KR101490560B1 - Low gravity steel material having excellent ductility and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연성이 우수한 저비중 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시형태는 중량%로, C: 0.4~1.0%, Mn: 20~30%, Al: 10~15%, Ni: 0.5~3.5%, N: 0.01%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 미세조직이 40면적%이상의 오스테나이트와 잔부 페라이트로 이루어지는 연성이 우수한 저비중 강재 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 1000PMa이상의 인장강도, 10%이상의 상온 연성과 15%이상의 경량화율을 갖는 강재 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.The present invention relates to a low specific gravity steel having excellent ductility and a method of manufacturing the same. An embodiment of the present invention is a steel sheet comprising, by weight%, 0.4 to 1.0% of C, 20 to 30% of Mn, 10 to 15% of Al, 0.5 to 3.5% of Ni, 0.01% The present invention provides a low specific gravity steel material which contains impurities and is composed of austenite having a microstructure of 40% by area or more and residual ferrite and is excellent in ductility, and a process for producing the same.
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a steel material having a tensile strength of 1000PMa or more, a ductility at room temperature of 10% or more, and a weight reduction ratio of 15% or more and a method for producing the same.
Description
본 발명은 연성이 우수한 저비중 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a low specific gravity steel having excellent ductility and a method of manufacturing the same.
일반적으로 경량화를 위해 자동차용 강재에 Al을 다량 첨가하게 되면, BCC 및 규칙상(B2, DO3)이 안정화되어 상온에서 상간 정합성이 낮아져 연성이 저하된다. 따라서, 자동차용 강재의 경량화를 위해서는 강중 Al 함량을 높여야 하나, 성형성의 문제로 인해 Al 첨가를 통한 경량화에는 한계가 있다. 도 1은 Fe-Al계 상태도인데, Al 첨가에 따른 결정구조는 도 1에 나타난 바와 같다. 도 1에서 알 수 있듯이, 미량의 Al을 첨가하여도 BCC가 안정화되며, 상온에 가까운 낮은 온도에서는 Al 함량이 중량%로 10% 이상이 되면 B2, DO3 규칙상이 형성되어 취성이 매우 높아지는 것으로 알려져 있다. 또한 BCC 내에서도 BCC와 B2, DO3 상간의 Anti-phase 경계에서 그 정합성이 낮아 연성이 매우 저하되어 소성변형이 발생하지 못하는 것으로 알려져 있다.
Generally, when a large amount of Al is added to an automotive steel for light weight, BCC and regular phases (B2 and DO3) are stabilized, and phase compatibility at room temperature is lowered and ductility is lowered. Therefore, in order to reduce the weight of automotive steel, it is necessary to increase the Al content in steel, but there is a limit in weight reduction by adding Al due to the problem of moldability. 1 is a state diagram of an Fe-Al system, and the crystal structure according to Al addition is as shown in FIG. As can be seen from FIG. 1, BCC is stabilized even when a trace amount of Al is added. It is known that when the Al content is 10% or more by weight in a low temperature range close to room temperature, B2 and DO3 ordered phases are formed and the brittleness is extremely high . In addition, it is known that even in the BCC, the conformity is low at the anti-phase boundary between the BCC and the B2 and DO3 phases, so that the ductility is very low and the plastic deformation does not occur.
이러한 문제를 해결하기 위한 종래의 대표적인 기술은 특허문헌 1이 있다. 상기 기술은 FCC 안정화 원소인 Mn을 10~20중량%, C를 0.5~1.0중량% 첨가함과 동시에 Al의 첨가량을 2.5~5중량%로 제어함으로써 적층결함 에너지를 향상시켜 오스테나이트 단상의 안정성을 도모하여 7.6g/cm3이하의 비중과 70%이상의 균일 연신율을 갖는 강판의 제조방법에 관한 것이나, 900℃이상에서 열간압연한 후 1000℃이상 구간에서 균질화 처리를 실시하고, 냉간압연후에 1000℃이상에서 용체화처리 후 급냉하는 복잡한 프로세스를 이용하고 있을 뿐만 아니라, Al 첨가에 의한 경량화 효과가 7.5%이하인 단점이 있다.
