JP2023535867A

JP2023535867A - ホットスタンピング部品

Info

Publication number: JP2023535867A
Application number: JP2022575422A
Authority: JP
Inventors: ユ、ビョンギル; キム、ジェウス; ド、ヒョンヒョプ; ハン、ソンキョン
Original assignee: ヒュンダイスチールカンパニー
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2021-12-08
Publication date: 2023-08-22
Also published as: EP4261315A1; MX2023005659A; US20230107399A1; WO2022124798A1

Abstract

炭素Ｃ：０．１９～０．２５重量％、シリコン（Ｓｉ）：０．１～０．６重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．８～１．６重量％、リン（Ｐ）：０．０３重量％以下、硫黄（Ｓ）：０．０１５重量％以下、クロム（Ｃｒ）：０．１～０．６重量％、ホウ素（Ｂ）：０．００１～０．００５重量％、添加剤０．１重量％以下、及び残りの鉄（Ｆｅ）、並びにその他不可避な不純物を含むベース鋼板を含むホットスタンピング部品において、ナノ押し込み試験時に観察される２００ｎｍないし６００ｎｍの押し込み深さに係わる押し込み変形率において、押し込み動的変形時効の個数は、２６個から４０個である、ホットスタンピング部品である。

Description

本発明は、ホットスタンピング部品に係わる。

世界的に、環境規制及び燃費規制が強化されながら、さらに軽い車両素材を求める必要性が増大している。それにより、超高強度鋼とホットスタンピング鋼とに係わる研究開発が活発になされている。そのうち、ホットスタンピング工程は、普遍的に、加熱／成形／冷却／トリミングによってなり、工程中において、素材の相変態、及び微細組織の変化を利用することになる。

最近では、ホットスタンピング工程によって製造されたホットスタンピング部品において生じる遅延破断、耐食性及び溶接性を向上させようとする研究が活発に進められている。それと係わる技術としては、大韓民国特許公開公報第１０－２０１８－００９５７５７号（発明の名称：ホットスタンピング部品の製造方法）などがある。

本発明の実施形態は、衝突性能が向上されたホットスタンピング部品を提供する。

しかしながら、そのような課題は、例示的なものであり、それにより、本発明の範囲が限定されるものではない。

本発明の一態様によれば、炭素（Ｃ）：０．１９～０．２５重量％、シリコン（Ｓｉ）：０．１～０．６重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．８～１．６重量％、リン（Ｐ）：０．０３重量％以下、硫黄（Ｓ）：０．０１５重量％以下、クロム（Ｃｒ）：０．１～０．６重量％、ホウ素（Ｂ）：０．００１～０．００５重量％、添加剤０．１重量％以下、及び残りの鉄（Ｆｅ）、並びにその他不可避な不純物を含むベース鋼板を含むホットスタンピング部品において、ナノ押し込み試験時に観察される２００ｎｍないし６００ｎｍの押し込み深さに係わる押し込み変形率（indentation strain rate）において、押し込み動的変形時効（indentation dynamic strain aging）の個数は、２６個から４０個であるホットスタンピング部品が提供される。

本実施形態によれば、前記ベース鋼板は、複数のラス（lath）構造が分布されたマルテンサイト組織を含むものでもある。

本実施形態によれば、前記複数のラスの平均間隔は、１４０ｎｍないし３００ｎｍでもある。

本実施形態によれば、前記ベース鋼板内に分布された微細析出物をさらに具備し、前記微細析出物は、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）及びバナジウム（Ｖ）のうち少なくともいずれか１つの窒化物または炭化物を含むものでもある。
本実施形態によれば、単位面積（１００μｍ^２）当たりに分布された前記微細析出物の個数は、７，５００個以上１８，０００個以下でもある。

本実施形態によれば、前記微細析出物の平均直径は、０．００６８μｍ以下でもある。

本実施形態によれば、前記微細析出物において、０．０１μｍ以下の直径を有する比率は、６３％以上でもある。

本実施形態によれば、前記微細析出物において、０．００５μｍ以下の直径を有する比率は、２８％以上でもある。

本実施形態によれば、前記ホットスタンピング部品のＶベンディング角度は、５０°以上でもある。

本実施形態によれば、前記ホットスタンピング部品の引っ張り強度は、１，３５０ＭＰａ以上でもある。

本実施形態によれば、前記ホットスタンピング部品の活性化水素量は、０．８ｗｐｐｍ以下でもある。

前述のところのようになされた本発明の一実施形態によれば、ホットスタンピング部品を具現することができる。ここで、そのような効果により、本発明の範囲が限定されるものではないということは、言うまでもない。

本発明の一実施形態によるホットスタンピング部品の一部を図示するＴＥＭ（transmission electron microscope）イメージである。本発明の一実施形態に係わるホットスタンピング部品のナノ押し込み試験による荷重・変位グラフである。図２のＡ部分のセレーション（serration）挙動を図示した拡大図である。押し込み動的変形時効を測定したグラフである。図４のＢ部分を拡大して図示した拡大図である。本発明の一実施形態によるホットスタンピング部品のラス（lath）、及びラス境界における転位移動による押し込み動的変形時効のメカニズムを示した模式図である。

本発明は、多様な変換を加えることができ、さまざまな実施形態を有することができるが、特定実施形態を図面に例示し、詳細な説明によって詳細に説明する。本発明の効果、特徴、及びそれらを達成する方法は、図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば、明確になるであろう。しかしながら、本発明は、は以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、多様な形態にも具現される。

