KR101770031B1 - 성형체 제조방법 - Google Patents

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Abstract

성형체 제조방법에 대한 발명이 개시된다. 상기 성형체 제조방법은 제1 강재 및 제2 강재를 마련하는 단계; 상기 제1 강재 및 제2 강재를 접합하여 접합강재를 제조하는 단계; 상기 접합강재를 910℃~950℃로 가열하는 단계; 상기 가열된 접합강재를 열간 프레스 성형하여 중간성형체를 제조하는 단계; 및 상기 중간성형체를 냉각하는 단계;를 포함하며, 상기 제1 강재는 상기 제2 강재보다 인장강도(TS)가 높은 것을 특징으로 한다.

Description

성형체 제조방법 {MANUFACTURING METHOD FOR MOLDED ARTICLES}
본 발명은 성형체 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 충돌 부재용 부품 소재로 사용되는 성형체 제조방법에 관한 것이다.
자동차의 충돌 부재용 중요 부품인 B-필러(Pillar)에는 주로 150K급 이상의 열처리강이 사용된다. 이는 측면 충돌시 운전자의 생존공간을 확보하는데 매우 중요한 역할을 하고 있다. 또한 충돌 부재로 사용되는 고인성의 강부재는 측면 충돌 시 운전자의 안전을 위협하는 취성파단 현상이 발생하므로, 취성이 발생하는 B-필러 하단부에 저인성의 강 부재를 연결하여 충돌흡수능력을 향상시킨다. 이러한 강 부재를, 테일러 웰디드 강재(Taylor Welded Blank, TWB)용 강재라 한다. 상기 TWB용 강재는 열연, 냉연 공정 후 핫 스탬핑(Hot stamping) 등의 열간 프레스 공정을 통하여 제조된다.
본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제1304621호 (2013.08.30. 공고, 발명의 명칭: 영역별로 상이한 강도를 갖는 프레스 성형품의 제조방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 열간프레스 공정시 공정변수에 따른 재질 편차를 최소화 할 수 있는 성형체 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 강성 및 성형성이 우수한 성형체 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 생산성 및 경제성이 우수한 성형체 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 성형체 제조방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 성형체 제조방법은 제1 강재 및 제2 강재를 마련하는 단계; 상기 제1 강재 및 제2 강재를 접합하여 접합강재를 제조하는 단계; 상기 접합강재를 910℃~950℃로 가열하는 단계; 상기 가열된 접합강재를 열간 프레스 성형하여 중간성형체를 제조하는 단계; 및 상기 중간성형체를 냉각하는 단계;를 포함하며, 상기 제1 강재는 상기 제2 강재보다 인장강도(TS)가 높은 것을 특징으로 한다.
한 구체예에서 상기 냉각은 상기 중간성형체를 50~150℃/s의 냉각속도로 냉각할 수 있다.
한 구체예에서 상기 열간 프레스 성형시, 상기 가열된 접합강재를 5~20초 이내로 열간 프레스용 금형에 이송할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 강재의 인장강도는 1300~1600MPa 이며, 상기 제2 강재의 인장강도는 600MPa 이상일 수 있다.
한 구체예에서 상기 제2 강재는, 탄소(C): 0.04~0.06 중량%, 실리콘(Si): 0.2~0.4 중량%, 망간(Mn): 1.6~2.0 중량%, 인(P): 0 중량% 초과 0.018 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003 중량% 이하, 크롬(Cr): 0.1~0.3 중량%, 보론(B): 0.0009~0.0011 중량%, 티타늄(Ti): 0.01~0.03 중량%, 니오븀(Nb): 0.04~0.06 중량%, 및 잔부의 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬래브를 1,200~1,250℃에서 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강 슬래브를 열간 압연하는 단계; 상기 열간 압연된 강 슬래브를 권취하여 열연코일을 제조하는 단계; 상기 열연코일을 언코일링하고, 냉간 압연하여 냉연판재를 제조하는 단계; 및 상기 냉연판재를 소둔하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.
