KR102619541B1 - 열처리 방법 및 열처리 장치 - Google Patents

열처리 방법 및 열처리 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102619541B1
KR102619541B1 KR1020187026116A KR20187026116A KR102619541B1 KR 102619541 B1 KR102619541 B1 KR 102619541B1 KR 1020187026116 A KR1020187026116 A KR 1020187026116A KR 20187026116 A KR20187026116 A KR 20187026116A KR 102619541 B1 KR102619541 B1 KR 102619541B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat treatment
steel
temperature
regions
processing station
Prior art date
Application number
KR1020187026116A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180119598A (ko
Inventor
프랑크 빌덴
예르크 빈켈
안드레아스 라이나르츠
Original Assignee
슈바츠 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 슈바츠 게엠베하 filed Critical 슈바츠 게엠베하
Publication of KR20180119598A publication Critical patent/KR20180119598A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102619541B1 publication Critical patent/KR102619541B1/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0068Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for particular articles not mentioned below
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/19Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
    • C21D1/20Isothermal quenching, e.g. bainitic hardening
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/19Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
    • C21D1/22Martempering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62Quenching devices
    • C21D1/673Quenching devices for die quenching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/005Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0062Heat-treating apparatus with a cooling or quenching zone
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/001Austenite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/002Bainite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/008Martensite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2221/00Treating localised areas of an article

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
  • Tunnel Furnaces (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Abstract

본 발명은 강제 부품의 특정한 부품 영역들을 선별적 열처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 강제 부품의 하나 이상의 제1 영역들에 주로 오스테나이트 구조가 생성되고, 이로부터 담금질에 의해 주로 마르텐사이트 미세구조가 생성될 수 있으며; 그리고 하나 이상의 제2 영역들에 주로 베이나이트 구조가 생성될 수 있는데, 강제 부품은 먼저 가열로 내에서 AC3 온도 이상의 온도까지 가열되고, 이어서 강제 부품은 처리 스테이션으로 이송되며, 이송 동안에 냉각될 수 있고, 처리 스테이션 내에서 강제 부품의 하나 이상의 제2 영역들이 처리 시간 동안 냉각 종료 온도(θ2)까지 냉각된다.

Description

열처리 방법 및 열처리 장치
본 발명은 강제 부품(steel component)의 특정한 부품 영역(component zone)들을 선별적(targeted) 열처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
기술적 산업들의 많은 응용분야들에서, 낮은 부품 중량을 가지는 고강도 박판(sheet) 금속 부품들에 대한 요구가 존재한다. 예를 들어, 자동차 산업은 승객 안전을 동시에 향상시키면서 자동차의 연료 소비량을 감소시키고 CO2 방출을 저감시키고자 노력하고 있다. 결과적으로, 우수한 강도 대 중량 비를 가지는 바디 부품들에 대한 요구가 급속히 증가하고 있다. 이 부품들은 특히 A 및 B 필라(pillar), 도어의 측방 충격 보호 빔, 문틀(sill), 프레임 부품, 범퍼, 플로어와 루프의 횡부재(cross-member), 그리고 전방 및 후방 섀시 빔(chassis beam)들을 포함한다. 현대의 자동차에서, 안전 케이지(safety cage)를 가지는 차체(bodyshell)는 일반적으로 약 1500 MPA의 강도를 가지는 경화 박강판(hardened steel sheet)으로 구성된다. Al/Si 피복된 박강판이 흔히 사용된다. 경화 박강판으로 부품을 제조하기 위해 프레스 경화(press-hardening) 공정이 개발되었다. 이 공정에서, 박강판은 먼저 오스테나이트화 온도(austenitizing temperature)까지 가열된 다음, 프레스 툴(press tool)에 위치되어 신속히 성형되고 수냉되는(water-cooled) 툴에 의해 마르텐사이트 개시 온도(martensite start temperature) 이하로 급속히 담금질된다(quenched). 이는 약 1500 MPa의 강도를 가지는 경질의 강한 마르텐사이트 구조를 생성한다. 그러나 이와 같이 경화된 박강판은 절곡부(break)에서 낮은 연신율(elongation)을 가진다. 이 때문에 충격의 운동 에너지가 충분히 변형 열(deformation heat)로 변환될 수 없다.
