하는 결과를 가져온다.

반면, 냉각속도가 30℃/sec를 초과하면 냉각과정에서 오스테나이트가 페라이 트나 펄라이트(세멘타이트), 베이나이트로 변태하여 과시효대에서의 잔류 오스테나이트 체적분율이 감소한다. 따라서 마르텐사이트 분율확보가 어렵다.

이때, 냉각종료 온도(과시효대 온도)가 400℃ 미만이면 적정 오스테나이트 분율 확보가 어려워 강도 확보가 어렵고, 500℃를 초과하면 탄화물 형성 지연효과가 없어 연신율 향상 효과를 기대하기 어렵다.

소둔 열처리가 완료된 냉연강판은 460~480℃에서 용융아연도금처리하고 480~520℃까지 재가열하여 합금화 열처리한 후 300℃이하 까지 20℃/s 이상의 냉각속도로 냉각하여 도금층이 안정적으로 성장되도록 한다.

합금화 열처리는 온도가 480℃보다 낮으면 도금층의 안정적 성장이 어렵고 520℃보다 높으면 재질 저하가 발생한다.

그리고, 합금화 열처리 후 냉각하는 과정에서 소둔 공정시 잔류한 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태된다.

이하, 상술한 저항복비 특성이 우수한 고강도 냉연강판 및 그 제조방법을 발명예와 다른 비교예를 대비하여 설명하기로 한다.

표 1은 본 발명의 발명예와 다른 비교예의 성분비를 나타낸 것이다.

(잔부 Fe, 단위:wt%)

구분	C	Si	Mn	P	S	Al	Cr	Mo	V	Ti	B (ppm)	N (ppm)	비고
1	0.06	0.03	2.0	0.01	0.003	0.03		0.20				30	비교예
2	0.06	0.03	2.0	0.01	0.003	0.03	0.20	0.20		0.010		30	발명예
3	0.06	0.03	2.0	0.01	0.003	0.30		0.20			10	30	비교예
4	0.06	0.03	2.0	0.01	0.003	0.03		0.20				30	비교예
5	0.06	0.03	2.0	0.01	0.003	0.03		0.20	0.04	0.015		30	발명예
6	0.06	0.03	2.0	0.01	0.003	0.03	0.20	0.20		0.015		30	발명예
7	0.06	0.03	2.0	0.01	0.003	0.03		0.20		0.015	10	30	발명예

구분	열연조건		소둔조건	기계적 특성				조직특성	도금 특성	비고
구분	FDT (℃)	CT (℃)	AT (℃)	TS (MPa)	YS (MPa)	EL (%)	YR (%)	Vm (vol%)	도금 특성	비고
1	900	560	800	563	323	30	57	8	양호	비교예
2	900	560	800	590	346	28	59	10	양호	발명예
3	900	560	800	601	389	26	65	11	양호	비교예
4	900	560	800	658	366	24	56	16	양호	비교예
5	900	560	800	612	345	29	56	12	양호	발명예
6	900	560	800	620	366	29	59	10	양호	발명예
7	900	560	800	627	368	28	59	13	양호	발명예

[FDT:마무리 열간압연온도, CT:권취온도, AT:소둔온도, YS:항복강도, TS:인장강도, EL:연신율, YR:항복비(항복강도/인장강도), Vm:마르텐사이트 분율]

상기 표 1과 같이 조성된 슬라브를 사용하여 다음과 같은 열간압연, 소둔 조건에 의해 제조된 시편의 기계적 성질을 측정한 결과는 표 2에 나타내었다.

제조방법은 표 1의 합금조성을 갖는 슬라브를 1250℃에서 2시간 이상 재가열한 후 900℃(Ar3이상)온도에서 마무리 열간압연한 후 저온권취(600℃)한다.

이 열연강판을 산세처리하고 두께 0.65mm이하로 냉간압연하였다. 냉간압연된 강판을 800℃로 소둔 열처리 후 25℃/sec의 냉각속도로 과시효대인 460℃까지 냉각하였다.

460℃의 아연도금욕에 침적하여 용융아연도금을 실시하였으며 용융아연도금 후에는 510℃로 가열하여 합금화 열처리를 실시하고 Ms점 이하로 냉각하였다.

표 1과 표 2를 살펴보면, 저탄소[C: 0.04~0.08wt%] 베이스 강종에 Mo, Ti를 첨가하고 추가로 Cr, V, B 중에서 선택된 1종을 첨가시 저항복비 특성이 우수하면서도 590MPa 이상의 인장강도와 28% 이상의 연신율이 확보되었다.