以下、添付された図面を参照し、本発明の実施形態について詳細に説明するが、図面を参照して説明するとき、同一であるか、あるいは対応する構成要素は、同一図面符号を付し、それに係わる重複説明は、省略する。

本明細書において、第１、第２のような用語は、限定的な意味ではなく、１つの構成要素を、他の構成要素と区別する目的に使用されている。

本明細書において、単数の表現は、文脈上、明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。

本明細書において、「含む」または「有する」というような用語は、明細書上に記載された特徴または構成要素が存在するということを意味するものであり、１以上の他の特徴または構成要素が付加される可能性を事前に排除するものではない。

本明細書において、膜、領域、構成要素のような部分が、他の部分の「上」または「上部」にあるとするとき、他の部分の真上にある場合だけではなく、その中間に、さらに他の膜、領域、構成要素などが介在されている場合も含む。

本明細書において、膜、領域、構成要素などが連結されているとするとき、膜、領域、構成要素が直接連結されている場合、または／及び膜、領域、構成要素の中間に、他の膜、領域、構成要素が介在され、間接的に連結されている場合も含む。例えば、本明細書において、膜、領域、構成要素などが電気的に連結されているとするとき、膜、領域、構成要素などが、直接電気的に連結されている場合、及び／またはその中間に、他の膜、領域、構成要素などが介在され、間接的に電気的に連結されている場合を示す。

本明細書において、「Ａ及び／またはＢ」は、Ａであるか、Ｂであるか、あるいはＡ及びＢである場合を示す。そして、「Ａ及びＢのうち少なくとも一つ」は、Ａであるか、Ｂであるか、あるいはＡ及びＢである場合を示す。

本明細書において、ある実施形態が異なって具現可能である場合、特定の工程順序は、説明される順序と異なるようにも遂行される。例えば、連続して説明される２つの工程が、実質的に同時に遂行されもするし、説明される順序と反対の順序にも進められる。

図面においては、説明の便宜のために、構成要素がその大きさが誇張されている場合もあり、縮小されている場合もある。例えば、図面に示されている各構成の大きさ及び厚みは、説明の便宜のために、任意に示されているので、本発明は、必ずしも図示されているところに限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施形態によるホットスタンピング部品の一部を図示するＴＥＭ（transmission electron microscope）イメージである。

図１を参照すれば、ホットスタンピング部品は、ベース鋼板を含むものでもある。該ベース鋼板は、所定の合金元素を、所定含量含むように鋳造されたスラブに対し、熱延工程及び／または冷延工程を進めて製造された鋼板でもある。一実施形態として、該ベース鋼板は、炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、マンガン（Ｍｎ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、クロム（Ｃｒ）、ホウ素（Ｂ）、及び残部の鉄（Ｆｅ）、並びにその他不可避な不純物を含むものでもある。また、一実施形態として、該ベース鋼板は、添加剤として、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）及びバナジウム（Ｖ）のうち少なくともいずれか一つをさらに含むものでもある。他の実施形態として、該ベース鋼板は、所定含量のカルシウム（Ｃａ）をさらに含むものでもある。

炭素（Ｃ）は、ベース鋼板内のオーステナイト安定化元素ととして作用する。炭素は、ベース鋼板の強度及び硬度を決定する主要元素であり、ホットスタンピング工程以後、該ベース鋼板の引っ張り強度（例えば、１，３５０ＭＰａ以上の引っ張り強度）を確保し、焼き入れ性特性を確保するための目的で添加される。そのような炭素は、ベース鋼板全体重量につき、０．１９ｗｔ％ないし０．２５ｗｔ％で含まれるものでもある。炭素の含量が０．１９ｗｔ％未満である場合、硬質相（マルテンサイトなど）確保が困難であり、ベース鋼板の機械的強度を満足させ難い。それと反対に、炭素の含量が０．２５ｗｔ％を超える場合、ベース鋼板の脆性発生または曲げ性能低減の問題が引き起こされうる。

シリコン（Ｓｉ）は、ベース鋼板内のフェライト安定化元素として作用する。シリコン（Ｓｉ）は、固溶強化元素として、ベース鋼板の強度を向上させ、低温域炭化物の形成を抑制することにより、オーステナイト内の炭素濃化度を進める。また、シリコンは、熱延、冷延、熱間プレス組織均質化（パーライト、マンガン偏析帯の制御）、及びフェライト微細分散の核心元素である。シリコンは、マルテンサイト強度不均質制御元素として作用し、衝突性能を向上させる役割を行う。そのようなシリコンは、ベース鋼板全体重量につき、０．１ｗｔ％ないし０．６ｗｔ％含まれるものでもある。シリコンの含量が０．１ｗｔ％未満である場合、前述の効果を得難く、最終ホットスタンピングマルテンサイト組織において、セメンタイトの形成及び粗大化が生じ、ベース鋼板の均一化効果が微々たるものであり、Ｖベンディング角を確保することができなくなる。それと反対に、シリコンの含量が０．６ｗｔ％を超える場合、熱延、冷延の負荷が増大し、熱延赤スケールが過多になり、ベース鋼板のメッキ特性が低下されてしまう。

マンガン（Ｍｎ）は、ベース鋼板内のオーステナイト安定化元素として作用する。マンガンは、熱処理時、焼き入れ性及び強度の増大目的で添加される。そのようなマンガンは、ベース鋼板全体重量につき、０．８ｗｔ％ないし１．６ｗｔ％含まれるものでもある。マンガンの含量が０．８ｗｔ％未満である場合、硬化能効果が十分ではなく、焼き入れ性不十分により、ホットスタンピング後、成型品内の硬質相分率が不十分になってしまう。一方、マンガンの含量が１．６ｗｔ％を超える場合、マンガン偏析またはパーライトバンドによる延性及び靭性が低下されし、曲げ性能低下の原因になり、不均質微細組織が生じてしまう。

リン（Ｐ）は、ベース鋼板の靭性低下を防止するために、ベース鋼板全体重量につき、０超過０．０３ｗｔ％以下で含まれるものでもある。リンの含量が０．０３ｗｔ％を超える場合、リン化鉄化合物が形成され、靭性及び溶接性が低下され、製造工程中、ベース鋼板にクラックが誘発されうる。

硫黄（Ｓ）は、ベース鋼板全体重量につき、０超過０．０１５ｗｔ％以下含まれるものでもある。硫黄の含量が０．０１５ｗｔ％を超えれば、熱間加工性、溶接性及び衝撃特性が低下され、巨大介在物生成により、クラックのような表面欠陥が生じてしまう。

クロム（Ｃｒ）は、ベース鋼板の焼き入れ性及び強度を向上させる目的で添加される。クロムは、析出硬化を介する結晶粒の微細化及び強度の確保を可能にする。そのようなクロムは、ベース鋼板全体重量につき、０．１ｗｔ％ないし０．６ｗｔ％含まれるものでもある。クロムの含量が０．１ｗｔ％未満である場合、析出硬化効果が低調であり、それと反対に、クロムの含量が０．６ｗｔ％を超える場合、Ｃｒ系析出物及びマトリックス固溶量が増加して靭性が低下され、原価上昇により、生産費が上昇してしまう。

ホウ素（Ｂ）は、フェライト、パーライト及びベイナイトの変態を抑制し、マルテンサイト組織を確保することにより、ベース鋼板の焼き入れ性及び強度を確保する目的で添加される。また、ホウ素は、結晶粒界に偏析され、粒界エネルギーを低くし、焼き入れ性を上昇させ、オーステナイト結晶粒成長温度上昇により、結晶粒微細化効果を有する。そのようなホウ素は、ベース鋼板全体重量につき、０．００１ｗｔ％ないし０．００５ｗｔ％で含まれるものでもある。ホウ素が、前述の範囲で含まれるとき、硬質相粒界脆性発生を防止し、高靭性と曲げ性とを確保することができる。ホウ素の含量が０．００１ｗｔ％未満である場合、焼き入れ性効果が不足し、それと反対に、ボロンの含量が０．００５ｗｔ％を超える場合、固溶度が低く、熱処理条件により、結晶粒界において、容易に析出され、焼き入れ性が劣化されたり、高温脆化の原因になったりし、硬質相粒界脆性発生により、靭性及び曲げ性が低下されてしまう。

一方、本発明の一実施形態によるベース鋼板内においては、微細析出物が含まれるものでもある。ベース鋼板に含まれた元素のうち一部を構成する添加剤は、微細析出物形成に寄与する窒化物または炭化物の生成元素でもある。

具体的には、該添加剤は、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）及びバナジウム（Ｖ）のうち少なくともいずれか一つを含むものでもある。チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）及びバナジウム（Ｖ）は、窒化物形態または炭化物形態の微細析出物を形成することにより、ホットスタンピング、焼き入れを行った部材の強度を確保することができる。また、それらは、Ｆｅ－Ｍｎ系複合酸化物に含有され、耐遅延破壊特性向上に有効な水素トラップサイトとして機能し、耐遅延破壊性を改善させるのに必要な元素である。そのような添加剤は、総計で、ベース鋼板全体重量につき、０．１ｗｔ％以下で含まれるものでもある。該添加剤の含量が０．１ｗｔ％を超えれば、降参強度が過度に上昇してしまう。

チタン（Ｔｉ）は、熱間プレス熱処理後、析出物形成による結晶粒微細化強化及び材質向上目的にも添加される。また、高温において、ＴｉＣ及び／またはＴｉＮなどの析出相を形成させ、オーステナイト結晶粒微細化に効果的に寄与する。そのようなチタンは、ベース鋼板全体重量につき、０．０１８ｗｔ％ないし０．０４５ｗｔ％含まれるものでもある。チタンが前記含量範囲で含まれれば、延鋳不良及び析出物粗大化を防止し、鋼材の物性を容易に確保することができ、鋼材表面におけるクラック発生のような欠陥を防止することができる。一方、チタンの含量が０．０４５ｗｔ％を超えれば、析出物が粗大化され、延伸率及び曲げ性の下落が生じてしまう。

ニオブ（Ｎｂ）及びバナジウム（Ｖ）は、マルテンサイトパケット（packet）サイズ低減による強度及び靭性の上昇を目的に添加される。ニオブ及びバナジウムそれぞれは、ベース鋼板全体重量につき、０．０２５ｗｔ％ないし０．０５０ｗｔ％含まれるものでもある。ニオブ及びバナジウムが前記範囲に含まれるとき、熱間圧延及び冷間圧延の工程において、鋼材の結晶粒微細化効果にすぐれ、製鋼／連鋳時、スラブのクラック発生と、製品の脆性破断発生とを防止し、製鋼性粗大析出物生成を最小化させることができる。

