KR101046458B1 - 강철성형체 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 강철 성형체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강철성형체 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 강철 성형체에 관한 것으로서, 금형 냉각 방식을 사용하는 강철 성형체 제조 방법의 공정 시간을 단축시키고 성형체의 강도를 향상시키기 위하여, 930 ~ 950℃까지 가열된 블랭크 소재를 금형으로 이송시키는 과정에서 평판형 금형 또는 스프레이 노즐을 이용하여 500 ~ 550℃로 예비 냉각시키는 공정을 추가 함으로써, 제품의 성형 시간을 단축시키고 고강도 확보가 유리해지도록 하는 발명에 관한 것이다.

Description

강철성형체 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 강철 성형체{METHOD FOR MANUFACTURING ULTRA HIGH STRENGTH STEEL PARTS AND STEEL PRODUCT USING THE SAME}

본 발명은 강철성형체 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 강철 성형체에 관한 것으로서, 금형 냉각 방식을 사용하는 강철 성형체 제조 방법의 공정 시간을 단축시키고 성형체의 강도를 향상시키는 기술에 관한 것이다.

최근 들어, 자동차용 부품은 승객 및 운전자의 안전확보를 위하여 충돌안전성을 고려한 고강도 강판의 적용이 점차 증대되는 경향을 보이고 있다. 또한, 방청보증 연한의 증가를 충족시키기 위해 표면처리강판의 적용이 확대되는 추세에 있다.

종래에는 상술한 고강도 강판을 일반적으로 프레스 방식을 이용하여 자동차 부품을 제조하였다.

프레스 방식을 이용한 자동차 부품의 제조방법은 일반적으로 냉연 또는 열연 코일의 원소재를 절단한 후 그 소재를 이송하여 프레스 금형에 넣고 압착하여 성형을 완료한 다음 필요 없는 부분을 절단하고 구멍을 형성하는 등의 마무리 작업을 거쳐 제품을 완성하는 방법이다.

이와 같은 종래의 프레스 방식을 이용한 철판 가공 방법은 철강사에서 제조한 철판의 강도와 물성을 단지 가공하여 부품 형상을 구현하는 것에 지나지 않는다. 따라서 원소재의 성질이 곧 가공 후 부품의 성질이 되는 것이므로 원소재의 강도가 올라갈수록 프레스 성형은 어려워지게 되어 제품의 정밀한 형상 구현이 어려워지게 된다.

한편, 철판의 특성 중에는 스프링 백(spring back)이란 현상이 있다. 이는 상온에서 철판을 굽힐 때 항복강도 이상의 외압을 가하여도 철판이 원래의 형상으로 되돌아 가려는 성질을 말한다. 즉, 원소재 강도가 강하면 강할수록 원상태로 되돌아 가려는 성질은 더욱 커지게 된다.

최근의 자동차 산업은 필수적으로 고강도 고성형성을 요구하는 부품을 필요로 하기 때문에 상기와 같은 성형상의 문제점은 강도가 강한 원소재의 적용에 제약을 줄 수밖에 없다.

최근에 개발된 60kg/㎟급의 트립(trip) 강판이나 듀얼페이스(dual phase) 강판 소재는 강도와 성형성이 우수한 것으로 흔히 알려져 왔는데, 실상 현장에서는 60kg/㎟급 이상의 고강도 소재는 치수 정밀도가 제대로 나오지 않기 때문에 아주 단순한 형상의 부품제작에만 적용을 하고 있으며, 고정밀도가 요구되는 복잡한 부품의 제작에는 거의 적용되지 못하고 있는 실정이다.

따라서, 절단된 원소재(철판)를 고온으로 달군 후에 금형으로 성형함과 동시에 그 금형에 냉각(cooling) 효과를 주어 원소재의 온도를 급격하게 낮추는 퀀칭(quenching) 효과를 통해 원소재의 강도를 원래 보다 2 ~ 3배 이상으로 향상시키면서 가공하는 금형 냉각 방식이 개발되었다.

