KR20230100739A - Low-density cold-rolled and annealed steel sheet, method for producing same, and use of such steel for producing vehicle parts - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저밀도 냉간압연 및 어닐링된 강판에 관한 것으로, 이는, 중량으로, 0.12% ≤ 탄소 ≤ 0.25%, 3% ≤ 망간 ≤ 10%, 3.5% ≤ 알루미늄 ≤ 6.5%, 0% ≤ 인 ≤ 0.1%, 0% ≤ 황 ≤ 0.03%, 0% ≤ 질소 ≤ 0.1%, 0% ≤ 규소 ≤ 2%, 0.01% ≤ 니오븀 ≤ 0.03%, 0.01% ≤ 티타늄 ≤ 0.2%, 0% ≤ 몰리브덴 ≤ 0.5%, 0% ≤ 크롬 ≤ 0.6%, 0.01% ≤ 구리 ≤ 2.0%, 0.01% ≤ 니켈 ≤ 3.0%, 0% ≤ 칼슘 ≤ 0.005%, 0% ≤ 붕소 ≤ 0.01%, 0% ≤ 마그네슘 ≤ 0.005%, 0% ≤ 지르코늄 ≤ 0.005%, 0% ≤ 세륨 ≤ 0.1% 를 포함하고, 잔부는 철을 포함하고, 상기 강판은, 면적 분율로, 60 내지 90% 의 델타 페라이트, 0.6 내지 2 미크론의 평균 입자 크기를 갖는 8% 내지30% 의 잔류 오스테나이트, 0.6 내지 2 미크론의 평균 입자 크기를 갖는 1.0% 내지10% 의 알파-페라이트 및 x 가 1 보다 엄격히 낮은 0% 내지 2% 의 카파 석출물 (Fe,Mn)3AICx 를 포함하는 미세조직을 갖는다. The present invention relates to a low-density cold-rolled and annealed steel sheet, which contains, by weight, 0.12% ≤ carbon ≤ 0.25%, 3% ≤ manganese ≤ 10%, 3.5% ≤ aluminum ≤ 6.5%, 0% ≤ phosphorus ≤ 0.1% , 0% ≤ sulfur ≤ 0.03%, 0% ≤ nitrogen ≤ 0.1%, 0% ≤ silicon ≤ 2%, 0.01% ≤ niobium ≤ 0.03%, 0.01% ≤ titanium ≤ 0.2%, 0% ≤ molybdenum ≤ 0.5%, 0 % ≤ Chromium ≤ 0.6%, 0.01% ≤ Copper ≤ 2.0%, 0.01% ≤ Nickel ≤ 3.0%, 0% ≤ Calcium ≤ 0.005%, 0% ≤ Boron ≤ 0.01%, 0% ≤ Magnesium ≤ 0.005%, 0% ≤ zirconium ≤ 0.005%, 0% ≤ cerium ≤ 0.1%, the remainder comprising iron, the steel sheet comprising, in area fraction, 60 to 90% delta ferrite, 8 with an average grain size of 0.6 to 2 microns % to 30% retained austenite, 1.0% to 10% alpha-ferrite with an average grain size of 0.6 to 2 microns and 0% to 2% kappa precipitates (Fe,Mn)3AICx with x strictly lower than 1 It has a microstructure that contains
Description
본 발명은 저밀도 강판, 특히 듀플렉스 미세조직에 관한 것이다. 본 발명에 따른 강판은 육상 자동차와 같은 차량용 내부 또는 외부 패널의 제조에 특히 적합하다. The present invention relates to low-density steel sheets, particularly to duplex microstructures. The steel sheet according to the present invention is particularly suitable for the manufacture of interior or exterior panels for vehicles such as land vehicles.
환경 규제는 자동차 제조사들이 그들 차량의 CO2 배출을 지속적으로 감소시키도록 강요하고 있다. 이를 위해, 자동차 제조업체는 몇 가지 옵션을 갖고 있는데, 그 주요 옵션은 차량의 중량을 줄이는 것 또는 엔진 시스템의 효율을 향상시키는 것이다. 2 가지 접근법의 조합에 의해 진보가 종종 달성된다. 본 발명은 제 1 옵션, 즉 자동차의 중량 감소에 관한 것이다. 이 매우 구체적인 분야에는, 2 트랙 대안이 있다:Environmental regulations are forcing automakers to continuously reduce the CO2 emissions of their vehicles. To this end, automakers have several options, the main ones being to reduce vehicle weight or improve the efficiency of engine systems. Progress is often achieved by a combination of the two approaches. The present invention relates to a first option, namely reducing the weight of the vehicle. In this very specific field, there are two track alternatives:
제 1 트랙은 강의 기계적 강도 레벨을 증가시키면서 강의 두께를 줄이는 것이다. 불행하게도, 이 해결책은 기계적 강도의 증가와 관련된 연성의 피할 수 없는 손실은 말할 것도 없고, 승객에게 불편한 상태를 유발하는 음향 문제의 발생 및 특정 자동차 부품의 강성의 터무니 없는 감소 때문에 한계가 있다.The first track is to reduce the thickness of the steel while increasing the mechanical strength level of the steel. Unfortunately, this solution is limited due to the absurd reduction in the rigidity of certain automotive parts and the occurrence of acoustic problems causing discomfort to passengers, not to mention the unavoidable loss of ductility associated with the increase in mechanical strength.
제 2 트랙은 강을 더 가벼운 다른 금속과 함금화함으로써 강의 밀도를 낮추는 것이다. 이러한 합금들 중에서, 저밀도 합금은 유리한 (attractive) 기계적 특성 및 물리적 특성을 가지면서 중량을 크게 감소시킬 수 있다.The second track is to lower the density of the steel by alloying it with other, lighter metals. Among these alloys, low-density alloys can greatly reduce weight while having attractive mechanical and physical properties.
