KR20220078173A

KR20220078173A - 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20220078173A
Application number: KR1020200167413A
Authority: KR
Inventors: 공종판; 안연상; 류주현
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2020-12-03
Filing date: 2020-12-03
Publication date: 2022-06-10
Anticipated expiration: 2040-12-03
Also published as: EP4257720A4; KR102440757B1; US20240002968A1; EP4257720A1; WO2022119253A1; CN116547400B; JP7576704B2; JP2023551501A; CN116547400A

Abstract

본 발명은 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동차용으로 사용될 수 있는 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법{ULTRA HIGH STRENGTH COLD ROLLED STEEL SHEET HAVING EXCELLENT BANDABILITY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

최근 자동차 승객 및 보행자의 안전규제 강화로 인해 안전장치 구축이 의무화됨에 따라 자동차의 연비향상을 위한 경량화와 반대되는 상황으로 차체의 무게가 증가되는 문제가 있다. 소비자들은 친환경적이며 연비의 효율이 높은 하이브리드(Hybrid)나 전기자동차에 대한 관심이 증대되고 있는데, 이러한 친환경적이며 안전한 차를 생산하기 위해서는 차체 구조의 경량화 및 차체 소재의 안정성 확보가 이루어져야 한다. 그러나, 하이브리드 자동차는 기존의 가솔린 엔진과 뿐만 아니라 전기 엔진, 전기 배터리, 그리고 2차 연료보관탱크 등의 여러 장치가 추가되고 있다. 또한, 운전자의 편의시설 등이 지속적으로 추가되면서 차체의 중량은 증가되고 있다. 이에 따라, 차체의 경량화를 실현하기 위해서는 얇으면서도 강도, 연성 및 굽힘특성 등이 우수한 소재 개발이 필수적이다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 인장강도 980MPa 이상의 고강도 및 고연성 등을 확보할 수 있는 기가급 강판의 개발이 필요하다.

한편, 구조용 또는 보강재는 충돌시에 충돌 에너지를 흡수함으로써 승객을 보호하는 역할을 하고 있는데, 점 용접부의 강도가 충분하지 않으면 충돌시 파단되어 충분한 충돌 흡수에너지를 얻을 수 없다. 또한, 이러한 초고강도 강재가 주로 적용되는 부품들은 사이드 실(side sill)과 같이 벤딩(Bending)에 의한 가공이 요구되는 것이 대부분이므로, 아무리 연신율이 우수하더라도 굽힘가공성(bendability)이 열위하면 부품으로 사용할 수 없다. 굽힘가공성은 단위두께에 대한 최소 굽힘반경비(R/t)를 의미하며, 여기서 최소 굽힘반경비(R)는 벤딩 시험후 강판의 외권부에 크랙이 발생하지 않는 최소 반경을 의미한다. 굽힘가공성에 대한 요구는 자동차사마다 다소 차이가 있으나 가장 엄격한 수준을 요구하는 일본의 한 자동차사를 기준으로 보면 인장강도 980MPa급의 냉연강판 기준으로 R/t≤1의 조건을 만족하도록 요구하고 있다. 그러나, 일부 고객사에서는 R/t 뿐만 아니라, 가공크랙 리스크 저감 및 우수한 굽힘가공성을 위하여 180° 완전 압착 굽힘물성을 요구하나, 인장강도 980MPa 이상의 초고강도강판에서는 상기 물성 확보가 상당히 어려운 실정이다. 따라서, 인장강도 980MPa 이상의 초고강도 강판에서 항복강도가 높으며, 굽힘가공성이 우수한 강판의 개발이 절실하다.

굽힘가공성을 개선시키기 위해서는 강재 내에 존재하는 변태상의 구성 및 분율을 적절히 제어하여야 한다. 일반적으로, 페라이트(F)와 같은 연질상과 베이나이트(B) 또는 마르텐사이트(M)와 같은 경질상의 강도비가 낮을수록 굽힘가공성이 우수하다고 알려져 있다. 이를 위해서는 마르텐사이트 대신에 베이나이트 또는 템퍼드 마르텐사이트(Tempered Martensite)를 생성시켜야 하지만 이러한 변태상들은 연신율을 현저히 저하시키는 문제점을 가지고 있으므로 변태상들의 구성비를 적절히 확보하는 것이 무엇보다 중요하다.

상기 고장력 강판의 가공성을 향상시킨 종래기술로는 특허문헌 1이 있다. 특허문헌 1은 템퍼드 마르텐사이트를 주체로 하는 복합조직으로 이루어진 강판에 관한 것으로서, 가공성을 향상시키기 위해 조직 내부에 입경 1~100nm의 미세 석출 Cu 입자를 분산시키는 것을 특징으로 하고 있다. 그러나, 특허문헌 1은 양호한 미세 Cu 입자를 석출시키기 위하여 Cu 함량을 2~5%로 과다하게 첨가함으로써 Cu에 기인한 적열 취성이 발생할 수 있으며, 또한 제조비용이 과다하게 상승하는 문제점이 있다.

항복강도를 높이기 위한 대표적인 제조방법으로는 연속소둔 시 수냉각을 이용하는 것이다. 즉, 소둔공정에서 균열시킨 후, 물에 침적하고, 템퍼링을 시킴으로써 미세조직을 마르텐사이트에서 템퍼드 마르텐사이트로 변태시킨 강판을 제조할 수 있다. 이러한 방법의 대표적인 종래기술로는 특허문헌 2가 있다. 특허문헌 2는 탄소 0.18~0.3%의 강재를 연속소둔 후 상온까지 수냉하고, 이어, 120~300℃의 온도로 1~15분간의 과시효 처리를 실시하여, 마르텐사이트 체적율이 80~97%이고, 잔부가 페라이트인 강재를 제조하는 것에 관한 기술이다. 이와 같이 수냉후 템퍼링 방식에 의해 초고강도강을 제조할 경우 항복비는 매우 높으나 폭방향, 길이방향의 온도편차에 의해 코일의 형상품질이 열화하는 문제가 발생한다. 따라서, 이러한 문제를 해결함과 동시에 적절한 미세조직을 확보하기 위해서는 연속소둔시 온도 및 냉각조건에 대한 정밀한 제어가 필요하다.

한편, 특허문헌 3은 페라이트(ferrite)를 기지조직으로 하여, 퍼얼라이트(pearlite) 2~10면적%를 포함하는 미세조직을 가지며, 주로 Ti 등과 같은 탄·질화물 형성원소의 첨가를 통한 석출 강화 및 결정립 미세화에 의해 강도를 향상시킨 강판을 제시하고 있다. 특허문헌 3은 낮은 제조원가 대비 높은 강도를 쉽게 얻을 수 있다는 장점을 가지고 있으나, 미세 석출물에 의해 재결정온도가 급격히 상승하게 됨으로써, 충분한 재결정을 일으켜 연성을 확보하기 위해서는 고온소둔을 실시하여야 한다는 단점이 있다. 또한, 페라이트 기지에 탄·질화물을 석출시켜 강화하는 기존의 석출강화강은 600MPa급 이상의 고강도강을 얻기 곤란하다는 문제점이 있다.

