KR102367204B1

KR102367204B1 - 오스테나이트계 매트릭스를 가지는 twip 강 시트를 제조하는 방법

Info

Publication number: KR102367204B1
Application number: KR1020197033757A
Authority: KR
Inventors: 니꼴라 샤르보니에; 세바스띠앙 알랭; 마리-크리스띤 떼이시에; 제라르 프띠강
Original assignee: 아르셀러미탈
Priority date: 2016-05-24
Filing date: 2017-05-18
Publication date: 2022-02-23
Anticipated expiration: 2037-05-18
Also published as: MX2018014323A; MA45114A; KR20180128977A; US11414721B2; US20190218638A1; KR20190130681A; CN109154050B; RU2705826C1; JP6682661B2; UA121439C2; PL3464661T3; MA45114B1; WO2017203341A1; CN109154050A; BR112018071629B1; FI3464661T3; CA3025469A1; CA3025469C; ES3008936T3; HUE069559T2

Abstract

본 발명은 오스테나이트계 매트릭스를 가지는 TWIP 강 시트를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

오스테나이트계 매트릭스를 가지는 TWIP 강 시트를 제조하는 방법{METHOD FOR THE MANUFACTURE OF TWIP STEEL SHEET HAVING AN AUSTENITIC MATRIX}

본 발명은 오스테나이트계 매트릭스를 가지는 TWIP 강 시트를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 자동차의 제조에 매우 적합하다.

자동차의 중량을 감소시키기 위해, 자동차의 제조를 위해 고강도 강을 사용하는 것이 공지되어 있다. 예를 들어, 구조 부품들의 제조를 위해, 이러한 강의 기계적 특성은 향상되어야 한다. 하지만, 강의 강도가 향상될지라도, 연신율과, 따라서 경강의 성형성 (formability) 이 감소된다. 이러한 문제들을 극복하기 위하여, 양호한 성형성을 가지는 쌍정 유기 소성 강 (TWIP steels) 이 나타났다. 제품이 매우 양호한 성형성을 나타낼지라도, 최대 인장 강도 및 항도 강도와 같은 기계적 특성은 자동차 적용을 수행하는데 충분히 높지 않을 수도 있다.

특허 출원 US2006278309 은 열간 압연된 오스테나이트계 철/탄소/망간 강 시트를 개시하고, 상기 강 시트의 강도는 900 MPa 를 초과하고, 상기 강 시트의 결과물 (강도(MPa) * 파단시 연신율( %)) 은 45000 초과이고, 상가 강 시트의 화학 조성은 0.5 중량% ≤ C ≤ 0.7 중량%, 17 중량% ≤ Mn ≤ 24 중량%, Si ≤ 3 중량%, Al ≤ 0.050 중량%, S ≤ 0.030 중량%, P ≤ 0.080 중량%, N ≤ 0.1 중량%, 및, 선택적으로는, Cr ≤ 1 중량%, Mo ≤ 0.40 중량%, Ni ≤ 1 중량%, Cu ≤ 5 중량%, Ti ≤ 0.50 중량%, Nb ≤ 0.50 중량% 및 V ≤ 0.50 중량% 인 하나 이상의 원소들을 포함하고, 상기 조성은 철 및 제련으로부터 기인하는 불가피한 불순물을 더 포함하고, 상기 강의 재결정화분율 (recrystallized fraction) 은 75 % 초과이고, 상기 강의 침전된 카바이드의 표면 분율은 1.5 % 미만이고, 상기 강의 평균 입자 크기는 18 ㎛ 미만이다.

이러한 특허 출원에서, 냉간 압연 후에 950 MPa 초과의 강도를 가지는 냉간 압연된 오스테나이트계 철/탄소/망간 강 시트를 얻을 수 있다. 강 시트의 두께는 냉간 압연에 의해 단일 압연 단계에 의해서가 아니라 둘 이상의 단계들에 의해서 감소될 수도 있고, 각각의 압연 단계 후에 어닐링 작업이 뒤따른다. 마지막 압연 및 어닐링 단계 전의 입자 크기는 최종 제품의 강도 및 변형성 (deformability) 을 감소시키는 것이 없도록 18 미크론을 초과해서는 안 된다.

하지만, 이러한 오스테나이트계 강 시트의 강도는 충분히 높지 않다. 실제로, 실시예에서, 본 발명의 범위 내의 최대 강도는 1130 MPa 이다.