A typical conventional technique for solving such a problem is Patent Document 1. The above-mentioned technique is to improve the stability of the austenite single phase by increasing the stacking defect energy by adding 10-20 wt% of Mn as an FCC stabilizing element, 0.5-1.0 wt% of C and controlling the addition amount of Al to 2.5-5 wt% The present invention relates to a method for producing a steel sheet having a specific gravity of 7.6 g / cm 3 or less and a uniform elongation of 70% or more. The steel sheet is subjected to hot rolling at 900 캜 or higher and then homogenized at 1000 캜 or higher, As described above, not only a complicated process of quenching after solution treatment but also a disadvantage that the effect of weight reduction by Al addition is 7.5% or less.
또 다른 기술로는 비특허문헌 1이 있는데, 이 기술은 듀플렉스(duplex)나 트리플렉스(triplex) 상을 구성하는 방법으로서, 0.5~2중량%의 C와 18~35중량%의 Mn, 그리고 8~12중량%의 Al을 첨가하는 기술이다. 상기 기술의 경우, Al의 함량이 10% 이상으로 높은 수준이나, 제조 방법에 있어서, 1150℃에서 25분간 열처리 후 60%이상의 냉간압연을 실시한 후에 다시 1050℃에서 25분간 재결정을 일으킨 뒤 수냉을 통해 급냉하고, 800~1100℃에서 시효처리(aging)한 후에 수냉하는 매우 복잡한 공정을 개시하고 있는 바, 인장강도가 1500MPa이상, 연성이 48%이상 확보된다고 하여도 상용화하는 것은 매우 어렵다는 단점이 있다.
Another technique is Non-Patent Document 1, which is a method of constructing a duplex or triplex phase, comprising 0.5 to 2 wt% C, 18 to 35 wt% Mn, and 8 To 12% by weight of Al. In the case of the above-mentioned technique, the Al content is as high as 10% or more, but after the heat treatment at 1150 ° C for 25 minutes, the cold rolling is performed at 60% or more and then recrystallization is performed at 1050 ° C for 25 minutes. Quenched and aged at 800 to 1100 占 폚 and then water-cooled. As a result, even if the tensile strength is at least 1500 MPa and the ductility is at least 48%, commercialization is very difficult.
본 발명은 합금조성 및 제조조건을 적절하게 제어하여 미세조직을 제어함으로써, Al이 10%이상 첨가되더라도 우수한 상온연성과 저비중을 갖는 강재 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
An object of the present invention is to provide a steel material having excellent room temperature ductility and a low specific gravity, even if Al is added in an amount of 10% or more, and a manufacturing method thereof, by controlling the microstructure by appropriately controlling the alloy composition and the manufacturing conditions.
본 발명의 일 실시형태는 중량%로, C: 0.4~1.0%, Mn: 20~30%, Al: 10~15%, Ni: 0.5~3.5%, N: 0.01%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 미세조직이 40면적%이상의 오스테나이트와 잔부 페라이트 및 카파 카바이드로 이루어지는 연성이 우수한 저비중 강재를 제공한다.
An embodiment of the present invention is a steel sheet comprising, by weight%, 0.4 to 1.0% of C, 20 to 30% of Mn, 10 to 15% of Al, 0.5 to 3.5% of Ni, 0.01% And a low specific gravity steel which is excellent in ductility and is composed of an austenite having a microstructure of 40% or more by area and residual ferrite and capacarbide.
본 발명의 다른 실시형태는 중량%로, C: 0.4~1.0%, Mn: 20~30%, Al: 10~15%, Ni: 0.5~3.5%, N: 0.01%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강괴를 1100~1250℃에서 열간압연하고, 고용처리하여 강재를 얻는 단계; 및 상기 강재를 550℃이하로 급냉하는 단계를 포함하는 연성이 우수한 저비중 강재의 제조방법을 제공한다.
Another embodiment of the present invention is a steel sheet comprising, by weight%, 0.4 to 1.0% of C, 20 to 30% of Mn, 10 to 15% of Al, 0.5 to 3.5% of Ni, 0.01% Hot rolling the ingot containing impurities at 1100 to 1250 占 폚 to obtain a steel material by solid-solution treatment; And rapidly cooling the steel material to 550 DEG C or less. The present invention also provides a method of manufacturing a low-specific-weight steels excellent in ductility.
본 발명에 따르면, 1000PMa이상의 인장강도, 10%이상의 상온 연성과 15%이상의 경량화율을 갖는 강재 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a steel material having a tensile strength of 1000PMa or more, a ductility at room temperature of 10% or more, and a weight reduction ratio of 15% or more and a method for producing the same.