상술한 방법으로 가공시 고온으로 철판을 가열하므로 철판의 성질이 매우 부드러워지고 늘어나는 성질이 탁월해져서 성형성이 우수해지게 된다. 이와 같이 금형 냉각 방법을 이용하면 철판의 초고강도를 확보함과 동시에 우수한 성형성으로 원하는 부품을 제조할 수 있다.

그러나, 금형 냉각 방식을 이용하여 150kg/㎟급 이상의 자동차용 고강도 보강대를 제조하기 위해서는 부품 성능에 가장 큰 영향을 주는 소재 가열시의 열처리 공정 변수와 금형내에서 소재를 급냉시킬 때 공정 변수의 설정 및 제어가 매우 중요하나 아직까지 강철 성형체를 제조하기 위한 표준적인 데이터가 없어 자동차용 고강도 보강대를 제조하기에 많은 어려움이 있다.

아울러, 금형 냉각 방법은 압연 코일을 절단하는 공정(Blanking), 절단된 소재를 가열하는 공정, 가열된 소재를 이송하는 공정 및 이송된 소재를 금형 내에서 프레싱하면서 급랭하는 공정 및 급랭처리된 성형체의 가장자리 부분을 제거하는 후 처리 공정으로 이루어지는데, 급랭 공정에서 시간이 많이 소요되는 문제가 있다. 따라서, 상기와 같은 금형 냉각 방법을 반복해서 수행하려면 공정 시간이 지연되어 생산성이 저하되는 문제가 있다.

본 발명은 금형 냉각 방식을 사용하는 강철 성형체 제조 방법에서 성형 및 급랭시간이 오래 걸리고, 금형으로 이송하는 중에 가열된 블랭크 소재에 풀림현상이 발생하여 고강도 확보가 용이하지 않은 문제를 해결하는 것을 그 목적으로 한다.

이를 위하여 본 발명은 930 ~ 950℃까지 가열된 블랭크 소재를 금형으로 이송시키는 과정에서 평판형 금형 또는 스프레이 노즐을 이용하여 500 ~ 550℃로 예비 냉각시키는 공정을 추가 함으로써, 생산성을 향상시키고 제품의 고강도 신뢰성도 향상시킬 수 있는 강철성형체 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 강철 성형체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 강철 성형체 제조 방법은 강판 코일을 절단하여 블랭크(Blank) 소재를 형성하는 단계와, 상기 블랭크 소재를 930 ~ 950℃로 가열하는 단계와, 가열된 상기 블랭크 소재를 금형으로 이송하는 과정에서 500 ~ 550℃로 예비 냉각시키는 단계 및 예비 냉각된 상기 블랭크 소재를 금형 내에 정렬 시키고, 상기 금형을 압착하여 성형함과 동시에 상기 블랭크 소재를 급랭시키는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 블랭크 소재는 탄소(C) 0.1 내지 0.4wt%, 실리콘(Si) 0wt% 초과 0.5wt%이하, 질소(N) 0wt% 초과 0.1wt%이하, 알루미늄(Al) 0.01 내지 0.1wt%, 인(P) 0wt% 초과 0.05wt%이하, 망간(Mn) 0.8 내지 2wt%, 보론(B) 0.002 내지 0.01wt%, 몰리브덴(Mo) 또는 크롬(Cr)을 0.1 내지 0.5wt% 및 잔여성분으로 철(Fe)과 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하는 강판을 사용하는 것을 특징으로 하고, 상기 블랭크 소재를 가열하는 단계에서 상기 블랭크 소재는 5 ~ 80℃/초 의 승온 속도로 가열하는 것을 특징으로 하고, 상기 블랭크 소재를 예비 냉각시키는 단계는 110 ~ 150℃/초의 냉각 속도로 3 ~ 4초간 수행하는 것을 특징으로 하고, 상기 블랭크 소재를 예비 냉각시키는 단계는 평판용 금형으로 상기 블랭크 소재를 압착하여 수행하는 것을 특징으로 하고, 상기 블랭크 소재를 예비 냉각시키는 단계는 냉각매체를 노즐로 분사하는 스프레이 방식으로 수행하는 것을 특징으로 하고, 상기 블랭크 소재를 예비 냉각시키는 단계는 냉각매체를 노즐로 분사하는 스프레이 방식으로 수행한 후 평판용 금형으로 상기 블랭크 소재를 압착하여 수행하는 것을 특징으로 하고, 상기 냉각매체는 물 및 기름을 1:1 ~ 4:1의 비율로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하고, 상기 블랭크 소재를 급랭시키는 단계는 5 ~ 7초간 수행하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명에 따른 강철 성형체는 상술한 강철성형체의 제조방법에 의해 자동차용 부품으로 제조되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 자동차용 부품은 센터필러(center pillar) 보강대, 루프사이드(roof side) 보강대 및 실사이드(sill side) 보강대를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 강철성형체 제조방법은 예비 냉각 공정을 수행함으로써, 종래에 16 ~ 20초가 걸리던 급랭 공정을 최대 10초 이상 단축시킬 수 있다. 따라서, 제품의 생산 효율을 향상시키는 효과를 제공한다.