US2006/0179638 는 강 제품, 특히 강 시트 또는 강 스트립을 제조하는 방법을 개시하고, 강 스트립 또는 시트는 C: 1.00 중량%, Mn: 7.00 ~ 30.00 중량%, Al: 1.00 ~ 10.00 중량%, Si: 2.50 ~ 8.00 중량%, Al+Si: 3.50 ~ 12.00 중량%, B: 0.01 중량%, Ni: 8.00 중량%, Cu: 3.00 중량%, N: 0.60 중량%, Nb: 0.30 중량%, Ti: 0.30 중량%, V: 0.30 중량%, P: 0.01 중량%, 및 잔부로서 철 및 불가피한 불순물을 함유하는 강으로부터 제조되고, 상기 스트립 또는 시트로부터 최종 강 제품은 2 ~ 25 % 의 냉간 성형도로 발생하는 냉간 압연에 의해 후속하여 제조된다.

하지만, 이러한 방법을 적용함으로써, 2 ~ 25 % 의 정도를 가지는 냉간 압연 후에 얻어진 인장 강도 (Rm) 는 매우 낮다. 실제로, 실시예는, 냉간 성형도가 10 %, 즉 2 ~ 25 % 일 때 인장 강도가 최대 568 MPa 인 것을 보여준다. 게다가, 비교예에서, 냉간 성형도가 50 % 일 때 인장 강도는 최대 1051 MPa 이다. 추가로, 균일 연신율은 냉간 성형도가 30 또는 50 % 일 때 매우 급속하게 떨어진다. 마지막으로, 실시예에서 사용된 강, 이른바 경량 강은 매우 낮은 양의 탄소 (0.070 %C) 및 많은 양의 Mn (25.9 %Mn) 을 갖는다. 이러한 강은, 가공 경화 및 기계적 특성, 특히 항복 강도가 매우 낮으므로 매우 특이하다. 따라서, 이러한 강은 자동차 산업에서는 흥미롭지 않다.

CN102418032 는 강 재료의 제조 방법, 특히 쌍정 유기 소성 (TWIP) 고망간 강 시트의 강도 및 연신율의 결과물을 향상시키기 위한 어닐링 준비 프로세스를 개시한다. 이러한 방법은 열간 압연을 포함하고, 이어서 800 ~ 1000 ℃ 의 열 처리 온도 및 10 ~ 30 분의 열 처리 기간으로 산세 후에 2 ~ 4 회의 열간 압연된 시트의 냉간 압연 및 열 처리를 포함한다.

제조 요건에 따라, 산세 후에 열간 압연된 시트를 냉간 압연 및 열 처리하는 단계 (4) 가 3 회의 냉간 압연 및 열 처리 프로세스를 위해 수행되면, 제조 단계는 다음과 같다: 제 1 라운드의 냉간 압연 및 열 처리는 실온에서 열간 압연된 시트를 2.5 ~ 4 mm 로 냉간 압연하고, 그런 다음 냉간 압연된 시트를 가열로 내에서 10 ~ 15 분 동안 860 ~ 880 ℃ 의 설정 온도에서 유지시키고, 그 냉간 압연된 시트를 공기 냉각시키는 것을 포함한다; 후속하여, 제 2 라운드의 냉간 압연 및 열 처리는 제 1 라운드에서 냉간 압연 및 열 처리된 시트를 1.0 ~ 2 mm 로 냉간 압연하고, 그런 다음 시트를 10 ~ 15 분 동안 880 ~ 900 ℃ 의 설정 온도에서 유지시키고, 그 시트를 공기 냉각시키는 것을 포함한다; 후속하여, 제 3 라운드의 냉간 압연 및 열 처리는 제 2 라운드로부터 얻어진 시트를 0.8 ~ 1.5 mm 로 냉간 압연하고, 그런 다음 시트를 10 ~ 30 분 동안 880 ~ 950 ℃ 의 설정 온도에서 유지시키고, 그 시트를 공기 냉각시키는 것을 포함한다; 그럼으로써, 공기 냉각된 시트는 사용을 위해 최종 TWIP 강 시트가 된다.

하지만, 이러한 특허 출원에서, 한편으로는, 냉간 압연 동안 수행된 압하율의 백분율이 언급되지 않고, 다른 한편으로는, 바람직한 실시형태에서, 3 회의 냉간 압연 및 열 처리 프로세스가 수행되어, 기계적 특성의 감소 및 긴 처리 시간을 초래한다. 실제로, 3 회의 냉간 압연 및 열 처리 프로세스 후에 얻어진 실시예 1 은 오로지 980MPa 의 인장 강도 (MPa) 및 81 % 의 파단 후 연신율을 갖는다.