한 구체예에서 상기 소둔은 상기 냉연판재를 810℃~850℃에서 가열하고, 그리고 상기 가열된 냉연판재를 10~50℃/s의 냉각속도로 냉각하는 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.
한 구체예에서 상기 권취는 620~660℃의 권취온도에서 이루어질 수 있다.
본 발명의 성형체 제조방법을 적용시, 열간프레스 공정시 공정변수에 따른 성형체의 부위별 인장강도 및 연신율 등의 재질 편차를 최소화 할 수 있으며, 제조된 성형체의 강성 및 성형성이 우수하고, 상기 공정 변수에 따른 재질 편차를 최소화함에 따라 생산성 및 경제성이 우수하여 충돌 부재용 부품 소재로 사용되기 적합할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 성형체 제조방법을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 접합소재를 제조하는 공정을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 접합소재를 나타낸 것이다.
도 4(a)는 본 발명의 실시예의 열간 프레스 금형 이송 시간에 따른 최종 미세조직 변화를 나타낸 것이며, 도 4(b)는 본 발명에 대한 비교예의 열간 프레스 금형 이송 시간에 따른 최종 미세조직 변화를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예 및 본 발명에 대한 비교예의 열간 프레스 금형 이송시간에 따른 인장강도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 6는 본 발명의 실시예 및 본 발명에 대한 비교예의 열간 프레스 금형 이송시간에 따른 연신율 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7은 실시예의 열간 프레스 금형 이송시간에 따른 표면조직을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 성형체 제조방법에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 성형체 제조방법을 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 상기 성형체 제조방법은 (S10) 강재 마련단계; (S20) 접합강재 제조단계; (S30) 접합강재 가열단계; (S40) 중간성형체 제조단계; 및 (S50) 냉각단계;를 포함한다. 좀 더 구체적으로, 상기 성형체 제조방법은 (S10) 제1 강재 및 제2 강재를 마련하는 단계; (S20) 제1 강재 및 제2 강재를 접합하여 접합강재를 제조하는 단계; (S30) 상기 접합강재를 910℃~950℃로 가열하는 단계; (S40) 상기 가열된 접합강재를 열간 프레스 성형하여 중간성형체를 제조하는 단계; 및 (S50) 상기 중간성형체를 냉각하는 단계;를 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 성형체 제조방법을 단계별로 상세히 설명하도록 한다.
(S10) 강재 마련단계
상기 단계는 제1 강재 및 제2 강재를 마련하는 단계이다.
제1 강재는 제2 강재보다 인장강도(TS)가 높은 것을 사용한다. 한 구체예에서 제1 강재는 보론강을 사용하여 제조할 수 있다. 상기 보론강(boron steel)은 보론(B)를 첨가하여 경화능을 향상시킨 강이다. 보론강은 인성과 내충격성이 우수하며 특히, 고강도, 고경도, 내마모성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 강재는 탄소(C): 0.2~0.3 중량%, 실리콘(Si): 0.2~0.5 중량%, 망간(Mn): 1.0~2.0 중량%, 인(P): 0 중량% 초과 0.02 중량% 이하, 황(S): 0 중량% 초과 0.001 중량% 이하, 구리(Cu): 0 중량% 초과 0.05 중량% 이하, 알루미늄(Al): 0 중량% 초과 0.05 중량% 이하, 티타늄(Ti): 0.01~0.10 중량%, 크롬(Cr): 0.1~0.5 중량%, 몰리브덴(Mo): 0.1~0.5 중량%, 보론(B): 0.001~0.005 중량% 및 잔부의 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 상기 범위의 합금원소를 포함시 인성과 내충격성이 우수하며 특히, 고강도, 고경도, 내마모성이 우수할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 강재의 인장강도는 1300~1600MPa 이며, 상기 제2 강재의 인장강도는 600MPa 이상일 수 있다. 예를 들면 상기 제2 강재의 인장강도는 600MPa~950MPa 일 수 있다. 상기 범위에서 본 발명의 성형체가 차량 등의 충돌 부재 용도로 사용하기 적합할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제2 강재는, 강 슬래브 재가열단계; 열간 압연단계; 권취단계; 냉간 압연단계; 및 소둔 단계;를 포함하여 제조될 수 있다. 좀 더 구체적으로 상기 제2 강재는 탄소(C): 0.04~0.06 중량%, 실리콘(Si): 0.2~0.4 중량%, 망간(Mn): 1.6~2.0 중량%, 인(P): 0 중량% 초과 0.018 중량% 이하, 황(S): 0 중량% 초과 0.003 중량% 이하, 크롬(Cr): 0.1~0.3 중량%, 보론(B): 0.0009~0.0011 중량%, 티타늄(Ti): 0.01~0.03 중량%, 니오븀(Nb): 0.04~0.06 중량%, 및 잔부의 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬래브를 1,200~1,250℃에서 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강 슬래브를 열간 압연하는 단계; 상기 열간 압연된 강 슬래브를 권취하여 열연코일을 제조하는 단계; 상기 열연코일을 언코일링하고, 냉간 압연하여 냉연판재를 제조하는 단계; 및 상기 냉연판재를 소둔하는 단계;를 포함하여 제조될 수 있다.