カルシウム（Ｃａ）は、介在物形状制御のためにも添加される。そのようなカルシウムは、ベース鋼板全体重量につき、０．００３ｗｔ％以下で含まれるものでもある。

前述のように、本発明の一実施形態によるホットスタンピング部品は、ベース鋼板内において、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）及びバナジウム（Ｖ）のうち少なくともいずれか１つの窒化物または炭化物を含む微細析出物を含むものでもある。そのような微細析出物は、ベース鋼板内に分布され、水素をトラップする役割を行うことができる。すなわち、該微細析出物は、ホットスタンピング部品の製造過程または製造後において、内部に流入された水素に対するトラップサイトを提供することにより、ホットスタンピング部品の水素脆性を向上させることができる。

一実施形態として、微細析出物が、ベース鋼板内に形成される個数が事前設定された範囲を満足するようにも制御される。一実施形態として、該微細析出物は、ベース鋼板内に、単位面積（１００μｍ^２）当たり、６，０００個／１００μｍ^２以上、２１，０００個／１００μｍ^２以下に含まれるものでもある。また、一実施形態として、ベース鋼板内に分布される微細析出物の平均直径は、約０．００７５μｍ以下でもあり、望ましくは、約０．００４μｍないし０．００７５μｍでもある。前述の微細析出物を含むホットスタンピング部品は、Ｖベンディング特性に優れ、曲げ性及び衝突性能が向上されうる。

さらに具体的には、微細析出物は、ベース鋼板内に、単位面積（１００μｍ^２）当たり、７，５００個／１００μｍ^２以上、１８，０００個／１００μｍ^２以下に含まれるものでもある。また、一実施形態として、ベース鋼板内に分布する微細析出物の平均直径は、約０．００６８μｍ以下でもある。そのような微細析出物において、１０ｎｍ以下の直径を有する微細析出物の比率は、約６３％以上であり、５ｎｍ以下の直径を有する比率は、約２８％以上でもある。前述の条件内において、微細析出物を含むホットスタンピング部品は、曲げ性及び衝突性能にすぐれるだけではなく、水素遅延破壊特性も、共に向上されうる。

そのような微細析出物の直径は、水素遅延破壊特性改善に大きい影響を与えうる。微細析出物の個数、大きさ及び比率などが、前述の範囲において形成されれば、ホットスタンピング後、要求される引っ張り強度（例えば、１，３５０ＭＰａ）を確保し、成形性ないし曲げ性を向上させることができる。例えば、単位面積（１００μｍ^２）当たり、微細析出物の個数が７，５００個／１００μｍ^２未満である場合、ホットスタンピング部品の強度が低下され、１８，０００個／１００μｍ^２を超える場合、ホットスタンピング部品の成形性ないし曲げ性が低下されうる。

また、一実施形態として、ベース鋼板内の活性化水素量は、約０．８ｗｐｐｍ以下でもある。活性化水素量は、ベース鋼板内に流入された水素のうち、微細析出物にトラップされた水素を除いた水素量を意味する。そのような活性化水素量は、加熱脱ガス分析（thermal desorption spectroscopy）方法を利用して測定することができる。具体的には、試片を、事前設定された加熱速度で加熱して昇温させ、特定温度以下において、試片から放出される水素量を測定することができる。このとき、特定温度以下において、試片から放出される水素は、試片内に流入された水素において、トラップされえずに、水素遅延破壊に影響を与える活性化水素とも理解される。例えば、比較例として、ホットスタンピング部品が、ベース鋼板内の活性化水素量０．８ｗｐｐｍを超えて含む場合、水素遅延破壊特性が低下され、同一条件下の曲げ試験において、本実施形態によるホットスタンピング部品に比べ、容易に破断されうる。

一方、本実施形態によるベース鋼板は、微細構造が分布されたマルテンサイト組織を含むものでもある。該マルテンサイト組織は、冷却中、マルテンサイト変態の開始温度（Ｍｓ）下において、オーステナイトγの無拡散変態結果である。該マルテンサイト組織内における微細構造は、初期オーステナイト結晶粒界（ＰＡＧＢ：prior austenite grain boundary）という結晶粒内に急冷中に作られる無拡散変態組織であり、複数のラスＬ（lath）構造を含むものでもある。複数のラスＬ構造は、さらには、ブロック（block）、パケット（packet）のような単位体を構成しうる。さらに詳細には、複数のラスＬ構造は、ブロックを形成し、複数のブロックは、パケットを形成し、複数のパケットは、初期オーステナイト結晶粒界（ＰＡＧＢ）を形成することができる。

前述のところのように、マルテンサイトは、オーステナイトそれぞれの初期結晶粒内において、一方向に配向された長くて薄いロッド（rod）形態のラスＬ構造を有することができる。複数のラスＬ構造は、それら間の境界、すなわち、ラス境界（ＬＢ：lath boundary）において、外部変形に抵抗する特性を有することができる。それについては、詳細に後述する。

一方、本実施形態によるホットスタンピング部品のＶベンディング角度は、５０°以上でもある。「Ｖベンディング」は、ホットスタンピング部品の曲げ性能において示される変形のうち、最大荷重区間における曲げ変形物性を評価するパラメータである。すなわち、ホットスタンピング部品の荷重・変位評価による巨視的サイズ、微視的サイズにおける曲げ時、引っ張り変形領域について述べれば、局所的な引っ張り領域において、微細クラックが生じて伝播されれば、Ｖベンディング角度と呼ばれる曲げ性能が評価されうる。