특히, EP3421629는 하기 조성을 갖는 슬래브 또는 주조 스트립으로 용융물을 생성 및 주조하는 단계를 포함하는, 바이모달 미세조직을 갖는 고강도 냉간압연 및 열처리된 강 스트립, 시트, 블랭크 또는 열간성형된 제품을 청구하는 특허이다: 0.05 내지 0.50 중량%의 C; 0.50 내지 8.0 중량%의 Mn; 0.05 내지 6.0 중량%의 Al_tot; 0.0001 내지 0.05 중량%의 Sb; 0.0005 내지 0.005 중량%의 ∑ (Ca + REM); 5 내지 100 ppm N; 0 내지 2.0 중량%의 Si; 0 내지 0.01 중량%의 S; 0 내지 0.1 중량%의 P; 0 내지 1.0 중량%의 Cr; 0 - 2.0 중량%의 Ni; 0 내지 2.0 중량%의 Cu; 0 내지 0.5 중량%의 Mo; 0 내지 0.1 중량%의 V; 0 내지 50 ppm 의 B; 0 내지 0.10 중량%의 Ti; 부품은 델타-페라이트 및 알파-페라이트로 구성되는 페라이트 매트릭스 상으로 구성되는 바이모달 결정립 미세조직을 가지며, 상기 델타-페라이트는 5 내지 20 ㎛의 결정립 크기를 갖고, 상기 알파-페라이트는 3 ㎛ 이하의 결정립 크기를 갖고, 3 ㎛ 이하의 결정립 크기를 갖는 베이나이트, 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 하나 이상으로 구성되는 제 2 상을 갖는다. 그러나, EP3421629 의 강은 저밀도 강을 입증하지 못할 뿐만 아니라 마르텐사이트 및 베이나이트와 같은 경질 표면을 함유한다. In particular, EP3421629 is a patent claiming a high-strength cold-rolled and heat-treated steel strip, sheet, blank or hot-formed product having a bimodal microstructure, comprising forming and casting a melt into a slab or cast strip having the following composition: are: 0.05 to 0.50% by weight of C; 0.50 to 8.0% by weight of Mn; 0.05 to 6.0% by weight of Al_tot; 0.0001 to 0.05% by weight of Sb; ∑ (Ca + REM) from 0.0005 to 0.005% by weight; 5 to 100 ppm N; 0 to 2.0% by weight of Si; 0 to 0.01% by weight of S; 0 to 0.1% by weight of P; 0 to 1.0% by weight of Cr; 0 - 2.0% by weight of Ni; 0 to 2.0% by weight of Cu; 0 to 0.5% Mo; V from 0 to 0.1% by weight; 0 to 50 ppm of B; 0 to 0.10% by weight of Ti; The component has a bimodal grain microstructure consisting of a ferrite matrix composed of delta-ferrite and alpha-ferrite, wherein the delta-ferrite has a grain size of 5 to 20 μm, and the alpha-ferrite has a grain size of 3 μm or less It has a grain size and has a second phase composed of one or more of bainite, martensite and retained austenite having a grain size of 3 μm or less. However, the steel of EP3421629 does not prove to be a low-density steel, but also contains hard surfaces such as martensite and bainite.
따라서, 본 발명의 목적은 7.3 미만의 상대 밀도, 600 MPa 이상의 극한 인장 강도, 및 17.5% 이상의 균일한 연신율을 나타내는 강판을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a steel sheet exhibiting a relative density of less than 7.3, an ultimate tensile strength of 600 MPa or more, and a uniform elongation of 17.5% or more.
바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 강판은 7.2 이하의 상대 밀도, 450 MPa 이상의 항복 강도를 나타낸다.In a preferred embodiment, the steel sheet according to the present invention exhibits a relative density of 7.2 or less and a yield strength of 450 MPa or more.
본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 본 발명의 후술하는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.Other features and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description of the invention.
탄소 함량은 0.12 중량% 내지 0.25 중량%, 더욱 바람직하게는 0.13 중량% 내지 0.2 중량%이다. 탄소는 잔류 오스테나이트의 형성에 중요한 역할을 하고, 강도 및 연성을 부여하는 가마니어스 원소이다. 탄소 함량은 0.13 내지 0.2% 로 하여 고강도, 연신율 및 연신 플랜지성을 동시에 확보할 수 있는 것이 바람직하다.The carbon content is between 0.12% and 0.25% by weight, more preferably between 0.13% and 0.2% by weight. Carbon is a Garmanius element that plays an important role in the formation of retained austenite and imparts strength and ductility. It is preferable that the carbon content is 0.13 to 0.2% to ensure high strength, elongation and stretch flangeability at the same time.
망간 함량은 3 중량% 내지 10 중량% 로 존재한다. 망간은 이 시스템에서 중요한 합금 원소이며, 주로 매우 높은 양의 망간과 합금화하는 것이 오스테나이트를 실온으로 안정화시킨다는 사실에 기인하며, 이는 연신율 및 항복 강도와 같은 목표 특성에 도달하는 것을 도울 수 있다. 망간은 탄소와 함께 고온에서 입계에서의 탄화물 형성을 제어하여 고온 취약성을 제어한다. 망간이 10%를 초과하여 존재하면 본 발명의 강의 연성에 해로운 중심 편석을 초래할 수 있다. 망간이 3% 미만으로 존재하면 잔류 오스테나이트를 적절한 양으로 실온에서 안정화시키지 않을 것이다. 망간의 존재에 대한 바람직한 한계는 4% 내지 9%, 더욱 바람직하게는 4% 내지 8% 이다.The manganese content is present between 3% and 10% by weight. Manganese is an important alloying element in this system, primarily due to the fact that alloying with very high amounts of manganese stabilizes austenite at room temperature, which can help reach target properties such as elongation and yield strength. Manganese, together with carbon, controls carbide formation at grain boundaries at high temperatures, thereby controlling high-temperature brittleness. The presence of more than 10% manganese can lead to central segregation which is detrimental to the ductility of the steels of this invention. The presence of less than 3% manganese will not stabilize the retained austenite in adequate amounts at room temperature. A preferred limit for the presence of manganese is between 4% and 9%, more preferably between 4% and 8%.