이는 Ti가 BN, AlN화합물을 형성하는 고용N을 제거하여 항복비 증가를 방지함과 더불어 소입성 원소가 마르텐사이트 형성을 촉진시킨 때문으로 보인다.

그리고, Si를 0.1wt% 이하로 제한함에 의해 도금 특성은 확보되었다.

비교예 1은 고용N을 제거하지 않았으나 Al의 함량이 낮아 결정립 미세화가 미비하여 항복비 증가는 낮았다. 하지만 인장강도가 목표수준을 만족하지 못하였다.

비교예 3은 고용N을 제거하지 않아 AlN, BN의 형성에 의한 결정립 미세화가 발생하여 항복비가 과도하게 증가하는 현상이 나타났다.

비교예 4도 고용N을 제거하지 않아 AlN 형성에 의한 결정립 미세화가 발생하여 항복비가 증가하는 현상이 나타났다.

표 2의 발명예 2의 조직사진이 도 2에 도시되어 있다.

도 2에 도시된 바에 의하면, 페라이트 결정립계에 구형의 미세한 마르텐사이트가 분산되어 있는 것이 확인된다. 구형의 마르텐사이트는 판형의 마르텐사이트에 비해 연신율이 우수하고 취성에도 강하다.

따라서, C, Mn, Al을 기본조성으로 하는 강에 Si의 함량을 낮추고 Mo, Ti 및 Cr, V, B 중에서 선택된 1종을 복합첨가하여 소둔 열처리시 오스테나이트가 10~15% 잔류하게 함에 의해 인장강도 590MPa 이상, 연신율 28% 이상, 항복비 60% 미만을 만족하는 고강도 강판을 제조할 수 있음을 알 수 있다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구 범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.

도 1은 TiN형성 온도 및 TiN이 형성된 조직사진을 보인 도.

도 2는 본 발명에 의한 저항복비 특성이 우수한 고강도 강판을 보인 조직사진.(표 2의 발명예 2)

Claims

C: 0.04~0.08wt%, Si: 0초과 0.1wt% 이하, Mn: 1.8~2.0wt%, Al: 0.1~0.2wt%, P: 0.015~0.020wt%, S: 0초과 0.003wt% 이하, Mo: 0.10~0.20wt%, Ti: 0.01~0.02wt%, N: 0초과 0.006wt% 이하이고, Cr: 0.1~0.2wt%, V: 0.01~0.05wt%, B: 0.0005~0.0015wt%중에서 선택된 1종 이상을 포함하고 잔부가 Fe과 기타 불가피한 불순물로 조성되며,

미세조직은 페라이트와 마르텐사이트를 포함한 2상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 저항복비 특성이 우수한 고강도 강판.
청구항 1에 있어서,

상기 미세조직은 페라이트가 85~90vol%, 마르텐사이트가 10~15vol%의 체적분율을 갖는 것을 특징으로 하는 저항복비 특성이 우수한 고강도 강판.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,

상기 마르텐사이트는 구형이고, 결정립계에 미세하게 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 저항복비 특성이 우수한 고강도 강판.
C: 0.04~0.08wt%, Si: 0초과 0.1wt% 이하, Mn: 1.8~2.0wt%, Al: 0.1~0.2wt%, P: 0.015~0.020wt%, S: 0초과 0.003wt% 이하, Mo: 0.10~0.20wt%, Ti: 0.01~0.02wt%, N: 0초과 0.006wt% 이하이고, Cr: 0.1~0.2wt%, V: 0.01~0.05wt%, B: 0.0005~0.0015wt%중에서 선택된 1종 이상을 포함하고 잔부가 Fe과 기타 불가피한 불순물로 조성되는 슬라브를

1150~1250℃로 재가열한 다음, Ar3~ Ar3+70℃온도에서 마무리 열간압연을 수행하고 550~650℃에서 권취하여 열연강판을 제조하는 단계;

상기 열연강판을 산세하고 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계; 및

상기 냉연강판을 오스테나이트가 10~15vol% 잔류하도록 소둔 열처리하고 용융아연도금처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 저항복비 특성이 우수한 고강도 강판의 제조방법.
청구항 4에 있어서,

상기 소둔 열처리는

Ar1~Ar3의 온도영역에서 열처리 후 5~30℃/sec의 냉각속도로 400~500℃ 온도영역까지 냉각하는 것을 특징으로 하는 저항복비 특성이 우수한 고강도 강판의 제조방법.
청구항 5에 있어서,

상기 Ar1~Ar3의 온도영역은 760~840℃인 것을 특징으로 하는 저항복비 특성이 우수한 고강도 강판의 제조방법.