KR102025538B1 - 프레스 경화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 니켈 및 크롬을 포함하고 중량비 Ni/Cr 가 1.5 내지 9 인 배리어 프리코팅으로 코팅된 탄소강 시트를 제공하는 단계를 포함하는 프레스 경화 방법에 관한 것이다.

Description

프레스 경화 방법
본 발명은 수소 흡착을 억제하는 배리어 프리코팅으로 코팅된 탄소강 시트를 제공하는 것을 포함하는 프레스 경화 방법 및 지연 균열에 대한 내성이 우수한 부품에 관한 것이다. 본 발명은 특히 자동차의 제조에 매우 적합하다.
특정 적용, 특히 자동차 분야에서는 충격의 경우 금속 구조가 더욱 가벼워지고 강화되어야 하며, 또한 양호한 드로잉성 (drawability) 이 요구되는 것으로 알려져 있다. 이를 위해, 개선된 기계적 성질을 갖는 강이 일반적으로 사용되는데, 이러한 강은 냉간 및 열간 스탬핑에 의해 형성된다.
그러나, 특히 특정 냉간 성형 또는 열간 성형 작업 후에 지연 균열에 대한 민감도가 기계적 강도와 함께 증가하는 것으로 알려져 있는데, 이는 변형 후에 높은 잔류 응력이 남아 있기 쉽기 때문이다. 탄소강 시트에 존재할 수 있는 원자 수소와 함께, 이러한 응력은 지연 균열, 즉 변형 자체 후 일정 시간에 일어나는 균열을 야기하기 쉽다. 수소는 매트릭스/개재물 인터페이스, 트윈 입계 및 결정립계와 같은 결정 격자 결함 내로의 확산에 의해 점진적으로 축적될 수 있다. 격자 결함에서는 수소가 특정 시간 후에 임계 농도에 도달하면 해로울 수 있다. 이러한 지연은 잔류 응력 분포 필드로부터 그리고 수소 확산 동역학으로부터 비롯되며, 상온에서의 수소 확산 계수는 낮다. 또한, 결정립계에 국한된 수소는 그의 응집을 약화시키고 지연 입자간 균열의 출현을 촉진한다.
이러한 문제를 극복하기 위해, 강으로의 수소 흡착을 방지하도록 강의 조성을 변경하는 것이 일반적으로 알려져 있다.
예를 들어, 특허출원 US2008035249 는 바나듐, 티타늄, 니오븀, 크롬 및 몰리브덴: 0.050% ≤ V ≤ 0.50%; 0.040% ≤ Ti ≤ 0.50%; 0.070% ≤ Nb ≤ 0.50%; 0.070% ≤ Cr ≤ 2%; 0.14% ≤ Mo ≤ 2% 로부터 선택된 적어도 하나의 금속 원소, 및 선택적으로, 0.0005% ≤ B ≤ 0.003%; Ni ≤ 1%; Cu ≤ 5% 로부터 선택된 하나 이상의 원소, 조성의 잔부인 철 및 제련 (smelting) 으로 인한 불가피한 불순물을 포함하고 석출된 (precipitated) 탄화물, 질화물 또는 탄질화물 형태의 금속 원소의 양이 0.030% ≤ Vp ≤ 0.150%; 0.030% Tip ≤ 0.130%; 0.040% ≤ Nbp ≤ 0.220%; 0.070% ≤ Crp ≤ 0.6%; 0.14% ≤ Mop ≤ 0.44% 인 TWIP 강을 개시한다. 실제로, 본 발명자들은 석출된 바나듐, 티타늄 또는 니오븀 탄화물, 질화물 또는 탄질화물이 수소 트랩으로서 매우 효과적이라는 것을 처음으로 입증하였다. 크롬 또는 몰리브덴 탄화물이 또한 이 역할을 수행할 수 있다.
그렇기는 하지만, 열간 성형이 수행되는 때, 그러한 변형은 충분하지 않다. 실제로, 탄소강 시트가 프레스 경화 공정에 의해 경화되어야 하는 때, 오스테나이트화 (austenitization) 처리 동안에 노 내에서 H2O 의 해리로부터 유래하는 수소를 흡착할 위험이 높다.
