KR101665820B1 - 내식성이 우수한 열간성형용 강재, 내식성 및 균열전파 저항성이 우수한 열간성형 부재 및 그들의 제조방법 - Google Patents

내식성이 우수한 열간성형용 강재, 내식성 및 균열전파 저항성이 우수한 열간성형 부재 및 그들의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내식성이 우수한 열간성형용 강재, 내식성 및 균열전파 저항성이 우수한 열간성형 부재 및 그들의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 내식성이 우수한 열간성형용 강재는 소지강판; 상기 소지강판 상에 형성된 용융알루미늄 도금층; 및 상기 용융알루미늄 도금층 상에 형성된 아연 도금층; 을 포함한다.
본 발명의 다른 일 측면에 따른 내식성 및 균열전파 저항성이 우수한 열간성형 부재는 성형 모재; 상기 모재 상에 형성된 아연 농화층; 상기 아연 농화층 상에 형성된 알루미늄 농화층; 및 상기 알루미늄 농화층 상에 형성된 알루미늄 산화층; 을 포함한다.

Description

내식성이 우수한 열간성형용 강재, 내식성 및 균열전파 저항성이 우수한 열간성형 부재 및 그들의 제조방법 {STEEL HAVING EXCELLENT CORROSION RESISTANCE AND FORMING PART BY USING THE SAME AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 내식성이 우수한 열간성형용 강재, 내식성 및 균열전파 저항성이 우수한 열간성형 부재 및 그들의 제조방법에 관한 것이다.
열간성형 기술은 최근 자동차사에서 요구되고 있는 차량 경량화 및 내충돌성 향상을 위한 초고강도를 확보하기 위한 매우 우수한 기술로 알려져 있다. 즉, 열간성형 기술은 강재의 초고강도에 따른 냉간성형 시 성형성 문제 및 형상동결성 문제 등을 해결할 수 있다.
또한, 자동차 부재의 내식성 확보를 위하여 알루미늄 또는 용융아연도금된 강재에 대한 특허 및 기술이 개발되고 있으며, 특허문헌 1에는 알루미늄 도금된 열간성형용 강재 제조방법에 관한 기술이 개시되어 있다.
특허문헌 1에서는 HPF(Hot Press Forming)용 강재가 열처리 전에는 낮은 강도를 가지며, HPF공정에서 고온 가열(통상 900℃ 이상 가열 및 100% 오스테나이트화) 및 금형 냉각에 의한 급냉을 실시함으로써 최종 부품에 마르텐사이트를 주상으로 하는 열간성형 부품을 제조하고, 도금층에는 열처리 중 Fe와 Al 금속간 화합물이 생성되어 내열성 및 내식성을 확보할 수 있다.
그러나, 특허문헌 1은 희생방식성이 없는 알루미늄 도금에 관한 것으로 물리적인 내식성은 확보할 수 있지만, 철 대신 희생방식은 전혀 기대할 수 없기 때문에 도금이 되지 않은 blank edge 또는 스크래치 등에 의해 소지철이 드러난 부위에서는 원하는 내식성을 확보할 수 없는 문제점이 있다.
상기와 같은 내식성 문제점을 해결하기 위하여 용융아연도금 또는 전기아연 도금된 열간성형용 강재에 대한 기술이 특허문헌 2에 제안되어 있다. 그러나, 특허문헌 2는 자동차용 부품 중 심한 표면마찰 응력이 가해지는 가공 부위에서 소지철을 관통하는 균열이 발생하는 문제가 있다. 이 때, 소지철을 관통한 균열의 깊이는 수 um에서 수십 um까지 발생하며 이것은 부품의 내식성을 저하시킬 뿐만 아니라 내구 수명을 현저히 저하시키는 문제점을 가지고 있다.
따라서, 내식성이 우수한 열간성형용 강재, 내식성 및 균열전파 저항성이 우수한 열간성형 부재 및 그들의 제조방법에 관한 개발이 요구되고 있는 실정이다.