아울러, 예비 냉각 방법은 이용하게 되면 가열된 블랭크 소재가 이송되면서 풀림현상에 의하여 강도가 약해지는 문제를 해결함으로써, 강철성형체의 강도 확보를 용이하게 할 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명은 강판 코일 절단을 위한 절단공정(blanking), 절단된 블랭크 소재의 가열공정, 가열된 블랭크 소재의 이송공정, 이송된 블랭크 소재의 금형내 프레싱과 급랭공정, 급랭처리된 부품의 후처리공정으로 이루어지는 금형 냉강 방법을 이용하되, 급랭처리 공정에서 시간이 지연되는 문제를 해결하기 위하여 금형을 이용한 성형 공정 이전에 예비 냉각을 수행함으로써, 공정 효율을 향상시킬 수 있도록 한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 초고강도 강철성형체 제조방법 및 이를 이용하여 제조한 강철 성형체에 대해서 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 강철성형체 제조 방법을 도시한 개략도이다.

도 1을 참조하면, 먼저 코일 받침대(110)에서 강판 코일(100)을 풀어서 절단기(120)를 통과시킨다.

여기서, 강판 코일(100)은 탄소(C) 0.1 내지 0.4wt%, 실리콘(Si) 0wt% 초과 0.5wt%이하, 질소(N) 0wt% 초과 0.1wt%이하, 알루미늄(Al) 0.01 내지 0.1wt%, 인(P) 0wt% 초과 0.05wt%이하, 망간(Mn) 0.8 내지 2wt%, 보론(B) 0.002 내지 0.01wt%, 몰리브덴(Mo) 또는 크롬(Cr)을 0.1 내지 0.5wt% 및 잔여성분으로 철(Fe)과 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하는 강판을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 페라이트 계의 냉연 또는 열연 강판을 사용할 수 있다.
이때, 상기 실리콘(Si), 질소(N) 및 인(P) 성분은 불순물로서 그 하한값이 0wt%에 가까울수록 유리하지만, 실질적 공정에서 이들을 완벽하게 제거하기는 어렵다. 따라서, 상기 0wt% 초과로 기재된 하한에 의해서 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
아울러, 상기 탄소(C), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 보론(B), 몰리브덴(Mo) 및 크롬(Cr)의 함량 범위들이 상기 기재된 범위를 벗어날 경우 성형성 및 고강도 특성이 떨어져 후속 공정이 어려워질 수 있다. 이하 그 구체적 공정을 살펴보면 다음과 같다.

다음에는, 절단기(120)에서 강판 코일(100)을 성형 공정에 적합하도록 가공하여 블랭크(Blank) 소재(130)를 형성한다.