EP1878811 는 지연 균열에 대한 양호한 내성을 제공하는 강 시트의 제작 프로세스를 개시하고, 상기 프로세스는 이하의 단계들을 포함한다:

- 강을 공급하는 단계,

- 반제품 형태로 상기 강을 주조하는 단계,

- 상기 반제품을 재가열하는 단계,

- 시트를 얻기 위하여 최종 압연 온도까지 상기 반제품의 열간 압연을 수행하는 단계,

- 상기 시트를 코일링하는 단계,

- 선택적으로, 냉간 압연 및 어닐링을 수행하는 단계,

- 상기 시트가 적어도 15s 의 시간 (t) 동안 250 ~ 900 ℃ 의 온도에서 소킹 (soaked) 되는 적어도 하나의 소킹 처리 (soaking treatment) 를 수행하는 단계.

하지만, 개시된 방법은 지연 균열에 대한 양호한 내성을 얻기 위하여 마지막에 소킹 처리를 포함하는 매우 구체적인 방법이다. 또한, 어닐링 단계 후에 냉간 압연에 대한 언급이 없다. 오로지 언급된 냉간 압연은 어닐링 단계 전에 수행된다. 더욱이, 냉간 압연의 압하율의 백분율이 언급되지 않는다. 마침내, 강 조성은, 매우 낮은 0.050 % 이하의 양으로 Al 을 포함한다.

따라서, 본 발명의 목적은 향상된 기계적 특성을 가지는 TWIP 강 시트를 제조하는 방법을 제공함으로써 상기 단점들을 해결하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1 에 따른 TWIP 강 시트의 제조 방법을 제공함으로써 달성된다. 또한, 상기 방법은 청구항 2 내지 청구항 21 의 특징들을 포함할 수 있다.

다른 목적은 청구항 22 에 따른 TWIP 강 시트를 제공함으로써 달성된다. 또한, 강 시트는 청구항 23 의 특징을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 본 발명의 이하의 상세한 설명으로부터 자명해질 것이다.

본 발명을 설명하기 위하여, 여러 실시형태들 및 비제한적인 실시예들의 시험들이 특히 이하의 도면을 참조하여 설명될 것이다.

도 1 은 본 발명에 따른 일 실시형태를 도시한다.
도 2 는 본 발명에 따른 다른 실시형태를 도시한다.

이하의 용어들이 정의될 것이다:

- UTS: 최대 인장 강도,

- UTS_어닐링: 재결정 어닐링 후에 얻어진 최대 인장 강도,

- TE: 전 연신율 (total elongation),

- TE_어닐링: 재결정 어닐링 후에 얻어진 전 연신율, 및

- CR %: 2 차 냉간 압연의 압하율.

본 발명은 이하의 단계들을 포함하는 TWIP 강 시트를 제조하는 방법에 관한 것이다:

A. 슬래브를 제공하는 단계로서, 상기 슬래브는,

0.5 < C < 1.2 중량%,

13.0 ≤ Mn < 25.0 중량%,

S ≤ 0.030 중량%,

P ≤ 0.080 중량%,

N ≤ 0.1 중량%,

Si ≤ 3.0 중량%,

0.051 중량% ≤ Al ≤ 4.0 중량%, 및

단지 선택적으로,

Nb ≤ 0.5 중량%,

B ≤ 0.005 중량%,

Cr ≤ 1.0 중량%,

Mo ≤ 0.40 중량%,

Ni ≤ 1.0 중량%,

Cu ≤ 5.0 중량%,

Ti ≤ 0.5 중량%,

V ≤ 2.5 중량%,

0.06 ≤ Sn ≤ 0.2 중량%,

와 같은 하나 이상의 원소들,

철 및 세공 (elaboration) 으로부터 기인하는 불가피한 불순물로 이루어진 조성물의 잔부

를 포함하는 강 시트를 가지는, 상기 슬래브의 공급 단계,

B. 이러한 슬래브의 재가열 및 열간 압연 단계,

C. 코일링 단계,

D. 1 차 냉간 압연 단계,

E. UTS_어닐링 을 가지는 어닐링된 강 시트가 얻어지게 하는 재결정 어닐링 단계, 및

F. 이하의 방정식 A 를 만족시키는 압하율 CR % 를 갖는 2 차 냉간 압연:

1216.472-0.98795*UTS_어닐링≤(-0.0008*UTS_어닐링+1.0124)*CR %²+(0.0371*UTS_어닐링-29.583)*CR %.