DE102010030465 는, 부식 방지 코팅이 제공되고 고 인장 강 시트 재료로 형성된 시트 금속 성형 부품의 제조 방법을 개시한다. 이 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
- 제공된 출력 시트 재료를 판금 블랭크로 변형시키는 단계;
- 판금 부품에 아연-니켈 코팅 (C) 을 전해 적용하여 내식성 코팅을 형성함으로써, 코팅 공정 시작 시에 얇은 니켈 층을 먼저 형성 (deposit) 하는 단계 (이는 또한 강 시트 재료의 수소 취화를 방지함).
DE102010030465 는 또한 전해 적용된 아연-니켈 코팅 (C) 을 갖는 고 인강 강 시트 재료로 이루어진 열간 성형된 그리고 특히 프레스 경화된 판금 부품 (P) 에 관한 것이다. 열처리가 출발 시트 재료에 함유된 수소 및 강 시트 재료에 아연-니켈 코팅의 적용 중에 도입될 수 있는 수소 (초기에 형성된 얇은 니켈 층에 의해 실질적으로 방지됨) 를 배출시키는 역할을 한다고 언급되어 있다. 열처리는 강 시트 재료의 구조에 매립된 수소 원자가 분출 (effusion) 에 의해 배출되게 한다. 따라서, 강 시트 재료의 수소 취화는 중화된다.
그러나, 강 기재에 형성된 니켈 코팅 층이 강으로의 수소 흡수 방지에 관해서는 충분히 효과적이지 않을 위험이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 탄소강 시트에의 수소 흡착이 방지되는 프레스 경화 방법을 제공하는 것이다. 본 발명은 열간 성형을 포함하는 상기 프레스 경화 방법에 의해 획득 가능한 지열 균형 내성이 우수한 부품을 이용 가능하게 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적은 청구항 1 에 따른 프레스 경화 방법을 제공함으로써 달성된다. 강 시트는 청구항 2 내지 24 의 특징을 또한 포함할 수 있다.
본 발명은 청구항 25 에 따른 부품을 또한 포함한다. 부품은 청구항 26 또는 27 의 특징을 또한 포함할 수 있다.
마지막으로, 본 발명은 청구항 28 에 따른 자동차의 제조를 위한 상기 부품의 사용을 포함한다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 이하의 본 발명의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
다음의 용어가 정의된다:
- 모든 백분율 "%" 은 중량 기준으로 규정되고,
- "탄소강 시트" 는 10.5 중량% 미만의 크롬을 갖는 강 시트를 의미한다. 예컨대, 스테인리스강은 탄소강 시트의 정의에 포함되지 않는다.
임의의 강이 본 발명의 프레임 내에서 유리하게 사용될 수 있다. 그렇지만, 높은 기계적 강도를 갖는 강, 특히 자동차 구조 부품을 위한 강이 필요한 경우, 500 MPa 보다 높은, 유리하게는 열처리 전 또는 후에 500 내지 2000 MPa 의 인장 저항을 갖는 강이 사용될 수 있다. 탄소강 시트의 중량 조성은 바람직하게는 다음과 같다: 0.03% ≤ C ≤ 0.50%; 0.3% ≤ Mn ≤ 3.0%; 0.05% ≤ Si ≤ 0.8%; 0.015% ≤ Ti ≤ 0.2%; 0.005% ≤ Al ≤ 0.1%; 0% ≤ Cr ≤ 2.50%; 0% ≤ S ≤ 0.05%; 0% ≤ P ≤ 0.1%; 0% ≤ B ≤ 0.010%; 0% ≤ Ni ≤ 2.5%; 0% ≤ Mo ≤ 0.7%; 0% ≤ Nb ≤ 0.15%; 0% ≤ N ≤ 0.015%; 0% ≤ Cu ≤ 0.15%; 0% ≤ Ca ≤ 0.01%; 0% ≤ W ≤ 0.35%, 잔부인 철 및 강 제조로부터의 불가피한 불순물.
예컨대, 탄소강 시트는 다음의 조성을 갖는 22MnB5 이다: 0.20% ≤ C ≤ 0.25%; 0.15% ≤ Si ≤ 0.35%; 1.10% ≤ Mn ≤ 1.40%; 0% ≤ Cr ≤ 0.30%; 0% ≤ Mo ≤ 0.35%; 0% ≤ P ≤ 0.025%; 0% ≤ S ≤ 0.005%; 0.020% ≤ Ti ≤ 0.060%; 0.020% ≤ Al ≤ 0.060%; 0.002% ≤ B ≤ 0.004%, 잔부인 철 및 강 제조로부터의 불가피한 불순물.