前述のところのように、本実施形態によるホットスタンピング部品は、複数のラスＬ構造を有するマルテンサイト組織を含むものでもあるが、曲げ変形時に生成されるクラックは、転位（dislocation）という一次元的欠陥が、マルテンサイト組織内において、相互作用を介して移動することによっても生じる。このとき、与えられた塑性変形において、局所的な変形率速度が大きい値を有するほど、マルテンサイトの塑性変形に対するエネルギー吸収程度が高く、衝突性能は、高くなるとも理解される。

本発明の一実施形態によるホットスタンピング部品においては、マルテンサイト組織が複数のラスＬ構造を有することにより、曲げ変形時、転位が、ラスＬとラス境界（ＬＢ）とを反復的に移動する過程において、変形率速度差による動的変形時効（ＤＳＡ：dynamic strain aging）、すなわち、押し込み動的変形時効（indentation dynamic strain aging）が示されうる。該押し込み動的変形時効は、塑性変形吸収エネルギーの概念であり、変形に対する抵抗性能を意味するために、押し込み動的変形時効現象が頻煩であるほど、変形に対する抵抗性能にすぐれると評価されうる。

本発明の一実施形態によるホットスタンピング部品においては、マルテンサイト組織が、稠密な形態の複数のラスＬ構造を有することにより、押し込み動的変形時効現象が頻繁に生じ、それを介し、Ｖベンディング角度を５０°以上確保し、曲げ性及び衝突性能を向上させうる。

一実施形態として、本実施形態によるホットスタンピング部品のマルテンサイト組織に含まれた複数のラスＬの平均間隔は、約１４０ｎｍないし３００ｎｍでもある。比較例として、前述の元素の組成を外れるベース鋼板を含むホットスタンピング部品がラス構造を含む場合を仮定する。比較例のホットスタンピング部品のラス構造間の平均間隔は、本実施形態によるホットスタンピング部品のラスＬ構造の平均間隔よりもさらに大きく形成される。すなわち、本実施形態によるホットスタンピング部品は、比較例に比べ、さらに稠密なラスＬ構造を有し、そのように、ホットスタンピング部品内のラスＬ構造が稠密になることにより、押し込み動的変形時効の個数は、さらに増加しうる。

図２は、本発明の一実施形態に係わるホットスタンピング部品のナノ押し込み試験による荷重・変位グラフであり、図３は、図２のＡ部分のセレーション（serration）挙動を図示した拡大図である。

図２を参照すれば、本発明の一実施形態に係わるホットスタンピング部品につき、ナノ押し込み試験を進めた結果を示したグラフを図示する。該「ナノ押し込み試験」は、ホットスタンピング部品の表面において、押し込み子（indenter）を垂直に押し、深さによる力の変形を測定した試験である。図２において、ｘ軸は、押し込み子が押し込まれた深さを示し、ｙ軸は、押し込まれた深さによる力を示す。一例として、図２においては、押し込み子として、キューブ・コーナーチップ（cube-corner tip）：中心線と面との角度（centerline-to-face angle）＝３５．３°、押し込み変形率（indentation strain rate）＝０．２２）を使用したが、本発明は、それに限定されるものではなく、ベルコビッチ圧子（Berkovich tip：中心線と面との角度＝６５．３°、押し込み変形率＝０．０７２）を使用することもできる。

図２のＡ部分を拡大させた図３を参照すれば、ナノ押し込み試験時に生じる押し込み変形、塑性変形のうち、鋸歯形態の変形、すなわち、セレーションと呼ばれる特徴的な挙動が観察されることが分かる。該セレーション挙動は、大体のところ、一定間隔を置いて反復的に示され、図３においては、下矢印（↓）でセレーション挙動を表記した。

該セレーション挙動は、ホットスタンピング部品の押し込み試験時、そこに含まれた初期オーステナイト結晶粒界（ＰＡＧＢ）内の無拡散変態組織によっても示される。さらに具体的には、図２のような荷重・変位曲線で示されるセレーション挙動は、材料内で拡散される溶質原子と転位との相互作用によって示されるものであり、初期オーステナイト結晶粒界（ＰＡＧＢ）内に分布された複数のラスと、それら間に形成されるラス境界部分とにおける外圧に対する抵抗力差に始まるものであるとも理解される。そのようなセレーション挙動は、後述する図４の動的変形時効（ＤＳＡ）、すなわち、押し込み動的変形時効現象の主要証拠とも認識される。

図４は、押し込み動的変形時効を測定したグラフであり、図５は、図４のＢ部分を拡大して図示した拡大図である。

図４は、図３の荷重・変位曲線を基に、ナノ押し込み変形率速度（［ｄｈ／ｄｔ］／ｈ（ｈ：押し込み深さ、ｔ：単位時間））を解析したグラフである。

一実施形態として、ホットスタンピング部品は、ナノ押し込み試験時に観察される約２００ｎｍないし６００ｎｍの押し込み深さに係わる押し込み変形率（indentation strain rate）において、押し込み動的変形時効の個数が約２６個から４０個でもある。該押し込み動的変形時効は、押し込み変形率が、複数個のピークを反復的に形成する挙動としても示される。

押し込み動的変形時効の個数は、ベースラインＣを中心にし、それを通過するピークを基準に算定することができる。すなわち、押し込み動的変形時効の個数は、ベースラインＣを中心に、ベースラインＣの上下に形成されるピークは、算定せず、ベースラインＣを通過して形成されたピークを基準に算定したものでもある。ベースラインＣは、押し込み変形率測定時、ラス及びラス境界の構造による押し込み動的変形時効を除去した場合を仮定した線である。