알루미늄 함량은 3.5 중량% 내지 6.5 중량% 로 존재한다. 본 발명의 강에 첨가되는 알루미늄은 그 밀도를 효과적으로 감소시킨다. 알루미늄은 알파지너스 원소이고, 따라서 페라이트 및 특히 델타 페라이트의 형성을 촉진하는 경향이 있다. 알루미늄은 2.7 의 상대 밀도를 가지며 기계적 특성에 영향을 미친다. 알루미늄 함량이 증가함에 따라, 전위 이동도의 감소로 인해 균일 연신율이 감소하더라도 기계적 강도 및 탄성 한계는 또한 증가한다. 3.5% 미만에서는, 알루미늄의 존재로 인한 밀도 감소는 덜 유익해진다. 6.5% 초과에서는, 페라이트의 존재가 예상 한계를 넘어 증가하고, 본 발명에 부정적인 영향을 미친다. 또한, 6.5% 초과의 Al 의 존재는 Fe-Al, Fe3-Al 및 다른 (Fe,Mn)Al 금속간 물질과 같은 금속간 물질을 형성할 수 있으며, 이는 제품에 취성을 부여하여 냉간압연 동안 강의 균열을 야기할 수 있고 또한 강의 인성에 해로울 수 있다. 바람직하게는, 알루미늄 함량은 부서지기 쉬운 금속간 석출의 형성을 방지하기 위해 엄격하게 6.5% 미만으로 제한될 것이며, 따라서 바람직한 한계는 4% 내지 6%, 보다 바람직하게는 5% 내지 6% 이다.The aluminum content is present between 3.5% and 6.5% by weight. The aluminum added to the steel of this invention effectively reduces its density. Aluminum is an alpha genus element and therefore tends to promote the formation of ferrite and especially delta ferrite. Aluminum has a relative density of 2.7 and affects mechanical properties. As the aluminum content increases, the mechanical strength and elastic limit also increase, although the uniform elongation decreases due to the decrease in dislocation mobility. Below 3.5%, the density reduction due to the presence of aluminum becomes less beneficial. Above 6.5%, the presence of ferrite increases beyond the expected limit and adversely affects the present invention. In addition, the presence of more than 6.5% Al can form intermetallics such as Fe-Al, Fe 3 -Al and other (Fe,Mn)Al intermetallics, which impart brittleness to the product during cold rolling. It can cause cracking of the steel and can also be detrimental to the toughness of the steel. Preferably, the aluminum content will be strictly limited to less than 6.5% to prevent the formation of brittle intermetallic precipitates, so the preferred limit is 4% to 6%, more preferably 5% to 6%.
규소는 강의 밀도를 감소시킬 수 있고, 고용도 경화에 효과적인 선택적 원소이다. 그럼에도 불구하고, 그 함량은 2 중량%로 제한되는데, 그 이유는 그 레벨을 초과해서는 이 원소는 표면 결함을 생성하는 강하게 접착성인 산화물을 형성하는 경향을 갖기 때문이다. 표면 산화물의 존재는 강의 젖음성을 손상시키고, 잠재적인 용융 아연도금 작업 동안 결함을 생성할 수 있다. 따라서, Si 함량은 1.5% 미만으로 제한하는 것이 바람직하다.Silicon can reduce the density of steel and is an effective optional element for solid solution hardening. Nevertheless, its content is limited to 2% by weight, since above that level this element tends to form strongly adhesive oxides which produce surface defects. The presence of surface oxides impairs the wettability of the steel and can potentially create defects during hot dip galvanizing operations. Therefore, it is desirable to limit the Si content to less than 1.5%.
황 및 인은 결정립계를 취화시키는 불순물이다. 이들의 각각의 함량은 충분한 고온 연성을 유지하기 위해 0.03 중량% 및 0.1 중량% 를 초과하지 않아야 한다.Sulfur and phosphorus are impurities that embrittle grain boundaries. Their respective contents should not exceed 0.03% by weight and 0.1% by weight in order to maintain sufficient high temperature ductility.
질소 함량은 AlN 의 석출 및 응고시의 부피 결함(블리스터) 형성을 방지하기 위해 0.1 중량% 이하이어야 한다.The nitrogen content should be 0.1% by weight or less in order to prevent the formation of bulk defects (blisters) during precipitation and solidification of AlN.
니오븀은 본 발명의 강에 0.01 중량% 내지 0.03 중량% 의 양으로 선택적 원소로서 첨가되어 결정립 미세화를 제공할 수 있다. 결정립 미세화는 강도와 연신율 사이의 양호한 균형을 얻을 수 있게 한다. 그러나, 니오븀은 열간압연 및 어닐링시에 재결정을 지연시키는 경향이 있어 그 한계를 0.03% 로 유지한다.Niobium may be added as an optional element to the steel of the present invention in an amount of 0.01% to 0.03% by weight to provide grain refinement. Grain refinement makes it possible to obtain a good balance between strength and elongation. However, niobium tends to retard recrystallization during hot rolling and annealing, so the limit is maintained at 0.03%.
티타늄은 니오븀과 유사한 방식으로 결정립 미세화를 위해 본 발명의 강에 0.01 중량% 내지 0.2 중량% 의 양으로 선택적 원소로서 첨가될 수 있다.Titanium may be added as an optional element in an amount of 0.01% to 0.2% by weight to the steel of the present invention for grain refinement in a manner similar to niobium.
