KR101892661B1 - 핫 스탬핑용 강판, 핫 스탬핑 방법 및 핫 스탬핑된 부품 - Google Patents

핫 스탬핑용 강판, 핫 스탬핑 방법 및 핫 스탬핑된 부품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스탬핑 성형에 사용되는 강판, 핫 스탬핑의 성형 방법 및 핫 스탬핑된 부품에 관한 것이다. 핫 스탬핑에 사용되는 상기 강판은 중량 백분율로 C를 0.18 ~ 0.42%, Mn을 4 ~ 8.5%, Si+Al를 0.8~3.0%로 포함하고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지며, 상기 강판의 합금 원소들은, 핫 스탬핑 후의 강판의 마텐자이트 변태 시작 온도의 실제 측정값이 280℃ 이하가 되도록 한다. 상기 핫 스탬핑된 부품의 제조방법은, 재료를 700 내지 850℃의 온도로 가열한 뒤 스탬핑 성형하고; 그런 다음 마텐자이트 변태 시작 온도보다 150 내지 260℃ 낮은 온도로 냉각시키고; 상기 핫 스탬핑된 부품을 160 내지 450℃로 가열하는 것의 탬퍼링 열처리 후에 1 내지 100,000초 동안 유지시키고, 상기 스탬핑된 부품을 실온으로 냉각시키는 것을 포함한다. 상기 성형 부품의 항복 강도는 1200MPa 이상, 인장 강도는 1600MPa 이상, 및 총 연신율이 10% 이상이다.

Description

핫 스탬핑용 강판, 핫 스탬핑 방법 및 핫 스탬핑된 부품
본 발명은 새로운 핫 스탬핑(hot stamping)용 강판(steel sheet), 핫 스탬핑 방법 및 그로부터 제조된 초고강도-인성(toughness)의 성형 부품(formed component)에 관한 것으로, 더욱 특히 차량용 기타 안전 구조 부품 및 보강(reinforcement) 부품뿐만 아니라, 차량용 다른 고강도-인성 부품으로 사용하기 위한 핫 스탬핑 방법에 의해 고강도-인성 부품을 제조하는 새로운 핫 스탬핑용 강판에 관한 것이다.
에너지 절약, 안전 및 환경 보호는 전세계의 현재 차량 개발의 주제이며, 차량의 경량화가 매우 중요한 역할을 한다. 고강도 강(steel)의 사용은 중량 감소 및 안전을 위해 필연적인 추세이다. 그러나, 강재(steel materials)의 강도가 증가하면, 일반적으로 성형 특성이 저하되어 차량 설계에 필요한 복잡한 형상의 부품을 성형하기 어려워지고; 한편, 스프링백(springback)은 고강도 강을 냉간 성형(cold forming)할 때 심각한 문제가 되므로, 스탬핑된 부품의 크기와 형상을 정밀하게 제어하기 어려우며; 고강도 강재의 콜드 스탬핑(cold stamping) 공정 중에 금형(die)이 심각하게 소모되어 스탬핑 비용이 증가하게 된다.
고강도 강의 콜드 스탬핑의 상기 문제점을 해결하기 위해, 핫 스탬핑 또는 열간 성형(hot forming)이라고 하는, 1000MPa 이상의 강도를 가진 차량 부품을 제조하기 위한 성형 방법이 성공적으로 개발되어 대규모로 상업적으로 적용되고 있다. 상기 방법은, 강판을 850 내지 950℃의 오스테나이트(austenite) 영역으로 가열하는 단계; 및 상기 강판을 냉각 시스템에서 금형에 넣고, 고온에서 스탬핑하여 성형하는 단계를 포함한다. 이 온도에서 상기 재료는 좋은 성형 특성을 가질 뿐만 아니라, 최대 200MPa의 강도와 40%를 초과하는 연신율을 가지며, 그리고 차량 설계에 요구되는 복잡한 부품으로 성형할 수 있고, 또한 스프링백이 발생하는 양이 적고, 높은 성형 정밀성을 가진다. 스탬핑할 때 상기 강판을 프레스 강화(press hardening)시켜서 전체가 마텐자이트(martensite) 구조인 고강도 성형 부품을 수득한다.
나강(Bare steel)은 열간 성형 과정에서 산화될 수 있어, 금형 뿐만 아니라, 강의 표면 품질에도 영향을 미칠 수 있다. 그러나, 통상적인 강판의 아연 도금(galvanizing) 기술은 핫 스탬핑 공정의 조건들을 만족시킬 수 없다. 미국 특허 제 US6296805B1 호는 핫 스탬핑에 사용하기 위한 알루미늄 또는 알루미늄-실리콘 합금으로 코팅된 강판을 개시하고 있다. 상기 핫 스탬핑 및 가열 공정에서 철-알루미늄 합금 코팅을 형성하기 위해, 매트릭스 재료(matrix material) 내의 철을 상기 알루미늄 코팅에 확산시킬 수 있다. 오스테나이트화 가열 온도에서, 상기 철-알루미늄 코팅은 산화되지 않을 것이므로, 전체 핫 스탬핑 방법에서 강판이 산화되는 것을 효율적으로 보호할 수 있고, 상기 코팅은 성형 부품의 내식성(corrosion resistance)을 어느 정도 향상시킬 수 있다. 그러므로 이것은 상업적 목적으로 널리 사용되고 있다. 그러나, 종래의 아연 도금된 강판과 비교하면, 상기 알루미늄-실리콘 코팅은 전기 화학적 부식으로부터 강판을 보호할 수 없다. 유럽 특허 제 1143029호는 열간 압연(hot-rolled) 강판에 아연 또는 아연 합금을 코팅하여 형성된 아연 도금된 강판으로 핫 스탬핑된 부품을 제조하는 방법을 제공한다. 그러나, 아연 도금된 아연 코팅은 약 780℃의 상대적으로 낮은 용융점을 가지므로 아연이 증발될 수 있고, 열간 성형 공정에서 아연-철 코팅이 용융될 수 있으며, 이로 인해 액체 내에서 취화(embrittlement)를 일으키고 열간 성형된 강의 강도를 저하시킬 수 있다.
중국 특허 제 103392022 호는, 더 높은 강도 및 연신율을 실현시킬 수 있는 퀀칭-및-파티셔닝(quenching-and-partitioning) 공정에 기초한 핫 스탬핑 기술을 제공하지만; 일반적으로 냉각 온도를 100℃ 내지 300℃의 범위 내에서 제어할 필요가 있어, 부속품들의 온도 균일성 및 제조 공정상의 복잡함을 제어하는 데 어려움이 있으므로, 핫 스탬핑된 부품의 실질적인 제조에 불리하고; 오스테나이트화를 위한 열처리 온도가 꽤 높아서 아연 도금된 판의 핫 스탬핑에 좋지 않고 에너지를 많이 소비한다.
중국 특허 제 101545071 호는 오스테나이트화 가열 온도를 50℃까지 감소시킬 수 있는 새로운 핫 스탬핑된 강판을 제공하며, 이는 제조 비용을 어느 정도 감소시킬 수 있다. 그러나, 상기 핫 스탬핑된 강의 강도-인성은, 종래의 핫 스탬핑된 재료인 22MnB5와 비교했을 때 유의미하게 개선되지는 않는다.