탄소강 시트는 다음의 조성: 0.24% ≤ C ≤ 0.38%; 0.40% ≤ Mn ≤ 3%; 0.10% ≤ Si ≤ 0.70%; 0.015% ≤ Al ≤ 0.070%; 0 % ≤ Cr ≤ 2%; 0.25% ≤ Ni ≤ 2%; 0.020% ≤ Ti ≤ 0.10%; 0% ≤ Nb ≤ 0.060%; 0.0005% ≤ B ≤ 0.0040%; 0.003% ≤ N ≤ 0.010%; 0.0001% ≤ S ≤ 0.005%; 0.0001% ≤ P ≤ 0.025% 을 갖는 Usibor
Figure 112018106156978-pct00001
2000 일 수 있고; 티타늄 및 질소의 함량이 Ti/N > 3.42 를 만족시키고, 탄소, 망간, 크롬 및 규소의 함량이
Figure 112018106156978-pct00002
을 만족시키며, 조성은 0.05% ≤ Mo ≤ 0.65%; 0.001% ≤ W ≤ 0.30%; 0.0005% ≤ Ca ≤ 0.005% 중 하나 이상을 선택적으로 포함하고, 잔부가 철 및 강 제조로부터의 불가피한 불순물인 것으로 이해된다.
예컨대, 탄소강 시트는 다음의 조성을 갖는 Ductibor
Figure 112018106156978-pct00003
500 이다: 0.040% ≤ C ≤ 0.100%; 0.80% ≤ Mn ≤ 2.00%; 0% ≤ Si ≤ 0.30%; 0% ≤ S ≤ 0.005%; 0% ≤ P ≤ 0.030%; 0.010% ≤ Al ≤ 0.070%; 0.015% ≤ Nb ≤ 0.100%; 0.030% ≤ Ti ≤ 0.080%; 0% ≤ N ≤ 0.009%; 0% ≤ Cu ≤ 0.100%; 0% ≤ Ni ≤ 0.100%; 0% ≤ Cr ≤ 0.100%; 0% ≤ Mo ≤ 0.100%; 0% ≤ Ca ≤ 0.006%, 잔부인 철 및 강 제조로부터의 불가피한 불순물.
탄소강 시트는 예를 들어 0.7 내지 3.0 ㎜ 일 수 있는 원하는 두께에 따라 열간 압연 및 선택적으로 냉간 압연에 의해 획득될 수 있다.
본 발명은 다음의 단계들을 포함하는 프레스 경화 방법에 관한 것이다:
A. 니켈 및 크롬을 포함하고 중량비 Ni/Cr 가 1.5 내지 9, 바람직하게는 2.3 내지 9, 더 바람직하게는 3 내지 5.6 인 배리어 프리코팅으로 코팅된 탄소강 시트를 제공하는 단계,
B. 상기 코팅된 탄소강 시트를 절단하여 블랭크를 획득하는 단계,
C. 상기 블랭크를 열처리하는 단계,
D. 상기 블랭크를 프레스 공구로 이송하는 단계,
E. 상기 블랭크를 열간 성형하여 부품을 획득하는 단계, 및
F. 마텐자이트 또는 마텐자이토-베이나이트 (martensito-bainitic) 이거나, 또는 적어도 75 % 의 등축 페라이트, 5 내지 20 % 의 마텐자이트, 및 10 % 이하의 양의 베이나이트로 이루어진 강의 미세조직을 획득하기 위해, 단계 E) 에서 획득된 상기 부품을 냉각시키는 단계.
실제로, 어떠한 이론에도 구속됨이 없이, 본 발명자들은 놀랍게도, 니켈 및 크롬을 포함하고 비 Ni/Cr 이 상기한 특정 범위 내인 프리코팅이 탄소강 시트에 형성되는 때, 이 코팅이 탄소강 시트로의 수소 흡착을 방지하는 배리어처럼 작용한다는 것을 발견하였다. 실제로, 특정 복합체 산화물이 특정 비 Ni/Cr 을 갖는 코팅 표면에 형성되고, 열처리, 특히 오스테나이트화 처리 동안에 H2 흡착을 억제함으로써 배리어처럼 작용한다고 여겨진다.
