KR102478193B1 - 열간-성형된 강철 제품의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열간 압연 성형을 위한 Al-Si-합금 코팅된 강철 스트립, 및 연속 코팅 공정에서 Al-Si-합금 코팅된 강철 스트립을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

열간-성형된 강철 제품의 제조 방법
본 발명은 열간 압연 성형을 위한 Al-Si-합금 코팅된 강철 스트립, 및 연속 코팅 공정에서 Al-Si-합금 코팅된 강철 스트립을 제조하는 방법에 관한 것이다.
EP0971044로부터 열간-압연 성형된(hot-press formed)(열간 성형) 또는 압착-경화된 물품을 제조에서 알루미늄-실리콘 코팅된 강철 스트립을 사용하는 것이 공지되어 있다. 이 공정에서 강철 스트립으로부터 절단된 블랭크(blank)는 강철이 오스테나이트로 변형되어, 원하는 형상으로 성형하기 용이한 온도(즉, Ac1-온도 초과)로 복사로된다. 오스테나이트 스트립을 원하는 형상으로 압착한 후, 오스테나이트가 마르텐사이트 또는 다른 경화형 구조로 변형하는 것을 허용하는 냉각 속도로 냉각되며, 그 결과 높은 강도를 가진 성형된 물품이 얻어진다. EP2377965는 1000 MPa 이상의 강도가 강철 시트(예컨대, 22MnB5 시트)에서 달성될 수 있음을 개시한다. 알루미늄-실리콘 코팅은 고온 및 후속 냉각 단계 동안 산화 및 탈탄으로부터 강철 스트립을 보호하기 위한 것이다. 완성된 열간-압연 성형된 부품은 표면 산화물의 제거가 필요하지 않으며, 상기 부품은 추가로 처리될 수 있다. 현재 실제로 사용되는 알루미늄-실리콘 코팅은 약 10%의 실리콘을 함유한다.
10%의 실리콘을 갖는 알루미늄-실리콘 코팅의 단점은 열간 성형 및 냉각 후 최종 부품상의 페인트 접착이 적합하지 않다는 것이다. 페인트의 심각한 박리가 자주 관찰된다.
본 발명의 다른 목적은 열간-성형 후에 페인트 접착성이 개선된 알루미늄-실리콘 코팅된 강철 스트립을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 알루미늄-실리콘 코팅된 강철 스트립을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 열간-성형 공정의 장점에 전술한 강철 스트립의 사용을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 강철 스트립의 사용으로 얻어진 제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따르면 열간-성형된 강철 제품을 제조하는 공정이 제공되며, 상기 열간-성형된 제품은 강철 기재 및 알루미늄 합금 코팅층을 포함하며, 상기 알루미늄 합금 코팅층은 표면층, 및 상기 표면층과 상기 강철 기재 사이의 확산층을 포함하며, 상기 표면층은 0~10 면적%의 τ-상(phase)을 포함하며, 상기 τ-상은 존재한다면 표면층 내에 분산되어 있으며, 상기 공정은 적어도 다음과 같은 후속 단계들을 포함한다:
- 0.4 중량% 이상의 Si 및 4.0 중량% 이하의 Si를 포함하는 용융된 알루미늄 합금 욕조에 상기 강철 기재를 침지시킴으로써 알루미늄 합금 코팅층이 제공된 강철 스트립 또는 시트를 제공하는 단계;
- 상기 코팅된 강철 스트립 또는 시트를 절단하여 블랭크를 얻는 단계;
- 직접 열간-성형 공정 또는 간접 열간-성형 공정에 의해 상기 블랭크를 제품으로 열간-성형하는 단계 - 여기서 상기 열간-성형 공정은 상기 블랭크를, 또는 상기 간접 열간-성형 공정의 경우 상기 열간-성형된 강철 제품을, 강철의 Ac1-온도보다 높은 온도로 바람직하게는 Ac3-온도보다 높은 온도로 가열하는 과정을 포함한다;
- 원하는 최종 미세구조를 형성하여 열간-성형된 강철 제품을 얻기 위해 상기 제품을 냉각시키는 단계.
본 발명에 따른 코팅된 강철 스트립은 한편으로는 열간-성형 동안 산화에 대해 양호한 보호를 제공하고, 다른 한편으로는 완성된 부품의 우수한 페인트 접착성을 제공한다. 표면층에 τ-상이 있다면 그것은 연속하는 층이 아니라 매립된 섬들의 형태로(즉, 분산) 존재하는 것이 중요하다. 분산은 둘 이상의 상을 포함하는 재료로서 정의되며 여기서 상들 중 적어도 하나(분산된 상)는 매트릭스 상에 매립된 미세하게 분할된 상 영역들로 이루어진다.
페인트 접착성의 개선은, 발명자가 공지된 코팅의 불량한 접착의 요인으로 발견한 τ-상이 부재하거나 제한적으로 존재하는 결과이다. 본 발명의 상황에서, 상은 그 조성이 50~70 중량% Fe, 5~15 중량% Si 및 20~35 중량% Al의 범위를 가진 FexSiyAlz 상이라면 τ-상으로 간주된다. 알루미늄 층 내로 철의 확산 결과로서 실리콘의 용해도가 초과될 때 τ-상이 형성된다. 철을 보강한 결과로서, 실리콘의 용해도가 초과되고 Fe2SiAl2와 같은 τ-상이 형성된다. 이 현상은 열간-성형 공정 동안 어닐링의 지속 시간 및 어닐링 온도의 높이에 제한을 부과한다. 따라서, τ-상의 형성은, 일차적으로 강철 스트립 또는 시트 상의 알루미늄 합금 층 내 실리콘 함량을 조절함으로써, 이차적으로 어닐링 온도 및 시간에 의해 쉽게 회피되거나 제한될 수 있다. 이것의 부가적인 이점은 노 내의 블랭크의 지속 시간이 또한 감소될 수 있다는 것이고, 이는 더 짧은 노를 허용할 수 있으며, 이는 경제적 이점이다. 주어진 코팅층에 대한 어닐링 온도와 시간의 조합은 간단한 실험에 이은 일반적인 미세구조 관찰에 의해 용이하게 결정된다(하기 실시 예 참조). τ-상의 비율은 면적%로 표현되는데, 이는 분율이 코팅층의 단면에서 측정되기 때문이다.
열간-성형에는 두 가지 변종이 있다: 직접 및 간접 핫 스탬핑(hot stamping). 직접 공정은 가열되고 성형되는 코팅된 블랭크로 시작하는 반면, 간접 공정은 냉각 후 원하는 특성 및 미세구조를 얻기 위해 후속적으로 가열 및 냉각되는 코팅된 블랭크로부터 미리 성형된 부품을 사용한다. 생산성 관점에서 직접 공정이 바람직하다. 본 발명의 상황에서 직접 및 간접 핫 스탬핑 모두가 본 발명의 일부인 것으로 간주되며, '블랭크를 제품으로 열간-성형하는' 특징은 직접 또는 간접 열간-성형일 수 있다. 간접 열간-성형 공정에서, 그 순서는 블랭크를 성형된 제품으로 성형하고 - 강철이 오스테나이트로 변형하기에 충분히 높은 온도로 상기 성형된 제품을 노에서 가열하며 - 상기 성형된 제품을 냉각시켜 제품의 원하는 최종 미세구조를 얻는 것이지만, 간접 열간-성형 공정에서 그 순서는 강철이 오스테나이트로 변형하기에 충분히 높은 온도로 블랭크를 노에서 가열하고 - 상기 블랭크를 다이(die)에서 열간-성형하여 열간-성형된 제품을 얻고 - 상기 열간-성형된 제품을 냉각시켜 제품의 원하는 최종 미세구조를 얻는다.