도 1은 Fe-Al계 상태도이다.
도 2는 Fe-Mn계 상태도이다.
도 3은 발명예 1의 미세조직 사진이다.
도 4는 비교예 9의 미세조직 사진이다.1 is a state diagram of an Fe-Al system.
2 is an Fe-Mn system phase diagram.
3 is a microstructure photograph of Inventive Example 1. Fig.
4 is a microstructure photograph of Comparative Example 9. Fig.
본 발명자들은 저비중 강재를 제조함에 있어, Al의 다량 첨가시 발생하는 규칙상의 안정화에 의한 상간 정합성 저하로 인해 연성이 저하되는 문제점을 해결하기 위하여 연구를 행하던 중, 적정량의 Ni를 첨가하는 경우 규칙상과 BCC간의 상간 정합성(anti-phase boundary)이 향상되어 강재의 연성이 향상됨을 인지하고 본 발명을 완성하게 되었다.
The inventors of the present invention conducted research to solve the problem that the ductility is lowered due to the lowering of the phase-to-phase consistency caused by the stabilization of the regulations when a large amount of Al is added in the production of a low specific gravity steel. Phase boundary between the phase and the BCC is improved and the ductility of the steel is improved, thereby completing the present invention.
이하, 본 발명을 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described.
먼저, 본 발명 강재의 합금조성에 대하여 설명한다.
First, the alloy composition of the steel of the present invention will be described.
C: 0.4~1.0중량%C: 0.4 to 1.0 wt%
본 발명에서 확보하고자 하는 10%이상의 상온 연신율을 얻기 위해서는 미세조직 내에 일정량 이상의 오스테나이트가 존재하여야 하며, 이를 위해서 FCC 안정화에 기여하는 C가 0.4%이상 첨가될 필요가 있다. 다만, 1.0%를 초과하는 경우에는 입계에 매우 단단한 카파 카바이드가 형성되어 연성이 저하되며, 또한 입내에 강도를 급격히 증가시켜 연성을 감소시키므로, 상기 C의 함량은 0.4~1.0중량%의 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
In order to obtain an elongation at room temperature of 10% or more to be obtained in the present invention, a certain amount of austenite must be present in the microstructure. For this purpose, it is necessary to add 0.4% or more of C contributing to FCC stabilization. However, if it exceeds 1.0%, the hardness of kappa carbide is formed at the grain boundaries to deteriorate the ductility, and the strength is rapidly increased in the mouth to decrease the ductility, so that the content of C is satisfied in the range of 0.4 to 1.0 wt% .
Mn: 20~30중량%Mn: 20 to 30 wt%
Mn은 고용강화 및 경화능 향상에 효과가 있으면서도 FCC를 안정화시키는 원소로서, Al 첨가에 따른 BCC 및 B2/DO3의 형성을 억제하고 적정 오스테나이트 분율을 확보하는데 유리한 원소이다. 일정량 이상의 오스테나이트를 확보하기 위해서, 상기 Mn은 20% 이상 포함될 필요가 있으나, 30%를 초과할 경우에는 Fe-Mn계 상태도인 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 국부적으로 베타-Mn 등의 규칙상을 형성하여 연성을 저하시키고, 강도를 지나치게 높이는 현상이 발생할 수 있으므로, 상기 Mn의 함량은 20~30중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
Mn is an element which stabilizes the FCC while being effective for strengthening solid solution and hardening ability, and is an element for inhibiting the formation of BCC and B2 / DO3 by Al addition and securing a proper austenite fraction. In order to secure a certain amount of austenite or more, Mn should be contained in an amount of 20% or more, but if it exceeds 30%, as shown in FIG. 2, which is an Fe-Mn system state diagram, Phase may be formed to lower ductility and excessively increase the strength. Therefore, the content of Mn is preferably in the range of 20 to 30% by weight.