따라서, 상술한 문제점을 해결하여, 180° 완전 압착 굽힘시험에서도 크랙이 발생하지 않으면서도 냉간 성형이 가능한 고항복비를 갖는 인장강도 980MPa 이상의 초고강도를 갖는 강재의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

일본 공개특허공보 특개2005-264176호 일본 등록특허공보 제2528387호 한국 공개특허공보 제2015-0073844호

본 발명의 일측면은 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 일 실시형태는 중량%로, C: 0.06~0.17%, Si: 0.1~0.8%, Mn: 1.9~2.9%, Nb: 0.005~0.07%, Ti: 0.004~0.05%, B: 0.0004~0.005%, Cr: 0.20%이하(0%는 제외), Mo: 0.04~0.45%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1 내지 3을 만족하며, 미세조직은 면적%로, 템퍼드 마르텐사이트: 80~98%, 잔부 프레쉬 마르텐사이트, 베이나이트, 페라이트 및 잔류 오스테나이트를 포함하고, 상기 템퍼드 마르텐사이트의 래스 단축의 평균 길이는 500nm이하인 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판을 제공한다.

[관계식 1] 0.40 ≤ C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Si+Ni+Cu)/15 ≤ 0.70

[관계식 2] 110 ≤ 48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb ≤ 210

[관계식 3] 0.20 ≤ Mo+200B ≤ 0.70

(단, 상기 관계식 1 내지 3에 기재된 합금성분의 함량은 중량%를 의미함.)

본 발명의 다른 실시형태는 중량%로, C: 0.06~0.17%, Si: 0.1~0.8%, Mn: 1.9~2.9%, Nb: 0.005~0.07%, Ti: 0.004~0.05%, B: 0.0004~0.005%, Cr: 0.20%이하(0%는 제외), Mo: 0.04~0.45%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1 내지 3을 만족하는 슬라브를 가열하는 단계; 상기 가열된 슬라브를 마무리 압연 출측온도가 Ar3+50℃~Ar3+150℃가 되도록 마무리 압연하여 열연강판을 얻는 단계; 상기 열연강판을 Ms+50℃~Ms+300℃까지 냉각한 후 권취하는 단계; 상기 권취된 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 얻는 단계; 상기 냉연강판을 820~860℃의 온도 범위에서 연속소둔하는 단계; 상기 연속소둔된 냉연강판을 50~200초 동안 균열처리하는 단계; 상기 균열처리된 냉연강판을 620~700℃까지 1~10℃/s의 냉각속도로 1차 냉각하는 단계; 상기 1차 냉각된 냉연강판을 360~420℃까지 5~50℃/초의 냉각속도로 2차 냉각하는 단계; 상기 2차 냉각된 냉연강판을 370~420℃에서 과시효처리 또는 재가열 후 과시효처리하는 단계;를 포함하고, 상기 2차 냉각 및 과시효처리시, 하기 관계식 4 내지 8을 만족하는 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판의 제조방법을 제공한다.

[관계식 1] 0.40 ≤ C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Si+Ni+Cu)/15 ≤ 0.70

[관계식 2] 110 ≤ 48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb ≤ 210

[관계식 3] 0.20 ≤ Mo+200B ≤ 0.70

[관계식 4] 0 ≤ A ≤ 50

[관계식 5] 0 ≤ B ≤ 40

[관계식 6] 0 ≤ 2.8A+0.5B ≤ 100

[관계식 7] 0 ≤ 3.1A+2.3B ≤ 200

[관계식 8] 0.25 ≤ (3.1A+2.3B)/(2.8A+0.5B) ≤ 3.5

(단, 상기 관계식 1 내지 3에 기재된 합금성분의 함량은 중량%를 의미하고, 상기 관계식 4 내지 8에서 A는 Ms-2차 냉각종료온도(℃)이고, B는 과시효처리 온도-2차 냉각종료온도(℃)임.)

본 발명의 일측면에 따르면, 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발명예 1을 SEM으로 관찰한 미세조직 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발명예 1을 TEM으로 관찰한 미세조직 사진이다.

이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판에 대하여 설명한다. 먼저, 본 발명의 합금조성에 대하여 설명한다. 하기 설명되는 합금조성의 함량은 별도의 언급이 없는 한 중량%를 의미한다.

C: 0.06~0.17%

탄소(C)는 고용강화를 위해 첨가되는 매우 중요한 원소이다. 또한, 탄소는 석출원소와 결합하여 미세 탄화물을 생성함으로써 강도 향상에 기여한다. 상기 C의 함량이 0.06% 미만인 경우에는 원하는 강도를 확보하기 매우 어렵다. 반면, 상기 C의 함량이 0.17%를 초과하면 경화능의 증가로 인해 냉각중 마르텐사이트가 과도하게 형성됨에 따라 강도가 급격히 증가하여 굽힘가공성이 열위할 수 있다. 또한, 용접성이 열위하여 고객사에서 부품가공시 용접결함이 발생할 가능성이 높아진다. 따라서, 상기 C의 함량은 0.06~0.17%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 C 함량의 하한은 0.08%인 것이 보다 바람직하고, 0.10%인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 C 함량의 상한은 0.165%인 것이 보다 바람직하고, 0.16%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.145%인 것이 가장 바람직하다.

Si: 0.1~0.8%

규소(Si)은 강의 5대 원소로서 소량이 제조공정 중에 자연스럽게 첨가된다. 상기 Si는 강도 증가에 기여하고, 탄화물 생성을 억제하여 소둔 균열처리 및 냉각중에 탄소가 탄화물로 생성되지 않도록 한다. 또한, 이 탄소가 분배되어 잔류 오스테나이트에 집적함으로써 상온에서 오스테나이트상이 잔류하도록 하여 연신율 확보에 유리하도록 한다. 상기 Si의 함량이 0.1% 미만인 경우에는 상술한 효과를 충분히 확보하기 어려울 수 있다. 반면, 상기 Si의 함량이 0.80%를 초과하는 경우에는 표면 스케일결함을 유발하여 도금 표면품질이 저하되며, 화성 처리성을 떨어뜨릴 수 있다. 따라서, 상기 Si의 함량은 0.1~0.8%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Si 함량의 하한은 0.2%인 것이 보다 바람직하고, 0.3%인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 Si 함량의 상한은 0.7%인 것이 보다 바람직하고, 0.6%인 것이 보다 더 바람직하다.

Mn: 1.9~2.9%

망간(Mn)은 강중 황을 완전히 MnS로 석출시켜 FeS의 생성에 의한 열간취성을 방지함과 더불어 강을 고용강화시키는 원소이다. 상기 Mn의 함량이 1.9% 미만인 경우에는 본 발명에서 목표로 하는 강도 확보에 어려움이 있다. 반면, 상기 Mn의 함량이 2.9%를 초과하게 되면 용접성, 열간압연성 등의 문제가 발생될 가능성이 높고, 동시에 경화능을 증가시켜 마르텐사이트를 보다 과도하게 형성시킬 수 있어 연신율의 감소를 가져올 수 있다. 또한, 미세조직 내 Mn-Band(Mn 산화물의 띠)가 형성되어 가공크랙 및 판파단 발생 위험이 높아지는 문제가 있으며, 소둔시 Mn 산화물이 표면에 용출되어 도금성을 크게 저해하는 문제가 있다. 따라서, 상기 Mn의 함량은 1.9~2.9%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Mn 함량의 하한은 2.0%인 것이 보다 바람직하고, 2.1%인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 Mn 함량의 상한은 2.8%인 것이 보다 바람직하고, 2.7%인 것이 보다 더 바람직하다.

Nb: 0.005~0.07%

니오븀(Nb)은 오스테나이트 입계에 편석되어 소둔열처리시 오스테나이트 결정립의 조대화를 억제하고, 미세한 탄화물을 형성하여 강도 증가에 기여하는 원소이다. 상기 Nb의 함량이 0.005% 미만인 경우에는 상술한 효과가 불충분하다. 반면,상기 Nb의 함량이 0.07%를 초과하는 경우에는 조대한 탄화물이 석출되고, 강중 고용 탄소량 저감에 의하여 강도 및 연신율의 감소가 이루어질 수 있으며, 제조원가가 상승하는 문제점이 있다. 따라서, 상기 Nb의 함량은 0.005~0.07%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Nb 함량의 하한은 0.01%인 것이 보다 바람직하고, 0.015%인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 Nb 함량의 상한은 0.06%인 것이 보다 바람직하고, 0.05%인 것이 보다 더 바람직하다.

