KR20170027745A

KR20170027745A - 고강도 강 시트를 제조하기 위한 방법 및 얻어진 시트

Info

Publication number: KR20170027745A
Application number: KR1020167037089A
Authority: KR
Inventors: 군힐드 세실리아 푀예르; 잔 마이유
Original assignee: 아르셀러미탈
Priority date: 2014-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2017-03-10
Also published as: ES2701838T3; EP3164521B1; US11149325B2; BR112017000021A2; PL3164521T3; UA119459C2; JP7068434B2; WO2016001704A1; EP3164521B2; US20170145535A1; JP6817076B2; JP2017524821A; FI3164521T4; ZA201608767B; PL3164521T5; RU2016151391A; RU2680041C2; CA2954144A1; WO2016001899A1; TR201818776T4

Abstract

1000 MPa 보다 큰 항복 강도 (YS), 1150 MPa 보다 큰 인장 강도 (TS) 및 8% 보다 큰 총 연신율 (E) 을 갖는 강 시트를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법은: - 중량 % 로 0.19% 내지 0.22% C, 2% 내지 2.6% Mn, 1.45% 내지 1.55% Si, 0.15% 내지 0.4% Cr, 0.020% 보다 적은 P, 0.011% 보다 적은 S, 0.008% 보다 적은 N, 0.015% 내지 0.070% Al 을 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피 불순물들인 강으로부터 압연을 통해 압연된 강 시트를 제조하는 단계, - 상기 압연된 강 시트를 어닐링하는 단계로서, 상기 어닐링하는 단계는 100초 내지 210초의 시간동안 860℃ 내지 890℃ 의 어닐링 온도 (TA) 로 상기 압연된 강 시트를 소킹 (soaking) 하는 단계를 포함하는, 상기 압연된 강 시트를 어닐링하는 단계, - 220℃ 내지 330℃ 의 켄칭 온도 (TQ) 로 상기 어닐링된 강 시트를 냉각하는 단계로서, 상기 냉각하는 단계는 적어도 500℃ 의 최초 냉각 온도 (TC) 로부터 상기 켄칭 온도 (TQ) 로 적어도 15℃/s 의 냉각 속도로 상기 어닐링된 강 시트를 냉각하는 단계를 포함하는, 상기 어닐링된 강 시트를 냉각하는 단계, - 380℃ 보다 높은 제 1 과시효 온도 (TOA1) 까지 115초 내지 240초의 시간 동안 상기 강 시트를 가열하고, 그 후 420℃ 내지 450℃ 의 제 2 과시효 온도 (TOA2) 까지 300초 내지 610초의 시간 동안 상기 강 시트를 가열하는 단계, - 5℃/s 보다 느린 냉각 속도로 100℃ 보다 낮은 온도로 상기 강 시트를 냉각하는 단계를 포함한다. 상기 강 시트의 조직은 80% 보다 많은 템퍼링된 마텐자이트, 5% 보다 많은 잔류 오스테나이트, 5% 보다 적은 페라이트, 5% 보다 적은 베이나이트 및 6% 보다 적은 새로운 마텐자이트를 포함한다.

Description

고강도 강 시트를 제조하기 위한 방법 및 얻어진 시트{METHOD FOR MANUFACTURING A HIGH STRENGTH STEEL SHEET AND SHEET OBTAINED}

본 발명은 작업성 및 항복 강도에서 우수한 고강도 강 시트들 및 고강도 강 시트들을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

트레일러들, 트롤리들, 버스들, 트럭들, 농업 기계들, 쓰레기차들, 자동차 부품들 등과 같은 다양한 장비들을 제작하도록, DP (2 상) 강들 또는 TRIP (변태 유기 소성 : transformation induced plasticity) 강들로 제조된 고강도 강 시트들이 일반적으로 사용된다. 일부 잔류 오스테나이트를 구비한 마텐자이트 조직을 갖고 약 0.2% C, 약 2% Mn, 약 1.7% Si 를 포함하는 그러한 강들, 예를 들면 TRIP 강들의 일부는 약 980 MPa 의 인장 강도 (TS), 약 750 MPa 의 항복 강도 (YS) 및 8% 보다 큰 연신율 (E) 을 갖는다.　 이들 시트들은 시트들이 몇백초 유지되는 과시효 (overaging) 섹션을 포함하는 연속적인 어닐링 라인들에서 제조된다.

이들 강들로 제조된 장비들의 중량을 감소시키도록, 양호한 작업성을 갖는 데 필수적인 연신율을 감소시키지 않고 그리고 용접성을 감소시키지 않고 인장 강도 및 항복 강도를 증가시키는 것이 매우 바람직하다. 그러나 DP 또는 TRIP 강들에 있어서, 1500　MPa 보다 큰 인장 강도를 얻는 것이 가능할 지라도, 연신율이 8% 보다 클 때에 항복 강도는 950 MPa 보다 낮게 유지되고 항복 강도가 1000 MPa 보다 클 때에, 연신율은 8% 에 달하지 못한다.