어떠한 이론에도 구속됨 없이, 본 발명에 따른 방법이 적용될 때에, 특히 2 차 냉간 압연의 압하율이 방정식 A 를 만족시킬 때에, 향상된 기계적 특성, 구체적으로 더 높은 강도를 가지는 TWIP 강 시트를 얻을 수 있다는 것을 보여준다.

강의 화학 조성과 관련하여, C 는 기계적 특성 및 미세조직의 형성에서 중요한 역할을 한다. 이는 적층 결함 에너지를 증가시키고, 또한 오스테나이트 상의 안정성을 촉진시킨다. 13.0 ~ 25.0 중량% 의 Mn 함량과 결합될 때에, 이러한 안정성이 0.5 % 이상의 탄소 함량에 대해 달성된다. 바나듐 카바이드가 있는 경우, 높은 Mn 함량이 오스테나이트에서 바나듐 카바이드 (VC) 의 용해도를 증가시킬 수도 있다. 하지만, 1.2 % 초과의 C 함량에 대해, 예를 들어 바나듐 카바이드 또는 카보니트라이드의 과도한 침전으로 인해 연성이 감소하는 위험이 있다. 바람직하게는, 탄소 함량은 충분한 강도를 얻기 위하여 0.4 ~ 1.2 중량%, 더 바람직하게는 0.5 ~ 1.0 중량% 이다.

또한, Mn 은 강도를 증가시키기 위한, 적층 결함 에너지를 증가시키기 위한 그리고 오스테나이트 상을 안정화하기 위한 필수적인 원소이다. 그 함량이 13.0 % 미만인 경우, 변형성을 매우 눈에 띄게 감소시키는 마텐자이트 상이 형성될 위험이 있다. 더욱이, 망간 함량이 25.0 % 초과인 경우, 쌍정의 형성이 억제되고, 따라서 강도가 증가될 지라도, 실온에서 연성이 저하된다. 바람직하게는, 망간 함량은 적층 결함 에너지를 최적화시키기 위하여 그리고 변형의 효과 하에서 마텐자이트의 형성을 방지하기 위하여 15.0 ~ 24.0 %, 더 바람직하게는 17.0 ~ 24.0 % 이다. 더욱이, Mn 함량이 24.0 % 초과인 경우, 쌍정에 의한 변형 모드가 완전 전위 활주에 의한 변형 모드에 비해 덜 선호된다.

Al 은 강의 탈산에 특히 효과적인 원소이다. C 와 마찬가지로, 이는 적층 결함 에너지를 증가시켜서, 변형 마텐자이트를 형성하고, 그럼으로써 연성 및 지연 파괴 저항성을 향상시키는 위험을 감소시킨다. 하지만, Mn 이 액체 철에서 질소의 용해도를 증가시키기 때문에, Al 은 이것이 높은 Mn 함량을 가지는 강에서 과량으로 존재하는 경우 단점이 된다. 과도하게 많은 양의 Al 이 강 내에 존재하면, Al 과 결합하는 N 은, 고온 변태 (hot conversion) 동안 결정 입계의 이동을 지연시키고 또한 연속 주조에서 나타나는 균열의 위험을 매우 눈에 띄게 증가시키는 알루미늄 니트라이드 (AlN) 의 형태로 첨전된다. 더욱이, 이후에 설명되는 바와 같이, 본질적으로 카보니트라이드의 미세한 침전물을 형성하기 위하여 충분한 양의 N 이 이용가능해야 한다. 바람직하게는, Al 함량은 2.0 % 이하이다. Al 함량이 4.0 % 초과인 경우, 쌍정의 형성이 억제되어 연성을 감소시키는 위험이 있다. 바람직하게는, Al 의 양은 0.06 % 초과, 유리하게는 0.1 % 초과, 및 더 바람직하게는 1.0 % 초과이다.

이에 따라, 응고 동안 체결함 (volume defects; 블리스터) 의 형성 및 AlN 의 침전을 방지하기 위하여 질소 함량은 0.1 % 이하이여야 한다. 더욱이, 원소들이 바나듐, 니오븀, 티타늄, 크롬, 몰리브덴 및 보론과 같이 니트라이드의 형태로 침전할 수 있는 경우, 질소 함량은 0.1 % 를 초과해서는 안 된다.

선택적으로, V 의 양은 2.5 % 이하, 바람직하게는 0.1 ~ 1.0 % 이다. 바람직하게는, V 는 침전물을 형성한다. 바람직하게는, 강 내의 이러한 원소들의 체적 분율은 0.0001 ~ 0.025 % 이다. 바람직하게는, 바나듐 원소는 주로 과립내 위치 (intragranular position) 에 국한된다. 유리하게는, 바나듐 원소는 7 nm 미만, 바람직하게는 1 ~ 5 nm, 및 더 바람직하게는 0.2 ~ 4.0 nm 의 평균 크기를 갖는다.

