고강도 저합금 마르텐사이트 강의 기계적 특성에 미치는 미세조직적 영향

Abstract

최근 자동차용 강판 개발 추이는 각종 환경 규제와 안정성 증대를 위한 고강도화가 활발히 진행되고 있다. 자동차 샤시에 적용되는 열연강판의 경우 차체 경량화와 안정성을 위해 고강도 강판을 적용하는 것이 유리하나, 일반적으로 강도가 높아짐에 따라 성형성이 저하되어 부품 생산이 어려워지는 문제가 있다. 따라서 자동차용 강판 개발 시 고강도화와 함께 성형성 향상시킬 수 있는 방안을 반드시 고려해야한다. 지금까지 연구 결과는 고강도 고연신에 초점을 맞추어 진행을 해왔으며, 이는 Dual phase(Ferrite + Martensite), Transformation induced plasticity (Ferrite + Martensite + Austenite), Twinning induced plasticity (Austenite)강이 대표적이다. 이들 중 Dual phase(DP)와 Transformation induced plasticity(TRIP)는 연질상과 경질상의 복합조직으로 고강도 고연신율을 얻을 수 있으나, 성형성은 좋지 않은 것으로 알려져 있으며, Tinning induced plasticity(TWIP)는 고강도 고연신율과 동시에 성형성 또한 우수하나 제조단가가 비싼 단점이 있다. 또한 최근 고강도 고성형성을 위해 연질상인 ferrite 기지에 수 나노 크기의 미세 석출물을 통한 석출강화형강이 연구되고 있다. 본 연구에 사용된 강판의 조성은 0.15 wt%C-1.2 wt%Mn-0.3 wt%Si-0.03 wt%Nb-0.002 wt%B이며, 열간압연을 통해 최종 3 mm의 두께의 강판을 제작하였다. 고강도를 위해 기지조직으로 martensite를 형성시켰으며, 권취 온도를 조절하여 tempering 효과를 관찰하였다. 그리고 표면 특성 개선을 위해 표면으로부터 0.5 mm 두께의 ferrite를 형성함으로써 연질상의 표면과 경질상의 중심부를 갖는 강판을 제작하였다. Ferrite 표면과 martensite 내부를 갖는 강판을 제작하기 위해서 압연 완료 후 austenite 상태의 시료를 표면만 A3이하의 온도가 되도록 수 초간 공냉시켜 표면에만 ferrite를 형성시켰다. 이때 내부는 austenite 상태를 유지하며, 권취 온도까지 수냉하여 austenite를 martensite로 변태시킨 후 권취 온도에서 유지하여 tempering 효과를 얻어냈다. 표면에 형성된 ferrite와 권취 온도 조절을 통한 tempering 효과로 인해 강도×연성 벨런스를 2배 이상 향상시키고 굽힘 특성을 향상시켰다.