구리는 강의 강도를 증가시키고 내식성을 향상시키기 위해 0.01 중량% 내지 2.0 중량% 의 양으로 선택적 원소로서 첨가될 수 있다. 그러한 효과를 얻기 위해 최소 0.01% 가 요구된다. 하지만, 구리 함량이 2.0% 를 초과하면, 표면 외관을 저하시킬 수 있다.Copper may be added as an optional element in an amount of 0.01% to 2.0% by weight to increase the strength of steel and improve corrosion resistance. A minimum of 0.01% is required to achieve such an effect. However, if the copper content exceeds 2.0%, the surface appearance may deteriorate.
니켈은 강의 강도를 증가시키고 그 인성을 개선시키도록 0.01 내지 3.0 중량% 의 양으로 선택적인 원소로서 첨가될 수 있다. 그러한 효과를 얻기 위해 최소 0.01% 가 요구된다. 하지만, 니켈의 함량이 3.0 % 를 초과하면, 니켈은 연성 열화를 유발한다.Nickel may be added as an optional element in an amount of 0.01 to 3.0% by weight to increase the strength of the steel and improve its toughness. A minimum of 0.01% is required to achieve such an effect. However, when the content of nickel exceeds 3.0%, nickel causes ductility deterioration.
몰리브덴은 본 발명의 강에서 0 중량% 내지 0.5 중량% 로 존재하는 임의의 원소이다, 몰리브덴은 0.01% 이상으로 첨가될 때 경화능 및 경도를 향상시키는 데 효과적인 역할을 한다. Mo 는 또한 열간 압연된 제품의 인성에 도움이 되어 제조가 더 용이해진다. 하지만, 몰리브덴의 첨가는 합금 원소의 첨가 비용을 과도하게 증가시키므로, 경제적인 이유로 그 함량은 0.5% 로 제한된다. 몰리브덴에 대한 바람직한 한계는 0% 내지 0.4%, 더 바람직하게는 0 % 내지 0.3% 이다.Molybdenum is any element present in the steel of the present invention at 0% to 0.5% by weight. Molybdenum plays an effective role in improving hardenability and hardness when added at 0.01% or more. Mo also aids in the toughness of hot-rolled products, making them easier to manufacture. However, since the addition of molybdenum excessively increases the cost of adding an alloying element, its content is limited to 0.5% for economic reasons. Preferred limits for molybdenum are between 0% and 0.4%, more preferably between 0% and 0.3%.
크롬은 본 발명의 강의 선택적인 원소이고, 0 중량% 내지 0.6 중량% 이다. 크롬은 강에 강도 및 경화를 제공하지만, 0.5% 초과로 사용될 때 강의 표면 마감을 손상시킨다. 크롬에 대한 바람직한 한계는 0.01% 내지 0.5%, 더 바람직하게는 0.01% 내지 0.2% 이다.Chromium is an optional element in the steel of the present invention and is between 0% and 0.6% by weight. Chromium provides strength and hardenability to the steel, but damages the surface finish of the steel when used in excess of 0.5%. A preferred limit for chromium is between 0.01% and 0.5%, more preferably between 0.01% and 0.2%.
세륨, 붕소, 마그네슘 또는 지르코늄과 같은 다른 원소는 다음과 같은 중량비로 개별적으로 또는 조합하여 첨가될 수 있다: Ce ≤ 0.1%, B ≤ 0.01, Ca ≤ 0.005, Mg ≤ 0.005 및 Zr ≤ 0.005. 표시된 최대 함량 레벨까지, 이 원소들은 응고 동안 페라이트 결정립을 미세화하는 것을 가능하게 한다.Other elements such as cerium, boron, magnesium or zirconium may be added individually or in combination in the following weight ratios: Ce ≤ 0.1%, B ≤ 0.01, Ca ≤ 0.005, Mg ≤ 0.005 and Zr ≤ 0.005. Up to the indicated maximum content level, these elements make it possible to refine ferrite grains during solidification.
또한, Sb, Sn 과 같은 일부 미량 원소는 강의 가공으로부터 나올 수 있다. 이들 원소가 허용될 수 있고 본 발명의 강에 유해하지 않은 최대 한계는 누적 또는 단독으로 0.05 중량%이며, 본 발명의 강에 의해 이들 원소의 함량은 가능한한 낮고 바람직하게는 0.03% 미만인 것이 바람직하다.Also, some trace elements such as Sb and Sn may come from steel processing. The maximum limit at which these elements are permissible and which are not detrimental to the steel of the present invention is 0.05% by weight either cumulatively or alone, and it is preferred that the content of these elements be as low as possible and preferably less than 0.03% with the steel of the present invention. .
본 발명에 따른 강판의 미세조직은 면적분율로, 60% 내지 90% 의 델타 페라이트, 1% 내지 10% 의 알파 페라이트 및 8% 내지 30% 의 잔류 오스테나이트 및 선택적으로 0% 내지 2% 의 카파 석출물을 포함한다.The microstructure of the steel sheet according to the present invention comprises, in area fraction, 60% to 90% delta ferrite, 1% to 10% alpha ferrite and 8% to 30% retained austenite and optionally 0% to 2% kappa. contains precipitates.
