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KR20240097541A - 냉연강판 및 그 제조방법 - Google Patents

냉연강판 및 그 제조방법 Download PDF

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KR20240097541A
KR20240097541A KR1020220179685A KR20220179685A KR20240097541A KR 20240097541 A KR20240097541 A KR 20240097541A KR 1020220179685 A KR1020220179685 A KR 1020220179685A KR 20220179685 A KR20220179685 A KR 20220179685A KR 20240097541 A KR20240097541 A KR 20240097541A
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공종판
김은영
한상호
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주식회사 포스코
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Abstract

본 발명은 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 범퍼 빔, 실 사이드 빔 등과 같은 자동차 보강재용 강재나 사이드 프레임, 크로스 멤버 등과 같은 전기자동차 배터리 케이스 보호용 강재 등으로 사용하기 적합한 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

냉연강판 및 그 제조방법{COLD ROLLED STEEL SHHET AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 범퍼 빔, 실 사이드 빔 등과 같은 자동차 보강재용 강재나 사이드 프레임, 크로스 멤버 등과 같은 전기자동차 배터리 케이스 보호용 강재 등으로 사용하기 적합한 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
자동차 승객의 충돌 안전성과 관련된 보강재용 부품에 주로 사용되는 강재의 경우, 냉간성형기법을 이용하여 제조시 높은 가공특성, 특히 굽힘성이 우수한 초고강도강 개발이 요구된다. 이를 위해, 마르텐사이트 단상을 이용하여 인장강도 1470MPa급 이상의 초고강도강 및 그 제조방법에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 근래, 성형이 용이한 고온에서 소재를 성형한 후, 다이와 소재 간의 수냉을 통해 요구되는 강도를 확보하는 열간프레스 성형(Hot Press Forming, HPF) 공법이 개발되고 있다. 동일한 두께 대비 높은 강도를 확보할 수 있기 때문에, 부품 제조시 HPF 공법을 많이 이용하고 있으나, 과도한 설비 투자비와 공정비용의 증가로 인해 적용에 문제점이 있어, 냉간 스탬핑용 소재의 개발이 필요한 실정이다. 따라서, 냉간 스탬핑용 소재로써 사용이 적합하고, 충돌 성능 확보를 위해 고강도 및 고항복비를 가지며, 굽힘특성이 우수한 초고강도 냉연강판의 개발이 요구된다.
이러한 방법의 대표적인 종래기술로는 특허문헌 1이 있다. 특허문헌 1은 C:0.25~0.4%, Si:1.0%이하, Mn:1.5~2.5%, P:0.02%이하, S:0.003%이하, Al:0.01~0.1%, N:0.005%이하, B:0.0005~0.005%를 포함하고, 또한 Ti:0.005~0.1%, Nb:0.005~0.1%, 합계로 0.005~0.1%를 포함하며, 마르텐사이트 단상 조직을 이용하여 Ae3 변태점 이상 900℃이하의 온도역에 가열 보관유지 후, 평균 냉각 속도 300℃/s 이상에서 200℃이하까지 급냉하고, 이어서 250℃이하에서 템퍼링하여 제조하는 것에 관한 것이다. 그러나, 특허문헌 1의 경우, 수냉각에 의해 형상(평탄도)이 열위하여 성형시 불량이 발생하는 문제가 있다.
특허문헌 2는 C:0.05% 이상 0.35%이하, Si:0.01% 이상 2.0%이하, Mn:0.8% 이상 3.0%이하, P:0.05% 이하, S:0.005% 이하, Al:0.005% 이상 0.10%이하, N:0.0060% 이하를 포함하고, 페라이트 면적률이 0% 이상 90% 이하, 베이나이트 면적률이 5% 이하(0% 포함), 마르텐사이트 및 템퍼드 마르텐사이트 면적률이 10% 이상(100% 포함), 잔류 오스테나이트 면적률이 2.0%이하(0% 포함)인 강조직를 가지며, 폭방향의 항복강도 표준편차가 30MPa 이하, 길이 1m에서 전단했을 때의 판 강판의 최대 휨량이 10 mm이하인 박강판에 관한 것이다. 그러나, 특허문헌 2의 경우에도 소둔 후 급속냉각에 의해 형상불량이 발생한다는 문제점이 있다.
따라서, 상술한 문제점을 해결하기 위해, 구멍확장성, 굽힘특성 및 용접성이 우수한 인장강도 1470MPa 이상의 초고강도 냉연강판 및 도금강판의 개발이 필요하다.
일본 특허공개공보 특개2010-248565호 일본 특허공개공보 특개2020-019992호
본 발명의 일측면은, 굽힘특성, 형상 및 용접성이 우수한 인장강도 1470MPa 이상의 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 중량%로, 탄소(C): 0.23~0.31%, 실리콘(Si): 0.03~0.30%, 망간(Mn): 0.60~1.30%, 크롬(Cr): 0.05~0.50%, 몰리브덴(Mo): 0.05~0.50%, 보론(B): 0.0005~0.005%, 인(P): 0.04%이하(0%는 제외), 황(S): 0.003% 이하(0%는 제외), 질소(N): 0.01% 이하(0%는 제외), 알루미늄(Al): 0.015~0.10%, 티타늄(Ti): 0.01~0.05%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1 내지 4를 만족하며, 미세조직은 면적%로, 페라이트 및 베이나이트 중 1종 이상의 합계: 1% 이하(0%를 포함), 잔부 마르텐사이트 및 템퍼드 마르텐사이트 중 1종 이상을 포함하고, 탄화물의 평균 크기가 400nm 이하이며, 표면조도(Rsk)가 -0.7~-0.1이고, 평탄도가 3mm 이하(0mm 포함)인 냉연강판을 제공한다.
[관계식 1] 95 ≤ X = 48.8 + 49logC + 35.1Mn + 25.9Si + 14.5Ni + 9.6Cu + 76.5Cr + 105.9Mo + 1325Nb + 10000B ≤ 150
[관계식 2] 19 ≤ Y = 13 + 10C +15Si + 5(Mn+Cr+Mo) ≤ 30
[관계식 3] Z = C + Mn/20 + Si/30 + 2P + 4S ≤ 0.40
[관계식 4] 0.16 ≤ Y/X ≤ 0.23
본 발명의 다른 실시형태는 중량%로, 탄소(C): 0.23~0.31%, 실리콘(Si): 0.03~0.30%, 망간(Mn): 0.60~1.30%, 크롬(Cr): 0.05~0.50%, 몰리브덴(Mo): 0.05~0.50%, 보론(B): 0.0005~0.005%, 인(P): 0.04%이하(0%는 제외), 황(S): 0.003% 이하(0%는 제외), 질소(N): 0.01% 이하(0%는 제외), 알루미늄(Al): 0.015~0.10%, 티타늄(Ti): 0.01~0.05%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1 내지 4를 만족하는 1100~1300℃에서 가열하는 단계; 상기 가열된 슬라브를 Ar3~Ar3+120℃에서 마무리 열간압연하여 열연강판을 얻는 단계; 상기 열연강판을 Ms~600℃에서 권취하는 단계; 상기 권취된 열연강판을 35~70%의 냉간압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 얻는 단계; 상기 냉연강판을 Ac3+10℃~Ac3+80℃에서 연속소둔하는 단계; 상기 연속소둔된 냉연강판을 670~750℃의 1차 냉각종료온도(T1)까지 1~6℃/s의 평균 냉각속도로 1차 냉각하는 단계; 상기 1차 냉각된 냉연강판을 50~200℃의 2차 냉각종료온도(T2)까지 40~90℃/s의 평균 냉각속도로 2차 냉각하는 단계; 상기 2차 냉각된 냉연강판을 100~280℃의 과시효처리온도(H)까지 재가열한 후, 5~12분 동안 과시효처리하는 단계; 및 상기 과시효처리된 냉연강판을 500~1000ton의 압하력으로 조질압연하는 단계;를 포함하고, 상기 1차 냉각종료온도(T1)-2차 냉각종료온도(T2)가 750℃ 이하가 되도록 제어하고, 상기 과시효처리온도(H)-2차 냉각종료온도(T2)가 50℃ 이상이 되도록 제어하는 냉연강판의 제조방법을 제공한다.