이하, 상기 제2 강재 제조방법을 단계별로 상세히 설명하도록 한다.
강 슬래브 재가열단계
상기 단계는 탄소(C): 0.04~0.06 중량%, 실리콘(Si): 0.2~0.4 중량%, 망간(Mn): 1.6~2.0 중량%, 인(P): 0 중량% 초과 0.018 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003 중량% 이하, 크롬(Cr): 0.1~0.3 중량%, 보론(B): 0.0009~0.0011 중량%, 티타늄(Ti): 0.01~0.03 중량%, 니오븀(Nb): 0.04~0.06 중량%, 및 잔부의 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬래브를 재가열하는 단계이다.
이하, 상기 제2 강재의 강 슬래브에 포함되는 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 상세히 설명하도록 한다.
탄소(C)
상기 탄소(C)는 강의 강도, 경도를 결정하는 주요 원소이며, 열간 프레스 공정 이후 인장강도를 확보하는 목적으로 첨가된다.
한 구체예에서 상기 탄소는 상기 강 슬래브 전체중량에 대하여 0.04~0.06 중량%로 포함될 수 있다. 상기 탄소가 0.04 중량% 미만으로 포함되는 경우, 본 발명의 재질 특성이 저하되며, 0.45 중량%를 초과하는 경우 상기 제2 강재의 인성이 저하될 수 있다.
실리콘( Si )
상기 실리콘(Si)은 유효한 탈산제로의 역할을 하며, 기지 내 페라이트 강화에 주요한 원소로서 포함된다.
한 구체예에서 상기 실리콘은 상기 강 슬래브 전체중량에 대하여 0.2~0.4 중량% 포함될 수 있다. 상기 실리콘을 0.2 중량% 미만으로 포함시 첨가 효과가 미미하며, 0.4 중량%를 초과하여 포함시 강의 인성을 해쳐 성형성을 저하시키므로 단조 및 가공성이 저하될 수 있다.
망간(Mn)
상기 망간(Mn)은 열처리시 소입성 및 강도 증가 목적으로 첨가된다.
한 구체예에서 상기 망간은 상기 강 슬래브 전체중량에 대하여 1.6~2.0 중량% 포함된다. 상기 망간을 1.6 중량% 미만으로 포함시 소입성 및 강도가 저하될 수 있으며, 2.0 중량%를 초과하여 포함시 망간 편석에 의한 연성 및 인성이 저하될 수 있다.
인(P)
상기 인(P)은 편석이 잘 되는 원소로 강의 인성을 저해하는 원소이다. 한 구체예에서 상기 인(P)은 상기 강 슬래브 전체중량에 대하여 0 중량% 초과 0.018 중량% 이하로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함시 인성 저하를 방지할 수 있다. 상기 인을 0.025 중량%를 초과하여 포함시, 공정중 크랙을 유발하고, 인화철 화합물이 형성되어 인성이 저하될 수 있다.