델타 페라이트 매트릭스는 본 발명의 강의 1차 상으로서 존재하고, 본 발명의 강에서 60% 내지 90% 면적 분율, 바람직하게는 65% 내지 90% 면적 분율, 더욱 바람직하게는 80% 내지 90% 면적 분율로 존재한다. 델타 페라이트는 슬래브의 응고 동안 액체 철로부터 형성되고, 일반적으로 조대한 입자 크기를 갖는다. 본 발명의 델타 페라이트는 평균 결정립 크기가 10 ㎛ 미만인 것이 바람직하고, 9 ㎛ 미만인 것이 보다 바람직하다. 본 발명에서 델타 페라이트 매트릭스의 존재는 강에 강도를 부여한다. 그러나, 본 발명에서 90% 초과의 델타 페라이트 함량의 존재는 탄소의 온도 용해도 증가에 따라 페라이트에서 증가한다는 사실로 인해 부정적인 영향을 가질 수 있다. 그러나 고용체 탄소는 알루미늄의 존재로 인해 이미 낮은 전위의 이동도를 감소시키기 때문에 저밀도 강에 대한 취성이 높다. 따라서, 델타 페라이트 함량과 오스테나이트 사이의 균형은 본 발명에 필요한 기계적 특성을 부여하는데 매우 중요하다.The delta ferrite matrix exists as a primary phase in the steel of the present invention, and accounts for 60% to 90% area fraction, preferably 65% to 90% area fraction, more preferably 80% to 90% area fraction in the steel of the present invention. exists as Delta ferrite is formed from liquid iron during solidification of the slab and generally has a coarse grain size. The delta ferrite of the present invention preferably has an average grain size of less than 10 μm, more preferably less than 9 μm. The presence of the delta ferrite matrix in the present invention imparts strength to the steel. However, the presence of a delta ferrite content of more than 90% in the present invention may have negative effects due to the fact that ferrite increases with increasing temperature solubility of carbon. However, solid solution carbon is highly brittle for low-density steels because the presence of aluminum reduces the mobility of the already low dislocations. Therefore, the balance between delta ferrite content and austenite is very important in imparting the mechanical properties required for the present invention.
잔류 오스테나이트는 본 발명의 강중에 8 내지 30% 로 존재하고, 여기서 본 발명의 잔류 오스테나이트는 0.6 미크론 내지 2 미크론의 평균 결정립 크기를 갖는다. 잔류 오스테나이트의 바람직한 평균 결정립 크기는 0.6 미크론 내지 1.2 미크론이다. 잔류 오스테나이트는 페라이트에 비해 탄소의 용해도가 높아 효과적인 탄소 트랩으로 작용하는 것으로 알려져 있다. 오스테나이트 중 탄소 백분율은 0.7 중량% 내지 1.5 중량% 이다. 30%이상 수준으로 존재하는 오스테나이트는 신장 플랜지성을 손상시킴으로써 본 발명에 부정적인 영향을 끼친다. 오스테나이트는 강의 어닐링 온도 및 조성 선택에 따라 매우 다양한 방식으로 본 발명에 기여하며, 본 발명의 오스테나이트는 TRIP 효과에 의한 성형성 및 연성을 제공하는 것과 같은 다양한 기능을 나타낸다. 잔류 오스테나이트에 대한 바람직한 한계는 면적 분율로 9% 내지 29% 이다.Retained austenite is present at 8 to 30% in the steel of the present invention, wherein the retained austenite of the present invention has an average grain size of 0.6 microns to 2 microns. The preferred average grain size of retained austenite is between 0.6 microns and 1.2 microns. Retained austenite is known to act as an effective carbon trap due to its high carbon solubility compared to ferrite. The carbon percentage in austenite is between 0.7% and 1.5% by weight. Austenite present at levels above 30% adversely affects the present invention by impairing elongational flangeability. Austenite contributes to the present invention in very different ways depending on the choice of composition and annealing temperature of the steel, and the austenite of the present invention exhibits various functions such as providing formability and ductility by the TRIP effect. Preferred limits for retained austenite are between 9% and 29% as area fraction.
본 발명의 알파-페라이트는 면적 분율로 1% 내지 10% 로 존재한다. 알파 페라이트는 임계 어닐링 후 및 열간압연 후 냉각 동안 오스테나이트의 부분적인 변태에 의해 생성되며, 평균 결정립 크기가 0.6 내지1.85 미크론이다. 알파-페라이트의 바람직한 평균 결정립 크기는 0.6 미크론 내지 1.2 미크론이다. 본 발명의 알파 페라이트는 연성과 연신율을 부여한다. 알파-페라이트에 대한 바람직한 한계는 면적 분율로 2% 내지 10% 이다.The alpha-ferrite of the present invention is present in an area fraction of 1% to 10%. Alpha ferrite is produced by partial transformation of austenite after critical annealing and during cooling after hot rolling, and has an average grain size of 0.6 to 1.85 microns. The preferred average grain size of alpha-ferrite is 0.6 microns to 1.2 microns. The alpha ferrite of the present invention imparts ductility and elongation. A preferred limit for alpha-ferrite is between 2% and 10% as an area fraction.
본 발명에서 카파 석출물은 화학량론이 (Fe,Mn)3AlCx 인 석출물에 의해 정의되며, 여기서 x 는 1 보다 엄격하게 낮다. 카파 석출물의 면적 분율은 2% 까지 올라갈 수 있다. 2% 초과에서는, 연성이 감소하며 17.5% 초과의 균일한 신도가 달성되지 않는다. 또한, 페라이트 결정립계 주위의 카파의 제어되지 않은 석출이 발생할 수 있고, 따라서, 열간 및/또는 냉간 압연 동안의 노력이 증가할 수 있다. 우선적으로, 카파 석출물의 면적 분율은 1% 미만이어야 한다.In the present invention, kappa precipitates are defined by precipitates having a stoichiometry of (Fe,Mn) 3 AlCx, where x is strictly lower than 1. The area fraction of kappa precipitates can be up to 2%. Above 2%, ductility decreases and uniform elongation above 17.5% is not achieved. Also, uncontrolled precipitation of kappa around the ferrite grain boundaries may occur, and thus the effort during hot and/or cold rolling may increase. Preferentially, the area fraction of kappa precipitates should be less than 1%.
전술한 미세조직 이외에, 저밀도 냉간압연 및 어닐링된 강의 미세조직은 펄라이트, 베이나이트 및 마르텐사이트 등의 미세조직 성분이 없다.In addition to the microstructure described above, the microstructure of the low-density cold rolled and annealed steel is free from microstructure components such as pearlite, bainite and martensite.