여기서, 블랭크(Blank) 소재(130)를 형성하는 공정은 강철성형체를 제조하는 가장 최초의 공정으로서, 생산성 및 비용 절감을 위해서 중요한 공정이다. 즉, 소재 비용을 낮추기 위해서는 절단 공정에서 버려지는 스크랩(scrab)을 최소화하여야 하는데, 이를 위해서는 실제 부품과 동일해지도록 실험을 하고 보정(try & error)하는 방법으로 데이터를 최적해야 한다.

본 발명에서는 최종 부품 순(Net) 중량의 130 ~ 150% 가량 되도록 블랭크 소재(130)를 형성하는 것으로 한다. 이와 같이 선정한 이유는 130% 이하 중량의 소재를 사용하는 경우 후속의 금형 압착 성형 공정에서 충분히 성형이 되지 않기 때문이다. 즉, 금형 장치로 블랭크 소재(130)를 압착할 때 블랭킹 홀더에 의해 고정되어야 하는 블랭크 소재의 끝단 부위가 부족하여 완전한 성형이 이루어지지 않을 수 있기 때문에 것이다.

그 다음에는, 블랭크 소재(130)를 가열로(furnace, 140)를 통과시켜 930 ~ 950℃가 되도록 가열한다.

여기서, 가열온도를 930℃ 내지 950℃로 조절하고, 이때 승온속도는 일정한 제한이 없으나, 생산속도를 고려할 때 적어도 5 ~ 80℃/초의 속도로 블랭크 소재(130)를 가열해주는 것이 바람직하다.

여기서, 가열로(140) 내에서 소재의 최종 가열온도는 오스테나이트 안정화 온도 이상 950℃ 이하로 하고, 그 유지 시간은 4 ~ 6분으로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는 통상 강재가 오스테나이트 안정화 온도로 가열되어야 급랭 후 부품이 요구하는 강도를 확보할 수 있는 조직상태가 얻어지게 되기 때문이고, 그 반면 950℃ 초과일 때는 블랭크 소재(130)의 표면에 형성된 코팅층이 증발할 수 있기 때문이다.

또한, 유지 시간은 블랭크 소재(130)의 응력제거에 의한 균일한 조직을 얻고 가열 후 공정에서 균일한 가공성을 확보하기 위한 것으로, 가열로(140)에서 블랭크 소재(130)의 유지 시간은 다수 회의 실험결과 4분 미만인 경우 잔류 오스테나이트 생성 정도가 충분하지 않게 되고, 6분을 초과하더라도 더 이상의 오스테나이트 조직상의 효과는 나타나지 않는 것으로 조사되므로, 그 유지 시간을 4 ~ 6분으로 하는 것이 가장 바람직하다.

그 다음에는, 가열된 블랭크 소재(150)를 금형(180)으로 이송하는 과정 중에 500 ~ 550℃로 예비 냉각시키는 공정을 수행한다. 이때, 본 발명에 대한 제 1 실시 예로 냉각 공정을 평판형 금형(160)을 이용하여 수행한다.

일반적으로 마르텐사이트 조직을 얻기 위해서는 마르텐사이트 변태 개시 온도와 냉각 속도와의 관계가 매우 중요하다. 즉, 마르텐사이트 변태 개시 이상의 온도에서 성형이 시작되어야 하고, 또 마르텐사이트 변태 종료 온도 이하에서 금형(180)으로부터 부품이 취출되어야 한다.