[관계식 1] 95 ≤ X = 48.8 + 49logC + 35.1Mn + 25.9Si + 14.5Ni + 9.6Cu + 76.5Cr + 105.9Mo + 1325Nb + 10000B ≤ 150
[관계식 2] 19 ≤ Y = 13 + 10C +15Si + 5(Mn+Cr+Mo) ≤ 30
[관계식 3] Z = C + Mn/20 + Si/30 + 2P + 4S ≤ 0.40
[관계식 4] 0.16 ≤ Y/X ≤ 0.23
본 발명의 일측면에 따르면, 굽힘특성, 형상 및 용접성이 우수한 인장강도 1470MPa 이상의 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발명예 1을 전자현미경(SEM)으로 관찰한 미세조직 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비교예 6을 전자현미경(SEM)으로 관찰한 미세조직 사진이다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
본 발명자들은 합금조성 및 제조조건을 제어함으로써 미세조직 및 탄화물을 적절히 제어하고, 특히, 표면조도를 제어함으로써 굽힘특성 형상 및 용접성이 우수한 인장강도 1470MPa 이상의 초고강도 냉연강판을 제조할 수 있음을 인지하고, 본 발명을 완성하게 되었다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 냉연강판에 대해서 설명한다. 먼저, 본 발명의 합금조성에 대해서 설명한다. 하기 설명되는 합금조성은 특별한 언급이 없는 한 중량%를 의미한다.
탄소(C): 0.23~0.31%
C는 침입형 고용원소로써 강의 강도를 향상시키는데 가장 효과적이고 중요한 원소이다. 또한, 마르텐사이트 강의 강도 확보를 위해 필수적으로 첨가해야 하는 원소이다. 상기 C의 함량이 0.23% 미만인 경우에는 본 발명에서 목표로 하는 항복비와 인장강도를 얻기 곤란할 수 있다. 상기 C의 함량이 0.31%를 초과하는 경우에는 경화능의 급격한 증가로 인해 냉각 중 마르텐사이트가 과도하게 형성되고, 이로 인해, 강도가 급격히 증가하여 연신율이 열위해질 수 있다. 또한, 용접성이 열위해질 수 있다. 따라서, 상기 C의 함량은 0.23~0.31%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 C 함량의 하한은 0.24%인 것이 보다 바람직하다. 상기 C 함량의 상한은 0.30%인 것이 보다 바람직하다.
실리콘(Si): 0.03~0.30%
Si는 연속소둔 및 냉각 후 행하여지는 재가열 및 과시효 처리 단계에서 탄화물의 생성을 억제하고 탄화물의 크기를 제어하는 역할을 한다. 상기 Si의 함량이 0.03% 미만인 경우에는 상술한 효과를 충분히 얻기 곤란할 수 있다. 상기 Si의 함량이 0.30%를 초과하는 경우에는 연속소둔 및 냉각 후 페라이트가 생성되어 강의 강도를 약화시킬 우려가 있다. 뿐만 아니라, Si는 비저항을 상승시키는 원소로서 저항점 용접성이 열위해질 수 있다. 따라서, 상기 Si의 함량은 0.03~0.30%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Si 함량의 하한은 0.04%인 것이 보다 바람직하고, 0.05%인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 Si 함량의 상한은 0.25%인 것이 보다 바람직하고, 0.20%인 것이 보다 더 바람직하다.
망간(Mn): 0.60~1.30%
Mn은 강도를 확보하기 위해 첨가되는 원소이다. 상기 Mn의 함량이 0.60% 미만인 경우에는 경화능이 낮아 연속소둔 후 냉각시 냉각속도가 충분히 빠르지 않을 경우 마르텐사이트가 형성되지 않기 때문에 본 발명에서 목표로 하는 수준의 강도를 확보하기 어려워진다. 상기 Mn의 함량이 1.30%를 초과하는 경우에는 연속소둔 후 냉각시 Ms온도가 낮아져 최종 냉각 온도가 낮아짐에 따라 강판의 형상이 불량해진다. 또한, 초기 마르텐사이트 조직의 확보가 어렵다. 아울러, 제강/연속주조 조업시 슬라브 길이방향으로 Mn계 편석대가 발생하여 굽힘성을 열위시킨다. 즉, 두께방향으로 망간이 편석되어 슬라브 내 망간띠(Mn band)가 형성됨에 따라 연속주조시 크랙이 발생함과 더불어 압연공정시 결함 발생이 높아지는 문제점이 있다. 따라서, 상기 Mn의 함량은 0.60~1.30%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Mn 함량의 하한은 0.65%인 것이 보다 바람직하다. 상기 Mn 함량의 상한은 1.20%인 것이 보다 바람직하다.
크롬(Cr): 0.05~0.50%
Cr은 페라이트 변태를 억제함으로써 저온변태조직 확보를 용이하게 하는 원소이다. 또한, 본 발명과 같이 서냉각이 존재하는 연속소둔 공정을 활용하는 경우에는 페라이트 형성을 억제하는 장점이 있다. 상기 Cr의 함량이 0.05% 미만인 경우에는 경화능이 낮아 연속소둔 후 냉각시 냉각속도가 충분히 빠르지 않을 경우 마르텐사이트가 형성되지 않아 본 발명이 목표로 하는 수준의 강도를 확보하기 어려워진다. 상기 Cr의 함량이 0.50%를 초과하는 경우에는 내지연파괴성이 열화될 수 있으며, CrC 등과 같은 탄화물을 형성하여 구멍확장성 및 굽힘가공성을 저해하고, 합금 투입량 과다에 의한 원가가 증가될 수 있다. 따라서, 상기 Cr의 함량은 0.05~0.50%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Cr 함량의 하한은 0.10%인 것이 보다 바람직하다. 상기 Cr 함량의 상한은 0.45%인 것이 보다 바람직하다.
몰리브덴(Mo): 0.05~0.50%
Mo는 강의 ??칭성을 향상시키는 효과, 수소 트랩 사이트가 되는 Mo계 미세 탄화물을 생성시키는 효과 및 마르텐사이트 미세화에 의한 내지연파괴 특성의 개선 효과를 발휘하는 원소이다. 상기 Mo의 함량이 0.05% 미만인 경우에는 상술한 효과를 충분히 얻기 곤란할 수 있다. 상기 Mo의 함량이 0.50%를 초과하는 경우에는 고가의 합금원소 첨가에 따른 원가상승에 비해 상술한 효과가 크게 증가하지 않는다. 따라서, 상기 Mo의 함량은 0.05~0.50%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Mo 함량의 하한은 0.07%인 것이 보다 바람직하다. 상기 Mo 함량의 상한은 0.45%인 것이 보다 바람직하다.