중국 특허 제 102127675B 호는 핫 스탬핑 온도를 낮출 수 있는 합금 설계 및 스탬핑 방법을 제공한다. 상기 방법은, 핫 스탬핑 온도를 낮춘 조건하에, 재료를 730℃ 내지 780℃의 범위의 온도로 가열하는 단계 및 Ms점(Ms point)보다 30℃ 내지 150℃ 낮은 온도(즉, 통상 150℃ 내지 280℃로 냉각)로 스탬핑하고 냉각하는 단계, 그런 다음 150℃ 내지 450℃의 범위의 온도로 상기 재료를 더 가열하고 그 온도를 1~5분간 유지하여 탄소를 마텐자이트로부터 잔류 오스테나이트로 파티셔닝함으로써 최종 상태로 안정화시키는 단계를 포함한다. 이 방법을 적용함으로써, 상기 핫 스탬핑된 재료의 연성(ductility)은, 잔류 오스테나이트의 변태 유기 소성(Transformation Induced Plasticity, TRIP) 효과를 기반으로 하여 증가될 수 있지만, 연신율이 10%를 초과하면, 상기 재료의 항복 강도(yield strength)는 1150MPa 미만으로 제한을 받는다. 이 방법에서 상기 부품을 150℃ 내지 450℃의 범위의 온도로 가열하고 그 온도로 유지하기 전에, 150℃ 내지 280℃의 특정 범위의 온도로 냉각해야 하는데, 이러한 방법은 부품의 온도 정확성 및 균일성을 거의 제어할 수 없게 하거나, 또는 이들의 퀀칭 온도를 제어하기 위해 복잡한 제조방법을 요하므로, 핫 스탬핑된 부품의 실질적 제조에 불리하다.
본 발명의 목적은 핫 스탬핑용 강판, 핫 스탬핑 방법 및 그로부터 제조된 부품을 제공하는 것이다. 상기 강판의 마텐자이트 변태(martensitic transformation)시작 온도를 상대적으로 낮춤으로써, 보다 낮은 온도에서의 퀀칭을 보장하여, 부품의 초고강도 및 인성 간의 조화를 이룰 수 있다. 재료의 마텐자이트 변태 시작 온도점(Ms)이 280℃ 이하로 설정되었으므로, 본 발명의 핫 스탬핑 방법에서, 퀀칭 온도는 일반적으로 상기 마텐자이트 변태 시작 온도점(Ms)보다 150 내지 260℃ 낮게 설정되고, 이는 별도로 재가열되고 더 높은 온도에서 유지되기 전에, 상기 재료를 0 내지 100℃ 범위의 온도인 매질에서 예컨대, 공기 또는 냉수, 온수 또는 열수에서 편리하게 냉각시킬 수 있도록 한다. 따라서, 부품에 대한 양호한 온도 균일성 및 정밀도로 인해 온도 제어를 작동시키기 쉽고, 균일하고 양호한 구조적 특성을 얻을 수 있다. 본 발명에서, 상기 스탬핑된 부품은 Ms점보다 150℃ 내지 260℃ 낮은 온도로 곧바로 냉각된 후(즉, 보통 0 내지 100℃로 냉각됨), 재가열되고 더 높은 온도에서 유지되어, 상기 스탬핑된 부품의 초고강도 및 인성 간의 조화를 보장한다. 이들의 기계적 특성은 1600MPa 이상의 인장 강도(tensile strength), 1200MPa 이상의 항복 강도, 및 10% 이상의 신장률에 도달할 수 있다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 핫 스탬핑용 강판이 제공된다. 상기 강판은 중량 백분율로 C를 0.18 내지 0.42%, Mn을 4 내지 8.5%, Si+Al를 0.8 내지 3.0%로 포함하고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지며, 상기 강판의 합금 원소들은, 핫 스탬핑 후의 강판의 마텐자이트 변태 시작 온도의 실제 측정값이 280℃ 이하가 되도록 한다. 잔류 오스테나이트의 보다 작은 분율은 상기 부품의 연성을 향상시키는 데 도움이 되지 않지만, 잔류 오스테나이트의 과도한 체적 분율은 오스테나이트 안정성 감소를 초래하여, 상기 부품의 강도-인성 개선에 좋지 않은 인장 변형(tensile deformation) 또는 충돌 변형(collision deformation)이 일어나는 중에, 이들의 더 이른 TRIP 효과를 유도한다. 상당한 안정성 및 상당한 부피 분율을 갖는 잔류 오스테나이트를 얻기 위해서는, 적당한 마텐자이트 변태 시작 온도 및 이에 상응하는 퀀칭 온도를 설정할 필요가 있다. 예를 들어 공기 또는 0 내지 100℃의 물에 의해 상기 부품을 냉각시키기 위해, 본 발명은 상기 성형 부품의 퀀칭 온도를 0 내지 100℃ 범위 내의 특정 온도로 설정한다. 상당한 안정성 및 상당한 부피 분율을 갖는 잔류 오스테나이트를 함유하는 고강도-인성의 부품을 수득하기 위해, 본 발명은 마텐자이트 변태 시작점이 280℃ 이하가 되는 요건을 만족시키도록 상기 강판의 합금 원소들을 설정한다.
