KR102110679B1 - Hot stamping product and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소(C): 0.1 ~ 0.35중량%, 실리콘 (Si): 0.01 ~ 0.5중량%, 망간 (Mn): 1.0 ~ 3.0중량%, 인(P): 0 초과 0.1중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti): 0.025 ~ 0.05중량%, 크롬(Cr): 0.1 ~ 2.0중량%, 붕소(B): 0.0001 ~ 0.005중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지되, 최종 미세 조직은 템퍼드 마르텐사이트로 이루어진 핫 스탬핑 부품을 제공한다. The present invention is carbon (C): 0.1 to 0.35% by weight, silicon (Si): 0.01 to 0.5% by weight, manganese (Mn): 1.0 to 3.0% by weight, phosphorus (P): more than 0 and 0.1% by weight or less, sulfur ( S): more than 0 and less than 0.01% by weight, titanium (Ti): 0.025 to 0.05% by weight, chromium (Cr): 0.1 to 2.0% by weight, boron (B): 0.0001 to 0.005% by weight and the rest of iron (Fe) and others Made of unavoidable impurities, the final microstructure provides a hot stamping part made of tempered martensite.

Description

핫 스탬핑 부품 및 그 제조방법{HOT STAMPING PRODUCT AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}Hot stamping parts and its manufacturing method {HOT STAMPING PRODUCT AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 부품 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 핫 스탬핑 부품 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a component and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a hot stamping component and a method for manufacturing the same.

자동차 업계는 차체 경량화 및 충돌법규 강화 트랜드에 따라 자동차 시장의 수요를 반영하여 자동차용 초고강도강 개발을 선도하고 있다. 현재로서는 용접성, 성형성, 도장성 및 내수소지연파괴성을 가지는 양호한 1500MPa 이상의 인장 강도를 가지는 박판의 초고강도 강이 범퍼백빔과 같은 충돌 특성 강화 목적 자동차 부품의 제조에 있어서 해당 강종에 대해 수요가 있다. 탄소 함유량은 마르텐사이트강의 최대 인장 강도를 결정할 때 가장 중요한 인자가 되어 있으며 1500MPa의 최대 인장 강도 가지는 마르텐사이트강 합금이 개발되고 있다. 열처리 경화강의 경우, 핫스탬핑 전에는 60K급 펄라이트 및 페라이트를 갖지만, 고온에서 열간 성형 및 금형 냉각 후에는 전부 마르텐사이트 조직을 갖는 1500 ~ 2200MPa의 최대 인장 강도, 5% 이상의 연신율을 갖는 강종이다. 하지만 고강도인 마르텐사이트강의 경우 강 내부로 유입된 수소에 의한 수소지연파괴 발생이 우려된다고 보고되고 있기 때문에, 1800MPa급 열간 열처리 경화강의 성분 설계를 통해 수소 유입을 저감하기 위한 표면 특성이 우수한 고강도 마르텐사이트강의 개발이 필요하다. The automotive industry is leading the development of ultra-high-strength steel for automobiles by reflecting the demands of the automobile market in accordance with the trend of weight reduction and collision law enforcement. Currently, there is a demand for such steel types in the manufacture of automobile parts for the purpose of enhancing collision properties such as bumper back beams of ultra-high-strength steel of thin plates having a tensile strength of 1500 MPa or more having weldability, moldability, paintability and hydrogen-delay fracture resistance. . Carbon content is the most important factor in determining the maximum tensile strength of martensitic steel, and martensitic alloys having a maximum tensile strength of 1500 MPa have been developed. In the case of heat-treated hardened steel, it has 60K grade pearlite and ferrite before hot stamping, but after hot forming and mold cooling at high temperature, it is a steel type having a maximum tensile strength of 1500 to 2200 MPa, elongation of 5% or more, all with a martensite structure. However, in the case of high-strength martensitic steel, it has been reported that there is concern about the occurrence of hydrogen delay destruction by hydrogen introduced into the steel. Lecture development is necessary.

관련 선행기술로는 대한민국 특허출원 제10-2015-0059516호가 있다. A related prior art is Korean Patent Application No. 10-2015-0059516.

상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 확산성 수소 저감 및 수소지연파괴 성능 향상을 위한 열처리 경화강으로 구현된 핫 스탬핑 부품 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.In order to solve the above problems, the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a hot stamping component and a method of manufacturing the same as heat-hardened hardened steel for reducing diffusive hydrogen and improving hydrogen delay destruction performance.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품은 탄소(C): 0.1 ~ 0.35중량%, 실리콘 (Si): 0.01 ~ 0.5중량%, 망간 (Mn): 1.0 ~ 3.0중량%, 인(P): 0 초과 0.1중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti): 0.025 ~ 0.05중량%, 크롬(Cr): 0.1 ~ 2.0중량%, 붕소(B): 0.0001 ~ 0.005중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지되, 최종 미세 조직은 템퍼드 마르텐사이트로 이루어진다. Hot stamping parts according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is carbon (C): 0.1 ~ 0.35% by weight, silicon (Si): 0.01 ~ 0.5% by weight, manganese (Mn): 1.0 ~ 3.0% by weight , Phosphorus (P): more than 0 to 0.1% by weight, sulfur (S): more than 0 to 0.01% by weight, titanium (Ti): 0.025 to 0.05% by weight, chromium (Cr): 0.1 to 2.0% by weight, boron (B ): 0.0001 to 0.005% by weight and the remaining iron (Fe) and other inevitable impurities, but the final microstructure is made of tempered martensite.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품은 탄소(C): 0.1 ~ 0.35중량%, 실리콘 (Si): 0.01 ~ 0.5중량%, 망간 (Mn): 1.0 ~ 3.0중량%, 인(P): 0 초과 0.1중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti): 0.02 ~ 0.05중량%, 니오븀(Nb): 0 초과 0.05중량% 이하, 크롬(Cr): 0.1 ~ 2.0중량%, 붕소(B): 0.0001 ~ 0.005중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지되, 최종 미세 조직은 템퍼드 마르텐사이트로 이루어진다. Hot stamping parts according to another embodiment of the present invention for achieving the above object is carbon (C): 0.1 ~ 0.35% by weight, silicon (Si): 0.01 ~ 0.5% by weight, manganese (Mn): 1.0 ~ 3.0% by weight , Phosphorus (P): more than 0 to 0.1% by weight, sulfur (S): more than 0 to 0.01% by weight, titanium (Ti): 0.02 to 0.05% by weight, niobium (Nb): more than 0 to 0.05% by weight, chromium ( Cr): 0.1 to 2.0% by weight, boron (B): 0.0001 to 0.005% by weight, and the remaining iron (Fe) and other inevitable impurities, but the final microstructure consists of tempered martensite.

상기 핫 스탬핑 부품에서, 항복강도는 1100 ~ 1400MPa이고, 인장강도는 1600 ~ 2000MPa이고, 경도는 480 ~ 580Hv이고, 연신율은 5% 이상일 수 있다. In the hot stamping part, the yield strength is 1100 ~ 1400MPa, the tensile strength is 1600 ~ 2000MPa, the hardness is 480 ~ 580Hv, the elongation may be 5% or more.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조방법은 상술한 성분계의 조성을 가지는 강재를 1150 ~ 1300℃에서 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 강재를 마무리압연온도 800 ~ 950℃의 조건으로 열간 압연한 후 5 ~ 50℃/s의 냉각속도로 냉각하여 600 ~ 800℃에서 권취하는 단계; (c) 상기 강재를 냉간 압연한 후 700 ~ 900℃에서 소둔열처리한 후 냉각종료온도 100 ~ 300℃까지 5 ~ 100℃/s의 냉각속도로 냉각하는 단계; (d) 상기 강재에 대하여 핫 스탬핑 공정을 수행하는 단계; 를 포함한다. Method for manufacturing a hot stamping part according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a step of reheating the steel having the composition of the above-described component system at 1150 ~ 1300 ℃; (b) hot rolling the reheated steel under conditions of a finish rolling temperature of 800 to 950 ° C., and then cooling at a cooling rate of 5 to 50 ° C./s to wind at 600 to 800 ° C .; (c) after cold-rolling the steel, annealing heat treatment at 700 to 900 ° C and cooling to a cooling end temperature of 100 to 300 ° C at a cooling rate of 5 to 100 ° C / s; (d) performing a hot stamping process on the steel material; It includes.