2.6% 보다 많게 그러한 강들의 Mn 함량을 증가시킴으로써 그리고 Ti 와 같은 일부 마이크로합금 원소들을 첨가함으로써, 1000 MPa 보다 큰 항복 강도, 1150 MPa 보다 큰 인장 강도 및 8% 보다 큰 연신율을 갖는 시트들을 얻는 것이 가능하다. 그러나 Mn 함량의 증가에 대한 요구는 편석 현상들을 현저하게 증가시키는 단점을 갖고, Ti 와 같은 원소들의 첨가에 대한 요구는 작은 침전물들로 인해 총 연신율을 감소시키는 단점을 갖는다.

또한 약 0.25% 의 Mo 를 첨가시킴으로써 그러한 특징들을 얻는 것이 가능한 것처럼 보인다. 그러나 그러한 첨가로 시트들은 양호한 조건들에서 냉간 압연될 수 없다. 따라서, 열간 압연의 제한들로 인해, 요구된 두께를 갖는 시트들을 제조하는 것이 불가능하다.

따라서, 바람직하게, 너무 많은 Mn 및/또는 마이크로합금 원소들을 첨가하지 않고, 시트가 몇백초 유지되는 과시효 섹션을 포함하는 연속적인 어닐링 라인을 사용하여, 1000 MPa 보다 큰 항복 강도, 1150 MPa 보다 큰 인장 강도 및 8% 보다 큰 연신율을 갖는 냉간 압연된 강 시트를 제조할 수 있는 것에 대한 여지가 있다.

이러한 목적을 위해, 본 발명은 1000 MPa 보다 큰 항복 강도 (YS), 1150 MPa 보다 큰 인장 강도 (TS) 및 8% 보다 큰 총 연신율 (E) 을 갖는 강 시트를 제작하기 위한 방법에 관한 것이고, 상기 방법은:

- 중량 % 로, 0.19% 내지 0.22% C, 2% 내지 2.6% Mn, 1.45% 내지 1.55% Si, 0.15% 내지 0.4% Cr, 0.020% 보다 적은 P, 0.011% 보다 적은 S, 0.008% 보다 적은 N, 0.015% 내지 0.070% Al 을 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피 불순물들인 강으로부터 압연을 통해 강 시트를 제조하는 단계,

- 압연된 강 시트를 어닐링하는 단계로서, 상기 어닐링하는 단계는 100초 내지 210초의 시간 동안 860℃ 내지 890℃ 의 어닐링 온도 (TA) 로 시트를 소킹 (soaking) 하는 단계를 포함하는, 상기 압연된 강 시트를 어닐링하는 단계,

- 220℃ 내지 330℃ 의 켄칭 (quenching) 온도 (TQ) 로 어닐링된 시트를 냉각하는 단계로서, 상기 냉각하는 단계는 적어도 500℃ 의 최초 냉각 온도 (TC) 로부터 켄칭 온도 (TQ) 로 적어도 15℃/s 의 냉각 속도로 시트를 냉각하는 단계를 포함하는, 상기 어닐링된 시트를 냉각하는 단계,

- 380℃ 보다 높은 제 1 과시효 온도 (TOA1) 까지 115초 내지 240초의 시간 동안 강 시트를 가열하고, 그 후 420℃ 내지 450℃ 의 제 2 과시효 온도 (TOA2) 까지 300초 내지 610초의 시간 동안 시트를 가열하는 단계 및,

- 5℃/s 보다 느린 냉각 속도로 100℃ 보다 낮은 온도로 강 시트를 냉각하는 단계를 포함하고,

강 시트는 80% 보다 많은 템퍼링된 마텐자이트, 5% 보다 많은 잔류 오스테나이트, 5% 보다 적은 페라이트, 5% 보다 적은 베이나이트 및 6% 보다 적은 새로운 마텐자이트를 포함하는 조직을 갖는다.

어닐링은 90초 내지 190초의 시간 동안 어닐링 온도 (TA) 내지 795℃ 의 온도로 시트를 소킹하는 제 2 단계를 포함할 수 있다.

방법은 소킹하는 제 2 단계와 냉각하는 단계 사이에, 소킹하는 제 2 단계의 종단시의 온도로부터 최초 냉각 온도 (TC) 로 7℃/s 내지 16℃/s 의 냉각 속도로 최초 냉각하는 단계를 추가로 포함한다.

압연을 통한 강 시트의 제조는:

- 1030℃ 보다 높은 온도로 본 발명에 따른 강으로 제조된 슬래브를 가열하는 단계,

- 880℃ 보다 높은, 바람직하게 890℃ 내지 910℃ 의 압연 온도의 한도로 2 mm 내지 3 mm 의 두께를 갖는 열간 압연된 시트를 얻도록 슬래브를 열간 압연하는 단계,

- 520℃ 내지 600℃, 바람직하게 550℃ 내지 570℃ 의 온도로 열간 압연된 시트를 코일링하는 단계,

- 0.7 mm 내지 1.5 mm 의 두께를 갖는 냉간 압연된 시트를 얻도록 50% 내지 60% 의 압하율로 열간 압연된 시트를 냉간 압연하는 단계를 포함할 수 있다.