특허문헌 1: 미국 등록특허 제6296805호 특허문헌 2: 한국 공개특허공보 제2011-0076146호
본 발명은 상기와 같은 요구에 따라서, 자동차용 부품 등에 적합하게 사용될 수 있는 내식성이 우수한 열간성형용 강재, 내식성 및 균열전파 저항성이 우수한 열간성형 부재 및 그들의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면은 소지강판; 상기 소지강판 상에 형성된 용융알루미늄 도금층; 및 상기 용융알루미늄 도금층 상에 형성된 아연 도금층; 을 포함하는 내식성이 우수한 열간성형용 강재에 관한 것이다.
본 발명의 다른 일 측면은 성형 모재; 상기 모재 상에 형성된 아연 농화층; 상기 아연 농화층 상에 형성된 알루미늄 농화층; 및 상기 알루미늄 농화층 상에 형성된 알루미늄 산화층; 을 포함하는 내식성 및 균열전파 저항성이 우수한 열간성형 부재에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 일 측면은 중량 %로, C : 0.1~0.4%, Si : 0.1~1.5, Mn : 0.5~3%, P : 0.03% 이하(0%는 포함하지 않음), S : 0.01% 이하(0%는 포함하지 않음), Al : 0.001~0.1%, Cr : 0.01~1.0%, B : 0.0005~0.01%, Ti : 0.01~0.1%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 1000~1300℃에서 가열하는 단계; 상기 가열된 강 슬라브를 Ar3 ~ 1000℃의 마무리 압연 온도 범위에서 열간압연하여 열연강판을 얻는 열간압연단계; 상기 열연강판을 500~700℃의 온도 범위에서 권취하는 단계; 상기 권취된 열연강판을 용융알루미늄 도금하는 단계; 및 상기 용융알루미늄 도금된 강판을 아연도금하는 단계; 를 포함하는 내식성이 우수한 열간성형용 강재의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 일 측면은 본 발명에 따른 강재를 1~100℃/초의 속도로 오스테나이트 단상역 온도인 850~1000℃까지 승온하고 1~1000초 동안 유지하는 열처리 단계; 및 상기 열처리된 강재를 열간성형하고 20~1000℃/초의 냉각속도로 냉각하는 단계를 포함하는 내식성 및 균열전파 저항성이 우수한 열간성형 부재의 제조방법에 관한 것이다.
덧붙여 상기한 과제의 해결수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있다.
본 발명은 내식성이 우수한 열간성형용 강재, 열간성형 부재 및 그들의 제조방법에 관한 것으로, 열간성형 전 소지강판 상에 알루미늄 도금층과 아연 도금층이 순차적으로 형성되어 있어, 열간성형 후 부재가 초고강도를 나타냄과 동시에 부재 측면부에서와 같이 전단응력이 많이 걸리는 부위에서 쉽게 생성될 수 있는 모재로의 균열을 억제함과 동시에 내식성을 확보할 수 있는 내식성 및 모재로의 균열전파 저항성이 우수한 열간성형 부재를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 부재의 단면을 나타낸 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 강재의 단면을 나타낸 사진이다.
도 3은 부재 균열 길이를 비교할 수 있는 발명예 A와 비교예 D의 사진이다.
본 발명자들은 용융알루미늄 도금된 열간성형 부재에 있어서는 알루미늄 도금 자체의 희생방식성이 없어 내식성 확보에 어려움이 있고, 아연도금된 열간성형 부재에 있어서는 희생방식 내식성은 확보할 수 있을지라도 부재 측면부에서 발생되는 모재 균열에 의해 내식성 뿐만 아니라 부재 내구성을 떨어뜨릴 수 있다는 문제점이 있음을 인지하였다.