보론(B): 0.0005~0.005%
B는 페라이트 형성을 억제하는 원소이며, 이에 따라, 본 발명에서는 연속소둔 후 냉각시 페라이트의 형성을 억제하는 장점이 있다. 상기 B의 함량이 0.0005% 미만인 경우에는 경화능 효과가 전혀 없어 본 발명에서 목표로 하는 강도를 확보할 수 없을 뿐만 아니라 표층부에 페라이트가 과도하게 형성되어 굽힘가공성이 열위해지는 문제가 있다. 상기 B의 함량이 0.005%를 초과하는 경우에는 연성이 크게 저하될 수 있다. 따라서, 상기 B의 함량은 0.0005~0.005%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 B 함량의 하한은 0.0007%인 것이 보다 바람직하다. 상기 B 함량의 상한은 0.004%인 것이 보다 바람직하다.
인(P): 0.04%이하(0%는 제외)
P는 강 중에 포함되는 불순물 원소로써, 상기 P의 함량이 0.04%를 초과하는 경우에는 용접성이 악화되고, 강의 취성이 발생할 우려가 있다. 한편, 상기 P는 강중에 첨가되는 양이 적을수록 유리하지만 제조공정 상 불가피하게 포함되는 경우를 고려하여 0%는 제외한다. 따라서, 상기 P의 함량은 0.03% 이하(0%는 제외)인 것이 바람직하다. 상기 P의 함량은 0.025% 이하인 것이 보다 바람직하다.
황(S): 0.003% 이하(0%는 제외)
S는 P와 마찬가지로 강 중에 포함되는 불순물 원소로써, 상기 S의 함량이 0.003%를 초과하는 경우에는 연성과 용접성을 저해할 수 있고, MnS 석출물이 다량 형성되어 굽힘가공성이 열위해질 수 있다. 한편, 상기 S는 강중에 첨가되는 양이 적을수록 유리하지만 제조공정 상 불가피하게 포함되는 경우를 고려하여 0%는 제외한다. 따라서, 상기 P의 함량은 0.003%(0%는 제외) 이하인 것이 바람직하다. 상기 S의 함량은 0.0025% 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.0020% 이하인 것이 보다 더 바람직하다.
질소(N): 0.01% 이하(0%는 제외)
N은 불순물 원소로써, 그 함량이 0.01%를 초과하는 경우에는 AlN 형성 등에 의해 연속주조시 크랙 발생 위험성을 크게 증가시킨다. 상기 N의 함량은 제조공정 상 불가피하게 포함되는 경우를 고려하여 0%는 제외한다. 따라서, 상기 N의 함량은 0.01% 이하(0%는 제외)의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 N의 함량은 0.008% 이하인 것이 보다 바람직하고, 0.006% 이하인 것이 보다 더 바람직하다.
알루미늄(Al): 0.015~0.10%
Al은 용강 내 산소 제거를 위해 첨가될 수 있다. 상기 Al의 함량이 0.015% 미만인 경우에는 탈산이 충분히 이루어지지 않아 강재의 청정성을 해치게 된다. 상기 Al의 함량이 0.10%를 초과하는 경우에는 슬라브의 주조성이 나빠질 뿐만 아니라, 연속소둔시 단상역 가열을 위해 필요한 온도가 높아지게 되어 생산 및 설비 문제가 있을 수 있다. 따라서, 상기 Al의 함량은 0.015~0.10%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Al 함량의 상한은 0.075%인 것이 보다 바람직하다.
티타늄(Ti): 0.01~0.05%
Ti는 질화물 형성원소로써, 고용 N을 TiN으로 석출시켜서 scavenging을 하는 원소이다. 상기 Ti의 함량이 0.01% 미만인 경우에는 강도 상승 효과를 얻기 곤란할 뿐만 아니라, 고용 N을 scavenging하는 효과가 적어져 AlN을 다량 형성함에 따라 연속주조시 크랙이 발생할 가능성이 있다. 상기 Ti의 함량이 0.05%를 초과하는 경우에는 고용 N의 제거 외에 추가적인 탄화물을 석출시킴에 따라 마르텐사이트의 강도가 감소될 수 있고, 과도한 TiC 및 TiN 등의 탄·질화물 형성에 의하여 구멍확장성 및 굽힘가공성을 저해할 수 있다. 따라서, 상기 Ti의 함량은 0.01~0.05%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Ti 함량의 하한은 0.02%인 것이 보다 바람직하다. 상기 Ti 함량의 상한은 0.04%인 것이 보다 바람직하다.
나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.
본 발명의 냉연강판은 전술한 합금조성을 만족함과 동시에 하기 관계식 1 내지 4를 만족하는 것이 바람직하다.
[관계식 1] 95 ≤ X = 48.8 + 49logC + 35.1Mn + 25.9Si + 14.5Ni + 9.6Cu + 76.5Cr + 105.9Mo + 1325Nb + 10000B ≤ 150
상기 관계식 1은 경화능을 확보하기 위한 성분관계식이다. 상기 X의 값이 95 미만인 경우에는 냉각시 연질의 페라이트 및 베이나이트 조직이 변태되어 목표로 하는 강도 확보가 어렵다. 상기 X의 값이 150을 초과하는 경우에는 강도가 과도하게 높아져 목표로 하는 연신율 확보가 어려워 성형시 가공크랙이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 X의 값은 95~150의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 X 값의 하한은 100인 것이 보다 바람직하다. 상기 X 값의 상한은 145인 것이 보다 바람직하다.
[관계식 2] 19 ≤ Y = 13 + 10C +15Si + 5(Mn+Cr+Mo) ≤ 30
상기 관계식 2는 저항점용접성에 주요 영향을 미치는 비저항과 관련된 성분 관계식이다. 상기 Y의 값이 19미만인 경우에는 비저항이 너무 낮아 용접전류가 과도하게 요구되어 제조원가가 상승할 수 있다. 상기 Y의 값이 30을 초과하는 경우에는 비저항이 과도하게 높아져 목표로 하는 저항점용접 전류 범위 확보에 어려움이 있다. 따라서, 상기 Y의 값은 19~30의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Y 값의 하한은 20인 것이 보다 바람직하다. 상기 Y 값의 상한은 28인 것이 보다 바람직하다.
[관계식 3] Z = C + Mn/20 + Si/30 + 2P + 4S ≤ 0.40
상기 관계식 3은 용접부 경도를 예측할 수 있는 성분관계식이다. 상기 Z의 값이 0.40을 초과하는 경우에는 용접부 경도가 너무 높아져 부품 성형시 용접부 인성 부족에 따라 가공크랙이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 Z의 값은 0.40 이하의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Z의 값은 0.38 이하인 것이 보다 바람직하다. 한편, 본 발명에서는 상기 Z의 값이 낮을수록 유리하므로, 그 하한에 대해서 특별히 한정하지 않는다. 다만, 상기 Z의 값의 하한은 일례로서, 0.30일 수 있다.
[관계식 4] 0.16 ≤ Y/X ≤ 0.23
상기 관계식 4는 높은 강도를 갖기 위한 경화능 확보와 저항점용접성을 최적화하기 위한 성분관계식이다. 상기 Y/X의 값이 0.16 미만인 경우에는 경화능 원소를 많이 첨가해야하기 때문에 제조원가가 높아지는 단점이 있다. 상기 Y/X의 값이 0.23을 초과하는 경우에는 경화능 부족에 따라 강도 확보가 어려운 단점이 있다. 따라서, 상기 Y/X의 값은 0.16~0.23의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Y/X의 값의 하한은 0.18인 것이 보다 바람직하다. 상기 Y/X의 값의 상한은 0.225인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 냉연강판은 미세조직이 면적%로, 페라이트 및 베이나이트 중 1종 이상의 합계: 1% 이하(0%를 포함), 잔부 마르텐사이트 및 템퍼드 마르텐사이트 중 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 마르텐사이트 및 템퍼드 마르텐사이트는 본 발명이 목표로 하는 강도, 굽힘특성 및 용접성 등의 확보에 매우 유리한 조직이다. 상기 마르텐사이트 및 템퍼드 마르텐사이트 중 1종 이상은 100%인 것이 바람직하다. 다만, 제조공정상 불가피하게 페라이트 및 베이나이트 중 1종 이상이 형성될 수 있으며, 상기 페라이트 및 베이나이트 중 1종 이상의 합계 분율이 1%를 초과하는 경우에는 본 발명이 얻고자 하는 물성을 확보하기 곤란할 수 있다.