図５の押し込み変形率グラフを参照すれば、押し込み深さがだんだんと深くなる場合、押し込み動的変形時効の個数及び大きさがだんだんと小さくなることが分かる。それは、押し込み深さがだんだんと深くなるほど、初期オーステナイト結晶の押し込み物性が混在され、押し込み動的変形時効がほとんど示されないためである。図４を参照すれば、押し込み深さ６００ｎｍ以上においては、実質的に押し込み動的変形時効がほとんど示されないということが分かる。図４のグラフにおいては、押し込み深さ７００ｎｍ以上は、測定されていないが、７００ｎｍ以上の押し込み深さに係わる押し込み変形率を続けて測定すれば、当該区間において、動的変形時効が除去された曲線を得ることができる。ベースラインＣは、そのように、押し込み動的変形時効が除去された押し込み深さにおける押し込み変形率曲線を逆に推定して導き出すことができる。

前述のところのように、本実施形態によるホットスタンピング部品の押し込み動的変形時効の個数は、２６個ないし４０個でもあるが、それは、押し込み深さ約２００ｎｍないし６００ｎｍの区間において測定されたところを基準にする。図４においては、押し込み深さを、０ｎｍから約７００ｎｍまで測定したが、押し込み深さ約２００ｎｍ未満においては、鈍くなった押し込み子の影響により、押し込み変形率の正確度が低く、押し込み深さ約６００ｎｍ超過時、初期オーステナイト結晶自体の押し込み物性が混在され、動的変形時効の評価が容易ではないためである。

図４に図示されているように、押し込み変形率は、巨視的に見るとき、押し込み深さにより、二次関数的にだんだんと小さくなる様相を示す。このとき、押し込み動的変形時効は、該押し込み変形率が複数個のピークを反復的に形成する挙動としても示される。それを詳細に観察するために、図５においては、図４の３５０ｎｍないし４００ｎｍの押し込み深さに係わる押し込み変形率を拡大して図示した。

図５を参照すれば、押し込み変形率は、上昇区間と下降区間とが反復される形態で示されうる。ａ区間は、押し込み試験時、押し込み変形率が上昇する区間であり、抵抗を吸収する区間を意味しうる。すなわち、ａ区間は、曲げ変形において、引っ張り発生部において転位が移動するとき、初期オーステナイト結晶粒界（ＰＡＧＢ）内に分布されたラス内において転位が滑って移動（gliding）する区間とも理解される。そのように転位がラス内において移動する間、ホットスタンピング部品は、外部抵抗を吸収する性質を示し、それは、図５のように、押し込み変形率が上昇する区間とも示される。該転位は、ラス境界部分まで上昇していて、ラス境界を通過する瞬間、ｂ区間のように、押し込み変形率が下降することになるが、それは、ラス境界に分布された微細析出物との相互作用による現象とも解釈される。

図６は、本発明の一実施形態によるホットスタンピング部品の曲げ変形において、転位移動による押し込み動的変形時効のメカニズムを示した模式図である。

図６を参照すれば、曲げ変形において、引っ張り発生部における初期オーステナイト結晶粒界（ＰＡＧＢ）内に分布されたラスＬ及びラス境界ＬＢを図示しながら、図５の押し込み動的変形時効による転位移動を、模式的に図示している。前述のところのように、曲げ変形において転位は、隣接したラスＬに沿って移動することができる。

図６の矢印は、転位の移動方向を示す。

そのように、転位移動時、ラスＬ内とラス境界ＬＢとにおけるエネルギー吸収程度による押し込み変形率が異なるとも解釈される。図５及び図６を共に参照すれば、ラスＬ内において、図６の矢印に沿って転位が移動する間は、図５のａ区間にも該当する。すなわち、ラスＬ内において転位が移動する間、押し込み変形率は、上昇しうる。該押し込み変形率は、転位がラス境界ＬＢに隣接するまで上昇していて、ラス境界ＬＢを通過する瞬間に下降するが、それは、図５のｂ区間にも該当する。そのように、転位移動時、転位とラス境界ＬＢとの相互作用により、図５のような押し込み動的変形時効が生じうる。前述のように、ラス境界ＬＢには、微細析出物Ｐが分布し、変形を遅延させる特性を示し、そのように、変形率の上昇及び低下は、複数のラスＬを通過する間、反復的に形成され、押し込み動的変形時効を生じさせることができる。

本発明の一実施形態によるホットスタンピング部品は、ベース鋼板内に含まれた微細析出物を制御することにより、複数のラス間の平均間隔を縮小させ、転位が、曲げ変形において滑って移動するとき、押し込み動的変形時効現象がさらに頻繁に起こる特性を有しうる。そのように、ラス構造の稠密化を介し、押し込み動的変形時効現象が増大することにより、本発明の一実施形態によるホットスタンピング部品は、曲げ変形時、破断されずに、Ｖベンディング角度を５０°以上確保することができ、それを介し、曲げ性及び衝突性能が向上されうる。

以下においては、実施形態及び比較例を介し、本発明についてさらに詳細に説明する。しかしながら、下記の実施形態及び比較例は、本発明についてさらに具体的に説明するためのものであり、本発明の範囲は、下記の実施形態及び比較例によって限定されるものではない。下記の実施形態及び比較例は、本発明の範囲内において、当業者によって適切に修正、変更されうる。

