KR20230004237A - Cold-rolled steel sheet and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 냉연 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 성형성이 우수한 냉연 초고강도 저탄소 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a cold-rolled steel sheet and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a cold-rolled ultra-high strength low-carbon steel sheet with excellent formability and a method for manufacturing the same.
환경 규제 이슈 대응에 따른 차량 경량화 및 안전 규제 강화에 따른 충돌 안정성 기준 강화의 두 요인을 충족시키기 위해 자동차 강판용 초고강도 강이 개발되고 있다. 하지만 강도와 연신율은 트레이드 오프(trade-off) 관계에 있어 강도 상승에 따른 성형성 저하 문제가 대두되었으며, 고강도강의 성형성 확보를 위한 여러 연구가 진행되어 왔다. Ultra-high-strength steel for automotive steel is being developed to meet the two factors of vehicle weight reduction in response to environmental regulatory issues and reinforcement of crash safety standards in accordance with strengthened safety regulations. However, since strength and elongation are in a trade-off relationship, the problem of deterioration in formability due to increase in strength has emerged, and various studies have been conducted to secure formability of high-strength steel.
미세조직 내 잔류 오스테나이트의 변형 중 마르텐사이트로 변태하는 TRIP(TRansformation Induced Plasticity) 현상을 이용하는 TRIP-aided 강은 고강도와 고연신율과 모두 확보할 수 있는 3세대(3rd generation) 강판으로 개발되고 있다. 이러한 TRIP-aided 강은 TRIP 현상을 일으키는 잔류 오스테나이트의 상 안정도와 분율에 따라 강의 물성이 결정되므로 미세조직 내 안정한 잔류 오스테나이트를 확보하는 것이 그 강의 제조에 있어 중요하다.TRIP-aided steel, which uses the TRansformation Induced Plasticity (TRIP) phenomenon, which transforms into martensite during the transformation of retained austenite in the microstructure, is being developed as a 3rd generation steel sheet that can secure both high strength and high elongation. Since the physical properties of such TRIP-aided steel are determined by the phase stability and fraction of retained austenite that causes the TRIP phenomenon, it is important to secure stable retained austenite in the microstructure in the manufacture of the steel.
관련 선행 기술로는 한국특허출원 제2018-0033119호가 있다. As related prior art, there is Korean Patent Application No. 2018-0033119.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 성형성이 우수한 냉연 초고강도 저탄소 강판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.A technical problem to be achieved by the present invention is to provide a cold-rolled ultra-high-strength low-carbon steel sheet with excellent formability and a manufacturing method thereof.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판은 탄소(C): 0.15 내지 0.20중량%, 규소(Si): 1.0 내지 2.0중량%, 망간(Mn): 1.5 내지 3.0중량%, 인(P): 0 초과 0.02중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.01 내지 0.3중량%, 질소(N): 0 초과 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti): 48/14*[N] 내지 0.1중량%(상기 [N]은 질소의 중량%값) 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지며, 최종 미세조직은 페라이트, 침상형 잔류 오스테나이트, 마르텐사이트/오스테나이트의 복합 조직 및 괴상형 마르텐사이트로 이루어지되, 상기 페라이트의 면적분율은 30 내지 60%, 상기 침상형 잔류 오스테나이트의 면적분율은 5 내지 12%, 상기 마르텐사이트/오스테나이트의 복합 조직의 면적분율은 25 내지 50%, 상기 괴상형 마르텐사이트의 면적분율은 5 내지 12%이고, 잔류 오스테나이트 내 탄소 농화량 1.1중량% 이상이다. Cold-rolled steel sheet according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is carbon (C): 0.15 to 0.20% by weight, silicon (Si): 1.0 to 2.0% by weight, manganese (Mn): 1.5 to 3.0% by weight, Phosphorus (P): greater than 0 and 0.02% by weight or less, sulfur (S): greater than 0 and 0.003% by weight or less, aluminum (Al): 0.01 to 0.3% by weight, nitrogen (N): greater than 0 and 0.01% by weight or less, titanium (Ti ): 48/14 * [N] to 0.1% by weight (where [N] is the weight% value of nitrogen) and the rest consists of iron (Fe) and other unavoidable impurities, and the final microstructure is ferrite and needle-like retained austenite , Composed of a composite structure of martensite/austenite and massive martensite, the area fraction of ferrite is 30 to 60%, the area fraction of the acicular retained austenite is 5 to 12%, the martensite/austenite The area fraction of the composite structure is 25 to 50%, the area fraction of the bulky martensite is 5 to 12%, and the carbon concentration in retained austenite is 1.1% by weight or more.
상기 냉연 강판에서, 상기 페라이트는 폴리고날 페라이트와 침상형 페라이트로 이루어지되, 상기 페라이트 중에서 상기 침상형 페라이트의 면적분율은 40% 이상일 수 있다.In the cold-rolled steel sheet, the ferrite is composed of polygonal ferrite and acicular ferrite, and the area fraction of the acicular ferrite among the ferrites may be 40% or more.
상기 냉연 강판은 인장강도(TS): 980 내지 1180MPa이며, 연신율(El): 23 내지 25%일 수 있다. The cold-rolled steel sheet may have tensile strength (TS): 980 to 1180 MPa, and elongation (El): 23 to 25%.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판의 제조방법은 (a) 탄소(C): 0.15 내지 0.20중량%, 규소(Si): 1.0 내지 2.0중량%, 망간(Mn): 1.5 내지 3.0중량%, 인(P): 0 초과 0.02중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.01 내지 0.3중량%, 질소(N): 0 초과 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti): 48/14*[N] 내지 0.1중량%(상기 [N]은 질소의 중량%값) 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강재를 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 강재를 열간 압연하는 단계; (c) 상기 열간 압연된 강재에 대하여 냉간 압연하는 단계; (d) 상기 냉간 압연된 강재에 대하여 (Ac1 + 30℃) 이상 (Ac3 - 30℃) 이하의 제 1 소둔온도에서 유지한 후 340℃ 이하의 냉각종점온도까지 냉각하는 공정을 포함하는 제 1 소둔 열처리 단계; 및 (e) 상기 강재에 대하여 Ac1 이상 (Ac3 - 30℃) 이하의 제 2 소둔온도에서 유지한 후 마르텐사이트 변태개시온도(Ms) 이상 (베이나이트 변태개시온도(Bs) - 15℃) 이하의 냉각종점온도까지 냉각한 후 과시효하는 공정을 포함하는 제 2 소둔 열처리 단계;를 순차적으로 포함하되, 상기 제 2 소둔온도는 상기 제 1 소둔온도보다 낮은 것을 특징으로 한다.Method for manufacturing a cold-rolled steel sheet according to an embodiment of the present invention for solving the above problems is (a) carbon (C): 0.15 to 0.20% by weight, silicon (Si): 1.0 to 2.0% by weight, manganese (Mn): 1.5 to 3.0% by weight, phosphorus (P): greater than 0 and less than 0.02% by weight, sulfur (S): greater than 0 and less than 0.003% by weight, aluminum (Al): 0.01 to 0.3% by weight, nitrogen (N): greater than 0.01% by weight % or less, titanium (Ti): 48/14*[N] to 0.1% by weight (the [N] is the weight % value of nitrogen) and the remaining iron (Fe) and other unavoidable impurities Reheating the steel; (b) hot rolling the reheated steel; (c) cold-rolling the hot-rolled steel material; (d) First annealing including a step of cooling to a cooling end point temperature of 340 ° C or less after maintaining the cold-rolled steel at a first annealing temperature of (Ac1 + 30 ° C) or more (Ac3 - 30 ° C) or less heat treatment step; And (e) after holding at the second annealing temperature of Ac1 or more (Ac3 - 30 ℃) or less with respect to the steel material, martensite transformation start temperature (Ms) or more (bainite transformation start temperature (Bs) - 15 ℃) or less A second annealing heat treatment step comprising a step of overaging after cooling to the cooling end point temperature; sequentially including, wherein the second annealing temperature is lower than the first annealing temperature.
상기 냉연 강판의 제조방법에서, 상기 (a) 단계는 상기 강재를 1180 내지 1300℃에서 재가열하는 단계를 포함하고, 상기 (b) 단계는 마무리 압연 온도가 850 내지 950℃, 권취온도가 450 내지 650℃인 조건으로 열간 압연하는 단계를 포함하고, 상기 (c) 단계는 40 내지 70%의 압하율로 냉간 압연하는 단계를 포함할 수 있다. In the cold-rolled steel sheet manufacturing method, step (a) includes reheating the steel material at 1180 to 1300 ° C, and step (b) has a finish rolling temperature of 850 to 950 ° C and a coiling temperature of 450 to 650 ° C. It includes the step of hot rolling under conditions of ° C., and the step (c) may include the step of cold rolling at a reduction ratio of 40 to 70%.
상기 냉연 강판의 제조방법에서, 상기 (d) 단계는 상기 냉간 압연된 강재에 대하여 상기 제 1 소둔온도에서 30 내지 120초 동안 유지한 후 15℃/s 이상의 냉각속도로 340℃ 이하의 냉각종점온도까지 냉각하는 공정을 포함할 수 있다. In the manufacturing method of the cold-rolled steel sheet, the step (d) is performed by holding the cold-rolled steel material at the first annealing temperature for 30 to 120 seconds and then reaching a cooling end temperature of 340° C. or less at a cooling rate of 15° C./s or more. It may include a process of cooling up to.
상기 냉연 강판의 제조방법에서, 상기 (d) 단계를 수행한 후 상기 강재의 미세조직에서 페라이트의 면적분율은 30 내지 50%일 수 있다. In the manufacturing method of the cold-rolled steel sheet, after performing the step (d), the area fraction of ferrite in the microstructure of the steel material may be 30 to 50%.
상기 냉연 강판의 제조방법에서, 상기 (e) 단계는 상기 강재에 대하여 상기 제 2 소둔온도에서에서 30 내지 120초 동안 유지한 후 15℃/s 이상의 냉각속도로 마르텐사이트 변태개시온도(Ms) 이상 (베이나이트 변태개시온도(Bs) - 15℃) 이하의 냉각종점온도까지 냉각한 후 30 ~ 300초동안 과시효하는 공정을 포함할 수 있다. In the manufacturing method of the cold-rolled steel sheet, the step (e) is held for 30 to 120 seconds at the second annealing temperature with respect to the steel material, and then martensitic transformation start temperature (Ms) or more at a cooling rate of 15 ° C / s or more. It may include a process of overaging for 30 to 300 seconds after cooling to the cooling end point temperature of (bainite transformation start temperature (Bs) - 15 ℃) or less.
상기 냉연 강판의 제조방법에서, 상기 (e) 단계를 수행한 후 상기 강재의 미세조직은 페라이트, 침상형 잔류 오스테나이트, 마르텐사이트/오스테나이트의 복합 조직 및 괴상형 마르텐사이트로 이루어지되, 상기 페라이트의 면적분율은 30 내지 60%, 상기 침상형 잔류 오스테나이트의 면적분율은 5 내지 12%, 상기 마르텐사이트/오스테나이트의 복합 조직의 면적분율은 25 내지 50%, 상기 괴상형 마르텐사이트의 면적분율은 5 내지 12%일 수 있다. In the manufacturing method of the cold-rolled steel sheet, after performing the step (e), the microstructure of the steel material is composed of ferrite, needle-shaped retained austenite, martensite/austenite composite structure, and bulky martensite, and the ferrite The area fraction of is 30 to 60%, the area fraction of the acicular retained austenite is 5 to 12%, the area fraction of the martensite/austenite composite structure is 25 to 50%, the area fraction of the bulky martensite may be 5 to 12%.
본 발명의 실시예에 따르면, 성형성이 우수한 냉연 초고강도 저탄소 강판 및 그 제조방법을 구현할 수 있다. 구체적으로, 0.2중량% 이하의 탄소를 함유한 저탄소 강종으로 설계하여 우수한 용접성을 확보할 수 있으며, 열처리 과정 중 여러 단계의 합금 원소 재분배 단계를 거쳐 충분한 양의 탄소와 망간을 오스테나이트에 농화시켜 우수한 강도와 연신율의 밸런스를 구현할 수 있으며, 980MPa 이상의 인장 강도, 23% 이상의 연신율을 확보하는 가공성이 우수한 냉연 초고강도 강을 구현할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, it is possible to implement a cold-rolled ultra-high-strength low-carbon steel sheet with excellent formability and a manufacturing method thereof. Specifically, it is possible to secure excellent weldability by designing a low-carbon steel grade containing less than 0.2% by weight of carbon, and by concentrating a sufficient amount of carbon and manganese into austenite through several stages of redistribution of alloying elements during the heat treatment process, A balance between strength and elongation can be realized, and cold-rolled ultra-high-strength steel with excellent workability that secures a tensile strength of 980 MPa or more and an elongation of 23% or more can be implemented.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 냉연 강판의 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판의 제조방법에서 (a) 제 1 소둔 열처리 공정 및 (b) 제 2 소둔 열처리 공정의 개요를 도해하는 도면이다.
도 3은 실험예 중 실시예1에서 제 1 소둔 열처리 이후의 미세조직을 촬영한 사진이다.
도 4는 실험예 중 실시예1에서 제 2 소둔 열처리 이후의 미세조직을 촬영한 사진이다.
도 5는 실험예 중 비교예6에서 제 1 소둔 열처리 이후의 미세조직을 촬영한 사진이고, 도 6은 실험예 중 비교예7에서 최종 미세조직을 촬영한 사진이고, 도 7은 실험예 중 비교예8에서 최종 미세조직을 촬영한 사진이고, 도 8은 실험예 중 비교예9에서 최종 미세조직을 촬영한 사진이고, 도 9는 제 2 소둔 열처리 후 과시효 후 (a) 침상형 형상과 (b) 괴상형 형상 조직을 촬영한 사진이다.1 is a flowchart schematically illustrating a method for manufacturing a cold-rolled steel sheet according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a view illustrating the outline of (a) a first annealing heat treatment process and (b) a second annealing heat treatment process in the manufacturing method of a cold-rolled steel sheet according to an embodiment of the present invention.