그러므로 자동차 산업을 위해서는 부품 내에 한편으로 비교적 강한 영역(이하 제1 영역으로 지칭함)들과 다른 편으로 더 연신 가능한 영역(이하 제2 영역으로 지칭함)들이 존재하도록 부품 내에 몇 가지 다른 연신(expansion) 및 강도 영역들을 가지는 바디 부품들을 제조할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 한편으로, 고 강도를 가지는 부품들은 일반적으로 낮은 중량으로 높은 기계적 강도를 가지는 것이 바람직하다. 반면, 고 강도 부품이라도 부분적으로 유연한 영역들을 가질 수 있어야 한다. 이는 충돌(crash)의 경우 바람직하기로 부분적으로 향상된 변형 가능성(deformability)을 달성한다. 이는 충격의 운동 에너지를 저감시켜 승객과 차량의 나머지 부분에 대한 가속력(acceleration force)들을 최소화시킬 수 있는 유일한 방법이다. 또한 현대의 결합 방법(joining method)들은 같거나 다른 재질들의 결합을 가능하게 하는 유연화된 점(softened point)들을 요구한다. 예를 들어 절곡(fold)-, 절첩(crimp)-, 또는 리벳 연결들이 종종 사용되어야 하는데, 이들은 부품 내에 변형 가능한 영역들을 요구한다.
또한, 제조 설비(production plant)의 일반적 요건들도 고려해야 하는데: 프레스 경화 스테이션(station)에서 사이클 타임(cycle time) 손실이 없어야 하고, 전체 설비가 어떤 일반적 제한들 없이 사용되어야 하며, 그리고 설비는 제품별 전환이 신속히 이뤄질 수 있어야 한다. 공정은 신뢰성 높고(robust) 경제적이어야 하고, 제조 설비는 최소의 공간만을 요구해야 한다. 부품의 형태와 모서리의 정확성도 높아야 한다.
모든 공지의 방법들에서, 부품의 선별적 열처리는 시간집약적인(time-intensive) 공정 단계여서, 전체 제조 라인의 사이클 타임에 현저한 영향을 미친다.
이에 따라 본 발명의 목적은 다른 경도(hardness)와 연성(ductility)의 영역들이 형성될 수 있고, 전체 열처리 장치의 사이클 타임에 대한 영양을 최소화할 수 있는. 강제 부품의 특정한 부품 영역들을 선별적(targeted) 열처리하는 방법과 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이 목적은 독립 청구항 1의 특징들을 가지는 방법에 의해 달성된다. 이 방법의 유용한 개발사항들은 종속 청구항 2 내지 7로 명확해질 것이다. 이 목적은 또한 청구항 8에 따른 장치에 의해서도 달성된다. 장치의 유용한 실시예들은 종속 청구항 9 내지 16으로 명확해질 것이다.
강제 부품은 먼저 오스테나이트화 온도(Ac3) 이상까지 가열되어 구조가 완전히 오스테나이트로 변환될 수 있다. 후속되는 경화 공정 - 예를 들어 프레스 경화 공정 - 에서, 부품은 주로 마르텐사이트 미세구조(microstructure)가 형성되기에 충분하도록 급속히 담금질되어 약 1500 MPa의 강도가 달성된다. 담금질은 바람직하기로 완전히 오스테나이트화된 구조로부터 이뤄진다. 이를 위해, 냉각은 최종적으로 미세구조 변환이 개시될 수 있는 미세구조 변환 개시 온도(θ1) 이하까지 온도 강하가 이뤄지도록 적어도 하부(lower) 임계 냉각 속도(critical cooling rate)로 냉각을 개시해야 한다. 예를 들어, 프레스 경화에 전형적으로 사용되는 22MnB5의 경우, 660℃가 대략적 경계(θ1)로 취급되어야 한다. 담금질이 더 낮은 온도에서 개시되어도 여전히 적어도 부분적인 마르텐사이트 조직이 형성되지만; 이 영역에서 부품 강도의 저하가 기대될 것이다.
이 온도 프로파일(temperature profile)은 특히 전체 경화 부품의 프레스 경화 공정에 전형적이다.