本発明の一実施形態によるホットスタンピング部品は、下記[表１]のような組成を有するベース鋼板に対し、ホットスタンピング工程を経て形成されることができる。

前述のように、本発明の一実施形態によるホットスタンピング部品は、ベース鋼板内に、添加剤の窒化物及び／または炭化物を含む微細析出物を含むものでもあり、該ホットスタンピング部品内の微細析出物は、ベース鋼板内に、単位面積（１００μｍ^２）当たり、６，０００個／１００μｍ^２以上、２１，０００個／１００μｍ^２以下に含まれるものでもある。また、一実施形態として、ベース鋼板内に分布する微細析出物の平均直径は、約０．００４ないし０．００７５μｍでもある。前述の条件を満足するホットスタンピング部品の場合、Ｖベンディング角度が５０°以上を示すことができる。以下［表２］は、チタン含量による本発明による実施形態と比較例との微細析出物の析出挙動、及びそれによる押し込み動的変形時効の個数、Ｖベンディング角度を数値化して測定した値を示す。

前述の［表２］において、実施形態１ないし実施形態７は、前述のように、チタン含量による微細析出物の析出挙動条件、及び複数のラス形成条件を満足する実施形態である。具体的には、実施形態１内ないし実施形態７内において、チタンは、約０．０１８ｗｔ％ないし０．０４５ｗｔ％含まれるものでもあり、それによる複数のラスの平均間隔は、約１４０ｎｍないし３００ｎｍでもあり、チタンを含む微細析出物、例えば、チタン炭化物（ＴｉＣ）の単位面積当たり個数は、６，０００個／１００μｍ^２以上、２１，０００個／１００μｍ^２以下でもあり、全体微細析出物の平均直径は、０．００４μｍないし０．００７５μｍでもある。その場合、押し込み動的変形時効の個数は、２６個ないし４０個の条件を満足する。そのように、本発明の析出挙動条件、及び複数のラス形成条件を満足する実施形態１ないし実施形態７は、Ｖベンディング角度を５０°以上確保することができ、引っ張り強度及び曲げ性が向上されたことを確認することができる。一方、比較例１及び比較例２は、前述の析出挙動条件、及び複数のラス形成条件のうち少なくとも一部を満足させることができないことにより、引っ張り強度及び曲げ性が、実施形態１ないし実施形態７に比べ、低くなっていることを確認することができる。

比較例１の場合、チタン含量が０．０４７ｗｔ％であることにより、微細析出物のサイズが粗大化され、複数のラスの平均間隔は、約１３５ｎｍと小さくなり、押し込み動的変形時効は、２４個と、前述の条件を満足させることができない。それにより、比較例１のＶベンディング角度は、４３°に過ぎないということを確認することができる。

比較例２の場合、チタン含量が０．０１７ｗｔ％であることにより、微細析出物のサイズ及び密度が小さくなることになり、複数のラスの平均間隔は、約３２０ｎｍと大きくなり、押し込み動的変形時効は、２５個と、やはり前述の条件を満足させることができない。それにより、比較例２のＶベンディング角度は、４５°に過ぎないということを確認することができる。

さらに具体的には、本発明の一実施形態によるホットスタンピング部品内の微細析出物は、ベース鋼板内に、単位面積（１００μｍ^２）当たり、７，５００個／１００μｍ^２以上、１８，０００個／１００μｍ^２以下に含まれるものでもある。また、一実施形態として、ベース鋼板内に分布する微細析出物の平均直径は、約０．００６８μｍ以下でもある。そのような微細析出物において、０．０１μｍ以下の直径を有する微細析出物の比率は、約６３％以上であり、０．００５μｍ以下の直径を有する比率は、２８％以上でもある。また、一実施形態として、ベース鋼板内の活性化水素量は、約０．８ｗｐｐｍ以下でもある。そのような特性を有するホットスタンピング部品は、曲げ性にすぐれ、耐水素脆性が向上されうる。

下記［表３］は、本発明による実施形態と比較例との微細析出物の析出挙動を数値化して測定した値を示す。

微細析出物の析出挙動は、ＴＥＭ（transmission electron microscope）イメージを分析する方法でもって測定することができる。具体的には、試片について事前設定された個数ほど、任意領域に係わるＴＥＭイメージを獲得する。獲得されたイメージから、イメージ分析プログラムなどを介し、微細析出物を抽出し、抽出された微細析出物につき、微細析出物の個数、微細析出物間の平均距離、微細析出物の直径などを測定することができる。

一実施形態として、微細析出物の析出挙動測定のために、測定対象試片に、前処理として、表面複製法（replication method）を適用することができる。例えば、１段階レプリカ法、２段階レプリカ法、抽出レプリカ法などが適用されうるが、前述の例示に限定されるものではない。

他の実施形態として、微細析出物の直径測定時、微細析出物の形態の不均一性を考慮し、微細析出物の形状を円院に換算し、微細析出物の直径を算出することができる。具体的には、特定の面積を有する単位ピクセルを利用し、抽出された微細析出物の面積を測定し、微細析出物を、測定された面積と同一面積を有する円院に換算し、微細析出物の直径を算出することができる。