황(S)
상기 황(S)은 가공성 및 물성을 저해하는 원소이다. 한 구체예에서 상기 황은 상기 강 슬래브 전체중량에 대하여 0 초과 0.003 중량% 이하 포함될 수 있다. 상기 황을 0.003 중량%를 초과하여 포함시 열간 가공성을 떨어뜨리고, 거대 개재물 생성에 의해 크랙 등 표면 결함이 발생할 수 있다.
크롬( Cr )
상기 크롬(Cr)은 제2 강재의 소입성 및 강도를 향상시키는 목적으로 첨가된다. 한 구체예에서 상기 크롬은 상기 강 슬래브 전체중량에 대하여 0.1~0.3 중량%로 포함된다. 상기 크롬을 0.1 중량% 미만으로 포함시 크롬 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없으며, 0.3 중량%를 초과하여 포함시 상기 제2 강재의 인성이 저하될 수 있다.
보론(B)
상기 보론(B)은 고가의 소입성 원소인 몰리브덴을 대체하여 소입성을 보상하는 목적으로 첨가되며, 오스테나이트 결정립 성장 온도 증가로 결정립 미세화 효과를 가진다.
한 구체예에서 상기 보론은 상기 강 슬래브 전체중량에 대하여 0.0009~0.0011 중량% 포함될 수 있다. 상기 보론을 0.0009 중량% 미만으로 포함시 소입성 효과가 부족하며, 0.0011 중량%를 초과하여 포함시 연신율 열위 위험성이 증가할 수 있다.
티타늄( Ti )
상기 티타늄(Ti)은 고온에서 Ti(C,N) 등의 석출상을 형성하여, 오스테나이트 결정립 미세화에 효과적으로 기여한다. 한 구체예에서 상기 티타늄은 상기 강 슬래브 전체중량에 대하여 0.01~0.03 중량% 포함된다. 상기 티타늄을 0.01 중량% 미만으로 포함시 첨가 효과가 미미하며, 0.03 중량%를 초과하여 포함시 과도한 석출물 생성에 의해 표면 크랙을 유발할 수 있다.
니오븀( Nb )
상기 니오븀(Nb)은 마르텐사이트(Martensite) Packet size 감소에 따른 강도 및 인성 증가를 목적으로 첨가된다.
한 구체예에서 상기 니오븀은 상기 강 슬래브 전체중량에 대하여 0.04~0.06중량% 포함된다. 상기 니오븀을 0.04 중량% 미만으로 포함시 결정립 미세화 효과가 미미하고, 0.06 중량%를 초과하여 포함시 제강성 조대 석출물이 생성될 수 있으며, 원가 측면에서 불리하다.
한 구체예에서 상기 강 슬래브는 슬래브 재가열 온도(Slab Reheating Temperature, SRT): 1,200℃~1,250℃에서 가열할 수 있다. 상기 강 슬래브 재가열 온도에서, 합금원소 성분의 균질화 효과가 유리하다. 상기 강 슬래브를 1,200℃ 미만에서 재가열시 합금원소 성분의 균질화 효과가 저하되며, 1,250℃를 초과하여 재가열시 공정비용이 증가할 수 있다. 예를 들면 슬래브 재가열 온도: 1,220℃~1,250℃에서 가열할 수 있다.
열간 압연단계
상기 단계는 상기 재가열된 강 슬래브를 마무리 압연온도(FDT): 860℃~900℃에서 열간 압연하는 단계이다. 상기 마무리 압연온도에서 열간 압연시 상기 제2 강재의 강성 및 성형성이 동시에 우수할 수 있다.
권취단계
상기 단계는 상기 열간 압연된 강 슬래브를 권취하여 열연코일을 제조하는 단계이다. 한 구체예에서 상기 권취는 상기 열간 압연된 강 슬래브를 권취온도(Coiling Temperature, CT): 620℃~660℃ 온도에서 권취할 수 있다. 한 구체예에서, 상기 열간 압연된 강 슬래브를, 상기 권취 온도까지 냉각하여 권취할 수 있다. 상기 권취 온도 조건에서 과냉으로 인한 저온상 분율이 높아져 Nb첨가에 의한 강도 증가를 방지하면서, 냉간 압연시 압연부하를 방지할 수 있다. 한 구체예에서 상기 냉각은 전단 급냉 방식으로 냉각할 수 있다.