상기 핫 스탬핑 부품의 제조방법에서, 상기 (d) 단계는 상기 강재를 700 ~ 1000℃의 오스테나이징 온도에서 1 ~ 20분 동안 유지하는 단계; 상기 강재를 5 ~ 100℃/s의 냉각속도로 냉각시키는 단계; 상기 강재에 대하여 후열처리하는 단계;를 순차적으로 포함할 수 있다. In the method of manufacturing the hot stamping part, the step (d) may include maintaining the steel at an austenizing temperature of 700 to 1000 ° C. for 1 to 20 minutes; Cooling the steel material at a cooling rate of 5 to 100 ° C / s; It may include sequentially; the step of heat-treating the steel material.

상기 핫 스탬핑 부품의 제조방법에서, 상기 (b) 단계를 수행한 강재의 미세조직은 페라이트 및 펄라이트를 포함하고, 상기 (c) 단계를 수행한 강재의 미세조직은 페라이트 및 펄라이트를 포함하고, 상기 (d) 단계를 수행한 강재의 미세조직은 템퍼드 마르텐사이트를 포함할 수 있다. In the method of manufacturing the hot stamping part, the microstructure of the steel material subjected to step (b) includes ferrite and pearlite, and the microstructure of the steel material subjected to step (c) includes ferrite and pearlite, and (d) The microstructure of the steel material that has been subjected to step may include tempered martensite.

본 발명의 실시예에 따르면, 확산성 수소 저감 및 수소지연파괴 성능 향상을 위한 열처리 경화강으로 구현된 핫 스탬핑 부품 및 그 제조방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to implement a hot stamping component and a method of manufacturing the heat-hardened hardened steel for reducing diffusive hydrogen and improving hydrogen delay destruction performance. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실험예에 따른 시편들에서 기지 내 탄소의 고용 농도를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실험예에 따른 시편들에서 탄화물 생성 농도를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실험예에 따른 시편들에서 TEM Replica 기법을 통한 석출물 거동과 미세 탄화물의 증가 양상을 관찰한 사진이다.
도 5는 본 발명의 실험예에 따른 시편들에서 TEM thin-foil 분석을 통한 석출물 거동과 미세 탄화물의 석출 양상을 관찰한 사진이다.
도 6은 본 발명의 실험예에 따른 시편들에서 마르텐사이트 미세조직을 관찰한 광학 현미경 사진과 SEM 사진이다.
도 7은 본 발명의 실험예에 따른 시편들에서 프라이어 오스테나이트(prior austenite) 미세조직을 관찰한 광학 현미경 사진이다.
도 8은 본 발명의 실험예에 따른 시편들에서 수소환원전류 밀도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 실험예에 따른 시편들에서 사이클에 따른 수소환원전압의 변화를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 실험예에 따른 시편들에서 수소 주입 시간에 따른 최대 인장 강도의 추이를 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명의 실험예에 따른 시편들에서 수소 주입 시간에 따른 연신율의 추이를 나타낸 그래프이다.
도 12는 본 발명의 실험예에 따른 시편들에서 1 시간 동안 수소를 주입한 후의 연신 감소율을 나타낸 수소 민감성을 나타낸 그래프이다.
1 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a hot stamping part according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a graph showing the comparison of the solid concentration of carbon in the matrix in the specimens according to the experimental example of the present invention.
Figure 3 is a graph showing the comparison of the carbide production concentration in the specimens according to the experimental example of the present invention.
Figure 4 is a photograph of the behavior of the precipitates through the TEM Replica technique in the specimens according to the experimental example of the present invention and the observation of the increase pattern of fine carbide.
5 is a photograph observing the behavior of the precipitate through the TEM thin-foil analysis and the precipitation pattern of the fine carbide in the specimens according to the experimental example of the present invention.
6 is an optical micrograph and SEM photograph of the martensitic microstructure observed in specimens according to the experimental examples of the present invention.
FIG. 7 is an optical micrograph of a microstructure of aprior austenite in specimens according to an experimental example of the present invention.
8 is a graph showing the results of measuring the hydrogen reduction current density in the specimens according to the experimental example of the present invention.
9 is a graph showing the results of measuring the change in the hydrogen reduction voltage according to the cycle in the specimens according to the experimental example of the present invention.
10 is a graph showing the transition of the maximum tensile strength according to the hydrogen injection time in the specimens according to the experimental example of the present invention.
11 is a graph showing the transition of elongation according to the hydrogen injection time in specimens according to the experimental examples of the present invention.
12 is a graph showing hydrogen susceptibility showing the elongation reduction rate after injecting hydrogen for 1 hour in specimens according to the experimental examples of the present invention.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 및 그 제조 방법을 상세하게 설명한다. 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 적절하게 선택된 용어들로서, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. Hereinafter, a hot stamping part and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described in detail. Terms to be described later are terms appropriately selected in consideration of functions in the present invention, and definitions of these terms should be made based on contents throughout the present specification.

핫 스탬핑 부품Hot stamping parts

본 발명의 일 실시예에 따르는 핫 스탬핑 부품은 확산성 수소 저감 및 수소지연파괴 성능 향상을 위한 열처리 경화강으로 구현된다. 상기 열처리 경화강은 핫 스탬핑용 강재로 이해될 수 있는 바, 탄소(C): 0.1 ~ 0.35중량%, 실리콘 (Si): 0.01 ~ 0.5중량%, 망간 (Mn): 1.0 ~ 3.0중량%, 인(P): 0 초과 0.1중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti): 0.025 ~ 0.05중량%, 크롬(Cr): 0.1 ~ 2.0중량%, 붕소(B): 0.0001 ~ 0.005중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진다. 또는, 탄소(C): 0.1 ~ 0.35중량%, 실리콘 (Si): 0.01 ~ 0.5중량%, 망간 (Mn): 1.0 ~ 3.0중량%, 인(P): 0 초과 0.1중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti): 0.02 ~ 0.05중량%, 니오븀(Nb): 0 초과 0.05중량% 이하, 크롬(Cr): 0.1 ~ 2.0중량%, 붕소(B): 0.0001 ~ 0.005중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진다.The hot stamping part according to an embodiment of the present invention is implemented with heat-treated hardened steel for reducing diffusive hydrogen and improving hydrogen delay destruction performance. The heat-treated hardened steel can be understood as a hot stamping steel, carbon (C): 0.1 to 0.35% by weight, silicon (Si): 0.01 to 0.5% by weight, manganese (Mn): 1.0 to 3.0% by weight, phosphorus (P): more than 0 to 0.1% by weight, sulfur (S): more than 0 to 0.01% by weight, titanium (Ti): 0.025 to 0.05% by weight, chromium (Cr): 0.1 to 2.0% by weight, boron (B): 0.0001 to 0.005% by weight and the rest of iron (Fe) and other unavoidable impurities. Or, carbon (C): 0.1 to 0.35% by weight, silicon (Si): 0.01 to 0.5% by weight, manganese (Mn): 1.0 to 3.0% by weight, phosphorus (P): more than 0 and 0.1% by weight or less, sulfur (S ): More than 0 and less than 0.01% by weight, titanium (Ti): 0.02 to 0.05% by weight, niobium (Nb): more than 0 and less than 0.05% by weight, chromium (Cr): 0.1 to 2.0% by weight, boron (B): 0.0001 to It consists of 0.005% by weight and the remaining iron (Fe) and other unavoidable impurities.

이하에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품에 포함되는 각 성분의 역할 및 함량에 대하여 설명한다.Hereinafter, the role and content of each component included in the hot stamping part according to an embodiment of the present invention will be described.

탄소(C)Carbon (C)

탄소(C)는 강의 강도를 높이는데 가장 효과적이며 중요한 원소이다. 또한, 탄소의 첨가에 의하여 오스테나이트에 고용되어 담금질시 마르텐사이트 조직을 형성시킨다. 나아가, 철, 크롬, 몰리브덴, 바나듐 등의 원소와 화합하여 탄화물을 형성, 강도와 경도를 향상시킨다. 탄소(C)는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 전체 중량의 0.1 ~ 0.35중량%의 함량비로 첨가될 수 있다. 탄소의 함량이 전체 중량의 0.1중량% 미만일 경우에는 상술한 효과를 구현할 수 없으며 충분한 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 탄소의 함량이 전체 중량의 0.35중량%를 초과할 경우에는 수소취성 저항성이 저하되며, 핫 스탬핑 부품의 인성 및 용접성을 열화시키는 원인이 될 수 있다. Carbon (C) is the most effective and important element for increasing the strength of steel. In addition, it is dissolved in austenite by the addition of carbon to form a martensite structure upon quenching. Furthermore, it forms a carbide by combining with elements such as iron, chromium, molybdenum, and vanadium to improve strength and hardness. Carbon (C) may be added in a content ratio of 0.1 to 0.35% by weight of the total weight of the hot stamping part according to an embodiment of the present invention. When the content of carbon is less than 0.1% by weight of the total weight, the above-described effect cannot be realized and difficulty in securing sufficient strength may follow. Conversely, when the carbon content exceeds 0.35% by weight of the total weight, the hydrogen embrittlement resistance is deteriorated, which may cause deterioration of toughness and weldability of the hot stamping part.