3 is a photograph of the microstructure after the first annealing heat treatment in Example 1 among experimental examples.
4 is a photograph of the microstructure after the second annealing heat treatment in Example 1 among experimental examples.
Figure 5 is a photograph of the microstructure after the first annealing heat treatment in Comparative Example 6 of Experimental Examples, Figure 6 is a photograph of the final microstructure in Comparative Example 7 of Experimental Examples, and Figure 7 is a comparison of Experimental Examples. A photograph of the final microstructure in Example 8, Figure 8 is a photograph of the final microstructure in Comparative Example 9 among experimental examples, and Figure 9 is a photograph of the final microstructure after overaging after the second annealing heat treatment (a) needle-like shape ( b) It is a photograph of a lumpy-shaped tissue.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판 및 그 제조방법을 상세하게 설명한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 적절하게 선택된 용어들로서, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 이하에서는 형성이 우수한 냉연 초고강도 저탄소 강판 및 그 제조방법의 구체적인 내용을 제공하고자 한다. A cold-rolled steel sheet and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described in detail. Terms to be described later are terms appropriately selected in consideration of functions in the present invention, and definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification. Hereinafter, specific details of a cold-rolled ultra-high-strength low-carbon steel sheet with excellent formation and a manufacturing method thereof will be provided.
한국특허출원번호 2018-0033119호는 강의 소둔 이후 급랭과 파티셔닝 열처리를 통해 템퍼드 마르텐사이트와 잔류 오스테나이트를 포함하는 강(Quenching and Partitioning, Q&P)의 제조방법을 제시하고 있다. Q&P 강은 0.2중량% 탄소강에서도 인장 강도 980MPa 이상, 연신율 21% 이상의 물성을 얻을 수 있다는 장점이 있으나 공정 온도에 대한 윈도우(window)가 좁아 연성 편차가 크므로 본 발명에서 목표로 하는 고연신율을 안정적으로 확보하기 어렵다.Korean Patent Application No. 2018-0033119 suggests a method for manufacturing steel (Quenching and Partitioning, Q&P) containing tempered martensite and retained austenite through rapid cooling and partitioning heat treatment after annealing of the steel. Q&P steel has the advantage of being able to obtain physical properties of 980 MPa or more in tensile strength and 21% or more in elongation even at 0.2% by weight of carbon steel. difficult to obtain
한국특허공개번호 2017-0113858호는 래쓰 형상의 페라이트와 잔류 오스테나이트를 확보하여 강의 연성을 증가시키기 위한 최종 소둔 전 미세조직(전 조직)을 확보하는 방법으로 2회 소둔 열처리를 공정을 제시하고 있다. 하지만 1차 소둔 이후 체적 분율 90% 이상의 저온 조직을 확보하기 위해 단상역 소둔을 실시해 탄소 함량이 낮은 강에서는 980MPa 이상의 인장 강도를 안정적으로 확보할 수 없고, 고온 소둔이 수반 되므로 로의 수명 단축이 우려된다.Korean Patent Publication No. 2017-0113858 suggests a two-time annealing heat treatment process as a method of securing a microstructure (whole structure) before final annealing to increase ductility of steel by securing lath-shaped ferrite and retained austenite. . However, single-phase annealing is performed to secure a low-temperature structure with a volume fraction of 90% or more after the first annealing, so it is not possible to stably secure a tensile strength of 980 MPa or more in steel with a low carbon content. .
본 발명에서는 자동차용 부품에 적용 가능한 인장강도 980MPa 이상, 연신율 23% 이상을 가지는 연신율이 우수한 냉연 초고강도 강판과 그 제조방법을 개시한다. 냉연 강판의 미세조직은 면적 분율 20% 이상 50% 이하의 폴리고날 페라이트, 40% 이상의 침상형 페라이트, 5%이상 및 12% 이하의 침상형 잔류 오스테나이트, 5% 이상의 마르텐사이트/오스테나이트 복합 조직 및 잔부 베이나이트로 구성되며, 목표한 항복강도와 인장강도, 연신율을 확보하기 위한 합금량 및 그에 적합한 열처리 조건을 개시한다. The present invention discloses a cold-rolled ultra-high strength steel sheet having a tensile strength of 980 MPa or more and an elongation of 23% or more applicable to automotive parts and a method for manufacturing the same. The microstructure of cold-rolled steel sheet is polygonal ferrite with an area fraction of 20% or more and 50% or more, acicular ferrite with 40% or more, acicular retained austenite with 5% or more and 12% or less, and martensite/austenite composite with 5% or more. and the remainder composed of bainite, and discloses the amount of alloy and suitable heat treatment conditions for securing the target yield strength, tensile strength, and elongation.
강판steel plate
본 발명의 일 실시예에 따르는 냉연 강판은 탄소(C): 0.15 내지 0.20중량%, 규소(Si): 1.0 내지 2.0중량%, 망간(Mn): 1.5 내지 3.0중량%, 인(P): 0 초과 0.02중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.01 내지 0.3중량%, 질소(N): 0 초과 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti): 48/14*[N] 내지 0.1중량%(상기 [N]은 질소의 중량%값) 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진다. In the cold-rolled steel sheet according to an embodiment of the present invention, carbon (C): 0.15 to 0.20% by weight, silicon (Si): 1.0 to 2.0% by weight, manganese (Mn): 1.5 to 3.0% by weight, phosphorus (P): 0 More than 0.02% by weight or less, sulfur (S): more than 0 and less than 0.003% by weight, aluminum (Al): 0.01 to 0.3% by weight, nitrogen (N): more than 0 and less than 0.01% by weight, titanium (Ti): 48/14* It consists of [N] to 0.1% by weight (the [N] is the weight% value of nitrogen) and the rest iron (Fe) and other unavoidable impurities.
이하에서는, 상기 냉연 강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 함량에 대하여 설명한다.Hereinafter, the role and content of each component included in the cold-rolled steel sheet will be described.
탄소(C)carbon (C)
탄소(C)는 강의 강도를 확보하기 위하여 첨가하며, 마르텐사이트 조직에서 탄소 함량이 증가할수록 강도가 증가한다. 나아가, 철 등의 원소와 화합하여 탄화물을 형성하여 강도와 경도를 향상시킨다. 탄소(C)는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판에서 전체 중량의 0.15 내지 0.20중량%의 함량비로 첨가될 수 있다. 탄소의 함량이 전체 중량의 0.15중량% 미만일 경우에는 상술한 효과를 구현할 수 없으며 충분한 강도를 확보하지 못하는 문제점이 나타난다. 반대로, 탄소의 함량이 전체 중량의 0.20중량%를 초과할 경우에는 용접성 및 가공성이 저하되는 문제점이 나타난다. Carbon (C) is added to secure the strength of the steel, and the strength increases as the carbon content increases in the martensitic structure. Furthermore, it combines with elements such as iron to form carbides to improve strength and hardness. Carbon (C) may be added in a content ratio of 0.15 to 0.20% by weight of the total weight of the cold-rolled steel sheet according to an embodiment of the present invention. When the content of carbon is less than 0.15% by weight of the total weight, the above-mentioned effect cannot be implemented and there is a problem of not securing sufficient strength. Conversely, when the carbon content exceeds 0.20% by weight of the total weight, problems such as deterioration in weldability and workability appear.
규소(Si)Silicon (Si)
규소(Si)는 페라이트 고용강화 효과로 강도 상승 및 탄화물 형성 억제를 위하여 첨가되는 원소이다. 또한, 규소는 페라이트 안정화 원소로 잘 알려져 있어 냉각 중 페라이트 분율을 높여 연성을 증가시킬 수 있다. 또한, 오스테나이트 탄소 농화로 마르텐사이트 형성을 촉진하여 강도를 확보할 수 있는 원소로 알려져 있다. 한편, 규소는 알루미늄과 함께 제강 공정에서 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가되며, 고용강화 효과도 가질 수 있다. 상기 규소는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판에서 전체 중량의 1.0 내지 2.0중량%의 함량비로 첨가될 수 있다. 규소의 함량이 전체 중량의 1.0중량% 미만일 경우에는 연성을 확보할 수 없으며 상술한 규소 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 규소의 함량이 전체 중량의 2.0중량%를 초과하여 다량 첨가 시 제조과정에서 Mn2SiO4등 산화물을 형성하여 도금성이 저해되고, 탄소당량을 높여 용접성을 저하시킬 수 있으며, 재가열 및 열간압연 시에 붉은 스케일(red scale)을 생성시킴으로써 표면품질에 문제를 줄 수 있으며, 인성 및 소성 가공성이 저하되는 문제가 있다. Silicon (Si) is an element added to increase the strength and suppress the formation of carbides due to the ferrite solid solution strengthening effect. In addition, since silicon is well known as a ferrite stabilizing element, ductility can be increased by increasing the ferrite fraction during cooling. In addition, it is known as an element capable of securing strength by promoting the formation of martensite by enriching austenite carbon. On the other hand, silicon is added as a deoxidizer for removing oxygen in steel in the steelmaking process together with aluminum, and may have a solid solution strengthening effect. The silicon may be added in a content ratio of 1.0 to 2.0% by weight of the total weight of the cold-rolled steel sheet according to an embodiment of the present invention. When the content of silicon is less than 1.0% by weight of the total weight, ductility cannot be secured and the above-mentioned effect of adding silicon cannot be properly exhibited. Conversely, when the content of silicon exceeds 2.0% by weight of the total weight and a large amount is added, oxides such as Mn 2 SiO 4 are formed during the manufacturing process, which impairs plating properties, and increasing the carbon equivalent may reduce weldability, and reheating and hot By generating a red scale during rolling, a problem may be given to the surface quality, and there is a problem in that toughness and plastic workability are deteriorated.
망간(Mn)Manganese (Mn)
망간(Mn)은 소입성을 증대시켜 강도 향상에 기여하며, 저온 변태상의 형성을 용이하게 하며 고용강화로 강도를 상승시키는 효과를 제공하는 원소이다. 망간은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판에서 전체 중량의 1.5 내지 3.0중량%의 함량비로 첨가될 수 있다. 망간의 함량이 1.5중량% 보다 작을 경우, 상술한 강도 확보의 효과를 충분히 발휘할 수 없다. 또한, 망간의 함량이 3.0중량%를 초과하는 경우, MnS등 개재물의 형성이나 편석으로 인한 가공성 저하와 지연파괴 저항성이 저하가 발생하고 탄소당량을 높여 용접성을 저하시킬 수 있다. Manganese (Mn) is an element that contributes to strength improvement by increasing hardenability, facilitates the formation of a low-temperature transformation phase, and provides an effect of increasing strength through solid solution strengthening. Manganese may be added in a content ratio of 1.5 to 3.0% by weight of the total weight of the cold-rolled steel sheet according to an embodiment of the present invention. When the content of manganese is less than 1.5% by weight, the above-described effect of securing strength cannot be sufficiently exerted. In addition, when the manganese content exceeds 3.0% by weight, workability and delayed fracture resistance decrease due to the formation or segregation of inclusions such as MnS, and the carbon equivalent may be increased to decrease weldability.
인(P)Phosphorus (P)
인(P)은 고용강화에 의해 강도의 강도를 높이며, 탄화물의 형성을 억제하는 기능을 수행할 수 있다. 상기 인은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판에서 전체 중량의 0 초과 0.02중량% 이하의 함량비로 첨가될 수 있다. 인의 함량이 0.02중량%를 초과하는 경우에는 용접부가 취화되며 저온취성이 유발되며 프레스 성형성이 저하되고 충격저항을 저하시키는 문제가 발생할 수 있다. Phosphorus (P) can increase the strength by solid solution strengthening and suppress the formation of carbides. The phosphorus may be added in a content ratio of more than 0 and less than 0.02% by weight of the total weight of the cold-rolled steel sheet according to an embodiment of the present invention. When the content of phosphorus exceeds 0.02% by weight, the welded portion is embrittled, low-temperature brittleness is induced, press formability is lowered, and impact resistance is lowered.
황(S)Sulfur (S)
황(S)은 망간, 티타늄 등과 결합하여 강의 피삭성을 개선시키며 미세 MnS의 석출물을 형성하여 가공성을 향상시킬 수 있으나, 일반적으로 연성 및 용접성을 저해하는 원소이다. 상기 황은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판에서 전체 중량의 0 초과 0.003중량% 이하의 함량비로 첨가될 수 있다. 황의 함량이 0.003중량%를 초과할 경우, Fes 개재물 또는 MnS 개재물 수가 증가하여 인성과 용접성이 저하되며 가공성이 열위되며, 연속주조 응고 중에 편석되어 고온 크랙이 발생하는 문제점이 발생할 수 있다. Sulfur (S) can combine with manganese, titanium, etc. to improve the machinability of steel and form precipitates of fine MnS to improve workability, but is an element that generally inhibits ductility and weldability. The sulfur may be added in a content ratio of more than 0 and less than 0.003% by weight of the total weight of the cold-rolled steel sheet according to an embodiment of the present invention. When the sulfur content exceeds 0.003% by weight, the number of Fes inclusions or MnS inclusions increases, resulting in deterioration in toughness and weldability, poor workability, and problems of segregation during solidification of continuous casting and occurrence of high-temperature cracks.