방법은 코일링하는 단계와 냉간 압연하는 단계 사이에, HNX 분위기 하에서 30 시간보다 많은 시간 동안 600℃ 내지 700℃ 의 온도로 배치 어닐링하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명은 또한 중량 % 로, 0.19% 내지 0.22% C, 2% 내지 2.6% Mn, 1.45% 내지 1.55% Si, 0.15% 내지 0.4% Cr, 0.020% 보다 적은 P, 0.0011% 보다 적은 S, 0.008% 보다 적은 N, 0.015% 내지 0.07% Al 을 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피 불순물들인 강으로 제조된 1000 MPa 보다 큰 항복 강도 (YS), 1150 MPa 보다 큰 인장 강도 (TS) 및 8% 보다 큰 총 연신율 (E) 을 갖는 고강도 강-시트에 관한 것이고, 강은 80% 보다 많은 템퍼링된 마텐자이트, 5% 보다 많은 잔류 오스테나이트, 5% 보다 적은 페라이트, 5% 보다 적은 베이나이트 및 6% 보다 적은 새로운 마텐자이트를 포함하는 마이크로 조직을 갖는다.

바람직하게, 잔류 오스테나이트에서 탄소의 양은 적어도 0.9% 이고 바람직하게 최대 1.5% 이다.

더욱 바람직하게, 잔류 오스테나이트에서 탄소의 양은 0.9% 내지 1.2% 이다.

본 발명은 지금부터 제한들을 도입하지 않고 예로서 예시되고 상세하게 설명될 것이다.

본 발명에 따른 강의 조성은 중량 % 로:

- 충분한 연신율을 얻는 것이 필수적인 잔류 오스테나이트의 안정성을 개선시키고 만족스러운 강도를 보장하기 위해 0.19% ≤ C ≤0.22% 를 포함한다. 탄소 함량이 너무 높으면, 열간 압연된 시트는 냉간 압연하기에 너무 경질로 되고 용접성이 불충분해진다.

본 발명에 따른 강의 조성은 중량 % 로:

- 2% ≤Mn ≤2.6% 을 포함한다. 망간 함량은 시트가 제작될 연속적인 어닐링 라인의 냉각 능력을 고려하여 적어도 80% 의 템퍼링된 마텐자이트를 포함하는 조직을 얻을 수 있기 위해 충분한 경화능을 갖도록 2% 보다 많고 바람직하게 2.1% 보다 많아야 하는 데, 왜냐하면 2% 미만일 때에 인장 강도는 1150 MPa 미만으로 될 것이다. 2.6% 초과일 때에, 성형성을 열화시키는 편석 이슈들이 나타난다. 바람직한 실시형태에서, Mn 함량은 편석 이슈들을 감소시키도록 2.3% 이하이다.

- 1.3% ≤Si ≤1.6%; 바람직하게 Si ≥1.45% %; 바람직하게 Si ≤1.55% 를 포함한다. Si 함량은 오스테나이트를 안정화시키고 고용체 강화를 제공하도록 충분해야 한다. 추가로, Si 는 과시효로로부터 기인한 마텐자이트로부터 오스테나이트로의 탄소 재분배 중에 카바이드들의 형성을 지연시키고, 따라서 용체에서 탄소를 유지하여 오스테나이트를 안정화시킨다. 그러나 너무 많은 Si 함량에서는, 산화 규소들이 표면에서 형성될 것이고 이는 코팅성을 열화시킨다.

- 과시효 처리 중에 베이나이트의 형성을 지연시키기 위해 잔류 오스테나이트를 안정화시키고 경화능을 증가시키도록 0.15%　≤Cr　≤0.4% 을 포함한다. 바람직하게 크롬 함량은 0.30% 이상이다.

- P ≤ 0.02% 을 포함한다. 인은 카바이드들 형성을 감소시킴으로써 오스테나이트로 탄소의 재분배를 촉진시킬 수 있다. 그러나 너무 많은 P 첨가는 열간 압연 온도들에서 시트를 취성으로 만들고 마텐자이트의 인성을 감소시킨다.

- S ≤0.011% 및 바람직하게 ≤0.005% 을 포함한다. 황은 중간 또는 최종 제품을 취성으로 만들 수 있는 불순물이다.

- N ≤0.008% 를 포함한다. 이러한 원소는 정교화로부터 기인한다. 질소는 어닐링 중에 오스테나이트 그레인의 조대화를 제한하는 질화 알루미늄들을 형성할 수 있다.

- 0.015% ≤Al ≤0.070% 을 포함한다. 알루미늄은 일반적으로 탈산을 위해 액체 강에 첨가된다. 추가로, 산소와 조합되지 않은 알루미늄의 잔부는 높은 온도에서 오스테나이트 그레인 사이즈의 조대화를 제한하는 질화물들을 형성할 수 있다.