마찬가지로 제2 영역 또는 복수의 제2 영역들은 먼저, 미세구조가 완전히 오스테나이트로 변환되도록 오스테나이트화 온도(AC3) 이상까지 가열된다. 다음, 부품은 처리 시간(treatment time; tB) 이내에 냉각 종료 온도(cooldown finish temperature; θ2)까지 가능한 한 급속히 냉각된다. 예를 들어, 22MnB5 재질에 대해 이는 650℃미만이다. 예를 들어 22MnB5에 대한 마르텐사이트 개시 온도(martensite start temperature)는 약 410℃이다. 마르텐사이트 개시 온도 이하의 온도 범위로의 약간의 요동(slight oscillation) 역시 가능하다. 급속 냉각이 이어서 지속되지 않아 베이나이트 미세구조(bainitic microstructure)가 주로 형성된다. 이 미세구조는 갑자기 생성되는 것이 아니라 (어느 정도의) 처리 시간을 요구한다. (본 발명의) 한 유용한 실시예에서, 처리 시간(tB) 동안 처리 스테이션(treatment station) 내의 제2 영역(들)에 적극적 가열이 이뤄지지 않는다. 이 시간 동안 제2 영역(들)에 온도의 포텐셜(potential)이 증가한다면 이는 재열(recalescence) 현상의 결과이다. 부품이 프레스 가공되기 전의 체류 시간(dwell time)과 함께 냉각 속도 및/또는 목표 냉각 온도를 조정함으로써 원하는 강도와 연신 값이 대략적으로 조정될 수 있다. 이들은 제1 영역의 미세구조의 달성 가능한 최대 강도와 비처리된 부품의 값들 사이의 값을 가진다. 연구 결과, 추가적인 강제 냉각을 사용하여 재열 현상에 의한 온도 상승을 억제하는 것은 달성 가능한 연신 값에 오히려 불리함이 밝혀졌다. 이에 따라 냉각 온도의 등온 유지(isothermal hold)는 유용하지 않은 듯하다.
(본 발명의) 한 실시예에서, 제2 영역 또는 제2 영역들은 이 단계에서 추가적으로 적극 가열된다. 이는 예를 들어 열복사(heat radiation)를 사용하여 이뤄진다.
(본 발명의) 한 실시예에서, 냉각 종료 온도(θ2)는 마르텐사이트 개시 온도(MS)보다 높게 선택된다.
(본 발명의) 대체적인 실시예에서, 냉각 종료 온도(θ2)는 마르텐사이트 개시 온도(MS) 이하가 되도록 선택된다.
제1 및 제2 영역들의 열처리는 일반적으로 다르다. 제2 영역 또는 제2 영역들의 처리는 주로 처리의 지속시간(duration)에 따라 진행된다. 본 발명에 따르면, 제2 영역들은 가열로(furnace)의 하류에 있는 처리 스테이션 내에서 수초의 처리 시간(tB) 내에 냉각 종료 온도(θ2)까지 부분적으로 냉각되어 오스테나이트화 온도에 도달한다. 이 처리 스테이션 내에서, 처리 기간(treatment period) 동안 - 필요하다면 열을 공급함으로써 - 제1 영역 또는 제1 영역들이 후속되는 프레스 경화 동안 충분한 마르텐사이트 형성이 기대되지 않는 온도 이하까지 강하되지 않도록 보장된다. 처리의 지속시간에 따라, - 예를 들어 열복사에 대한 단열 또는 반사기(reflector)들을 사용하여 - 제1 영역 또는 제1 영역들의 복사 손실을 최소화하기에 충분하다.
선택적으로, 처리 스테이션은 이 목적을 위해 적어도 부분적으로 가열될 수 있다. 이를 위해, 열이 예를 들어 대류 또는 열복사를 통해 공급될 수 있다. 한 유용한 실시예에서는 추가적으로 또는 이 경우 전적으로 레이저 조사(laser radiation)를 통한 가열도 구현될 수 있다.
본 발명에 따르면, 부품들은 단시간 - 예를 들어 수초 - 동안 처리 스테이션 내에 체류하여 제2 영역들의 구조 변환이 이뤄질 수 있게 한다.
처리 스테이션에서의 충분한 구조 변환을 위한 체류 시간이 더 이상 원하는 사이클 타임을 달성할 수 없을 만큼 크면, (부품들이) 순차적으로 공급되는 둘 이상의 동일한 처리 스테이션들을 구비하는 것이 추천된다. (본 발명의) 유용한 구현예에서 챔버(chamber)들은 상하로 배치된다. 이 경우 처리 스테이션들이 높이 차(height offset)를 극복하도록 수직으로 이동하든가 또는 공급 시스템이 필요한 수직 운동을 수행하든가 여부는 상관없다.