본 발명에 따른 강판은 임의의 적절한 제조 방법에 의해 제조될 수 있고, 당업자는 이를 규정할 수 있다. 하지만, 이하의 단계들을 포함하는 본 발명에 따른 방법을 사용하는 것이 바람직하다:The steel sheet according to the present invention can be produced by any suitable manufacturing method, which a person skilled in the art can define. However, preference is given to using the method according to the invention comprising the following steps:
본 발명에 따른 강판은 바람직하게는 전술한 조성을 갖는 본 발명에 따른 강으로 이루어진 슬래브, 박 슬래브 또는 스트립과 같은 반제품을 주조하고, 주조된 투입 원료를 먼저 상온으로 냉각한 후, 1000℃ 이상, 바람직하게는 1150℃ 이상, 보다 바람직하게는 1200℃ 이상의 온도로 재가열하거나, 주조된 반제품을 중간냉각 없이 그러한 온도에서 직접 사용할 수 있는 방법을 통해 제조된다. 본 공정을 위한 반제품은 슬래브로서 간주된다.The steel sheet according to the present invention is preferably obtained by casting a semi-finished product such as a slab, thin slab or strip made of the steel according to the present invention having the above-described composition, first cooling the cast raw material to room temperature, It is preferably prepared by reheating to a temperature of 1150 ° C. or more, more preferably 1200 ° C. or more, or by using a cast semi-finished product directly at such a temperature without intermediate cooling. Semi-finished products for this process are considered as slabs.
재가열된 슬래브는 이어서 열간압연된다. 열간압연 마무리 온도는 750℃ 이상, 바람직하게는 770℃ 이상이어야 한다.The reheated slab is then hot rolled. The hot rolling finishing temperature should be 750°C or higher, preferably 770°C or higher.
열간압연 후, 스트립은 720℃ 미만, 바람직하게는 350℃ 내지 720℃ 의 온도에서 코일링되어야 하고, 보다 바람직하게는 코일링은 700℃ 내지 400℃ 에서 수행된다.After hot rolling, the strip should be coiled at a temperature below 720°C, preferably between 350°C and 720°C, more preferably between 700°C and 400°C.
열간압연된 스트립을 상온으로 냉각한 후에 산세를 행하거나 기타 스케일 제거 공정을 실시한다.After the hot-rolled strip is cooled to room temperature, pickling or other scale removal processes are performed.
이어서, 열간압연된 스트립을 30% 내지 90%, 바람직하게는 40% 내지 90% 의 압하율로 냉간압연한다.Then, the hot-rolled strip is cold-rolled at a reduction of 30% to 90%, preferably 40% to 90%.
냉간압연 후, 냉간압연된 강판은 적어도 1℃/s, 바람직하게는 적어도 3℃/s 의 가열 속도로 840℃ 내지 1000℃, 바람직하게는 850℃ 내지 975℃, 보다 바람직하게는 850℃ 내지 925℃ 의 어닐링 온도까지 강판을 가열하고, 1000초 미만, 바람직하게는 600초 미만 동안 이러한 어닐링 온도에서 강판을 유지하고, 적어도 3℃/s, 보다 바람직하게는 적어도 5℃/s, 보다 더 바람직하게는 적어도 10℃/s 의 속도로 냉각함으로써 어닐링된다. 바람직하게는, 이러한 어닐링은 연속적으로 수행된다.After cold rolling, the cold-rolled steel sheet is heated at a heating rate of at least 1 °C/s, preferably at least 3 °C/s, from 840 °C to 1000 °C, preferably from 850 °C to 975 °C, more preferably from 850 °C to 925 °C. Heat the steel sheet to an annealing temperature of °C, hold the steel sheet at this annealing temperature for less than 1000 seconds, preferably less than 600 seconds, at least 3°C/s, more preferably at least 5°C/s, even more preferably is annealed by cooling at a rate of at least 10 °C/s. Preferably, this annealing is performed continuously.
어닐링 온도 및 시간을 조절함으로써 소킹(soaking) 동안 2상 조직을 얻을 수 있다.A two-phase structure can be obtained during soaking by adjusting the annealing temperature and time.
이러한 어닐링 단계 후, 강판은 실온 내지 480℃ 의 온도로 냉각되고, 선택적으로 100℃ 내지 480℃ 로 유지되어 1시간 이하, 바람직하게는 20분 미만, 더욱 바람직하게는 10분 미만 동안 과시효될 수 있다. 그 후, 이를 실온으로 냉각시킬 수 있다.After this annealing step, the steel sheet may be cooled to a temperature between room temperature and 480°C, optionally maintained at 100°C to 480°C, and overaged for less than 1 hour, preferably less than 20 minutes, more preferably less than 10 minutes. there is. After that, it can be cooled to room temperature.
어닐링 후, 강판은 선택적으로 부식에 대한 그의 보호를 개선하기 위해 금속 코팅 작업에 제공될 수 있다. 사용된 코팅 프로세스는 본 발명의 강에 적합한 임의의 프로세스일 수 있다. 특히 Jet Vapor Deposition 에 중점을 두면서, 전해 또는 물리 증기 증착을 언급할 수 있다. 예를 들어, 금속 코팅은 아연 또는 알루미늄에 기초할 수 있다.After annealing, the steel sheet may optionally be subjected to a metal coating operation to improve its protection against corrosion. The coating process used may be any process suitable for the steels of the present invention. Electrolytic or physical vapor deposition may be mentioned, with particular emphasis on Jet Vapor Deposition. For example, the metallic coating may be based on zinc or aluminum.
바람직하게는, 알루미늄계 코팅은 15% 미만의 Si, 5.0% 미만의 Fe, 선택적으로 0.1% 내지 8.0% 의 Mg 및 선택적으로 0.1% 내지 30.0% 의 Zn 을 포함하고, 나머지는 Al 이다.Preferably, the aluminum-based coating comprises less than 15% Si, less than 5.0% Fe, optionally 0.1% to 8.0% Mg and optionally 0.1% to 30.0% Zn, the balance being Al.