조성의 잔부는 철 및 불가피 불순물들이다. 본 발명에서, Ni, Mo, Cu, Ti, Nb, V, B 등은 불순물들로서 여겨진다. 따라서, 그들의 함량들은 Ni 에 대해 0.050%, Mo 에 대해 0.04%, Cu 에 대해 0.01%, Ti 에 대해 0.007%, Nb 에 대해 0.005%, V 에 대해 0.007%, B 에 대해 0.0007% 보다 작다.

본 발명에 따라 시트를 제작하도록, 우선, 슬래브와 같은 반마무리 가공된 제품은 열간 압연된 시트를 얻도록 열간 압연된다. 열간 압연된 시트는 그 후 원하는 두께를 갖는 냉간 압연된 시트를 얻도록 냉간 압연된다. 그 후, 냉간 압연된 시트는 YS　≥1000 MPa, TS ≥1150 MPa 및 E (총 연신율) ≥8% 인 원하는 기계적 특성들 및 원하는 마이크로 조직을 얻도록 연속적인 어닐링 라인을 사용하여 열처리된다.

열간 압연을 위해, 슬래브 가열 온도는 카바이드들의 완전 용해를 갖도록 1030℃ 보다 높다. 스케일 손실 (scale loss) 에서의 증가를 방지하도록, 이러한 온도는 1340℃ 밑으로 유지되어야 한다. 그러나, 바람직하게 온도는 너무 높은 마무리 가공 온도를 갖지 않도록 1150℃ 보다 낮게 유지되어야만 한다.

마무리 가공 온도 또는 압연의 한도 온도는 밴드형 마이크로조직을 갖지 않고 균질한 조직을 얻기 위해 강의 Ac₃ 변태점보다 높게 유지되도록 880℃ 보다 높아야 한다. 이러한 온도는 비재결정화 온도 초과로 되지 않도록 1000℃ 보다 낮게 유지되어야 한다. 바람직하게 마무리 가공 온도는 890℃ - 910℃ 의 범위로 유지되어야 하고, 최적의 마무리 가공 온도는 900℃ 이다.

열간 압연 후에, 일반적으로 2 mm 내지 3 mm 의 두께를 갖는 열간 압연된 시트는 520℃ 내지 600℃, 바람직하게 550℃ 내지 570℃ 의 온도로 코일링된다. 코일링 온도는 너무 높은 냉간 압연력들을 사용하지 않고 냉간 압연될 수 있는 열간 압연된 시트를 갖도록 520℃ 보다 높고 피로 특성들에 해로운 입계 산화를 회피하도록 570℃ 보다 낮아야 한다.

선택적으로, 시트는 시트의 말단들 및 에지들의 취성을 감소시키도록 그리고 경도를 균질화시키도록 배치 어닐링된다. 배치 어닐링은 HNX 분위기 하에서 600℃ 내지 700℃ 의 온도로 행해진다. 바람직하게 어닐링 시간은 30 시간보다 많다. 그 후 시트는 70℃ 까지 느리게 냉각된다. 바람직하게, 냉각은 적어도 30 시간이 요구되어야 한다.

그 후, 시트는 0.7 mm 내지 1.5 mm, 바람직하게 0.8 mm 보다 크고 그리고/또는 1.4 mm 보다 작은 원하는 두께에 이르도록 바람직하게 50% 내지 60% 압하율로 냉간 압연된다.

냉간 압연된 시트는 그 후 50 m/min 의 최소의 라인 속도로 연속적인 어닐링 라인에서 어닐링된다. 그것은 시트가 라인에서 스크롤되는 속도이다. 이러한 속도는 시트의 두께에 종속된다. 그러한 연속적인 라인에서, 시트가 보다 두꺼울수록, 속도가 더욱 느리게 된다는 것은 본 기술분야에 잘 공지되어 있다.

연속적인 라인은 어닐링 온도까지 시트를 가열할 수 있는 가열 구역, 라디언트 튜브 노 (radiant tube furnace) 인 제 1 부분과 몇백 초의 시간 동안 어닐링 온도로 시트를 유지할 수 있는 제 2 부분인 두개의 부분들로 분할될 수 있는 소킹 구역, 급속 냉각의 시작 온도까지 너무 빠르지 않은 냉각 속도로 시트를 냉각하는 최초 냉각 구역, 급속 냉각이 정지되는 켄칭 온도 (TQ) 까지 시트를 켄칭할 수 있는 급속 냉각 구역, 과시효 단계에 상응하는 온도들로 시트를 가열하고 유지할 수 있는 제 1 및 제 2 부분의 과시효 구역들, 및 주위 온도까지 시트를 냉각할 수 있는 최종 냉각 구역을 적어도 포함한다.

가열 구역에서, 시트는 완전히 오스테나이트 조직을 얻도록 강의 Ac₃ 변태점보다 높아야 하는 860℃ 보다 높지만, 그러나 바람직하게 너무 많은 오스테나이트 그레인들을 조대화시키지 않도록 890℃ 보다 낮은 어닐링 온도까지 가열된다.