예를 들어, 연속 로(continuous furnace) 또는 예를 들어 챔버로(chamber furnace) 등의 배치 로(batch furnace)가 가열로로 사용될 수 있다. 연속 로는 많은 노력 없이 (부품이) 공급 및 작동될 수 있으므로 일반적으로 큰 처리능력을 가져 대량 생산에 특히 적합하다.
(본 발명의) 한 유용한 실시예에서, 부품은 단지 일측으로부터만 분사 (냉각)된다. 이는 - 예를 들어 부품 하부의 - 컨베이어 기술과 - 예를 들어 부품 상부의 - 냉각 장치의 명확한 분리를 달성하여 처리 스테이션 또는 처리 스테이션들의 구조 설계를 극히 단순화시킨다.
본 발명에 따르면, 처리 스테이션은 강제 부품의 하나 이상의 제2 영역들을 급속히 냉각시키는 장치를 가진다. 바람직한 실시예에서, 장치는 공기 또는 질소 등의 불활성 가스 등의 가스상 유체를 강제 부품의 제2 영역 또는 영역들에 분사하는 노즐을 가진다.
(본 발명) 방법의 더 유용한 실시예에서, 제2 영역 또는 영역들에 대한 분사는 가스상 유체의 분사로 수행되고, 이 가스상 유체에 - 예를 들어 무화된(nebulized) 형태의 물이 첨가된다. 이를 위해 한 유용한 실시예에서, 장치는 하나 이상의 무화 노즐들을 가진다. 물이 혼합된 가스상 유체의 분사는 제2 영역(들)로부터의 열 제거를 촉진시킨다. 강제 부품 상에서의 물의 증발은 상승된 열의 소산(dissipation)과 에너지 이송(energy transport)을 달성한다.
(본 발명의) 추가적인 실시예에서, 제2 영역 또는 영역들은 열전도를 통해 냉각 - 예를 들어 이를 강제 부품보다 현저히 낮은 온도를 가지는 펀치 또는 복수의 펀치들에 접촉시킴으로써 냉각된다. 이를 위해, 펀치는 열전도 특성이 우수한 재질로 구성되거나 및/또는 직접 또는 간접적으로 냉각될 수 있다. 냉각 방식의 조합 역시 고려될 수 있다.
본 발명에 따른 방법과 본 발명에 따른 장치에 의해, 하나 또는 복수의 제1 및/또는 제2 영역들을 가지며 형태 역시 복잡할 수 있는 강제 부품들은 다른 영역들이 명확한 경계를 가지고 매우 신속하게 필요한 공정 온도에 도달할 수 있으므로 해당 온도 프로파일을 경제적으로 따를 수 있다. 개별 영역들의 명확한 윤곽의 경계들이 두 영역들 사이에 달성될 수 있다. 부품의 온도 수준의 작은 분산(spread)은 프레스에서의 추가적 처리에 유용한 효과를 가진다.
본 발명에 따르면, 설명된 방법과 본 발명에 따른 열처리 장치로, 동일한 강제 부품 내에서 서로 다른 강도 및 연신 값들을 가지는, 거의 임의 수의 제2 영역들을 생성할 수 있다. 또한, 부분 영역들의 선택된 형상(geometry) 역시 자유로이 선택될 수 있다. 대면적의 영역뿐 아니라 예를 들어 점 또는 선형의 영역들도 생성될 수 있다. 영역들의 위치도 상관없다. 제2 영역들은 제1 영역들에 완전히 둘러싸이거나 강제 부품의 모서리에 위치할 수 있다. 전면(full-surface) 처리 역시 고려될 수 있다. 동시에 처리될 강제 부품들의 수의 제한은 프레스 경화 툴 또는 전체 열처리 장치의 운송 기술에 의해서만 이뤄진다. (본 발명) 방법은 사전 성형된(preformed) 강제 부품들에도 적용될 수 있다. 그 유일한 결과는 사전 성형된 강제 부품들의 3차원 형상의 표면 때문에 대응 면(mating surface)들의 형성이 구조적으로 더 복잡하다는 것뿐이다.