Ti: 0.004~0.05%

티타늄(Ti)은 미세 탄화물 형성원소로써 항복강도 및 인장강도의 확보에 기여한다. 또한, Ti은 질화물 형성원소로써 강중 N를 TiN으로 석출시켜 AlN 석출을 억제하는 효과가 있어 연속주조시 크랙이 발생할 위험을 저감시키는 장점이 있다. 상기 Ti의 함량이 0.004% 미만인 경우에는 상술한 효과를 얻기 곤란할 수 있다. 반면, 상기 Ti의 함량이 0.05%를 초과하면 조대한 탄화물이 석출되고, 강중 고용 탄소량 저감에 의하여 강도 및 연신율의 감소가 이루어질 수 있으며, 연주시 노즐 막힘을 야기할 수 있다. 따라서, 상기 Ti의 함량은 0.004~0.05%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Ti 함량의 하한은 0.008%인 것이 보다 바람직하고, 0.012%인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 Ti 함량의 상한은 0.04%인 것이 보다 바람직하고, 0.03%인 것이 보다 더 바람직하다.

B: 0.0004~0.005%

보론(B)은 강재의 경화능을 확보하는데 크게 기여하는 원소로서, 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.0004% 이상 첨가되는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 B의 함량이 0.005%를 초과하면 입계에 보론 탄화물을 형성시켜 페라이트의 핵생성 장소를 제공하므로 오히려 경화능을 악화시킬 우려가 있다. 따라서, 상기 B의 함량은 0.0004~0.005%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 B 함량의 하한은 0.0006%인 것이 보다 바람직하고, 0.0008%인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 B 함량의 상한은 0.004%인 것이 보다 바람직하고, 0.003%인 것이 보다 더 바람직하다.

Cr: 0.20%이하(0%는 제외)

크롬(Cr)은 경화능을 향상시키고 강의 강도를 증가시키는 원소이다. 다만, 상기 Cr의 함량이 0.2%를 초과하는 경우에는 염수분위기에서 Cr산화물의 불균일 생성에 따른 관통부식 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 Cr 함량은 0.20%이하의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Cr의 함량은 0.15%이하인 것이 보다 바람직하고, 0.10%이하인 것이 보다 더 바람직하다. 한편, 본 발명에서는 미량으로도 경화능 및 강도 향상 효과를 얻을 수 있으므로, 상기 Cr의 하한에 대해서는 특별히 한정하지 않는다.

Mo: 0.04~0.45%

몰리브덴(Mo)은 탄화물을 형성하는 원소로서, Ti, Nb, V 등의 탄·질화물 형성원소와 복합첨가 시 석출물의 크기를 미세하게 유지하여 항복강도 및 인장강도를 향상시키는 역할을 한다. 또한, 상기 Mo는 강의 경화능을 향상시켜 마르텐사이트를 결정입계(Grain boundary)에 미세하게 형성시켜 항복비 제어가 가능하게 하는 장점이 있다. 상술한 효과를 위해서는, 상기 Mo가 0.04% 이상 첨가되는 것이 바람직하다. 다만, 고가의 원소이므로 그 함량이 높아질수록 제조상 불리해지는 단점이 있으므로, 그 함량을 적절히 제어하는 것이 바람직하다. 상기 Mo의 함량이 0.45%를 초과하게 되면 제조원가의 급격한 상승을 초래하여 경제성이 떨어질 뿐만 아니라, 지나친 결정립 미세화 효과와 고용강화 효과로 인해 오히려 강의 연성이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 상기 Mo의 함량은 0.04~0.45%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Mo함량의 하한은 0.06%인 것이 보다 바람직하고, 0.08%인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 Mo 함량의 상한은 0.40%인 것이 보다 바람직하고, 0.35%인 것이 보다 더 바람직하다.

한편, 본 발명의 냉연강판은 전술한 합금성분을 만족함과 동시에, 하기 관계식 1 내지 3을 만족하는 것이 바람직하다. 이를 통해, 본 발명이 목표로 하는 굽힘가공성이 매우 우수한 인장강도 980MPa 이상의 초고강도 강판을 제조할 수 있다.

[관계식 1] 0.40 ≤ C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Si+Ni+Cu)/15 ≤ 0.70

상기 관계식 1은 강도 및 용접성을 확보하기 위한 성분관계식이다. 상기 관계식 1의 값이 0.40 미만인 경우에는 본 발명이 목표로 하는 소재 및 용접부 강도를 확보하기 곤란하고, 0.70을 초과할 경우에는 용접성이 열위할 수 있다. 따라서, 상기 관계식 1의 값은 0.40~0.70의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 관계식 1의 값의 하한은 0.45인 것이 보다 바람직하고, 0.50인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 관계식 1의 값의 상한은 0.68인 것이 보다 바람직하고, 0.65인 것이 보다 더 바람직하다.

[관계식 2] 110 ≤ 48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb ≤ 210

상기 관계식 2는 경화능을 확보하기 위한 경화능 지수와 관련된 성분관계식이다. 상기 관계식 2의 값이 110 미만인 경우에는 경화능 부족에 따라 본 발명에서 목표로 하는 강도를 확보하기 곤란하고, 210을 초과할 경우에는 경화능이 과도하게 높아져 굽힘가공성이 열위할 수 있다. 따라서, 상기 관계식 2의 값은 100~200의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 관계식 2의 값의 하한은 120인 것이 보다 바람직하고, 130인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 관계식 2의 값의 상한은 200인 것이 보다 바람직하고, 190인 것이 보다 더 바람직하다.

[관계식 3] 0.20 ≤ Mo+200B ≤ 0.70

상기 관계식 3은 본 발명이 목표로 하는 강도를 보다 안정적으로 확보하기 위한 성분관계식이다. 상기 관계식 3의 값이 0.20 미만인 경우에는 경화능 부족에 따라 본 발명이 목표로 하는 강도를 확보하기 곤란하고, 0.70을 초과할 경우에는 경화능이 과도하게 높아져 굽힘가공성이 열위해질 수 있을 뿐만 아니라, 제조원가가 상승하는 단점이 있다. 따라서, 상기 관계식 3의 값은 0.20~0.70의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 관계식 3의 값의 하한은 0.25인 것이 보다 바람직하고, 0.30인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 관계식 3의 값의 상한은 0.65인 것이 보다 바람직하고, 0.60인 것이 보다 더 바람직하다.

본 발명의 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.

한편, 상기 불순물은 트램프 원소로서 P, S, Al, Sb, N, Mg, Sn, Sb, Zn 및 Pb 중 1종 이상을 포함하고, 그 합계가 0.1중량% 이하일 수 있다. 트램프 원소는 제강공정에서 원료로 사용하는 스크랩 등에서 비롯된 불순물 원소로서, 그 합계가 0.1%를 초과하는 경우에는 슬라브의 표면 크랙을 야기할 수 있고, 강판의 표면 품질을 저하시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판의 미세조직 등에 대하여 설명한다.