라디언트 튜브들을 포함하는 소킹 구역의 제 1 부분에서, 시트는 시트의 속도에 따라 100 내지 200 초의 시간 동안 어닐링 온도 (TA) 에서 또는 이러한 온도 주위에서 그러나 860℃ 초과에서 유지되고, 이러한 속도는 시트의 두께에 따른다.

소킹 구역의 제 2 부분에서 시트는 시트의 두께에 따라 약 80 초 내지 약 180 초의 시간 동안 어닐링 온도로 유지된다. 시트의 온도는 온도가 구역의 한도에서 어닐링 온도보다 낮지만 그러나 795℃ 보다 높게 유지되도록 느리게 감소된다.

소킹 후에, 시트는 시트의 두께에 따라 7℃/s 내지 16℃/s 의 냉각 속도로 적어도 500℃ 의 온도 (TC) 까지 냉각되는 제 1 냉각 구역을 통과한다. 시트가 두꺼울수록, 냉각 속도가 느려진다.

이러한 제 1 냉각 후에, 시트의 조직은 전체적으로 오스테나이트를 유지한다.

그 후, 시트는 220℃ 내지 330℃ 의 켄칭 온도 (QT) 까지 제 1 냉각 한도의 온도 (TC) 로부터 적어도 15℃/s 의 속도로 냉각되는 급속 냉각 구역을 통과한다. 냉각 속도는 시트의 두께 따르지만, 그러나 잔류 오스테나이트를 갖는 마텐자이트 조직을 얻도록 임계 켄칭율보다는 항상 빠르다. 이러한 조직은 부가적으로 그러나 5% 보다 적은, 바람직하게 2% 보다 적은 일부 페라이트를 포함하고 이상적으로 페라이트를 포함하지 않을 수 있다.

켄칭 온도는 적어도 5% 보다 많고 바람직하게 약 15% 의 잔류 오스테나이트를 포함하는 조직을 얻도록 선택된다. 약 15% 의 잔류 오스테나이트를 얻도록, 본 발명에 따른 조성을 갖는 강에 대한 이론적 최적의 켄칭 온도는 약 235℃ 이다. 따라서, 바람직하게, 켄칭 온도는 220℃ 내지 245℃ 이다.

켄칭 후에, 시트는 350℃ 내지 450℃ 의 온도까지 시트를 가열할 수 있는 과시효 섹션을 통과한다. 이러한 과시효 구역에서, 온도는 두개의 구역들로 이러한 과시효 구역을 분할하는 두개의 상이한 지점들에서 측정되고, 제 1 측정은 과시효 섹션의 진입 후에 몇 미터에서 행해지고 제 2 측정은 과시효 섹션의 출구에서 행해진다.

제 1 구역에서, 시트는 350℃ 보다 높고 바람직하게 380℃ 보다 높은 제 1 과시효 온도 (TOA1) 까지 점진적으로 가열되도록 두께에 따라 115초 내지 240초의 시간 동안 가열된다.

제 2 구역에서, 시트는 제 1 과시효 온도로부터 TOA1 보다 높은 제 2 과시효 온도 (TOA2) 까지 가열되도록 시트의 두께에 따라 300초 내지 610초의 시간 동안 가열되고, TOA2 는 420℃ 내지 450℃ 이다.

이러한 처리의 목적은 오스테나이트에서 탄소를 풍부하게 하도록 마텐자이트로부터 오스테나이트로 탄소를 전달하는 것이고, 따라서 시트가 70℃ 보다 낮은 온도로 냉각될 때에, 오스테나이트가 안정되게 유지된다. 잔류 오스테나이트에서 탄소의 양은 잔류 오스테나이트의 충분한 안정화를 보장하는 적어도 0.9% 내지 1.5% 까지이다. 잔류 오스테나이트에서 탄소가 1.5% 를 초과하면, 상기 잔류 오스테나이트는 너무 경화될 것이다. 바람직하게, 잔류 오스테나이트에서 탄소의 양은 0.9% 내지 1.2% 이다.

추가로 마텐자이트에서는 카바이드 형성없이 탄소가 고갈되고, 이는 마텐자이트를 덜 취성으로 만든다.

과시효의 지속 시간 및 온도에서는 베이나이트의 형성이 거의 없고 바람직하게 베이나이트의 형성이 전혀 없게 된다.

과시효 처리 후에, 시트는 새로운 마텐자이트의 형성을 전혀 갖지 않거나 또는 거의 갖지 않도록 바람직하게 5℃/s 보다 낮은 냉각 속도로 70℃ 보다 낮은 온도까지 냉각된다. 그러나 이러한 냉각 속도는 시트의 속도 및 라인의 특징과 양립 가능하고 베이나이트의 형성을 전혀 갖지 않거나 또는 거의 갖지 않도록 충분히 높아야만 한다.