본 발명의 강판은 Mn 함량이 4 내지 8.5%, 바람직하게는 5 내지 7.5%인 Mn 고함량 설계를 기본으로 한다. 망간은 마텐자이트 변태 시작 온도를 낮출 수 있다. 본 발명의 강에 망간과 탄소를 결합시키는 것은, 상기 재료의 마텐자이트 변태 시작 온도를 280℃ 미만으로 낮추도록 설정된 것이며, 이는 상기 부품의 기계적 특성을 향상시키기 위해서 예를 들어 실온 냉각 또는 온수 퀀칭의 경우에, 상기 핫 스탬핑된 부품의 냉각 조건이 상당한 부피 분율의 오스테나이트를 잔류시킬 수 있도록 보장한다. 망간은 핫 스탬핑용 강의 오스테나이트화 온도를 감소시킬 수 있어서, 상기 핫 스탬핑 방법에서 아연 도금된 핫 스탬핑용 강의 오스테나이트화 가열 온도가 780℃ 미만이 될 수 있고, 이로써 아연의 액화 및 심각한 산화를 막고 액체 아연 취화를 피하게 되며, 한편, 감소된 오스테나이트화 온도로 인해 에너지가 절약된다. Mn은 오스테나이트로부터 페라이트(ferrite)로의 전이(transition)를 억제하는 우수한 효과를 갖기 때문에, 높은 Mn 함량은 강의 경화능(hardenability)을 향상시킬 수 있다. 그러나, 본 출원인은 과도하게 높은 Mn 함량, 즉 8.5%를 초과하면, 퀀칭 후의 상기 재료가 취성(brittle) ξ 마텐자이트(ξ martensite)를 형성하여, 상기 강판의 연성을 저하시키는 것을 발견하였다. 띠라서, 망간 함량의 상한은 너무 높아서는 안되며, 바람직하게는 8.5%이다. 본 출원인은 4 내지 8.5%의 Mn 함량이 고경화성 및 고강도-인성의 최적의 조합을 실현할 수 있음을 발견하였다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 강판은, 5% 이하의 Cr; 2.0% 이하의 Mo; 2.0% 이하의 W; 0.2% 이하의 Ti; 0.2% 이하의 Nb; 0.2% 이하의 Zr; 0.2% 이하의 V; 2.0% 이하의 Cu; 및 4.0% 이하의 Ni; 및 0.005 % 이하의 B의 성분들 중 적어도 하나를 추가로 포함한다. 본 출원인은 이들 성분 중 하나 이상과 상기 기본 성분의 조합이 강의 오스테나이트화 온도를 감소시키고, 나아가 마텐자이트 변태 시작 온도점이 280℃ 이하로 감소되거나, 본래의 오스테나이트 결정립 크기를 더욱 세밀하게 할 것이며, 이로써 이들의 기계적 특성이 1600MPa 이상의 인장 강도, 1200MPa 이상의 항복 강도 및 10% 이상의 연신률에 도달할 수 있도록, 상기 스탬핑된 부품의 초고강도 및 인성 사이의 조화가 더욱 보장된다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에 따르면, 상기 강판은 열간 압연 강판, 냉간 압연 강판 또는 코팅된 강판을 포함한다. 상기 코팅된 강판은, 그 위에 금속의 아연 코팅이 형성된 열간 압연 강판 또는 냉간 압연 강판인, 아연 도금된 강판일 수 있다. 상기 아연 도금된 강판은, 용융 아연 도금(hot-dip galvanized, GI), 아연 도금(galvannealed, GA), 아연 전기 도금 또는 아연-철 전기 도금(zinc electroplated or zinc-iron electroplated, GE)으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함한다. 상기 코팅된 강판은, 그 위에 알루미늄-실리콘 코팅이 형성된 열간 압연 강판 또는 냉간 압연 강판, 또는 유기 코팅된 강판, 또는 다른 합금으로 코팅된 강판일 수 있다.
또한 본 발명의 제2 양태에 따르면, 핫 스탬핑 공정을 제공하며, 이는 하기 단계들을 포함한다: a) 상기 제1 양태에 기재된 임의의 부품의 강판 또는 그것의 예비성형 부품을 제공하는 단계; b) 상기 강판 또는 그것의 예비성형 부품을 700 내지 850℃의 범위의 온도로 가열하는 단계; c) 성형 부품을 얻기 위해 상기 가열된 강판 또는 그것의 예비성형 부품을 스탬핑용 금형으로 이동시키는 단계; 및 d)상기 성형 부품을 마텐자이트 변태 시작 온도점보다 150 내지 260℃ 낮은 온도로 냉각하는 단계. 당업자는 상기 성형 부품의 온도가, 마텐자이트 변태 시작 온도점보다 150 내지 260℃ 낮은 온도로 낮춰질 수 있다면, 금형 내의 냉각, 공기에 의한 냉각 또는 0 내지 100℃의 물에 의한 냉각과 같은 임의의 냉각 방법이 사용될 수 있음을 이해해야 하며, 상기 냉각 방법에는 제한이 없다. 상기 냉각 온도는 바람직하게는 실온 이하이다. 본 발명의 상기 강판의 가열 온도는 700 내지 850℃의 범위의 온도로 유지됨으로써, 상기 아연 도금된 판이 핫 스탬핑에 의해서 성형되거나 또는 핫 스탬핑에 의해 간접적으로도 성형될 수 있도록 한다. 또한, 상기 가열 온도는 비교적 낮으므로 에너지가 크게 절약되고, 고온 가열을 위한 다양한 장비의 비용을 절감할 수 있다. 본 발명의 핫 스탬핑 방법에 따르면, 퀀칭 온도는 당해 기술 분야의 통상적인 온도(예를 들어, 중국 특허 제 102127675B 호에서 전술한 바와 같이 150 내지 280℃)에 비해 크게 감소 되고, 100℃ 이하로 제어될 수 있으며, 이로써 냉각 제어 방법을 공기에 의한 냉각 또는 0 내지 100℃의 물에 의한 냉각(즉, 열수에서 퀀칭)과 같이 더 유연하게 할 수 있으므로, 가장 저렴하고 가장 제어가 쉬운 퀀칭 매체인 물을 상기 핫 스탬핑 공정에 적용하여, 균일한 온도 및 용이한 제어성의 유리한 효과를 달성할 수 있다. 또한, 열 에너지를 절약할 수 있으며 고온 퀀칭을 위한 다양한 장비 비용을 절감할 수 있다. 또한, 본 발명의 스탬핑 공정에 의해 열처리 전의 상기 부품의 초기 오스테나이트 부피 분율을 23% 미만으로 제어할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에 따르면, 열처리 단계는 또한 d)단계 이후에 수행될 수 있는데, 즉, 상기 성형 부품의 구조 및 성질을 최적화하기 위해 상기 성형 부품을 160 내지 450℃의 온도 범위로 가열하고 그 온도로 1 내지 100000초 동안 유지한 후, 상기 성형 부품을 임의의 냉각 조건하에서 임의의 냉각 방법에 의해 실온으로 냉각시킴으로써, 상기 변태된 마텐자이트가 오스테나이트로 재변형되어 오스테나이트 분율을 32% 이하로만 증가될 수 있도록 하고, 그 다음 탄소를 마텐자이트에서 오스테나이트로 파티셔닝함으로써(partitioned) 상기 오스테나이트를 안정화시키고, 이로써 항복 강도가 1200MPa 이상, 인장 강도가 1600MPa 이상, 및 총 연신율이 10% 이상인 성형 부품을 수득할 수 있게 된다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에 따르면, 상기 열처리 단계는, 상기 퀀칭된 성형 부품을 일정 시간 동안 둔 후에 수행될 수 있고, 즉 상기 열처리 단계는 퀀칭 단계 후에 즉시 수행될 필요는 없다. 당업자는, 종래 기술의 QP(퀀칭-파티셔닝) 공정은 100℃ 보다 높은 온도로 퀀칭 온도를 제어할 필요가 있으므로, 상기 부품의 온도를 퀀칭 온도 이상의 온도로 유지하기 위해 성형 부품을 250℃ 이상의 파티셔닝 온도로 즉시 가열해야 하는데, 이것은 공정 구현 및 생산 라인 레이아웃(production line layout)에 유리하지 않다는 점을 이해해야 한다. 그에 반해, 본 발명의 퀀칭 온도는 실온 이하로 제어되는 것처럼 100℃ 미만으로 낮출 수 있기 때문에, 본 발명의 열처리 단계를 퀀칭 직후에 수행할 필요는 없고, 예를 들어 부품을 열처리하기 전에 실온에서 일정 시간 둘 수 있으며, 이는 실용적인 핫 스탬핑 산업에서 생산 라인 레이아웃, 공정 및 생산 페이싱(pacing) 배열에 도움이 된다. 또한, 상기 핫 스탬핑된 부품은, 예를 들어 핫 스탬핑 생산 라인에서 멀리 떨어진 열처리 작업장에서, 또는 부품 운반 과정 중에, 또는 차량 최종 조립 라인에서와 같은 임의의 위치에서 열처리 될 수 있다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 상기 제2 양태의 임의의 핫 스탬핑 공정에 따른 상기 제1 양태의 임의의 부품을 갖는 강철판으로 제조된 성형 부품이 제공되고, 여기에서 상기 d)단계 이후에 성형 부품의 미세 구조는, 부피율로 잔류 오스테나이트를 3% 내지 23%, 페라이트를 10% 이하, 나머지는 마텐자이트를 포함하고, 또는 2% 이하의 탄화물(carbide)을 더 함유한다. 또한, 상기 성형 부품은 d)단계 이후에 템퍼링 열처리 될 수 있으며, 이때 성형 부품의 미세 구조는 부피율로 잔류 오스테나이트를 7% 내지 32%, 페라이트를 10% 이하, 나머지는 마텐자이트를 포함하고, 또는 2% 이하의 탄화물을 더 함유하며, 이로써 항복 강도가 1200MPa 이상, 인장 강도가 1600MPa 이상, 및 총 연신율이 10% 이상인 성형 부품을 수득한다.
