980MPa급 자동차용 냉연강판의 Hole expansion ratio에 미치는 미세조직의 영향

Abstract

최근 전 세계적으로 자동차에 대한 연비규제와 환경규제가 심해짐에 따라 자동차에 사용되는 철강의 경량화에 대한 요구가 증대되고 있다. 경량화를 위해 다양한 초고강도 강재들이 사용되고 있으며 이에 대한 연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 DP강은 우수한 물성과 간단한 제조공정으로 많이 적용되고 있다. 하지만 DP강의 고강도화가 진행됨에 따라 낮은 Stretch flangeability에 의한 가공 균열 등의 문제점이 보고되기 시작하여 성형성을 향상시키기 위한 연구가 진행되고 있다. 현재까지 선행 연구들에서는 DP강의 Stretch flangeability는 인장 물성과 강도에 영향을 크게 받는다고 하였지만 최근에는 이러한 인장 물성과 강도 보다는 미세조직학적 영향이 더 크다는 보고도 되고 있다. 이처럼 HER에 영향을 미치는 인자들에 대해 의견이 분분한 상태이며 체계적인 연구 역시 아직까지는 부족한 상태이다. 따라서 본 연구에서는 HER에 미치는 미세조직의 영향을 명확하게 알아보기 위하여 Hole expansion test를 진행하고 미세조직에 대한 정량화를 통해 변형거동의 차이를 분석하여 결과적으로 미세조직이 어떻게 HER에 영향을 미치는 지에 대하여 규명하고자 하였다. DP1과 DP2, CP1의 서로 다른 HER을 가지는 세 강종을 이용하여 실험을 진행하였다. DP1와 DP2는 Ferrite와 Martensite 또는 Tempered martensite로 이루어진 전형적인 DP(Dual phase)강이며 CP1은 Bainite도 함께 존재하는 CP(Complex phase)강이다. 이 중 DP1은 비교적 높은 Ferrite 분율과 Martensite 분율을 가지고 있었지만 DP2와 CP1은 대부분의 상이 Tempered martensite 또는 Bainite로 이루어져 있는 것을 알 수 있었다. 이러한 미세조직학적 차이에 의해 서로 다른 변형 거동을 보여주는 것을 확인할 수 있었다. Hole expansion test를 하기 위하여 blanking을 할 때 일반적으로 punching을 통해 구멍을 뚫게 된다. 이 때 이 재료의 blanking edge부에는 큰 변형이 가해지게 되고 DP1이 다른 두 강재에 비해 비교적 Ferrite로의 변형 집중을 많이 받은 것을 확인할 수 있었다. 따라서 Hole expansion test를 진행할 때 DP1의 경우 변형이 집중되어 취약해진 Ferrite를 따라 균열이 급격하게 전파되어 낮은 HER을 가지고 DP2와 CP1은 변형이 Ferrite 뿐만 아니라 Tempered martensite와 Bainite도 함께 변형이 일어나기 때문에 비교적 전체적으로 균일하게 일어나 균열의 blunting이 일어나며 높은 균열 저항성을 보여 높은 HER을 가진다.