이에 내식성 및 균열전파 저항성이 우수한 열간성형용 강판, 부재 및 그들의 제조방법에 관하여 깊이 연구를 수행한 결과, 도금층이 알루미늄 도금층과 아연 도금층의 복층으로 이루어진 열간성형용 강재를 이용하여 열간성형 공정을 거쳐 부재를 제조할 경우, 초고강도를 확보함과 동시에 내식성 및 균열전파에 대한 저항성을 얻을 수 있으며, 특히 부재의 표면마찰 응력이 가장 심한 측면부에서 소지철을 관통하는 균열의 깊이가 최소화되는 것을 알아내고 본 발명을 완성하게 되었다.
이하, 본 발명의 일 측면에 따른 내식성이 우수한 열간성형용 강재에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 측면은 소지강판; 상기 소지강판 상에 형성된 용융알루미늄 도금층; 및 상기 용융알루미늄 도금층 상에 형성된 아연 도금층; 을 포함하는 내식성이 우수한 열간성형용 강재에 관한 것이다.
용융알루미늄 도금된 열간성형 부재에 있어서는 알루미늄 도금 자체의 희생방식성이 없어 내식성 확보에 어려움이 있고, 아연도금된 열간성형 부재에 있어서는 희생방식 내식성은 확보할 수 있을지라도 부재 측면부에서 발생되는 모재 균열에 의해 내식성 뿐만 아니라 부재 내구성을 떨어뜨릴 수 있다는 문제점이 있으나, 본 발명에 따른 도금층이 알루미늄 도금층과 아연 도금층의 복층으로 이루어진 열간성형용 강재를 이용하여 열간성형 공정을 거쳐 부재를 제조할 경우, 초고강도를 확보함과 동시에 내식성 및 균열전파에 대한 저항성을 얻을 수 있으며, 특히 부재의 표면마찰 응력이 가장 심한 측면부에서 소지철을 관통하는 균열의 깊이가 최소화된다.
이 때, 상기 소지강판은 중량 %로, C : 0.1~0.4%, Si : 0.1~1.5, Mn : 0.5~3%, P : 0.03% 이하(0%는 포함하지 않음), S : 0.01% 이하(0%는 포함하지 않음), Al : 0.001~0.1%, Cr : 0.01~1.0%, B : 0.0005~0.01%, Ti : 0.01~0.1%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
이하, 상기 합금조성을 제어한 이유에 대하여 설명한다(특별한 언급이 없는 한 %는 중량%임을 유의할 필요가 있다.).
C: 0.1~0.4%
상기 C는 마르텐사이트의 강도를 확보하는 데에 필수적인 원소이다. C 함유량이 0.1% 미만에서는 충분한 강도를 얻기가 어렵고, 0.4%를 넘게 함유하게 되면 슬라브의 충격인성을 저하시킬 뿐만 아니라, 열간성형 부재의 용접성이 저하되는 문제점이 있다. 따라서 C 함량은 0.1~0.4%인 것이 바람직하다.
Si: 0.1~1.5%
상기 Si 함유량이 0.1% 미만인 경우 충분한 탈산이 이루어지지 않을 수 있고, 1.5%를 초과하는 경우에는 강재 표면에 생성될 수 있는 Si 산화물에 의하여 양호한 도금 표면품질을 확보하기 어렵다. 따라서 Si함량은 0.1~1.5%인 것이 바람직하다.
Mn: 0.5~3.0%
상기 Mn은 열간성형 중 원하지 않는 페라이트 또는 베이나이트 변태를 억제하기 위하여 첨가된다. Mn 함유량이 0.5%미만인 경우 상기와 같은 효과를 충분히 확보하기 어렵다. 반면에, Mn 함량이 3.0%를 초과하는 경우 강판 제조 비용이 상승될 수 있다. 따라서 Mn 함량은 0.5~3.0%인 것이 바람직하다.