냉간 압연단계
상기 단계는 상기 열연코일을 언코일링하고, 냉간 압연하여 냉연판재를 제조하는 단계이다. 한 구체예에서 상기 열연코일은 언코일링한 다음, 산세 처리한 후, 냉간 압연할 수 있다. 상기 산세는 열연코일 표면에 형성된 스케일을 제거하기 위한 목적으로 실시할 수 있다.
한 구체예에서 상기 냉간 압연은 60%~80%의 압하율로 실시할 수 있다. 상기 압하율로 냉간 압연시 열연 조직의 변형이 적고, 연신율 및 성형성이 우수할 수 있다.
소둔 단계
상기 단계는 냉연판재를 소둔하는 단계이다. 한 구체예에서 상기 소둔은 가열단계 및 냉각단계를 포함할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 상기 소둔은 상기 소둔은 상기 냉연판재를 810℃~850℃에서 가열하고, 그리고 상기 가열된 냉연판재를 10~50℃/s의 냉각속도로 냉각하는 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 조건으로 소둔시 공정 효율성, 강도 및 성형성이 동시에 우수할 수 있다.
(S20) 접합강재 제조단계
상기 단계는 제1 강재 및 제2 강재를 접합하여 접합강재를 제조하는 단계이다. 도 2는 상기 제1 강재 및 제2 강재를 접합하여 접합소재를 제조하는 공정을 나타낸 것이며, 도 3은 상기 제1 강재 및 제2 강재가 접합된 접합소재를 나타낸 것이다.
상기 도 2 및 도 3을 참조하면, 한 구체예에서 제1 강재(10)와 제2 강재(20)를 서로 맞대어 정렬한 후, 레이저 용접을 이용하여 하나로 접합하여 접합강재를 제조할 수 있다. 한 구체예에서 제1 강재(10)와 제2 강재(20)는 서로 상이한 두께를 가질 수 있다. 예를 들면, 제2 강재(20)는 상기 제1 강재(10)보다 두꺼울 수 있다. 상기 조건에서 안정적인 충돌성능을 확보할 수 있다.
상기 도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 강재(10)는 접합소재의 상부에 위치하고, 상기 제2 강재(20)는 접합소재의 하부에 위치할 수 있다.
(S30) 접합강재 가열단계
상기 단계는 상기 접합강재를 910℃~950℃로 가열하는 단계이다. 한 구체예에서 상기 접합강재를 910℃~950℃에서 4분~6분 동안 가열할 수 있다.
상기 범위에서 접합강재의 성형성을 확보할 수 있다. 상기 가열온도를 910℃ 미만에서 실시하는 경우 상기 접합강재의 성형성을 확보하기 어려우며, 950℃를 초과하여 실시하는 경우 생산성이 저하되고 에너지 측면에서 분리할 수 있다.
상기 성형시간이 4분 미만인 경우, 상기 접합강재의 성형성을 확보하기 어려우며, 6분을 초과하여 실시하는 경우 생산성이 저하되고 에너지 측면에서 분리할 수 있다.
(S40) 중간성형체 제조단계
상기 단계는 상기 가열된 접합강재를 열간 프레스 성형하여 중간성형체를 제조하는 단계이다.
한 구체예에서 상기 열간 프레스 성형시, 상기 가열된 접합강재를 5~20초 이내로 열간 프레스용 금형에 이송하여 열간 프레스 성형할 수 있다. 상기 범위로 이송시, 상기 접합강재의 위치별 재질 편차를 최소화 할 수 있다. 예를 들면 9~11초 일 수 있다.
(S50) 냉각단계
상기 단계는 상기 중간성형체를 냉각하는 단계이다. 한 구체예에서 상기 냉각은 상기 중간성형체를 50~150℃/s의 냉각속도로 냉각할 수 있다.