前記［表３］においては、試片ＡないしＮにつき、微細析出物の析出挙動（単位面積当たり全体微細析出物個数、全体微細析出物平均直径、直径１０ｎｍ以下の微細析出物の比率、直径５ｎｍ以下の微細析出物の比率、活性化水素量）を測定したものである。［表３］の試片ＡないしＪは、本発明による実施形態であり、前述の含量条件（［表１］参照）を満足するベース鋼板を利用して製造されたホットスタンピング部品の試片である。言い換えれば、試片ＡないしＪは、前述の微細析出物の析出挙動条件を満足する試片である。具体的には、試片ＡないしＪは、微細析出物が、鋼板内に７，５００個／１００μｍ^２以上、１８，０００個／１００μｍ^２以下に形成され、全体微細析出物の平均直径は、０．００６８μｍ以下であり、鋼板内に形成される微細析出物の６３％以上が１０ｎｍ以下の直径を有し、２８％以上が５ｎｍ以下の直径を満足する。そのような本発明の析出挙動条件を満足する試片ＡないしＪは、活性化水素量が０．８ｗｐｐｍ以下の条件を満足することにより、水素遅延破壊特性が向上されることを確認することができる。

一方、試片ＫないしＮは、前述の微細析出物の析出挙動条件のうち少なくとも一部を満足させることができない試片であり、引っ張り強度、曲げ性及び／または水素遅延破壊特性が、試片ＡないしＪと対比させ、落ちるということを確認することができる。

試片Ｋの場合、全体微細析出物の平均直径が０．００７０μｍである。それは、全体微細析出物の平均直径条件の下限に達していない。それにより、試片Ｋの活性化水素量は、相対的に高い０．８９１ｗｐｐｍであることを確認することができる。

試片Ｌの場合、直径１０ｎｍ以下微細析出物の比率が６２．８％と測定された。それにより、試片Ｌの活性化水素量は、相対的に高い０．８７８ｗｐｐｍであることを確認することができる。

試片Ｍ及び試片Ｎの場合、直径５ｎｍ以下微細析出物の比率が、それぞれ２７．８％及び２７．９％と測定された。それにより、試片Ｍ及び試片Ｎの活性化水素量は、相対的に高い０．８６５ｗｐｐｍ及び０．８５９ｗｐｐｍであることをそれぞれ確認することができる。

試片ＫないしＮから分かるように、本発明の析出挙動条件を満足することができない場合は、ホットスタンピング工程において、１つの微細析出物に、相対的に多くの水素がトラップされているか、あるいはトラップされた水素原子が局所的に密集され、トラップされた水素原子が互いに結合し、水素分子（Ｈ_２）を形成することにより、内部圧力を発生させることになり、それにより、ホットスタンピング加工された製品の水素遅延破壊特性を低下させたと判断される。

一方、試片ＡないしＪのように、本発明の析出挙動条件を満足する場合は、ホットスタンピング工程において、１つの微細析出物にトラップされる水素原子の個数が相対的に少ないか、あるいはトラップされた水素原子が相対的に等しく分散されうる。従って、トラップされた水素原子によって形成される水素分子による内部圧力発生を低下させることができ、それにより、ホットスタンピング加工された製品の水素遅延破壊特性が向上されていると判断される。

結果として、前述の本発明の含量条件が適用されたホットスタンピング部品は、ホットスタンピングを経た後、前述の微細析出物の析出挙動条件を満足することにより、水素遅延破壊特性が向上されたことを確認した。

本発明は、図面に図示された実施形態を参照して説明されたが、それらは、例示的なものに過ぎず、当該技術分野において当業者であるならば、それらから、多様な変形、及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解するであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって定められるものである。

Claims

炭素Ｃ：０．１９～０．２５重量％、シリコン（Ｓｉ）：０．１～０．６重量％、マンガン（Ｍｎ）：０．８～１．６重量％、リン（Ｐ）：０．０３重量％以下、硫黄（Ｓ）：０．０１５重量％以下、クロム（Ｃｒ）：０．１～０．６重量％、ホウ素（Ｂ）：０．００１～０．００５重量％、添加剤０．１重量％以下、及び残りの鉄（Ｆｅ）、並びにその他不可避な不純物を含むベース鋼板を含むホットスタンピング部品において、
ナノ押し込み試験時に観察される２００ｎｍないし６００ｎｍの押し込み深さに係わる押し込み変形率において、押し込み動的変形時効の個数は、２６個から４０個である、ホットスタンピング部品。
前記ベース鋼板は、複数のラス構造が分布されたマルテンサイト組織を含む、請求項１に記載のホットスタンピング部品。
前記複数のラスの平均間隔は、１４０ｎｍないし３００ｎｍである、請求項２に記載のホットスタンピング部品。
前記ベース鋼板内に分布された微細析出物をさらに具備し、
前記微細析出物は、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）及びバナジウム（Ｖ）のうち少なくともいずれか１つの窒化物または炭化物を含む、請求項１に記載のホットスタンピング部品。
単位面積（１００μｍ^２）当たりに分布された前記微細析出物の個数は、７，５００個以上１８，０００個以下である、請求項４に記載のホットスタンピング部品。
前記微細析出物の平均直径は、０．００６８μｍ以下である、請求項４に記載のホットスタンピング部品。
前記微細析出物において、０．０１μｍ以下の直径を有する比率は、６３％以上である、請求項４に記載のホットスタンピング部品。
前記微細析出物において、０．００５μｍ以下の直径を有する比率は、２８％以上である、請求項４に記載のホットスタンピング部品。
前記ホットスタンピング部品のＶベンディング角度は、５０°以上である、請求項１に記載のホットスタンピング部品。
前記ホットスタンピング部品の引っ張り強度は１，３５０ＭＰａ以上である、請求項１に記載のホットスタンピング部品。
前記ホットスタンピング部品の活性化水素量は、０．８ｗｐｐｍ以下である、請求項１に記載のホットスタンピング部品。