P: 0.03% 이하(0%는 포함하지 않음)
상기 P는 입계편석 원소로서 열처리용 강재에서 있어서 특성을 저해시키는 원소이기 때문에 가능하면 적게 첨가되는 것이 바람직하다. 따라서, 상한을 관리하는 것이 중요하며, P 함량이 0.03% 초과하게 첨가되면 부재의 굽힘성, 충격특성 및 용접성 등이 열위해지므로 그 상한을 0.03%로 제어하는 것이 바람직하다.
S: 0.03% 이하(0%는 포함하지 않음)
상기 S는 강 중에 불가피하게 함유되는 불순물로써, MnS와 같은 황화물로 존재하여 부재의 굽힘성 및 용접성을 저해하는 원소이므로 가능한 적게 첨가되는 것이 바람직하다. 따라서, 상한을 관리하는 것이 중요하며, S 함량이 0.03% 초과하는 경우 부재의 굽힘성 및 용접성 등이 열위해지기 때문에 그 상한을 0.03%로 제어하는 것이 바람직하다.
Al: 0.01~0.1%
상기 Al은 S과 같이 탈산 작용을 하는 원소이다. 충분한 탈산 작용을 위해서 Al은 0.01% 이상 첨가되는 것이 바람직하다. 반면에, Al 함량이 0.1%를 초과하게 되면 그 효과는 포화될 뿐만 아니라, 오스테나이트 단상역 온도를 상승시켜 열처리 부재의 표면 특성 및 도금재의 표면 품질을 열위하게 만든다. 따라서 Al 함량은 0.01~0.1%인 것이 바람직하다.
Cr: 0.01~1.0%
상기 Cr은 강의 경화능을 확보하기 위하여 첨가되는 원소이다. 상기 Cr 함유량이 0.01%미만인 경우 충분한 경화능을 확보하기 어렵다. 반면에, 그 함량이 1.0% 초과하는 경우 그 특성이 포화될 뿐만 아니라 강재 제조 비용이 상승하는 문제점이 있다. 따라서 Cr 함량은 0.01~1.0%인 것이 바람직하다.
B: 0.0005~0.01%
상기 B는 열간성형 부재에 있어서 페라이트 생성을 억제하기 위하여 첨가하는 원소이다. 상기 목적을 이루기 위하여 0.0005% 이상 첨가되어야 하고, 그 함량이 0.01% 초과하게 되면 그 효과는 포화될 뿐만 아니라, 슬라브 입계에 편석되어 열간압연성을 현저히 떨어뜨리기 때문에 B함량은 0.0005~0.01%인 것이 바람직하다.
Ti: 0.01~0.1%
상기 Ti는 강 중에 존재하는 질소를 질화물로서 석출시켜 강 중 B 효과를 극대화하기 위하여 첨가한다. 상기 Ti 함유량이 0.01% 미만에서는 그 효과를 충분히 기대하기 어렵고, 그 함량이 0.1% 초과하게 되면 그 특성이 포화될 수 있을 뿐만 아니라 강재 제조 비용이 상승하게 된다. 따라서 Ti 함량은 0.01~0.1%인 것이 바람직하다.
본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.
이하, 본 발명의 다른 일 측면인 내식성 및 모재로의 균열전파 저항성이 우수한 열간성형 부재에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 다른 일 측면은 성형 모재; 상기 모재 상에 형성된 아연 농화층; 상기 아연 농화층 상에 형성된 알루미늄 농화층; 및 상기 알루미늄 농화층 상에 형성된 알루미늄 산화층; 을 포함하는 내식성 및 균열전파 저항성이 우수한 열간성형 부재에 관한 것이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 열간성형 부재의 도금층은 크게 알루미늄이 농화되어 있는 상부층과 아연이 농화되어 있는 하부층으로 크게 나뉘어진다. 또한 최상부에는 알루미늄 산화물이 존재하며, 알루미늄 농화층과 아연 농화층 사이에는 Fe-Al 확산층이 존재할 수 있다.
상기 극표층에 존재하는 알루미늄 산화물은 열간성형 부재에서 마찰이 심한 부위에 전단응력을 균일하게 분산시키는 역할을 할 수 있으며, 또한 전단응력에 의해 생성될 수 있는 균열들은 알루미늄 농화층에서 균일하게 균열이 생성됨으로써 특정 균열에 전단응력이 집중되는 것을 억제하는 효과가 있다.
이 후 균열은 아연 농화층을 관통하여 모재로 확산되어지며, 이 때 아연 농화층은 균열전파 억제에 크게 영향을 주지는 않지만, 아연 자체의 희생방식 특성에 의하여 열간성형 부재의 내식성을 향상시키는 영향을 줄 수 있다. 또한, 알루미늄 농화층은 화학적으로는 내식성 향상에 기여를 하지 않지만 물리적으로 생성된 균열에 수산화물을 생성시켜 균열을 막는 역할을 함으로써 보다 우수한 내식성을 확보할 수 있게 한다.
본 발명의 또 다른 일측면에 따르면 알루미늄 농화층과 아연 농화층 사이에 Fe-Al 확산층이 존재할 수 있다.
상기 Fe-Al 확산층은 비교적 치밀하면서 연성을 갖는 구조를 가지기 때문에 균열의 전파를 보다 억제할 수 있는 효과가 있다. 다만, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 반드시 필요로 하는 것은 아니다.
이하, 본 발명의 또 다른 일측면인 내식성이 우수한 열간성형용 강재의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 또 다른 일 측면은 중량 %로, C : 0.1~0.4%, Si : 0.1~1.5, Mn : 0.5~3%, P : 0.03% 이하(0%는 포함하지 않음), S : 0.01% 이하(0%는 포함하지 않음), Al : 0.001~0.1%, Cr : 0.01~1.0%, B : 0.0005~0.01%, Ti : 0.01~0.1%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 1000~1300℃에서 가열하는 단계; 상기 가열된 강 슬라브를 Ar3 ~ 1000℃의 마무리 압연 온도 범위에서 열간압연하여 열연강판을 얻는 열간압연단계; 상기 열연강판을 500~700℃의 온도 범위에서 권취하는 단계; 상기 권취된 열연강판을 용융알루미늄 도금하는 단계; 및 상기 용융알루미늄 도금된 강판을 아연도금하는 단계; 를 포함하는 내식성이 우수한 열간성형용 강재의 제조방법에 관한 것이다.
가열하는 단계
상기 성분계를 만족하는 강 슬라브를 1000~1300℃에서 가열한다.
열간압연하는 단계
상기 가열된 강 슬라브를 열간압연하여 열연강판을 얻는다.
열간압연 마무리온도는 냉간압연성 등을 해치지 않는 범위 내이면 본 발명에서 크게 한정하지 않으나, Ar3 변태점~1000℃의 온도에서 행하는 것이 바람직하다. 열간압연 마무리온도가 Ar3온도 미만에서는 열간압연성을 저해할 수 있고 1000℃이상에서는 과도한 스케일이 생성되어 열연재 표면 특성을 열위하게 할 수 있기 때문이다.
권취하는 단계
권취온도 역시 냉간압연성 등을 해치지 않는 범위 내이면 본 발명에서 크게 한정하지 않으나, 500~7000℃의 온도에서 권취하는 것이 바람직하다. 권취온도가 500℃ 미만인 경우 열연재 폭방향 재질편차가 커져서 냉간압연성을 떨어트릴 수 있고, 700℃를 초과하는 경우 냉연 공정에서 산세성을 떨어트릴 수 있기 때문이다.
용융알루미늄 도금하는 단계
상기 권취된 열연강판을 산세 후 냉간압연 없이 바로 용융알루미늄 도금을 할 수도 있으며, 보다 정밀한 강판의 두께를 얻기 위해서 냉간압연 후 용융알루미늄 도금을 실시하는 것도 가능하다.