뿐만 아니라, 기존의 열처리 장치 역시 본 발명에 따른 방법에 맞춰질 수 있어 유용하다. 이를 위해, 단지 한 가열로만을 가지는 종래의 열처리 장치에서, 그 뒤에 처리 스테이션을 포함하고 공급 장치를 맞추는 것만이 필요할 뿐이다.
본 발명의 추가적인 이점, 특징과 유용한 개발사항들은 종속항들과 도면들을 참조함 이하의 바람직한 실시예들의 설명으로부터 명확할 것이다.
도면들에서:
도 1은 제1 및 제2 영역을 가지는 강제 부품의 열처리에 대한 전형적인 온도 곡선,
도 2는 본 발명에 따른 열처리 장치의 개략 평면도,
도 3은 본 발명에 따른 다른 열처리 장치의 개략 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 또 다른 열처리 장치의 개략 평면도이다.
도 1은 본 발명 방법에 따라 제1 영역(210)과 제2 영역(220)을 가지는 강제 부품(steel component; 200)의 열처리에 대한 전형적인 온도 곡선이다. 강제 부품(200)은 가열로(furnace; 110) 내에서 가열로 내의 체류 시간(dwell time; t110) 동안 개략적으로 도시된 온도 프로파일(temperature profile; θ200 , 110)을 따라 AC3 온도 이상의 온도까지 가열된다.
이어서, 강제 부품(200)은 이송 시간(transfer time; t120) 동안에 처리 스테이션(treatment station; 150)으로 이송된다. 강제 부품은 이 시간 동안 열을 상실한다. 처리 스테이션 내에서, 강제 부품(200)의 제2 영역(220)은 급속히 냉각되는데, 제2 영역(220)은 지시된 곡선(θ220 , 150)을 따라 급속히 열을 상실한다. 냉각은 처리 시간(treatment time; tB)의 만료에 따라 종료되는데, 이는 부품(200)의 두께, 원하는 재질 특성들, 및 제2 영역(220)의 크기에 따라 겨우 수초이다. 제2 영역(220)은 이제 마르텐사이트 개시 온도(martensite start temperature; MS) 이상의 냉각 종료 온도(cooling finish temperature; θ2)에 도달했다. 이 경우 강제 부품(200)의 제1 영역(210)의 온도는 AC3 온도 이하로 강하될 수 있지만, 반드시 그래야 하는 것은 아니다. 반면, 강제 부품(200)의 제2 영역(220)의 온도는 체류 시간(t150) 동안 재열 현상(recalescence)에 의해 도면에 도시된 온도 곡선(θ220 , 130)을 따라 다시 약간 상승할 수 있지만, 완만한 강하를 지속하기 전에 AC3 온도에 도달하지는 않는다.
처리 스테이션 내의 강제 부품(200)의 체류 시간(t150)이 종료되면, 이는 이송 시간(t131) 동안에 프레스 경화 툴(press-hardening tool; 160)로 이송되어, 거기서 체류 시간(t160) 동안에 변환 및 경화된다.
도 2는 90° 배치의 본 발명에 따른 열처리 장치(heat treatment device; 100)를 도시한다. 열처리 장치(100)는 이를 통해 강제 부품들이 가열로(110)로 공급되는 적재 스테이션(loading station; 101)을 가진다. 또한 열처리 장치(100)는 처리 스테이션(150)을 구비한다. 위치설정 장치(positioning device; 도시 안 됨)를 구비하는 취출 스테이션(removal station; 131)이 주 흐름 방향(primary flow direction; D)에서 가열로(110) 더 후방에 배치된다. 이 점에서 주 흐름 방향은 거의 90° 절곡되어 강제 부품(200)이 프레스 경화되는 프레스(도시 안 됨) 내의 프레스 경화 툴(160)이 이를 따른다. 그 내부로 배출 부품(reject)들이 위치될 컨테이너(container; 161)가 가열로(110)의 축 방향에 배치될 수 있다.