통상적인 작업시 가열로(140)에서 950℃ 부근으로 달구어진 소재는 트랜스퍼 또는 로봇에 의해 금형(180)으로 옮겨지는데, 이송 시간은 3 ~ 5초 가량 소요된다. 이때, 가열된 블랭크 소재(150)가 대기중에서 5초 이상 냉각되면 금속조직은 풀림 처리되어 원하는 강도를 얻지 못하게 될 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 후속의 급랭 시간도 절약하면서 이송 시 발생할 수 있는 풀림 현상을 방지하기 위하여 예비 냉각 공정을 수행한다. 950℃까지 가열된 블랭크 소재(150)를 110 ~ 150℃/초의 냉각 속도로 3 ~ 4초간 냉각시켜 온도가 500 ~ 550℃가 되도록 하면 예비 냉각된 블랭크 소재의 전체 연신율(T-EI)은 약 35%정도가 되며, 이 연신율은 통상의 440MPa 급 냉연강판보다 성형성이 우수한 것을 알 수 있다. 즉, 일반 자동차용 부품 가공에 문제가 없을 정도를 의미한다.

표 1은 시편온도에 따른 항복강도(YP), 인장강도(TS), 연신율(%)을 나타낸 것이다.

그 다음에는, 예비 냉각된 블랭크 소재(170)를 금형(180) 내에 정렬시키고 가압 성형 및 급랭 공정을 수행하여 강철 성형체(190)를 형성한다. 이때, 급랭 공정은 5 ~ 7초간 수행 한다. 종래에는 10 ~15 초간 수행하던 것을 본 발명에서는 예비 냉각 공정을 통하여 최대 10초 가량 공정시간을 단축할 수 있게 되는데, 그 이유는 예비 냉각 공정에 의해서 950도의 가열된 강판은 500~550도로 냉각이 된 상태에서 다음 공정인 성형(급랭) 공정으로 이송이 되고 이 성형(급랭)공정에서 성형과 동시에 상온 까지 냉각이 되기 때문에 실제 생산 Cycle Time 은 예비냉각 공정의 시간을 뺀 성형(급랭)공정의 소요시간이 된다..

아울러, 금형(180)은 예비 냉각된 블랭크 소재(170)가 최대한 빠른 속도로 냉각될 수 있도록 열전도율이 우수한 금속을 사용하여 구비하는 것이 바람직하다. 본 발명의 금형은 통상 열간 가공에 주로 쓰이는 재질인 STD61-KS 또는 SKD61-JIS 와 같은 열간 금형 공구강을 사용하며, 평판형의 금형 역시 같은 재질을 사용하고, 이때 블랭크 소재를 300 ~ 500톤 정도의 압력으로 프레스 할 수 있도록 한다.

또한, 성형과 동시에 급랭이 되어야 하므로, 금형(180)의 내부에는 냉각수가 흐르도록 유로(185)를 형성한다. 이때, 유로(185)는 일반적으로 금형(180)을 관통하도록 형성되어 있으며, 다만 본 발명에서는 이러한 금형(180) 내의 유로 설계 등에 의해 권리범위가 제한되지는 아니한다.

여기서, 성형되는 예비 냉각된 블랭크 소재(170)의 급랭속도는 30 ~ 150℃/초 이상으로 유지해주는 것이 바람직한데, 그 이유는 마르텐사이트 조직으로의 상변태가 용이하게 이루어지도록 하기 위함이다.

즉, 고온으로 가열된 본 발명의 예비 냉각된 블랭크 소재(170)가 30℃/초 이하의 냉각속도로 냉각되면 그 조직이, 펄라이트(pearlite) 또는 베이나이트(bainite) 조직을 가지게 되어 충분한 강도를 가질 수 없게 될 수 있다. 따라서, 급랭속도를 유지하여 예비 냉각된 블랭크 소재(170)의 소지철 부분을 완전 마르텐사이트 구조로 상변태가 이루어 질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

마지막으로, 금형(180)에서 취출되는 강철 성형체(190)의 가장자리 부분을 마감 처리한다. 마감처리는 다이 트리밍 장치(미도시) 또는 레이저 등을 통하여 수행하는 것이 바람직하다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 조직상 변화 및 종래의 조직상 변화를 나타낸 CCT 다이어그램들이다.

