Effects of Cu and B on effective grain size and low-temperature toughness of thermo-mechanically processed high-strength bainitic steels were investigated in this study. The microstructure of the steel specimens was analyzed using optical, scanning, and transmission electron microscopy; their effective grain size was also characterized by electron back-scattered diffraction. To evaluate the strength and low-temperature toughness, tensile and Charpy impact tests were carried out. The specimens were composed of various low-temperature transformation products such as granular bainite (GB), degenerated upper bainite (DUB), lower bainite (LB), and lath marteniste (LM), dependent on the addition of Cu and B. The addition of Cu slightly increased the yield and tensile strength, but substantially deteriorated the low-temperature toughness because of the higher volume fraction of DUB with a large effective grain size. The specimen containing both Cu and B had the highest strength, but showed worse low-temperature toughness of higher ductile-brittle transition temperature (DBTT) and lower absorbed energy because it mostly consisted of LB and LM. In the B-added specimen, on the other hand, it was possible to obtain the best combination of high strength and good low-temperature toughness by decreasing the overall effective grain size via the appropriate formation of different low-temperature transformation products containing GB, DUB, and LB/LM.

0.07%C-0.014%Ti-0.015Nb-0.005%B강 (강종 B)을 각각 TMCP처리하여 그 기계적 특성과 B의 거동을 조사하였다. Ta-B강이 Ti-Nb-B강보다 인장강도는 더 우수하였으나 충격 흡수에너지는 훨씬 더 낮았다. Ta-B강의 강도가 Ti-Nb-B강보다 더 우수한 이유는 Ta-B강에서의 Ta의 석출강화 효과가 Ti-Nb-B강에서의 Ti와 Nb의 석출강화 효과보다 더 크기 때문으로 생각된다. Ta-B강은 입내파괴, Ti-Nb-B강은 임계파괴의 파괴양상을 보여이며, Ti-Nb-B강이 Ta-B 강보다 더 큰 충격 흡수에너지를 나타내었다. TMCP에서는 항온변태시의 평형석출과는 달리 연속냉각방법을 사용하였기 때문에 B가 결정립계에 평형적 또는 비평형적으로 편석되어 준안정상으로 생각되는 연속적인 필름 형태의 붕화물을 형성한다. 또한, 냉각속도의 차이에 따라 석출물은 결정질이 되거자 비정질이 되었다. B의 함량이 많은 Ti-Nb-B강에서는 석출물이 비정질상이었다. 한편, B함량이 적은 Ta-B강에서는 B강에서는 결정립계에서 B가 관찰되지 않아는데, 이것은 결정립계에서의 B의 석출이 B의 함량에 매우 민감함을 의미하는 것이다.