또한, 규소는 탈산 강 (deoxidizing steel) 에 그리고 고상 경화 (solid-phase hardening) 에 효과적인 원소이다. 하지만, 3 % 함량을 초과하면, 이것은 연신율을 감소시키고, 특정 조립 프로세스 동안 원치 않은 산화물을 형성하는 경향이 있고, 따라서 이것은 이러한 한계 미만으로 유지되어야 한다. 바람직하게는, 규소의 함량은 0.6 % 이하이다.

황 및 인은 결정립계를 취화시키는 불순물이다. 충분한 고온 연성을 유지하기 위하여, 그들 각각의 함량은 0.030 및 0.080 % 를 초과해서는 안 된다.

일부 붕소는 최대 0.005 %, 바람직하게는 최대 0.001 % 로 첨가될 수도 있다. 이러한 원소는 결정립계에서 분리되고, 그들의 응집력을 증가시킨다. 어떠한 이론에도 구속됨 없이, 이것이 프레싱에 의한 성형 이후에 잔류 응력의 감소로 이어지고, 또한 그로 인해 성형된 부품들의 응력 하에서 보다 양호한 내부식성으로 이어지는 것으로 보인다. 이러한 원소는 오스테나이트 결정립계에서 분리되고, 또한 그들의 응집력을 증가시킨다. 붕소는 예를 들어 보로카바이드 및 보로니트라이드의 형태로 침전된다.

니켈은 선택적으로 고용 경화에 의한 강의 강도를 증가시키기 위해 사용될 수도 있다. 하지만, 그 중에서도 비용상 이유로, 1.0 % 이하, 바람직하게는 0.3 % 미만의 최대 함량으로 니켈 함량을 제한하는 것이 바람직하다.

마찬가지로, 선택적으로, 함량이 5 % 를 초과하지 않는 구리의 첨가는 구리 금속의 침전에 의해 강을 경화시키는 일 수단이다. 하지만, 이러한 함량의 초과에서, 구리는 열간 압연된 강에서 표면 결함의 출현을 초래한다. 바람직하게는, 구리의 함량은 2.0 % 미만이다. 바람직하게는, Cu 의 함량은 0.1 % 초과이다.

또한, 티타늄 및 니오븀은 침전물을 형성함으로써 경화 및 강화를 달성하는데 선택적으로 사용될 수도 있는 원소들이다. 하지만, Nb 또는 Ti 가 0.50 % 를 초과하는 경우, 과도한 침전물이 인성의 감소를 유발할 수도 있는 위험이 있고, 이는 회피되어야 한다. 바람직하게는, Ti 의 양은 0.040 ~ 0.50 중량% 이거나, 0.030 중량% ~ 0.130 중량% 이다. 바람직하게는, 티타늄 함량은 0.060 중량% ~ 0.40 중량%, 예를 들어, 0.060 중량% ~ 0.110 중량% 이다. 바람직하게는, Nb 의 양은 0.01 중량% 초과, 더 바람직하게는 0.070 ~ 0.50 중량% 또는 0.040 ~ 0.220 중량% 이다. 바람직하게는, 니오븀 함량은 0.090 중량% ~ 0.40 중량%, 유리하게는 0.090 중량% ~ 0.200 중량% 이다.

크롬 및 몰리브덴은 고용 경화에 의해 강의 강도를 증가시키기 위한 선택적 원소로서 사용될 수도 있다. 하지만, 크롬은 적층 결함 에너지를 감소시키므로, 그 함량은 1.0 % 를 초과해서는 안 되고, 바람직하게는 0.070 % ~ 0.6 % 이여야 한다. 바람직하게는, 크롬 함량은 0.20 ~ 0.5 % 이다. 몰리브덴은 0.40 % 이하의 양으로, 바람직하게는 0.14 ~ 0.40 % 의 양으로 첨가될 수도 있다.

더욱이, 어떠한 이론에도 구속됨 없이, 바나듐, 티타늄, 니오븀, 크롬 및 몰리브덴의 침전물은 지연 균열에 대한 민감성을 감소시킬 수 있고, 연성 및 인성 특성을 저하시킴 없이 그렇게 한다는 것을 보여준다. 따라서, 바람직하게는, 카바이드, 니트라이드 및 카보니트라이드의 형태 하에서 티타늄, 니오븀, 크롬 및 몰리브덴으로부터 선택된 적어도 하나의 원소가 강 내에 존재한다.