본 발명 냉연강판의 미세조직은 면적%로, 템퍼드 마르텐사이트: 80~98%, 잔부 프레쉬 마르텐사이트, 베이나이트, 페라이트 및 잔류 오스테나이트를 포함하는 것이 바람직하다. 본 발명 냉연강판의 미세조직은 템퍼드 마르텐사이트(이하, 'TM'이라고도 함)를 주조직으로 포함한다. 다만, 상기 템퍼드 마르텐사이트의 분율이 80% 미만인 경우에는 목표로 하는 강도 확보가 어렵고, 98%를 초과하는 경우에는 굽힘가공성 및 연신율이 열위할 수 있다. 따라서, 상기 마르텐사이트의 분율은 80~98%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 마르텐사이트 분율의 하한은 82%인 것이 보다 바람직하고, 84%인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 마르텐사이트 분율의 상한은 97%인 것이 보다 바람직하고, 96%인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 잔부 조직인 프레쉬 마르텐사이트(이하, 'FM'이라고도 함), 베이나이트(이하, 'B'라고도 함), 페라이트(이하, 'F'라고도 함) 및 잔류 오스테나이트(이하, 'RA'라고도 함)는 제조공정상 불가피하게 형성되는 미세조직이다. 다만, 상기 잔부 조직 또한 본 발명에서 긍정적인 기능을 하기도 한다. 상기 프레쉬 마르텐사이트는 강도 확보에 유리한 조직이다. 따라서, 상기 프레쉬 마르텐사이트의 분율이 높을수록 강도 확보에 유리하나, 11%를 초과하는 경우에는 연신율 및 굽힘가성성이 열위할 수 있다. 따라서, 상기 프레쉬 마르텐사이트의 분율은 11% 이하인 것이 바람직하다. 상기 프레쉬 마르텐사이트의 분율은 10% 이하인 것이 보다 바람직하고, 9%이하인 것이 보다 더 바람직하며, 8%이하인 것이 가장 바람직하다.

상기 베이나이트는 상(Phase)간 경도차 감소에 기여하여 굽힘특성을 향상시키는 중요한 역할을 할 수 있다. 다만, 그 분율이 3%를 초과하는 경우에는 상대적으로 마르텐사이트 분율이 감소하여 목표로 하는 강도 확보에 어려움이 있다. 상기 페라이트는 연신율 확보에 유리한 조직이다. 다만, 그 분율이 3%를 초과하는 경우에는 상대적으로 마르텐사이트 분율이 감소하여 목표로 하는 강도 확보에 어려움이 있을 수 있다. 상기 잔류 오스테나이트는 연신율 확보에 유리한 조직이다. 다만, 그 분율이 3%를 초과하는 경우에는 상대적으로 마르텐사이트 분율이 감소하여 목표로 하는 강도 확보가 어려울 수 있다. 따라서, 상기 베이나이트, 페라이트 및 잔류 오스테나이트는 그 분율이 각각 3%이하인 것이 바람직하다.

한편, 상기 템퍼드 마르텐사이트의 래스 단축의 평균 길이는 500nm 이하인 것이 바람직하다. 상기 템퍼드 마르텐사이트의 래스 간격이 좁을수록 강도 및 굽힘가공성 확보 측면에 있어 유리하다. 다만, 상기 템퍼드 마르텐사이트의 래스 단축의 평균 길이가 500nm를 초과하는 경우에는 상기 효과를 얻기 곤란하다. 상기 래스 단축의 평균 길이는 400nm 이하인 것이 보다 바람직하고, 300nm이하인 것이 보다 더 바람직하다.

전술한 바와 같이 제공되는 본 발명의 냉연강판은 항복강도(YS): 780~920MPa, 인장강도(TS): 980~1200MPa, 연신율(EL): 8%이상, 항복비(YS/TS): 0.75이상, 구멍확장율(HER): 40%이상, 굽힙가공성(YS×EL×HER): 300GPa%%이상일 수 있으며, 180° 완전 압착 굽힘시험시 크랙이 발생하지 않는 장점이 있다. 상기 항복강도는 790~910MPa인 것이 보다 바람직하고, 800~900MPa인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 인장강도는 990~1180MPa인 것이 보다 바람직하고, 1000~1160MPa인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 연신율은 9%이상인 것이 보다 바람직하고, 10%이상인 것이 보다 더 바람직하다. 항복비는 0.76이상인 것이 보다 바람직하고, 0.77이상인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 구멍확장율은 45%이상인 것이 보다 바람직하고, 50%이상인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 굽힙가공성은 350GPa%%이상인 것이 보다 바람직하고, 400GPa%%이상인 것이 보다 더 바람직하다. 한편, 상기 180° 완전 압착 굽힘시험은 측정대상인 강판을 우선 90°로 굽힌 후, 그 사이에 상기 강판의 2배의 두께를 갖는 다른 강판을 끼운 뒤, 측정대상인 강판을 다시 180°로 굽혀 완전 압착하는 방법으로 행하여질 수 있다.

이하, 이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판의 제조방법에 대하여 설명한다.

우선, 전술한 합금조성을 만족하는 슬라브를 가열한다. 본 발명에서는 상기 슬라브 가열 온도에 대해서 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 상기 슬라브의 가열은 1100~1300℃에서 행하여질 수 있다. 상기 슬라브 가열온도가 1100℃ 미만인 경우에는 슬라브 온도가 낮아 조압연시 압연부하가 발생할 수 있고, 1300℃를 초과하는 경우에는 조직이 조대화될 수 있고, 전력비 상승와 같은 단점이 있을 수 있다. 상기 슬라브 가열온도의 하한은 1125℃인 것이 보다 바람직하고, 1150℃인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 슬라브 가열온도의 상한은 1275℃인 것이 보다 바람직하고, 1250℃인 것이 보다 더 바람직하다. 한편, 상기 슬라브는 230~270mm의 두께를 가질 수 있다.

이후, 상기 가열된 슬라브를 마무리 압연 출측온도가 Ar3+50℃~Ar3+150℃가 되도록 마무리 압연하여 열연강판을 얻는다. 상기 마무리 압연 출측온도가 Ar3+50℃ 미만인 경우에는 열간 변형 저항이 급격히 증가될 가능성이 높다. 상기 마무리 압연 출측온도가 Ar3+150℃를 초과하는 경우에는 너무 두꺼운 산화 스케일이 발생할 뿐만 아니라, 강판의 미세조직이 조대화될 가능성이 높다. 따라서, 상기 마무리 압연 출측온도는 Ar3+50℃~Ar3+150℃의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 마무리 압연 출측온도의 하한은 Ar3+60℃가 보다 바람직하고, Ar3+70℃가 보다 더 바람직하다. 상기 마무리 압연 출측온도의 상한은 Ar3+140℃가 보다 바람직하고, Ar3+130℃가 보다 더 바람직하다.

이후, 상기 열연강판을 Ms+50℃~Ms+300℃까지 냉각한 후 권취한다. 상기 권취온도가 Ms+50℃ 미만인 경우 과다한 마르텐사이트 또는 베이나이트가 생성되어 열연강판의 과도한 강도 상승을 초래함으로써 냉간압연시 부하로 인한 형상불량 등의 문제가 발생할 수 있다. 반면, Ms+300℃를 초과하게 되면 표면 스케일의 증가로 산세성이 열화될 수 있다. 따라서, 상기 권취온도는 Ms+50℃~Ms+300℃의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 권취온도의 하한은 Ms+60℃인 것이 보다 바람직하고, Ms+70℃인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 권취온도의 상한은 Ms+290℃인 것이 보다 바람직하고, Ms+270℃인 것이 보다 더 바람직하다. 한편, 상기 권취 후에는 상기 권취된 열연강판을 0.1℃/s이하의 냉각속도로 상온까지 냉각할 수 있다.

이후, 상기 권취 및 냉각된 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 얻는다. 상기 냉간압연은 40~70%의 압하율로 행하여질 수 있다. 상기 냉간압하율이 40%미만인 경우에는 재결정 구동력이 약화되어 양호한 재결정립을 얻는데 문제가 발생할 소지가 크며, 형상교정이 매우 어렵다는 단점이 있다. 70%를 초과하는 경우에는 강판 에지(edge)부에 크랙이 발생할 가능성이 높고, 압연하중이 급격하게 증가할 수 있다. 따라서, 상기 냉간압연은 40~70%의 압하율로 행하여지는 것이 바람직하다. 한편, 상기 냉간압연 전에는 표면에 부착된 스케일이나 불순물 등을 제거하기 위하여 산세를 행할 수도 있다.

이후, 상기 냉연강판을 820~860℃의 온도 범위에서 연속소둔한다. 상기 연속소둔 온도가 820℃미만일 경우에는 충분한 오스테나이트를 형성하기 어려워 본 발명에서 목표로 하는 강도를 확보하기 어렵다. 반면, 860℃를 초과하는 경우에는 오스테나이트 결정립 사이즈가 조대화되어 최종제품에서 굽힘가공성이 열위할 수 있다. 따라서, 상기 연속소둔 온도는 820~860℃의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 연속소둔 온도의 하한은 825℃인 것이 보다 바람직하고, 830℃인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 연속소둔 온도의 상한은 855℃인 것이 보다 바람직하고, 850℃인 것이 보다 더 바람직하다.

이후, 상기 연속소둔된 냉연강판을 50~200초 동안 균열처리한다. 이는 냉간압연 조직의 재결정 및 결정립성장과 더불어 본 발명이 제시하는 소둔온도에서 충분한 오스테나이트 분율을 확보하기 위함이다. 상기 균열처리 시간이 50초 미만인 경우에는 오스테나이트로 충분히 역변태가 일어나지 않아 최종조직에서 페라이트 분율 증가하여 목표로 하는 강도 확보가 어려울 수 있다. 반면, 상기 균열처리 시간이 200초를 초과하게 되면 오스테나이트 결정립 사이즈가 조대화되어 최종제품에서 굽힘가공성이 열위할 수 있다. 상기 균열처리 시간의 하한은 55초인 것이 보다 바람직하고, 60초인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 균열처리 시간의 상한은 190초인 것이 보다 바람직하고, 180초인 것이 보다 더 바람직하다.

이후, 상기 균열처리된 냉연강판을 620~700℃까지 1~10℃/s의 냉각속도로 1차 냉각한다. 상기 1차 냉각 단계는 페라이트와 오스테나이트의 평형 탄소농도를 확보하여 강판의 연성과 강도를 증가시키기 위한 것이다. 상기 1차 냉각 종료온도가 630℃미만이거나 700℃를 초과하는 경우에는 본 발명에서 목표로 하는 연성 및 강도를 확보하기 어렵게 된다. 상기 냉각속도가 1℃/s 미만인 경우에는 페라이트 변태가 가속화되어 목표로 하는 미세조직 분율 확보가 어려운 단점이 있고, 10℃/s를 초과하는 경우에는 과도한 마르텐사이트 변태로 인해 연신율 확보가 어려운 단점이 있다.

이후, 상기 1차 냉각된 냉연강판을 360~420℃까지 5~50℃/초의 냉각속도로 2차 냉각한다. 상기 2차 냉각은 본 발명에서 중요시하는 제어 인자 중 하나이며, 상기 2차 냉각종료온도는 강도, 연성 및 굽힘가공성을 동시에 확보하기 위해 매우 중요한 조건이다. 상기 2차 냉각종료온도가 360℃미만인 경우에는 과도한 마르텐사이트 분율 증가로 연성 확보가 어렵고, 420℃를 초과하는 경우에는 충분한 마르텐사이트 확보가 어려워 목표로 하는 강도 확보가 어렵다. 따라서, 본 발명에서 목표로 하는 물성을 확보하기 위한 중요 제어 인자 중 하나인 2차 냉각종료온도는 360~420℃의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 2차 냉각종료온도의 하한은 365℃인 것이 보다 바람직하고, 370℃인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 2차 냉각종료온도의 상한은 405℃인 것이 보다 바람직하고, 400℃인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 2차 냉각속도가 5℃/s미만일 경우에는 느린 냉각속도로 인해 마르텐사이트 및 베이나이트 변태 전, 페라이트 변태가 우선적으로 발생하여 본 발명이 얻고자 하는 적정량의 미세조직 분율을 얻지 못하는 단점이 있으며, 50℃/s를 초과하는 경우에는 과도한 냉각속도로 인한 형상열위 문제로 통판성이 저하되고, 판파단이 발생할 수 있다. 상기 2차 냉각속도의 하한은 7.5℃/s인 것이 보다 바람직하고, 10℃/s 인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 2차 냉각속도의 상한은 47.5℃/s인 것이 보다 바람직하고, 45℃/s 인 것이 보다 더 바람직하다.

한편, 본 발명에서 중요한 미세조직인 템퍼드 마르텐사이트 분율을 목표 수준으로 확보하기 위해 Ms 온도와 2차 냉각종료온도의 차이를 정밀하게 제어하는 게 중요하다. 보다 상세하게는, 하기 관계식 4를 만족하도록 하는 것이 바람직하다. Ms와 2차 냉각종료온도의 차이, 즉, A의 값이 0 미만인 경우에는 마르텐사이트 변태가 적어 목표로 하는 강도 확보가 어려울 수 있으며, A의 값이 50℃를 초과하는 경우에는 마르텐사이트 영역에서 머무는 시간이 길어 과도한 마르텐사이트 분율 증가로 연성 확보가 어렵다. 따라서, 상기 Ms와 2차 냉각종료온도의 차이, 즉, A의 값은 0~50℃인 것이 바람직하다. 상기 A값의 하한은 1℃인 것이 보다 바람직하고, 2℃인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 A값의 상한은 45℃인 것이 보다 바람직하고, 40℃인 것이 보다 더 바람직하다. 한편, Ms는 마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 의미하며, 그 값은 아래 식 1을 통해 구할 수 있다.

[관계식 4] 0 ≤ A ≤ 50

(단, 상기 관계식 4에서 A는 Ms-2차 냉각종료온도임(℃).)

[식 1] Ms = 539-423C-30.4Mn-7.5Si+30Al

이후, 상기 2차 냉각된 냉연강판을 370~420℃에서 과시효처리 또는 재가열 후 과시효처리한다. 상기 과시효처리는 2차 냉각종료 시점의 온도와 동일하거나 높은 온도에서 행하여지는 것이 바람직하다. 상기 과시효처리는 2차 냉각종료시에 생성된 프레쉬 마르텐사이트가 템퍼드 마르텐사이트로 변태하는 것을 촉진시키기 위한 공정이며, 이를 통해, 높은 항복강도 및 굽힘가공성을 안정적으로 확보할 수 있다. 따라서, 본 발명에서 얻고자 하는 높은 굽힘가공성을 확보하기 위해 과시효처리 온도는 매우 중요한 인자이며, 본 발명에서는 상기 과시효처리 온도를 370~420℃의 범위로 정밀 제어한다. 상기 과시효처리 온도가 370℃ 미만인 경우에는 프레쉬 마르텐사이트에서 템퍼드 마르텐사이트로의 변태가 작게 일어나 굽힘가공성이 열위할 수 있다. 반면, 상기 과시효처리 온도가 420℃를 초과할 경우에는 과도한 템퍼드 마르텐사이트 변태로 인해 인장강도 확보가 어려울 수 있다. 따라서, 상기 과시효처리 온도는 370~420℃의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 과시효처리 온도의 하한은 375℃인 것이 보다 바람직하고, 380℃인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 과시효처리 온도의 상한은 415℃인 것이 보다 바람직하고, 410℃인 것이 보다 더 바람직하다.