본 발명의 냉연강판은 탄화물의 평균 크기가 400nm 이하인 것이 바람직하다. 상기 탄화물의 평균 크기가 400nm를 초과하는 경우에는 굽힘특성이 열위해질 수 있다. 상기 탄화물 평균 크기는 200nm 이하인 것이 보다 바람직하다. 본 발명에서는 상기 탄화물의 평균 크기가 작을수록 유리하므로, 그 하한에 대해서 특별히 한정하지 않는다. 다만, 상기 탄화물의 평균 크기의 하한은 일례로서 10nm일 수 있다. 한편, 상기 탄화물은 일례로서 Fe 및 Mn이 포함된 탄화물, Mn 및 Cr이 포함된 탄화물, Fe, Mn, Cr 및 Mo가 포함된 탄화물 중 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 냉연강판은 표면조도(Rsk)가 -0.7~-0.1인 것이 바람직하다. 상기 표면조도(Rsk(Skewness))는 날카로운 도출 부위의 비대칭성과 관련된 표면거칠기의 여러 인자 중 하나이다. 상기 표면조도(Rsk)의 값은 0에 가까울수록 또는 +값이 될수록 굽힘특성 확보에 유리하다. 상기 표면조도(Rsk)의 -값이 커질수록 평탄한 면에 골(valley)이 깊어져 이 부분에 응력 집중이 되어 크랙 발생 민감성이 높아지고, 이로 인해, 굽힘특성이 열위하게 된다. 상기 표면조도(Rsk)의 값이 -0.7 미만인 경우에는 굽힘특성이 열위해질 수 있다. 상기 표면조도(Rsk)의 값이 -0.1을 초과하는 경우에는 굽힘특성 확보에는 유리하나, 롤(roll)의 표면을 가공해야 되기 때문에 제조비용이 매우 증가하게 된다. 상기 표면조도(Rsk)의 값의 하한은 -0.65인 것이 보다 바람직하다. 상기 표면조도(Rsk)의 값의 상한은 -0.15인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 냉연강판은 평탄도가 3mm 이하(0mm 포함)인 것이 바람직하다. 상기 평탄도가 3nmm를 초과하는 경우에는 경우에는 롤 포밍 등과 같은 부품 성형 공정시 치수 정밀도가 열위해지는 단점이 있다. 한편, 상기 평탄도는 강판의 통상적인 만곡이 아닌, 강판에서의 Wave를 의미하며, 최고 높은 부위와 최고 낮은 부위의 높이 차이를 의미한다. 상기 평탄도는 2mm 이하인 것이 보다 바람직하다.
전술한 바와 같이 제공되는 본 발명의 냉연강판은 항복강도: 1150~1450MPa, 인장강도: 1470~1630MPa, 연신율: 3.5~10%, 굽힘가공성(R/t): 2~4, 3점 굽힘최대각도: 50~80°, 항복강도/3점 굽힘최대각도: 10~30MPa/°, 저항점용접 전류범위: 1.5~2.5kA, 점 용접부 경도: 480~620Hv일 수 있다. 한편, 본 발명에서는 상기 용접부의 형성 방법에 대해서 특별히 한정하지 않으나, 일례로서, Force: 4.5KN, Welding time: 170ms, Holding time: 250ms인 조건으로 적용하여 저항 점 용접하여 얻어질 수 있다. 아울러, 본 발명의 냉연강판은 부품 성형시 크랙이 발생하지 않는 이점이 있다.
본 발명의 냉연강판은 0.6~2.2mm의 두께를 가질 수 있다. 상기 냉연강판 두께의 하한은 0.7mm인 것이 보다 바람직하고, 0.8mm인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 냉연강판 두께의 상한은 2.1mm인 것이 보다 바람직하고, 2.0mm인 것이 보다 더 바람직하다.
본 발명의 냉연강판은 적어도 일면에 전기아연도금층이 형성될 수 있다. 본 발명에서는 상기 전기아연도금층의 종류에 대해서 특별히 한정하지 않으며, 당해 기술분야에서 통상적으로 이용되는 모든 종류의 전기아연도금층이 형성될 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 냉연강판의 제조방법에 대해서 설명한다.
먼저, 전술한 합금조성과 관계식 1 내지 4를 만족하는 슬라브를 1100~1300℃에서 가열한다. 상기 슬라브 가열 공정은 후속하는 열간압연 공정을 원활히 수행하고, 목표로 하는 강판의 물성을 충분히 얻기 위해 행하여진다. 상기 슬라브 가열온도가 1100℃ 미만인 경우에는 열간압연하중이 급격히 증가하는 문제가 발생한다. 상기 슬라브 가열온도가 1300℃를 초과하는 경우에는 표면 스케일 양이 증가하여 재료의 수율이 저하된다. 상기 슬라브 가열온도의 하한은 1110℃인 것이 보다 바람직하고, 1120℃인 것이 보다 더 바람직하며, 1130℃인 것이 가장 바람직하다. 상기 슬라브 가열온도의 상한은 1290℃인 것이 보다 바람직하고, 1280℃인 것이 보다 더 바람직하며, 1270℃인 것이 가장 바람직하다.
이후, 상기 가열된 슬라브를 Ar3~Ar3+120℃에서 마무리 열간압연하여 열연강판을 얻는다. 상기 마무리 열간압연 온도가 Ar3 미만인 경우에는 페라이트+오스테나이트의 2상역 혹은 페라이트역 압연이 이루어져서 혼립조직이 만들어지며, 열간압연하중의 변동으로 인해 판파단이 발생할 수 있다. 상기 마무리 열간압연 온도가 Ar3+120℃를 초과하는 경우에는 표면 스케일이 많이 발생하여 표면품질이 열위해질 수 있다. 상기 마무리 열간압연 온도의 하한은 Ar3+10℃인 것이 보다 바람직하고, Ar3+20℃인 것이 보다 더 바람직하며, Ar3+30℃인 것이 가장 바람직하다. 상기 마무리 열간압연 온도의 상한은 Ar3+110℃인 것이 보다 바람직하고, Ar3+100℃인 것이 보다 더 바람직하며, Ar3+90℃인 것이 가장 바람직하다. 한편, 상기 Ar3는 냉각시 오스테나이트가 페라이트로 변태되기 시작하는 온도를 의미하며, 하기 식 1을 통해 구할 수 있다.
[식 1] Ar3(℃) = 910 - 203√C + 44.7Si + 31.5Mo
이후, 상기 열연강판을 Ms~600℃에서 권취한다. 상기 권취온도가 600℃를 초과하는 경우에는 강판 표면에 내부산화가 발생하여 표층부에 형성되는 미세조직이 불균일해지고, 이에 따라, 굽힘특성이 열위해질 수 있다. 한편, 열연강판의 미세조직을 가능한 복합조직이 아닌 단상조직으로 형성하여 전장, 전폭의 재질 균일성을 확보하기 위해 상기 권취온도를 낮게 관리하는 것이 바람직하다. 다만, 상기 권취온도가 Ms 미만인 경우에는 열연강판의 과도하게 강도가 높아져서 후공정인 냉간압연시 압연하중이 높아져 실제 생산을 불가능하게 할 수 있다. 상기 권취온도의 하한은 Ms+50℃인 것이 보다 바람직하다. 상기 권취온도의 상한은 550℃인 것이 보다 바람직하다. 상기 Ms는 냉각시 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태되기 시작하는 온도를 의미하며, 하기 식 2를 통해 구할 수 있다.