알루미늄(Al)Aluminum (Al)
알루미늄(Al)은 탈산제로 주로 사용하는 원소로서, 페라이트 형성을 촉진하며 연신율을 향상시키며, 탄화물 형성을 억제하고, 오스테나이트 내 탄소 농화량을 증진하여 오스테나이트를 안정화시킨다. 상기 알루미늄(Al)은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판에서 전체 중량의 0.01 내지 0.3중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 알루미늄(Al)의 함량이 0.01중량% 미만일 경우에는 상술한 알루미늄 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 있다. 반대로, 알루미늄(Al)의 함량이 0.3중량%를 초과하여 과다 첨가될 경우에는 알루미늄 개재물이 증가하여 연주성을 저하시키며 강판의 표면에 농화되어 도금성이 저하되고 슬라브내 AlN을 형성하여 열연 크랙을 유발하는 문제점이 있다.Aluminum (Al) is an element mainly used as a deoxidizer, promotes ferrite formation, improves elongation, suppresses carbide formation, and promotes carbon concentration in austenite to stabilize austenite. The aluminum (Al) is preferably added in a content ratio of 0.01 to 0.3% by weight of the total weight in the cold-rolled steel sheet according to an embodiment of the present invention. When the content of aluminum (Al) is less than 0.01% by weight, the above-described effect of adding aluminum may be properly exhibited. Conversely, when the content of aluminum (Al) exceeds 0.3% by weight and is excessively added, aluminum inclusions increase, degrading playability, concentrating on the surface of the steel sheet, degrading plating properties, and forming AlN in the slab to cause hot-rolled cracks. There are problems that cause it.
질소(N)Nitrogen (N)
질소(N)는 강판의 강도를 상승시킬 수 있는 고용강화 원소이며, 일반적으로 대기로부터 혼입되는 원소이다. 그 함량은 제강 공정의 탈가스 공정으로 제어되어야 한다. 질소의 함량이 0.01중량%를 초과하는 경우에는 용접부가 취화되며 저온취성이 유발되며 프레스 성형성이 저하되고 충격저항을 저하시키는 문제가 발생할 수 있다. Nitrogen (N) is a solid solution strengthening element capable of increasing the strength of a steel sheet, and is an element generally mixed from the atmosphere. Its content must be controlled in the degassing process of the steelmaking process. When the content of nitrogen exceeds 0.01% by weight, problems such as brittleness of the welded part, low-temperature brittleness, deterioration of press formability, and deterioration of impact resistance may occur.
티타늄(Ti)Titanium (Ti)
티타늄(Ti)은 석출물 형성원소로, TiN의 석출과 결정립 미세화 효과가 있다. 특히 TiN의 석출을 통해 강 내부의 질소 함량을 낮출 수 있다. 티타늄은 48/14*[N] 내지 0.1중량%로 첨가되는 것이 바람직하며, 48/14*[N] 중량% 미만일 경우 TiC의 석출량이 적어서 Ti 첨가 효과가 불충분하고, 0.1 중량%를 초과하여 첨가될 경우 모재 내 탄소 고용도를 저감시켜 강도를 확보하기 어렵다.Titanium (Ti) is a precipitate-forming element, and has the effect of precipitating TiN and refining crystal grains. In particular, the nitrogen content in the steel can be lowered through the precipitation of TiN. Titanium is preferably added in an amount of 48/14*[N] to 0.1% by weight, and when it is less than 48/14*[N] by weight, the amount of TiC precipitated is small, so the effect of adding Ti is insufficient, and the amount of titanium is added in excess of 0.1% by weight. If it is, it is difficult to secure strength by reducing the carbon solubility in the base material.
상술한 바와 같은, 합금 원소 조성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판은 인장강도 980MPa 이상, 연신율 23% 이상을 가지는 연신율이 우수한 냉연 초고강도 강판일 수 있다. 예를 들어, 상기 냉연 강판은 인장강도(TS): 980 내지 1180MPa이며, 연신율(El): 23 내지 25%일 수 있다. As described above, the cold-rolled steel sheet according to one embodiment of the present invention having an alloy element composition may be a cold-rolled super-high strength steel sheet having a tensile strength of 980 MPa or more and an elongation of 23% or more and excellent elongation. For example, the cold-rolled steel sheet may have tensile strength (TS) of 980 to 1180 MPa and elongation (El) of 23 to 25%.
상기 냉연 강판의 최종 미세조직은 최종 미세조직은 페라이트, 침상형 잔류 오스테나이트, 마르텐사이트/오스테나이트의 복합 조직 및 괴상형 마르텐사이트로 이루어지되, 상기 페라이트의 면적분율은 30 내지 60%, 상기 침상형 잔류 오스테나이트의 면적분율은 5 내지 12%, 상기 마르텐사이트/오스테나이트의 복합 조직의 면적분율은 25 내지 50%, 상기 괴상형 마르텐사이트의 면적분율은 5 내지 12%이고, 잔류 오스테나이트 내 탄소 농화량 1.1중량% 이상이다. 상기 페라이트는 폴리고날 페라이트와 침상형 페라이트로 이루어지되, 상기 페라이트 중에서 상기 침상형 페라이트의 면적분율은 40% 이상일 수 있다.The final microstructure of the cold-rolled steel sheet is composed of ferrite, acicular retained austenite, martensite/austenite composite structure, and bulky martensite, and the area fraction of the ferrite is 30 to 60%, the acicular The area fraction of retained austenite is 5 to 12%, the area fraction of the martensite/austenite composite structure is 25 to 50%, the area fraction of the bulky martensite is 5 to 12%, and the retained austenite It is 1.1 weight% or more of carbon enrichment. The ferrite is composed of polygonal ferrite and acicular ferrite, and the area fraction of the acicular ferrite among the ferrites may be 40% or more.
이하에서는 상술한 조성과 미세조직을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판의 제조방법을 설명한다. Hereinafter, a method for manufacturing a cold-rolled steel sheet according to an embodiment of the present invention having the above-described composition and microstructure will be described.
강판의 제조방법Steel plate manufacturing method
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 냉연 강판의 제조방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 1 is a flowchart schematically illustrating a method for manufacturing a cold-rolled steel sheet according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 강판의 제조방법은 (a) 탄소(C): 0.15 내지 0.20중량%, 규소(Si): 1.0 내지 2.0중량%, 망간(Mn): 1.5 내지 3.0중량%, 인(P): 0 초과 0.02중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.01 내지 0.3중량%, 질소(N): 0 초과 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti): 48/14*[N] 내지 0.1중량%(상기 [N]은 질소의 중량%값) 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진 강재를 재가열하는 단계(S100); (b) 상기 재가열된 강재를 열간 압연하는 단계(S200); (c) 상기 열간 압연된 강재에 대하여 냉간 압연하는 단계(S300); (d) 상기 냉간 압연된 강재에 대하여 (Ac1 + 30℃) 이상 (Ac3 - 30℃) 이하의 제 1 소둔온도에서 유지한 후 340℃ 이하의 냉각종점온도까지 냉각하는 공정을 포함하는 제 1 소둔 열처리 단계(S400); 및 (e) 상기 강재에 대하여 Ac1 이상 (Ac3 - 30℃) 이하의 제 2 소둔온도에서 유지한 후 마르텐사이트 변태개시온도(Ms) 이상 (베이나이트 변태개시온도(Bs) - 15℃) 이하의 냉각종점온도까지 냉각한 후 과시효하는 공정을 포함하는 제 2 소둔 열처리 단계(S500);를 순차적으로 포함한다. Referring to FIG. 1, a method for manufacturing a steel sheet according to an embodiment of the present invention includes (a) carbon (C): 0.15 to 0.20% by weight, silicon (Si): 1.0 to 2.0% by weight, manganese (Mn): 1.5 to 3.0% by weight, phosphorus (P): greater than 0 and 0.02% by weight or less, sulfur (S): greater than 0 and 0.003% by weight or less, aluminum (Al): 0.01 to 0.3% by weight, nitrogen (N): greater than 0 0.01% by weight Hereinafter, titanium (Ti): 48/14 * [N] to 0.1% by weight (the [N] is the weight% value of nitrogen) and the remaining iron (Fe) and other unavoidable impurities in the steel material consisting of reheating step (S100) ; (b) hot rolling the reheated steel material (S200); (c) cold-rolling the hot-rolled steel material (S300); (d) First annealing including a step of cooling to a cooling end point temperature of 340 ° C or less after maintaining the cold-rolled steel at a first annealing temperature of (Ac1 + 30 ° C) or more (Ac3 - 30 ° C) or less Heat treatment step (S400); And (e) after holding at the second annealing temperature of Ac1 or more (Ac3 - 30 ℃) or less with respect to the steel material, martensite transformation start temperature (Ms) or more (bainite transformation start temperature (Bs) - 15 ℃) or less A second annealing heat treatment step (S500) including a process of overaging after cooling to the cooling end point temperature;
상기 (a) 단계(S100)는 상기 조성을 가지는 슬라브 강재를 1180 내지 1300℃에서 재가열하는 단계를 포함할 수 있다. 슬라브는 제강공정을 통해 얻은 용강을 연속주조하여 반제품 형태로 제조되고, 재가열 공정을 통하여 주조 공정에서 발생한 성분 편석을 균질화하고, 열간압연 할 수 있는 상태로 만든다. 슬라브 재가열 온도(Slab Reheating Temperature, SRT)가 1180℃ 이하이면, 슬라브의 편석이 충분히 재고용 되지 못하는 문제가 있고, 1300℃를 초과하면 오스테나이트 결정립의 크기가 증가하며, 공정비용이 상승할 수 있다. 슬라브의 재가열은 1 ~ 4시간 동안 진행 될 수 있다. 재가열 시간이 1시간 미만일 경우 편석대 감소가 충분하지 않으며, 4시간을 초과하는 경우 결정립 크기가 증가하며, 공정비용이 상승할 수 있다.The (a) step (S100) may include reheating the slab steel material having the above composition at 1180 to 1300 ° C. The slab is manufactured in the form of a semi-finished product by continuously casting molten steel obtained through the steelmaking process, and through a reheating process, component segregation generated in the casting process is homogenized and made into a state that can be hot rolled. If the slab reheating temperature (Slab Reheating Temperature, SRT) is less than 1180 ° C, there is a problem that the segregation of the slab is not sufficiently re-dissolved, and if it exceeds 1300 ° C, the size of austenite crystal grains increases and the process cost may increase. Reheating of the slabs can take 1 to 4 hours. If the reheating time is less than 1 hour, the segregation zone reduction is not sufficient, and if it exceeds 4 hours, the grain size may increase and the process cost may increase.
상기 (b) 단계(S200)는 상기 재가열된 슬라브를 열간 압연하는 단계이다. 열간 압연은 850 ~ 950℃의 마무리 압연온도(Finish Delivery Temperature, FDT)로 열간 압연한다. 마무리 압연온도가 850℃보다 낮아지면 압연 부하가 급격히 증가하여 생산성이 저하되고, 950℃를 초과하는 경우 결정립의 크기가 증가하여 강도가 감소할 수 있다. 열간 압연 후에 450 ~ 650℃의 온도로 냉각한 후 권취한다. 권취온도가 450℃ 미만이면 열연 코일의 형상을 불균일하게 하고 강도가 증가하여 냉간 압연시 압연부하가 증가하고, 650℃를 초과하는 경우 표면 산화 등으로 후 공정에서 불량을 일으킬 수 있으며, 강판의 중심부와 엣지부의 냉각속도 차이에 의한 불균일 미세조직을 야기하며, 입계 내부가 산화되는 문제점이 발생할 수 있다. The step (b) (S200) is a step of hot rolling the reheated slab. Hot rolling is hot rolling at a finish delivery temperature (FDT) of 850 ~ 950 ℃. When the finish rolling temperature is lower than 850 ° C., the rolling load increases rapidly and productivity decreases, and when the temperature exceeds 950 ° C., the size of grains increases and strength may decrease. After hot rolling, it is cooled to a temperature of 450 ~ 650 ℃ and then wound up. If the coiling temperature is less than 450℃, the shape of the hot-rolled coil becomes non-uniform and the strength increases, so the rolling load increases during cold rolling. If the coiling temperature exceeds 650℃, defects may occur in the post-process due to surface oxidation, etc. A non-uniform microstructure is caused by a difference in cooling rate between the edge portion and the edge portion, and oxidation of the inside of the grain boundary may occur.
상기 (c) 단계는 열연 코일을 산세하여 표면 스케일층을 제거하고 냉간 압연을 실시하는 단계이다. 냉간 압연 시 두께 압하율은 대략 40~70%이다. 압하율이 높을수록 조직 미세화 효과로 인한 성형성 상승 효과가 있다. 냉간 압연에서 40% 미만으로 압하할 경우 균일한 미세조직을 얻기 어려우며 70%를 초과하여 설계할 경우 롤포스가 높아져 공정 부하가 높아진다.Step (c) is a step of pickling the hot-rolled coil to remove the surface scale layer and performing cold rolling. The thickness reduction rate during cold rolling is approximately 40 to 70%. The higher the reduction ratio, the higher the formability due to the microstructure effect. In cold rolling, when the reduction is less than 40%, it is difficult to obtain a uniform microstructure, and when the design is greater than 70%, the roll force increases and the process load increases.
냉간 압연 후에 제 1 소둔 열처리 공정 및 제 2 소둔 열처리 공정을 순차적으로 수행한다. 즉, 냉간 압연된 냉연 강판을 1차 소둔 및 2차 소둔으로 총 2회 소둔을 실시한다. 상온에서 1차 또는 2차 소둔 온도 구간까지 가열하는 승온 속도는 제한하지 않고 통상의 가열로 설비의 승온 속도를 따를 수 있다.After cold rolling, a first annealing heat treatment process and a second annealing heat treatment process are sequentially performed. That is, the cold-rolled cold-rolled steel sheet is subjected to a total of two annealing cycles of primary annealing and secondary annealing. The temperature increase rate for heating from room temperature to the first or second annealing temperature range is not limited and may follow the temperature increase rate of a normal heating furnace facility.