그러한 처리에 있어서, 상기 규정된 바와 같은 화학 조성을 갖는 시트를 얻는 것이 가능하고, 조직은 80% 보다 많은 마텐자이트, 및 바람직하게 85% 보다 많은 마텐자이트, 적어도 5%, 바람직하게 8% 보다 많은 잔류 오스테나이트, 5% 보다 적고 바람직하게 2% 보다 적은 페라이트를 포함한다.

실온까지 냉각 후에 잔류 오스테나이트에서 탄소의 양은 적어도 0.9% 내지 1.5% 까지로, 바람직하게 0.9% 내지 1.2% 로 유지된다.

마텐자이트는 바람직하게 카바이드들 없이 템퍼링되고 즉 감소된 탄소 함량을 갖는 마텐자이트는 과시효로 기인된다. 그러나 마텐자이트는 또한 6% 까지의 새로운 마텐자이트 및 일부 베이나이트를 포함할 수 있고, 일부 베이나이트의 조직 함량은 5% 보다 적고 바람직하게 2% 보다 적다. 임의의 경우에 조직은 적어도 80% 의 템퍼링된 마텐자이트를 함유하는 것이 바람직하다.

잔류 오스테나이트의 비율은 바람직하게 보다 덜 과소평가된 결과들을 부여하는 방법인 XRD 방법에 의해 측정된다.

그러한 조직에 있어서, 시트는 1000 MPa 보다 높은 항복 강도 (YS), 1150 MPa 보다 높은 인장 강도 (TS) 및 8% 보다 큰 총 연신율 (E) 을 갖는다.

원하는 결과들을 얻는 것이 가능한 강의 화학적 조성을 결정하도록, 일부 시험들은 중량 % 로 표 1 에 나타낸 조성을 갖는 샘플들 S1, S2, S3 및 S4 로 행해졌다.

표 1

화학적 조성들은 상당한 양의 잔류 오스테나이트를 갖는 마텐자이트 조직를 얻도록 선택되었다.

강들은 산업적 스케일로 제조되었고, 열간 압연되었고 그 후 냉간 압연되었고 샘플들은 염욕 처리들을 사용하여 열처리되었다.

열처리들은 Ac₃ 보다 높은 어닐링 온도 (TA) 에서 어닐링, 켄칭 온도 (QT) 까지 켄칭 뒤에 과시효 시간 (OA) 동안 과시효 온도 (TOA) 에서 과시효로 이루어졌다. 켄칭 온도는 상당한 양의 잔류 오스테나이트를 갖는 마텐자이트 조직을 얻도록 선택되었다.

열처리의 조건들 및 얻어진 결과들: 항복 강도 (YS), 인장 강도 (TS), 총 연신율 (E), 잔류 오스테나이트의 분율 %Y 는 표 2 에 나타낸다:

표 2

샘플들 S1 및 S4 에 대해 과시효는 일정한 온도에서 홀딩 (holding) 이 아니라 홀딩의 시작에서의 300℃ 로부터 홀딩 한도에서의 450℃ 로 증가하는 온도에서의 홀딩이었다.

모든 어닐링 온도들은 강들의 AC₃ 온도들보다 높았다; 따라서, 켄칭 전에 조직은 완전히 오스테나이트였다.

켄칭 후에 조직은 샘플들 S2, S3 및 S4 에 대해 일부 잔류 오스테나이트를 갖는 마텐자이트였다.

샘플 S1 에 대해, 조직은 또한 몇 분율들의 페라이트 및 베이나이트를 포함하였다.

이들 결과들은 원하는 특성들이 단지 S2 의 강, 즉 CMnSiMo 강 및 S4 의 강, 즉 CMnSiCr 강으로써만 달성될 수 있다는 것을 나타낸다. 그러나 이들 강들에 상응하는 시트들의 제조는 530℃ 내지 550℃ 의 온도로 열간 압연 및 코일링 후에, 강이 냉간 압연되기에는 너무 경질로 되기 때문에 냉간 압연되는 것이 너무 어려웠다는 것을 도시했다.

따라서 이들 결과들은 원하는 특성들 (YS > 1000 MPa, TS > 1150 MPa, E > 8%) 을 갖는 냉간 압연된 시트들을 제작하는 데 유용한 단지 허용 가능한 타입의 강이 약 0.2%C, 약 2.3%Mn, 약 1.5%Si 및 0.35%Cr 를 포함하는 타입 CMnSiCr 이라는 것을 도시한다.

이러한 강에 있어서, 시트들은 열간 압연 및 냉간 압연에 의해 제조되었고 그 후 연속적인 어닐링 라인에서 열처리되었다.

두개의 캐스트들이 사용되었고, 그 조성들이 표 3 에 나타내어진다:

표 3

강은 슬래브들을 얻도록 연속적으로 캐스팅되었다. 슬래브들은 열간 코일들 (또는 열간 압연된 시트들) 을 얻도록 열간 압연되었고 그 두께들은 2.8 mm 내지 2.05 mm 었다.