[식 2] Ms(℃) = 539 - 423C - 30.4Mn - 7.5Si + 30Al - 17.7Ni - 12.1Cr - 7.5Mo
한편, 상기 권취 후에는 수냉을 통해 냉각할 수 있다. 아울러, 상기 냉각 후에는 열연강판의 표면에 형성된 산화층을 제거하기 위하여 산세 공정을 수행할 수 있다.
이후, 상기 권취된 열연강판을 35~70%의 냉간압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 얻는다. 상기 냉간압하율이 35% 미만인 경우에는 본 발명에서 얻고자 하는 두께 확보가 어려울 뿐만 아니라 열간압연시 형성된 결정립의 잔존으로 인해 소둔열처리시 오스테나이트가 생성되고, 최종 물성에 영향을 미칠 우려가 있다. 또한, 표면조도(Rsk)의 -값이 과도하게 커져 굽힘특성이 열위해질 수 있다. 상기 냉간압하율이 70%를 초과하게 되면 냉간압연시 발생하는 가공경화로 인해 길이 및 폭 방향의 압하량이 불균일해질 수 있고, 이로 인해 강판의 재질 편차가 발생할 수 있는 문제가 있다. 또한, 압연부하로 인해 본 발명에서 얻고자 하는 두께 확보가 어려울 수 있다. 상기 냉간압하율의 하한은 36%인 것이 보다 바람직하고, 37%인 것이 보다 더 바람직하며, 38%인 것이 가장 바람직하다. 상기 냉간압하율의 상한은 68%인 것이 보다 바람직하고, 66%인 것이 보다 더 바람직하며, 64%인 것이 가장 바람직하다.
이후, 상기 냉연강판을 Ac3+10℃~Ac3+80℃에서 연속소둔한다. 상기 연속소둔온도가 Ac3+10℃ 미만인 경우에는 강판의 전장에 걸쳐 단상역이 아닌 2상역 소둔이 일어남에 따라 혼립조직이 형성될 수 있고, 이로 인해, 본 발명이 목표로 하는 물성을 확보하기 곤란할 수 있다. 상기 연속소둔온도가 Ac3+80℃를 초과하는 경우에는 소둔로의 과부하로 인해 설비적인 트러블이 발생할 수 있다. 상기 연속소둔온도의 하한은 Ac3+11℃인 것이 보다 바람직하고, Ac3+14℃인 것이 보다 더 바람직하며, Ac3+15℃인 것이 가장 바람직하다. 상기 연속소둔온도의 상한은 Ac3+70℃인 것이 보다 바람직하고, Ac3+60℃인 것이 보다 더 바람직하며, Ac3+50℃인 것이 가장 바람직하다. 한편, 상기 Ac3는 가열시 오스테나이트가 출현하기 시작하는 온도를 의미하며, 하기 식 3을 통해 구할 수 있다.
[식 3] Ac3(℃) = 910 - 203√C - 15.2Ni + 44.7Si + 104V + 31.5Mo + 13.1W
상기 연속소둔은 30~230초 동안 행할 수 있다. 상기 연속소둔시간이 30초 미만인 경우에는 단상의 오스테나이트 조직을 확보하기 어려운 단점이 있다. 상기 연속소둔시간이 230초를 초과하는 경우에는 오스테나이트 사이즈가 조대화되어 강도 및 굽힘특성 확보에 어려운 단점이 있다. 상기 연속소둔시간의 하한은 40초인 것이 보다 바람직하고, 50초인 것이 보다 더 바람직하며, 60초인 것이 가장 바람직하다. 상기 연속소둔시간의 상한은 220초인 것이 보다 바람직하고, 210초인 것이 보다 더 바람직하며, 200초인 것이 가장 바람직하다.
이후, 상기 연속소둔된 냉연강판을 600~750℃의 1차 냉각종료온도(T1)까지 1~6℃/s의 평균 냉각속도로 1차 냉각한다. 상기 1차 냉각종료온도(T1)가 600℃ 미만인 경우에는 냉각과정 중에 마르텐사이트 외 연질의 페라이트와 베이나이트가 다량 형성됨에 따라 굽힘특성이 열위해질 수 있다. 상기 1차 냉각종료온도(T1)가 750℃를 초과하는 경우에는 1차 냉각종료온도(T1)에서 2차 냉각종료온도(T2) 사이의 온도차가 심해져 급격한 상변태가 일어나 제품 형상이 불량해질 수 있다. 상기 1차 냉각종료온도의 하한은 610℃인 것이 보다 바람직하고, 620℃인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 1차 냉각종료온도의 상한은 740℃인 것이 보다 바람직하고, 730℃인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 1차 평균 냉각속도가 1℃/s 미만인 경우에는 냉각시 페라이트가 형성되어 본 발명이 목표로 하는 수준의 강도를 확보할 수 없게 된다. 상기 1차 평균 냉각속도가 6℃/s를 초과하는 경우에는 후속되는 2차 냉각시의 평균 냉각속도가 저하되어 마르텐사이트 이외에 다른 저온 변태상의 분율이 증가하여 본 발명이 목표로 하는 수준의 강도를 확보할 수 없다. 상기 1차 평균 냉각속도의 하한은 2℃/s인 것이 보다 바람직하다. 상기 1차 평균 냉각속도의 상한은 5℃/s인 것이 보다 바람직하다.
이후, 상기 1차 냉각된 냉연강판을 50~200℃의 2차 냉각종료온도(T2)까지 40~90℃/s의 평균 냉각속도로 2차 냉각한다. 상기 2차 냉각은 본 발명의 주상인 마르텐사이트 및 템퍼트 마르텐사이트 중 1종 이상을 확보하기 위한 것이다. 상기 2차 냉각종료온도(T2)가 50℃ 미만인 경우에는 급격한 상변태에 의해 형상 불량이 야기되고, 스트립의 사행 문제로 연속적인 생산이 어렵다는 단점이 있다. 상기 2차 냉각종료온도(T2)가 200℃를 초과하는 경우에는 본 발명이 목표로 하는 강도 확보에 어려움이 있을 수 있다. 상기 2차 냉각종료온도의 하한은 55℃인 것이 보다 바람직하고, 60℃인 것이 보다 더 바람직하며, 65℃인 것이 가장 바람직하다. 상기 2차 냉각종료온도의 상한은 195℃인 것이 보다 바람직하고, 190℃인 것이 보다 더 바람직하며, 185℃인 것이 가장 바람직하다. 상기 2차 평균 냉각속도가 40℃/s 미만인 경우에는 냉각 중 연질의 페라이트 변태가 일어나 목표로 하는 강도 확보가 어렵다. 상기 2차 평균 냉각속도가 90℃/s를 초과하는 경우에는 급격한 상변태로 인해 제품 형상이 불량해질 수 있다. 상기 2차 평균 냉각속도의 하한은 45℃/s인 것이 보다 바람직하고, 50℃/s인 것이 보다 더 바람직하며, 55℃/s인 것이 가장 바람직하다. 상기 2차 평균 냉각속도의 상한은 85℃/s인 것이 보다 바람직하고, 80℃/s인 것이 보다 더 바람직하며, 75℃/s인 것이 가장 바람직하다.