선택적으로, 주석 (Sn) 은 0.06 ~ 0.2 중량% 의 양으로 첨가된다. 어떠한 이론에도 구속됨 없이, 주석이 귀한 원소이고, 또한 그 자체에 의해 고온에서 얇은 산화물 필름을 형성하지 않으므로, Al, Si, Mn 등과 같은 산화 촉진 원소가 표면으로 확산되어 산화물을 형성하는 것을 억제하기 위하여 Sn 이 용융 아연 도금 이전에 어닐링에서 매트릭스의 표면에 침전되고, 그로 인해 아연 도금성 (galvanizability) 을 향상시키는 것으로 보인다. 하지만, Sn 의 첨가된 양이 0.06 % 미만인 경우, 효과는 명확하지 않고, Sn 의 첨가된 양의 증가는 선택적 산화물의 형성을 억제하는 반면, Sn 의 첨가된 양이 0.2 % 초과인 경우, 첨가된 Sn 은 고온 가공성을 약화시키기 위해 고온 취성을 유발한다. 그러므로, Sn 의 상한치는 0.2 % 이하로 제한된다.

또한, 강은 개발로부터 기인하는 불가피한 불순물들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 불가피한 불순물은 어떠한 제한도 없이 O, H, Pb, Co, As, Ge, Ga, Zn 및 W 을 포함할 수 있다. 예를 들어, 각 불순물의 중량 함량은 0.1 중량% 이하이다.

본 발명에 따라, 방법은 전술한 조성을 가지는 강으로 만들어진 스트립, 얇은 슬래브 또는 슬래브와 같은 반제품의 공급 단계 A) 를 포함하고, 이러한 슬래브는 주조된다. 바람직하게는, 주조 투입 원료 (cast input stock) 는 중간 냉각 없이 1000 ℃ 초과, 더 바람직하게는 1050 ℃ 초과, 유리하게는 1100 ~ 1300 ℃ 의 온도로 가열되거나 주조 후에 이러한 온도에서 직접적으로 사용된다.

그런 다음 열간 압연은 예를 들어 2 ~ 5 mm 또는 심지어 1 ~ 5 mm 의 두께를 일반적으로 가지는 열간 압연된 스트립을 얻기 위하여 바람직하게는 890℃ 초과 또는 더 바람직하게는 1000℃ 초과의 온도에서 수행된다. 연성의 부족을 통한 임의의 균열 문제를 회피하기 위해서는, 압연 종료 온도는 바람직하게는 850℃ 이상이다.

열간 압연 후에, 스트립은 카바이드 (본질적으로 시멘타이트 (Fe,Mn)₃C)) 의 상당한 침전이 일어나지 않게 하는 온도에서 코일링되어야 하고, 이는 특정 기계적 특성의 감소를 초래할 것이다. 코일링 단계 C) 는 580 ℃ 이하, 바람직하게는 400 ℃ 이하의 온도에서 실현된다.

후속 냉간 압연 작업 후 재결정 어닐링이 수행된다. 이러한 추가 단계들은 열간 압연된 스트립에서 얻어지는 것보다 더 작은 입자 크기를 초래하고, 따라서 더 높은 강도 특성을 초래한다. 물론, 더 작은 두께, 예를 들어 두께가 0.2 mm 내지 수 mm, 바람직하게는 0.4 ~ 4 mm 인 제품을 얻는 것이 바람직할 경우 수행되어야 한다.

전술한 프로세스에 의해 얻어진 열간 압연된 제품은 가능한 사전 산세 작업이 통상의 방법으로 수행된 후에 냉간 압연된다.

제 1 냉간 압연 단계 D) 는 30 ~ 70 %, 바람직하게는 40 ~ 60 % 의 압하율로 수행된다.

이러한 압연 단계 후에, 입자들은 매우 가공 경화되고, 이는 재결정 어닐링 작업을 수행할 필요가 있다. 이러한 처리는 연성을 회복시키고 동시에 강도를 감소시키는 효과를 가진다. 바람직하게는, 이러한 어닐링은 연속적으로 수행된다. 유리하게는, 재결정 어닐링 단계 E) 는 예를 들어 10 ~ 500 초, 바람직하게는 60 ~ 180 초 동안 700 ~ 900 ℃, 바람직하게는 750 ~ 850 ℃ 에서 실현된다.

본 발명에 따라, 재결정 어닐링 후에 얻어진 강 시트의 UTS 값은 UTS_어닐링 으로 불린다. 바람직하게는, 재결정 어닐링 단계 E) 후에, 어닐리된 강 시트는 800 MPa 초과, 바람직하게는 800 ~ 1400 MPa, 더 바람직하게는 1000 ~ 1400 MPa 의 UTS_어닐링 을 갖는다.

바람직하게는, 재결정 어닐링 후에 얻어진 강 시트의 TE 값은 TE_어닐링 으로 불린다. 이러한 바람직한 실시형태에서, 강 시트는 10 % 초과, 바람직하게는 15 % 초과, 더 바람직하게는 30 ~ 70 % 의 TE_어닐링 을 갖는다.

그러면, 2 차 냉간 압연이 방정식 A 를 만족시키는 압하율로 실현된다.

바람직한 실시형태에서, 2 차 냉간 압연 단계 F) 는 이하의 방정식 B 를 추가로 만족시키는 압하율 CR % 로 실현된다.

어떠한 이론에도 구속됨 없이, 본 발명에 따른 방법이 적용될 때에, 특히 2 차 냉간 압연의 압하율이 전술한 방정식을 추가로 만족시킬 때에, 추가의 개선된 기계적 특성, 특히 더 높은 연신율을 가지는 TWIP 강 시트를 얻을 수 있다는 것을 보여준다.

바람직하게는, 2 차 냉간 압연 단계 F) 는 1 ~ 50 %, 바람직하게는 1 ~ 25 % 또는 26 ~ 50 % 의 압하율로 실현된다. 이는 강 두께의 감소를 허용한다. 더욱이, 전술한 방법에 따라 제조된 강 시트는 재압연 단계를 거침으로써 변형 경화 (strain hardening) 를 통해 강도를 증가시킬 수도 있다. 또한, 이러한 단계는 고밀도의 쌍정을 유도하고, 따라서 강 시트의 기계적 특성을 향상시킨다.

2 차 냉간 압연 후에, 용융 도금 단계 G) 가 수행될 수 있다. 바람직하게는, 단계 G) 는 알루미늄계 욕 또는 아연계 욕으로 실현된다.

바람직한 실시형태에서, 용융 도금 단계는 15 % 미만의 Si, 5.0 % 미만의 Fe, 선택적으로 0.1 ~ 8.0 % 의 Mg 및 선택적으로 0.1 ~ 30.0 % 의 Zn, Al 인 잔부를 포함하는 알루미늄계 욕으로 수행된다.

다른 바람직한 실시형태에서, 용융 도금 단계는 0.01 ~ 8.0 % 의 Al, 선택적으로 0.2 ~ 8.0 % 의 Mg, Zn 인 잔부를 포함하는 아연계 욕으로 수행된다.

또한, 용융 욕은 잉곳을 공급하는 것으로부터의 또는 용융 욕에서의 강 시트의 통과로부터의 피할 수 없는 잔류 원소 및 불순물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 선택적으로 불순물은 Sr, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr 또는 Bi 로부터 선택되고, 각 추가 원소의 중량 함량은 0.3 중량% 미만이다. 잉곳을 공급하는 것으로부터의 또는 용융 욕 내에 강 시트를 통과시키는 것으로부터의 잔류 원소는 최대 5.0 중량%, 바람직하게는 3.0 중량% 의 함량을 갖는 철일 수 있다.

예를 들어, 합금화 용융 아연 도금된 강 시트를 얻기 위하여 코팅 디포지션 후에 어닐링 단계가 수행될 수 있다.

따라서, 1200 MPa 초과, 바람직하게는 1200 ~ 1600MPa 의 최대 인장 강도 (UTS) 를 가지는 TWIP 강 시트가 얻어진다. 바람직하게는, 전 연신율 (TE) 은 10 % 초과, 더 바람직하게는 15 % 초과, 더 바람직하게는 15 ~ 50 % 이다.

실시예

이러한 예에서, 이하의 중량 조성을 가지는 TWIP 강 시트들이 사용되었다.

우선, 샘플들은 1200 ℃ 의 온도로 가열 및 열간 압연되었다. 열간 압연의 종료 온도는 890 ℃ 로 설정되었고, 코일링은 열간 압연 후에 400 ℃ 에서 수행되었다. 그런 다음, 1 차 냉간 압연이 50 % 의 냉간 압연 압하율로 실현되었다. 그런 다음, 재결정 어닐링이 180 초 동안 750 ℃ 에서 수행되었다. 재결정 어닐링 단계 후에 얻어진 UTS_어닐링 및 TE_어닐링 이 결정되었다.

그 후, 2 차 냉간 압연은 상이한 냉간 압연 압하율로 실현되었다. 결과들은 이하의 표에서 나타낸다.

결과는 본 발명에 따른 방법이 적용될 때에, 특히 방정식 A 가 만족될 때에, TWIP 강 시트의 기계적 특성이 크게 향상된다는 것을 보여준다.

도 1 은 시험 1 내지 시험 8 에 대한 2 차 냉간 압연 후 얻어진 UTS 의 값을 나타낸다. 시험 2 내지 시험 8 에 대해, 방성식 A 는 만족되어, UTS 가 매우 향상되었다는 것을 의미한다.

도 2 는 시험 3 내지 시험 8 에 대한 2 차 냉간 압연 후 얻어진 TE 의 값을 나타낸다. 시험 3, 시험 4, 시험 5 및 시험 7 에 대해, 방정식 B 는 추가로 만족되고, 이는 UTS 및 TE 모두가 매우 향상되었다는 것을 의미한다.

Claims

TWIP 강 시트를 제조하는 방법으로서,
A. 슬래브의 공급 단계로서, 상기 슬래브는
0.5 < C < 1.2 중량%,
13.0 ≤ Mn < 25.0 중량%,
S ≤ 0.030 중량%,
P ≤ 0.080 중량%,
N ≤ 0.1 중량%,
Si ≤ 3.0 중량%,
0.051 중량% ≤ Al ≤ 4.0 중량%,
0.1 ≤ V ≤ 2.5 중량%,
및 단지 선택적으로,
Nb ≤ 0.5 중량%,
B ≤ 0.005 중량%,
Cr ≤ 1.0 중량%,
Mo ≤ 0.40 중량%,
Ni ≤ 1.0 중량%,
Cu ≤ 5.0 중량%,
Ti ≤ 0.5 중량%,
0.06 ≤ Sn ≤ 0.2 중량%
와 같은 하나 이상의 원소들,
철 및 불가피한 불순물로 만들어진 조성물의 잔부를 포함하는, 상기 슬래브의 공급 단계,
B. 상기 슬래브의 재가열 및 열간 압연 단계,
C. 코일링 단계,
D. 1 차 냉간 압연 단계,
E. UTS_어닐링 을 가지는 어닐링된 강 시트가 얻어지게 하는 재결정 어닐링 단계로서, 상기 재결정 어닐링 단계는 10 ~ 500 초 동안 700 ~ 900 ℃ 에서 실현되고, 상기 UTS_어닐링 은 1000 ~ 1400MPa 인 재결정 어닐링 단계,
F. 이하의 방정식 A:
1216.472-0.98795*UTS_어닐링 ≤ (-0.0008*UTS_어닐링+1.0124)*CR %²+(0.0371*UTS_어닐링-29.583)*CR %
및
이하의 방정식 B:

를 만족시키는 압하율 CR % 을 갖는 2 차 냉간 압연 단계를 포함하고,
상기 2 차 냉간 압연 단계 F) 후에, 용융 도금 단계 G) 가 수행되고,
상기 2 차 냉간 압연 단계는 1 ~ 25 % 의 압하율로 실현되고,
상기 TWIP 강 시트의 최종 UTS 는 최소 1200 MPa 인, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 슬래브에서 Al 의 양이 0.06 % 초과인, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서,
재가열은 1000℃ 초과의 온도에서 수행되고, 최종 압연 온도는 적어도 850℃ 인, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 코일링 단계는 580℃ 이하의 온도에서 실현되는, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 1 차 냉간 압연 단계 D) 는 30 ~ 70 % 의 압하율로 실현되는, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
제 5 항에 있어서,
상기 1 차 냉간 압연 단계 D) 는 40 ~ 60 % 의 압하율로 실현되는, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
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제 1 항에 있어서,
상기 재결정 어닐링 단계 후에 얻어진 총 연신율 TE %_어닐링 은 10 % 초과인, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
제 11 항에 있어서,
상기 TE %_어닐링 은 15 % 초과인, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 TE %_어닐링 은 30 % ~ 70 % 인, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
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제 1 항에 있어서,
상기 용융 도금 단계는 알루미늄계 욕 또는 아연계 욕으로 수행되는, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 알루미늄계 욕은 15 % 미만의 Si, 5.0 % 미만의 Fe, 선택적으로는 0.1 ~ 8.0 % 의 Mg 및 선택적으로는 0.1 ~ 30.0 % 의 Zn, Al 인 잔부를 포함하는, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 아연계의 욕은 0.01 ~ 8.0 % 의 Al, 선택적으로는 0.2 ~ 8.0 % 의 Mg, Zn 인 잔부를 포함하는, TWIP 강 시트를 제조하는 방법.
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