도 2a는 종래에 따른 조직상의 변화를 예측하여 나타낸 것으로, 성형 및 급랭공정의 속도가 조금만 지연되더라도 베이나이트와 마르텐사이트 상이 동시에 발생할 가능성이 높아지는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 베이나이트 상이 혼합될 경우 강철성형체의 강도가 저하될 위험이 있다. 이를 방지하기 위하여, 본 발명에서는 예비 냉각 공정을 수행하는 것이다.

도 2b를 참조하면, 예비 냉각 공정에 의해 후속의 성형 및 급랭 공정에서도 베이나이트 상이 혼합될 위험이 감소된 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명은 강철성형체의 강도를 용이하게 향상시킴과 동시에 공정시간을 효과적으로 단축시킬 수 있는 효과를 제공한다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 강철성형체 제조 방법을 도시한 개략도이다.

도 3을 참조하면, 강판 코일(200)을 코일 받침대(210)에서 풀어서 절단기(220)를 통과시켜 블랭크 소재(230)를 형성하고, 블랭크 소재(230)를 가열로(240)에서 930 ~ 950℃까지 가열시켜 가열된 블랭크 소재(250)를 형성하고, 가열된 블랭크 소재(250)를 금형(280)으로 이송시켜 강철 성형체(290)를 제조하는 과정은 상기 도 1에 대한 방법과 동일하다.

여기서, 본 발명에 따른 제 2 실시예로 가열된 블랭크 소재(250)를 이송하면서 예비 냉각 시키기 위하여 분사노즐(260)로 냉각 매체를 분사하는 방법을 사용한다. 이때, 냉각 매체는 물 또는 기름이 사용될 수 있고, 트랜스퍼를 이용하여 가열된 블랭크 소재(250)를 이송하는 것으로 하고, 트랜스퍼 상부에 분사노즐(260)을 구비시킴으로써, 예비 냉각 공정이 효율적으로 수행될 수 있도록 한다.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에서 사용하는 예비 냉각 공정의 냉각 매체에 따른 냉각 속도 변화를 나타낸 그래프이다.

도 4를 참조하면, 냉각 매체를 물만 사용하는 경우(-▲-) 냉각 속도가 400℃/초로 너무 빠르게 되고, 최소한 물과 기름이 1:1로 혼합(-■-)이 되어야 냉각 속도가 150℃/초로 본 발명에 따른 제조 방법에 적합하게 되는 것을 알 수 있다. 아울러, 물과 기름의 비율이 4:1이 되는 경우(-◆-)도 냉각 속도가 110℃/초가 되므로 본 발명에 적합하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 초고강도 강철성형체 제조 방법을 이용하면, 고강도를 가지는 자동차용 부품인 센터필러 보강대, 루프사이드 보강대 및 실사이드 보강대를 용이하게 제조할 수 있다.

여기서, 센터필러 보강대는 승용차의 앞문과 뒷문 사이에 위치되는 기둥형태의 부품이고, 루프사이드 보강대는 차체의 문틀을 형성하는 부품이며, 실사이드 보강대는 차체의 발 받침 아래쪽에 위치되는 부품이다. 이들은 모두 초고강도를 요구하는 것으로 본 발명에 따른 예비 냉각 공정을 수행하는 경우 이송 중 풀림 현상을 방지하면서도 공정 시간을 단축할 수 있으므로, 고강도 확보가 더 용이해지고, 생산성도 향상될 수 있다.

하기 [표 2]는 상술한 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 형성된 강철 성형체 및 종래 기술에 따른 강철 성형체 최종 제품들의 기계적 특성 및 제조 시간을 조사하여 비교한 것이다.

여기서, 시험 방법은 KS B-0801 금속 재료 인장 시험 방법을 따랐다

실험예1 ~ 실험예3는 본 발명에 따른 강철 성형체 제조 방법에 따라 이송 과정에서 각각 500, 525, 550℃까지 예비 냉각 공정을 수행한 결과를 나타낸 것이고, 비교예1은 예비 냉각 공정을 수행하지 않은 경우를 나타낸 것이며, 비교예2 및 비교예3은 각각 예비 냉각 공정을 과도하게 수행한 경우와 충분하게 수행하지 못한 경우를 나타낸 것이다.