상기 1차 냉각종료온도(T1)-2차 냉각종료온도(T2)가 750℃ 이하가 되도록 제어하는 것이 바람직하다. 상기 1차 냉각종료온도(T1)-2차 냉각종료온도(T2)가 750℃를 초과하는 경우에는 형상 불량이 발생할 수 있다. 상기 1차 냉각종료온도(T1)-2차 냉각종료온도(T2)는 700℃ 이하인 것이 보다 바람직하다.
이후, 상기 2차 냉각된 냉연강판을 100~280℃의 과시효처리온도(H)까지 재가열한 후, 5~12분 동안 과시효처리한다. 상기 재가열 및 과시효처리를 통해 전술한 급냉 공정에 의해 얻어진 마르텐사이트를 템퍼드 마르텐사이트로 변태시켜 항복강도를 상승시킬 수 있다. 상기 재가열온도 및 과시효처리온도가 100℃ 미만인 경우에는 템퍼링이 충분이 이루어지지 않아 항복강도가 낮고 충분한 인성을 확보할 수 없는 단점이 있다. 상기 재가열온도 및 과시효처리온도가 280℃를 초과하는 경우에는 탄화물의 다량 석출 및 조대화로 굽힘가공성이 열위해지는 단점이 있다. 상기 재가열온도 및 과시효처리온도의 하한은 110℃인 것이 보다 바람직하고, 120℃인 것이 보다 더 바람직하며, 130℃인 것이 가장 바람직하다. 상기 재가열온도 및 과시효처리온도의 상한은 275℃인 것이 보다 바람직하고, 270℃인 것이 보다 더 바람직하며, 265℃인 것이 가장 바람직하다. 상기 과시효처리 시간이 5분 미만인 경우에는 템퍼링이 충분히 이루어지지 않아 항복강도가 낮아질 수 있다. 상기 과시효처리 시간이 12분을 초과하는 경우에는 과도한 템퍼링에 의해 탄화물이 조대화되어 굽힘특성이 열위해질 수 있다. 상기 과시효처리 시간의 하한은 5.5분인 것이 보다 바람직하고, 6.0분인 것이 보다 더 바람직하며, 6.5분인 것이 가장 바람직하다. 상기 과시효처리 시간의 상한은 11.5분인 것이 보다 바람직하고, 11분인 것이 보다 더 바람직하며, 10.5분인 것이 가장 바람직하다.
상기 과시효처리온도(H)-2차 냉각종료온도(T2)가 50℃ 이상이 되도록 제어하는 것이 바람직하다. 상기 과시효처리온도(H)-2차 냉각종료온도(T2)가 50℃ 미만인 경우에는 템퍼링이 충분이 이루어지지 않아 목표로 하는 항복강도 확보가 어렵다. 상기 과시효처리온도(H)-2차 냉각종료온도(T2) 60℃ 이상인 것이 보다 바람직하고, 70℃ 이상인 것이 보다 더 바람직하다.
이후, 상기 과시효처리된 냉연강판을 500~1000ton의 압하력으로 조질압연(SPM(Skin Pass Mill))한다. 상기 조질압연은 표면조도(Rsk)의 제어를 가능하게 한다. 상기 조질압연시 압하력이 500ton 미만인 경우에는 하중이 낮아 표면조도(Rsk)의 제어가 쉽지 않고, 1000ton을 초과하는 경우에는 표면의 가공경화가 심하여 오히려 굽힘특성이 열위해질 수 있다. 상기 조질압연시 압하력의 하한은 550ton인 것이 보다 바람직하고, 600ton인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 조질압연시 압하력의 상한은 950ton인 것이 보다 바람직하고, 900ton인 것이 보다 더 바람직하다.
한편, 상기 조질압연 후에는 상기 냉연강판의 적어도 일면에 전기아연도금층을 형성시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명에서는 상기 전기아연도금층의 형성 방법에 대해서 특별히 한정하지 않으며, 당해 기술분야에서 통상적으로 이용되는 모든 방법을 이용할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 실시예의 기재는 본 발명의 실시를 예시하기 위한 것일 뿐 이러한 실시예의 기재에 의하여 본 발명이 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의하여 결정되는 것이기때문이다.
(실시예)
하기 표 1 및 2에 기재된 합금조성을 갖는 슬라브를 1200℃에서 가열한 뒤, 상기 가열된 슬라브를 900℃에서 마무리 열간압연하여 열연강판을 얻고, 500℃에서 권취하였다. 이후, 하기 표 3에 기재된 냉간압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 얻었다. 이후, 하기 표 3 및 4에 기재된 조건으로 연속소둔, 1차 냉각, 2차 냉각, 재가열, 과시효처리 및 조질압연하여 냉연강판을 제조하였다. 한편, 하기 표 3 및 4에 기재된 조건은 강판의 표면온도를 기준으로 하였다.
이와 같이 제조된 냉연강판에 대하여 미세조직, 탄화물 평균 크기, 표면조도(Rsk), 평탄도 및 기계적 물성을 측정한 뒤, 그 결과를 하기 표 4 및 5에 나타내었다.
미세조직은 강판의 표면으로부터 1/4t(t: 강재의 두께)의 위치에 대하여 주사전자현미경(SEM)과 광학현미경(OM)을 통해 관찰한 뒤, 이미지 분석을 통해 각 상의 분율을 3회 분석하여 평균값을 계산하였다.
탄화물 평균 크기는 강판의 표면으로부터 1/4t(t: 강재의 두께)의 위치에 대하여 투과전자현미경(TEM)으로 촬영한 뒤, 평균값을 계산하였다.
표면조도(Rsk)는 접촉식 2D 조도기를 활용하여 5회 측정한 후, 최대값(Max)과 최소값(Min)을 제외한 평균값을 계산하였다.
평탄도는 냉연강판을 길이방향으로 500mm로 절판한 후 전폭에 Wave가 있을 시 최고 높은 부위와 최고 낮은 부위의 높이 차이를 계산하였다.
항복강도, 인장강도 및 총 연신율은 냉연강판을 JIS 규격(gauge length 폭×길이: 25×50mm, 시편 전체 길이: 200~260mm)의 시편으로 가공한 후, 시험속도 28mm/min인 조건으로 인장시험하여 측정하였다.
굽힘가공성(R/t)은 냉연강판을 폭 100mm×길이 30mm의 시편으로 가공한 후, 시험속도 100mm/min인 조건으로 90°굽힘 시험을 행하여 측정하고, 실체현미경(Stereoscopic Microscope)을 이용하여 굽힘부의 크랙 발생 유무를 확인하였으며, 크랙이 발생되지 않은 최소 굽힘 반경(금형의 R값)을 시편의 두께(mm)로 나누어서 R/t 값을 구하였다.
3점 굽힘최대각도는 냉연강판을 폭 60mm×길이 30mm의 시편으로 가공한 후, VDA238-100 규격인 시험속도 20mm/min, 펀칭반경 0.4R로 시험을 행하여, 크랙이 발생하는 최대 하중에서의 최대 굽힘 각도를 측정하였다.
점 용접부 경도는 Force: 4.5KN, Welding time: 170ms, Holding time: 250ms인 조건에서 저항 점 용접을 실시한 후, 상기 점 용접부에 대하여 비커스 경도(하중: 500gf)로 10회 측정하여 평균값을 계산하였다.
저항점용접 전류범위는 상기 저항 점 용접 시험을 실시한 후 4√t(t: 강재의 두께)를 만족하는 하한전류와 Expulsion이 발생한 용접전류에서 0.2kA를 뺀 상한전류의 차이로 정의하였다.