먼저 알루미늄 도금강재는 소정의 소둔 공정을 거친 후 알루미늄 도금을 통하여 확보된다. 이 때 소둔 및 도금 조건은 크게 한정하지 않지만, 통상적으로 Si: 7~12 질량%, 나머지 Al 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 도금욕을 이용하여 도금될 수 있다.
또한 도금량은 특별히 한정하지는 않으나, 편면 기준 20~100g/m2이 되도록 도금을 행할 수 있다.
상기 도금량에서 도금 함량이 20g/m2 미만에서는 충분한 내식성을 발휘하기 어렵고, 함량이 100g/m2 초과에서는 그 효과 대비 비용이 상승하는 문제가 있다.
아연 도금하는 단계
상기와 같이 제조된 용융알루미늄 도금강재에 용융아연도금 또는 전기도금을 실시하여 도 2에 나타낸 바와 같이 원하는 도금조직을 확보할 수 있다.
이 때, 용융아연도금은 통상의 도금 공정을 통하여 도금될 수 있지만, 알루미늄의 용융을 방지하기 위하여 660℃이하에서 소둔을 한 후 도금하는 것이 바람직하다.
또한 전기도금하는 방법에 대하여서는 크게 한정하지 않지만, 상기 용융아연 및 전기아연도금재에서 도금량이 편면 기준 20~80g/m2이 되도록 도금을 행할 수 있다.
상기 도금량에서 도금 함량이 20g/m2 미만에서는 충분한 희생방식을 통한 내식성을 발휘하기 어렵고, 함량이 80g/m2 초과에서는 그 효과 대비 비용이 상승하는 문제가 있다.
이하, 본 발명의 또 다른 일측면인 내식성 및 균열전파 저항성이 우수한 열간성형 부재의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 또 다른 일 측면은 본 발명에 따른 강재를 1~100℃/초의 속도로 오스테나이트 단상역 온도인 850~1000℃까지 승온하고 1~1000초 동안 유지하는 열처리 단계; 및 상기 열처리된 강재를 열간성형하고 20~1000℃/초의 냉각속도로 냉각하는 단계를 포함하는 내식성 및 균열전파 저항성이 우수한 열간성형 부재의 제조방법에 관한 것이다.
열처리 단계
본 발명에 따른 강재를 1~100℃/초의 속도로 오스테나이트 단상역 온도인 850~1000℃까지 승온하고 1~1000초 동안 유지하는 것이 바람직하다.
승온속도는 크게 한정하지 않지만 1℃/초 미만에서는 충분한 생산성을 확보할 수 없고, 승온속도 100℃/초 초과에서는 과도한 설비 비용이 소요된다. 또한 오스테나이트 단상역 온도 850℃ 미만에서는 모재에 페라이트가 형성될 수 있기 때문에 충분한 강도를 확보할 수 없고, 1000℃ 초과에서는 과도하게 오스테나이트가 성장하여 충격특성을 열위하게 할 뿐만 아니라 유지 비용이 과다하게 소요되는 문제점이 있다.
냉각하는 단계
이 후, 상기 열처리된 강재를 금형으로 열간성형하고 20~1000℃/초의 냉각속도로 냉각하는 것이 바람직하다.
냉각속도가 20℃ 미만에서는 원하지 않는 베이나이트가 생성되어 초고강도를 확보하는 데에 어려움이 있고, 1000℃/초 초과 냉각속도를 얻기 위해서는 과도한 설비 투자 비용이 들 수 있다.
상기와 같이 승온 및 유지 단계와 냉각하는 단계를 거쳐 도 1과 같은 도금층 조직을 가지는 내식성 및 균열전파 저항성이 우수한 열간성형 부재를 제조할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
(실시 예)
하기 표 1과 같이 조성되는 강 슬라브를 진공 용해하고, 재가열온도 1200℃에서 1시간 가열하고 열간압연을 실시하였으며, 이 때 열간압연 마무리 온도는 880℃이며, 권취온도는 600℃로 하여 열연강판을 제조하였다. 상기 열연강판을 산세하고 냉간압하율을 50%로 하여 최종 두께가 1.5mm가 되도록 한 후 소둔하여 냉연강판을 제조하였다.
상기 냉연강판을 780℃에서 소둔하였다. 그 후 알루미늄을 주성분으로 하며 Si: 8.5중량%, Fe: 2중량% 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 도금욕을 이용하여 하기 표 2의 Al도금량으로 용융알루미늄 도금을 실시하였다. 다만, 비교예 D의 경우는 Al 도금을 실시하지 않았다.
상기와 같이 제조된 알루미늄 도금강판에 표 2의 Zn도금량으로 전기아연 도금을 실시하여 알루미늄-아연 복층 도금강판을 제조하고, 열간성형을 모사하기 위하여 열처리를 실시하였다. 다만, 비교예 C의 경우 아연도금을 실시하지 않았다.
상기 도금강판을 900℃로 가열된 가열로에 5분 동안 열처리 후 HAT 모양을 갖는 금형으로 이송 후 열간성형 및 급냉을 실시하여 부재를 제조하였다.
상기 부재의 인장강도, 균열길이 및 부식깊이를 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
상기 부재로부터 JIS Z 2201 5호 인장시험편을 이용하여 기계적 성질을 측정하였으며, 균열길이는 HAT부재 측면부에서 시료를 채취하여 도금층 구조 및 모재로 전파해 나간 균열의 길이를 5군데 측정하여 평균값을 구하였다.
또한, 부식깊이는 HAT 부재를 salt spray를 이용하여 CCT (Cyclic corrosion test)를 57회 실시한 후 측면부에서 부식깊이를 2mm 간격으로 3 군데 측정하여 평균값을 구하였다.
화학성분(중량%)
C Si Mn P S Al Ti Cr B
0.23 0.2 1.1 0.016 0.004 0.04 0.03 0.15 0.0025
제조조건 도금조건 부재특성 비고
Al도금량
(g/m2)		 Zn 도금량
(g/m2)		 TS
(MPa)		 균열길이
(um)		 부식깊이
(mm)
A 50 60 1502 4 0.02 발명예
B 70 30 1497 3 0.01 발명예
C 80 - 1525 - 0.12 비교예
D - 70 1548 27 0.16 비교예
본 발명에 따른 발명예 A 및 B의 경우, 모재를 관통하는 균열의 길이가 5um미만일 뿐만 아니라 부식 깊이도 0.1mm 미만으로서 내식성 및 균열저항성이 우수함을 알 수 있다.
반면에 비교예 C와 같이 알루미늄 도금만 되어 있는 경우, 균열은 거의 관찰되지 않아 균열저항성은 우수하였으나, 부식깊이가 0.12mm로 내식성이 열위함을 알 수 있다.
또한, 비교예 D와 같이 아연 도금만 되어 있는 경우, 모재를 관통하는 균열길이가 27um로 매우 크기 때문에 내구성 저하가 우려될 뿐만 아니라, 아연의 희생방식성에도 불구하고 부식 깊이가 0.16mm로 내식성 또한 크게 열위함을 알 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 소지강판, 상기 소지강판 상에 형성된 용융알루미늄 도금층 및 상기 용융알루미늄 도금층 상에 형성된 아연 도금층을 포함하는 강재를 열간성형하여 제조된 열간성형 부재로서,
    성형 모재;
    상기 모재 상에 형성된 아연 농화층;
    상기 아연 농화층 상에 형성된 알루미늄 농화층; 및
    상기 알루미늄 농화층 상에 형성된 알루미늄 산화층;
    을 포함하는 내식성 및 균열전파 저항성이 우수한 열간성형 부재.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 아연 농화층과 알루미늄 농화층 사이에 Fe-Al 확산층이 존재하는 것을 특징으로 하는 내식성 및 균열전파 저항성이 우수한 열간성형 부재.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 모재는 중량 %로, C : 0.1~0.4%, Si : 0.1~1.5%, Mn : 0.5~3%, P : 0.03% 이하(0%는 포함하지 않음), S : 0.01% 이하(0%는 포함하지 않음), Al : 0.001~0.1%, Cr : 0.01~1.0%, B : 0.0005~0.01%, Ti : 0.01~0.1%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 내식성 및 균열전파 저항성이 우수한 열간성형 부재.