상기 냉각속도로 냉각시 상기 중간성형체의 미세조직이 완전한 마르텐사이트(martensite) 조직으로 상변태가 이루어져 인성 등의 물성이 우수할 수 있다.
본 발명의 성형체 제조방법을 적용시, 열간프레스 공정시 공정변수에 따른 성형체의 부위별 인장강도 및 연신율 등의 재질 편차를 최소화 할 수 있으며, 제조된 성형체의 강성 및 성형성이 우수하고, 성형체의 전반적인 인성 향상을 도모할 수 있으며, 상기 공정 변수에 따른 재질 편차를 최소화함에 따라 생산성 및 경제성이 우수하여 충돌 부재용 부품 소재로 사용되기 적합할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예 및 비교예
탄소(C): 0.2~0.3 중량%, 실리콘(Si): 0.2~0.5 중량%, 망간(Mn): 1.0~2.0 중량%, 인(P): 0 중량% 초과 0.02 중량% 이하, 황(S): 0 중량% 초과 0.001 중량% 이하, 구리(Cu): 0 중량% 초과 0.05 중량% 이하, 알루미늄(Al): 0 중량% 초과 0.05 중량% 이하, 티타늄(Ti): 0.01~0.10 중량%, 크롬(Cr): 0.1~0.5 중량%, 몰리브덴(Mo): 0.1~0.5 중량%, 보론(B): 0.001~0.005 중량% 및 잔부의 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함하며, 인장강도가 1,510 MPa인 제1 강재를 마련하였다.
하기 표 1의 함량의 합금 성분과, 잔부의 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬래브를 슬래브 재가열 온도: 1,220℃에서 재가열하고, 마무리 압연온도: 880℃에서 열간 압연하고, 권취온도: 650℃에서 권취하여 열연코일을 제조하였다. 상기 열연코일을 언코일링하고, 산세 후 냉간 압연하여 냉연판재를 제조한 다음, 상기 냉연판재를 810℃로 가열하고, 상기 가열된 냉연판재를 33℃/s의 냉각속도로 냉각하여 소둔하여 제2 강재를 마련하였다.
상기 도 2 및 도 3과 같이, 제1 강재(10) 및 제2 강재(20)를 레이저 용접을 이용하여 접합하여 접합강재를 제조하였다. 상기 접합강재를 930℃에서 5분간 가열한 다음, 상기 가열된 접합강재를 10초 만에 열간 프레스용 금형에 이송하여 열간 프레스 성형하여 중간성형체를 제조하고, 상기 중간성형체를 50~150℃/s의 냉각속도로 냉각하여 성형체를 제조하였다.
Figure 112015092597305-pat00001
상기 실시예 및 비교예의 성형체에 대하여, 제2 강재에 해당하는 부위의 인장강도, 항복강도 및 연신율을 각각 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
　구분 인장강도
(MPa)		 항복강도
(MPa)		 연신율
(%)
실시예 780 227 14%
비교예 695 225 13%
도 4(a)는 실시예의 제2 강재 해당 부위의 열간 프레스 금형 이송 시간에 따른 최종 미세조직 변화를 나타낸 것이며, 도 4(b)는 비교예의 제2 강재 해당 부위의 열간 프레스 금형 이송 시간에 따른 최종 미세조직 변화를 나타낸 것이다.
상기 표 2, 도 4(a) 및 도 4(b)를 참조하면, 상기 비교예의 제2 강재는, 실시예 보다 상기 접합강재의 가열 이후 열간 프레스용 금형에 이송하는 시간의 변화와, 상기 중간성형체 및 금형의 냉각 속도에 따라 마르텐사이트(martensite) 및 페라이트(ferrite) 분율의 급격한 변화가 발생하여, 성형체의 부위별 재질 편차가 발생할 가능성이 높은 것을 알 수 있었고, 차량의 충돌 부재 부품 용도로 부적합함을 알 수 있었다.