슬래브들은 1050℃ 에서 가열되었고 압연은 캐스트 1 에 대해 930℃ 내지 950℃ 및 캐스트 3 에 대해 860℃ 내지 910℃ 의 온도로 마무리 가공되었다.

제 1 냉간 압연 테스트들 중에, 에지 크랙들이 열간 압연된 시트의 에지들의 너무 높은 경도로 인해 나타났다.

다른 시트들은 HNX 분위기 하에서 6 시간 동안 650℃ 로 배치 어닐링되었다. 이러한 배치 어닐링 후에, 냉간 압연 곤란성들이 더 이상 존재하지 않았다.

열간 압연된 시트들은 0.8 mm, 1 mm 및 1.4 mm 의 두께들을 갖는 냉간 압연된 시트들을 얻도록 냉간 압연되었다.

냉간 압연된 시트들은 연속적인 어닐링 라인에서 열처리되었고, 라인 속도는 원하는 켄칭 온도 및 시트의 두께에 따라 50m/mn 내지 100 m/mn 이었다.

연속적인 라인에서, 열처리는 다음의 단계들을 포함하였다:

- 주위 온도로부터 어닐링 온도 (TA) 로 시트를 가열하는 단계;

- 어닐링 온도 (TA1) 로 시트를 소킹하는 단계 (제 1 소킹);

- 어닐링 온도 내지 795℃ 의 온도 (TA2) 로 시트를 소킹하는 단계로서, 시트의 온도는 어닐링 온도 (TA1) 로부터 온도 (TA2) 로 규칙적으로 그리고 느리게 감소하는, 상기 어닐링 온도 내지 795℃ 의 온도 (TA2) 로 시트를 소킹하는 단계 (제 2 소킹);

- 적어도 500℃ 의 최초 냉각 온도 (TC) 까지 시트를 냉각하는 단계 (최초 냉각);

- 시트를 켄칭하도록 15℃/s 보다 빠른 냉각 속도로 온도 (TC) 로부터 켄칭 온도 (TQ) 까지 시트를 냉각하는 단계;

- 제 1 과시효 온도 (TOA1) 까지 115 내지 240초의 시간 (t₁) 동안 시트를 가열하는 단계;

- 제 1 과시효 온도로부터 제 2 과시효 온도 (TOA2) 로 300초 내지 610초의 시간 (t₂) 동안 시트를 가열하는 단계;

- 실온 (또는 주위 온도) 까지 시트를 냉각하는 단계.

예들 및 반례들에 대해 얻어진 열처리들 및 기계적 특성들의 파라미터들은 표 4 에 나타내어진다.

표 4 에서 예들 C-1, C-2 및 C-3 은 반례들이고 E-1, E-2, E-3, E-4, E-5, E-6 및 E-7 은 본 발명에 따른 예들이다.

표 4

이러한 표에서, 제 1 및 제 2 과시효 온도들이 단지 두께 및 가열의 지속 시간 (즉 라인에서 시트의 속도) 에만 종속되지 않는다는 것을 알 수 있다. 이는 각각의 구역의 가열 파워가 부분적으로 조정될 수 있다는 사실로부터 기인한다.

반례 C-1 는 너무 많은 페라이트의 존재로 인해 낮은 항복 강도를 보인다. 이는 어닐링 온도 (TA1) 가 너무 낮다는 사실로부터 기인한다. 이러한 온도 851℃ 는 AC3 온도보다 낮다. 따라서, 강은 켄칭 전에 완전히 오스테나이트가 아니고 5% 보다 많은 페라이트를 유지한다.

반례들 C-2 및 C-3 는 과시효 온도들이 너무 낮고 마텐자이트가 충분히 템퍼링되지 않았기 때문에 낮은 연신율을 보인다. 추가로, 잔류 오스테나이트는 탄소가 불충분하였고, 따라서 오스테나이트는 충분히 안정화되지 않았고 6% 보다 많은 새로운 마텐자이트가 형성되었다.

예들 E-5, E-6 및 5-7 는 켄칭 온도가 최적의 온도로 연산되는 235℃ 만큼 낮을 필요는 없다는 것을 도시한다.

그러나 예들 E-1 내지 E-7 는 원하는 기계적 특성들에 도달하는 것이 가능하다는 것을 도시한다.