선택적으로, 단계 A) 에서, 배리어 프리코팅은 Sr, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr 또는 Bi 로부터 선택된 불순물을 포함하며, 각 추가 원소의 중량기준 함량은 0.3 중량% 미만이다.
유리하게는, 단계 A) 에서, 배리어 프리코팅은 55 내지 90 중량%, 바람직하게는 70 내지 90 중량%, 더 바람직하게는 75 내지 85 중량% 의 니켈을 포함한다.
바람직하게는, 단계 A) 에서, 배리어 프리코팅은 10 내지 40 %, 바람직하게는 10 내지 30 %, 유리하게는 15 내지 25 % 의 크롬을 포함한다.
바람직한 양태에서, 단계 A) 에서, 배리어 프리코팅은 Zn, B, N, Al 및 Mo 로부터 선택된 원소 중 적어도 하나를 포함하지 않는다. 실제로, 어떠한 이론에도 구속됨이 없이, 이 원소들 중 적어도 하나의 존재가 코팅의 배리어 효과를 감소시킬 위험이 있다.
바람직하게는, 단계 A) 에서, 배리어 프리코팅은 Cr 및 Ni 로 구성되며, 즉 배리어 프리코팅은 오로지 Ni 및 Cr 그리고 임의의 불순물을 포함한다.
유리하게는, 단계 A) 에서, 배리어 프리코팅은 10 내지 550 ㎚, 더 바람직하게는 10 내지 90 ㎚ 의 두께를 갖는다. 다른 바람직한 실시형태에서, 두께는 150 내지 250 ㎚ 이다. 예를 들어, 배리어 프리코팅의 두께는 50 또는 200 ㎚ 이다.
어떠한 이론에도 구속됨이 없이, 배리어 프리코팅이 10 ㎚ 미만이면, 배리어 코팅이 탄소강 시트를 충분히 커버하지 않기 때문에 수소가 강에 흡수될 위험이 있는 것 같다. 배리어 프리코팅이 550 ㎚ 초과이면, 배리어 코팅이 더 부서지기 쉽고 배리어 코팅 취성으로 인해 수소 흡수가 시작될 위험이 있는 것 같다.
단계 A) 에서, 탄소강 시트는 내식성 프리코팅에 의해 직접 덮일 (topped) 수 있으며, 이 내식성 프리코팅 층은 배리어 프리코팅에 의해 직접 덮인다. 예를 들어, 내식성 프리코팅은 아연, 알루미늄, 구리, 마그네슘, 티타늄, 니켈, 크롬, 망간 및 이들의 합금을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 포함한다. 바람직하게는, 내식성 코팅은 알루미늄계 또는 아연계이다.
바람직한 실시형태에서, 알루미늄계 내식성 프리코팅은 15 % 미만의 Si, 5.0 % 미만의 Fe, 임의로 0.1 내지 8.0 % 의 Mg 및 임의로 0.1 내지 30.0 % 의 Zn 을 포함하고, 잔부는 Al 이다. 예를 들어, 내식성 코팅은 AluSi
Figure 112018106156978-pct00004
이다.
다른 바람직한 실시형태에서, 아연계 내식성 프리코팅은 0.3 % 이하의 Al 을 포함하고, 잔부는 Zn 이다. 예를 들어, 내식성 코팅은 다음의 제품: Usibor
Figure 112018106156978-pct00005
GI 를 획득하기 위해 아연 코팅이다.
내식성 프리코팅은 5.0 중량% 이하, 바람직하게는 3.0 중량% 이하의 함량의 철과 같은 잔류 원소 및 불순물을 또한 포함할 수 있다.