상기 (d) 단계는 상기 냉간 압연된 강재에 대하여 (Ac1 + 30℃) 이상 (Ac3 - 30℃) 이하의 제 1 소둔온도에서 유지한 후 340℃ 이하의 냉각종점온도까지 냉각하는 공정을 포함하는 제 1 소둔 열처리 단계이다. The step (d) includes a step of cooling to a cooling end point temperature of 340 ° C or less after maintaining the cold-rolled steel at a first annealing temperature of (Ac1 + 30 ° C) or more (Ac3 - 30 ° C) or less This is the first annealing heat treatment step.
상기 (d) 단계는 (Ac1 + 30℃) 이상 (Ac3 - 30℃) 이하의 제 1 소둔온도 구간에서 30 ~ 120초간 이상역 소둔 열처리하여 페라이트와 저온상의 이상(Dual-Phase) 조직을 확보하는 단계이다. 상기 제 1 소둔 열처리 공정은 제 2 소둔 열처리 공정 중 래쓰(lath) 형태의 침상형 페라이트와 오스테나이트 조직을 확보하기 위한 바람직한 전 조직을 형성시키는 공정이다. 본 명세서에서 '전 조직'이라 함은 제 1 소둔 열처리(S400)로 제조된 강재의 미세조직을 의미한다. 제 2 소둔 열처리 공정 중 저온상 조직이 오스테나이트로 역변태하며 래쓰 형태의 페라이트와 오스테나이트 미세조직이 형성되며, 여기서 저온상 조직은 마르텐사이트 혹은 베이나이트 상을 지칭한다. 이러한 래쓰 형태의 조직은 고강도와 고연성을 모두 확보할 수 있는 특징이 있다. 이상역 온도 구간에서 소둔하는 경우 탄소와 망간의 1차 재분배가 일어나 오스테나이트 영역으로 탄소와 망간이 농화되고, 오스테나이트의 상 안정도가 증가한다. The step (d) is performed by reverse annealing heat treatment for 30 to 120 seconds in the first annealing temperature range of (Ac1 + 30 ℃) or more (Ac3 - 30 ℃) or less to secure a dual-phase structure of ferrite and low-temperature phase It is a step. The first annealing heat treatment process is a process of forming a preferred overall structure for securing a lath-shaped acicular ferrite and austenite structure during the second annealing heat treatment process. In this specification, the term 'whole structure' refers to the microstructure of the steel material manufactured by the first annealing heat treatment (S400). During the second annealing heat treatment process, the low-temperature phase structure reversely transforms into austenite, and a lath-type ferrite and austenite microstructure is formed. Here, the low-temperature phase structure refers to a martensite or bainite phase. This lath-type organization is characterized by being able to secure both high strength and high ductility. In the case of annealing in the ideal temperature range, a primary redistribution of carbon and manganese occurs, carbon and manganese are concentrated in the austenite region, and the phase stability of austenite increases.
본 발명에서 제안하는 0.2중량% 이하의 강종에서 인장강도 980MPa 이상과 연신율 23% 이상의 인장 물성을 모두 만족하기 위해서는 종래 열처리 이상으로 탄소와 망간을 오스테나이트로 재분배시켜 마르텐사이트의 강도를 증가시켜 충분한 인장 강도를 확보하고, 잔류 오스테나이트의 상 안정도를 증가시켜 충분한 연성을 확보할 필요가 있으므로, 제 1 소둔은 이상역 온도 구간에서 행함이 바람직하다. 제 1 소둔 온도가 Ac3을 초과하는 경우 고온 소둔으로 오스테나이트 결정이 조대해지고, 탄소와 망간 함량이 낮은 오스테나이트가 다량 생성되어 최종 강의 인장 물성 확보가 어렵다. 반면, 제 1 소둔 온도가 Ac1 이상이더라도 (Ac1 + 30℃) 미만인 경우 제 1 소둔 열처리 공정 이후 미세조직 내 페라이트 분율이 50%를 초과하게 되어 최종 미세조직 내에 연질의 조대한 폴리고날 페라이트가 많아져 강의 인장 물성 확보에 어려움이 있다. In order to satisfy both tensile strength of 980 MPa or more and elongation of 23% or more in the steel grade of 0.2% by weight or less proposed in the present invention, carbon and manganese are redistributed into austenite to increase the strength of martensite to increase the strength of martensite. Since it is necessary to secure strength and increase the phase stability of retained austenite to secure sufficient ductility, the first annealing is preferably performed in an ideal range temperature range. When the first annealing temperature exceeds Ac3, austenite crystals become coarse due to high temperature annealing, and a large amount of austenite having a low carbon and manganese content is generated, making it difficult to secure tensile properties of the final steel. On the other hand, if the first annealing temperature is less than (Ac1 + 30 ℃) even if it is Ac1 or higher, the ferrite fraction in the microstructure exceeds 50% after the first annealing heat treatment process, and the soft coarse polygonal ferrite in the final microstructure increases. It is difficult to secure the tensile properties of steel.
따라서, 바람직하게 제 1 소둔 열처리 공정 이후 미세조직은 페라이트와 저온상으로 구성된 DP(dual phase) 조직이 나타나야 하며, 더욱 바람직하게는 강도와 연성 밸런스를 위해 페라이트의 분율은 면적 분율로 30% 이상 50% 이하로 제한할 수 있다. 상술한 1차 소둔 열처리된 강판을 상온까지 냉각함에 있어 냉각 중 물성에 악영향을 끼치는 폴리고날 페라이트의 생성을 억제하고 저온의 마르텐사이트 조직을 확보하기 위해 15℃/s 이상으로 냉각하며, 바람직하게는 25℃/s 이상으로 냉각할 수 있다. Therefore, preferably, after the first annealing heat treatment process, a DP (dual phase) structure composed of ferrite and low-temperature phase should appear in the microstructure, more preferably, the fraction of ferrite is 30% or more in area fraction for strength and ductility balance 50 % or less. In cooling the steel sheet subjected to the primary annealing heat treatment described above to room temperature, it is cooled at 15° C./s or more to suppress the formation of polygonal ferrite, which adversely affects physical properties during cooling, and to secure a low-temperature martensitic structure. Cooling is possible at 25° C./s or higher.
한편, 본 발명의 변형된 실시예에서는, 제 1 소둔 열처리 공정 이후 미세조직이 페라이트와 저온상으로 구성된 DP(dual phase) 조직이며, 페라이트의 분율은 면적 분율로 30% 이상 50% 이하로 제한된다면, 1차 소둔의 열처리 온도는 (Ac1 + 30℃) 이상 (Ac3 - 30℃) 이하로 한정될 수 있다. On the other hand, in a modified embodiment of the present invention, if the microstructure after the first annealing heat treatment process is a DP (dual phase) structure composed of ferrite and low temperature phase, and the fraction of ferrite is limited to 30% or more and 50% or less in terms of area fraction , The heat treatment temperature of the primary annealing may be limited to (Ac1 + 30 ° C) or more (Ac3 - 30 ° C) or less.
상기 (e) 단계는 상기 강재에 대하여 AAc1 이상 (Ac3 - 30℃) 이하의 제 2 소둔온도에서 유지한 후 마르텐사이트 변태개시온도(Ms) 이상 (베이나이트 변태개시온도(Bs) - 15℃) 이하의 냉각종점온도까지 냉각한 후 과시효하는 공정을 포함하는 제 2 소둔 열처리 단계이다. In the step (e), after maintaining the steel material at the second annealing temperature of AAc1 or more (Ac3 - 30 ℃) or less, the martensite transformation start temperature (Ms) or more (bainite transformation start temperature (Bs) - 15 ℃) This is the second annealing heat treatment step including a step of overaging after cooling to the following cooling end point temperature.
상기 (e) 단계는 제 1 소둔 열처리 공정에서 생성된 마르텐사이트 조직이 역변태 되어 래쓰 형태의 페라이트와 오스테나이트가 형성되는 단계이다. 소둔 중에는 1차 저온상의 역변태와 더불어 오스테나이트로의 탄소와 망간의 재분배가 일어나므로 충분한 역변태와 합금 원소 재분배를 위해 소둔 시간은 길수록 바람직하나 소둔 시간이 지나치게 길어질 경우 생산성 저하가 우려되므로 소둔 유지 시간은 30초에서 120초 이내로 제한한다. The step (e) is a step in which the martensite structure generated in the first annealing heat treatment process is reverse transformed to form lath-type ferrite and austenite. During annealing, the reverse transformation of the primary low-temperature phase and the redistribution of carbon and manganese to austenite occur, so a longer annealing time is desirable for sufficient reverse transformation and redistribution of alloy elements. Time is limited from 30 to 120 seconds.
상기 2차 소둔 열처리된 강판을 마르텐사이트 변태개시온도(Ms)와 베이나이트 변태개시온도(Bs) 사이의 온도까지 냉각하고 30 ~ 300초간 유지하여 탄소와 망간 합금 원소의 재분배를 유도해 잔류 오스테나이트의 상 안정도를 증가시키는 단계이다. 마르텐사이트 변태개시온도(Ms) 이상 (베이나이트 변태개시온도(Bs) - 15℃) 이하의 냉각종점온도까지 냉각함에 있어 그 냉각속도가 15℃/s 미만인 경우 냉각 중 폴리고날 페라이트가 생성되어 최종 강의 인장 물성 열위를 초래하므로 냉각속도는 15℃/s 이상으로 하며, 바람직하게는 25℃/s 이상이다. 냉각종점온도가 (베이나이트 변태개시온도(Bs) - 15℃) 보다 높으면 유지 단계 중 페라이트가 또는 펄라이트가 생성되어 강도와 연신율을 감소시키는 원인이 되고, 냉각종점온도가 베이나이트 변태개시온도(Bs) 직하의 온도에서는 고온 베이나이트 생성 구간으로 베이나이트 변태와 탄소 재분배가 균형적으로 일어나지 않는다. 반대로 냉각종점온도가 마르텐사이트 변태개시온도(Ms)보다 낮으면 냉각에 의한 프레쉬 마르텐사이트(fresh martensite)가 생성되어 강의 강도가 크게 증가하는 반면 잔류 오스테나이트가 감소해 본 발명에서 목표로 하는 23% 이상의 충분한 연신율을 확보할 수 없게 된다. 따라서, 냉각종점온도는 마르텐사이트 변태개시온도(Ms) 이상 (베이나이트 변태개시온도(Bs) - 15℃) 이하의 온도로 결정함이 바람직하다. 냉각종점온도까지 냉각한 이후 탄소와 망간의 추가적인 재분배를 위해 30 ~ 300초간 유지한 후 상온까지 냉각하며, 이때 상온까지의 냉각속도는 따로 한정하지 않으나 생산성을 위해 10℃/s 이상으로 함이 바람직하다. The steel sheet subjected to the secondary annealing heat treatment is cooled to a temperature between the martensitic transformation start temperature (Ms) and the bainite transformation start temperature (Bs) and maintained for 30 to 300 seconds to induce redistribution of carbon and manganese alloy elements to induce retained austenite. This step increases the stability of the costume. In cooling to the cooling end temperature below the martensite transformation start temperature (Ms) or higher (bainite transformation start temperature (Bs) - 15 ℃), if the cooling rate is less than 15 ℃ / s, polygonal ferrite is generated during cooling and the final The cooling rate is 15°C/s or more, preferably 25°C/s or more, because it causes inferior tensile properties of the steel. If the cooling end temperature is higher than (bainite transformation start temperature (Bs) - 15 ℃), ferrite or pearlite is generated during the holding step, causing a decrease in strength and elongation, and the cooling end temperature is the bainite transformation start temperature (Bs ), bainite transformation and carbon redistribution do not occur in a balanced manner to the high-temperature bainite formation zone at the temperature directly below. Conversely, if the cooling end point temperature is lower than the martensite transformation start temperature (Ms), fresh martensite is created by cooling, which greatly increases the strength of the steel, while reducing the retained austenite to 23%, which is the target of the present invention. The above sufficient elongation rate cannot be secured. Therefore, the cooling end point temperature is preferably determined at a temperature equal to or higher than the martensite transformation start temperature (Ms) (bainite transformation start temperature (Bs) - 15 ° C) or less. After cooling to the cooling end point temperature, hold for 30 to 300 seconds for additional redistribution of carbon and manganese, and then cool to room temperature. At this time, the cooling rate to room temperature is not particularly limited, but it is preferable to be 10 ℃ / s or more for productivity. Do.
나아가, 본 발명의 냉연 강판의 제조방법에서는 상기 제 2 소둔온도는 상기 제 1 소둔온도보다 낮은 것을 특징으로 한다. 제 2 소둔온도가 제 1 소둔온도 이상으로 높으면 제 1 소둔 열처리(S400) 후 조직의 저온상 분율보다 제 2 소둔 열처리(S500)에서 생성되는 오스테나이트 분율이 높아진다. 저온상에서 역변태한 오스테나이트는 침상형 페라이트와 오스테나이트의 라멜라 구조로 나타나나, 높은 소둔 온도로 인해 초과 생성되는 오스테나이트는 괴상형이 발달하고 그 결과 최종 미세조직에 괴상 마르텐사이트 분율이 증가해 강의 인장 강도가 크게 증가하는 반면 연신율은 감소한다. Furthermore, in the method for manufacturing a cold-rolled steel sheet according to the present invention, the second annealing temperature is lower than the first annealing temperature. When the second annealing temperature is higher than the first annealing temperature, the austenite fraction generated in the second annealing heat treatment (S500) is higher than the low temperature phase fraction of the structure after the first annealing heat treatment (S400). Austenite reversely transformed in the low temperature phase appears as a lamellar structure of acicular ferrite and austenite. The tensile strength of the steel increases significantly while the elongation decreases.