도 3은 직선 배치의 본 발명에 따른 열처리 장치(100)를 도시한다. 열처리 장치(100)는 이를 통해 강제 부품들이 가열로(110)로 공급되는 적재 스테이션(101)을 가진다. 또한 열처리 장치(100)는 처리 스테이션(150)을 구비한다. 위치설정 장치(도시 안 됨)를 구비하는 취출 스테이션(131)이 주 흐름 방향(D)에서 가열로(110) 더 후방에 배치된다. 강제 부품(200)이 프레스 경화되는 프레스(도시 안 됨) 내의 프레스 경화 툴(160)이 이어지는 직선의 주 흐름 방향을 따른다. 그 내부로 배출 부품들이 위치될 컨테이너(container; 161)가 가열로(110)의 축 방향에 배치될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 열처리 장치(100)의 다른 변형예를 도시한다. 열처리 장치(100)는 여기서도, 이를 통해 강제 부품들이 가열로(110)로 공급되는 적재 스테이션(101)을 가진다. 이 실시예에서 가열로는 바람직하기로 연속 로로 설계된다. 또한 열처리 장치(100)는 처리 스테이션(150)을 구비한다. 취출 스테이션(131)은 예를 들어 파지 장치(gripping device; 도시 안 됨)를 가질 수 있다. 취출 스테이션(131)은 예를 들어 파지 장치에 의해 강제 부품(200)을 가열로(110)로부터 취출한다. 도 2에 도시된 실시예와 비교하여, 이 경우의 처리 스테이션(150)은 가열로(110) 상에 배치된다. 이 배치는 설치 바닥 공간을 절감시킨다. 이 실시예에서 주 흐름 방향은 강제 부품(200)은 가열로(110)를 나온 뒤 취출 스테이션으로부터 들어 올려져 처리 스테이션(150)에 위치하도록 평면이 변경된다. 처리 스테이션(150) 내의 강제 부품(200)의 체류 시간(t150)이 만료된 다음, 취출 스테이션(131)은 강제 부품(200)을 처리 스테이션(150)에서 인출하여 이를 프레스에 설치된 프레스 경화 툴(160)에 위치시킨다. 도시된 실시예에서, 프레스는 가열로(110)와 직선으로 배치되는 반면, 배출 부품들을 위한 컨테이너(161)는 가열로 축과 각도를 가지고 배치된다. 툴(160)을 가지는 프레스와 컨테이너(161)의 위치는 역시 서로 바뀔 수 있다.
이상에서 제시된 실시예들은 단지 본 발명의 예들이며, 이에 따라 본 발명을 한정하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 당업계의 통상의 전문가에 의해 안출되는 대체적인 실시예들은 본 발명의 보호 범위 내에 마찬가지로 포함된다.
100 열처리 장치(heat treatment device)
110 가열로(furnace)
131 취출 스테이션(removal station)
150 처리 스테이션(treatment station)
160 프레스 경화 툴(press-hardening tool)
161 컨테이너(container)
200 강제 부품(steel component)
210 제1 영역(first region)
220 제2 영역(second region)
D 주 흐름 방향(primary flow direction)
MS 마르텐사이트 개시 온도(martensite start temperature)
tB 처리 시간(treatment time)
t110 (가열로 내의) 체류시간(dwell time in the furnace)
t120 (처리 스테이션으로의 강제 부품의) 이송 시간(transfer time of the steel component into the treatment station)
t131 (프레스 경화 툴로의 강제 부품의) 이송 시간(transfer time of the steel component into the press-hardening tool)
t150 (처리 스테이션 내의) 체류 시간(dwell time in the treatment station)
t160 (프레스 경화 툴 내의) 체류 시간(dwell time in the press-hardening tool)
θ1 미세구조 변환 개시 온도(microstructure transformation starting temperature)
θ2 냉각 종료 온도(cooldown finish temperature)
θ3 (가열로의) 내부 온도(internal temperature, furnace)
θ200 ,110 (가열로 내의 강제 부품의) 온도 프로파일(temperature profile of the steel component in the furnace)
θ210,150 (처리 스테이션 내의 강제 부품의 제1 영역의) 온도 프로파일(temperature profile of the first region of the steel component in the treatment station)
θ220 ,150 (처리 스테이션 내의 강제 부품의 제2 영역의) 온도 프로파일(temperature profile of the second region of the steel component in the treatment station)
θ200,160 (프레스 경화 툴 내의 강제 부품의) 온도 프로파일(temperature profile of the steel component in the press-hardening tool)

Claims (16)

  1. 강제 부품(200)을 열처리하는, 강제 부품(200)의 열처리 방법에서,
    강제 부품(200)이 먼저 가열로(furnace)(110) 내에서 AC3 온도 이상의 온도로 가열되고, 이어서 강제 부품(200)이 처리 스테이션(150)으로 이송되며, 처리 스테이션(150) 내에서 강제 부품(200)의 하나 이상의 제2 영역(220)들이 처리 시간(tB) 동안 냉각 종료 온도(θ2)까지 냉각되고, 이어서 상기 강제 부품(200)이 여전히 처리 스테이션(150)에 있는 동안, 하나 이상의 제2 영역(220)들의 온도는, AC3 온도에 도달하지 않고, 재열(recalescence)로 인해 상승하는 것을
    특징으로 하는 강제 부품의 열처리 방법.