프리코팅은 당업자에게 공지된 임의의 방법, 예를 들어 용융 아연 도금 공정, 롤 코팅, 전기 아연 도금 공정, 제트 기상 증착과 같은 물리적 기상 증착, 마그네트론 스퍼터링 또는 전자 빔 유도 증착에 의해 형성될 수 있다. 바람직하게는, 배리어 프리코팅은 전자 빔 유도 증착 또는 롤 코팅에 의해 형성된다. 프리코팅의 형성 후, 스킨 패스 (skin-pass) 가 실현되어, 코팅된 탄소강 시트를 가공 경화시키고 후속 성형을 용이하게 하는 거칠기를 부여할 수 있다. 예를 들어 접착 결합 또는 내식성을 향상시키기 위해, 탈지 및 표면 처리가 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 금속 코팅으로 프리코팅된 탄소강 시트의 제공 후, 코팅된 탄소강 시트를 절단하여 블랭크를 획득한다. 노에서 블랭크에 열처리가 적용된다. 바람직하게는, 열처리는 불활성 분위기 또는 공기를 포함하는 분위기에서 800 내지 950 ℃ 의 온도에서 수행된다. 더 바람직하게는, 열처리는 보통 840 내지 950 ℃, 바람직하게는 880 내지 930 ℃ 의 오스테나이트화 온도 Tm 에서 수행된다. 유리하게는, 상기 블랭크는 1 내지 12 분, 바람직하게는 3 내지 9 분의 체류 시간 tm 동안 유지된다. 열간 성형 전에 열처리하는 동안, 코팅은 부식, 마멸, 마모 및 피로에 대한 높은 내성을 갖는 합금 층을 형성한다.
주변 온도에서, 강으로의 수소 흡수 메커니즘은 고온, 특히 오스테나이트화 처리와 다르다. 실제로, 보통 고온에서, 노 내의 물은 강 시트의 표면에서 수소와 산소로 해리된다. 어떠한 이론에도 구속됨이 없이, 니켈 및 크롬을 포함하는 배리어 코팅은 배리어 코팅 표면에서 물 해리를 방지할 수 있고 또한 코팅을 통한 수소 확산을 방지할 수 있다고 생각된다.
열처리 후, 블랭크는 열간 성형 공구로 이송되고, 600 내지 830 ℃ 의 온도에서 열간 성형된다. 열간 성형은 핫 스탬핑 또는 롤 성형일 수 있다. 바람직하게는, 블랭크는 핫 스탬핑된다. 그런 다음, 부품은 열간 성형 공구에서 냉각되거나 특정 냉각 공구로의 이송 후에 냉각된다.
냉각 속도는, 열간 성형 후의 최종 미세조직이 주로 마텐자이트를 포함하거나, 바람직하게는 마텐자이트, 또는 마텐자이트 및 베이나이트를 함유하거나, 또는 적어도 75% 의 등축 페라이트, 5 내지 20 % 의 마텐자이트 및 10 % 이하의 양의 베이나이트로 이루어지도록 강 조성에 따라 제어된다.
따라서, 열간 성형에 의해 본 발명에 따른 지연 균열 내성이 우수한 경화 부품이 획득된다. 바람직하게는, 부품은 니켈 및 크롬을 포함하는 배리어 프리코팅을 갖는 탄소강 시트 프리코팅을 포함하며, 이러한 배리어 코팅은 탄소강 시트와 확산을 통해 합금된다. 더 바람직하게는, 부품은 내식성 프리코팅에 의해 직접 덮인 탄소강 시트를 포함하며, 이 내식성 프리코팅 층은 배리어 프리코팅에 의해 직접 덮이며, 이러한 배리어 코팅은 방식 코팅과 확산을 통해 합금되며, 방식 코팅은 탄소강 시트와 합금된다.
자동차 적용의 경우, 인산염처리 (phosphating) 단계 후에, 부품을 e-코팅 욕 (e-coating bath) 에 담근다. 보통, 인산염 층의 두께는 1 내지 2 ㎛ 이고, e-코팅 층의 두께는 15 내지 25 ㎛, 바람직하게는 20 ㎛ 이하이다. 전기영동 (cataphoresis) 층은 부식에 대한 추가적인 보호를 보장한다.
e-코팅 단계 후, 다른 페인트 층, 예컨대 페인트의 프라이머 코트, 베이스코트 층 및 탑 코트 층이 형성될 수 있다.
부품에 e-코팅을 적용하기 전에, 전기영동의 접착을 보장하기 위해 부품은 미리 탈지되고 인산염처리된다.
이제, 본 발명은 단지 정보를 위해 수행된 트라이얼에서 설명될 것이다. 트라이얼은 제한적이지 않다.
예
모든 샘플에서, 사용된 탄소강 시트는 22MnB5 이다. 강의 조성은 다음과 같다: C = 0.2252%; Mn = 1.1735%; P = 0.0126%; S = 0.0009%; N = 0.0037%; Si = 0.2534%; Cu = 0.0187%; Ni = 0.0197%; Cr = 0.180%; Sn = 0.004%; Al = 0.0371%; Nb = 0.008%; Ti = 0.0382%; B = 0.0028%; Mo = 0.0017%; As = 0.0023% 및 V = 0.0284%.
일부 탄소강 시트는 이하에서 "AluSi
Figure 112018106156978-pct00006
" 로 칭하는 내식성 코팅인 제 1 코팅으로 코팅된다. 이 코팅은 9 중량% 의 규소, 3 중량% 의 철, 잔부인 알루미늄을 포함한다. 이는 용융 아연 도금으로 형성된다.
일부 탄소강 시트는 마그네트론 스퍼터링에 의해 형성된 제 2 코팅으로 코팅된다.
예 1: 수소 시험:
이 시험은 프레스 경화 방법의 오스테나이트화 열처리 동안에 흡착된 수소의 양을 결정하는 데 사용된다.
트라이얼 1, 3 및 5 는 네이키드 (naked) 탄소강 시트이고, 즉 탄소강 시트에 코팅이 적용되지 않는다.
트라이얼 2, 4 및 6 은 80 % 의 Ni 및 20 % 의 Cr 을 포함하는 코팅으로 코팅된 탄소강 시트이다.
트라이얼 7 은 AluSi® 코팅으로만 코팅된 탄소강 시트이다.
트라이얼 8 은 AluSi® 인 제 1 코팅 및 WN 인 제 2 코팅으로 코팅된 탄소강 시트이고, 제 2 피막은 WN이다.
트라이얼 9 는 AluSi® 인 제 1 코팅 및 CrN 인 제 2 코팅으로 코팅된 탄소강 시트이다.
트라이얼 10 은 AluSi® 인 제 1 코팅 및 40 % 의 Ni 및 60 % 의 Cr 을 포함하는 제 2 코팅으로 코팅된 탄소강 시트이다.
트라이얼 11 은 AluSi® 인 제 1 코팅 및 SiO2 인 제 2 코팅으로 코팅된 탄소강 시트이다.
트라이얼 12 는 AluSi® 인 제 1 코팅 및 Ti 인 제 2 코팅으로 코팅된 탄소강 시트이다.
트라이얼 13 은 AluSi® 인 제 1 코팅 및 Cr 인 제 2 코팅으로 코팅된 탄소강 시트이다.
트라이얼 14 는 AluSi® 인 제 1 코팅 및 Ag 인 제 2 코팅으로 코팅된 탄소강 시트이다.
트라이얼 15 는 AluSi® 인 제 1 코팅 및 Y 인 제 2 코팅으로 코팅된 탄소강 시트이다.
트라이얼 16 은 AluSi® 인 제 1 코팅 및 Mo 인 제 2 코팅으로 코팅된 탄소강 시트이다.
트라이얼 17 은 AluSi® 인 제 1 코팅 및 Au 인 제 2 코팅으로 코팅된 탄소강 시트이다.
트라이얼 18 은 AluSi® 인 제 1 코팅 및 W 인 제 2 코팅으로 코팅된 탄소강 시트이다.
트라이얼 19 는 AluSi® 인 제 1 코팅 및 316L 인 제 2 코팅으로 코팅된 탄소강 시트이다. Inox 316L 은 65 % 의 Fe, 0.03 % 의 C, 12 % 의 Ni, 17 % 의 Cr, 2 % 의 Mn, 1 % 의 Si 및 2.5 % 의 Mo 을 포함한다.
트라이얼 20 은 AluSi® 인 제 1 코팅 및 Inconel 690 인 제 2 코팅으로 코팅된 탄소강 시트이다. Inconel 690 은 7 내지 11 중량% 의 Fe, 0.05 % 의 C, 57 내지 65 % 의 Ni, 27 내지 31 % 의 Cr, 0.05 % 의 Mn, 및 0.5 % 의 Si 을 포함한다.
트라이얼 21, 22 는 AluSi® 인 제 1 코팅 및 80 % 의 Ni 및 20 % 의 Cr 을 포함하는 제 2 코팅으로 코팅된 탄소강 시트이다.
트라이얼 7 내지 22 는 25 ㎛ 의 AluSi® 두께를 갖는다.
트라이얼 23 은 AluSi® 인 제 1 코팅으로 코팅된 탄소강 시트이다.
트라이얼 24 는 AluSi® 인 제 1 코팅 및 Ni 인 제 2 코팅으로 코팅된 탄소강 시트이다.
트라이얼 25 는 AluSi® 인 제 1 코팅 및 80 % 의 Ni 및 20 % 의 Cr 을 포함하는 제 2 코팅으로 코팅된 탄소강 시트이다.
트라이얼 23 내지 25 는 14 ㎛ 의 AluSi® 두께를 갖는다.
코팅된 탄소강 시트의 형성 후, 코팅된 트라이얼을 절단하여, 블랭크를 획득하였다. 그러고 나서, 블랭크는 5 내지 10 분의 체류 시간 동안 900 ℃ 의 온도에서 가열되었다. 블랭크는 프레스 공구로 이송되었고, 오메가 형상을 갖는 부품을 획득하도록 열간 스탬핑되었다. 그러고 나서, 마텐자이트 변태에 의한 경화를 얻기 위해, 부품은 온수에의 담금 트라이얼에 의해 냉각되었다.
마지막으로, 열처리 동안 트라이얼에 의해 흡착된 수소량은 TDA 또는 열 탈착 분석기를 사용하는 열 탈착에 의해 측정되었다. 이를 위해, 각 트라이얼은 석영룸 (quartz room) 에 위치되었고, 질소 흐름 하에 적외선 노에서 서서히 가열되었다. 방출된 혼합물 수소/질소는 누출 검출기에 의해 수집되었고, 수소 농도는 질량 분석계에 의해 측정되었다. 결과를 하기 표 1 에 나타내었다:
Figure 112018106156978-pct00007
첫 번째로, 본 발명에 따른 배리어 코팅을 포함하는 트라이얼 2, 4 및 6 은 어떠한 배리어 코팅도 없는 트라이얼 1, 3 및 5 에 비해 더 적은 수소량을 방출한다는 것을 알 수 있다.
두 번째로, 본 발명의 것과는 상이한 제 2 코팅을 갖는 트라이얼 8 내지 19, 및 배리어 코팅을 갖지 않는 트라이얼 7 은 본 발명에 따른 트라이얼 20 내지 22 보다 더 많은 수소를 방출한다는 것을 알 수 있다.
트라이얼 10 및 21 의 제 2 코팅에서 비 Ni/Cr 의 중요성을 또한 알 수 있다. 실제로, 본 발명의 범위 밖의 비 Ni/Cr 을 갖는 트라이얼 10 은 본 발명에 따른 트라이얼 21 보다 더 많은 수소를 방출한다.
또한, 트라이얼 21 및 22 에서, 제 2 코팅 (Ni/Cr 80/20) 의 두께가 2 개의 상이한 두께로 우수한 결과를 나타내는 것을 알 수 있다.
마지막으로, 본 발명에 따른 배리어 코팅을 갖는 트라이얼 25 는, AluSi
Figure 112018106156978-pct00008
의 두께가 변하는 때에도, 트라이얼 23 및 24 보다 더 적은 수소를 방출한다는 것을 알 수 있다.

Claims (28)

  1. A. 니켈 및 크롬을 포함하고 중량비 Ni/Cr 가 1.5 내지 9 인 배리어 프리코팅으로 코팅된 탄소강 시트를 제공하는 단계,
    B. 상기 코팅된 탄소강 시트를 절단하여 블랭크를 획득하는 단계,
    C. 상기 블랭크를 열처리하는 단계,
    D. 상기 블랭크를 프레스 공구로 이송하는 단계,
    E. 상기 블랭크를 열간 성형하여 부품을 획득하는 단계, 및
    F. 마텐자이트 또는 마텐자이토-베이나이트 (martensito-bainitic) 이거나, 또는 적어도 75 % 의 등축 페라이트, 5 내지 20 % 의 마텐자이트, 및 10 % 이하의 양의 베이나이트로 이루어진 강의 미세조직을 획득하기 위해, 단계 E) 에서 획득된 상기 부품을 냉각시키는 단계
    를 포함하는, 프레스 경화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 배리어 프리코팅은 중량비 Ni/Cr 이 2.3 내지 9 인, 프레스 경화 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 배리어 프리코팅은 중량비 Ni/Cr 이 3 내지 5.6 인, 프레스 경화 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 배리어 프리코팅은 55 내지 90 중량% 의 니켈을 포함하는, 프레스 경화 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 배리어 프리코팅은 70 내지 90 중량% 의 니켈을 포함하는, 프레스 경화 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 배리어 프리코팅은 75 내지 85 중량% 의 니켈을 포함하는, 프레스 경화 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 배리어 프리코팅은 10 내지 40 % 의 크롬을 포함하는, 프레스 경화 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 배리어 프리코팅은 10 내지 30 % 의 크롬을 포함하는, 프레스 경화 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 배리어 프리코팅은 15 내지 25 % 의 크롬을 포함하는, 프레스 경화 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 배리어 프리코팅은 Zn, Al, B, N 및 Mo 로부터 선택된 원소의 적어도 하나를 포함하지 않는, 프레스 경화 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 배리어 프리코팅은 Cr 및 Ni 로 이루어진, 프레스 경화 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 배리어 프리코팅은 10 내지 550 ㎚ 의 두께를 갖는, 프레스 경화 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 배리어 프리코팅의 두께는 10 내지 90 ㎚ 인, 프레스 경화 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 배리어 프리코팅의 두께는 150 내지 250 ㎚ 인, 프레스 경화 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 탄소강 시트는 내식성 프리코팅에 의해 직접 덮이고 (topped), 이 내식성 프리코팅 층은 상기 배리어 프리코팅에 의해 직접 덮이는, 프레스 경화 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 내식성 프리코팅은 아연, 알루미늄, 구리, 마그네슘, 티타늄, 니켈, 크롬, 망간 및 이들의 합금을 포함하는 군으로부터 선택된 금속의 적어도 하나를 포함하는, 프레스 경화 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 내식성 프리코팅은 알루미늄계 또는 아연계인, 프레스 경화 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 알루미늄계 내식성 프리코팅은 15 % 미만의 Si, 5.0 % 미만의 Fe, 임의로 0.1 내지 8.0 % 의 Mg 및 임의로 0.1 내지 30.0 % 의 Zn, 및 잔부인 Al 을 포함하는, 프레스 경화 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 아연계 내식성 프리코팅은 0.3 % 이하의 Al 및 잔부는 Zn 을 포함하는, 프레스 경화 방법.
  20. 제 1 항에 있어서,
    단계 A) 의 상기 배리어 프리코팅은 물리적 기상 증착, 전기 아연 도금, 용융 아연 도금 또는 롤 코팅에 의해 형성 (deposit) 되는, 프레스 경화 방법.
  21. 제 1 항에 있어서,
    단계 C) 에서, 상기 열처리는 800 내지 950 ℃ 의 온도에서 수행되는, 프레스 경화 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    단계 C) 에서, 상기 열처리는 강 중에 전적으로 오스테나이트 미세조직을 획득하도록 840 내지 950 ℃ 의 온도에서 수행되는, 프레스 경화 방법.
  23. 제 1 항에 있어서,
    단계 C) 에서, 상기 열처리는 불활성 분위기 또는 공기를 포함하는 분위기에서 1 내지 12 분의 체류 시간 동안 수행되는, 프레스 경화 방법.
  24. 제 1 항에 있어서,
    단계 E) 에서, 상기 블랭크의 열간 성형은 600 내지 830 ℃ 의 온도에서 수행되는, 프레스 경화 방법.
  25. ◈청구항 25은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 따른 프레스 경화 방법으로부터 획득 가능한 부품.
  26. ◈청구항 26은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 25 항에 있어서,
    상기 부품은 니켈 및 크롬을 포함하는 배리어 프리코팅으로 코팅된 탄소강 시트를 포함하고, 그러한 배리어 코팅은 상기 탄소강 시트와 확산을 통해 합금되는, 부품.
  27. ◈청구항 27은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 25 항에 있어서,
    상기 부품은 내식성 프리코팅에 의해 직접 덮인 탄소강 시트를 포함하고, 이 내식성 프리코팅 층은 배리어 프리코팅에 의해 직접 덮이고, 그러한 배리어 코팅은 내식성 코팅과 확산을 통해 합금되고, 상기 내식성 코팅은 상기 탄소강 시트와 합금되는, 부품.
  28. ◈청구항 28은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제 25 항에 있어서,
    상기 부품은 자동차 제조를 위해 사용되는, 부품.
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