상술한 열처리 과정을 통해 최종적으로 구현된 강재의 미세조직은 페라이트, 침상형 잔류 오스테나이트, 마르텐사이트/오스테나이트의 복합 조직 및 괴상형 마르텐사이트로 이루어지되, 상기 페라이트의 면적분율은 30 내지 60%, 상기 침상형 잔류 오스테나이트의 면적분율은 5 내지 12%, 상기 마르텐사이트/오스테나이트의 복합 조직의 면적분율은 25 내지 50%, 상기 괴상형 마르텐사이트의 면적분율은 5 내지 12%일 수 있다.The microstructure of the steel material finally realized through the above-described heat treatment process is composed of ferrite, acicular retained austenite, martensite/austenite composite structure, and bulky martensite, and the area fraction of the ferrite is 30 to 60% , The area fraction of the acicular retained austenite may be 5 to 12%, the area fraction of the martensite/austenite composite structure may be 25 to 50%, and the area fraction of the bulky martensite may be 5 to 12%. .
본 발명에서 기재하는 성분계 범위 내에서 상술한 열처리 과정과 그로부터 얻어진 상기 미세조직으로 구성된 강종은 인장강도(TS): 980 내지 1180MPa이며, 연신율(El): 23 내지 25%의 성형성이 우수한 저탄소계 냉연 초고강도 강판을 구현할 수 있다. The steel grade composed of the above-described heat treatment process and the microstructure obtained therefrom within the component system range described in the present invention has a tensile strength (TS): 980 to 1180 MPa, and an elongation (El): 23 to 25% of excellent formability, low carbon type A cold-rolled ultra-high-strength steel sheet can be realized.
이하에서는 상술한 소둔 열처리 공정을 도면을 참조하여 설명하고자 한다.Hereinafter, the above-described annealing heat treatment process will be described with reference to the drawings.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판의 제조방법에서 (a) 제 1 소둔 열처리 공정(S400) 및 (b) 제 2 소둔 열처리 공정(S500)의 개요를 도해하는 도면이다. 2 is a view illustrating the outline of (a) a first annealing heat treatment process (S400) and (b) a second annealing heat treatment process (S500) in the method of manufacturing a cold-rolled steel sheet according to an embodiment of the present invention.
제 1 소둔 열처리(S400)1st annealing heat treatment (S400)
도 2의 (a)를 참조하면, a-b 구간은 (Ac1 + 30℃) 이상 (Ac3 - 30℃) 이하의 제 1 소둔온도에서 유지하는 단계에 해당하며, b-c 구간은 냉각 구간 중 전반부로서 서냉 공정에 해당하며, c-d 구간은 냉각 구간 중 후반부로서 급냉 공정에 해당하며, d-e 구간은 과시효 공정에 해당한다. 본 발명의 변형된 실시예에서는, b-c 구간의 서냉 공정 및 d-e 구간은 과시효 공정을 생략할 수 있다. Referring to (a) of Figure 2, the section a-b corresponds to the step of maintaining at the first annealing temperature of (Ac1 + 30 ℃) or more (Ac3 - 30 ℃) or less, section b-c is the first half of the cooling section, a slow cooling process Corresponds to, and the c-d section is the second half of the cooling section and corresponds to the rapid cooling process, and the d-e section corresponds to the overaging process. In a modified embodiment of the present invention, the slow cooling process in the b-c section and the overaging process in the d-e section can be omitted.
제 1 소둔 열처리 공정은 (Ac1 + 30℃) 이상 (Ac3 - 30℃) 이하의 제 1 소둔온도에서 30 ~ 120초간 유지할 수 있다. 본 실시예에서 제안하는 탄소 함량이 0.2중량% 이하인 경우 강의 인장 강도 확보를 위해서는 기존의 강종보다 합금 원소의 재분배를 증가시켜야 하므로 제 1 소둔 열처리 공정을 이상역 온도대에서 실시하여 합금 원소의 1차 재분배를 유도한다. 이때, 소둔 온도가 지나치게 낮을 경우 제 1 소둔 열처리 공정 이후 미세조직 내에 다량의 폴리고날 페라이트가 형성되어 충분한 인장 강도 확보가 어렵고, (Ac3 - 30℃)을 초과하는 경우 고온 소둔으로 결정립 조대화와 합금원소량이 낮은(lean) 오스테나이트 분율이 많아져 목표로 하는 인장 물성을 달성하기 어렵다. 유지시간이 120초를 초과하는 경우 결정립의 크기가 조대화하고 생산성이 떨어질 수 있다. 상기 소둔된 냉연 강을 340℃ 이하의 온도로 15℃/s 이상의 냉각속도로 냉각한다. 이 때, 냉각 종점 온도가 340℃를 초과하는 경우 탄화물 석출로 인해 제 2 소둔 열처리 공정에서 래쓰 형태의 조직을 얻기 어렵고, 냉각속도가 15℃/s 미만인 경우 냉각 중 다량의 폴리고날 페라이트가 생성되어 인장 강도 확보에 불리하다. The first annealing heat treatment process may be maintained for 30 to 120 seconds at a first annealing temperature of (Ac1 + 30 ° C) or more (Ac3 - 30 ° C) or less. When the carbon content proposed in this embodiment is 0.2% by weight or less, in order to secure the tensile strength of the steel, the redistribution of alloy elements must be increased compared to the existing steel type. lead to redistribution. At this time, if the annealing temperature is too low, a large amount of polygonal ferrite is formed in the microstructure after the first annealing heat treatment process, making it difficult to secure sufficient tensile strength. Since the fraction of austenite with a low element content (lean) increases, it is difficult to achieve the target tensile properties. If the holding time exceeds 120 seconds, the size of crystal grains may become coarse and productivity may decrease. The annealed cold-rolled steel is cooled at a cooling rate of 15 °C/s or more to a temperature of 340 °C or less. At this time, when the cooling end point temperature exceeds 340 ° C, it is difficult to obtain a lath-shaped structure in the second annealing heat treatment process due to carbide precipitation, and when the cooling rate is less than 15 ° C / s, a large amount of polygonal ferrite is generated during cooling Unfavorable for securing tensile strength.
b-c 구간은 소둔 열처리된 강판을 서냉각하는 단계이다. 상기 소둔 열처리된 강판을 냉각함에 있어 열처리 설비에 따라 서냉각 구간을 포함할 수 있다. 서냉 구간을 포함할 경우, 서냉각 종점 온도나 냉각 속도는 따로 제한하지 않으나 냉각 중 폴리고날 페라이트가 다량 생성되지 않도록, 바람직하게는 서냉각 종점 온도는 740℃ 이상, 냉각 속도는 -5℃/s 이상일 수 있다.Section b-c is a step of slowly cooling the annealed and heat-treated steel sheet. In cooling the steel sheet subjected to the annealing heat treatment, a slow cooling section may be included according to heat treatment facilities. In the case of including the slow cooling section, the slow cooling end point temperature or cooling rate is not particularly limited, but the slow cooling end point temperature is preferably 740°C or higher and the cooling rate is -5°C/s so that a large amount of polygonal ferrite is not generated during cooling. may be ideal
c-d 구간은 냉각 구간 중 후반부로서 급냉 공정에 해당하며, 상기 서냉 공정으로 냉각된 강판을 340℃ 이하의 온도까지 냉각하는 단계이다. 상기 1차 소둔 열처리된 강판 혹은 1차 냉각된 강판을 냉각함에 있어 물성에 악영향을 끼치는 폴리고날 페라이트의 생성을 억제하고 저온상인 베이나이트 혹은 마르텐사이트를 형성시키기 위해 -15℃/s 이상으로 냉각하며, 바람직하게는 25℃/s 이상으로 한다. 상기 냉각 속도는 하기 수학식 (1)로 표현되는 마르텐사이트 변태개시온도(Ms) 이하의 온도까지 유지하며, 그 이후 설비의 과시효 구간을 거쳐 상온까지 냉각한다. 혹은 과시효 구간을 생략하여 상온까지 바로 냉각하여도 무방하다.Section c-d is the second half of the cooling section and corresponds to the rapid cooling process, and is a step of cooling the steel sheet cooled by the slow cooling process to a temperature of 340 ° C or lower. In cooling the primary annealed heat treated steel sheet or the primary cooled steel sheet, cooling at -15 ° C / s or more to suppress the formation of polygonal ferrite, which adversely affects physical properties, and form bainite or martensite, which is a low-temperature phase, , preferably at least 25°C/s. The cooling rate is maintained to a temperature below the martensite transformation start temperature (Ms) represented by Equation (1) below, and then cooled to room temperature through the overaging section of the facility. Alternatively, it is okay to directly cool to room temperature by omitting the overaging section.
수학식 (1)Equation (1)
Ms (℃) = 491.1 - 302.6[C] - 14.5[Si] -30.6[Mn] - 16.6[Ni] - 8.9[Cr] + 2.4[Mo] - 11.3[Cu] + 8.58[Co] + 7.4[W]Ms (℃) = 491.1 - 302.6[C] - 14.5[Si] -30.6[Mn] - 16.6[Ni] - 8.9[Cr] + 2.4[Mo] - 11.3[Cu] + 8.58[Co] + 7.4[W ]
여기에서, 상기 [C], [Si], [Mn], [Ni], [Cr], [Mo], [Cu], [Co], [W]는 강재 내 탄소, 실리콘, 망간, 니켈, 크롬, 몰리브덴, 구리, 코발트, 텅스텐의 질량%의 값이다.Here, the [C], [Si], [Mn], [Ni], [Cr], [Mo], [Cu], [Co], and [W] are carbon, silicon, manganese, nickel, It is the mass % value of chromium, molybdenum, copper, cobalt, and tungsten.
제 2 소둔 열처리(S500)2nd annealing heat treatment (S500)
도 2의 (b)를 참조하면, p-q 구간은 Ac1 이상 (Ac3 - 30℃) 이하의 제 2 소둔온도에서 유지하는 단계에 해당하며, q-r 구간은 냉각 구간 중 전반부로서 서냉 구간에 해당하며, r-s 구간은 냉각 구간 중 후반부로서 급냉 구간에 해당하며, s-t 구간은 과시효 구간에 해당한다. 한편, 도 2의 (b)에 개시된 제 2 소둔 열처리 공정에서 베이나이트 변태개시온도(Bs)와 마르텐사이트 변태개시온도(Ms) 사이의 점선 프로파일은 도금욕에서 도금 공정을 수행하는 경우에 해당한다. Referring to (b) of Figure 2, the p-q section corresponds to the step of maintaining at the second annealing temperature of Ac1 or more (Ac3 - 30 ℃) or less, the q-r section corresponds to the slow cooling section as the first half of the cooling section, r-s The section is the second half of the cooling section and corresponds to the rapid cooling section, and the s-t section corresponds to the overaging section. On the other hand, in the second annealing heat treatment process disclosed in (b) of FIG. 2, the dotted line profile between the bainite transformation start temperature (Bs) and the martensite transformation start temperature (Ms) corresponds to the case where the plating process is performed in a plating bath. .
제 2 소둔 열처리 공정은 Ac1 이상 (Ac3 - 30℃) 이하의 제 2 소둔온도에서 30 ~ 120초간 유지할 수 있다. 나아가, 상기 제 2 소둔온도는 상기 제 1 소둔온도보다 낮은 것을 특징으로 한다. Ac1 이상 1차 소둔 온도 미만의 온도에서 30 ~ 120초간 이상역 소둔 열처리하는 단계를 수행한다. 제 1 소둔 열처리(S400)에서 생성된 저온상 조직이 역변태 되어 래쓰 형태의 페라이트와 오스테나이트가 형성되는 단계이다. 소둔 중에는 1차 저온상의 역변태와 더불어 오스테나이트로의 탄소(C), 망간(Mn)의 재분배가 일어나므로 충분한 역변태와 합금 원소 재분배를 위해 소둔 시간은 길수록 바람직하나 소둔 시간이 지나치게 길어질 경우 생산성 저하가 우려되므로 소둔 유지 시간은 30초에서 120초 이내로 제한한다. 제 2 소둔 열처리(S500)의 소둔 온도가 제 1 소둔 열처리(S400)의 소둔 온도 이상이면, 전 조직 내 저온상 분율보다 2차 소둔에서 생성되는 오스테나이트 분율이 더 크다. 그 결과, 저온상에서 역변태 되는 래쓰 형태의 오스테나이트 발달이 저해되고 초과한 분율만큼 괴상형 오스테나이트가 생성된다. 이러한 괴상형 오스테나이트는 래쓰 형태의 오스테나이트로 재분배 되는 탄소(C), 망간(Mn)을 줄여 오스테나이트의 상 안정도를 낮춘다. 이는 본 발명에서 달성코자 하는 연신율 확보를 위해 요구되는 래쓰 형태의 조직을 생성하는 제 1 소둔 열처리(S400)의 효과를 저해시킨다. 따라서, 제 2 소둔 열처리(S500)는 제 1 소둔 열처리(S400)보다 낮은 온도에서 시행함이 바람직하다. The second annealing heat treatment process may be maintained for 30 to 120 seconds at the second annealing temperature of Ac1 or more (Ac3 - 30 ℃) or less. Furthermore, the second annealing temperature is characterized in that lower than the first annealing temperature. Perform a step of reverse annealing heat treatment for 30 to 120 seconds at a temperature less than the primary annealing temperature above Ac1. This is a step in which the low-temperature phase structure generated in the first annealing heat treatment (S400) is reverse transformed to form lath-shaped ferrite and austenite. During annealing, the reverse transformation of the primary low-temperature phase and the redistribution of carbon (C) and manganese (Mn) to austenite occur, so a longer annealing time is desirable for sufficient reverse transformation and redistribution of alloy elements. Since deterioration is concerned, the annealing holding time is limited to within 30 seconds to 120 seconds. When the annealing temperature of the second annealing heat treatment (S500) is equal to or higher than the annealing temperature of the first annealing heat treatment (S400), the austenite fraction generated in the secondary annealing is greater than the low temperature phase fraction in the entire structure. As a result, the development of lath-type austenite, which undergoes reverse transformation in the low-temperature phase, is inhibited, and bulk-type austenite is produced by an excess fraction. Such blocky austenite reduces the phase stability of austenite by reducing carbon (C) and manganese (Mn) that are redistributed into lath-shaped austenite. This hinders the effect of the first annealing heat treatment (S400) for generating a lath-shaped structure required to secure the elongation to be achieved in the present invention. Therefore, the second annealing heat treatment (S500) is preferably performed at a lower temperature than the first annealing heat treatment (S400).