한편, 본 발명에서 중요한 미세조직인 템퍼드 마르텐사이트 분율을 목표 수준으로 확보하기 위해 과시효처리 온도와 2차 냉각종료온도를 정밀하게 제어하는 게 중요하다. 보다 상세하게는, 하기 관계식 5를 만족하도록 하는 것이 바람직하다. 과시효처리 온도와 2차 냉각종료온도의 차이, 즉, B의 값이 0 미만인 경우에는 과시효 처리 효과를 얻기 곤란하며, B의 값이 40℃를 초과하는 경우에는 과도한 템퍼드 마르텐사이트 변태로 인해 목표로 하는 인장강도 확보가 어려울 수 있다. 따라서, 상기 과시효처리 온도와 2차 냉각종료온도의 차이, 즉, B의 값은 0~40℃인 것이 바람직하다. 상기 B값의 하한은 2.5℃인 것이 보다 바람직하고, 5℃인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 B값의 상한은 35℃인 것이 보다 바람직하고, 30℃인 것이 보다 더 바람직하다.

[관계식 5] 0 ≤ B ≤ 40

(단, 상기 관계식 5에서 B는 과시효처리 온도-2차 냉각종료온도임(℃).)

아울러, 본 발명에서는 목표로 하는 미세조직 분율과 강도 수준을 위하여, 상기 2차 냉각 및 과시효처리시, 하기 관계식 6 내지 8을 만족하는 것이 바람직하다.

[관계식 6] 0 ≤ 2.8A+0.5B ≤ 100

상기 관계식 6은 본 발명이 목표로 하는 항복강도를 확보하기 위한 것이다. 상기 관계식 6의 값이 0 미만인 경우 충분한 마르텐사이트 확보가 어려워 높은 항복강도를 얻기가 어렵고, 100을 초과할 경우 과도한 템퍼드 마르텐사이트 확보로 항복강도가 과도하게 높아지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 관계식 6의 값은 0~100의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 관계식 6의 값의 하한은 2인 것이 보다 바람직하고, 4인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 관계식 6의 값의 상한은 90인 것이 보다 바람직하고, 80인 것이 보다 더 바람직하다.

[관계식 7] 0 ≤ 3.1A+2.3B ≤ 200

상기 관계식 7은 본 발명이 목표로 하는 인장강도를 확보하기 위한 것이다. 상기 관계식 7의 값이 0 미만인 경우 충분한 프레쉬 마르텐사이트 확보가 어려워 목표로 하는 인장강도 확보가 어렵고, 200을 초과할 경우 템퍼드 마르텐사이트로 변태가 과도하게 일어나 인장강도 확보가 어렵다. 따라서, 상기 관계식 7의 값은 0~200의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 관계식 7의 값의 하한은 2인 것이 보다 바람직하고, 4인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 관계식 7의 값의 상한은 190인 것이 보다 바람직하고, 180인 것이 보다 더 바람직하다.

[관계식 8] 0.25 ≤ (3.1A+2.3B)/(2.8A+0.5B) ≤ 3.5

상기 관계식 8은 본 발명이 목표로 하는 항복강도와 인장강도를 동시에 확보하기 위한 것이다. 상기 관계식 8의 값이 0.25 미만이거나 3.5를 초과하는 경우 목표로 하는 조직분율 확보가 어려워 원하는 항복강도와 인장강도를 동시에 확보하기 어려운 단점이 있다. 따라서, 상기 관계식 8의 값은 0.25~3.5의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 관계식 8의 값의 하한은 0.50인 것이 보다 바람직하고, 0.75인 것이 보다 더 바람직하다. 상기 관계식 87의 값의 상한은 3.25인 것이 보다 바람직하고, 3.0인 것이 보다 더 바람직하다.

한편, 본 발명에서는 상기 과시효처리 후, 과시효처리된 냉연강판을 0.1~2.0%의 연신율로 조질압연하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 통상적으로 조질압연하는 경우 인장강도의 증가는 거의 없이 적어도 50MPa이상의 항복강도 상승이 일어난다. 상기 연신율이 0.1% 미만이면 형상의 제어가 어려울 수 있고, 2.0%를 초과하는 경우에는 고연신 작업에 의해 조업성이 크게 불안정해질 수 있다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.

(실시예)

하기 표 1에 기재된 합금조성을 갖는 용강을 준비한 뒤, 연속주조하여 두께가 250mm인 슬라브를 제조하였다. 이 슬라브를 1200℃로 12시간 동안 가열한 다음, 열간압연을 실시한 뒤, 권취하였다. 이 때, 열간압연시 마무리 압연 출측온도는 Ar3+50℃~Ar3+150℃의 범위로 제어하였으며, 권취온도는 Ms+50℃~Ms+300℃의 범위로 제어하였다. 이후, 상기 열간압연을 통해 얻어진 3.2mm 두께의 열연강판을 산세한 뒤, 50%의 냉간압하율로 냉간압연을 실시하여 두께 1.6mm 두께의 냉연강판을 얻었다. 이 냉연강판을 하기 표 2 및 3에 기재된 조건을 이용하여 최종 제품으로 제조하였다. 이와 같이 제조된 냉연강판에 대하여 미세조직 및 기계적 물성을 측정한 뒤, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

미세조직의 분율은 후방산란전자회절(Electron BackScatter Diffraction, EBSD) 장비를 이용하여 측정하였다. 템퍼드 마르텐사이트 래스 단축의 평균 길이는 투과전자현미경(TEM)으로 40,000배의 배율로 5군데를 랜덤으로 촬영한 후, Image-Plus Pro 소프트웨어를 이용하여 측정한 다음 평균값으로 계산하였다. 한편, 측정된 미세조직은 템퍼드 마르텐사이트와, 잔부 프레쉬 마르텐사이트, 베이나이트, 페라이트 및 잔류 오스테나이트가 혼재된 조직으로 이루어졌다.

인장강도(TS), 항복강도(YS), 및 연신율(EL)은 압연 수평방향으로의 인장시험을 통하여 측정하였으며, Gauge Length는 50mm이고, 인장시편의 폭은 25mm인 시험편 규격을 사용하였다.

구멍확장율(HER)은 ISO 16330 표준에 따라 측정하였으며, 홀은 10mm 직경의 펀치를 사용하여 12%의 Clearance로 전단가공하였다.

180° 완전 압착 굽힘시험은 측정대상인 강판을 우선 90°로 굽힌 후, 그 사이에 상기 강판의 2배의 두께를 갖는 다른 강판을 끼운 뒤, 측정대상인 강판을 다시 180°로 굽혀 완전 압착한 다음 크랙 발생 여부를 육안으로 판단하였다. 크랙이 미발생한 경우를 ○, 크랙이 발생한 경우를 ×로 표시하엿다.