Al: 10~15중량%Al: 10 to 15 wt%
Al은 경량화 및 강도 향상을 목적으로 첨가되는데, Al은 Fe, Mn 및 C와 결합하여 카파 카바이드 석출물을 형성하거나 Fe 내에 고용되어 Fe-Al 규칙상인 B2/DO3상을 형성한다. 상기 Al은 Fe 내 용해도가 경량원소 중 Mg나 Ti에 비하여 매우 높아 경량화 원소로서 효율적으로 활용이 가능하며, 이를 효과적으로 이용하기 위해서는 10%이상 첨가되는 것이 바람직하다. 다만, 15%를 초과를 초과하는 경우에는 규칙상에 의한 연성 감소 문제가 발생하므로, 상기 Al은 10~15중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
Al is added for the purpose of weight reduction and strength enhancement. Al bonds with Fe, Mn and C to form a cappadovite precipitate or form Fe / Al phase B2 / DO3 phase dissolved in Fe. The solubility of Al in Fe is much higher than that of Mg or Ti in lightweight elements, so that it can be effectively utilized as a lightweight element. In order to utilize it effectively, Al is preferably added in an amount of 10% or more. However, when it exceeds 15%, the problem of ductility reduction due to the rule occurs, and therefore it is preferable that the Al content is in the range of 10-15% by weight.
Ni: 0.5~3.5중량%Ni: 0.5 to 3.5 wt%
Ni는 FCC를 안정화하여 일정량 이상의 오스테나이트를 확보할 수 있도록 하는 원소이다. 본 발명에서는 Mn 첨가만으로는 오스테나이트 분율의 확보가 불충분하므로, 상기 Ni 투입에 따른 효과를 이용함으로써 40%이상의 오스테나이트를 확보하기 위해서는 Ni의 함량이 0.5%이상 포함되는 것이 바람직하다. 다만, 3.5%를 초과하는 경우에는 오히려 연성이 저하될 수 있고, 원가상승에도 큰 부담을 미칠 수 있으므로, 상기 Ni의 함량은 0.5~3.5중량%의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
Ni is an element that stabilizes the FCC and secures a certain amount of austenite. In the present invention, since the austenite fraction is insufficient only by Mn addition, it is preferable that the content of Ni is 0.5% or more in order to secure an austenite of 40% or more by utilizing the effect of the Ni addition. However, if it exceeds 3.5%, the ductility may be lowered and the cost may increase. Therefore, it is preferable that the content of Ni is in the range of 0.5 to 3.5% by weight.
N: 0.01중량%이하N: not more than 0.01% by weight
N은 그 첨가량이 낮을수록 바람직하나, 불가피하게 강 중에 남는 불순물이다. N의 함량이 0.01%를 초과하는 경우에는 석출물의 수가 많아져서 강도를 높이나 연성을 저하시키는 문제가 발생할 수 있으므로 그 함량이 0.01중량%이하의 범위를 갖는 것이 바람직하다.
The lower the amount of N is, the better, but it is inevitably an impurity remaining in the steel. When the content of N is more than 0.01%, the number of precipitates increases, so that the strength and ductility may be lowered. Therefore, the content of N is preferably 0.01 wt% or less.
본 발명이 제공하는 강재는 전술한 바와 같은 합금조성을 만족함과 동시에 하기와 같은 미세조직을 갖는 것이 바람직하다.
The steel material provided by the present invention preferably has the following microstructure while satisfying the alloy composition as described above.
본 발명 강재는 그 미세조직이 40면적%이상의 오스테나이트와 잔부 페라이트 및 카파 카바이드로 이루어지는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 강재의 경량화를 위하여 Al을 첨가하는데, 이로 인해 페라이트가 불가피하게 형성된다. 이에 따라, 본 발명에서는 최대한 오스테나이트를 확보함으로써 연성을 향상시키는 것을 하나의 특징으로 한다. 또한, 오스테나이트 분율을 높이기 위하여 C를 적정량 첨가하게 되는데, C가 과다하게 첨가될 경우에는 카파 카바이드 석출물이 형성되어 문제가 발생할 수 있다. 즉, 본 발명은 불가피하게 형성되는 페라이트와 카파 카바이드 대신 FCC 분율을 증가시켜 기계적 물성을 확보하고자 하는 것이며, 상기와 같이 오스테나이트를 40%이상 확보함으로써 상온에서 Al에 의해 쉽게 형성되는 BCC 및 B2, DO3가 과다 형성되는 것을 방지하여 연성을 향상시킬 수 있다. 또한, 경량화율을 향상시키기 위해 Al 첨가량을 증가시킬수록 BCC가 안정화되어 10%이상의 연성을 확보하는 것이 불가능하나, 본 발명과 같이 Ni의 첨가를 통해 오스테나이트 분율을 40%이상 확보할 경우 목표 연성을 확보할 수 있다. 상기 오스테나이트 분율은 높을수록 연성 확보에 유리한 효과를 나타내므로, 상기 오스테나이트 분율의 상한에 대해서는 특별히 한정하지 않는다.