이후 15℃/s 이상의 냉각속도로 마르텐사이트 변태개시온도(Ms) 이상 (베이나이트 변태개시온도(Bs) - 15℃) 이하의 냉각종점온도까지 냉각한 후 30 ~ 300초간 유지(과시효)함으로써 탄소(C), 망간(Mn) 합금 원소의 재분배를 유도해 잔류 오스테나이트의 상 안정도를 증가시키는 단계이다. Then, at a cooling rate of 15℃/s or more, the martensite transformation start temperature (Ms) or more (bainite transformation start temperature (Bs) - 15℃) is cooled to the cooling end point temperature, and then maintained for 30 to 300 seconds (overaging). This step increases the phase stability of retained austenite by inducing redistribution of carbon (C) and manganese (Mn) alloy elements.
베이나이트 변태개시온도(Bs)는 하기 수학식 (2)로 표현될 수 있다.The bainite transformation start temperature (Bs) can be expressed by Equation (2) below.
수학식 (2)Equation (2)
Bs (℃) = 656 - 57.7[C] - 75[Si] - 35[Mn] - 15.3[Ni] - 34[Cr] - 41.2[Mo]Bs (℃) = 656 - 57.7[C] - 75[Si] - 35[Mn] - 15.3[Ni] - 34[Cr] - 41.2[Mo]
여기에서, 상기 [C], [Si], [Mn], [Ni], [Cr], [Mo]는 강재 내 탄소, 실리콘, 망간, 니켈, 크롬, 몰리브덴의 질량%의 값이다.Here, the [C], [Si], [Mn], [Ni], [Cr], and [Mo] are values of mass% of carbon, silicon, manganese, nickel, chromium, and molybdenum in the steel.
마르텐사이트 변태개시온도(Ms) 이상 (베이나이트 변태개시온도(Bs) - 15℃) 이하로 냉각함에 있어서, 냉각 속도가 15℃/s 미만인 경우 냉각 중 폴리고날 페라이트가 생성되어 최종 강의 인장 물성 열위를 초래하므로 냉각 속도는 15℃/s 이상으로 하며, 바람직하게는 25℃/s 이상이다. In cooling below the martensite transformation start temperature (Ms) or higher (bainite transformation start temperature (Bs) - 15 ℃), if the cooling rate is less than 15 ℃ / s, polygonal ferrite is generated during cooling, resulting in inferior tensile properties of the final steel , so the cooling rate is 15 ° C / s or more, preferably 25 ° C / s or more.
냉각 종점 온도가 베이나이트 변태개시온도(Bs) 이하 (베이나이트 변태개시온도(Bs) - 15℃) 초과이면 유지 단계 중 오스테나이트가 페라이트 또는 펄라이트로 변태하여 강도와 연신율을 감소 시키는 원인이 되고, 베이나이트 변태개시온도(Bs) 직하이면 탄소 재분배가 부족해 잔류 오스테나이트의 상 안정도를 확보하기 어렵다. 반대로 냉각 종점 온도가 마르텐사이트 변태개시온도(Ms) 미만이면, 프레시 마르텐사이트가 생성되어 강의 강도가 크게 증가하는 반면 잔류 오스테나이트가 감소해 본 발명에서 목표로 하는 23%이상의 충분한 연신율을 확보할 수 없게 된다. 또한, 유지 시간이 30초 미만인 경우 재분배 시간이 부족하여 재분배 효과가 떨어지고, 300초 초과 시 생산성이 떨어질 수 있다. If the cooling end point temperature exceeds the bainite transformation start temperature (Bs) or less (bainite transformation start temperature (Bs) - 15 ℃), austenite transforms into ferrite or pearlite during the holding stage, causing reduction in strength and elongation, If it is directly below the bainite transformation start temperature (Bs), it is difficult to secure the phase stability of retained austenite due to insufficient carbon redistribution. Conversely, if the cooling end point temperature is less than the martensitic transformation start temperature (Ms), fresh martensite is generated and the strength of the steel greatly increases, while the retained austenite decreases, so that sufficient elongation of 23% or more targeted in the present invention can be secured. there will be no In addition, when the holding time is less than 30 seconds, the redistribution time is insufficient and the redistribution effect is reduced, and when the holding time exceeds 300 seconds, productivity may be reduced.
냉각 종점 온도까지 냉각한 이후 탄소(C), 망간(Mn)의 재분배를 위해 30 ~ 300초간 과시효 후 상온까지 냉각한다. 과시효 중 온도는 냉각 종점 온도로 등온 유지할 필요는 없으며, 필요에 따라 냉각할 수 있으나 프레시 마르텐사이트 생성을 방지하기 위해 그 온도는 Ms 이상이어야 한다. 또한, 상온까지의 냉각 속도는 따로 한정하지 않으나 생산성을 위해 10℃/s 이상으로 함이 바람직하다. 과시효 중 탄소(C), 망간(Mn)의 재분배 효과는 오스테나이트 형상에 따라 다르며, 괴상형 보다 침상형 형상에서 더 크다. 침상형 형상에서 탄소(C), 망간(Mn)의 확산 거리가 더 짧아 동일한 시간 동안 확산이 더 수월하게 일어나기 때문이며, 도 9 및 표 1와 같이 과시효 후 침상형 형상과 괴상형 상 조직에 탄소(C), 망간(Mn)의 함량을 분석한 결과 침상형 형상에서 더 많은 탄소(C), 망간(Mn) 농화가 일어남을 확인할 수 있다. 그 결과 최종 냉각 이후 미세조직에서 침상형 형태의 오스테나이트는 마르텐사이트/오스테나이트의 복합 조직, 괴상형 오스테나이트는 괴상형 마르텐사이트로 남게 된다.After cooling to the cooling end point temperature, it is cooled to room temperature after overaging for 30 to 300 seconds for redistribution of carbon (C) and manganese (Mn). The temperature during overaging does not need to be isothermally maintained at the cooling end point temperature, and may be cooled as necessary, but the temperature must be Ms or higher to prevent the formation of fresh martensite. In addition, the cooling rate to room temperature is not particularly limited, but it is preferable to be 10 ° C / s or more for productivity. The redistribution effect of carbon (C) and manganese (Mn) during overaging differs depending on the austenite shape, and is greater in the acicular shape than in the blocky shape. This is because the diffusion distance of carbon (C) and manganese (Mn) is shorter in the acicular shape, so that diffusion occurs more easily during the same time. As shown in FIG. 9 and Table 1, carbon (C) As a result of analyzing the content of manganese (Mn), it can be confirmed that more carbon (C) and manganese (Mn) concentration occurs in the acicular shape. As a result, in the microstructure after final cooling, needle-shaped austenite remains as a martensite/austenite composite structure, and bulky austenite remains as massive martensite.
상술한 본 발명의 기술적 사상에 따른 냉연 강판 및 그 제조방법에 의하면, 0.2중량% 이하의 탄소를 함유한 저탄소 강종으로 설계하여 우수한 용접성을 확보할 수 있으며, 열처리 과정 중 여러 단계의 합금 원소 재분배 단계를 거쳐 충분한 양의 탄소(C), 망간(Mn)을 오스테나이트에 농화시켜 우수한 강도와 연신율의 밸런스를 구현할 수 있으며, 980MPa 이상의 인장 강도, 23% 이상의 연신율을 확보하는 가공성이 우수한 냉연 초고강도 강재를 제공할 수 있다.According to the above-mentioned cold-rolled steel sheet and its manufacturing method according to the technical concept of the present invention, it is possible to secure excellent weldability by designing a low-carbon steel grade containing less than 0.2% by weight of carbon, and to redistribute alloy elements in several stages during the heat treatment process. Through this process, a sufficient amount of carbon (C) and manganese (Mn) can be concentrated in austenite to realize an excellent balance of strength and elongation, and cold-rolled super-high-strength steel with excellent workability that secures a tensile strength of 980 MPa or more and an elongation of 23% or more. can provide.
실험예Experimental example
이하 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred experimental examples are presented to aid understanding of the present invention. However, the following experimental examples are only for helping understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following experimental examples.
1. 시편 제작1. Specimen fabrication
본 실험예에서는 표 2의 합금 원소 조성(단위: 중량%)을 가지는 시편들을 제공한다. In this experimental example, specimens having the alloy element composition (unit: weight%) of Table 2 are provided.
표 2의 성분계는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉연 강판의 조성인 탄소(C): 0.15 내지 0.20중량%, 규소(Si): 1.0 내지 2.0중량%, 망간(Mn): 1.5 내지 3.0중량%, 인(P): 0 초과 0.02중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003중량% 이하, 알루미늄(Al): 0.01 내지 0.3중량%, 질소(N): 0 초과 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti): 48/14*[N] 내지 0.1중량%(상기 [N]은 질소의 중량%값) 및 나머지 철(Fe)의 조성을 만족한다. The components in Table 2 are carbon (C): 0.15 to 0.20% by weight, silicon (Si): 1.0 to 2.0% by weight, manganese (Mn): 1.5 to 3.0% by weight, which are the composition of the cold-rolled steel sheet according to an embodiment of the present invention. , Phosphorus (P): greater than 0 and 0.02% by weight or less, sulfur (S): greater than 0 and 0.003% by weight or less, aluminum (Al): 0.01 to 0.3% by weight, nitrogen (N): greater than 0 and 0.01% by weight or less, titanium ( Ti): 48/14*[N] to 0.1% by weight ([N] is the weight% value of nitrogen) and the remaining iron (Fe) composition is satisfied.
표 2의 성분에 의하면, 베이나이트 변태개시온도(Bs)는 437.6℃이며, 마르텐사이트 변태개시온도(Ms)는 341.6℃로 산출된다. 상기 온도는 하기의 관계식에 의하여 산출된다. According to the components of Table 2, the bainite transformation start temperature (Bs) is 437.6 ° C, and the martensite transformation start temperature (Ms) is calculated as 341.6 ° C. The temperature is calculated by the following relational expression.
Bs(℃) = 656 - 57.7[C] - 75[Si] - 35[Mn] - 15.3[Ni] - 34[Cr] - 41.2[Mo]Bs(℃) = 656 - 57.7[C] - 75[Si] - 35[Mn] - 15.3[Ni] - 34[Cr] - 41.2[Mo]
Ms (℃) = 491.1 - 302.6[C] - 14.5[Si] - 30.6[Mn] - 16.6[Ni] - 8.9[Cr] + 2.4[Mo] - 11.3[Cu] + 8.58[Co] + 7.4[W]Ms (℃) = 491.1 - 302.6[C] - 14.5[Si] - 30.6[Mn] - 16.6[Ni] - 8.9[Cr] + 2.4[Mo] - 11.3[Cu] + 8.58[Co] + 7.4[W ]
한편, 표 2의 성분에 의하면, Ac1 온도는 754℃이며, Ac3 온도는 900℃이다.On the other hand, according to the components of Table 2, the Ac1 temperature is 754 °C and the Ac3 temperature is 900 °C.
본 발명의 실험예에서, 상기 조성을 가지는 강재는 1250℃에서 4시간 동안 재가열한 뒤 마무리압연온도(FDT)가 850℃인 조건에서 3.5mm 두께로 열간압연한 후 권취온도 600℃에서 권취하였다. 이후 산세를 통하여 표층 산화 스케일을 제거하고 1.2mm 두께로 냉간압연하였다. 이후 냉간 압연된 강판을 도 2에 개시된 구성에 따라 2회 연속 열처리를 실시하였다. In the experimental example of the present invention, the steel material having the above composition was reheated at 1250 ° C. for 4 hours, then hot rolled to a thickness of 3.5 mm at a finish rolling temperature (FDT) of 850 ° C., and then wound at a coiling temperature of 600 ° C. Thereafter, surface oxide scale was removed through pickling, and cold rolling was performed to a thickness of 1.2 mm. Thereafter, the cold-rolled steel sheet was subjected to two consecutive heat treatments according to the configuration disclosed in FIG. 2 .
2. 공정조건 및 물성평가2. Process conditions and property evaluation
표 3은 본 발명의 실험예에서 적용한 1차 소둔 열처리 및 2차 소둔 열처리의 공정 조건을 나타낸 것이다. Table 3 shows the process conditions of the primary annealing heat treatment and the secondary annealing heat treatment applied in the experimental example of the present invention.
1차 소둔 온도A.
1st annealing temperature
서냉각 종료 온도C.
slow cooling end temperature
급냉각 종료 온도D.
quench end temperature
과시효 시간E.
overaging time
2차소둔 온도F.
2nd annealing temperature
2차소둔 시간G.
2nd annealing time
급냉각종료 온도H.
Quick cooling end temperature
과시효 종료 온도I.