실리콘(Si)Silicon (Si)

실리콘(Si)은 고용 강화 원소로서 강재의 강화에 기여하고, 연성의 개선에 유효한 원소이다. 또한, 수소취성에 의한 균열의 기점이 되는 세멘타이트의 생성을 억제하는 역할을 한다. 나아가, 페라이트 안정화 원소로 잘 알려져 있어 냉각 중 페라이트 분율을 높여 연성을 증가시키는 원소로 잘 알려져 있다. 한편, 실리콘은 알루미늄과 함께 제강공정에서 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가되며, 고용강화 효과도 가질 수 있다. 상기 실리콘은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 전체 중량의 0.01 ~ 0.5중량%의 함량비로 첨가될 수 있다. 실리콘의 함량이 전체 중량의 0.01중량% 미만일 경우에는 상술한 실리콘 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 실리콘의 함량이 전체 중량의 0.5중량%를 초과하여 다량 첨가시 모재 인성 및 용접 열영향부 인성을 저해하며, 소성 가공성이 저하되는 문제가 있으며 강의 용접성을 저하시키며, 재가열 및 열간압연 시에 붉은 스케일(red scale)을 생성시킴으로써 표면품질에 문제를 줄 수 있다. Silicon (Si) is a solid solution strengthening element that contributes to strengthening of the steel and is an effective element for improving ductility. In addition, it plays a role of suppressing the formation of cementite, which is a starting point for cracking due to hydrogen embrittlement. Furthermore, it is well known as a ferrite stabilizing element and is known as an element that increases ductility by increasing the ferrite fraction during cooling. On the other hand, silicon is added as a deoxidizer for removing oxygen in the steel in the steelmaking process together with aluminum, and may also have a solid solution strengthening effect. The silicone may be added in a content ratio of 0.01 to 0.5% by weight of the total weight of the hot stamping part according to an embodiment of the present invention. When the content of silicone is less than 0.01% by weight of the total weight, the above-described effect of adding silicone cannot be properly exhibited. Conversely, when the content of silicon exceeds 0.5% by weight of the total weight, when added in large amounts, the toughness of the base material and the toughness of the weld heat-affected zone are impaired, the plastic workability is deteriorated, the weldability of the steel is reduced, and during reheating and hot rolling. Creating a red scale can cause problems with surface quality.

망간(Mn)Manganese (Mn)

망간(Mn)은 소입성을 개선할 수 있는 원소이며, 낮은 탄소 함량에 의해 감소된 담금질성을 보상하여 강판의 강도를 향상시키는 원소이다. 망간의 일부는 강속에 고용되며 일부는 강중에 함유된 황과 결합하여 비금속개재물인 MnS를 형성하는데 이 MnS는 연성이 있어서 소성가공시 가공방향으로 길게 연신된다. 그러나 MnS의 형성으로 강속에 있는 황성분이 감소하면서 결정립이 취약해지고 저융점화합물인 FeS의 형성을 억제시킨다. 강의 내산성과 내산화성을 저해하지만 펄라이트가 미세해지고 페라이트를 고용강화 시킴으로써 항복강도를 향상시킨다. 망간은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 전체 중량의 1.0 ~ 3.0중량%의 함량비로 첨가될 수 있다. 망간의 함량이 1.00중량% 보다 작을 경우, 상술한 망간의 첨가 효과를 충분히 발휘할 수 없다. 또한, 망간의 함량이 3.0중량%를 초과할 경우, 편석이 발생하여 조직 불균일성이 발생하며, 인성이 저하되며, 담금질 균열이나 변형을 유발시키며, 용접성이 저하되고, MnS 개재물 및 중심 편석(center segregation)이 발생하여 핫 스탬핑 부품의 연성이 저하되고 내부식성이 저하될 수 있다. Manganese (Mn) is an element that can improve the quenching property, and is an element that improves the strength of the steel sheet by compensating for the reduced hardenability by the low carbon content. A part of manganese is employed in the steel, and some is combined with sulfur contained in the steel to form a non-metallic inclusion, MnS. This MnS is ductile and elongated in the machining direction during plastic working. However, the formation of MnS reduces the sulfur content in the steel, making the grains vulnerable and suppressing the formation of the low-melting compound FeS. It inhibits the acid and oxidation resistance of the steel, but the pearlite becomes fine and ferrite is solidified to improve the yield strength. Manganese may be added in a content ratio of 1.0 to 3.0% by weight of the total weight of the hot stamping part according to an embodiment of the present invention. When the content of manganese is less than 1.00% by weight, the above-described effect of adding manganese cannot be sufficiently exhibited. In addition, when the content of manganese exceeds 3.0% by weight, segregation occurs, resulting in tissue nonuniformity, lowering toughness, causing quenching cracks or deformation, lower weldability, MnS inclusions and center segregation ) May cause the ductility of the hot stamping parts to deteriorate and the corrosion resistance to deteriorate.

인(P)Phosphorus (P)

인(P)은 모재와 용접부에서 입계 편석을 일으키는 원소로서 강을 취화시키는 문제를 방지하기 위하여 적극 저감시켜야할 필요가 있으나, 인을 거의 극한까지 저감하기 위해서는 제강공정의 부하가 심화된다. 다만, 인의 함량이 0.1중량% 이하에서는 상기 문제점이 크게 발생하지는 않으므로, 그 상한을 0.1중량%로 제한함이 바람직하다. 나아가, 엄격하게는 그 상한을 0.05중량% 이하로 제한할 수 있으며, 더욱 엄격하게는 0.03중량 이하로 제한할 수 있다. Phosphorus (P) is an element that causes intergranular segregation in the base material and welds, and it needs to be actively reduced to prevent the problem of embrittlement of the steel, but in order to reduce phosphorus to the limit, the load of the steelmaking process is intensified. However, if the content of phosphorus is 0.1% by weight or less, the above problem does not occur significantly, so it is preferable to limit the upper limit to 0.1% by weight. Furthermore, it is possible to strictly limit the upper limit to 0.05% by weight or less, and more strictly to 0.03% or less.

황(S)Sulfur (S)

황(S)은 부식 환경에서의 강재로의 수소 흡수를 조장하며, 수소취성에 의한 균열의 기점이 되는 MnS를 같은 황화물을 형성하며, 강의 적열취성을 일으키는 원소로서 강을 취화시키는 문제를 방지하기 위하여 적극 저감시켜야할 필요가 있으나, 황을 거의 극한까지 저감하기 위해서는 제강공정의 부하가 심화된다. 황의 함량이 0.01중량% 이하에서는 상기 문제점이 크게 발생하지는 않으므로, 그 상한을 0.01중량%로 제한함이 바람직하다. 나아가, 엄격하게는 그 상한을 0.005중량% 이하로 제한할 수 있다.Sulfur (S) promotes hydrogen absorption into steel in a corrosive environment, forms the same sulfide as MnS, which is the starting point for cracking by hydrogen embrittlement, and prevents the problem of embrittlement of steel as an element that causes red-hot embrittlement of steel. In order to reduce the sulfur to the limit, the load of the steelmaking process is intensified. If the content of sulfur is less than 0.01% by weight, the above problem does not occur significantly, so it is preferable to limit the upper limit to 0.01% by weight. Furthermore, the upper limit can be strictly limited to 0.005% by weight or less.

티타늄(Ti)Titanium (Ti)

티타늄(Ti)은 질소와 함께 질화물을 형성하여, 슬라브 가열 단계에서의 오스테나이트 결정립 조대화를 방지하여 강판의 인성 향상에 효과적인 원소이다. 예컨대, 고온 TiN 형성으로 AlN의 형성을 억제하고 Ti(C,N) 등의 형성으로 결정립 크기 미세화 효과를 가지는 원소이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품은, 니오븀(Nb)을 함유하지 않을 경우, 상기 티타늄을 전체 중량의 0.025 ~ 0.05중량%의 함량비로 첨가할 수 있다. 티타늄의 함량이 전체 중량의 0.025중량% 미만인 경우 상술한 효과를 구현할 수 없으며, 티타늄의 함량이 전체 중량의 0.05중량%를 초과하여 다량 첨가시 질화물이 조대화되어 모재의 인성을 저하시키며, 모상 내 탄소 함량이 감소하여 강의 특성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.Titanium (Ti) is an effective element for improving toughness of a steel sheet by forming a nitride together with nitrogen and preventing coarsening of austenite grains in a slab heating step. For example, it is an element that suppresses the formation of AlN through the formation of high temperature TiN and has the effect of miniaturizing grain size through formation of Ti (C, N). Hot stamping parts according to an embodiment of the present invention, when not containing niobium (Nb), the titanium may be added in a content ratio of 0.025 to 0.05% by weight of the total weight. When the content of titanium is less than 0.025% by weight of the total weight, the above-described effect cannot be realized, and when the content of titanium exceeds 0.05% by weight of the total weight, the nitride is coarsened to lower the toughness of the base material, and The carbon content may decrease, resulting in a problem that the properties of the steel are deteriorated.

니오븀(Nb)Niobium (Nb)

니오븀(Nb)은 NbC 또는 Nb(C,N)의 형태로 석출하여 모재 및 용접부의 강도를 향상시키는 원소이다. 상기 니오븀은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 전체 중량의 0 초과 0.05중량% 이하의 함량비로 첨가될 수 있다. 니오븀의 함량이 전체 중량의 0.05중량%를 초과하여 다량 첨가시 취성 크랙이 발생하는 문제가 나타난다. 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품이 니오븀(Nb)을 함유하는 경우, 상술한 티타늄은 핫 스탬핑 부품의 전체 중량의 0.02 ~ 0.05중량%의 함량비로 첨가될 수 있다. Niobium (Nb) is an element that improves the strength of the base material and the weld by depositing in the form of NbC or Nb (C, N). The niobium may be added in a content ratio of more than 0 to 0.05% by weight or less of the total weight of the hot stamping part according to an embodiment of the present invention. When the content of niobium exceeds 0.05% by weight of the total weight, a brittle crack occurs when a large amount is added. When the hot stamping part according to an embodiment of the present invention contains niobium (Nb), the aforementioned titanium may be added in a content ratio of 0.02 to 0.05% by weight of the total weight of the hot stamping part.

크롬(Cr)Chrome (Cr)

크롬(Cr)은 페라이트 안정화 원소로 C-Mn강에 첨가시 용질 방해효과로 탄소의 확산을 지연하여 입도 미세화에 영향을 미친다. 상기 크롬은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 전체 중량의 0.1 ~ 2.0중량%의 함량비로 첨가될 수 있다. 크롬의 함량이 전체 중량의 0.1중량% 미만일 경우에는 상술한 크롬 첨가 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 크롬의 함량이 전체 중량의 2.0중량%를 초과하여 다량 첨가시 인성이 저하되고 가공성과 피삭성이 열화될 수 있다.Chromium (Cr) is a ferrite stabilizing element that, when added to C-Mn steel, delays the diffusion of carbon due to a solute interference effect and affects particle size refinement. The chromium may be added in a content ratio of 0.1 to 2.0% by weight of the total weight of the hot stamping part according to an embodiment of the present invention. When the chromium content is less than 0.1% by weight of the total weight, the above-described effect of adding chromium cannot be properly exhibited. Conversely, when the content of chromium exceeds 2.0% by weight of the total weight, when added in large quantities, the toughness is lowered and the workability and machinability may deteriorate.

붕소(B)Boron (B)

붕소(B)는 소입성을 개선하여 강재의 강도 향상에 유효한 원소이다. 붕소는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 전체 중량의 0.0001 ~ 0.005중량%의 함량비로 첨가될 수 있다. 망간의 함량이 0.0001중량% 보다 작을 경우, 상술한 붕소의 첨가 효과를 충분히 발휘할 수 없다. 또한, 붕소의 함량이 0.005중량%를 초과할 경우, 열간 가공성이 저하된다. Boron (B) is an element effective in improving the quenchability and improving the strength of steel materials. Boron may be added in a content ratio of 0.0001 to 0.005% by weight of the total weight of the hot stamping part according to an embodiment of the present invention. When the content of manganese is less than 0.0001% by weight, the effect of adding boron cannot be sufficiently exhibited. In addition, when the boron content exceeds 0.005% by weight, hot workability deteriorates.

상술한 바와 같은, 합금 원소 조성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 최종 미세 조직은 템퍼드 마르텐사이트로 이루어진다. 이러한 조성과 미세 조직을 가지는 핫 스탬핑 부품은 항복강도가 1100 ~ 1400MPa이고, 인장강도는 1600 ~ 2000MPa이고, 경도는 480 ~ 580Hv이고, 연신율은 5% 이상일 수 있다. As described above, the final microstructure of the hot stamping part according to an embodiment of the present invention having an alloy element composition is made of tempered martensite. The hot stamping part having such a composition and microstructure may have a yield strength of 1100 to 1400 MPa, a tensile strength of 1600 to 2000 MPa, a hardness of 480 to 580 Hv, and an elongation of 5% or more.

이하에서는 상술한 합금 원소 조성을 가지는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing a hot stamping component according to an embodiment of the present invention having the above-described alloy element composition will be described.

핫 스탬핑 부품의 제조 방법Method of manufacturing hot stamping parts

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다. 1 is a flowchart schematically showing a method of manufacturing a hot stamping part according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따르는 핫 스탬핑 부품의 제조 방법은 (a) 상술한 성분계를 가지는 강재를 1150 ~ 1300℃에서 재가열하는 단계(S100); (b) 상기 재가열된 강재를 마무리압연온도 800 ~ 950℃의 조건으로 열간 압연한 후 5 ~ 50℃/s의 냉각속도로 냉각하여 600 ~ 800℃에서 권취하는 단계(S200); (c) 상기 강재를 냉간 압연한 후 700 ~ 900℃에서 소둔열처리한 후 냉각종료온도 100 ~ 300℃까지 5 ~ 100℃/s의 냉각속도로 냉각하는 단계(S300); (d) 상기 강재에 대하여 핫 스탬핑 공정을 수행하는 단계(S400);를 포함한다. Referring to Figure 1, the method of manufacturing a hot stamping part according to an embodiment of the present invention (a) reheating the steel having the above-described component system at 1150 ~ 1300 ℃ (S100); (b) hot rolling the reheated steel under the conditions of a finish rolling temperature of 800 to 950 ° C., and then cooling at a cooling rate of 5 to 50 ° C./s to wind at 600 to 800 ° C. (S200); (c) cold rolling the steel and annealing heat treatment at 700 to 900 ° C., followed by cooling at a cooling rate of 5 to 100 ° C./s to a cooling end temperature of 100 to 300 ° C. (S300); (d) performing a hot stamping process on the steel (S400).

상기 핫 스탬핑용 강재는 탄소(C): 0.1 ~ 0.35중량%, 실리콘 (Si): 0.01 ~ 0.5중량%, 망간 (Mn): 1.0 ~ 3.0중량%, 인(P): 0 초과 0.1중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti): 0.025 ~ 0.05중량%, 크롬(Cr): 0.1 ~ 2.0중량%, 붕소(B): 0.0001 ~ 0.005중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 제 1 성분계를 가지거나 탄소(C): 0.1 ~ 0.35중량%, 실리콘 (Si): 0.01 ~ 0.5중량%, 망간 (Mn): 1.0 ~ 3.0중량%, 인(P): 0 초과 0.1중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti): 0.02 ~ 0.05중량%, 니오븀(Nb): 0 초과 0.05중량% 이하, 크롬(Cr): 0.1 ~ 2.0중량%, 붕소(B): 0.0001 ~ 0.005중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 제 2 성분계를 가질 수 있다. The hot stamping steel is carbon (C): 0.1 to 0.35% by weight, silicon (Si): 0.01 to 0.5% by weight, manganese (Mn): 1.0 to 3.0% by weight, phosphorus (P): more than 0 and 0.1% by weight or less , Sulfur (S): more than 0 and less than 0.01% by weight, titanium (Ti): 0.025 to 0.05% by weight, chromium (Cr): 0.1 to 2.0% by weight, boron (B): 0.0001 to 0.005% by weight and the rest of iron (Fe ) And other inevitable impurities, or carbon (C): 0.1 to 0.35 wt%, silicon (Si): 0.01 to 0.5 wt%, manganese (Mn): 1.0 to 3.0 wt%, phosphorus (P) : More than 0 and 0.1% by weight or less, sulfur (S): more than 0 and less than 0.01% by weight, titanium (Ti): 0.02 to 0.05% by weight, niobium (Nb): more than 0 and less than 0.05% by weight, chromium (Cr): 0.1 to 2.0% by weight, boron (B): 0.0001 to 0.005% by weight, and may have a second component system composed of the remaining iron (Fe) and other inevitable impurities.