본 발명의 일 실시 예에서 표면층은 τ-상이 없다. 페인트 접착성에 대한 τ-상의 존재의 영향으로 인해, 표면층에 τ-상이 없거나, 또는 적어도 가장 바깥 표면층에는 τ-상이 없는 것이 바람직하다. 가장 바깥 표면층의 의미는 완전히 명확해야 하지만, 도 1b에 과도하게 설명되어 있다.
본 발명자들은 이것이 0.4 중량% 이상의 실리콘을 포함하는 알루미늄 합금 코팅층을 강철 기재 위에 제공함으로써 얻어질 수 있음을 확인했다. 바람직하게는 알루미늄 합금 코팅층은 0.6 중량% 이상 및/또는 4.0 중량% 이하의 실리콘을 포함한다.
본 발명에 따른 알루미늄 합금 코팅층에서 열간-성형 후의 τ-상의 근접도(contiguity)은 바람직하게는 0.4 이하인 것이 확인되었다. 이는 τ-상이 존재한다면, 닫힌 층이 아니라 분산임을 의미한다. τ-상의 양이 10% 이하이므로, 근접도와 양의 조합은 τ-상이 존재하면 τ-의 분산된 존재를 나타낸다. τ-상이 존재하지 않는 것이 바람직하며, 이것은 알루미늄 합금 중의 실리콘 함량이 2.5% 미만인 열간-성형된 알루미늄 합금 코팅된 강철 스트립의 경우인 것으로 보인다.
근접도(contiguity)는 재료의 미세구조를 특징짓기 위해 사용되는 특성이다. 이것은 합성물에서 상들의 연결된 속성을 정량화하며, α-β 2-상 구조에서 다른 α 상 입자와 공유되는 한 α 상의 내부 표면의 분율로 정의될 수 있다. 한 상의 근접도는, 다른 상에서 한 상의 분포가 완전히 분산된 구조(α-α 접촉 없음)로부터 완전히 응집된 구조(α-α 접촉만 있음)로 바뀌면서, 0과 1 사이에서 변한다. 미세구조의 연마된 평면상의 상 경계와의 절편(intercept)을 계산하는 간단한 방법을 사용하여 계면 영역들이 얻어질 수 있으며 상기 근접도는 다음 식으로 나타낼 수 있다:
Figure 112019081500109-pct00001
여기서 Ca와 Cβ는 a 상 및 β 상의 근접도이며, ΝLaa 및 NLββ는 각각 단위 길이의 랜덤 라인을 갖는 a/a 및 β/β 계면의 절편의 수이고, NLaβ는 단위 길이의 랜덤 라인을 가진 α/β 계면의 수이다. 근접도(Ca)가 0인 경우, 다른 a-입자에 접촉하는 a-입자가 없다. 근접도(Ca)가 1인 경우, 모든 a-입자는 다른 a-입자와 접촉하며, β-상에 매립된 하나의 큰 덩어리의 a-입자들만 존재함을 의미한다.
바람직하게는 표면층에서 τ-상의 근접도는, 존재한다면, 0.4 이하이다. 즉 Cτ ≤0.4.
강철 스트립 또는 시트 위에 제공된 알루미늄 합금 층은 알루미늄, 실리콘 및 철 합금과 그것들의 금속간화합물(intermetallics)을 포함하며, 이는 합금 층이 알루미늄, 실리콘 및 철 합금과 그것들의 금속간화합물로 실질적으로 구성되지만, 철과 같은 다른 의도된 성분과 합금 층 내에 존재하는 불가피한 불순물과 같은 의도되지 않은 성분이 있을 수 있음을 의미한다. 이들 의도되지 않은 성분은 미미한 양의 불가피한 불순물이지만, 핫 딥 코팅 설비 내 용융물을 통과하는 강철 스트립 또는 시트로부터 용해 결과물인 크롬, 망간과 같은 원소들도 있다. 이러한 용해 과정은 불가피하며 이들 용해된 원소들의 존재는 필연적이다. 이들 원소들은 또한 강철 스트립 또는 시트의 최상부에 도포된 알루미늄 합금 코팅층에도 남게 되는 것은 분명하다.
몇몇 원소들이 특별한 이유로 용융물에 추가되어야 하는 것으로 공지되어 있다: Ti, B, Sr, Ce, La 및 Ca는 입자 크기를 제어하거나 알루미늄-실리콘 공융(eutectic)을 수정하기 위해 사용되는 원소들이다. 최종 열간-성형 제품의 내 부식성을 향상시키기 위해 Mg 및 Zn이 욕조에 추가될 수 있다. 결과적으로, 이들 원소 역시 알루미늄 합금 코팅층에 포함될 수 있다. 바람직하게는 용융된 알루미늄 합금 욕조 내의 Zn 함량 및/또는 Mg 함량은 상부 드로스(top dross)를 방지하기 위해 1.0 중량% 미만이다. Mn, Cr, Ni 및 Fe와 같은 원소 역시 욕조를 통과하는 강철 스트립으로부터의 이들 원소의 용해의 결과로서 용융된 알루미늄 합금 욕조에 존재할 가능성이 있으며, 따라서 알루미늄-합금 코팅층에 포함될 수 있다. 용융된 알루미늄 합금 욕조에서 철의 포화 수준은 전형적으로 2~3 중량%이다. 따라서, 본 발명에 따른 방법에서, 알루미늄 합금 코팅층은 전형적으로 망간, 크롬 및 철과 같은 강철 기재로부터 용해된 원소를 상기 용융된 알루미늄 합금 욕조 내의 이들 원소의 포화 수준까지 함유한다.
강철 스트립 또는 시트는 열간-성형에 적합한 두께 및 조성을 가진 열간-압연된 강철 스트립 또는 시트이거나 또는 열간-성형에 적합한 두께 및 조성을 가진 냉간-압연된 강철 스트립 또는 시트일 수 있다. 상기 냉간-압연된 강철 스트립 또는 시트는 핫-딥 코팅 이전에 완전-경질(full-hard) 미세구조, 회복된 미세구조 또는 재결정화된 미세구조를 가질 수 있다.
본 발명자들은 이러한 열간 성형 방법이 열간-성형된 제품의 냉각 후에 개선된 특성을 제공하는 임의의 강철 등급과 함께 사용될 수 있음을 확인했다. 이것들의 예는 임계 냉각 속도를 초과하는 냉각 속도에서 오스테나이트 범위로부터 냉각 후에 마르텐사이트 미세구조를 생성하는 강철들이다. 그러나 냉각 후 미세구조는 또한 마르텐자이트 및 베이나이트의 혼합물, 마르텐자이트, 잔류 오스테나이트 및 베이나이트의 혼합물, 페라이트 및 마르텐자이트의 혼합물, 마르텐자이트, 페라이트 및 베이나이트의 혼합물, 마르텐자이트, 잔류 오스테나이트, 페라이트 및 베이나이트의 혼합물 또는 심지어 페라이트와 매우 미세한 펄라이트를 포함할 수도 있다.
본 발명의 일 실시 예에서, 강철 스트립은 (중량%로):
C : 0.01 ~ 0.5 P : ≤0.1 Nb : ≤0.3
Mn : 0.4 ~ 4.0 S : ≤0.05 V : ≤0.5
N : 0.001 ~ 0.030 B : ≤0.08 Ca : ≤0.05
Si : ≤3.0 0 : ≤0.008 Ni : ≤2.0
Cr : ≤4.0 Ti : ≤0.3 Cu : ≤2.0
Al : ≤3.0 Mo : ≤1.0 W : ≤0.5
나머지는 철 및 불가피한 불순물이다. 이들 강철은 열간-성형 공정 후에 매우 우수한 기계적 성질을 허용하지만, Ac1 또는 Ac3 초과의 열간 성형 중에는 성형성이 매우 높다. 바람직하게는 질소 함량은 0.010% 이하이다. 옵션인 원소들 중 하나 이상은 존재하지 않을 수도 있다. 즉, 그 원소의 양이 0 중량%이거나 그 원소가 불가피한 불순물로서 존재한다.
바람직한 일 실시 예에서, 강철 스트립의 탄소 함량은 0.10 이상 및/또는 0.25% 이하이다. 바람직한 일 실시 예에서, 망간 함량은 1.0 이상 및/또는 2.4% 이하이다. 바람직하게는 실리콘 함량은 0.4 중량% 이하이다. 바람직하게는 크롬 함량은 1.0 중량% 이하이다. 바람직하게는 알루미늄 함량은 1.5 중량% 이하이다. 바람직하게는 인 함량은 0.02 중량% 이하이다. 바람직하게는 황 함량은 0.005 중량% 이하이다. 바람직하게는 붕소 함량은 50 ppm 이하이다. 바람직하게는 몰리브덴 함량은 0.5 중량% 이하이다. 바람직하게는, 니오븀 함량은 0.3 중량% 이하이다. 바람직하게는, 바나듐 함량은 0.5 중량% 이하이다. 바람직하게는 니켈, 구리 및 칼슘은 각각 0.05 중량% 이하이다. 바람직하게는 텅스텐은 0.02 중량% 이하이다. 이들 바람직한 범위는 개별적으로 또는 조합하여 상기 개시된 강철 스트립 조성물과 함께 사용될 수 있다.
바람직한 일 실시 예에서, 강철 스트립은 (중량%로)
C : 0.10 ~ 0.25 P : ≤0.02 Nb : ≤0.3
Mn : 1.0 ~ 2.4 S : ≤0.005 V : ≤0.5
N : ≤0.03 B : ≤0.005 Ca : ≤0.05
Si : ≤0.4 O : ≤0.008 Ni : ≤0.05
Cr : ≤1.0 Ti : ≤0.3 Cu : ≤0.05
Al : ≤1.5 Mo : ≤0.5 W : ≤0.02
나머지는 철 및 불가피한 불순물이다. 질소 함량은 0.010% 이하인 것이 바람직하다. 열간-성형에 적합한 전형적인 강철 등급은 표 A에 제시되어 있다.
표 A - 열간-성형에 적합한 일반적인 강철 등급.
Figure 112019081500109-pct00002
본 발명의 일 실시 예에서 표면층에 τ-상이 없다. 발명자들은 표면층에 τ-상이 없을 때 제품에 대한 페인트 접착성은 약 10%의 실리콘을 함유하는 공지된 알루미늄-실리콘 코팅이 제공된 공지의 제품에 비해 더 양호하다는 것을 확인했다. 주목해야 할 것은 조성의 국부적인 변화가 표면층에서 τ-상의 간헐적 발생을 초래할 수 있고, 이것이 페인트 접착성의 급격한 저하로 바로 이어지지는 않지만, 이상적인 경우는 표면층에 τ-상이 존재하지 않는 것임을 주목하는 것은 분명히 중요하다.
본 발명의 일 실시예에서 가장 바깥 표면층은 τ-상이 없다. 발명자들은 제품에 대한 양호한 페인트 접착성을 얻기 위해 표면층이 τ-상을 갖지 않는 것이 중요하다는 것을 확인했다. 주목해야 할 것은 조성의 국부적인 변화가 가장 바깥 표면층에 τ-상의 간헐적 발생을 초래할 수 있고, 이것이 페인트 접착성의 급격한 저하로 바로 이어지지는 않지만, 이상적인 경우는 표면에 τ-상이 없는 것임을 주목하는 것은 분명히 중요하다.
본 발명의 일 실시에에서 알루미늄 합금 코팅층은 0.6~4.0 중량%의 실리콘을 포함하며, 나머지는 알루미늄과 핫 딥 코팅 공정에 수반하는 불가피한 원소들 및 불순물이다. 실리콘 함량을 이들 값에 제한함으로써 표면층 또는 가장 바깥 표면층에서 τ-상의 출현이 이루어질 수 있다. 핫-딥 코팅된 알루미늄 합금 코팅층 내 실리콘 함량, 이 합금 층에 대한 어닐링 온도 및 시간의 조합은 간단한 실험에 이은 일반적 미세구조 관찰에 의해 용이하게 결정된다(이하의 실시 예 참조).
본 발명의 바람직한 일 실시 예에서 알루미늄 합금 코팅층은 0.6~1.4 중량%의 실리콘을 함유한다. 이 층들에서 열간 성형 후에 τ-상이 발생하지 않을 것이다. 이 실시 예는 두꺼운 코팅층(보통 20 ㎛ 초과)에 특히 적합하다.
본 발명의 바람직한 일 실시 예에서, 알루미늄 합금 코팅층은 적어도 1.6~4.0 중량%의 실리콘, 바람직하게는 적어도 1.8 중량% Si을 함유한다. 바람직하게는 알루미늄 합금 코팅층은 약 2.9 중량% 이하 Si, 더 바람직하게는 2.7 중량% 이하, 더욱더 바람직하게는 2.5 중량% 이하를 함유한다. 실리콘 함량이 높을수록 열간 성형 후 표면층 또는 가장 바깥 표면층에서 τ-상의 형성 위험이 어느 정도 증가하지만, 어닐링 온도 및 시간을 제어함으로써 이것은 용이하게 방지되거나 완화될 수 있다. 알루미늄 합금 코팅층이 1.6~2.9 중량% 또는 상기 언급 바람직한 범위들 중 어느 하나의 범위의 실리콘 함량을 가지는 경우, 튼튼한 처리 창(processing window)이 얻어진다. 이 실시 예는 더 얇은 코팅층(보통 20 ㎛ 이하)에 특히 적합하다.
본 발명의 일 실시 예에서, 핫-딥 코팅된 강철 스트립 또는 시트는 코팅 후에사전-확산 처리, 즉 사전-확산 어닐링 단계를 거친다. 이것은, 알루미늄 합금 코팅층 내로의 철의 확산이 이미 일어났고, 또한 알루미늄 합금 코팅층이 철-알루미늄 금속간화합물의 상부 층과 함께 고용체의 실리콘을 갖는 철-알루미나이드를 본질적인 구성요소로 하는 완전-합금된 Al-Fe-Si 코팅층으로 전환되었다는 의미에서, 열간-성형 단계를 단축시킨다. 또한, 이것은 제품의 일관성을 향상시킬 수 있는데, 이는 사전-확산 처리가, 더욱 통제된 환경에서 예를 들어, 별도의 연속 어닐링 라인에서, 또는 핫-딥 코팅 단계 직후의 어닐링 섹션에서 즉시(in-line), 또는 핫 스탬핑 공정 전에 가열로(heating furnace)에 연결된 별도의 가열 단계에서, 수행될 수 있기 때문이다. 이것은 열간-성형 전에 블랭크를 어닐링하기 위해 복사로(radiation furnace) 대신 유도로(induction furnace)의 사용을 허용하며, 이는 본 발명에 따른 코팅의 확산 어닐링이 매우 빠르기 때문이다. 만일 코팅이 사전-확산되지 않으면 코팅의 외부 층은 여전히 용융된 알루미늄 욕조의 조성을 가지며, 유도 가열을 사용하면 외부 층을 녹여 확산 필드과 상호 작용시켜 잠재적으로 코팅 이동이나 물결 모양의 표면을 야기할 수 있다.
또한, 사전-확산된 완전-합금 알루미늄-철-실리콘 코팅된 강철 스트립의 반사율은 훨씬 낮고 이는 복사로가 사용되는 경우 블랭크가 더 빨리 가열되는 이유이며, 따라서 잠재적으로 재가열 노가 적어지거나 작아질 수 있으며, 롤 형성(roll build-up)으로 인한 제품 손상 및 장비 오염이 감소한다. 표면 위의 Fe2Al5 상은 색상이 더 어두우며, 이는 복사로에서 더 낮은 반사율과 더 높은 열 흡수를 유발한다.
또한, 유도 가열 및 적외선 가열 수단과 같은 다른 가열 수단이 매우 빠른 가열을 위해 사용될 수 있다. 이러한 가열 수단은 독립형 상황에서 또는 짧은 복사로보다 먼저 빠른 가열 단계로서 사용될 수 있다.
알루미늄 합금 코팅층을 갖는 코팅된 스트립 또는 시트가 사전 확산 어닐링 단계를 거치는 일 실시 예에서:
- 핫-딥 코팅 바로 다음에 연속 어닐링에 의해 핫-딥 코팅 라인에서의 스트립으로서;
- 스트립이 상온으로 냉각된 후 연속 어닐링 라인에서의 스트립으로서;
- 유도로에서 선택적으로 복사 및/또는 대류 가열 오븐과 함께 스트립, 시트 또는 블랭크로서.
본 발명의 일 실시 예에서 핫 디핑 및 냉각 후 코팅된 강철 스트립 또는 시트 상의 알루미늄 합금 코팅층은 강철 기재로부터 외측으로 볼 때 적어도 3개의 별개의 층을 포함한다:
- 고용체의 Si를 가진 Fe2Al5 상으로 구성된 금속간화합물층 1;
- 고용체의 Si를 가진 FeAl3 상으로 구성된 금속간화합물층 2;
- 외부 층, 용융된 알루미늄 합금 욕조의 조성을 가진, 즉 선행하는 스트립으로부터 용해된 원소들과 불가피한 존재의 불순물을 포함하는 고화된 알루미늄-합금.
이상적으로 금속간화합물층은 언급된 화합물로만 구성되지만, 미미한 양의 다른 성분과 불가피한 불순물 또는 중간 화합물이 존재할 수도 있다. 더 높은 실리콘 함량에서 분산된 τ-상은 그러한 불가피한 화합물의 하나일 수 있다. 그러나 이들 미미한 양들은 코팅된 강철 기재의 특성에 부정적인 영향을 미치지 않는 것으로 확인되었다.
코팅된 강철 스트립을 제조하는 바람직한 방법은, 그 용융 온도와 750℃ 사이, 바람직하게는 660℃ 이상 및/또는 바람직하게는 700℃ 이하의 온도로 유지된 0.4% 이상의 Si, 바람직하게는 0.6% 이상 및/또는 4.0% 이하의 실리콘을 함유하는 용융된 알루미늄 합금 욕조에 적절하게 준비된 냉간-압연 스트립을 침지하는 것이다. 용융물 내 스트립의 체류 시간은 바람직하게는 2초 이상, 바람직하게는 10초 이하이다. 체류 시간, 액체 궤적의 길이 및 라인 속도 사이에는 직접적인 연관이 있다. 액체 궤적의 길이는 일반적으로 약 6m이며, 이는 체류 시간이 2 ~ 10초인 경우 180 ~ 36 m/분의 라인 속도에 해당한다. 욕조 내의 스트립 진입(entry) 온도는 550 ~ 750℃, 바람직하게는 630℃ 이상, 보다 바람직하게는 660℃ 이상 및/또는 바람직하게는 700℃ 이하이다. 바람직하게는, 스트립 온도는 욕조의 가열 또는 냉각을 피하기 위해 용융물의 온도와 거의 동일하다.
본 발명의 일 실시 예에서, 가열 및 열간-성형 전의 합금 층(즉, "코팅된 상태의" 층)의 두께는 10~40 ㎛이다. 따라서, 상기 공정에 의해 가열 및 열간-성형 전에, 그리고 옵션인 사전-확산 어닐링 이전에 알루미늄 합금 코팅층의 두께는 10~40 ㎛이다.
본 발명의 일 실시 예에서, 가열 및 열간-성형 전에, 그리고 옵션인 사전-확산 어닐링 이전에 알루미늄 합금 코팅층의 두께는 12 ㎛ 이상 및/또는 30 ㎛ 이하이다.
본 발명의 일 실시 예에서, 가열 및 열간-성형 전에, 그리고 옵션인 사전-확산 어닐링 전에 합금 층의 두께는 13 ㎛ 이상 및/또는 25 ㎛ 이하, 바람직하게는 20 ㎛ 이하이다.
제2 양태에 따르면 본 발명은 본 발명에 따른 방법에 따라 제조된 열간-성형된 강철 제품(예를 들어 열간-성형된 강철 제품을 포함하되 이에 국한되지 않음)에서 구현되며, 상기 열간-성형된 제품은 강철 기재와 알루미늄 합금 코팅층을 포함하고, 상기 알루미늄 합금 코팅층은 표면층, 및 상기 표면층과 상기 기재 사이의 확산층을 포함하며, 상기 표면층은 0 내지 10 면적%의 τ-상을 포함하고, 상기 τ-상이 상기 표면층에 분산되어 있다.
본 발명은 또한 전술한 바와 같은 열간-성형된 제품으로 구현되며,
1. 알루미늄 합금 코팅층은 0.4 중량% 이상의 실리콘을 포함하고, 및/또는
2. 알루미늄 합금 코팅층의 표면층은 τ-상이 없으며, 및/또는
3. 알루미늄 합금 코팅층의 가장 바깥 표면층은 τ-상이 없다.
따라서 이 세 가지 조건들 중 어느 하나, 임의의 조합의 두 가지 조건, 또는 이들 조건 모두가 충족될 수도 있다.
바람직하게는, 만약 표면층에 τ-상이 존재하면, 표면층에서의 τ-상의 근접도(Cτ)는 0.4 이하이다. 즉 Cτ ≤0.4.
본 발명자들은 0.4 중량% 이상의 실리콘을 포함하는 강철 기재상에 알루미늄 합금 코팅층을 제공함으로써 이것이 얻어질 수 있음을 발견했다. 바람직하게는 알루미늄 합금 코팅층은 0.6 중량% 이상 및/또는 4.0 중량% 이하의 실리콘을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시 예에서, 알루미늄 합금 코팅층은 0.6~1.4 중량%의 실리콘을 함유한다. 열간-성형 후에 이들 층에서 τ-상이 나타나지 않는다. 이 실시 예는 전형적으로 20 ㎛보다 큰 두꺼운 코팅층에 특히 적합하다.
본 발명의 바람직한 실시 예에서, 알루미늄 합금 코팅층은 1.6~4.0 중량%의 실리콘, 바람직하게는 1.8 중량% 이상의 실리콘을 함유한다. 바람직하게는, 알루미늄 합금 코팅층은 약 2.9 중량% 이하의 Si, 더 바람직하게는 2.7 이하, 더욱더 바람직하게는 최대 2.5%를 함유한다. 실리콘 함량이 높아지면 열간-성형 후 표면층 또는 가장 바깥 표면층에서 일부 τ-상의 형성 위험이 다소 증가하지만, 열간-성형 공정 중 어닐링 온도 및 시간을 제어함으로써, 이러한 현상은 방지되거나 완화될 수 있다. 알루미늄 합금 코팅층이 1.6~2.9 중량% 또는 상기 인용된 바람직한 범위들 중 어느 하나의 범위의 실리콘 함량을 가지는 경우, 튼튼한 처리 창이 얻어진다. 이 실시 예는 전형적으로 20 ㎛ 이하인 더 얇은 코팅층에 특히 적합하다.
이제 다음의 비 제한적인 실시 예들을 참조하여 본 발명을 추가로 설명한다.
도 1a에는 본 발명에 따른 공정의 일 실시 예를 도시한다.
도 2는 1.6 중량%의 Si을 포함하는 알루미늄 합금 코팅이 제공된 강철 기재의 열처리 동안 금속간화합물의 상이한 층들의 전개를 도시한다.
도 3은 3.0 중량% Si를 포함하는 알루미늄 합금 코팅이 제공된 강철 기재의 열처리 동안 금속간화합물의 상이한 층들의 전개를 나타낸다
도 4는 1.1% Si 층으로 코팅된 강철의 코팅(샘플 A)의 3개 층 형성과 9.6%의 Si으로 코팅된 강철의 코팅(샘플 B)에서는 4개의 층 형성을 도시한다.
도 5는 샘플 A 및 B의 페인트 접착성 시험의 결과를 도시한다.
도 6은 샘플 A와 B의 평균 언더크리프 값을 보여준다.
도 7은 900℃에서 6분 동안 어닐링 한 후 샘플 A의 확산 프로파일을 보여준다.
도 8은 샘플 A의 상이한 열처리 시간들에 대한 FeAl2 층의 출현을 보여준다.
도 9는 알루미늄 코팅층에서 1.9 중량%의 Si(도 9(a)), 9.8 중량%의 Si(도 9 (b), 도9(c))을 가지는 열간-성형된 시료의 단면을 도시한다.
도 10a 내지 도 10c는 샘플들의 페인트 접착 성능을 도시한다.
도 1a에는 본 발명에 따른 공정의 일 실시 예가 요약되어 있다. 스케일, 오일 찌꺼기 등과 같은 이전 공정의 원치 않는 잔류물을 제거하기 위해 강철 스트립이 옵션인 세정 섹션을 통과한다. 그 다음 깨끗한 스트립은 옵션인 어닐링 섹션을 통과하며, 이어닐링 섹션은 열간-압연된 스트립의 경우 핫-딥 코팅을 허용하도록 스트립을 가열하기 위해서만(소위 가열-코팅 사이클) 사용되거나 또는 냉간-압연된 스트립의 경우 회복 또는 재결정화 어닐링을 위해 사용될 수 있다. 어닐링 후, 스트립은 본 발명에 따른 알루미늄 합금 코팅층이 스트립에 제공되는 핫-딥 코팅 단계로 안내된다. 알루미늄 합금 코팅층의 두께를 제어하기 위한 두께 제어 수단이 핫-딥 코팅 단계와 후속하는 사전-확산 어닐링 단계 사이에 배치된 것이 도시되어 있다. 옵션인 사전-확산 어닐링 단계에서, 알루미늄 합금 코팅층은 완전-합금된 알루미늄-철-실리콘 층으로 변형된다. 만일 사전-확산 어닐링 처리가 수행되지 않으면, 권취 시의 알루미늄 합금 코팅층의 합금화 조건은 두께 제어 수단을 통과한 직후의 알루미늄 합금 코팅층과 거의 동일할 것이다. 코팅된 스트립(옵션인 사전-확산 여부 관계없이) 은 감겨지기 전에 후-처리된다(예를 들어, 옵션인 템퍼 롤링 또는 텐션 레벨링과 같은). 두께 제어 수단 이후의 코팅된 스트립의 냉각은 일반적으로 두 단계로 이루어지며, 두께 제어 수단 직후의 냉각은 알루미늄 합금 코팅층의 터닝 롤에 대한 부착 또는 손상을 방지하기 위한 것이며, 약 10~30℃/s 사이의 냉각 속도로 공기 및 미스트에 의해 실행되고, 추가로 계속해서 그 라인에서 알루미늄-합금 코팅층을 갖는 스트립을 보통 물에 담금질하여 급격히 냉각시킨다. 냉각의 효과는 라인 및 알루미늄-합금 코팅층의 손상을 방지하기 위해 열적이며, 강철 기재의 특성에 대한 냉각 효과는 무시할 만하다. 도 1a에 따라 제조된 스트립 또는 시트(즉, 코팅된 또는 사전-확산된 상태)는 그 다음에 본 발명에 따른 열간-성형 공정에서 사용될 수 있다.
도 1b에서, 열간-성형 공정 후의 층 구조가 표면층 및 확산층이 명확하게 식별된 상태로 확대 도시되어 있다. 또한, 강철 기재와 "코팅된 상태"의 알루미늄 합금 코팅층 사이의 원래의 경계면(do)과 열간-성형 공정에서 어닐링 후 두께(da)의 증가가 명확하게 보인다. 확산층이 강철 기재 내로 성장했기 때문에 do < da이다. 표면층의 층 구조는 어닐링 온도, 어닐링 시간 및 알루미늄 합금 코팅층의 조성에 의존하기 때문에 표시되지 않았다. 가장 바깥 표면층의 정의가 개략적으로 표시되어 있다.
실시예
표 1에 주어진 바와 같은 조성을 가진 강철 기재로부터 열간-성형된 강철 제품이 생산되었다.
표 1: 강철 기재의 조성, 잔량 Fe 및 불가피한 불순물. 1.5 mm, 냉간 압연, 완전-경질 조건.
Figure 112019081500109-pct00003
용융된 알루미늄 합금 욕조(소위, 핫-디핑 또는 핫-딥 코팅)에 강철 기재를 침지하여 강철 기재상에 알루미늄 합금 코팅을 제공했으며, 욕조와 알루미늄 합금 코팅층의 실리콘 함량은 각각 1.1 중량% 및 9.6 중량%였다. 욕조 온도는 700℃이고, 침지 시간은 3초이고, 알루미늄 합금 코팅층의 두께는 30 ㎛였다.
코팅을 도포한 후, 강철 시트를 925℃에서 6분간 복사로에서 가열하였다. 가열이 끝나고 블랭크는 10초 이내에 프레스로 옮기고 이어서 스탬핑 및 담금질을 실시했다. 핫 스탬핑 후 강철은 40~50 μm 두께의 알루미늄 합금 코팅층으로 피복되었다. 알루미늄 합금 코팅층의 두께의 증가는 표면층에서 발생하는 확산 및 합금 공정에 의해 그리고 표면층과 강철 기재 사이에 확산층의 형성에 의해 야기된다. 이 확산층은 알루미늄을 강철 기재 내로 확산시킴으로써 형성되며, 이에 의해 강철 기재가 국부적으로 오스테나이트로 변하지 않고 핫 스탬핑 동안 페라이트로 유지되는 수준으로 강철 기재를 알루미늄을 풍부하게 하며, 이 연성 층은 어떤 표면 균열이 강철 기재에 도달하는 것을 방지한다. 1.1% Si 층으로 코팅된 강철의 코팅(샘플 A)은 3개 층으로 이루어지는 반면 9.6%의 Si으로 코팅된 강철의 코팅(샘플 B)에서는 4개의 층이, 도 4에 도시된 바와 같이, 구별될 수 있다. 샘플 B에서, 알루미늄 합금 코팅층(도 4에서 3으로 표시됨)에서의 τ-상의 연속 층의 존재뿐만 아니라 표면상의 상당한 양의 동일상의 존재가 확인될 수 있다.
에너지-분산 X-선 분광법(EDX 또는 EDS)은 샘플의 원소 분석 또는 화학적 특성화에 사용되는 분석 기술이다. 이것은 X-선 여기의 일부 소스와 샘플의 상호 작용에 의존한다. 그 특성화 기능은 각 원소가 전자 방출 스펙트럼에서 고유한 피크 세트를 허용하는 고유의 원자 구조를 갖는 기본 원리에 상당 부분 기인한다(이것은 스펙트럼의 주요 원리임). 시료(specimen)로부터의 특성 X-선의 방출을 자극하기 위해 연구중인 샘플에 또는 X-선 빔이 집속된다. 휴지 상태에서, 샘플 내의 원자는 핵에 구속된 불연속 에너지 준위 또는 전자 쉘에 기저 상태(여기되지 않은) 전자들을 포함한다. 입사 빔은 내부 쉘 전자를 여기시켜, 그 전자를 쉘에서 방출시키면서 그 전자가 있던 전자 홀을 생성한다. 그러면 외측의 고 에너지 쉘에서 온 전자가 그 홀을 채우고, 고 에너지 쉘과 저 에너지 쉘 사이의 에너지 차이가 X-선 형태로 방출될 수 있다. 시료에서 방출되는 X-선의 수와 에너지는 에너지-분산 분광기로 측정할 수 있다. X-선의 에너지는 두 쉘 사이의 에너지 차이의 그리고 방출 원소의 원자 구조의 특징이며, EDS는 시료의 원소 조성이 측정될 수 있게 한다(https://en.wikipedia.org /wiki/Energy-dispersive_X-ray_spectroscopy).
하위층의 에너지 분산 X-선 분석(EDX 또는 EDS)은 샘플 A에 대해 다음과 같은 구조를 보여주었다:
- 층 1 : 확산층
- 층 2 : FeAl2 (46~52 중량% Fe, 44~50 중량% Al, 및 3 중량% 미만 Si)
- 층 3 : Fe2Al5 (40~47 중량% Fe, 51~58 중량% Al, 및 3 중량% 미만 Si)
샘플 B의 4층 구조에서 확인된 상들은 다음과 같다:
- 층 1 : 확산층
- 층 2 : Fe2Al5
- 층 3 : τ-상 (Fe2SiAl2)
- 층 4 : Fe2Al5
이들 층 구조는 어닐링 시간에 의존한다는 것을 유념해야 한다. 연장된 어닐링 후에 샘플 B의 층 2의 조성은 FeAl이 될 가능성이 있다.
또한, 두 층 모두 저농도의 Cr과 Mn을 함유하고 있다. Al-1.1 중량% Si로 코팅된 강철의 단면에 대한 EPMA 라인 스캔은 기재로부터 층들 내로 확산된 Cr 및 Mn을 보여주었다. 코팅에서 발견된 농도는 기재에서의 농도의 약 50%이다. 900℃에서 6분 동안의 열처리 예가 도 7에 도시되어 있다. 금속간 층 1은 매우 얇을 수 있고, 심지어 단시간 및/또는 낮은 어닐링 온도에 대해 거의 존재하지 않을 수도 있다(도 8 참조).
열간-성형된 패널 상에 E-코팅이 다음의 공정 단계들에 의해 도포되었다:
Figure 112019081500109-pct00004
50℃의 탈 이온수에 패널을 10일 동안 침지하여 4장의 샘플 A와 B의 E-코팅 접착성이 시험되었다. 온수 욕조에서 패널을 제거한 후 시트마다 교차 해칭 패턴을 NEN-EN-ISO 2409 (2007년 6월)에 따라 만들었다. 전술한 표준에 기재된 바와 같이 테이프 박리 시험에 의해 횡-절단 영역에서 페인트 접착성을 시험하였다. 테스트 결과는 이 표준의 표 1에 따라 순위가 매겨졌다.
상기 4장의 샘플 A는 우수한 페인트 접착성을 보여준다. 절단부의 가장자리는 완전히 온전하며 격자의 사각형은 전혀 분리되지 않았다(도 5 참조). 따라서 접착 성능은 0으로 평가된다. 4장의 샘플 B는 불량한 페인트 접착을 보여준다. 평점은 2에서 4 사이에 있으며 15 ~ 65%의 횡-절단 영역이 벗겨져 있다.
코팅된 제품이 자동차 제조업체의 요구 사항을 충족하는지 여부를 결정하는 일반적인 테스트는 스크라이브 언더크리프(scribe undercreep) 테스트이다. 이 테스트에서 의도적으로 만들어진 스크라이브에서의 부식성 크리프백(creepback)으로 인한 E-코팅 접착력의 손실이 결정된다. 이 테스트 결과는 서비스중인 미용 부식에 대한 지표로 간주된다. 이 테스트에 사용된 E-코팅 시트는 전술한 경로에 따라 제조되었다. E-코팅 및 금속 코팅을 통해 기재 내로 스크라이브가 만들어졌다. 패널당 두 종류의 스크라이브가 만들어졌는데, 하나는 Sikkens 도구로 만들어지고 다른 하나는 van Laar 나이프로 만들어졌다. VDA233-102 가속 부식 테스트를 사용하여 부식 캐비닛에서 시트를 테스트했다. 스크라이브 라인으로부터의 부식성 크리프백이 10주간의 테스트 후에 평가되었다. 평균 크리프백 폭은 70mm의 스크라이브 길이에 대해서 결정되었다. 측정 도구로서, 길이가 70mm이고 폭이 1mm와 15mm 사이에서 0.5mm씩 변하는 직사각형 투명 템플릿이 사용되었다. 박리된 영역과 가장 일치하는 영역을 갖는 템플릿의 폭이 평균 크리프백 폭으로 채택되었다. 4장의 샘플 A와 B를 스크라이브하고 테스트하였다. 테스트 결과는 B와 비교하여 A의 언더크리프 내성이 크게 개선되었음을 보여주었다. 샘플 A의 측정된 언더크리프는 3~4 mm 범위이고 샘플 B의 측정된 언더크리프는 7~10.5 mm 사이였다.
또 다른 예에서, 1.5 mm 냉간-압연된 완전 경질 강철 기재 위에 알루미늄 코팅층이 핫 디핑에 의해 제공되었으며, 코팅 욕조의 실리콘 함량은 각각 1.9 중량% 및 9.8 중량%였다. 코팅 욕조 온도는 690℃이고, 침지 시간은 5초이며, 결과적인 층 두께는 하기 표에 나타낸 바와 같이 15~25 ㎛로 조정되었다.
표 2 - Si 욕조 농도, 층 두께 및 노 조건
Figure 112019081500109-pct00005
표 3 - 페인트 접착성 평가
Figure 112019081500109-pct00006
코팅 적용 후 925℃ 온도의 복사로에서 코팅 두께와 Si 수준에 따라 강철 시트를 3.5~6분간 가열했다. 가열이 끝나면 블랭크를 10초 이내에 프레스로 옮기고 스탬핑 및 담금질 실시했다. 핫 스탬핑 후, 금속 코팅층을 측정하였으며 20~50 ㎛ 사이였다.
스탬핑 후 1.9% Si 층으로 코팅된 강철의 코팅은 Fe2SiAl2(τ-상)로부터 완전히 자유롭지만 9.8% Si로 코팅된 강철의 표층에서의 Fe2SiAl2(τ-상)의 면적 분율은 10%를 초과한다. 또한, 1.9% Si 코팅에서 τ-상의 근접도(Cτ)는 0이고 9.8% Si 코팅의 Cτ는 1이며 이것은 최대 0.4의 바람직한 값보다 훨씬 높다. 코팅의 미세구조적 차이를 보여주는 단면 이미지가 도 9a 내지 도 9c에 도시되어 있다.
열간-성형된 패널에 E-코팅을 동일한 공정 단계를 거쳐 적용하고 전술한 것과 동일한 방법으로 시험하였다. 세 장의 시리즈 1은 페인트 매우 양호한 접착성을 보여준다. 절단부의 가장자리는 크게 손상되지 않고 단지 아주 작은 박리가 관찰되었다(도 10(a) 참조). 따라서 접착 성능은 1로 평가된다. 시리즈 2의 시트는 불량한 페인트 접착성을 보여준다. 평점은 2와 3 사이에서 달라지며 15~35%의 횡-절단 영역이 박리된 것을 의미한다(도 10(b) 참조). 시리즈 3의 시트는 비슷한 성능을 나타내며 역시 2와 3 사이의 평점이 부여된다(도 10(c) 참조).
본 발명은 다음의 비한정적인 도면에 의해 더 설명된다.
도 1a에서, 본 발명에 따른 공정이 요약되고, 코팅층의 형성 및 전개가 기술된 도 1b와 위에서 상세히 설명되었다.
도 2는 1.6 중량%의 Si을 포함하는 알루미늄 합금 코팅이 제공된 강철 기재의 열처리 동안 금속간화합물의 상이한 층들의 전개를 도시한다. 도 A는 침지 직후에 형성된 층들을 갖고 최상층이 욕조의 조성을 갖는 코팅된 상태의 층을 도시하며, 도 B는 일단 샘플이 700℃에 도달한 후 재가열 동안의 전개를 도시하며, 도 C는 900℃에서 5분 동안 어닐링 한 후의 상황을 도시한다. 샘플 C에서 확산 영역은 이제 명확하게 보이고, 욕조의 조성을 갖는 최상층은 완전히 사라졌다(EDS : 가속 전압(EHT) 15 keV, 작동 거리(wd) 6.0, 6.2 및 5.9 mm)
도 3은 3.0 중량% Si를 포함하는 알루미늄 합금 코팅이 제공된 강철 기재의 열처리 동안 금속간화합물의 상이한 층들의 전개를 나타낸다(EHT 15 keV, wd 6.6, 6.5, 6,2 mm 각각). 도 A는 침지 직후에 형성된 층들을 갖고 최상층이 욕조의 조성을 갖는 코팅된 상태의 층을 도시하며, 도 B는 일단 샘플이 850℃에 도달한 후 재가열 동안의 전개를 도시하며, 도 C는 900℃에서 7분 동안 어닐링 한 후의 상황을 도시한다. 샘플 C에서 확산 영역은 이제 명확하게 보이고, 욕조의 조성을 갖는 최상층은 완전히 사라졌다. Fe2Al5 층에 분산되어 있으며 연속 층을 형성하지 않는 τ-상 (Fe2SiAl2)의 정도 또한 볼 수 있다. Cτ ≤ 0.4.
도 4는 925℃에서 6분 동안 가열된 열간-성형된 제품상에 1.1 중량%의 Si (샘플 A) 및 9.6 중량% Si(샘플 B)를 포함하는 알루미늄 합금 코팅이 제공된 강철 기재의 열처리 동안 금속간화합물의 상이한 층들의 전개를 나타낸다(EHT 15 keV, wd 7.3 및 6.1 mm). 샘플 B에서 연속 τ-상(Fe2SiAl2) 층이 명확하게 보이며, 샘플 A에서는 그것의 눈에 띄는 존재는 보이지 않는다.
도 5는 전술한 샘플 A 및 B의 페인트 접착성 시험의 결과를 도시한다. 도 6은 샘플 A와 B의 평균 언더크리프 값을 보여준다.
도 7은 900℃에서 6분 동안 어닐링 한 후 샘플 A의 확산 프로파일을 보여준다.
도 8은 샘플 A의 상이한 열처리 시간들에 대한 FeAl2 층의 출현을 보여준다(EHT 15 keV, wd 7.4 및 7.3 mm). 925℃에서 3.5분 후 FeAl2-층이 나타나기 시작하는 반면, 6분 후 이 화합물층이 존재한다. 또한, 상기 6분 샘플에서 확산층의 균열 방지 능력이 주목할 만하다.
도 9는 알루미늄 코팅층에서 1.9 중량%의 Si(도 9의 (a)) 또는 9.8 중량%의 Si(도 9의 (b) 및 (c))을 가지는 열간-성형된 시료의 단면을 도시한다. 도 10의 (a) 내지 (c)는 이들 샘플의 페인트 접착 성능을 도시한다.

Claims (15)

  1. 열간-성형된 강철 제품을 제조하는 방법으로서,
    상기 방법은,
    0.4 중량% 이상의 Si 및 4.0 중량% 이하의 Si를 포함하는 용융된 알루미늄 합금 욕조에 강철 기재를 침지시킴으로써 알루미늄 합금 코팅층이 제공된 강철 스트립 또는 시트를 제공하는 단계;
    상기 코팅된 강철 스트립 또는 시트를 절단하여 블랭크를 얻는 단계;
    직접 열간-성형 공정 또는 간접 열간-성형 공정에 의해 상기 블랭크를 제품으로 열간-성형하는 단계 - 여기서 상기 열간-성형 공정은 상기 블랭크, 또는 상기 간접 열간-성형 공정의 경우 상기 열간-성형된 강철 제품을 상기 강철의 Ac1-온도보다 높은 온도로 가열하는 과정을 포함; 및
    원하는 최종 미세구조를 형성하여 상기 열간-성형된 강철 제품을 얻기 위해 상기 제품을 냉각시키는 단계;
    를 포함하고,
    상기 열간-성형된 제품은 상기 강철 기재 및 알루미늄 합금 코팅층을 포함하며, 상기 알루미늄 합금 코팅층은 표면층, 및 상기 표면층과 상기 강철 기재 사이의 확산층을 포함하며, 상기 표면층은 0 초과 및 10 면적% 이하의 τ-상(phase)을 포함하며, 상기 τ-상은 존재한다면 상기 표면층 내에 분산되어 있고, 상기 표면층의 표면인 가장 바깥 표면층은 τ-상이 없는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면층은 τ-상이 없는, 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 용융된 알루미늄-합금 욕조 내의 Zn 함량은 상부 드로스(top dross)를 방지하기 위해 0 초과 및 1.0 중량% 미만, 또는
    상기 용융된 알루미늄-합금 욕조 내의 Mg 함량은 상부 드로스(top dross)를 방지하기 위해 0 초과 및 1.0 중량% 미만인, 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용융된 알루미늄-합금 욕조는 0.6~4.0 중량%의 실리콘을 포함하는, 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용융된 알루미늄-합금 욕조는 0.6~1.4 중량%의 실리콘을 포함하는, 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용융된 알루미늄-합금 욕조는 1.6~4.0 중량%의 실리콘을 포함하는, 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금 코팅층을 가진 코팅된 강철 스트립 또는 시트는 상기 열간-성형 단계 이전에 사전-확산 어닐링 단계를 거치는, 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    알루미늄 합금 코팅층을 가진 코팅된 스트립 또는 시트는 사전-확산 어닐링 단계를:
    - 핫-딥 코팅에 이어서 바로 핫-딥 코팅 라인에서의 스트립으로서;
    - 유도로에서 복사 및 대류 가열 오븐 중 하나 이상과 함께 스트립, 시트 또는 블랭크로서;
    거치는, 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가열 및 열간-성형 이전의 상기 코팅된 강철 스트립 또는 시트 상의 합금 층은 상기 강철 스트립 표면으로부터 바깥쪽으로 3개 이상의 별개의 층:
    - 고용체의 실리콘을 가진 Fe2Al5로 이루어진 금속간화합물층 1;
    - 고용체의 실리콘을 가진 FeAl3로 이루어진 금속간화합물층 2;
    - 상기 용융물의 조성을 가진 외부 층;
    을 포함하는, 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가열 및 열간-성형 이전의 상기 알루미늄 합금 코팅층의 두께는 10~40 ㎛인, 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 강철 스트립의 조성은 중량%로:
    C: 0.01 ~ 0.5 P: 0< 및 ≤0.1 Nb: 0< 및 ≤0.3
    Mn: 0.4 ~ 4.0 S: 0< 및 ≤0.05 V: 0< 및 ≤0.5
    N: 0.001 ~ 0.030 B: 0< 및 ≤0.08 Ca: 0< 및 ≤0.05
    Si: 0< 및 ≤3.0 O: 0< 및 ≤0.008 Ni: 0< 및 ≤2.0
    Cr: 0< 및 ≤4.0 Ti: 0< 및 ≤0.3 Cu: 0< 및 ≤2.0
    Al: 0< 및 ≤3.0 Mo: 0< 및 ≤1.0 W: 0< 및 ≤0.5
    을 포함하고(중량%), 나머지는 철 및 불가피한 불순물인, 방법.
  12. 열간-성형된 강철 제품에 있어서,
    강철 기재 및 알루미늄 합금 코팅층을 포함하며,
    상기 알루미늄 합금 코팅층은 0.4 중량% 이상 및 4.0 중량% 이하의 Si를 포함하고, 표면층 및 상기 강철 기재와 상기 표면층 사이의 확산층을 포함하며,
    상기 표면층은 0 초과 및 10 이하 면적%의 τ-상을 포함하고, 상기 τ-상은 상기 표면층에 분산되어 있으며, 상기 표면층의 표면인 가장 바깥 표면층은 τ-상이 없는, 열간-성형된 강철 제품.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 알루미늄 합금 코팅층은 0.6~4.0 중량%의 실리콘을 포함하고,
    상기 표면층은 τ-상이 없고, 및
    상기 τ-상의 근접도(Cτ)는 0 초과 및 0.4 이하,
    중 적어도 하나에 해당하는, 열간-성형된 강철 제품.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 강철 기재의 조성은 중량%로:
    C: 0.01 ~ 0.5 P: 0< 및 ≤0.1 Nb: 0< 및 ≤0.3
    Mn: 0.4 ~ 4.0 S: 0< 및 ≤0.05 V: 0< 및 ≤0.5
    N: 0.001 ~ 0.030 B: 0< 및 ≤0.08 Ca: 0< 및 ≤0.05
    Si: 0< 및 ≤3.0 O: 0< 및 ≤0.008 Ni: 0< 및 ≤2.0
    Cr: 0< 및 ≤4.0 Ti: 0< 및 ≤0.3 Cu: 0< 및 ≤2.0
    Al: 0< 및 ≤3.0 Mo: 0< 및 ≤1.0 W: 0< 및 ≤0.5
    을 포함하고, 나머지는 철 및 불가피한 불순물인, 열간-성형된 강철 제품.
  15. 삭제
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