본 발명의 바람직한 일 구현예에 따르면, 상기 성형 부품은 차량 안전 구조 부품, 보강 구조 부품 및 고강도-인성 차량 구조 부품 중 적어도 하나로서 사용될 수 있다. 구체적으로는, 상기 성형 부품을 B-필러 보강재(B-pillar reinforcement), 범퍼(bumper), 카 도어 빔(car door beam) 및 휠 스포크(wheel spoke) 중 적어도 하나로서 사용할 수 있다. 물론, 성형 부품은 경량 및 고강도, 또는 고강도 및 고연성을 필요로 하는 육상 차량의 다른 모든 부품에도 사용될 수 있다.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 핫 스탬핑된 부품의 강도-인성을 향상시키기 위한 열처리 방법이 제공되며, 이하의 공정들을 포함한다: 임의의 상기 강판 또는 그것의 예비성형 부품을 700 내지 850℃의 범위의 온도로 가열한 후, 이를 스탬핑하여 성형 부품을 수득하고, 이 때 상기 강판 또는 그것의 예비성형 부품을 상기 온도 범위에서 1 내지 10000초 동안 유지하며; 상기 성형 부품을 마텐자이트 변태 시작 온도점보다 150 내지 260℃ 낮은 온도로 냉각시키고, 상기 냉각 방법은 금형 내의 냉각, 공기에 의한 냉각, 0 내지 100℃의 물에 의한 냉각을 포함하고, 이 때 냉각 속도는 0.1 내지 1000℃/초이며; 상기 냉각된 성형 부품을 Ac1 이하의 온도 범위로 다시 가열하여 열처리하고, 상기 성형 부품을 상기 온도 범위에서 1 내지 100000초 동안 유지시키고; 및 임의의 냉각 조건하에서 임의의 냉각 방법에 의해 상기 성형 부품을 실온으로 추가적으로 냉각시킨다. 본 발명의 열처리 방법을 사용함으로써, 퀀칭 온도는 100℃ 미만의 온도(열수 퀀칭에 의해 실현될 수 있는 온도)로 제어될 수 있으므로 균일한 온도 및 용이한 제어성의 유리한 효과를 달성한다. 또한, 열 에너지를 절약할 수 있으며 고온 퀀칭을 위한 다양한 장비 비용을 절감할 수 있다. 상기 변태된 마텐자이트의 일부가 오스테나이트로 재변형되어 일반적으로 오스테나이트 분율을 32% 이하로만 증가시키도록 한 다음, 오스테나이트를 안정화시키기 위해 탄소 파티셔닝을 수행할 수 있다.
본 발명의 기술적 해결 방법에 따르면, 적어도 다음과 같은 이점을 얻을 수 있다.
1. 종래 기술과 비교하여, 본 발명의 강판은 온도 제어, 온도 균일성, 부품의 균일한 구조적 특성 및 에너지 절약에 유리한, 100℃ 미만의 낮은 오스테나이트화 온도 및 퀀칭 온도를 가진다.
2. 조성의 설계에 기초하여, 열처리(탄소-파티셔닝) 공정에서, 바람직한 조건하에서 오스테나이트의 양이 분명히 증가할 것이고 새로 생성된 오스테나이트는 강의 강도-인성을 개선시키는 데 명백히 유리할 것이다.
3. 종래의 직접적 퀀칭 공정과 비교하여, 본 발명의 강은 1200MPa 이상의 높은 항복 강도를 가지며, 높은 항복 강도는 차량 구조 부품의 성능의 향상에 대한 중요한 지표이다.
4. 종래의 핫 스탬핑용 강판과 비교하여, 본 발명의 강판은 높은 경화능을 가지며, 그것의 핫 스탬핑된 부품은 항복 강도가 1200MPa 이상, 인장 강도가 1600MPa 이상 및 연신율이 10% 이상인 초고강도-연신율의 제품을 수득한다.
도 1a 및 1b는 본 발명의 강판의 열간 압연 판에서의 잔류 오스테나이트 양의 변화를 도시한 것이고;
도 2a 및 2b는 본 발명 강철의 냉간 압연 판에서의 잔류 오스테나이트 양의 변화를 도시한 것이며;
도 3은 본 발명의 열처리 후의 본 발명의 강의 일 구현예의 미세 구조를 도시한 것이고; 및
도 4는 본 발명의 열처리 후 본 발명의 강의 전형적인 라스(lath) 분포 미세 구조를 도시한 것이다.
본 발명은 구현예들을 참조하여 상세히 설명될 것이다. 상기 구현예들은 예시적인 기술적 해결책을 설명하기 위한 것이며, 본 발명은 이들 구현예들에 한정되지 않는다.
본 발명은, 아연 도금되고 직접 핫 스탬핑될 수 있는 강판 및 그 강판의 성형 부품, 및 그 제조방법을 제공하고, 상기 핫 스탬핑된 부품의 강도-인성을 향상시키는 열처리 방법을 제공한다. 상기 성형 부품은 항복 강도가 1200MPa 이상이고, 인장 강도가 1600MPa 이상이며, 연신율이 10% 이상일 수 있다. 성형 부품을 제조하는 방법은 상대적으로 낮은 가열 온도를 필요로 하므로 에너지를 크게 절약할 수 있다. 상기 아연 도금된 강판은 핫 스탬핑에 직접 사용될 수 있으며 충분한 강도를 유지할 수 있다. 상기 제조시에 성형 부품을 마텐자이트 변태 시작 온도보다 150 내지 260℃ 낮은 온도로 퀀칭하고, 공기에 의해 실온으로 또는 온수 퀀칭에 의해 냉각될 수 있고, 이는 균일한 온도 및 용이한 제어성을 실현시킨다.