유리하게는, 아연계 코팅은 0.01 내지 8.0 % Al, 선택적으로 0.2 내지 8.0 % Mg 를 포함하고, 나머지는 Zn 이다. Advantageously, the zinc-based coating comprises 0.01 to 8.0% Al, optionally 0.2 to 8.0% Mg, balance Zn.
예yes
여기에 제시된 이하의 시험, 예, 비유적 예시 및 표는 사실상 비제한적이고, 단지 예시 목적으로 생각되어야 하며, 본 발명의 유리한 특징을 보여줄 것이다.The following tests, examples, figurative examples and tables presented herein are non-limiting in nature and are to be considered for illustrative purposes only, and will show the advantageous features of the present invention.
상이한 조성을 갖는 강으로 제조된 강판을 표 1 에 모았고, 여기서 인의 존재는 모든 강에 대해 항상 100ppm 미만이며, 여기서 강판은 각각 표 2 에 규정된 바와 같은 프로세스 파라미터에 따라 제조된다. 그 후에, 표 3 은 시험 동안 획득된 강판들의 미세조직을 보여주며, 표 4 는 획득된 특성의 평가 결과를 보여준다.Steel plates made of steels with different compositions are collected in Table 1, where the presence of phosphorus is always less than 100 ppm for all steels, wherein the steel plates are each produced according to the process parameters as specified in Table 2. After that, Table 3 shows the microstructure of the steel sheets obtained during the test, and Table 4 shows the evaluation results of the properties obtained.
표 1 - 조성Table 1 - Composition
표 2 - 프로세스 파라미터Table 2 - Process parameters
그 후, 최종 샘플들을 분석하였고, 해당 미세조직 요소들 및 기계적 특성들을 표 3 및 표 4 에 각각 기재하였다.Then, the final samples were analyzed, and the corresponding microstructure elements and mechanical properties are listed in Tables 3 and 4, respectively.
표 3 은 본 발명 강 및 참조 시험들 쌍방의 미세조직 조성을 결정하기 위한 EBSD, XRD 같은 상이한 현미경 또는 다른 현미경에서 표준에 따라 실시된 테스트의 결과를 보여준다. 면적분율 델타 페라이트 및 알파-페라이트는 EBSD 를 사용하여 측정한다. 주어진 강 샘플에 대해, 1000의 배율에 대응하는 적어도 4개의 이미지들의 EBSD 분석은 페라이트 입자들, 그들의 위치 및 크기를 식별하는 것을 허용한다. 입자 크기가 1.85 ㎛ 의 컷-오프 값 미만이고 오스테나이트 입자들에 인접한 모든 입자들은 알파 페라이트로서 카운트되고, 이러한 입자들의 대응하는 면적 분율이 결정된다. 나머지 페라이트 입자들은 델타 페라이트로 카운팅되고, 이러한 입자들의 대응하는 면적 분율이 결정된다. 델타 페라이트, 잔류 오스테나이트 및 알파-페라이트의 평균 입도 역시 EBSD 를 이용하여 측정한다. 잔류 오스테나이트 면적 분율은 표 3 에 나타낸 XRD 를 이용하여 측정한다.Table 3 shows the results of tests performed according to standards on different microscopes, such as EBSD, XRD or other microscopes, to determine the microstructural composition of both the inventive steel and the reference tests. The area fractions of delta ferrite and alpha-ferrite are measured using EBSD. For a given steel sample, EBSD analysis of at least 4 images corresponding to a magnification of 1000 allows to identify the ferrite particles, their location and size. All grains having a grain size below the cut-off value of 1.85 μm and adjacent to austenite grains are counted as alpha ferrite, and the corresponding area fraction of these grains is determined. The remaining ferrite grains are counted as delta ferrite and the corresponding area fraction of these grains is determined. The average grain sizes of delta ferrite, retained austenite and alpha-ferrite are also determined using EBSD. The retained austenite area fraction is measured using XRD shown in Table 3.
표 3Table 3
I = 본 발명에 따름; R = 참조; 밑줄친 값: 본 발명에 따르지 않음I = according to the present invention; R = reference; Underlined values: not according to the present invention
상기 표에서 본 발명에 따른 시험들이 모두 미세조직 목표를 충족한다는 것을 알 수 있다.It can be seen from the table above that the tests according to the present invention all met the microstructural goal.
표 4 는 본 발명 강 및 참조 강 모두의 기계적 및 표면 특성들을 개시한다.Table 4 discloses the mechanical and surface properties of both the inventive steel and the reference steel.
표 4: 시험의 기계적 특성Table 4: Mechanical properties of the test
항복 강도 (YS), 인장 강도 (TS) 및 균일 연신율 (UE) 은 2009 년 10월에 출간된 ISO standard ISO 6892- 1 에 따라 측정된다.Yield strength (YS), tensile strength (TS) and uniform elongation (UE) are measured according to ISO standard ISO 6892-1 published in October 2009.
강의 상대 밀도를 결정하기 위해, 강 샘플의 체적은 한 측면에서 헬륨을 사용하여 가스 변위 비중측정(Gas Displacement Pycnometry)에 의해 측정되고, 그의 대응하는 질량은 다른 측면에서 측정된다. 이어서, g/cm3 단위의 강의 부피당 질량 비율을 계산하고 이를 1g/cm3 에 달하는 4℃ 에서의 물의 부피당 질량 비율로 추가로 나눌 수 있다. 단위가 없는 결과 값은 강의 상대 밀도이다.To determine the relative density of steel, the volume of a steel sample is measured by Gas Displacement Pycnometry using helium on one side and its corresponding mass is measured on the other side. The mass-per-volume ratio of steel in g/cm 3 can then be calculated and further divided by the mass-per-volume ratio of water at 4° C., which equals 1 g/cm 3 . The unitless result is the relative density of the steel.
예들은 본 발명에 따른 강판들이 그들의 특정 조성 및 미세조직 덕분에 모든 목표 특성을 나타내는 유일한 것임을 보여준다. The examples show that the steel sheets according to the invention are unique, exhibiting all the target properties thanks to their specific composition and microstructure.
Claims (14)
0.12% ≤ 탄소 ≤ 0.25%,
3% ≤ 망간 ≤ 10%,
3.5% ≤ 알루미늄 ≤ 6.5%,
0% ≤ 인 ≤ 0.1%,
0% ≤ 황 ≤ 0.03%,
0% ≤ 질소 ≤ 0.1%,
그리고 선택적으로, 이하의 원소들 중 하나 이상:
0% ≤ 규소 ≤ 2%,
0.01% ≤ 니오븀 ≤ 0.03%,
0.01% ≤ 티타늄 ≤ 0.2%,
0% ≤ 몰리브덴 ≤ 0.5%,
0% ≤ 크롬 ≤ 0.6%,
0.01% ≤ 구리 ≤ 2.0%,
0.01% ≤ 니켈 ≤ 3.0%,
0% ≤ 칼슘 ≤ 0.005%,
0% ≤ 붕소 ≤ 0.01%,
0% ≤ 마그네슘 ≤ 0.005%,
0% ≤ 지르코늄 ≤ 0.005%,
0% ≤ 세륨 ≤ 0.1% 를 포함하고,
잔부는 철 및 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 강판은, 면적 분율로, 60 내지 90% 의 델타 페라이트, 0.6 내지 2 미크론의 평균 입자 크기를 갖는 8% 내지30% 의 잔류 오스테나이트, 0.6 내지 1.85 미크론의 평균 입자 크기를 갖는 1.0% 내지 10% 의 알파-페라이트 및 x 가 1 보다 엄격히 낮은 0% 내지 2% 의 카파 석출물 (Fe,Mn)3AlCx 를 포함하는 미세조직을 갖는, 저밀도 냉간압연 및 어닐링된 강판.As a low-density cold-rolled and annealed steel sheet, by weight,
0.12% ≤ carbon ≤ 0.25%;
3% ≤ manganese ≤ 10%;
3.5% ≤ aluminum ≤ 6.5%;
0% ≤ Phosphorus ≤ 0.1%;
0% ≤ sulfur ≤ 0.03%;
0% ≤ nitrogen ≤ 0.1%;
and optionally, one or more of the following elements:
0% ≤ silicon ≤ 2%;
0.01% ≤ niobium ≤ 0.03%;
0.01% ≤ titanium ≤ 0.2%;
0% ≤ molybdenum ≤ 0.5%;
0% ≤ chromium ≤ 0.6%;
0.01% ≤ copper ≤ 2.0%;
0.01% ≤ Nickel ≤ 3.0%;
0% ≤ calcium ≤ 0.005%;
0% ≤ boron ≤ 0.01%;
0% ≤ Magnesium ≤ 0.005%;
0% ≤ zirconium ≤ 0.005%;
0% ≤ cerium ≤ 0.1%;
The remainder contains iron and unavoidable impurities, and the steel sheet contains, in area fraction, 60 to 90% delta ferrite, 8% to 30% retained austenite with an average grain size of 0.6 to 2 microns, 0.6 to 1.85 microns. 1.0% to 10% of alpha-ferrite with an average grain size of 0% to 2% of kappa precipitates (Fe,Mn) 3 AlC x with x strictly lower than 1, with a microstructure comprising annealed steel sheet.
- 제 1 항 내지 제 3 항에 따른 조성을 가진 슬래브를 공급하는 단계,
- 1000 ℃ 초과의 온도에서 상기 슬래브를 재가열하고, 상기 슬래브를 적어도 750 ℃ 의 최종 압연 온도로 열간압연하는 단계,
- 열간압연된 강판을 720 ℃ 미만의 온도에서 코일링하는 단계,
- 상기 열간압연된 강판을 냉각하는 단계,
- 상기 열간압연된 강판을 산세처리하는 단계;
- 상기 열간압연된 강판을 30 내지 90% 의 압하율로 냉간압연하여, 냉간압연된 강판을 얻는 단계,
- 상기 강판을 적어도 1 ℃/s 의 가열 속도로 실온으로부터 840 ℃ 내지 1000 ℃ 의 어닐링 온도로 가열함으로써 상기 냉간압연된 강판을 어닐링하는 단계,
- 이어서 1000초 미만 동안 어닐링을 수행하는 단계,
- 이어서, 상기 냉간압연된 강판을 적어도 3 ℃/s 의 냉각 속도로 480 ℃ 내지 실온의 냉각 정지 온도로 냉각시키고, 선택적으로 상기 냉간압연된 강판을 1 내지 200초 동안 100 ℃ 내지 480 ℃ 로 유지하는 단계,
- 이후에, 상기 냉간압연된 강판을 실온으로 냉각하여, 저밀도 냉간압연 및 어닐링된 강판을 얻는 단계를 포함하는, 강판의 제조 방법.As a method for producing a steel sheet, the following steps:
- supplying a slab having a composition according to claims 1 to 3;
- reheating the slab at a temperature above 1000 °C and hot rolling the slab to a final rolling temperature of at least 750 °C,
- coiling the hot-rolled steel sheet at a temperature of less than 720 ° C,
- cooling the hot-rolled steel sheet;
- pickling the hot-rolled steel sheet;
- cold rolling the hot-rolled steel sheet at a reduction ratio of 30 to 90% to obtain a cold-rolled steel sheet;
- annealing the cold-rolled steel sheet by heating the steel sheet from room temperature to an annealing temperature of 840° C. to 1000° C. at a heating rate of at least 1° C./s;
- then carrying out annealing for less than 1000 seconds,
- then cooling the cold rolled steel sheet to a cooling stop temperature of 480°C to room temperature at a cooling rate of at least 3°C/s, optionally maintaining the cold rolled steel sheet at 100°C to 480°C for 1 to 200 seconds step to do,
- Then, cooling the cold-rolled steel sheet to room temperature to obtain a low-density cold-rolled and annealed steel sheet.
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