반면, 상기 실시예의 제2 강재는, 제어가 어려운 열간 프레스 금형의 이송시간 등의 공정 변수에 따라 발생하는 성형체의 재질편차를 방지하기 위해 보론(B) 및 크롬(Cr) 및 니오븀(Nb)을 첨가하여 소입성을 높이고, 탄소(C) 첨가량을 감소하여 마르텐사이트(Martensite) 분율을 감소시켜, 열간 프레스 공정 변수(열간 프레스 금형의 이송시간) 범위 내에서 베이나이트(Bainite) 조직을 안정적으로 확보하여, 성형체의 부위별 재질 편차를 방지할 수 있음을 알 수 있었다. 또한 고가의 몰리브덴(Mo)을 배제하고도 비교예의 제2 강재보다 인성이 우수하여, 경제성이 우수함을 알 수 있었다.
도 5는 실시예 및 비교예의 성형체의 제2 강재 해당 부위의 열간 프레스 금형 이송시간에 따른 인장강도의 변화를 나타낸 것이다. 상기 도 5를 참조하면, 비교예는 실시예에 비해 이송시간에 따라 인장강도의 변화가 컸으며, 실시예는 이송시간의 변화에 따른 인장강도의 변화가 적음을 알 수 있었다.
도 6은 실시예 및 비교예의 성형체의 제2 강재 해당 부위의 열간 프레스 금형 이송시간에 따른 연신율의 변화를 나타낸 것이다. 상기 도 5를 참조하면, 비교예는 실시예에 비해 이송시간에 따라 연신율의 변화가 컸으며, 실시예는 이송시간의 변화에 따른 연신율의 변화가 적음을 알 수 있었다.
도 7은 실시예 성형체의 제2 강재 해당 부위의 열간 프레스 금형 이송시간에 따른 표면조직을 나타낸 것이다. 상기 도 7을 참조하면, 상기 실시예는 이송시간에 따른 미세조직의 변화가 적은 것을 알 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
10: 제1 강재 20: 제2 강재

Claims (7)

  1. 제1 강재 및 제2 강재를 마련하는 단계;
    상기 제1 강재 및 제2 강재를 접합하여 접합강재를 제조하는 단계;
    상기 접합강재를 910℃~950℃로 가열하는 단계;
    상기 가열된 접합강재를 열간 프레스 성형하여 중간성형체를 제조하는 단계; 및
    상기 중간성형체를 냉각하는 단계;를 포함하며,
    상기 열간 프레스 성형시, 상기 가열된 접합강재를 5~20초 이내로 열간 프레스용 금형에 이송하는 것이며,
    상기 제2 강재는, 탄소(C): 0.04~0.06 중량%, 실리콘(Si): 0.2~0.4 중량%, 망간(Mn): 1.6~2.0 중량%, 인(P): 0 중량% 초과 0.018 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.003 중량% 이하, 크롬(Cr): 0.1~0.3 중량%, 보론(B): 0.0009~0.0011 중량%, 티타늄(Ti): 0.01~0.03 중량%, 니오븀(Nb): 0.04~0.06 중량%, 및 잔부의 철(Fe)과 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬래브를 1,200~1,250℃에서 재가열하는 단계;
    상기 재가열된 강 슬래브를 열간 압연하는 단계;
    상기 열간 압연된 강 슬래브를 권취하여 열연코일을 제조하는 단계;
    상기 열연코일을 언코일링하고, 냉간 압연하여 냉연판재를 제조하는 단계; 및
    상기 냉연판재를 소둔하는 단계;를 포함하여 제조되며,
    상기 소둔은 상기 냉연판재를 810℃~850℃에서 가열하고, 그리고
    상기 가열된 냉연판재를 10~50℃/s의 냉각속도로 냉각하는 단계;를 포함하여 이루어지고,
    상기 제1 강재의 인장강도는 1300~1600 MPa 이며, 상기 제2 강재의 인장강도는 600~950 MPa인 것을 특징으로 하는 성형체 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중간성형체의 냉각은, 상기 중간성형체를 50~150℃/s의 냉각속도로 냉각하는 것을 특징으로 하는 성형체 제조방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 권취는 620~660℃의 권취온도에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형체 제조방법.

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