본 발명의 상기 강의 화학 성분(중량 백분율에 의함)은 다음과 같은 이유로 한정된다:
C: 0.18% 내지 0.42%
탄소는 침입형 고용체(interstitial solid solution)에 의해 강의 강도를 크게 증가시킬 수 있는 가장 저렴한 강화 원소이다. 그리고 탄소 함량의 증가는 Ac3를 크게 줄여 가열 온도를 낮추고 에너지를 절약한다. 탄소가 마텐자이트 변태 시작 온도를 크게 낮출 수 있지만, 마텐자이트 변태 시작 온도가 280℃ 이하인 합금 설계의 요건 및 강의 미세 구조에 대한 요건을 충족해야 하며, 탄소가 가장 중요한 침입형 고용체 강화 원소이므로, 탄소 함량의 하한은 0.18%이다. 그러나, 탄소 함량이 지나치게 많으면 강의 용접성이 나빠질 수 있고, 강판의 강도가 크게 증가하고 인성이 감소할 수 있기 때문에, 탄소 함량의 상한은 0.42%이다. 바람직한 값은 0.22% 내지 0.38%이다.
Mn : 4% 내지 8.5%, Cr : 5% 이하
Mn은 본 발명에서 중요한 원소이다. Mn은 좋은 탈산제(deoxidizer) 및 탈황제(desulfurizer)이다. Mn은 오스테나이트 영역을 확장시키고 Ac3 온도를 감소시킬 수 있는 오스테나이트 안정화 원소이다. Mn은 오스테나이트가 페라이트로 변태하는 것을 억제하고 강의 경화능을 향상시키는데 좋은 효과가 있다. Cr은 산화 저항성 및 내식성을 향상시킬 수 있으며, 스테인리스 강의 중요한 합금 원소이다. Cr은 중간 정도의 강한 탄화물 형성 원소이다. 고용 강화에 의해 강의 강도 및 경도(hardness)를 향상시킬 뿐만 아니라, 오스테나이트의 확산 속도가 낮고 이로 인해 탄소의 확산을 억제하게 되어 오스테나이트의 안정성을 향상시키고 강의 경화능을 증가시킬 수 있다. Cr의 함량 증가는 퀀칭 후의 잔류 오스테나이트의 양을 크게 향상시킬 수 있다. 강 중의 Mn 및 Cr의 백분율은 마텐자이트 변태 시작 온도 및 강의 탄소 함량에 대한 합금 설계 요건에 따라 결정된다. 두 원소 Mn 및 Cr 중 하나 또는 둘 모두가 첨가될 수 있다. 열 처리하는 동안 가열 온도를 낮추기 위해, 상기 마텐자이트 변태 시작 온도가 280℃ 이하가 되는 것을 보장하기 위해 Mn의 하한을 4%로 설정하고, 한편 상기 아연 도금된 강판이 핫 스탬핑에 의해 형성될 수 있도록 상기 재료의 완전 오스테나이트화 온도(Ac3)는 730℃ 이하가 되도록 한다. 너무 많은 Mn을 첨가하면 퀀칭 후의 재료가 취성 ξ 마텐자이트를 형성할 수 있으므로, Mn의 상한을 8.5%로 설정한다. Mn과 함께 Cr을 첨가하면 마텐자이트 변태 시작 온도 및 재료의 완전 오스테나이트화 온도를 더 감소시킬 수 있지만, Cr은 Mn과 비교했을 때, 마텐자이트 변태 시작 온도 및 완전 오스테나이트화 온도를 감소시키는데 비교적 약한 능력을 가지며, Mn보다 고비용이므로, 그 상한은 5%로 설정된다. Mn은 4.5 내지 7.5%의 범위인 것이 바람직하고, Cr은 고비용으로 인해 바람직하게는 첨가되지 않는다.
Si+Al: 0.8 내지 3.0%
Si 및 Al은 모두 탄화물의 형성을 억제할 수 있다. 상기 강을 실온으로 퀀칭한 후 Ac1 온도 이하의 범위의 온도로 유지하면, Si 및 Al은 마텐자이트 내에서 탄화물의 침전(precipitation)을 억제할 수 있고, 마텐자이트로부터 잔류 오스테나이트로의 탄소를 파티셔닝하여 오스테나이트의 안정성을 향상시키며, 강의 강도-연성을 향상시킨다. Si 및 Al의 첨가를 너무 적게 하면 핫 스탬핑 과정에서 탄화물의 침전을 충분히 억제할 수 없기 때문에 Si+Al의 하한은 0.8%이다. 산업적 생산에서, 너무 많은 Al은 연속적 주조(casting)에서 노즐(nozzle)을 막을 수 있어 연속 주조의 어려움을 증대시킬 수 있으며, Al은 상기 재료의 마텐자이트 변태 시작 온도 및 완전 오스테나이트화 온도를 증가시킬 수 있어 본 발명의 강의 구조 온도 제어에 관한 요건을 충족시키지 못하므로, Al의 상한은 1.5%로 설정한다. Si 함량이 많으면 강 중의 불순물이 많아져서 Si의 상한은 2.5%, Si+Al의 상한은 3.0%로 설정한다. Si의 바람직한 값은 0.8 내지 2%의 범위이고, Al의 바람직한 값은 0.5 % 미만이다.
P, S 및 N 불가피한 불순물
일반적으로, P는 강 내의 유해한 원소이며, 강의 저온 취성(cold brittleness)을 증가, 용접성을 악화, 가소성(plasticity)을 감소, 냉간 굽힘 특성(cold bending property)을 악화시킬 수 있다. 일반적으로, S 또한 강철의 고온 취성(hot brittleness)을 유발할 수 있는 유해 원소이며, 강의 연성 및 용접성을 감소시킬 수 있다. N은 강 내의 피할 수 없는 원소이다. N은 강화 효과 측면에서 탄소와 유사하며, 베이크 경화(bake hardening)에 도움이 된다.
Mo 및 W: 2.0% 이하
Mo 및 W는 강의 경화능을 개선하고, 강의 강도를 효과적으로 증가시킬 수 있다. 또한, 고온 성형 공정에서 금형과의 접촉이 불안정하여 강판이 충분히 냉각되지 않아도, Mo 및 W로 인해 경화능이 증가함으로써 강은 여전히 적당한 강도를 가질 수 있다. Mo 및 W가 2% 보다 큰 경우, 추가적인 효과는 달성될 수 없고, 대신 비용이 상승할 것이다. 본 발명 강의 높은 Mn 함량 설계는 높은 경화능을 갖기 때문에, 바람직하게는 비용 절감을 위해 추가적인 Mo 및 W를 첨가할 필요가 없다.
Ti, Nb, Zr 및 V: 0.2% 이하
Ti, Nb, Zr 및 V는 강의 결정립(crystalline grains)을 정제하고, 강의 강도를 증가시키며, 상기 강이 우수한 열처리 특성을 갖도록 한다. Ti, Nb, Zr 및 V의 너무 낮은 농도는 효과가 없지만, 이들의 농도가 0.2%를 초과하면 불필요한 비용이 증가한다. 본 발명의 강은 C 및 Mn의 적당한 설계로 인해 1600MPa 이상의 강도 및 우수한 연성을 얻을 수 있으므로, 바람직하게는 비용 절감을 위해 추가적인 Ti, Nb, Zr 및 V를 첨가할 필요가 없다.
Cu: 2.0% 이하, Ni: 4% 이하
Cu는 강도 및 인성, 특히 대기 내식성(atmospheric corrosion resistance)을 증가시킬 수 있다. Cu 함량이 2%를 초과하면, 가공성이 저하되고, 열간 압연시 액상이 형성되어 균열이 발생시킬 수 있다. Cu 함량이 높으면 불필요한 비용이 증가할 수 있다. Ni는 강의 강도를 증가시킬 수 있고, 강의 우수한 가소성 및 인성을 유지시킬 수 있다. Ni의 농도가 4.0% 이상이면 비용이 증가된다. 본 발명의 강은 C 및 Mn의 적당한 설계로 인하여 1600MPa 이상의 강도 및 우수한 연성을 얻을 수 있으므로, 바람직하게는 비용을 절감하기 위해 추가적인 Cu 및 Ni를 첨가할 필요가 없다.
B: 0.005% 이하
오스테나이트 결정립 경계에서 B의 편석(segregation)은, 강의 경화능을 크게 개선할 수 있고 열처리 후의 강의 강도를 상당히 개선할 수 있도록 하는 페라이트의 핵 형성을 막는다. B의 함량이 0.005%를 넘으면 분명히 개선할 수 없다. 본 발명의 강 중의 높은 Mn의 설계는 높은 경화능을 갖기 때문에, 바람직하게는 비용 감소를 위해 추가적인 B를 첨가할 필요가 없다.
본 발명의 목적은 항복 강도가 1200MPa 이상이고, 인장 강도가 1600MPa 이상이며, 연신율이 10% 이상인 강판을 제조하는 것이다. 상기 강판은 열간 압연 강판, 냉간 압연 강판, 및 아연 도금된 강판을 포함한다. 열처리 하기 전의 상기 강판의 미세 구조는, 부피율로 잔류 오스테나이트를 3% 내지 23%, 페라이트를 10% 이하(0% 포함), 나머지는 마텐자이트를 포함하고, 또는 2% 이하의 탄화물을 더 함유한다. 상기 강판은 아연 도금될 수 있고, 핫 스탬핑에 의해 직접 형성될 수 있다.
상기 성형 부품의 제조방법을 설명한다. 상기 강판을 스탬핑 가공하고, 핫 스탬핑 전에 700 내지 850℃, 바람직하게는 730 내지 780℃의 온도 범위로 가열한다. 강판의 예비 성형 부품을, 냉간 압연 후에 700 내지 850℃, 바람직하게는 730 내지 780℃의 온도 범위로 가열한다. 이어서, 스탬핑된 상기 강판을 금형 내에서, 또는 공기로, 또는 다른 냉각 방법으로, 마텐자이트 변태 시작 온도보다 150 내지 260℃ 낮은 온도로 냉각시키고, 바람직하게는 실온 내지 100℃의 온도로 냉각시킨다. 그런 다음, 상기 성형 부품의 미세 구조는, 부피율로 잔류 오스테나이트를 3 내지 23%, 페라이트를 10% 이하(0% 포함), 나머지를 마텐자이트를 포함하고, 또는 2% 이하의 탄화물을 더 함유한다. 잔류 오스테나이트가 너무 많으면 불안정한 상태가 될 것이고, 반면 마텐자이트 함량이 너무 높으면 잔류 오스테나이트의 양을 불충분하게 만들 것이며, 생성된 탄화물의 양이 많으면 오스테나이트 내의 탄소 함량이 감소하여 불안정하게 될 것이고, 그러면 연신율에 대한 본 발명의 요건이 충족될 수 없다. 상기 열간 성형 공정에서 변형으로 인한 페라이트가 발생할 수 있으며, 원하는 강도를 얻기 위해서는 페라이트의 양은 10%를 초과해서는 안 된다.
그런 다음, 상기 스탬핑된 부품을 160 내지 450℃의 온도 범위에서 1 내지 10000초 동안 유지하는 열처리 후에, 상기 스탬핑된 부품을 실온으로 냉각시킨다. 이 때 탬퍼링된 성형 부품의 미세 구조는, 부피율로, 잔류 오스테나이트를 7% 내지 32%, 페라이트를 10% 이하(0% 포함), 나머지는 마텐자이트를 포함하고 또는 2% 이하의 탄화물을 더 함유한다. 상기 열처리를 하는 동안, 오스테나이트를 안정화시키기 위해 탄소를 마텐자이트로부터 오스테나이트로 파티셔닝하며, 최종 사용 상태의 상기 부품은 고강도-인성을 얻기 위해 강 내에 적절한 오스테나이트 부피 분율 및 안정성을 갖게 된다. 본 발명의 열처리 공정에 따르면, 강 내의 오스테나이트의 부피 백분율은, 상기 열처리를 하기 전과 비교했을 때 2% 이상 증가될 수 있다.
본 발명의 강의 합금 성분 설계는, 상기 강의 마텐자이트 변태 시작 온도의 실제 측정값이 280℃ 이하가 되도록 하는 요건을 충족시킬 것이다. 합금 원소들의 첨가는 강의 오스테나이트화 온도를 명백히 감소시킬 것이다. 상기 강판 또는 예비성형 부품을 700 내지 850℃, 바람직하게는 730 내지 780℃의 온도로 가열한 후 스탬핑하여 성형하고, 상기 강판을 상기 온도 범위에서 1 내지 10000초 동안 유지한다. 그런 다음, 마텐자이트 변태 시작 온도점보다 150 내지 260℃ 낮은 온도로 냉각시키고, 바람직하게는 100℃ 미만 또는 실온 또는 심지어 더 낮은 온도로 냉각시킨다. 상기 냉각 방법은, 금형 내의 냉각, 공기, 열수나 냉수에 의한 냉각, 또는 다른 냉각 방법을 포함하며, 이 때 냉각 속도는 0.1 내지 1000℃/초이다. 스탬핑 및 냉각된 상기 부품은, 열처리를 위해 Ac1 이하의 온도 범위로 다시 가열되고, 상기 강판은 상기 온도 범위로 1 내지 10000초 동안 유지된다. 그런 다음 임의의 냉각 방법 및 임의의 냉각 조건하에 실온으로 냉각시킨다. 상기 유지 시간이 1초 미만이면, 탄소가 잔류 오스테나이트 내로 충분히 확산되지 않을 수 있고; 10000초를 초과하면, 오스테나이트가 과도하게 연화될 수 있고, 상기 강판의 강도가 설계 요건을 충족할 수 없을 정도로 감소될 수 있다.
상기 열처리하는 동안, 탄소를 마텐자이트에서 오스테나이트로 파티셔닝하여 강의 강도-인성을 개선할 수 있다. 바람직한 일 예에서, 저온 열처리 후에, 강 내의 잔류 오스테나이트의 부피 백분율은 상기 열처리를 하기 전과 비교했을 때 2% 이상 증가될 수 있다. 새롭게 생성된 오스테나이트는 강의 가소성을 명백히 증가시킬 것이며, 팽창에서 기인한 균열의 방지에 도움을 주게 되어, 강 제품의 강도-연신율을 크게 향상시키는데 도움이 된다.
본 발명의 강판에 기초한 실험들을 설명할 것이다. 표 1에서 정해진 대로 원소들을 함유한 강괴(steel ingot)를 1200℃의 온도에서 10시간 동안 유지함으로써 균질화(homogenize)시킨 다음, 1000 내지 1200℃의 온도에서 1시간 동안 유지한 후, 열간 압연 판이 되도록 열간 압연하였다. 상기 열간 압연 판 또는 열간 압연 피클링(pickling) 판을 600 내지 700℃의 온도 범위에서 5 내지 32시간 동안 유지시키고, 열간 압연 판의 강도를 낮추고 냉간 압연에 유리하게 하기 위해 유사 회분식 어닐링(simulated batch annealing)을 수행한다. 그 후, 상기 열간 압연 피클링 판 또는 열간 압연 피클링 어닐링 판을 1.5mm로 냉간 압연한다. 표 1에는, No.IS1 내지 No.IS11는 본 발명의 강이고, No.CS1 내지 No.CS5는 종래 기술에 기록된 성분을 함유하는 대조군 강이다.
Figure 112017083549854-pct00001
그 후, 상기 성분을 함유하는 강판을 표 2의 공정 변수(process parameter)를 사용하는 핫 스탬핑에 의해 성형한다. 구체적으로는, 본 발명의 강판 또는 그 예비성형 부품을 노(furnace)에서 700 내지 850℃의 범위의 온도(AT)로 가열하고 그 온도에서 10분 동안 유지한 다음, 핫 스탬핑용 금형으로 변형시킨 후, 상기 성형 부품을 공기 또는 다른 방법으로 100℃ 미만의 온도(QT)로 냉각시킨다. 일정 시간 경과 후, 상기 가공된 성형 부품을 180 내지 500℃의 범위의 온도(TT)로 가열하고, 그 온도에서 열처리 시간 동안 유지한 후, 실온으로 냉각시킨다. 또한, 대조군 강판은 표 3에 나타낸 바와 같이 종래 기술의 핫 스탬핑 공정 변수에 따라 성형 및 열처리된다. 표 2 및 표 3에서, IS는 본 발명의 강이며, AT는 오스테나이트화 온도이고, TT는 열처리 온도이고, Ms는 마텐자이트 변태 시작 온도이다. 표에서 평형 온도 Ae1과 Ae3은 열역학적 소프트웨어 'Thermal-cal'에 의해 강의 부품에 대하여 계산되었다.
Figure 112017083549854-pct00002
Figure 112017083549854-pct00003
상기 열간 성형 및 열처리 공정 후에, 상온에서의 상이한 강의 기계적 특성 및 상응하는 열처리 공정을 분석하고 그 결과를 표 4에 나타냈다. 표 4 또한 본 발명 강을 나타내며, CS는 대조군 강을 나타낸다. 또한 YS는 항복 강도, TS는 인장 강도, TE는 총 연신율, HR은 열간 압연 강, 및 CR은 냉간 압연 강을 나타낸다. 또한 표 4의 인장 시험편(tensile specimen)은 50mm 표점 거리(gauge length)를 갖는 ASTM 표준 시험편이며, 인장 기계적 특성 시험의 변형 속도는 5×10-4이다.
Figure 112017083549854-pct00004
Figure 112017083549854-pct00005
표 4에 나타낸 기계적 특성 데이터(data)로부터 알 수 있는 바와 같이, 우수한 강도와 연신율의 조합을 갖는 성형 부품은 본 발명의 상기 핫 스탬핑 방법에 의해 본 발명의 상기 성분을 갖는 강판으로 제조될 수 있다. 구체적으로는, 항복 강도가 1200MPa 이상, 인장 강도가 1600MPa 이상, 총 연신율이 10% 이상인 성형 부품을 제조할 수 있다. 반면에, 종래 기술의 핫 스탬핑에 의해 종래 기술의 성분을 갖는 강판으로 성형 부품은 종합적으로 성능이 낮고, 그것의 연신율이 10%를 초과하면 항복 강도가 1200MPa보다 낮아지게 된다. 항복 강도는 차량 안전 구조 부품의 성능을 평가하는 중요한 변수이기 때문에, 본 발명의 핫 스탬핑 방법에 의한 본 발명의 강판으로 제조된 성형 부품은, 기존의 기술에 비해 종합적으로 훨씬 더 우수한 성능을 달성한다.
또한, 본 발명의 강의 미세 구조를 분석하면, 열처리하지 않은 강의 미세 구조가 부피율로 3% 내지 23%의 잔류 오스테나이트, 10% 이하의 페라이트, 나머지는 마텐자이트를 포함하고 또는 2% 이하의 탄화물(carbide)을 더 함유한다는 것을 알 수 있다. 템퍼링 열처리 후에는, 상기 형성 부품의 미세 구조는, 부피율로 잔류 오스테나이트를 7% 내지 32%, 페라이트를 10% 이하, 나머지는 마텐자이트를 포함하고, 또는 2% 이하의 탄화물을 더 함유한다. 도 1a는 본 발명의 열간 압연 강판 내의 잔류 오스테나이트가 동일한 온도 즉 250℃에서, 상이한 열처리 시간에 따라 변하는 경향을 도시한다. 도 1b는 본 발명의 열간 압연 강판의 잔류 오스테나이트가 동일한 온도 즉 300℃에서, 상이한 열처리 시간에 따라 변하는 경향을 도시한다. 도 2a는 상이한 열처리 공정하에 250℃에서의 본 발명의 냉간 압연 강판 내의 잔류 오스테나이트의 양의 변화를 나타낸다. 도 2b는 상이한 열처리 공정하에 300℃에서의 본 발명의 냉간 압연 강판 내의 잔류 오스테나이트 양의 변화를 나타낸다. 상기 도면들이 나타내 듯이, 상이한 열처리 공정하에서, 본 발명의 강판 내의 잔류 오스테나이트의 양은 일반적으로 시간에 따라 증가한다.
잔류 오스테나이트의 분율이 작으면 부품의 연성을 향상시키는 데 좋지 않지만, 반면 잔류 오스테나이트의 부피 분율이 크면, 오스테나이트가 거친 블록(block)으로 형성되는 것의 원인이 되고, 이 블록은 인장 변형 또는 충돌 변형 중의 TRIP 효과로 의해 취성의 덩어리성(blocky) 마텐자이트로 변형될 것이고, 이는 상기 부품의 연성을 개선하는데 나쁘다. 따라서, 본 발명은 마텐자이트 변태 시작 온도점을 280℃ 이하가 되도록 하고 제어하고 퀀칭 온도를 마텐자이트 변태 시작 온도점 보다 150 내지 260℃ 낮게 되도록 함으로로써, 오스테나이트의 상당한 부피 분율 및 라스(또는 박막)모양을 보장할 수 있다. 도 3은 오스테나이트화 처리 후 300℃에서 5분 동안 열처리를 실시한 후의 미세 구조를 도시한다. 도 4는 전형적인 라스(lath) 분포 미세 구조를 도시한다.