실험예1 ~ 실험예3과 비교예2, 비교예3을 비교하면 블랭크의 예비 냉각 온도가 500 ~ 550℃ 범위 내에 들지 못할 경우 강도가 저하되고, 공정시간이 증가하게 되는 것을 알 수 있다. 또 예비냉각 시간이 너무 길어져서 480℃ 이하로 내려가면 철판이 굳어져서 성형이 안되는 경우가 발생하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 강철 성형체의 인장강도는 1300 ~ 1550MPa, 항복강도는 1000 ~ 1100MPa로 나타나고 연신율은 6%대가 된다. 이는 종래의 강철성형체가 갖는 인장강도 1100 ~ 1300MPa, 항복강도 800 ~ 900MPa 및 연신율은 8%와 비교할 때 강도 측면에서 매우 향상된 수치임을 알 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 강철성형체 제조 방법을 도시한 개략도.

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 조직상 변화 및 종래의 조직상 변화를 나타낸 CCT 다이어그램들.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 강철성형체 제조 방법을 도시한 개략도.

도 4는 본 발명의 제 2 실시예에서 사용하는 예비 냉각 공정의 냉각 매체에 따른 냉각 속도 변화를 나타낸 그래프.

Claims (11)

1. 강판 코일을 절단하여 블랭크(Blank) 소재를 형성하는 단계;

   상기 블랭크 소재를 930 ~ 950℃로 가열하는 단계;

   가열된 상기 블랭크 소재를 금형으로 이송하는 과정에서 500 ~ 550℃로 예비 냉각시키는 단계; 및

   예비 냉각된 상기 블랭크 소재를 금형 내에 정렬 시키고, 상기 금형을 압착하여 성형함과 동시에 상기 블랭크 소재를 급랭시키는 단계를 포함하는 강철성형체 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 블랭크 소재는 탄소(C) 0.1 내지 0.4wt%, 실리콘(Si) 0wt% 초과 0.5wt%이하, 질소(N) 0wt% 초과 0.1wt%이하, 알루미늄(Al) 0.01 내지 0.1wt%, 인(P) 0wt% 초과 0.05wt%이하, 망간(Mn) 0.8 내지 2wt%, 보론(B) 0.002 내지 0.01wt%, 몰리브덴(Mo) 또는 크롬(Cr)을 0.1 내지 0.5wt% 및 잔여성분으로 철(Fe)과 기타 불가피하게 첨가되는 불순물을 포함하는 강판을 사용하는 것을 특징으로 하는 강철성형체 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 블랭크 소재를 가열하는 단계에서 상기 블랭크 소재는 5 ~ 80℃/초 의 승온 속도로 가열하는 것을 특징으로 하는 강철성형체 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 블랭크 소재를 예비 냉각시키는 단계는 110 ~ 150℃/초의 냉각 속도로 3 ~ 4초간 수행하는 것을 특징으로 하는 강철성형체 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 블랭크 소재를 예비 냉각시키는 단계는 평판용 금형으로 상기 블랭크 소재를 압착하여 수행하는 것을 특징으로 하는 강철성형체 제조방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 블랭크 소재를 예비 냉각시키는 단계는 냉각매체를 노즐로 분사하는 스프레이 방식으로 수행하는 것을 특징으로 하는 강철성형체 제조방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 블랭크 소재를 예비 냉각시키는 단계는 냉각매체를 노즐로 분사하는 스프레이 방식으로 수행한 후 평판용 금형으로 상기 블랭크 소재를 압착하여 수행하는 것을 특징으로 하는 강철성형체 제조방법.
8. 제 6 항 및 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 냉각매체는 물 및 기름을 1:1 ~ 4:1의 비율로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 강철성형체 제조방법.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 블랭크 소재를 급랭시키는 단계는 5 ~ 7초간 수행하는 것을 특징으로 하는 강철성형체 제조방법.
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