부품 성형시 크랙 발생 여부는 냉연강판을 범퍼 빔의 형상으로 성형하여, 상기 성형시 크랙의 발생 여부를 육안으로 관찰하였다.
강종 합금조성(중량%)
C Si Mn P S N Al
발명강1 0.27 0.10 0.95 0.010 0.0010 0.003 0.030
발명강2 0.27 0.15 0.90 0.015 0.0009 0.004 0.035
발명강3 0.28 0.10 0.85 0.012 0.0011 0.004 0.032
발명강4 0.26 0.10 0.90 0.011 0.0012 0.003 0.031
발명강5 0.28 0.15 1.00 0.015 0.0007 0.004 0.025
비교강1 0.33 0.27 1.50 0.009 0.0009 0.003 0.031
비교강2 0.22 0.10 0.90 0.010 0.0007 0.004 0.038
비교강3 0.25 0.25 1.80 0.015 0.0010 0.004 0.026
비교강4 0.29 0.27 0.65 0.017 0.0015 0.004 0.031
비교강5 0.25 0.25 0.75 0.018 0.0010 0.003 0.036
비교강6 0.27 0.01 0.30 0.015 0.0011 0.004 0.035
강종 합금조성(중량%)
Cr Mo Ti B X Y Z Y/X
발명강1 0.25 0.15 0.025 0.0020 112 24.0 0.34 0.21
발명강2 0.30 0.20 0.025 0.0025 126 25.0 0.35 0.20
발명강3 0.25 0.21 0.025 0.0020 115 23.9 0.35 0.21
발명강4 0.27 0.25 0.025 0.0020 121 24.2 0.34 0.20
발명강5 0.31 0.15 0.025 0.0020 120 25.4 0.37 0.21
비교강1 0.30 0.22 0.025 0.0020 151 30.5 0.44 0.20
비교강2 0.10 0.15 0.025 0.0020 94.3 22.5 0.29 0.24
비교강3 0.30 0.25 0.025 0.0020 158 31.0 0.38 0.20
비교강4 0.03 0.10 0.025 0.0015 80.2 23.9 0.37 0.30
비교강5 0.25 0.01 0.025 0.0020 92.3 24.3 0.34 0.26
비교강6 0.15 0.05 0.030 0.0025 73.5 18.4 0.32 0.25
X = 48.8 + 49logC + 35.1Mn + 25.9Si + 14.5Ni + 9.6Cu + 76.5Cr + 105.9Mo + 1325Nb
Y = 13 + 10C +15Si + 5(Mn+Cr+Mo)
Z = C + Mn/20 + Si/30 + 2P + 4S
구분 강종 냉간
압하율
(%)		 냉연
강판
두께
(mm)		 Ac3
(℃)		 소둔
온도
(℃)		 1차
냉각
종료
온도
(T1)
(℃)		 1차
평균
냉각
속도
(℃/s)		 2차
냉각
종료
온도
(T2)
(℃)		 2차
평균
냉각
속도
(℃/s)		 T1-T2
(℃)
발명예1 발명강1 52 1.4 814 860 710 3 110 65 600
발명예2 발명강2 52 1.4 818 860 710 3 115 60 595
발명예3 발명강3 52 1.4 814 860 710 3 121 55 589
발명예4 발명강4 52 1.4 819 860 710 3 135 60 575
발명예5 발명강5 52 1.4 814 860 710 3 102 60 608
비교예1 비교강1 52 1.4 812 860 710 3 105 65 605
비교예2 비교강2 52 1.4 824 860 710 3 112 60 598
비교예3 비교강3 52 1.4 828 860 710 3 121 60 589
비교예4 비교강4 52 1.4 816 860 710 3 128 55 582
비교예5 비교강5 52 1.4 820 860 710 3 110 60 600
비교예6 비교강6 52 1.4 807 860 710 3 101 65 609
발명예6 발명강1 52 1.4 814 865 710 3.2 120 60 590
발명예7 발명강1 52 1.4 814 855 710 3.2 120 60 590
발명예8 발명강1 52 1.4 814 860 690 3 105 65 585
발명예9 발명강1 60 1.4 814 865 720 3.1 110 70 610
발명예10 발명강1 56 1.4 814 855 690 3 105 67 585
비교예7 발명강1 52 1.4 814 855 830 1 40 98 790
비교예8 발명강1 52 1.4 814 860 710 3.5 110 60 600
비교예9 발명강1 52 1.4 814 860 700 3 125 65 575
비교예10 발명강1 30 1.4 814 865 710 3.1 105 67 605
비교예11 발명강1 52 1.4 814 865 715 3 110 65 605
Ac3(℃) = 910 - 203√C - 15.2Ni + 44.7Si + 104V + 31.5Mo + 13.1W
구분 강종 재가열/
과시효
처리
온도(H)
(℃)		 과시효
처리
시간
(분)		 H-T2
(℃)		 조질
압연
압하력
(ton)		 미세조직(면적%) 탄화물
평균
크기
(nm)		 표면
조도
(Rsk)		 평탄도
(mm)
M 및 TM 중
1종 이상		 F 및 B 중
1종 이상
발명예1 발명강1 210 10 100 500 99 1 100 -0.36 1
발명예2 발명강2 200 10 85 500 99 1 95 -0.42 1
발명예3 발명강3 190 10 69 500 99 1 84 -0.40 1
발명예4 발명강4 200 10 65 500 99 1 90 -0.48 1
발명예5 발명강5 210 10 108 500 99 1 35 -0.35 1
비교예1 비교강1 190 10 85 500 99 1 210 -0.41 1
비교예2 비교강2 195 10 83 500 75 25 105 -0.38 1
비교예3 비교강3 189 10 68 500 99 1 95 -0.31 1
비교예4 비교강4 200 10 72 500 65 35 100 -0.38 1
비교예5 비교강5 205 10 95 500 60 40 97 -0.40 1
비교예6 비교강6 210 10 109 500 48 52 25 -0.45 1
발명예6 발명강1 220 9 100 500 99 1 105 -0.35 1
발명예7 발명강1 220 9 100 500 99 1 152 -0.41 1
발명예8 발명강1 230 10 125 500 99 1 135 -0.36 1
발명예9 발명강1 210 9 100 500 99 1 101 -0.11 1
발명예10 발명강1 205 10 100 500 99 1 120 -0.10 1
비교예7 발명강1 220 9.5 180 500 99 1 106 -0.31 8
비교예8 발명강1 290 9.5 180 500 99 1 450 -0.41 1
비교예9 발명강1 220 9.5 95 500 99 1 135 -0.31 7
비교예10 발명강1 200 9.5 95 500 99 1 110 -0.79 1
비교예11 발명강1 210 9.5 100 150 99 1 120 -0.82 1
구분 항복강도
(YS)
(MPa)		 인장강도
(TS)
(MPa)		 총
연신율
(%)		 굽힘
가공성
(R/t)		 3점 굽힘
최대각도
(°)		 항복강도/
3점 굽힘
최대각도
(MPa/°)		 저항점용접
전류범위
(kA)		 용접부
강도
(Hv)		 부품 성형시 크랙 발생 여부
발명예1 1319 1588 7.2 3.57 61 22 2.0 524 미발생
발명예2 1300 1582 7.0 3.57 59 22 1.9 535 미발생
발명예3 1302 1577 7.6 3.57 59 22 2.1 536 미발생
발명예4 1315 1588 8.0 3.57 60 22 2.0 511 미발생
발명예5 1315 1589 7.5 3.57 59 22 2.0 550 미발생
비교예1 1460 1644 3.0 4.29 47 31 1.2 635 발생
비교예2 1143 1431 9.3 3.57 62 18 2.2 452 미발생
비교예3 1308 1580 6.2 3.57 60 22 1.1 580 미발생
비교예4 920 1288 10.9 3.21 69 15 2.0 561 미발생
비교예5 835 1220 11.1 2.86 65 13 2.1 517 미발생
비교예6 735 1130 12.2 2.86 67 11 2.5 492 미발생
발명예6 1285 1565 8.1 3.57 62 21 2.0 525 미발생
발명예7 1301 1555 7.6 3.57 61 21 2.0 521 미발생
발명예8 1297 1569 8.0 3.57 60 22 2.0 520 미발생
발명예9 1279 1571 7.5 3.21 64 20 2.0 520 미발생
발명예10 1308 1580 7.4 3.21 65 20 2.0 520 미발생
비교예7 1395 1601 6.0 3.57 57 24 2.0 528 발생
비교예8 1325 1585 7.2 4.64 42 32 2.0 520 미발생
비교예9 1085 1574 7.9 3.57 64 17 2.0 523 미발생
비교예10 1301 1574 7.5 5.0 40 33 2.0 520 발생
비교예11 1297 1581 7.6 5.0 41 32 2.0 520 발생
상기 표 1 내지 5를 통해 알 수 있듯이, 본 발명이 제안하는 합금조성 및 제조조건을 만족하는 발명예 1 내지 10의 경우에는 본 발명이 얻고자 하는 미세조직, 탄화물 평균 크기, 표면조도(Rsk) 및 평탄도를 확보함으로써 기계적 물성이 우수함을 알 수 있다.
본 발명이 제안하는 합금조성을 만족하지 않는 비교예 1 내지 6의 경우에는 기계적 물성이 열위함을 알 수 있다.
본 발명이 제안하는 제조조건을 만족하지 않는 비교예 7 내지 11의 경우에는 미세조직, 탄화물 평균 크기, 표면조도(Rsk) 또는 평탄도를 만족하지 않음에 따라 기계적 물성이 열위함을 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발명예 1을 전자현미경(SEM)으로 관찰한 미세조직 사진이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비교예 6을 전자현미경(SEM)으로 관찰한 미세조직 사진이다. 도 1 및 2를 통해 알 수 있듯이, 발명예 1의 경우에는 대부분 마르텐사이트 및 템퍼드 마르텐사이트 조직을 가지고 있음을 알 수 있으나, 비교예 6의 경우에는 페라이트와 베이나이트 조직이 상당히 많이 포함된 것을 알 수 있다.

Claims (13)

  1. 중량%로, 탄소(C): 0.23~0.31%, 실리콘(Si): 0.03~0.30%, 망간(Mn): 0.60~1.30%, 크롬(Cr): 0.05~0.50%, 몰리브덴(Mo): 0.05~0.50%, 보론(B): 0.0005~0.005%, 인(P): 0.04%이하(0%는 제외), 황(S): 0.003% 이하(0%는 제외), 질소(N): 0.01% 이하(0%는 제외), 알루미늄(Al): 0.015~0.10%, 티타늄(Ti): 0.01~0.05%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    하기 관계식 1 내지 4를 만족하며,
    미세조직은 면적%로, 페라이트 및 베이나이트 중 1종 이상의 합계: 1% 이하(0%를 포함), 잔부 마르텐사이트 및 템퍼드 마르텐사이트 중 1종 이상을 포함하고,
    탄화물의 평균 크기가 400nm 이하이며,
    표면조도(Rsk)가 -0.7~-0.1이고,
    평탄도가 3mm 이하(0mm 포함)인 냉연강판.
    [관계식 1] 95 ≤ X = 48.8 + 49logC + 35.1Mn + 25.9Si + 14.5Ni + 9.6Cu + 76.5Cr + 105.9Mo + 1325Nb + 10000B ≤ 150
    [관계식 2] 19 ≤ Y = 13 + 10C +15Si + 5(Mn+Cr+Mo) ≤ 30
    [관계식 3] Z = C + Mn/20 + Si/30 + 2P + 4S ≤ 0.40
    [관계식 4] 0.16 ≤ Y/X ≤ 0.23
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉연강판은 항복강도가 1150~1450MPa인 냉연강판.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉연강판은 인장강도가 1470~1630MPa인 냉연강판.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉연강판은 연신율이 3.5~10%인 냉연강판.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉연강판은 굽힘가공성(R/t)이 2~4인 냉연강판.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉연강판은 3점 굽힘최대각도가 50~80°인 냉연강판.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉연강판은 항복강도/3점 굽힘최대각도가 10~30MPa/°인 냉연강판.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉연강판은 저항점용접 전류범위가 1.5~2.5kA인 냉연강판.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉연강판은 저항 점 용접 후, 점 용접부 경도가 480~620Hv인 냉연강판.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉연강판은 적어도 일면에 전기아연도금층이 형성된 냉연강판.
  11. 중량%로, 탄소(C): 0.23~0.31%, 실리콘(Si): 0.03~0.30%, 망간(Mn): 0.60~1.30%, 크롬(Cr): 0.05~0.50%, 몰리브덴(Mo): 0.05~0.50%, 보론(B): 0.0005~0.005%, 인(P): 0.04%이하(0%는 제외), 황(S): 0.003% 이하(0%는 제외), 질소(N): 0.01% 이하(0%는 제외), 알루미늄(Al): 0.015~0.10%, 티타늄(Ti): 0.01~0.05%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1 내지 4를 만족하는 1100~1300℃에서 가열하는 단계;
    상기 가열된 슬라브를 Ar3~Ar3+120℃에서 마무리 열간압연하여 열연강판을 얻는 단계;
    상기 열연강판을 Ms~600℃에서 권취하는 단계;
    상기 권취된 열연강판을 35~70%의 냉간압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 얻는 단계;
    상기 냉연강판을 Ac3+10℃~Ac3+80℃에서 연속소둔하는 단계;
    상기 연속소둔된 냉연강판을 670~750℃의 1차 냉각종료온도(T1)까지 1~6℃/s의 평균 냉각속도로 1차 냉각하는 단계;
    상기 1차 냉각된 냉연강판을 50~200℃의 2차 냉각종료온도(T2)까지 40~90℃/s의 평균 냉각속도로 2차 냉각하는 단계;
    상기 2차 냉각된 냉연강판을 100~280℃의 과시효처리온도(H)까지 재가열한 후, 5~12분 동안 과시효처리하는 단계; 및
    상기 과시효처리된 냉연강판을 500~1000ton의 압하력으로 조질압연하는 단계;를 포함하고,
    상기 1차 냉각종료온도(T1)-2차 냉각종료온도(T2)가 750℃ 이하가 되도록 제어하고,
    상기 과시효처리온도(H)-2차 냉각종료온도(T2)가 50℃ 이상이 되도록 제어하는 냉연강판의 제조방법.
    [관계식 1] 95 ≤ X = 48.8 + 49logC + 35.1Mn + 25.9Si + 14.5Ni + 9.6Cu + 76.5Cr + 105.9Mo + 1325Nb + 10000B ≤ 150
    [관계식 2] 19 ≤ Y = 13 + 10C +15Si + 5(Mn+Cr+Mo) ≤ 30
    [관계식 3] Z = C + Mn/20 + Si/30 + 2P + 4S ≤ 0.40
    [관계식 4] 0.16 ≤ Y/X ≤ 0.23
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 연속소둔은 30~230초 동안 행하여지는 냉연강판의 제조방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 조질압연 후, 상기 냉연강판의 적어도 일면에 전기아연도금층을 형성시키는 단계를 추가로 포함하는 냉연강판의 제조방법.
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