상기 구현예들은 본 발명의 전형적인 구현예이다. 당업자는 본 명세서에 개시된 발명 개념에서 벗어나지 않으나 여전히 본 발명의 범위 내에 있는 상기 구현예들에 대한 임의의 변형을 할 수 있다.

Claims (17)

  1. 핫 스탬핑용 강판으로서,
    중량 백분율로 0.18 내지 0.42%의 C, 5.09 내지 8.5%의 Mn, 및 0.8 내지 3.0%의 Si+Al을 포함하고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지며, 이 때 상기 강판의 합금 원소들은, 핫 스탬핑 후에 상기 강판의 마텐자이트 변태 시작 온도(martensitic transformation start temperature)의 실제 측정값이 280℃ 이하가 될 수 있도록 하며, 핫 스탬핑 후의 성형 부품은 1200MPa 이상의 항복 강도, 1600MPa 이상의 인장 강도, 및 10% 이상의 연신율을 가지는, 핫 스탬핑용 강판.
  2. 제1항에 있어서,
    하기 성분들 중 하나 이상을 더 포함하는, 핫 스탬핑용 강판:
    5% 이하의 Cr;
    2.0% 이하의 Mo;
    2.0% 이하의 W;
    0.2% 이하의 Ti;
    0.2% 이하의 Nb;
    0.2% 이하의 Zr;
    0.2% 이하의 V;
    2.0% 이하의 Cu;
    4.0% 이하의 Ni; 및
    0.005% 이하의 B.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 강판은 열간 압연 강판, 냉간 압연 강판, 또는 코팅된 강판을 포함하는, 핫 스탬핑용 강판.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 코팅된 강판은 그 위에 금속의 아연 코팅이 형성된 열간 압연 강판 또는 냉간 압연 강판인, 아연 도금된 강판이고, 여기에서 상기 아연 도금된 강판은, 용융 아연 도금, 아연 도금, 아연 전기 도금 또는 아연-철 전기 도금으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는, 핫 스탬핑용 강판.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 코팅된 강판은 그 위에 알루미늄-실리콘 코팅이 형성된 열간 압연 강판 또는 냉간 압연 강판, 또는 유기 코팅된 강판인, 핫 스탬핑용 강판.
  6. 핫 스탬핑 방법으로서,
    a) 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 강판 또는 그것의 예비성형 부품을 제공하는 단계;
    b) 상기 강판 또는 그것의 예비성형 부품을 700 내지 850℃의 범위의 온도로 가열하는 단계;
    c) 성형 부품을 얻기 위해, 상기 가열된 강판 또는 그것의 예비성형 부품을 스탬핑용 금형으로 이동시키는 단계; 및
    d) 상기 성형 부품을 임의의 냉각 조건하에서 임의의 냉각 방법에 의해, 마텐자이트 변태 시작 온도점보다 150 내지 260℃ 낮은 온도로 냉각하는 단계
    를 포함하는, 핫 스탬핑 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 냉각 방법은 금형 내의 냉각, 공기에 의한 냉각, 또는 0 내지 100℃의 물에 의한 냉각을 포함하는, 핫 스탬핑 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    열처리 단계를 d)단계 이후에 즉시 수행하고, 즉, 상기 성형 부품을 160 내지 450℃의 범위의 온도로 가열한 다음, 그 온도에서 1 내지 100000초 동안 유지한 후, 상기 성형 부품을 임의의 냉각 조건하에서 임의의 냉각 방법에 의해 실온으로 냉각시키는, 핫 스탬핑 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    열처리 단계를 d)단계 이후에 수행하고, 즉, 상기 성형 부품을 160 내지 450℃의 범위의 온도로 가열한 다음, 그 온도에서 1 내지 100000초 동안 유지한 후, 상기 성형 부품을 임의의 냉각 조건하에서 임의의 냉각 방법에 의해 실온으로 냉각시키며, 여기에서 상기 열처리 단계는, 퀀칭 단계를 거친 상기 성형 부품을 일정 시간 둔 후에 수행하는, 핫 스탬핑 방법.
  10. 제6항 또는 제7항에 따른 임의의 핫 스탬핑 방법에 의해 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 임의의 강판으로 제조되는 성형 부품으로서,
    상기 성형 부품의 미세구조는, 부피율로 잔류 오스테나이트를 3% 내지 23%, 페라이트를 10% 이하, 잔부는 마텐자이트를 포함하는, 성형 부품.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 성형 부품에 대해 제8항 또는 제9항에 기재된 열처리 단계를 수행하고, 상기 성형 부품의 미세 구조는 부피율로 잔류 오스테나이트를 7% 내지 32%, 및 페라이트를 10% 이하, 잔부는 마텐자이트를 포함하는, 성형 부품.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    항복 강도가 1200MPa 이상, 인장 강도가 1600MPa 이상, 및 연신율이 10% 이상인, 성형 부품.
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 성형 부품은 안전 구조 부품, 보강 구조 부품, 바퀴 부품, 및 육상 차량의 고강도-인성 차량 구조 부품 중 하나 이상으로 사용되는, 성형 부품.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 성형 부품은 B 컬럼 보강재(B column reinforcement), 범퍼(bumper), 카 도어 충돌 방지 빔(car door anti-collision beam), 및 휠 스포크 중 하나 이상으로 사용되는, 성형 부품.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 성형 부품은 2% 이하의 탄화물을 더 함유하는, 성형 부품.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 성형 부품은 2% 이하의 탄화물을 더 함유하는, 성형 부품.
  17. 핫 스탬핑된 부품의 강도-인성을 향상시키는 열처리 방법으로서,
    제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 강판 또는 그것의 예비성형 부품을 700 내지 850℃의 범위의 온도로 가열한 다음, 스탬핑용 금형으로 이동시켜 성형 부품을 수득하며, 이 때 상기 강판 또는 그것의 예비성형 부품을 700 내지 850℃의 온도 범위에서 1 내지 10000초 동안 유지시키는 단계;
    상기 성형 부품을 마텐자이트 변태 시작 온도점보다 150 내지 260℃ 낮은 온도로 냉각시키고, 상기 냉각 방법은 금형 내의 냉각, 공기에 의한 냉각, 또는 0 내지 100℃의 물에 의한 냉각을 포함하고, 상기 냉각 속도는 0.1 내지 1000℃/초인 단계;
    상기 냉각된 성형 부품을 열처리를 위해 Ac1 이하의 온도 범위로 다시 가열하고, 상기 성형 부품을 Ac1 이하의 온도 범위에서 1 내지 100000초 동안 유지시켜, 잔류 오스테나이트의 부피 분율을 3%~23%에서 7%~32%로 증가시키는 단계; 및
    임의의 냉각 조건하에서 임의의 냉각 방법에 의해 상기 성형 부품을 실온으로 냉각시키는 단계를 포함하는, 열처리 방법.
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