Overaging end temperature
과시효 시간J.
overaging time
표 3에서 A 항목은 1차 소둔 열처리 공정(S400)의 소둔 온도로서 도 2의 (a)에서 a-b 구간의 소둔 온도에 해당하며, B 항목은 1차 소둔 열처리 공정(S400)의 소둔 시간으로서 도 2의 (a)에서 a-b 구간의 공정 시간에 해당하며, C 항목은 1차 소둔 열처리 공정(S400)의 서냉각 종료 온도로서 도 2의 (a)에서 b-c 구간의 서냉 공정의 종료 온도인 c 지점의 온도에 해당하며, D 항목은 1차 소둔 열처리 공정(S400)의 급냉각 종료 온도로서 도 2의 (a)에서 c-d 구간의 급냉 공정의 종료 온도인 d 지점의 온도에 해당하며, E 항목은 1차 소둔 열처리 공정(S400)의 과시효 시간으로서 도 2의 (a)에서 d-e 구간의 과시효 공정의 공정 시간에 해당한다.In Table 3, item A is the annealing temperature of the primary annealing heat treatment process (S400) and corresponds to the annealing temperature of the a-b section in FIG. Corresponds to the process time of the section a-b in (a) of 2, and item C is the end temperature of the slow cooling of the first annealing heat treatment process (S400), point c, which is the end temperature of the slow cooling process of the section b-c in (a) of FIG. Corresponds to the temperature of, item D is the end temperature of the rapid cooling of the primary annealing heat treatment process (S400) and corresponds to the temperature of point d, which is the end temperature of the rapid cooling process in the section c-d in FIG. As the overaging time of the primary annealing heat treatment process (S400), it corresponds to the process time of the overaging process of the d-e section in FIG. 2 (a).
또한, 표 3에서 F 항목은 2차 소둔 열처리 공정(S500)의 소둔 온도로서 도 2의 (b)에서 p-q 구간의 소둔 온도에 해당하며, G 항목은 2차 소둔 열처리 공정(S500)의 소둔 시간으로서 도 2의 (b)에서 p-q 구간의 공정 시간에 해당하며, H 항목은 2차 소둔 열처리 공정(S500)의 급냉각 종료 온도로서 도 2의 (b)에서 r-s 구간의 급냉 공정의 종료 온도인 s 지점의 온도에 해당하며, I 항목은 2차 소둔 열처리 공정(S500)의 과시효 종료 온도로서 도 2의 (b)에서 s-t 구간의 과시효 공정의 종료 온도인 t 지점의 온도에 해당하여, J 항목은 2차 소둔 열처리 공정(S500)의 과시효 시간으로서 도 2의 (b)에서 s-t 구간의 과시효 공정의 공정 시간에 해당한다.In addition, item F in Table 3 is the annealing temperature of the secondary annealing heat treatment process (S500) and corresponds to the annealing temperature of the p-q section in FIG. Corresponds to the process time of the p-q section in FIG. 2 (b), and H item is the end temperature of the rapid cooling process of the r-s section in FIG. 2 (b) as the end temperature of the rapid cooling of the secondary annealing heat treatment process (S500) Corresponds to the temperature at point s, and item I is the overaging end temperature of the secondary annealing heat treatment process (S500) and corresponds to the temperature at point t, which is the end temperature of the overaging process in the s-t section in FIG. 2 (b), Item J is the overaging time of the secondary annealing heat treatment process (S500) and corresponds to the process time of the overaging process of the s-t section in FIG. 2 (b).
페라이트A.
ferrite
저온상B.
cold phase
페라이트C.
ferrite
PFD.
PF
Lath FE.
Lath F
RAF.
RA
M/AG.
M/A
괴상MH.
blocky M
C in RAI.
C in RA
표 4는 본 발명의 실험예에서 미세조직의 면적분율(단위: %) 및 잔류 오스테나이트 내 탄소 농화량(단위: 중량%)을 나타낸 것이다. 미세조직은 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)을 이용해 분석하였고, 잔류 오스테나이트 분율 및 잔류 오스테나이트 내 탄소 함량을 분석하기 위해 XRD 분석법을 이용하였다. Table 4 shows the area fraction (unit: %) of the microstructure and the amount of carbon enrichment (unit: wt%) in retained austenite in the experimental example of the present invention. The microstructure was analyzed using a scanning electron microscope (SEM), and XRD analysis was used to analyze the retained austenite fraction and the carbon content in the retained austenite.
표 4에서 A 항목은 1차 소둔 열처리 후 구현된 페라이트 상의 면적분율이며, B 항목은 1차 소둔 열처리 후 구현된 저온상의 면적분율이며, C 항목은 2차 소둔 열처리 후 구현된 페라이트 상의 면적분율이며, D 항목은 2차 소둔 열처리 후 구현된 페라이트 중 폴리고날 페라이트 상의 면적분율이며, E 항목은 2차 소둔 열처리 후 구현된 페라이트 중 침상형 페라이트 상의 면적분율이며, F 항목은 2차 소둔 열처리 후 구현된 침상형 잔류 오스테나이트 상의 면적분율이며, G 항목은 2차 소둔 열처리 후 구현된 마르텐사이트/오스테나이트의 복합 조직 상의 면적분율이며, H 항목은 2차 소둔 열처리 후 구현된 괴상형 마르텐사이트 상의 면적분율이며, I 항목은 2차 소둔 열처리 후 구현된 잔류 오스테나이트 내 탄소 농화량이다.In Table 4, item A is the area fraction of the ferrite phase realized after the primary annealing heat treatment, item B is the area fraction of the low temperature phase realized after the primary annealing heat treatment, item C is the area fraction of the ferrite phase implemented after the secondary annealing heat treatment, and , item D is the area fraction of the polygonal ferrite phase among the ferrites realized after the secondary annealing heat treatment, item E is the area fraction of the acicular ferrite phase among the ferrites realized after the secondary annealing heat treatment, and item F is the area fraction of the ferrite phase implemented after the secondary annealing heat treatment is the area fraction of the needle-shaped retained austenite phase, item G is the area fraction of the composite martensite/austenite phase realized after the secondary annealing heat treatment, and item H is the area fraction of the massive martensite phase realized after the secondary annealing heat treatment fraction, and item I is the amount of carbon enrichment in retained austenite realized after the secondary annealing heat treatment.
표 5는 본 발명의 실험예에서 인장 물성을 나타낸 것이다. 인장 물성은 Zwick/Roell Corp Z100을 이용해 KS 5호 규격에 따라 인장 시험을 진행하여 평가하였다. Table 5 shows the tensile properties in the experimental examples of the present invention. Tensile properties were evaluated by conducting a tensile test according to KS No. 5 standard using Zwick/Roell Corp Z100.
표 5에서 TS 항목은 인장강도(단위: MPa)를 나타내고, T.El 항목은 연신율(단위: %)을 나타내고, TS X T.El 항목은 인장강도와 연신율의 곱(단위: MPa %)을 나타낸 것이다. In Table 5, the TS item represents tensile strength (unit: MPa), the T.El item represents elongation (unit: %), and the TS X T.El item represents the product of tensile strength and elongation (unit: MPa %). it is shown
표 2 내지 표 5를 함께 참조하면, 실시예1, 실시예2, 실시예3, 실시예4는 본 발명에서 제안하는 제 1 소둔 열처리(S400)와 제 2 소둔 열처리(S500)를 적절히 실시함으로써 본 발명에서 달성코자 하는 인장 강도 980MPa 이상(예를 들어, 980 내지 1180MPa), 연신율 23% 이상(예를 들어, 23 내지 25%), TS x El 22,000MPa% 이상의 인장 물성을 만족하고 있다. Referring to Tables 2 to 5 together, Example 1, Example 2, Example 3, and Example 4 are performed by appropriately performing the first annealing heat treatment (S400) and the second annealing heat treatment (S500) proposed in the present invention. Tensile strength of 980 MPa or more (eg, 980 to 1180 MPa), elongation of 23% or more (eg, 23 to 25%), and TS x El of 22,000 MPa% or more to be achieved in the present invention are satisfied.
도 3을 참조하면, 실시예1의 제 1 소둔 열처리(S400) 이후의 조직, 즉 전 조직으로 면적분율로써 43%의 페라이트와 57%의 저온상으로 구성되어 본 발명의 조건(페라이트의 면적분율: 30 내지 50%)을 만족하고 있다. 실시예1의 제 2 소둔 열처리(S500) 이후의 미세조직은 도 4와 같으며, 페라이트, 침상형 잔류 오스테나이트, 마르텐사이트/오스테나이트의 복합 조직 및 괴상형 마르텐사이트가 본 발명의 목표하는 분율로 구성되어 있음을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 3, the structure after the first annealing heat treatment (S400) of Example 1, that is, the entire structure, is composed of 43% ferrite and 57% low temperature phase as an area fraction, and the conditions of the present invention (area fraction of ferrite) : 30 to 50%) is satisfied. The microstructure after the second annealing heat treatment (S500) of Example 1 is the same as in FIG. It can be seen that it consists of
비교예1, 비교예2, 비교예3, 비교예4는 850℃의 이상역 온도에서 제 1 소둔 열처리(S400)를 실시하여 제 1 소둔 열처리 이후 미세조직 내에 45%의 충분한 양의 페라이트를 확보하였으나, 제 2 소둔 열처리(S500)에서 합금 원소의 재분배가 원활히 이루어지지 않아 잔류 오스테나이트 분율과 상 안정도를 충분히 확보하지 못했기 때문에 인장 강도는 1000MPa 이상으로 충분히 높으나 연신율이 본 발명에서 달성코자 하는 23%에 크게 미치지 못하였다. In Comparative Example 1, Comparative Example 2, Comparative Example 3, and Comparative Example 4, the first annealing heat treatment (S400) is performed at an ideal temperature of 850 ° C. to secure a sufficient amount of 45% ferrite in the microstructure after the first annealing heat treatment. However, since the redistribution of alloying elements was not smoothly performed in the second annealing heat treatment (S500), the retained austenite fraction and phase stability were not sufficiently secured, so the tensile strength was sufficiently high, such as 1000 MPa or more, but the elongation was 23% to be achieved in the present invention did not reach much.
구체적으로 비교예1, 비교예2는 제 2 소둔 열처리(S500)에서 냉각 종점 온도가 베이나이트 변태개시온도(Bs) 이상으로 냉각 종점 이후 유지 시간 동안 탄소(C), 망간(Mn)의 재분배가 효과적이지 않으므로 연신율이 목표치(23% 이상)에 미달하였다. Specifically, in Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the cooling end point temperature in the second annealing heat treatment (S500) is higher than the bainite transformation start temperature (Bs), and the redistribution of carbon (C) and manganese (Mn) during the holding time after the cooling end point Since it was not effective, the elongation rate fell short of the target value (23% or more).
비교예3은 실시예1, 실시예2, 실시예과 마찬가지로 마르텐사이트 변태개시온도(Ms) 이상 (베이나이트 변태개시온도(Bs) - 15℃) 이하의 적절한 온도로 냉각이 종료되었으나 유지 시간(과시효 시간)이 30초 미만으로 짧아 충분한 양의 재분배가 이루어지지 않아 연신율이 목표치(23% 이상)에 미달하였다. 실시예2는 비교예3보다 제 2 소둔 열처리(S500)에서 유지 시간을 증가시킨 것으로, 탄소(C), 망간(Mn)의 재분배가 충분히 이루어져 연신율이 크게 증가하여, 연신율을 증가시키기 위해서는 충분한 유지 시간이 필요함을 알 수 있다. In Comparative Example 3, like Examples 1, 2, and Examples, the cooling was terminated at an appropriate temperature equal to or lower than the martensite transformation start temperature (Ms) (bainite transformation start temperature (Bs) - 15 ° C.), but the holding time (shown The elongation rate fell short of the target value (more than 23%) because the effective time) was short, less than 30 seconds, and a sufficient amount of redistribution was not achieved. In Example 2, the holding time was increased in the second annealing heat treatment (S500) than in Comparative Example 3, and the redistribution of carbon (C) and manganese (Mn) was sufficiently made to greatly increase the elongation, so that sufficient maintenance was required to increase the elongation. You can see that it takes time.
비교예4는 제 2 소둔 열처리(S500)에서 냉각 종료 온도가 마르텐사이트 변태개시온도(Ms) 미만으로 냉각 종료 시점에서 마르텐사이트가 형성되어 오스테나이트 분율이 줄어들고, 낮은 온도로 인해 탄소(C), 망간(Mn)의 재분배가 효과적이지 않아 연신율이 목표치(23% 이상)에 미달하였다.In Comparative Example 4, in the second annealing heat treatment (S500), the cooling end temperature is less than the martensite transformation start temperature (Ms), and martensite is formed at the end of cooling to reduce the austenite fraction, and due to the low temperature, carbon (C), The redistribution of manganese (Mn) was not effective, so the elongation fell short of the target value (more than 23%).
비교예5, 비교예6, 비교예7은 제 1 소둔 열처리(S400)에서 소둔 온도가 높아 제 1 소둔 열처리 이후 미세조직 내에 페라이트 분율이 각각 6%와 0%으로 본 발명에서 제안하는 범위(30 내지 50%)에 미치지 못한다. In Comparative Example 5, Comparative Example 6, and Comparative Example 7, the annealing temperature was high in the first annealing heat treatment (S400), and the ferrite fraction in the microstructure after the first annealing heat treatment was 6% and 0%, respectively, in the range proposed in the present invention (30 to 50%).
비교예6의 제 1 소둔 열처리(S400) 이후 전 조직을 나타낸 도 5를 참조하면, 단상역 소둔을 하여 제 1 소둔 열처리(S400) 후 전 조직이 모두 저온상으로 구성되어 있음을 확인할 수 있다. 이처럼 제 1 소둔 열처리(S400)의 소둔 온도가 증가할수록 전 조직 내 페라이트 분율이 감소하고 저온상 분율이 증가하면서 제 2 소둔 열처리(S500) 이후 최종 미세조직에서 폴리고날 페라이트가 줄어들고 침상 페라이트와 잔류 오스테나이트 분율은 증가하고, 괴상형 마르텐사이트의 분율은 감소한다. Referring to FIG. 5 showing the entire structure after the first annealing heat treatment (S400) of Comparative Example 6, it can be confirmed that the entire structure after the first annealing heat treatment (S400) is composed of a low-temperature phase by single-phase annealing. As the annealing temperature of the first annealing heat treatment (S400) increases, the ferrite fraction in the entire structure decreases and the low temperature phase fraction increases, and polygonal ferrite is reduced in the final microstructure after the second annealing heat treatment (S500), and acicular ferrite and retained austenite are increased. The fraction of nitrite increases, and the fraction of blocky martensite decreases.