일 실시예에서, 상기 강재는 1150 ~ 1300℃의 온도에서 재가열될 수 있다. 상기 강재는 상술한 온도에서 재가열될 때, 연속주조 공정 시에 편석된 성분이 재고용될 수 있다. 재가열온도가 1150℃보다 낮을 경우, 오스테나이트 조직이 충분히 재결정이 이루어지지 않음으로써 최종적으로 불균일한 미세조직이 나타나 기계적 성질의 저하를 야기시킬 수 있다. 또한, 각종 탄화물의 고용이 충분하지 않을 수 있으며, 연속주조공정시 편석된 성분들이 충분히 고르게 분포되지 않는 문제가 있을 수 있다. 재가열온도가 1300℃를 초과할 경우, 결정립 미세화 원소로 사용되어지는 니오븀(Nb)이 기지 조직에 완전 고용되어 오스테나이트 결정립이 조대해져 최종적으로 인성저하를 야기할 수 있다. 매우 조대한 오스테나이트 결정립이 형성되어 강도 확보가 어려울 수 있다. 또한, 1300℃를 초과할 경우 가열 비용이 증가하고 공정 시간이 추가되어, 제조비용 상승 및 생산성 저하를 가져올 수 있다.In one embodiment, the steel material may be reheated at a temperature of 1150 ~ 1300 ℃. When the steel is reheated at the above-mentioned temperature, components segregated during the continuous casting process may be re-used. When the reheating temperature is lower than 1150 ° C, the austenite structure is not sufficiently recrystallized, resulting in uneven microstructure, which may cause deterioration of mechanical properties. In addition, the solid solution may not be sufficiently employed, and there may be a problem that segregated components are not evenly distributed during the continuous casting process. When the reheating temperature exceeds 1300 ° C., niobium (Nb), which is used as a grain refinement element, is completely dissolved in the matrix structure, and austenite grains become coarse, which may ultimately lead to a decrease in toughness. Very coarse austenite grains can form, making it difficult to secure strength. In addition, when it exceeds 1300 ° C, heating cost increases and process time is added, which may lead to an increase in manufacturing cost and a decrease in productivity.

계속하여, 재가열된 강재를 마무리압연온도 800 ~ 950℃의 조건으로 열간 압연한 후 5 ~ 50℃/s의 냉각속도로 냉각하여 600 ~ 800℃에서 권취하는 단계(S200)를 수행한다. 상기 열간 압연의 총압하율은 30 ~ 60%일 수 있다. 단계(S200)를 수행한 후의 강재의 미세 조직은 페라이트 및 펄라이트를 포함할 수 있다. Subsequently, the reheated steel is hot-rolled under the conditions of a finish rolling temperature of 800 to 950 ° C, and then cooled at a cooling rate of 5 to 50 ° C / s, and wound up at 600 to 800 ° C (S200). The total rolling reduction of the hot rolling may be 30 to 60%. The microstructure of the steel material after performing step S200 may include ferrite and pearlite.

계속하여, 단계(S200)를 수행한 상기 강재를 냉간 압연한 후 700 ~ 900℃에서 소둔열처리한 후 냉각종료온도 100 ~ 300℃까지 5 ~ 100℃/s의 냉각속도로 냉각하는 단계(S300)를 수행한다. 단계(S300)를 수행한 후의 강재의 미세 조직은 페라이트 및 펄라이트를 포함할 수 있다. Subsequently, after cold-rolling the steel material subjected to step S200, annealing heat treatment is performed at 700 to 900 ° C, followed by cooling at a cooling rate of 5 to 100 ° C / s to a cooling end temperature of 100 to 300 ° C (S300). To perform. The microstructure of the steel material after performing step S300 may include ferrite and pearlite.

계속하여, 단계(S300)를 수행한 상기 강재에 대하여 핫 스탬핑 공정을 수행하는 단계(S400)를 수행한다. 상기 단계(S400)는 가열로에 핫 스탬핑용 강재를 장입하고 5 ~ 100℃/s의 승온 속도로 승온하는 단계; 상기 강재를 700 ~ 1000℃의 오스테나이징 온도에서 1 ~ 20분 동안 유지하는 단계; 상가 강재에 소성 가공을 수행하는 단계; 상기 강재를 핫 스탬핑 금형 내에서 5 ~ 100℃/s의 냉각속도로 냉각시키는 단계; 상기 강재에 대하여 후열처리하는 단계;를 순차적으로 포함할 수 있다. 상기 후열처리는 20분 이상 수행될 수 있다. 단계(S400)를 수행한 후의 강재의 미세 조직은 템퍼드 마르텐사이트를 포함할 수 있다. Subsequently, a step (S400) of performing a hot stamping process is performed on the steel material that has performed the step (S300). The step (S400) is a step of charging a steel material for hot stamping in a heating furnace and heating it up at a heating rate of 5 to 100 ° C / s; Maintaining the steel material at an austenizing temperature of 700 to 1000 ° C. for 1 to 20 minutes; Performing plastic working on the malleable steel; Cooling the steel material at a cooling rate of 5 to 100 ° C./s in a hot stamping mold; It may include sequentially; the step of heat-treating the steel material. The post-heat treatment may be performed for 20 minutes or more. The microstructure of the steel material after performing step S400 may include tempered martensite.

상술한 공정을 수행하여 구현된 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품은 항복강도가 1100 ~ 1400MPa이고, 인장강도는 1600 ~ 2000MPa이고, 경도는 480 ~ 580Hv이고, 연신율은 5% 이상일 수 있다. The hot stamping part according to an embodiment of the present invention implemented by performing the above-described process has a yield strength of 1100 to 1400 MPa, a tensile strength of 1600 to 2000 MPa, a hardness of 480 to 580 Hv, and an elongation of 5% or more. .

상술한 본 발명의 핫 스탬핑 부품의 제조방법에 따르면, Ti, Nb 원소를 조성에 첨가하고 고온에서 어닐링 및 고온 권취함으로써 미세 석출을 유도하였다. 특히, 미세 석출물과 균질 조직의 확보는 수소 취성에 효과적이다. Ti, Nb, V, Cr 탄화물의 형성에 의해 내 수소취화 특성이 향상된다. 뿐만 아니라 결정립의 평균 입경의 미세화에 기여하는 인자로 Ti, Nb, Si, Mn의 함유량 등이 있다. 페라이트 및 펄라이트 미세 구조를 형성하기 위해서는, 페라이트의 재결정을 억제해야 한다. 이는 페라이트의 재결정 온도의 상승에 의해 억제될 수 있다. 상 변태가 2 상 영역으로 진입하는 경우, 냉간 압연 후의 강판을 가열하는 과정에서 오스테나이트가 생성되고, 페라이트의 재결정이 매우 억제되기 때문이다. 우선, 페라이트의 재결정 온도를 높이기 위해, Ti 또는 V의 첨가가 효과적이다. 따라서, 본 발명의 핫 스탬핑용 강재는 Ti, Nb를 첨가하여 미세석출을 유도하며, 페라이트의 재결정 온도를 상승시키고 냉간 압연율을 저하시켜 조직 균일화를 유도하였다. 냉간 압연 비를 낮춤으로써, 축적된 변형 에너지가 감소되므로, 재결정의 구동력이 감소하고, 재결정 온도가 상승할 수 있다. 최종 냉간압연 이후 핫 스탬핑 공정 조건에 따라, 페라이트 및 펄라이트를 미세 조직으로 가지는 냉연재를 오스테나이트 형성 온도까지 가열 후 일정 시간 유지한 후, 금형 냉각을 함으로써 템퍼트 마르텐사이트를 미세조직으로 가지는 핫 스탬핑 부품을 제조하였다. According to the above-described method of manufacturing a hot stamping part of the present invention, fine precipitation was induced by adding Ti and Nb elements to the composition and annealing at high temperatures and winding at high temperatures. In particular, securing of fine precipitates and homogeneous structures is effective for hydrogen embrittlement. Hydrogen embrittlement resistance is improved by the formation of Ti, Nb, V, and Cr carbides. In addition, Ti, Nb, Si, and Mn contents are factors that contribute to the refinement of the average grain size of the crystal grains. In order to form ferrite and pearlite microstructures, recrystallization of ferrite must be suppressed. This can be suppressed by an increase in the recrystallization temperature of ferrite. This is because when the phase transformation enters the two-phase region, austenite is generated in the process of heating the steel sheet after cold rolling, and recrystallization of ferrite is very suppressed. First, in order to increase the recrystallization temperature of ferrite, the addition of Ti or V is effective. Accordingly, the steel material for hot stamping of the present invention induces fine precipitation by adding Ti and Nb, and increases the recrystallization temperature of ferrite and lowers the cold rolling rate to induce tissue uniformity. By lowering the cold rolling ratio, the accumulated strain energy is reduced, so that the driving force of recrystallization is reduced, and the recrystallization temperature can be increased. After the final cold rolling, according to the conditions of the hot stamping process, the hot rolled material having ferrite and pearlite as a microstructure is heated to an austenite formation temperature, maintained for a certain period of time, and then cooled by a mold to perform hot stamping with tempered martensite as a microstructure. Parts were prepared.

본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 및 그 제조방법은 미세 석출 원소 첨가량에 따라 미세 석출 탄화물의 비가역 수소 트랩을 유도하고 표면 산화층 열화 특성을 제어하는 구성을 제공한다. 본 발명에서는 1800MPa 이상의 초고강도강 비도금 열처리 경화강에 대해 첨가 원소 및 열연 조건 및 냉연 조건 최적화를 통해 조직 균일화 및 미세 석출물 제어를 함으로써, 수소 지연파괴 저항성을 개선하였다. 또한 Ti, Nb 첨가량의 상향에 따른 표면 제어를 통하여 수소지연파괴에 문제가 되는 확산성 수소 유입을 저감함으로써 수소 유입량을 제한함에 따라 우수한 수소 지연파괴 저항성을 갖는 핫 스탬핑 부품 및 그 제조방법을 구현하였다. The hot stamping part and its manufacturing method according to an embodiment of the present invention provide a configuration for inducing an irreversible hydrogen trap of fine precipitated carbide according to the amount of fine precipitated elements added and controlling deterioration characteristics of the surface oxide layer. In the present invention, the hydrogen retardation resistance is improved by controlling the structure uniformity and fine precipitate control through optimization of the additive element and hot rolling conditions and cold rolling conditions for the ultra-high-strength, non-plated heat-treated hardened steel of 1800 MPa or more. In addition, hot stamping parts with excellent hydrogen retardation resistance and a method of manufacturing the same were implemented by limiting the inflow of hydrogen by reducing the inflow of diffusive hydrogen, which is a problem for hydrogen delay destruction, through surface control according to an increase in the amount of Ti and Nb added. .

실험예Experimental Example

이하 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred experimental examples are provided to help understanding of the present invention. However, the following experimental examples are only to help understanding of the present invention, and the present invention is not limited by the following experimental examples.

1. 시편의 제조1. Preparation of Specimen

본 실험예에서는 표 1의 조성을 가지는 시편들을 제공한다. In this experimental example, specimens having the composition of Table 1 are provided.

C
(wt%)
C
(wt%)
Si
(wt%)
Si
(wt%)
Mn
(wt%)
Mn
(wt%)
P
(ppm)
P
(ppm)
S
(ppm)
S
(ppm)
B
(ppm)
B
(ppm)
Cr
(wt%)
Cr
(wt%)
Ti
(wt%)
Ti
(wt%)
Nb
(wt%)
Nb
(wt%)
비교예Comparative example 0.2900.290 0.1910.191 1.411.41 0.0120.012 0.00160.0016 0.0020.002 0.2080.208 0.0200.020 -- 실시예1Example 1 0.2930.293 0.1870.187 1.391.39 0.0120.012 0.00120.0012 0.00200.0020 0.2000.200 0.0200.020 0.0470.047 실시예2Example 2 0.2880.288 0.1920.192 1.431.43 0.0120.012 0.00130.0013 0.00200.0020 0.2030.203 0.0310.031 --

표 1의 실시예1의 조성은 탄소(C): 0.1 ~ 0.35중량%, 실리콘 (Si): 0.01 ~ 0.5중량%, 망간 (Mn): 1.0 ~ 3.0중량%, 인(P): 0 초과 0.1중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti): 0.02 ~ 0.05중량%, 니오븀(Nb): 0 초과 0.05중량% 이하, 크롬(Cr): 0.1 ~ 2.0중량%, 붕소(B): 0.0001 ~ 0.005중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진 제 2 성분계의 조성을 만족하며, 표 1의 실시예2의 조성은 탄소(C): 0.1 ~ 0.35중량%, 실리콘 (Si): 0.01 ~ 0.5중량%, 망간 (Mn): 1.0 ~ 3.0중량%, 인(P): 0 초과 0.1중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti): 0.025 ~ 0.05중량%, 크롬(Cr): 0.1 ~ 2.0중량%, 붕소(B): 0.0001 ~ 0.005중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어진 제 1 성분계의 조성을 만족한다. 이에 반하여, 표 1의 비교예의 조성은 티타늄과 니오븀의 관점에서 상술한 제 1 성분계의 조성 또는 제 2 성분계의 조성을 만족하지 못한다. The composition of Example 1 in Table 1 is carbon (C): 0.1 to 0.35% by weight, silicon (Si): 0.01 to 0.5% by weight, manganese (Mn): 1.0 to 3.0% by weight, phosphorus (P): more than 0 0.1 Weight% or less, sulfur (S): more than 0 and 0.01% by weight or less, titanium (Ti): 0.02 to 0.05% by weight, niobium (Nb): more than 0 and 0.05% by weight or less, chromium (Cr): 0.1 to 2.0% by weight, Boron (B): satisfies the composition of the second component system composed of 0.0001 to 0.005% by weight and the remaining iron (Fe) and other inevitable impurities, and the composition of Example 2 in Table 1 is carbon (C): 0.1 to 0.35% by weight, Silicon (Si): 0.01 to 0.5% by weight, manganese (Mn): 1.0 to 3.0% by weight, phosphorus (P): more than 0 to 0.1% by weight, sulfur (S): more than 0 to 0.01% by weight or less, titanium (Ti) : 0.025 to 0.05% by weight, chromium (Cr): 0.1 to 2.0% by weight, boron (B): 0.0001 to 0.005% by weight, and the composition of the first component system composed of the remaining iron (Fe) and other inevitable impurities. On the other hand, the composition of the comparative example in Table 1 does not satisfy the composition of the first component system or the composition of the second component system described above in terms of titanium and niobium.

한편, 상술한 비교예 및 실시예들에 따른 핫 스탬핑용 강재에 대하여 동일한 공정 조건으로 열간 압연, 냉간 압연 공정을 적용하였으며, 핫 스탬핑 조건에 대응되는 동일한 열처리 조건을 적용하였다. 예를 들어, 냉간 압연 후의 소둔 열처리는 800℃에서 진행하였으며, 핫 스탬핑 조건에 대응되는 동일한 열처리 조건으로서 930℃의 온도에서 300초 동안 유지하는 오스테나이징 처리를 진행하고 180℃의 온도에서 120분 동안 유지하는 후열처리를 진행하였다. On the other hand, the hot rolling and cold rolling processes were applied under the same process conditions to the hot stamping steel according to the comparative examples and examples described above, and the same heat treatment conditions corresponding to the hot stamping conditions were applied. For example, the annealing heat treatment after cold rolling was performed at 800 ° C., and the same heat treatment conditions corresponding to the hot stamping conditions were performed with an austenizing treatment maintained at a temperature of 930 ° C. for 300 seconds and 120 minutes at a temperature of 180 ° C. The post-heat treatment was maintained for a while.

2. 인장시험 실측 결과2. Tensile test results

표 2는 상술한 표 1의 조성과 공정 조건을 적용한 시편들에 대하여 인장시험 결과를 나타낸 것이다. Table 2 shows the tensile test results for the specimens to which the composition and process conditions of Table 1 were applied.

구분division 비교예
(YS/TS/EL)
Comparative example
(YS / TS / EL)
실시예1
(YS/TS/EL)
Example 1
(YS / TS / EL)
실시예2
(YS/TS/EL)
Example 2
(YS / TS / EL)
핫 스탬핑 전Before hot stamping 339/696/20.5339/696 / 20.5 508/792/17.7508/792 / 17.7 428/788/17.5428/788 / 17.5 핫 스탬핑 후After hot stamping 1422/1798/6.11422/1798 / 6.1 1393/1788/6.41393/1788 / 6.4 1402/1777/6.71402/1777 / 6.7

표 2를 참조하면, 핫 스탬핑 조건의 대응 열처리를 진행하지 않은 시편들 대비 핫 스탬핑 조건의 대응 열처리를 진행한 시편들의 항복강도(YS), 인장강도(TS)는 대폭 증가하되, 연신율은 감소함을 확인할 수 있다. 예컨대, 핫 스탬핑 조건의 대응 열처리를 진행하지 않은 실시예1의 항복강도는 508MPa임에 반하여 핫 스탬핑 조건의 대응 열처리를 진행한 실시예1의 항복강도는 1393MPa로 대폭 증가하되, 연신율은 17.7%에서 6.4%로 감소하는 것으로 나타났다. Referring to Table 2, the yield strength (YS) and the tensile strength (TS) of the specimens subjected to the heat treatment corresponding to the hot stamping condition are significantly increased compared to the specimens not subjected to the heat treatment corresponding to the hot stamping condition, but the elongation decreases. can confirm. For example, the yield strength of Example 1, which did not undergo the corresponding heat treatment under the hot stamping condition, was 508 MPa, while the yield strength of Example 1, which performed the corresponding heat treatment under the hot stamping condition, increased significantly to 1393 MPa, but the elongation was at 17.7%. It was found to decrease to 6.4%.

그러나, 동일 조건에서 비교예와 실시예 간의 유의차는 크지 않음을 확인할 수 있다. 예컨대, 핫 스탬핑 조건의 대응 열처리를 진행하지 않은 비교예, 실시예1, 실시예2의 항복강도는 각각 339MPa, 508MPa, 428MPa로 나타나 유의차가 크지 않으며, 핫 스탬핑 조건의 대응 열처리를 진행한 비교예, 실시예1, 실시예2의 항복강도는 각각 1422MPa, 1393MPa, 1402MPa로 나타나 역시 유의차가 크지 않는 것으로 나타났다. However, it can be confirmed that the significant difference between the comparative example and the example is not great under the same conditions. For example, the comparative examples that did not undergo the corresponding heat treatment under the hot stamping conditions, and the yield strengths of Examples 1 and 2 were 339 MPa, 508 MPa, and 428 MPa, respectively, so that there was no significant difference, and the comparative example that performed the corresponding heat treatment under the hot stamping condition , Example 1, Example 2, the yield strength was 1422MPa, 1393MPa, 1402MPa, respectively, and the difference was not significant.

3. 미세 탄화물 석출 거동3. Fine carbide precipitation behavior

도 2는 본 발명의 실험예에 따른 시편들에서 기지 내 탄소의 고용 농도를 비교하여 나타낸 그래프이고, 도 3은 본 발명의 실험예에 따른 시편들에서 탄화물 생성 농도를 비교하여 나타낸 그래프이다. 도 4는 본 발명의 실험예에 따른 시편들에서 TEM Replica 기법을 통한 석출물 거동과 미세 탄화물의 증가 양상을 관찰한 사진이다. 도 5는 본 발명의 실험예에 따른 시편들에서 TEM thin-foil 분석을 통한 석출물 거동과 미세 탄화물의 석출 양상을 관찰한 사진이다. 도면에서 구분된 항목 '0.30C'는 표 1의 비교예에 해당하며, 항목'0.30CNb'는 표 1의 실시예1에 해당하며, 항목'0.30CTi'는 표 1의 실시예2에 해당한다.2 is a graph showing the comparison of the solid solution concentration of the carbon in the matrix in the specimens according to the experimental example of the present invention, and FIG. 3 is a graph showing the comparison of the carbide production concentration in the specimens according to the experimental example of the present invention. 4 is a photograph of the behavior of the precipitates through the TEM Replica technique in the specimens according to the experimental example of the present invention and the observation of an increase pattern of fine carbide. 5 is a photograph observing the behavior of the precipitate through the TEM thin-foil analysis and the precipitation pattern of the fine carbide in the specimens according to the experimental example of the present invention. The item '0.30C' divided in the drawing corresponds to the comparative example in Table 1, the item '0.30CNb' corresponds to Example 1 in Table 1, and the item '0.30CTi' corresponds to Example 2 in Table 1 .

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 비교예 대비 실시예들의 따른 시편에서 기지 내에 석출된 미세 탄화물 농도가 상대적으로 더 높음을 확인할 수 있다. 이러한 탄화물(TiC, NbC)은 비가역 수소 트랩핑(trapping) 역할을 하며 이에 따라 확산성 수소량을 감소시킬 수 있음을 확인하였다. 2 to 5, it can be confirmed that the concentration of fine carbides precipitated in the matrix in the specimen according to the comparative examples of the present invention is relatively higher. It was confirmed that these carbides (TiC, NbC) serve as irreversible hydrogen trapping and thus can reduce the amount of diffusible hydrogen.

4. 미세 조직의 크기 거동4. Microstructure size behavior

도 6은 본 발명의 실험예에 따른 시편들에서 마르텐사이트 미세조직을 관찰한 광학 현미경 사진과 SEM 사진이다. 상단의 사진은 광학 현미경 사진이고, 하단의 사진은 SEM 사진이다. 또한, 좌측의 사진들은 표 1의 비교예에 따른 시편에 해당하며, 우측의 사진들은 표 1의 실시예2에 따른 시편에 해당하며, 중간의 사진들은 표 1의 실시예1에 따른 시편에 해당한다. 6 is an optical micrograph and SEM photograph of the martensitic microstructure observed in specimens according to the experimental examples of the present invention. The photo on the top is an optical micrograph, and the photo on the bottom is an SEM photo. In addition, the photographs on the left correspond to the specimen according to the comparative example in Table 1, the photographs on the right correspond to the specimen according to Example 2 in Table 1, and the intermediate photographs correspond to the specimen according to Example 1 in Table 1 do.

도 6을 참조하면, 핫 스탬핑 부품의 최종적인 미세조직은 템퍼트 마르텐사이트를 포함하되, 비교예 대비 실시예들의 시편에 구현되는 미세조직의 크기가 더 작음을 확인할 수 있다. 구체적으로, 비교예의 마르텐사이트 미세조직이 가장 크며, 실시예1의 마르텐사이트 미세조직이 가장 작다. 핫 스탬핑 부품의 최종적인 미세조직인 마르텐사이트의 미세조직 크기가 작을수록 확산성 수소량이 감소되는 효과를 가질 수 있다. Referring to FIG. 6, it can be seen that the final microstructure of the hot stamping part includes tempered martensite, but the size of the microstructure implemented in the specimens of the Examples compared to the comparative example is smaller. Specifically, the martensite microstructure of Comparative Example is the largest, and the martensite microstructure of Example 1 is the smallest. The smaller the microstructure size of martensite, the final microstructure of a hot stamping part, may have the effect of reducing the amount of diffusible hydrogen.

도 7은 본 발명의 실험예에 따른 시편들에서 프라이어 오스테나이트(prior austenite) 미세조직을 관찰한 광학 현미경 사진이다. 좌측의 사진은 표 1의 비교예에 따른 시편에 해당하며, 우측의 사진은 표 1의 실시예2에 따른 시편에 해당하며, 중간의 사진은 표 1의 실시예1에 따른 시편에 해당한다. FIG. 7 is an optical micrograph of a microstructure of aprior austenite in specimens according to an experimental example of the present invention. The photograph on the left corresponds to the specimen according to the comparative example in Table 1, the photograph on the right corresponds to the specimen according to Example 2 in Table 1, and the intermediate photograph corresponds to the specimen according to Example 1 in Table 1.

도 7을 참조하면, 표 1의 비교예에 따른 시편에서 프라이어 오스테나이트 미세조직의 평균크기는 23.5㎛이고, 표 1의 실시예1에 따른 시편에서 프라이어 오스테나이트 미세조직의 평균크기는 15.3㎛이며, 표 1의 실시예2에 따른 시편에서 프라이어 오스테나이트 미세조직의 평균크기는 22.5㎛이다. 따라서, 비교예의 프라이어 오스테나이트 미세조직이 가장 크며, 실시예1의 프라이어 오스테나이트 미세조직이 가장 작다. 프라이어 오스테나이트 미세조직은 최종적인 미세조직인 마르텐사이트의 미세조직과 대응된다는 점에서, 핫 스탬핑 부품의 프라이어 오스테나이트 미세조직 크기가 상대적으로 작은 실시예들에서 확산성 수소량이 감소됨을 이해할 수 있다. Referring to FIG. 7, the average size of the fryer austenite microstructure in the specimen according to the comparative example in Table 1 is 23.5 μm, and the average size of the fryer austenite microstructure in the specimen according to Example 1 in Table 1 is 15.3 μm. , In the specimen according to Example 2 of Table 1, the average size of the fryer austenite microstructure is 22.5 μm. Therefore, the fryer austenite microstructure of the comparative example is the largest, and the fryer austenite microstructure of the example 1 is the smallest. It can be understood that the amount of diffusible hydrogen is reduced in embodiments where the size of the fryer austenite microstructure of the hot stamping component is relatively small, in that the fryer austenite microstructure corresponds to the microstructure of the final microstructure martensite.

5. 표면 산화막을 통한 수소 침투 거동5. Behavior of hydrogen penetration through surface oxide film

도 8은 본 발명의 실험예에 따른 시편들에서 수소환원전류 밀도를 측정한 결과를 나타낸 그래프이고, 도 9는 본 발명의 실험예에 따른 시편들에서 사이클에 따른 수소환원전압의 변화를 측정한 결과를 나타낸 그래프이다. 도면에서 구분된 항목 '0.30C'는 표 1의 비교예에 해당하며, 항목'0.30CNb'는 표 1의 실시예1에 해당하며, 항목'0.30CTi'는 표 1의 실시예2에 해당한다.8 is a graph showing the results of measuring the hydrogen reduction current density in the specimens according to the experimental example of the present invention, Figure 9 is a change in the hydrogen reduction voltage according to the cycle in the specimens according to the experimental example of the present invention It is a graph showing the results. The item '0.30C' divided in the drawing corresponds to the comparative example in Table 1, the item '0.30CNb' corresponds to Example 1 in Table 1, and the item '0.30CTi' corresponds to Example 2 in Table 1 .

도 8 및 도 9를 참조하면, 비교예 대비 실시예들의 시편에서 티타늄 또는 니오븀의 첨가 효과에 따라 표면 산화물 특성이 상대적으로 더 양호하여 유입 수소가 저감되어 수소의 내부 침투를 효과적으로 억제할 수 있음을 이해할 수 있다. 예컨대, 도 9의 비교예의 경우 사이클이 증가할수록 수소환원전압의 변화폭이 상대적으로 커 수소의 내부 침투 경향성이 높으며 표면 산화막이 수소의 침투를 억제하지 못함에 반하여, 실시예의 경우 사이클이 증가할수록 수소환원전압의 변화폭이 상대적으로 작아 수소의 내부 침투 경향성이 낮으며 표면 산화막이 수소의 침투를 억제함을 확인할 수 있다. Referring to Figures 8 and 9, the surface oxide properties are relatively better according to the addition effect of titanium or niobium in the specimens of the Examples compared to the comparative examples, reducing the incoming hydrogen and effectively inhibiting the internal penetration of hydrogen. I can understand. For example, in the case of the comparative example of FIG. 9, as the cycle increases, the change width of the hydrogen reduction voltage is relatively large, and thus the tendency for internal penetration of hydrogen is high and the surface oxide film does not inhibit the penetration of hydrogen. In the case of the embodiment, as the cycle increases, the hydrogen reduction increases. It can be seen that the change width of the voltage is relatively small, so the tendency for internal penetration of hydrogen is low, and the surface oxide film suppresses the penetration of hydrogen.

6. 수소 취성 성능 평가6. Evaluation of hydrogen embrittlement performance

도 10은 본 발명의 실험예에 따른 시편들에서 수소 주입 시간에 따른 최대 인장 강도의 추이를 나타낸 그래프이고, 도 11은 본 발명의 실험예에 따른 시편들에서 수소 주입 시간에 따른 연신율의 추이를 나타낸 그래프이고, 도 12는 본 발명의 실험예에 따른 시편들에서 1 시간 동안 수소를 주입한 후의 연신 감소율을 나타낸 수소 민감성을 나타낸 그래프이다. 도면에서 구분된 항목 '비교예'는 표 1의 비교예에 해당하며, 항목'실시예2'는 표 1의 실시예2에 해당한다. 10 is a graph showing the transition of the maximum tensile strength according to the hydrogen injection time in the specimens according to the experimental example of the present invention, Figure 11 is the transition of the elongation according to the hydrogen injection time in the specimens according to the experimental example of the present invention 12 is a graph showing hydrogen susceptibility showing an elongation reduction rate after injecting hydrogen for 1 hour in specimens according to an experimental example of the present invention. The item 'Comparative Example' divided in the drawing corresponds to the comparative example in Table 1, and the item 'Example 2' corresponds to Example 2 in Table 1.

도 10을 참조하면, 실시예2의 시편에서 수소 주입 시간에 따른 최대 인장 강도는 비교예의 시편에서 수소 주입 시간에 따른 최대 인장 강도 보다 상대적으로 높음을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 10, it can be confirmed that the maximum tensile strength according to the hydrogen injection time in the specimen of Example 2 is relatively higher than the maximum tensile strength according to the hydrogen injection time in the specimen of the comparative example.

도 11을 참조하면, 실시예2의 시편에서 수소 주입 시간에 따른 연신율은 비교예의 시편에서 수소 주입 시간에 따른 연신율 보다 상대적으로 높음을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 11, it can be seen that the elongation according to the hydrogen injection time in the specimen of Example 2 is relatively higher than the elongation according to the hydrogen injection time in the specimen of the comparative example.

도 12를 참조하면, 세로축의 연신 감소율은 수소 주입 전후의 연신율 변동폭을 수소 주입 전의 연신율로 나눈 값에 해당한다. 이에 따르면, 실시예2의 시편에서 연신 감소율은 비교예보다 상대적으로 낮음을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 12, the elongation reduction rate of the vertical axis corresponds to a value obtained by dividing the elongation fluctuation range before and after hydrogen injection by the elongation before hydrogen injection. According to this, it can be confirmed that the elongation reduction rate in the specimen of Example 2 is relatively lower than that of the comparative example.

도 10 내지 도 12의 결과를 종합하면, 본 발명의 비교예보다 실험예에서의 수소 취성 저항성이 상대적으로 더 양호함을 이해할 수 있다. Summarizing the results of FIGS. 10 to 12, it can be understood that the hydrogen embrittlement resistance in the experimental example is relatively better than the comparative example of the present invention.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.In the above, although the description has been mainly focused on the embodiment of the present invention, various changes or modifications can be made at the level of those skilled in the art. It can be said that such modifications and variations belong to the present invention without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should be judged by the claims set forth below.

Claims (6)

삭제delete 탄소(C): 0.1 ~ 0.35중량%, 실리콘 (Si): 0.01 ~ 0.5중량%, 망간 (Mn): 1.0 ~ 3.0중량%, 인(P): 0 초과 0.1중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.01중량% 이하, 티타늄(Ti): 0.02 ~ 0.05중량%, 니오븀(Nb): 0 초과 0.05중량% 이하, 크롬(Cr): 0.1 ~ 2.0중량%, 붕소(B): 0.0001 ~ 0.005중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 비도금 열처리 경화강을 포함하되,
상기 비도금 열처리 경화강의 최종 미세 조직은 템퍼드 마르텐사이트로 이루어지며,
상기 비도금 열처리 경화강의 최종 미세 조직은 비가역 수소 트랩핑(trapping) 역할을 하며 이에 따라 확산성 수소량을 감소시키는 Ti 탄화물 및 Nb 탄화물을 포함하고,
상기 비도금 열처리 경화강의 프라이어 오스테나이트(prior austenite) 미세조직의 평균 크기는 15.3㎛ 이상 22.5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는,
비도금 열처리 경화강을 포함하는 핫 스탬핑 부품.
Carbon (C): 0.1 to 0.35% by weight, silicon (Si): 0.01 to 0.5% by weight, manganese (Mn): 1.0 to 3.0% by weight, phosphorus (P): more than 0 and 0.1% by weight or less, sulfur (S): More than 0 and less than 0.01% by weight, titanium (Ti): 0.02 to 0.05% by weight, niobium (Nb): more than 0 and less than 0.05% by weight, chromium (Cr): 0.1 to 2.0% by weight, boron (B): 0.0001 to 0.005% % And the rest of iron (Fe) and other inevitable impurities, including non-plated heat-treated hardened steel,
The final microstructure of the non-plated heat-treated hardened steel is made of tempered martensite,
The final microstructure of the non-plated heat-treated hardened steel serves as irreversible hydrogen trapping and thus includes Ti carbide and Nb carbide to reduce the amount of diffusible hydrogen,
It characterized in that the average size of the primary austenite (prior austenite) microstructure of the non-plated heat-treated hardened steel is 15.3㎛ 22.5㎛,
Hot stamping parts comprising non-plated heat treated hardened steel.
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