  6. 중량 %로, C : 0.1~0.4%, Si : 0.1~1.5%, Mn : 0.5~3%, P : 0.03% 이하(0%는 포함하지 않음), S : 0.01% 이하(0%는 포함하지 않음), Al : 0.001~0.1%, Cr : 0.01~1.0%, B : 0.0005~0.01%, Ti : 0.01~0.1%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 1000~1300℃에서 가열하는 단계;
    상기 가열된 강 슬라브를 Ar3 ~ 1000℃의 마무리 압연 온도 범위에서 열간압연하여 열연강판을 얻는 열간압연단계;
    상기 열연강판을 500~700℃의 온도 범위에서 권취하는 단계;
    상기 권취된 열연강판을 용융알루미늄 도금하는 단계; 및
    상기 용융알루미늄 도금된 강판을 아연도금하는 단계;
    를 포함하는 내식성이 우수한 열간성형용 강재의 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    권취하는 단계와 용융알루미늄 도금하는 단계 사이에 상기 권취된 열연강판을 냉간압연 하는 단계를 추가로 포함하는 내식성이 우수한 열간성형용 강재의 제조방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 용융알루미늄 도금하는 단계는 Si: 7~12중량%, 잔부 Al 및 불가피한 불순물을 포함하는 도금욕을 이용하여 도금량이 편면 기준 20~100g/m2이 되도록 행하는 것을 특징으로 하는 내식성이 우수한 열간성형용 강재의 제조방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 아연도금하는 단계는 660℃이하에서 소둔을 한 후 용융아연도금법으로 행하는 것을 특징으로 하는 내식성이 우수한 열간성형용 강재의 제조방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 아연도금하는 단계는 전기도금법으로 행하는 것을 특징으로 하는 내식성이 우수한 열간성형용 강재의 제조방법.
  11. 제 6항에 있어서,
    상기 아연도금하는 단계에서 도금량이 편면 기준 20~80g/m2이 되도록 행하는 것을 특징으로 하는 내식성이 우수한 열간성형용 강재의 제조방법.
  12. 소지강판, 상기 소지강판 상에 형성된 용융알루미늄 도금층 및 상기 용융알루미늄 도금층 상에 형성된 아연 도금층을 포함하는 강재, 또는
    중량 %로, C : 0.1~0.4%, Si : 0.1~1.5%, Mn : 0.5~3%, P : 0.03% 이하(0%는 포함하지 않음), S : 0.01% 이하(0%는 포함하지 않음), Al : 0.001~0.1%, Cr : 0.01~1.0%, B : 0.0005~0.01%, Ti : 0.01~0.1%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 소지강판, 상기 소지강판 상에 형성된 용융알루미늄 도금층 및 상기 용융알루미늄 도금층 상에 형성된 아연 도금층을 포함하는 강재를 1~100℃/초의 속도로 오스테나이트 단상역 온도인 850~1000℃까지 승온하고 1~1000초 동안 유지하는 열처리 단계; 및
    상기 열처리된 강재를 열간성형하고 20~1000℃/초의 냉각속도로 냉각하는 단계를 포함하는 내식성 및 모재로의 균열전파 저항성이 우수한 열간성형 부재의 제조방법.
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