비교예7의 최종 미세조직을 나타낸 도 6을 참조하면, 미세조직이 전반적으로 침상형 페라이트, 마르텐사이트/오스테나이트의 복합 조직, 잔류 오스테나이트로 구성되며, 강도 증가에 기여하는 괴상형 마르텐사이트가 매우 적어 비교예5와 비교예7에서 연신율은 본 발명의 목표치(23% 이상)를 만족하나 인장 강도는 만족하지 못하고 있다. Referring to FIG. 6 showing the final microstructure of Comparative Example 7, the microstructure is generally composed of acicular ferrite, a composite structure of martensite/austenite, and retained austenite, and the bulky martensite contributing to the increase in strength is Very small elongation in Comparative Example 5 and Comparative Example 7 satisfies the target value (23% or more) of the present invention, but the tensile strength is not satisfied.
비교예6은 제 2 소둔 열처리(S500)에서 냉각 종료 온도를 베이나이트 변태개시온도(Bs)를 초과하는 440℃으로 하여 냉각 종료 이후 탄소(C), 망간(Mn)의 재분배를 줄여 인장 강도를 1022MPa 이상으로 충분히 확보하였으나 재분배가 부족하여 연신율이 목표치(23% 이상)에 미달하였다. In Comparative Example 6, the cooling end temperature in the second annealing heat treatment (S500) is set to 440 ° C. exceeding the bainite transformation start temperature (Bs) to reduce redistribution of carbon (C) and manganese (Mn) after cooling to increase tensile strength Although sufficient over 1022MPa was secured, the elongation fell short of the target value (over 23%) due to insufficient redistribution.
비교예8은 제 2 소둔 열처리(S500)의 소둔 온도(제 2 소둔 온도)가 제 1 소둔 열처리(S400)의 소둔 온도(제 1 소둔 온도)보다 높아 본 발명에서 제안하는 열처리 방법에 어긋난다. 제 2 소둔 온도가 제 1 소둔 온도 이상이면 제 1 소둔 열처리(S400) 후 조직의 저온상 분율보다 제 2 소둔 열처리(S500)에서 생성되는 오스테나이트 분율이 높아진다. 저온상에서 역변태한 오스테나이트는 침상형의 페라이트와 오스테나이트의 라멜라 구조로 나타나나, 높은 소둔 온도로 인해 초과 생성되는 오스테나이트는 괴상형이 발달하고 그 결과 최종 미세조직에 괴상 마르텐사이트 분율이 증가해 강의 인장 강도가 크게 증가하는 반면 연신율은 감소한다(도 7 참조).In Comparative Example 8, the annealing temperature (second annealing temperature) of the second annealing heat treatment (S500) is higher than the annealing temperature (first annealing temperature) of the first annealing heat treatment (S400), which is contrary to the heat treatment method proposed in the present invention. When the second annealing temperature is higher than the first annealing temperature, the austenite fraction generated in the second annealing heat treatment (S500) is higher than the low temperature phase fraction of the structure after the first annealing heat treatment (S400). Austenite reversely transformed in the low temperature phase appears as a lamellar structure of needle-like ferrite and austenite, but austenite formed in excess due to high annealing temperature develops a conglomerate form, and as a result, the fraction of conglomerate martensite increases in the final microstructure. The tensile strength of sea steel increases significantly, while the elongation decreases (see Fig. 7).
비교예9는 종래의 1회 소둔 열처리만을 시행한 것으로 도 8과 같이 괴상형 베이나이트와 마르텐사이트, 페라이트로 구성된 미세조직이 나타난다. 높은 괴상형 마르텐사이트 분율과 낮은 마르텐사이트/오스테나이트의 복합 조직 및 잔류 오스테나이트 분율로 인해 높은 인장 강도와 낮은 연신율을 보인다. In Comparative Example 9, only the conventional one-time annealing heat treatment was performed, and as shown in FIG. 8, a microstructure composed of lumpy bainite, martensite, and ferrite appears. It exhibits high tensile strength and low elongation due to its high mass martensite fraction, low martensite/austenite composite structure and retained austenite fraction.
지금까지 설명한 실험예에 의하면, 제 1 소둔 열처리(S400)에서 페라이트와 저온상으로 구성된 이상 조직을 확보하지 않거나 제 2 소둔 열처리(S500)에서 침상형 페라이트와 오스테나이트를 적절히 확보하지 않으면 본 발명에서 목표로 하는 인장 강도와 연신율이 균형을 이룬 물성을 확보하기 어려운 것으로 확인되었다.According to the experimental examples described so far, if the ideal structure composed of ferrite and low-temperature phase is not secured in the first annealing heat treatment (S400) or acicular ferrite and austenite are not properly secured in the second annealing heat treatment (S500), in the present invention It was confirmed that it was difficult to secure physical properties in which the target tensile strength and elongation were balanced.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.Although the above has been described based on the embodiments of the present invention, various changes or modifications may be made at the level of those skilled in the art. As long as these changes and modifications do not depart from the scope of the present invention, it can be said to belong to the present invention. Therefore, the scope of the present invention will be determined by the claims described below.
Claims (9)
최종 미세조직은 페라이트, 침상형 잔류 오스테나이트, 마르텐사이트/오스테나이트의 복합 조직 및 괴상형 마르텐사이트로 이루어지되,
상기 페라이트의 면적분율은 30 내지 60%, 상기 침상형 잔류 오스테나이트의 면적분율은 5 내지 12%, 상기 마르텐사이트/오스테나이트의 복합 조직의 면적분율은 25 내지 50%, 상기 괴상형 마르텐사이트의 면적분율은 5 내지 12%이고,
잔류 오스테나이트 내 탄소 농화량 1.1중량% 이상인 것을 특징으로 하는,
냉연 강판.Carbon (C): 0.15 to 0.20% by weight, silicon (Si): 1.0 to 2.0% by weight, manganese (Mn): 1.5 to 3.0% by weight, phosphorus (P): more than 0 and 0.02% by weight or less, sulfur (S): More than 0 and 0.003% by weight or less, aluminum (Al): 0.01 to 0.3% by weight, nitrogen (N): more than 0 and 0.01% by weight or less, titanium (Ti): 48/14*[N] to 0.1% by weight (the above [N ] is composed of the weight % value of nitrogen) and the rest of iron (Fe) and other unavoidable impurities,
The final microstructure consists of ferrite, acicular retained austenite, martensite/austenite composite structure, and bulky martensite.
The area fraction of the ferrite is 30 to 60%, the area fraction of the acicular retained austenite is 5 to 12%, the area fraction of the martensite/austenite complex structure is 25 to 50%, the bulky martensite The area fraction is 5 to 12%,
Characterized in that the carbon concentration in retained austenite is 1.1% by weight or more,
cold rolled steel.
상기 페라이트는 폴리고날 페라이트와 침상형 페라이트로 이루어지되,
상기 페라이트 중에서 상기 침상형 페라이트의 면적분율은 40% 이상인,
냉연 강판.According to claim 1,
The ferrite is composed of polygonal ferrite and acicular ferrite,
The area fraction of the acicular ferrite in the ferrite is 40% or more,
cold rolled steel.
인장강도(TS): 980 내지 1180MPa이며, 연신율(El): 23 내지 25%인 것을 특징으로 하는,
냉연 강판.According to claim 1,
Tensile strength (TS): 980 to 1180 MPa, elongation (El): characterized in that 23 to 25%,
cold rolled steel.
(b) 상기 재가열된 강재를 열간 압연하는 단계;
(c) 상기 열간 압연된 강재에 대하여 냉간 압연하는 단계;
(d) 상기 냉간 압연된 강재에 대하여 (Ac1 + 30℃) 이상 (Ac3 - 30℃) 이하의 제 1 소둔온도에서 유지한 후 340℃ 이하의 냉각종점온도까지 냉각하는 공정을 포함하는 제 1 소둔 열처리 단계; 및
(e) 상기 강재에 대하여 Ac1 이상 (Ac3 - 30℃) 이하의 제 2 소둔온도에서 유지한 후 마르텐사이트 변태개시온도(Ms) 이상 (베이나이트 변태개시온도(Bs) - 15℃) 이하의 냉각종점온도까지 냉각한 후 과시효하는 공정을 포함하는 제 2 소둔 열처리 단계;를 순차적으로 포함하되,
상기 제 2 소둔온도는 상기 제 1 소둔온도보다 낮은 것을 특징으로 하는,
냉연 강판의 제조방법.(a) Carbon (C): 0.15 to 0.20% by weight, Silicon (Si): 1.0 to 2.0% by weight, Manganese (Mn): 1.5 to 3.0% by weight, Phosphorus (P): more than 0 and 0.02% by weight or less, sulfur ( S): greater than 0 and 0.003% by weight or less, aluminum (Al): 0.01 to 0.3% by weight, nitrogen (N): greater than 0 and 0.01% by weight or less, titanium (Ti): 48/14*[N] to 0.1% by weight ( Reheating a steel material consisting of the [N] is the weight percent value of nitrogen) and the remaining iron (Fe) and other unavoidable impurities;
(b) hot rolling the reheated steel;
(c) cold-rolling the hot-rolled steel material;
(d) First annealing including a step of cooling to a cooling end point temperature of 340 ° C or less after maintaining the cold-rolled steel at a first annealing temperature of (Ac1 + 30 ° C) or more (Ac3 - 30 ° C) or less heat treatment step; and
(e) After holding at the second annealing temperature of Ac1 or more (Ac3 - 30 ℃) or less with respect to the steel material, martensite transformation start temperature (Ms) or more (bainite transformation start temperature (Bs) - 15 ℃) or less cooling A second annealing heat treatment step including a process of overaging after cooling to the end point temperature; sequentially including,
The second annealing temperature is characterized in that lower than the first annealing temperature,
Manufacturing method of cold-rolled steel sheet.
상기 (a) 단계는 상기 강재를 1180 내지 1300℃에서 재가열하는 단계를 포함하고,
상기 (b) 단계는 마무리 압연 온도가 850 내지 950℃, 권취온도가 450 내지 650℃인 조건으로 열간 압연하는 단계를 포함하고,
상기 (c) 단계는 40 내지 70%의 압하율로 냉간 압연하는 단계를 포함하는,
냉연 강판의 제조방법.According to claim 4,
Step (a) includes reheating the steel at 1180 to 1300 ° C,
The step (b) includes hot rolling under the condition that the finish rolling temperature is 850 to 950 ° C and the coiling temperature is 450 to 650 ° C,
Step (c) comprises cold rolling at a reduction ratio of 40 to 70%,
Manufacturing method of cold-rolled steel sheet.
상기 (d) 단계는 상기 냉간 압연된 강재에 대하여 상기 제 1 소둔온도에서 30 내지 120초 동안 유지한 후 15℃/s 이상의 냉각속도로 340℃ 이하의 냉각종점온도까지 냉각하는 공정을 포함하는,
냉연 강판의 제조방법.According to claim 4,
The step (d) includes a step of holding the cold-rolled steel at the first annealing temperature for 30 to 120 seconds and then cooling to a cooling end temperature of 340 ° C or less at a cooling rate of 15 ° C / s or more,
Manufacturing method of cold-rolled steel sheet.
상기 (d) 단계를 수행한 후 상기 강재의 미세조직에서 페라이트의 면적분율은 30 내지 50%인 것을 특징으로 하는,
냉연 강판의 제조방법.According to claim 6,
Characterized in that the area fraction of ferrite in the microstructure of the steel after performing step (d) is 30 to 50%,
Manufacturing method of cold-rolled steel sheet.
상기 (e) 단계는 상기 강재에 대하여 상기 제 2 소둔온도에서에서 30 내지 120초 동안 유지한 후 15℃/s 이상의 냉각속도로 마르텐사이트 변태개시온도(Ms) 이상 (베이나이트 변태개시온도(Bs) - 15℃) 이하의 냉각종점온도까지 냉각한 후 30 ~ 300초동안 과시효하는 공정을 포함하는,
냉연 강판의 제조방법.According to claim 4,
In the step (e), the steel material is maintained at the second annealing temperature for 30 to 120 seconds, and then martensite transformation start temperature (Ms) or higher (bainite transformation start temperature (Bs) at a cooling rate of 15 ° C / s or more) ) - including a process of overaging for 30 to 300 seconds after cooling to the cooling end temperature below 15 ℃),
Manufacturing method of cold-rolled steel sheet.
상기 (e) 단계를 수행한 후 상기 강재의 미세조직은 페라이트, 침상형 잔류 오스테나이트, 마르텐사이트/오스테나이트의 복합 조직 및 괴상형 마르텐사이트로 이루어지되,
상기 페라이트의 면적분율은 30 내지 60%, 상기 침상형 잔류 오스테나이트의 면적분율은 5 내지 12%, 상기 마르텐사이트/오스테나이트의 복합 조직의 면적분율은 25 내지 50%, 상기 괴상형 마르텐사이트의 면적분율은 5 내지 12%인 것을 특징으로 하는,
냉연 강판의 제조방법.According to claim 8,
After performing the step (e), the microstructure of the steel is composed of ferrite, acicular retained austenite, martensite/austenite composite structure, and bulky martensite,
The area fraction of the ferrite is 30 to 60%, the area fraction of the acicular retained austenite is 5 to 12%, the area fraction of the martensite/austenite complex structure is 25 to 50%, the bulky martensite Characterized in that the area fraction is 5 to 12%,
Manufacturing method of cold-rolled steel sheet.
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