Claims

1000 MPa 보다 큰 항복 강도 (YS), 1150 MPa 보다 큰 인장 강도 (TS) 및 8% 보다 큰 총 연신율 (E) 을 갖는 강 시트를 제조하기 위한 방법으로서,
상기 방법은:
- 중량 % 로, 0.19% 내지 0.22% C, 2% 내지 2.6% Mn, 1.45% 내지 1.55% Si, 0.15% 내지 0.4% Cr, 0.020% 보다 적은 P, 0.011% 보다 적은 S, 0.008% 보다 적은 N, 0.015% 내지 0.070% Al 을 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피 불순물들인 강으로부터 압연을 통해 강 시트를 제조하는 단계,
- 상기 압연된 강 시트를 어닐링하는 단계로서, 상기 어닐링하는 단계는 100초 내지 210초의 시간동안 860℃ 내지 890℃ 의 어닐링 온도 (TA) 로 상기 압연된 강 시트를 소킹 (soaking) 하는 단계를 포함하는, 어닐링하는 단계,
- 220℃ 내지 330℃ 의 켄칭 (quenching) 온도 (TQ) 로 어닐링된 상기 강 시트를 냉각하는 단계로서, 상기 냉각하는 단계는 적어도 500℃ 의 최초 냉각 온도 (TC) 로부터 상기 켄칭 온도 (TQ) 로 적어도 15℃/s 의 냉각 속도로 어닐링된 상기 강 시트를 냉각하는 단계를 포함하는, 어닐링된 상기 강 시트를 냉각하는 단계,
- 380℃ 보다 높은 제 1 과시효 온도 (TOA1) 까지 115초 내지 240초의 시간 동안 상기 강 시트를 가열하고, 그 후 420℃ 내지 450℃ 의 제 2 과시효 온도 (TOA2) 까지 300초 내지 610초의 시간 동안 상기 강 시트를 가열하는 단계,
- 5℃/s 보다 느린 냉각 속도로 100℃ 보다 낮은 온도로 상기 강 시트를 냉각하는 단계를 포함하고,
상기 강 시트는 80% 보다 많은 템퍼링된 마텐자이트, 5% 보다 많은 잔류 오스테나이트, 5% 보다 적은 페라이트, 5% 보다 적은 베이나이트 및 6% 보다 적은 새로운 마텐자이트를 포함하는 조직을 갖는, 강 시트를 제조하기 위한 방법.

제 1 항에 있어서,
상기 어닐링하는 단계는 90초 내지 190초의 시간 동안 상기 어닐링 온도 (TA) 내지 795℃ 의 온도로 상기 강 시트를 소킹하는 제 2 단계를 포함하는, 강 시트를 제조하기 위한 방법.

제 2 항에 있어서,
상기 소킹하는 제 2 단계와 냉각하는 단계 사이에, 상기 소킹하는 제 2 단계의 종단시의 온도로부터 상기 최초 냉각 온도 (TC) 로 7℃/s 내지 16℃/s 의 냉각 속도로 최초 냉각하는 단계를 추가로 포함하는, 강 시트를 제조하기 위한 방법.

제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
압연을 통한 상기 압연된 강 시트의 제조는:
- 1030℃ 보다 높은 온도로 제 1 항에 규정된 바와 같은 상기 강으로 제조된 슬래브를 가열하는 단계,
- 880℃ 보다 높은, 바람직하게 890℃ 내지 910℃ 의 압연 온도의 한도로 2 mm 내지 3 mm 의 두께를 갖는 열간 압연된 시트를 얻도록 상기 슬래브를 열간 압연하는 단계,
- 520℃ 내지 600℃, 바람직하게 550℃ 내지 570℃ 의 온도로 상기 열간 압연된 시트를 코일링 (coiling) 하는 단계,
- 0.7 mm 내지 1.5 mm 의 두께를 갖는 냉간 압연된 시트를 얻도록 50% 내지 60% 의 압하율로 상기 열간 압연된 시트를 냉간 압연하는 단계를 포함하는, 강 시트를 제조하기 위한 방법.

제 4 항에 있어서,
상기 코일링하는 단계와 상기 냉간 압연하는 단계 사이에, HNX 분위기 하에서 30 시간보다 많은 시간 동안 600℃ 내지 700℃ 의 온도로 배치 어닐링하는 단계를 추가로 포함하는, 강 시트를 제조하기 위한 방법.

고강도 강 시트로서,
중량 % 로, 0.19% 내지 0.22% C, 2% 내지 2.6% Mn, 1.45% 내지 1.55% Si, 0.15% 내지 0.4% Cr, 0.020% 보다 적은 P, 0.0011% 보다 적은 S, 0.008% 보다 적은 N, 0.015% 내지 0.07% Al 을 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피 불순물들인 강으로 제조된 1000 MPa 보다 큰 항복 강도 (YS), 1150 MPa 보다 큰 인장 강도 (TS) 및 8% 보다 큰 총 연신율 (E) 을 갖고,
상기 강 시트는 80% 보다 많은 템퍼링된 마텐자이트, 5% 보다 많은 잔류 오스테나이트, 5% 보다 적은 페라이트, 5% 보다 적은 베이나이트 및 6% 보다 적은 새로운 마텐자이트를 포함하는 마이크로조직을 갖는, 고강도 강 시트.

제 6 항에 있어서,
상기 잔류 오스테나이트에서 C 의 양은 적어도 0.9% 인, 고강도 강 시트.

제 7 항에 있어서,
상기 잔류 오스테나이트에서 C 의 양은 0.9% 내지 1.5% 인, 고강도 강 시트.

제 8 항에 있어서,
상기 잔류 오스테나이트에서 C 의 양은 0.9% 내지 1.2% 인, 고강도 강 시트.