  2. 청구항 1에서,
    냉각 종료 온도(θ2)가 마르텐사이트 개시 온도(MS)보다 더 높게 선택되는 것을
    특징으로 하는 강제 부품의 열처리 방법.
  3. 청구항 1에서,
    냉각 종료 온도(θ2)가 마르텐사이트 개시 온도(MS) 이하로 선택되는 것을
    특징으로 하는 강제 부품의 열처리 방법.
  4. 청구항 1에서,
    하나 이상의 제2 영역(220)들이 유체의 일측 분사에 의해 냉각되는 것을
    특징으로 하는 강제 부품의 열처리 방법.
  5. 청구항 1에서,
    처리 스테이션(150) 내에서의 처리 시간(tB) 동안, 하나 이상의 제2 영역 (220)들의 적극적 가열(actively heating)이 이뤄지지 않는 것을
    특징으로 하는 강제 부품의 열처리 방법.
  6. 청구항 1에서,
    처리 스테이션(150) 내에서의 처리 시간(tB) 동안, 하나 이상의 제2 영역(220)들이 적극적으로 가열되는 것을
    특징으로 하는 강제 부품의 열처리 방법.
  7. 강제 부품(200)을 AC3 온도 이상의 온도로 가열하는 가열로(110)를 갖는 열처리 장치에서,
    열처리 장치(100)가 처리 스테이션(150)을 더 구비하고, 처리 스테이션(150)이 강제 부품(200)의 하나 이상의 제2 영역(220)들을 급속 냉각시키는 장치를 가지고,
    상기 열처리 장치(100)는 청구항 1 내지 6 중 어느 하나에 따른 열처리 방법을 수행하도록 구성되는 것을
    특징으로 하는 강제 부품의 열처리 장치.
  8. 청구항 7 에서,
    강제 부품(200)의 하나 이상의 제2 영역(220)들을 급속 냉각시키는 장치가 강제 부품(200)의 하나 이상의 제2 영역(220)들에 가스상 유체를 분사하는 노즐을 가지는 것을
    특징으로 하는 강제 부품의 열처리 장치.
  9. 청구항 7 에서,
    강제 부품(200)의 하나 이상의 제2 영역(220)들을 급속 냉각시키는 장치가 강제 부품(200)의 하나 이상의 제2 영역(220)들에 물이 첨가된 가스상 유체를 분사하는 노즐을 가지는 것을
    특징으로 하는 강제 부품의 열처리 장치.
  10. 청구항 8 에서,
    강제 부품(200)의 하나 이상의 제2 영역(220)들에 분사하는 노즐이 처리 스테이션(150)의 일측에만 배치되어 강제 부품(200)에 일측으로부터만 분사되는 것을
    특징으로 하는 강제 부품의 열처리 장치.
  11. 청구항 7 에서,
    처리 스테이션(150)이 열 반사기들을 가지는 것을
    특징으로 하는 강제 부품의 열처리 장치.