The steel of the present invention is preferably composed of austenite having a surface area of 40% by area or more, residual ferrite and capacarbide. In the present invention, Al is added in order to reduce the weight of the steel, which inevitably forms ferrite. Accordingly, in the present invention, ductility is improved by securing austenite as much as possible. Further, in order to increase the austenite fraction, an appropriate amount of C is added. When C is excessively added, a precipitate of capalcarbide may be formed and a problem may occur. That is, the present invention aims at securing mechanical properties by increasing FCC fraction instead of ferrite and kapacarbide which are unavoidably formed. By securing at least 40% of austenite as described above, BCC and B2 easily formed by Al at room temperature, It is possible to prevent the DO3 from being formed excessively and to improve the ductility. Further, in order to improve the weight reduction ratio, it is impossible to secure a ductility of 10% or more by stabilizing the BCC as the amount of Al increases, but when the austenite fraction is secured by 40% or more through addition of Ni as in the present invention, . The higher the austenite fraction is, the more advantageous it is in ensuring ductility, and therefore the upper limit of the austenite fraction is not particularly limited.
한편, 본 발명이 제공하는 강재는 열연강판, 냉연강판 또는 도금강판일 수 있다.
The steel material provided by the present invention may be a hot-rolled steel sheet, a cold-rolled steel sheet or a coated steel sheet.
상기와 같은 조건을 만족하는 본 발명의 강재는 1000MPa 이상의 인장강도, 10%이상의 연성(연신율), 일반 탄소강 대비 15%이상의 경량화율을 가져, 경량화와 우수한 성형성이 요구되는 자동차 등과 같은 기술분야에 바람직하게 적용될 수 있다.
The steel material of the present invention satisfying the above conditions has a tensile strength of 1000 MPa or more, a ductility (elongation) of 10% or more, and a weight reduction ratio of 15% or more of that of ordinary carbon steel, Can be preferably applied.
이하, 본 발명의 제조방법에 대하여 설명한다.
Hereinafter, the production method of the present invention will be described.
우선, 상기와 같은 합금조성을 만족하는 강괴를 1100~1250℃에서 열간압연하여 강재를 얻는다. 상기 열간압연 온도가 1100℃ 미만일 경우에는 열간압연성이 저하된다는 단점이 있으며, 1250℃를 초과하는 경우에는 Al의 융점이 낮아 입계편석 등이 발생하여 고온압연성이 오히려 저하되는 것이 우려될 수 있다. 따라서, 상기 열간압연온도는 1100~1250℃에 행하여지는 것이 바람직하다. 한편, 상기 강재의 한 가지 측면은 강판의 형태를 갖는다.
First, a steel ingot satisfying the above alloy composition is hot-rolled at 1100 to 1250 占 폚 to obtain a steel material. If the hot-rolling temperature is lower than 1100 ° C, the hot-rolling property deteriorates. If the hot-rolling temperature is higher than 1250 ° C, the melting point of Al is lowered to cause grain segregation and the like, . Therefore, the hot rolling temperature is preferably 1100 to 1250 ° C. On the other hand, one side of the steel has a shape of a steel plate.
이후, 상기 강재를 상기 열간압연온도 범위에서 고용처리하는 것이 바람직하며, 이를 통해 압연 및 냉각시에 발생한 카파 카바이드 석출물을 기재 내에 고용시킬 수 있다. 상기 고용처리 온도가 1100℃ 미만일 경우에는 석출된 카파 카바이드가 기지내에 고용되기 어려우며, 1250℃를 초과하는 경우에는 Al의 용융점이 낮아 입계 편석 등이 발생하여 재질을 저하시키는 현상이 발생될 수 있다.
Thereafter, the steel material is preferably subjected to solid-solution treatment in the hot rolling temperature range, whereby the precipitated kapacaride precipitated during rolling and cooling can be solidified in the substrate. If the solid solution temperature is lower than 1100 ° C, the precipitated kappa carbide hardly solidifies in the matrix. If the solid solution temperature exceeds 1250 ° C, the melting point of Al is lowered to cause grain boundary segregation and the like.
이 때, 상기 가열은 1~2시간 동안 행하여지는 것이 바람직한데, 1시간 미만으로 행하질 경우에는 카파 카바이드 석출물이 충분히 고용되기 어려울 수 있으며, 2시간을 초과할 경우에는 탈탄이 진행되어 FCC확보에 유리한 원소인 C의 양이 강재 전체 및 표면부에서 급격히 감소하여 오스테나이트 분율을 감소시켜 상온 연성이 저하될 우려가 있다.
At this time, it is preferable that the heating is performed for 1 to 2 hours. If the heating is carried out for less than 1 hour, the cappaccar precipitate may not be sufficiently solidified. If the heating time is more than 2 hours, The amount of C, which is an advantageous element, sharply decreases in the entire steel material and in the surface portion, thereby decreasing the austenite fraction and possibly deteriorating the ductility at room temperature.
이후, 상기 가열된 강재를 550℃이하로 급냉하는 것이 바람직한데, 상기 급냉을 통해 FCC 입내와 입계에 형성되는 카파 카바이드 석출물의 양을 감소시킬 수 있으며, 또한 최종 제품이 오스테나이트를 40%이상 확보하도록 할 수 있다. 이를 통해, 최종 제품에서 10%이상의 상온 연성을 확보할 수 있다. 상기 급냉 정지 온도가 550℃를 초과할 경우에는 기지 내에 고용된 카파 카바이드가 다시 석출되거나 BCC 형성량이 증가하여 상온 인성을 저하시킬 우려가 있다. 한편, 상기 급냉은 상온 이상의 온도에서 정지되기만 하면 본 발명이 얻고자 하는 특성을 얻을 수 있으므로, 상기 급냉정지온도의 하한에 대해서는 특별히 한정하지 않는다.
Thereafter, it is preferable to quench the heated steel to 550 ° C. or less. The quenching may reduce the amount of precipitated capasilicate formed in the FCC granules and the grain boundaries, and the final product may contain 40% or more of austenite . This makes it possible to secure a room temperature ductility of 10% or more in the final product. When the quenching-stop temperature is higher than 550 ° C, the capacarbide solidified in the matrix may be precipitated again or the amount of BCC formed may increase, which may lower the toughness at room temperature. On the other hand, if the quenching is stopped at a temperature of room temperature or more, the properties desired to be obtained by the present invention can be obtained. Therefore, the lower limit of the quenching stop temperature is not particularly limited.
상기 급냉시 냉각 속도는 100~500℃/s의 범위를 갖는 것이 바람직한데, 100℃/s미만일 경우에는 늦은 냉각속도로 인하여 확산현상이 발생하여 고용된 카파 카바이드가 다시 석출되거나 BCC 변태량이 증가할 우려가 있다. 500℃/s를 초과할 경우에는 급냉으로 인한 열응력이 발생하여 오히려 상온인성을 저하시킬 우려가 있다.
The cooling rate during the quenching is preferably in the range of 100 to 500 ° C / s. When the cooling rate is lower than 100 ° C / s, the diffusion phenomenon occurs due to the slow cooling rate and the dissolved cappuccardite is precipitated again or the BCC transformation amount is increased There is a concern. If it exceeds 500 DEG C / s, thermal stress due to quenching may occur, which may lower the toughness at room temperature.
상기 급냉 공정 후에는 강재의 항온변태를 위하여 상기 급냉정지온도 범위에서 1~3시간동안 유지하는 단계를 추가로 포함하는 것이 바람직하다. 상기 항온변태시간이 1시간 미만인 경우에는 급냉시 발생한 열응력을 해소하기에 부족하며, 3시간을 초과하는 경우에는 장시간 확산으로 인해 카파 카바이드가 조대하게 재석출되거나 BCC변태가 발생하여 상온인성이 저하될 수 있다.
The quenching step may further include maintaining the quenched quenching temperature for 1 to 3 hours for constant temperature transformation of the steel material. If the above-mentioned constant temperature transformation time is less than 1 hour, it is insufficient to solve the thermal stress generated during quenching. If it exceeds 3 hours, cappuccarde is re-precipitated due to prolonged diffusion or BCC transformation occurs, .
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하지 않는다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following examples are only illustrative of the present invention in more detail and do not limit the scope of the present invention.
(실시예)(Example)
진공 유도 용해를 통해 하기 표 1에 기재된 합금조성을 갖는 강괴를 두께 60mm, 폭 175mm로 제조하고, 이 강괴를 1250℃에서 1시간 재가열을 실시한 후, 1100℃에서 열간압연하여 7mm 두께의 열연강판을 제조하였다. 이후, 상기 열연강판을 하기 표 2에 기재된 조건으로 1시간 동안 고용처리하고, 염욕열처리를 통해 급냉 및 유지하였으며 이 때, 유지시간은 2시간이었다. 이렇게 제조된 강재를 ASTM subsize 인장시편으로 가공하여 상온인장시험을 실시하여 인장강도와 연신율을 하기 표 2에 나타내었다. 또한, 상기 시편의 비중을 측정한 뒤, 7.83g/cm3의 비중을 갖는 탄소강과 비교하여 경량화율을 하기 표 2에 나타내었다. 한편, 측정된 미세조직 분율 중 페라이트 분율은 카파 카바이드 상의 분율까지 포함하는데, 이는 카파 카바이드 상이 오스테나이트 및 페라이트 기지와 그 입계에 존재하기 때문에 분율을 정확히 측정하는 것이 곤란하기 때문이다.
A steel ingot having the alloy composition shown in the following Table 1 was manufactured to a thickness of 60 mm and a width of 175 mm through vacuum induction melting and the steel ingot was reheated at 1,250 DEG C for one hour and then hot rolled at 1100 DEG C to produce a hot- Respectively. Thereafter, the hot-rolled steel sheet was subjected to solid-state treatment for 1 hour under the conditions shown in Table 2, followed by quenching and holding through the heat treatment of the salt bath, and the holding time was 2 hours. ASTM subsize tensile specimens were subjected to a tensile test at room temperature, and the tensile strength and elongation were shown in Table 2 below. After measuring the specific gravity of the specimen, the weight reduction ratio is shown in Table 2 as compared with carbon steel having a specific gravity of 7.83 g / cm < 3 & gt ;. On the other hand, among the measured microstructural fractions, the ferrite fraction includes a fraction of the capacarbide phase, because it is difficult to accurately measure the fraction because the capacarbide phase is present in the austenite and ferrite base and its grain boundaries.
온도(℃)Quench-stop
Temperature (℃)
(면적%)Austenite
(area%)
(면적%)ferrite
(area%)
(MPa)The tensile strength
(MPa)
(%)Elongation
(%)
(%)Lightweight
(%)
상기 표 1 및 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 합금조성을 만족하는 발명강 1을 이용하여 제조된 비교예 1 내지 8의 경우에는 고용처리온도가 1100℃보다 낮아, 이후에 어떠한 급냉정지온도 및 유지(항온변태 유지) 조건을 적용하더라도 오스테나이트 조직을 40%이상으로 확보하기 곤란하여 10%이상의 연신율을 얻어지지 않음을 알 수 있다.
As shown in Tables 1 and 2, in the case of Comparative Examples 1 to 8 produced using Inventive Steel 1 satisfying the alloy composition of the present invention, the solid solution temperature was lower than 1100 ° C, It is difficult to secure an austenite structure at 40% or more even if the (constant temperature transformation retaining) condition is applied, and it can be understood that an elongation of 10% or more is not obtained.
그러나, 1100℃ 이상에서 고용처리하고, 급냉정지온도 또한 본 발명이 제안하는 조건을 만족하는 발명예 1 및 2의 경우에는 오스테나이트 분율이 40%이상으로 증가하여 상온 연성이 10%이상으로 증가하였음을 알 수 있다.
However, in Inventive Examples 1 and 2 where the solid-state quenching temperature also satisfied the conditions proposed by the present invention, the austenite fraction increased to 40% or more, and the ductility at room temperature increased to 10% or more .
다만, 1100℃ 이상의 고용처리 조건을 만족하더라도, 급냉정지온도가 550℃를 초과하는 비교예 9 및 10의 경우에는 오히려 오스테나이트 상분율이 감소하여 연신율이 저하되는 것을 알 수 있다.
However, even in the case of satisfying the solid solution treatment conditions of 1100 占 폚 or more, the austenite phase fraction decreases and the elongation decreases in Comparative Examples 9 and 10 where the quenching stop temperature exceeds 550 占 폚.
도 3은 발명예 1의 미세조직 사진이며, 도 4는 비교예 9의 미세조직 사진이다. 도 3에 나타난 바와 같이, 발명예 1의 경우에는 다량의 오스테나이트가 확보되어 있으나, 도 4에 나타난 바와 같이, 비교예 4의 경우에는 상대적으로 적은 분율의 오스테나이트가 형성된 것을 확인할 수 있다.
Fig. 3 is a microstructure photograph of Inventive Example 1, and Fig. 4 is a microstructure photograph of Comparative Example 9. Fig. As shown in Fig. 3, a large amount of austenite was obtained in Inventive Example 1, but a relatively small fraction of austenite was formed in Comparative Example 4, as shown in Fig.
한편, 발명예 3 내지 6과 비교예 11 내지 14는 Ni 함량 변화에 따른 기계적 물성 측정 결과를 알아보기 위한 것인데, Ni 함량이 0.5%미만인 비교예 11 및 12의 경우에는 연신율이 낮은 수준임을 알 수 있다. 그러나, 본 발명이 제안하는 Ni함량을 만족하는 발명예 3 내지 6의 경우에는 10%이상의 연신율이 얻어질 뿐만 아니라, 1000MPa이상의 고강도를 확보하고 있음을 알 수 있다. 다만, 3.5%를 초과하는 비교예 13 및 14의 경우에는 오히려 연신율이 저하되었음을 알 수 있다.
In Examples 3 to 6 and Comparative Examples 11 to 14, the results of measurement of mechanical properties according to changes in Ni content were examined. In Comparative Examples 11 and 12 in which the Ni content was less than 0.5%, the elongation was low have. However, in Inventive Examples 3 to 6, which satisfy the Ni content proposed by the present invention, not only an elongation of 10% or more is obtained but also a high strength of 1000 MPa or more is secured. However, in the case of Comparative Examples 13 and 14 exceeding 3.5%, it can be seen that the elongation was rather lowered.
발명예 7 및 8과 비교예 15 내지 18은 Al 함량 변화에 따른 기계적 물성 측정 결과를 알아보기 위한 것인데, Al 함량이 10% 미만인 비교예 15 및 16의 경우에는 상온연성은 우수하나, 경량화율이 낮은 수준임을 알 수 있다. 그러나, 본 발명이 제안하는 Al함량 범위를 만족하는 발명예 7 및 8의 경우에는 15%이상의 경량화율과 1000MPa이상의 인장강도 및 10%이상의 연신율과 같이 우수한 기계적 물성이 확보되나, Al이 과도하게 첨가된 비교예 17 및 18의 경우에는 연성이 급격히 저하됨을 알 수 있다.Inventive Examples 7 and 8 and Comparative Examples 15 to 18 are for evaluating the results of measurement of mechanical properties according to changes in Al content. In Comparative Examples 15 and 16 in which the Al content is less than 10%, the ductility at room temperature is excellent, It is low. However, in Examples 7 and 8 which satisfy the Al content range proposed by the present invention, excellent mechanical properties such as a lighter weighting rate of 15% or more, a tensile strength of 1000 MPa or more, and an elongation of 10% or more are secured. However, It was found that the ductility decreased sharply in the case of Comparative Examples 17 and 18.
Claims (6)
상기 강재를 550℃이하로 급냉하는 단계를 포함하는 연성이 우수한 저비중 강재의 제조방법.A steel ingot containing C: 0.4 to 1.0%, Mn: 20 to 30%, Al: 10 to 15%, Ni: 0.5 to 3.5%, N: 0.01% or less and the balance Fe and other unavoidable impurities to 1100 Hot rolling at ~ 1250 占 폚 and solid-processing for 1 to 2 hours to obtain a steel material; And
And rapidly cooling the steel material to 550 DEG C or less.
상기 급냉은 100~500℃/s의 속도로 행하여지는 연성이 우수한 저비중 강재의 제조방법.The method of claim 3,
Wherein the quenching is performed at a rate of 100 to 500 ° C / s.
상기 급냉 후, 상기 강재를 1~3시간동안 유지하는 단계를 추가로 포함하는 연성이 우수한 저비중 강재의 제조방법.The method of claim 3,
Further comprising the step of maintaining the steel material for 1 to 3 hours after the quenching.
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