강종No.	합금조성(중량%)
강종No.	C	Si	Mn	Nb	Ti	B	Cr	Mo	식 1	식 2	식 3
발명강1	0.13	0.40	2.40	0.028	0.020	0.0011	0.01	0.17	0.59	156	0.39
발명강2	0.12	0.40	2.40	0.029	0.019	0.0010	0.01	0.17	0.58	155	0.37
발명강3	0.13	0.35	2.40	0.030	0.017	0.0012	0.01	0.17	0.59	157	0.41
발명강4	0.13	0.40	2.40	0.031	0.020	0.0010	0.01	0.17	0.59	160	0.37
발명강5	0.13	0.40	2.39	0.035	0.021	0.0014	0.01	0.17	0.59	165	0.45
발명강6	0.13	0.40	2.45	0.031	0.022	0.0010	0.01	0.17	0.60	162	0.37
발명강7	0.13	0.40	2.37	0.030	0.021	0.0012	0.01	0.17	0.59	157	0.41
발명강8	0.11	0.40	2.38	0.027	0.020	0.0011	0.01	0.21	0.58	155	0.43
발명강9	0.11	0.40	2.39	0.028	0.023	0.0005	0.01	0.21	0.58	156	0.31
발명강10	0.11	0.39	2.36	0.027	0.020	0.0005	0.01	0.41	0.61	175	0.51
발명강11	0.12	0.39	2.39	0.028	0.020	0.0012	0.01	0.41	0.63	179	0.65
발명강12	0.11	0.40	2.42	0.029	0.021	0.0006	0.01	0.41	0.62	180	0.53
발명강13	0.13	0.40	2.41	0.030	0.020	0.0010	0.01	0.17	0.59	159	0.37
발명강14	0.12	0.39	2.40	0.029	0.020	0.0009	0.01	0.18	0.58	156	0.36
발명강15	0.14	0.37	2.40	0.028	0.020	0.0010	0.01	0.17	0.60	157	0.37
발명강16	0.12	0.40	2.40	0.027	0.020	0.0010	0.01	0.17	0.58	153	0.37
발명강17	0.11	0.40	2.41	0.029	0.020	0.0011	0.01	0.16	0.57	153	0.38
발명강18	0.12	0.41	2.40	0.030	0.020	0.0010	0.01	0.17	0.58	157	0.37
발명강19	0.13	0.31	2.41	0.030	0.020	0.0010	0.01	0.16	0.59	155	0.36
발명강20	0.14	0.41	2.40	0.030	0.020	0.0010	0.01	0.15	0.60	158	0.35
발명강21	0.12	0.40	2.39	0.029	0.020	0.0010	0.01	0.17	0.58	155	0.37
발명강22	0.13	0.42	2.40	0.027	0.020	0.0010	0.01	0.16	0.59	154	0.36
비교강1	0.13	0.39	2.39	0.028	0.020	0	0.01	0.01	0.56	138	0.01
비교강2	0.12	0.40	2.41	0.028	0.020	0.0006	0.01	0.01	0.55	138	0.13
비교강3	0.12	0.40	1.60	0.028	0.020	0.0005	0.01	0.01	0.42	109	0.11
비교강4	0.13	0.40	2.41	0.028	0.020	0	0.01	0.15	0.59	154	0.15
비교강5	0.09	0.15	2.46	0.050	0.030	0.0025	0.85	0.17	0.71	237	0.67
비교강6	0.14	0.80	1.85	0.001	0.010	0	0.05	0.01	0.51	99	0.01
[식 1] C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Si+Ni+Cu)/15 [식 2] 48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb [식 3] Mo+200B

강종No.	구분	소둔 온도 (℃)	균열 시간 (sec)	1차 냉각속도 (℃/sec)	1차냉각 종료온도(℃)	2차 냉각속도 (℃/sec)	2차종료 완료온도(℃)
발명강1	발명예1	840	180	3	650	20	400
발명강2	발명예2	840	150	3	650	20	400
발명강3	발명예3	840	130	3	650	20	400
발명강4	발명예4	840	150	3	650	20	390
발명강5	발명예5	840	150	3	650	20	380
발명강6	발명예6	840	150	3	650	20	380
발명강7	발명예7	840	150	3	650	20	380
발명강8	발명예8	840	150	3	650	20	400
발명강9	발명예9	840	150	3	650	20	400
발명강10	발명예10	840	150	3	650	20	400
발명강11	발명예11	840	150	3	650	20	400
발명강12	발명예12	840	150	3	650	20	400
발명강13	비교예1	770	150	3	650	20	400
발명강14	비교예2	790	150	3	650	20	400
발명강15	비교예3	800	150	3	650	20	400
발명강16	비교예4	810	150	3	650	20	400
발명강17	비교예5	840	45	3	650	20	400
발명강18	비교예6	840	150	3	650	20	350
발명강19	비교예7	840	150	3	650	20	420
발명강20	비교예8	840	150	3	650	20	410
발명강21	비교예9	840	150	3	650	20	390
발명강22	비교예10	840	150	3	650	20	380
비교강1	비교예11	840	150	3	650	20	400
비교강2	비교예12	840	150	3	650	20	400
비교강3	비교예13	840	150	3	650	20	400
비교강4	비교예14	840	150	3	650	20	400
비교강5	비교예16	840	150	3	650	20	400
비교강6	비교예17	840	150	3	650	20	400

강종No.	구분	Ms 온도 (℃)	Ms- 2차냉각종료 온도(A)(℃)	과시효처리 온도(℃)	과시효처리온도- 2차냉각 종료온도(B)(℃)	식 6	식 7	식 8
발명강1	발명예1	408	8	400	0	22	25	1.1
발명강2	발명예2	412	12	400	0	34	37	1.1
발명강3	발명예3	408	8	400	0	22	25	1.1
발명강4	발명예4	408	18	390	0	50	56	1.1
발명강5	발명예5	408	28	380	0	78	87	1.1
발명강6	발명예6	407	27	400	20	86	130	1.5
발명강7	발명예7	409	29	410	30	96	159	1.7
발명강8	발명예8	417	17	400	0	48	53	1.1
발명강9	발명예9	417	17	400	0	48	53	1.1
발명강10	발명예10	418	18	400	0	50	56	1.1
발명강11	발명예11	413	13	400	0	36	40	1.1
발명강12	발명예12	416	16	400	0	45	50	1.1
발명강13	비교예1	408	8	400	0	22	25	1.1
발명강14	비교예2	412	12	400	0	34	37	1.1
발명강15	비교예3	404	4	400	0	11	12	1.1
발명강16	비교예4	412	12	400	0	34	37	1.1
발명강17	비교예5	416	16	400	0	45	50	1.1
발명강18	비교예6	412	62	400	50	199	307	1.5
발명강19	비교예7	408	-12	420	0	-34	-37	1.1
발명강20	비교예8	404	-6	410	0	-17	-19	1.1
발명강21	비교예9	413	23	430	40	84	163	1.9
발명강22	비교예10	408	28	440	60	108	225	2.1
비교강1	비교예11	408	8	400	0	22	25	1.1
비교강2	비교예12	412	12	400	0	34	37	1.1
비교강3	비교예13	437	37	400	0	104	115	1.1
비교강4	비교예14	408	8	400	0	22	25	1.1
비교강5	비교예16	425	25	400	0	70	78	1.1
비교강6	비교예17	418	18	400	0	50	56	1.1
[식 6] 2.8A+0.5B [식 7] 3.1A+2.3B [식 8] (3.1A+2.3B)/(2.8A+0.5B)

구분	템퍼드 마르텐사이트 분율(면적%)	템퍼드 마르텐사이트 래스 단축의 평균 길이(nm)	항복 강도 (YS) (MPa)	인장 강도 (TS) (MPa)	항복비	연신율 (EL) (%)	구멍 확장율 (HER) (%)	굽힙가공성 (YS×EL×HER) (GPa%%)	180° 완전 압착 굽힘 시험시 크랙 발생 여부
발명예1	90	185	859	1021	0.84	10.4	58	518	○
발명예2	91	175	855	1015	0.84	11.1	53	503	○
발명예3	92	195	842	1017	0.83	10.8	61	555	○
발명예4	93	200	887	1040	0.85	10.6	67	630	○
발명예5	93	225	899	1060	0.85	10.2	65	596	○
발명예6	91	175	838	996	0.84	9.7	58	471	○
발명예7	90	184	847	986	0.86	10.1	54	462	○
발명예8	89	205	835	1065	0.78	10.5	57	500	○
발명예9	87	235	846	998	0.85	11.5	55	628	○
발명예10	90	221	889	1096	0.81	10.9	67	649	○
발명예11	89	215	856	1101	0.78	9.4	59	475	○
발명예12	90	175	834	1050	0.79	10.7	57	509	○
비교예1	59	120	615	1098	0.56	8.7	34	182	×
비교예2	61	142	596	1038	0.57	11.4	33	224	×
비교예3	62	152	619	1031	0.60	12.9	36	287	×
비교예4	74	165	701	1011	0.69	13.4	38	357	×
비교예5	62	174	620	952	0.65	14.9	34	314	×
비교예6	99	185	955	1082	0.88	7.6	56	406	×
비교예7	78	148	766	972	0.79	12.1	37	343	×
비교예8	74	165	776	983	0.79	12.0	42	391	×
비교예9	79	187	861	971	0.89	11.2	52	501	×
비교예10	76	179	874	945	0.92	11.6	57	578	×
비교예11	55	174	568	767	0.74	27.9	33	523	×
비교예12	54	165	567	846	0.67	17.4	32	316	×
비교예13	70	177	693	950	0.73	11.3	35	274	×
비교예14	72	185	707	854	0.83	19.5	37	510	×
비교예16	99	256	925	1107	0.80	7.1	56	421	×
비교예17	53	154	558	725	0.77	27.8	32	496	×

상기 표 1 내지 4에 나타난 바와 같이, 본 발명이 제안하는 합금조성 및 제조조건을 만족하는 발명예 1 내지 12의 경우에는, 본 발명이 얻고자 하는 미세조직을 확보함으로써 우수한 기계적 물성을 갖는 것을 알 수 있다.

반면, 본 발명이 제안하는 합금조성 또는 제조조건을 만족하지 않는 비교예 1 내지 17의 경우에는 본 발명이 얻고자 하는 미세조직을 확보하지 못함에 따라 기계적 물성이 열위한 것을 확인할 수 있다.

도 1은 발명예 1을 SEM으로 관찰한 미세조직 사진이고, 도 2는 발명예 1을 TEM으로 관찰한 미세조직 사진이다. 도 1 및 2를 통해 알 수 있듯이, 발명예 1은 본 발명의 주요 조직인 템퍼드 마르텐사이트가 균일하게 분포되어 있음을 확인할 수 있다.

Claims

중량%로, C: 0.06~0.17%, Si: 0.1~0.8%, Mn: 1.9~2.9%, Nb: 0.005~0.07%, Ti: 0.004~0.05%, B: 0.0004~0.005%, Cr: 0.20%이하(0%는 제외), Mo: 0.04~0.45%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
하기 관계식 1 내지 3을 만족하며,
미세조직은 면적%로, 템퍼드 마르텐사이트: 80~98%, 잔부 프레쉬 마르텐사이트, 베이나이트, 페라이트 및 잔류 오스테나이트를 포함하고,
상기 템퍼드 마르텐사이트의 래스 단축의 평균 길이는 500nm이하인 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판.
[관계식 1] 0.40 ≤ C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Si+Ni+Cu)/15 ≤ 0.70
[관계식 2] 110 ≤ 48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb ≤ 210
[관계식 3] 0.20 ≤ Mo+200B ≤ 0.70
(단, 상기 관계식 1 내지 3에 기재된 합금성분의 함량은 중량%를 의미함.)
청구항 1에 있어서,
상기 불순물은 트램프 원소로서 P, S, Al, Sb, N, Mg, Sn, Sb, Zn 및 Pb 중 1종 이상을 포함하고, 그 합계가 0.1중량% 이하인 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판.
청구항 1에 있어서,
상기 프레쉬 마르텐사이트는 11%이하이고, 베이나이트는 3%이하이며, 페라이트는 3%이하이고, 잔류 오스테나이트는 3%이하인 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판.
청구항 1에 있어서,
상기 냉연강판은 항복강도(YS): 780~920MPa, 인장강도(TS): 980~1200MPa, 연신율(EL): 8%이상, 항복비(YS/TS): 0.75이상, 구멍확장율(HER): 40%이상, 굽힙가공성(YS×EL×HER): 300GPa%%이상이고, 180° 완전 압착 굽힘시험시 크랙이 발생하지 않는 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판.
중량%로, C: 0.06~0.17%, Si: 0.1~0.8%, Mn: 1.9~2.9%, Nb: 0.005~0.07%, Ti: 0.004~0.05%, B: 0.0004~0.005%, Cr: 0.20%이하(0%는 제외), Mo: 0.04~0.45%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 관계식 1 내지 3을 만족하는 슬라브를 가열하는 단계;
상기 가열된 슬라브를 마무리 압연 출측온도가 Ar3+50℃~Ar3+150℃가 되도록 마무리 압연하여 열연강판을 얻는 단계;
상기 열연강판을 Ms+50℃~Ms+300℃까지 냉각한 후 권취하는 단계;
상기 권취된 열연강판을 냉간압연하여 냉연강판을 얻는 단계;
상기 냉연강판을 820~860℃의 온도 범위에서 연속소둔하는 단계;
상기 연속소둔된 냉연강판을 50~200초 동안 균열처리하는 단계;
상기 균열처리된 냉연강판을 620~700℃까지 1~10℃/s의 냉각속도로 1차 냉각하는 단계;
상기 1차 냉각된 냉연강판을 360~420℃까지 5~50℃/초의 냉각속도로 2차 냉각하는 단계;
상기 2차 냉각된 냉연강판을 370~420℃에서 과시효처리 또는 재가열 후 과시효처리하는 단계;를 포함하고,
상기 2차 냉각 및 과시효처리시, 하기 관계식 4 내지 8을 만족하는 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판의 제조방법.
[관계식 1] 0.40 ≤ C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Si+Ni+Cu)/15 ≤ 0.70
[관계식 2] 110 ≤ 48.8+49logC+35.1Mn+25.9Si+76.5Cr+105.9Mo+1325Nb ≤ 210
[관계식 3] 0.20 ≤ Mo+200B ≤ 0.70
[관계식 4] 0 ≤ A ≤ 50
[관계식 5] 0 ≤ B ≤ 40
[관계식 6] 0 ≤ 2.8A+0.5B ≤ 100
[관계식 7] 0 ≤ 3.1A+2.3B ≤ 200
[관계식 8] 0.25 ≤ (3.1A+2.3B)/(2.8A+0.5B) ≤ 3.5
(단, 상기 관계식 1 내지 3에 기재된 합금성분의 함량은 중량%를 의미하고, 상기 관계식 4 내지 8에서 A는 Ms-2차 냉각종료온도(℃)이고, B는 과시효처리 온도-2차 냉각종료온도(℃)임.)
청구항 5에 있어서,
상기 슬라브 가열은 1100~1300℃에서 행하여지는 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판의 제조방법.
청구항 5에 있어서,
상기 슬라브는 230~270mm의 두께를 갖는 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판의 제조방법.
청구항 5에 있어서,
상기 권취 후, 상기 권취된 열연강판을 0.1℃/s이하의 냉각속도로 상온까지 냉각하는 단계를 추가로 포함하는 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판의 제조방법.
청구항 5에 있어서,
상기 냉간압연은 40~70%의 압하율로 행하여지는 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판의 제조방법.
청구항 5에 있어서,
상기 과시효처리 후, 과시효처리된 냉연강판을 0.1~2.0%의 연신율로 조질압연하는 단계를 추가로 포함하는 굽힘가공성이 우수한 초고강도 냉연강판의 제조방법.