  12. 청구항 7 에서,
    처리 스테이션(150)이 단열 벽들을 가지는 것을
    특징으로 하는 강제 부품의 열처리 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
KR1020187026116A 2016-02-09 2017-01-25 열처리 방법 및 열처리 장치 KR102619541B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016201936.8 2016-02-09
DE102016201936.8A DE102016201936A1 (de) 2016-02-09 2016-02-09 Wärmebehandlungsverfahren und Wärmebehandlungsvorrichtung
PCT/EP2017/051568 WO2017137259A1 (de) 2016-02-09 2017-01-25 Wärmebehandlungsverfahren und wärmebehandlungsvorrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180119598A KR20180119598A (ko) 2018-11-02
KR102619541B1 true KR102619541B1 (ko) 2023-12-28

Family

ID=57965908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187026116A KR102619541B1 (ko) 2016-02-09 2017-01-25 열처리 방법 및 열처리 장치

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11230746B2 (ko)
EP (1) EP3414350A1 (ko)
JP (1) JP6970692B2 (ko)
KR (1) KR102619541B1 (ko)
CN (1) CN108884510B (ko)
DE (1) DE102016201936A1 (ko)
WO (1) WO2017137259A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ2019542A3 (cs) * 2019-08-19 2020-09-02 Západočeská Univerzita V Plzni Způsob výroby ocelových dílů z AHS oceli řízeným lokálním ochlazováním médiem, využívající tvorbu vícefázové struktury s přerušovaným chlazením na požadované teplotě
DE102020116593A1 (de) 2020-06-24 2021-12-30 AICHELIN Holding GmbH Wärmebehandlungsanlage und Verfahren zur Herstellung von Formbauteilen
JP7470241B1 (ja) 2023-10-02 2024-04-17 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 熱処理装置および被処理物の加熱処理方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101277864B1 (ko) * 2011-03-31 2013-06-21 주식회사 포스코 열간 성형용 블랭크 열처리 장치 및 열간 성형품 제조방법

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ZA924360B (en) * 1991-07-22 1993-03-31 Bekaert Sa Nv Heat treatment of steel wire
DE10208216C1 (de) * 2002-02-26 2003-03-27 Benteler Automobiltechnik Gmbh Verfahren zur Herstellung eines metallischen Bauteils
WO2010150683A1 (ja) * 2009-06-22 2010-12-29 新日本製鐵株式会社 鋼板の熱間プレス成形方法、鋼板の熱間プレス成形装置、及び鋼成形部材
US8241442B2 (en) * 2009-12-14 2012-08-14 Arcelormittal Investigacion Y Desarrollo, S.L. Method of making a hypereutectoid, head-hardened steel rail
DE102010049205B4 (de) 2010-10-13 2012-04-26 Elisabeth Braun Warmumformlinie und Verfahren zum Warmumformen von blechförmigem Material
DE102010048209C5 (de) 2010-10-15 2016-05-25 Benteler Automobiltechnik Gmbh Verfahren zur Herstellung eines warmumgeformten pressgehärteten Metallbauteils
EP2548975A1 (de) * 2011-07-20 2013-01-23 LOI Thermprocess GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines gehärteten metallischen Bauteils mit mindestens zwei Bereichen unterschiedlicher Duktilität
EP2679692A1 (de) * 2012-06-29 2014-01-01 GEDIA Gebrüder Dingerkus GmbH Verfahren zur Herstellung eines pressgehärteten Formbauteils aus Stahlblech
JP6073154B2 (ja) * 2013-02-21 2017-02-01 株式会社神戸製鋼所 熱間プレス成形品の製造方法
DE102014201259A1 (de) 2014-01-23 2015-07-23 Schwartz Gmbh Wärmebehandlungsvorrichtung

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101277864B1 (ko) * 2011-03-31 2013-06-21 주식회사 포스코 열간 성형용 블랭크 열처리 장치 및 열간 성형품 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
JP2019508593A (ja) 2019-03-28
US11230746B2 (en) 2022-01-25
KR20180119598A (ko) 2018-11-02
CN108884510A (zh) 2018-11-23
JP6970692B2 (ja) 2021-11-24
US20210230711A1 (en) 2021-07-29
CN108884510B (zh) 2020-08-14
DE102016201936A1 (de) 2017-08-10
WO2017137259A1 (de) 2017-08-17
EP3414350A1 (de) 2018-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109072325B (zh) 热处理方法和热处理装置
JP7261267B2 (ja) 熱処理方法及び熱処理装置
KR102576917B1 (ko) 금속 부품의 열처리 방법 및 장치
US11118239B2 (en) Heat treatment method and heat treatment device
US20190119768A1 (en) Hot forming tool with infrared light source
US20100156143A1 (en) Process for producing a locally hardened profile component, locally hardened profile component and use of a locally hardened profile component
CN110892084B (zh) 金属部件热处理的方法和装置
CN108026603B (zh) 钢板部件的热处理方法及其热处理装置
KR102619541B1 (ko) 열처리 방법 및 열처리 장치
JP2014531319A (ja) 鋼板からパーツを形成する方法
KR20160058746A (ko) 강판의 알루미늄-실리콘 확산코팅
KR102672034B1 (ko) 열처리 방법 및 열처리 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant