KR102621213B1 - 프레스 경화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다음의 단계들을 포함하는 프레스 경화 방법에 관한 것이다:
A. 중량비 Ni/Cr 가 1.5 ~ 9 인 니켈 및 크롬을 포함하는 배리어 프리코팅으로 코팅된 탄소강 시트를 제공하는 단계,
B. 상기 코팅된 탄소강 시트를 절단하여 블랭크를 획득하는 단계,
C. 1 부피% 의 산소로 구성된 분위기의 산화력 이상 그리고 50 부피% 의 산소로 구성된 분위기의 산화력 이하의 산화력을 가진 분위기로서, -30 내지 +30 ℃ 의 노점을 가진 상기 분위기에서 상기 블랭크를 열처리하는 단계,
D. 상기 블랭크를 프레스 공구내로 이송하는 단계,
E. 상기 블랭크를 열간 성형하여 부품을 획득하는 단계,
F. 마텐자이트 또는 마텐자이토-베이나이트 (martensito-bainitic) 이거나, 적어도 75 중량% 의 등축 페라이트, 5 내지 20 중량% 의 마텐자이트, 및 10 중량% 이하의 양의 베이나이트로 이루어진 강의 미세조직을 획득하기 위해, 단계 E) 에서 획득된 상기 부품을 냉각시키는 단계.

Description

프레스 경화 방법
본 발명은 수소 흡착을 보다 억제하는 배리어 프리코팅으로 코팅된 탄소강 시트를 제공하는 것을 포함하는 프레스 경화 방법 및 지연 균열에 대한 내성이 우수한 부품에 관한 것이다. 본 발명은 특히 자동차의 제조에 매우 적합하다.
특정 적용, 특히 자동차 분야에서는 더욱 경량화되고 그리고 충돌시 강화되는 금속 조직 및 양호한 드로잉성 (drawability) 이 요구되는 것으로 알려져 있다. 이를 위해, 개선된 기계적 특성들을 갖는 강이 일반적으로 사용되는데, 이러한 강은 냉간 및 열간 스탬핑에 의해 성형된다.
하지만, 특히 특정 냉간 성형 또는 열간 성형 작업 후에 지연 균열에 대한 민감도가 기계적 강도와 함께 증가하는 것으로 알려져 있는데, 이는 변형 후에 높은 잔류 응력이 남아 있기 쉽기 때문이다. 탄소강 시트에 존재할 수 있는 원자 수소와 조합하여, 이러한 응력은 지연 균열, 즉 변형 자체 후 특정 시간에 일어나는 균열을 야기하기 쉽다. 수소는 매트릭스/개재물 인터페이스, 트윈 입계 및 결정립계와 같은 결정 격자 결함 내로의 확산에 의해 점진적으로 축적될 수 있다. 격자 결함에서는 수소가 특정 시간 후에 임계 농도에 도달하면 해로울 수 있다. 이러한 지연은 잔류 응력 분포 필드로부터 그리고 수소 확산의 운동성 (kinetics) 으로부터 비롯되며, 상온에서의 수소 확산 계수는 낮다. 또한, 결정립계에 국한된 수소는 그의 응집을 약화시키고 지연 입자간 균열의 출현을 촉진시킨다.
이러한 문제를 극복하기 위해, 일반적으로 니켈과 크롬을 포함하는 배리어 프리코팅으로 탄소강 시트를 프리코팅하는 것이 알려져 있고, 오스테나이트화 열처리 동안 수소가 강에 흡착되는 것을 방지하기 위해 중량비 Ni/Cr 는 1.5 ~ 9 이다.
예를 들어, 특허 WO 2017/187255 에는 다음의 단계들을 포함하는 프레스 경화 방법이 개시되어 있다:
A. 중량비 Ni/Cr 가 1.5 ~ 9 인 니켈 및 크롬을 포함하는 배리어 프리코팅으로 코팅된 탄소강 시트를 제공하는 단계,
B. 상기 코팅된 탄소강 시트를 절단하여 블랭크를 획득하는 단계,
C. 상기 블랭크를 열처리하는 단계,
D. 상기 블랭크를 프레스 공구로 이송하는 단계,
E. 상기 블랭크를 열간 성형하여 부품을 획득하는 단계,
F. 마텐자이트 또는 마텐자이토-베이나이트 (martensito-bainitic) 이거나, 적어도 75 % 의 등축 페라이트, 5 내지 20 % 의 마텐자이트, 및 0% 이하의 양의 베이나이트로 이루어진 강의 미세조직을 획득하기 위해, 단계 E) 에서 획득된 상기 부품을 냉각시키는 단계.
이 특허 출원에서, 단계 C) 에서, 열처리하는 단계는 불활성 분위기 또는 공기를 포함하는 분위기에서 수행될 수 있다. 모든 실시예들은 질소로 구성된 분위기에서 수행된다.
오스테나이트화 처리 동안 수소 흡착은 향상되지만, 지연 균열에 대한 내성이 우수한 부품을 얻기에는 충분하지 않다. 사실, 프리코팅 배리어가 수소 흡착을 감소시키더라도, 탄소강 시트에 의해 여전히 적은 수소 분자가 흡착된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 탄소강 시트에의 수소 흡착이 방지되는 프레스 경화 방법을 제공하는 것이다. 본 발명은 열간 성형을 포함하는 상기 프레스 경화 방법에 의해 획득가능한 지연 균열 내성이 우수한 부품을 이용가능하게 하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적은 청구항 1 에 따른 프레스 경화 방법을 제공함으로써 달성된다. 강 시트는 청구항 2 내지 청구항 24 의 특징을 또한 포함할 수 있다.
본 발명은 청구항 25 에 따른 부품을 또한 포함한다. 상기 부품은 청구항 26 내지 청구항 33 의 특징을 또한 포함할 수 있다.
마지막으로, 본 발명은 청구항 34 에 따른 자동차의 제조를 위한 상기 부품의 사용을 포함한다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 이하의 본 발명의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
이하의 용어들이 정의된다:
- 모든 백분율 "%" 는 중량기준으로 정의되며,
- "탄소강 시트" 는 크롬이 10.5 중량% 미만인 강 시트를 의미한다. 예를 들어, 스테인리스 강은 탄소강 시트의 정의에 포함되지 않는다.
임의의 강이 본 발명의 프레임 내에서 유리하게 사용될 수 있다. 하지만, 높은 기계적 강도를 갖는 강이, 특히 자동차 구조 부품을 위해 필요한 경우에, 500 MPa 보다 높은, 유리하게는 열처리 전 또는 후에 500 내지 2000 MPa 의 인장 저항을 갖는 강이 사용될 수 있다. 탄소강 시트의 중량 조성은 바람직하게는 다음과 같다: 0.03% ≤ C ≤ 0.50%; 0.3% ≤ Mn ≤ 3.0%; 0.05% ≤ Si ≤ 0.8%; 0.015% ≤ Ti ≤ 0.2%; 0.005% ≤ Al ≤ 0.1%; 0% ≤ Cr ≤ 2.50%; 0% ≤ S ≤ 0.05%; 0% ≤ P ≤ 0.1%; 0% ≤ B ≤ 0.010%; 0% ≤ Ni ≤ 2.5%; 0% ≤ Mo ≤ 0.7%; 0% ≤ Nb ≤ 0.15%; 0% ≤ N ≤ 0.015%; 0% ≤ Cu ≤ 0.15%; 0% ≤ Ca ≤ 0.01%; 0% ≤ W ≤ 0.35%, 잔부는 철 및 강의 제조로부터의 불가피한 불순물.
예를 들어, 탄소강 시트는 다음의 조성을 가진 22MnB5 이다: 0.20% ≤ C ≤ 0.25%; 0.15% ≤ Si ≤ 0.35%; 1.10% ≤ Mn ≤ 1.40%; 0% ≤ Cr ≤ 0.30%; 0% ≤ Mo ≤ 0.35%; 0% ≤ P ≤ 0.025%; 0% ≤ S ≤ 0.005%; 0.020% ≤ Ti ≤ 0.060%; 0.020% ≤ Al ≤ 0.060%; 0.002% ≤ B ≤ 0.004%, 잔부는 철 및 강 제조로부터의 불가피한 불순물.
탄소강 시트는 다음의 조성을 가진 Usibor®2000 일 수 있고: 0.24% ≤ C ≤ 0.38%; 0.40% ≤ Mn ≤ 3%; 0.10% ≤ Si ≤ 0.70%; 0.015% ≤ Al ≤ 0.070%; 0 % ≤ Cr ≤ 2%; 0.25% ≤ Ni ≤ 2%; 0.020% ≤ Ti ≤ 0.10%; 0% ≤ Nb ≤ 0.060%; 0.0005% ≤ B ≤ 0.0040%; 0.003% ≤ N ≤ 0.010%; 0.0001% ≤ S ≤ 0.005%; 0.0001% ≤ P ≤ 0.025%; 티타늄 및 질소의 함량은 Ti/N > 3.42 를 만족하고; 탄소, 망간, 크롬 및 규소의 함량은 다음을 만족하며:
상기 조성은 선택적으로 다음 중 하나 이상을 포함한다: 0.05% ≤ Mo ≤ 0.65%; 0.001% ≤ W ≤ 0.30%; 0.0005% ≤ Ca ≤ 0.005%, 잔부는 철 및 강 제조로부터의 불가피한 불순물.
예를 들어, 탄소강 시트는 다음의 조성을 가진 Ductibor®500 이다: 0.040% ≤ C ≤ 0.100%; 0.80% ≤ Mn ≤ 2.00%; 0% ≤ Si ≤ 0.30%; 0% ≤ S ≤ 0.005%; 0% ≤ P ≤ 0.030%; 0.010% ≤ Al ≤ 0.070%; 0.015% ≤ Nb ≤ 0.100%; 0.030% ≤ Ti ≤ 0.080%; 0% ≤ N ≤ 0.009%; 0% ≤ Cu ≤ 0.100%; 0% ≤ Ni ≤ 0.100%; 0% ≤ Cr ≤ 0.100%; 0% ≤ Mo ≤ 0.100%; 0% ≤ Ca ≤ 0.006%, 잔부는 철 및 강 제조로부터의 불가피한 불순물.
탄소강 시트는, 예를 들어 0.7 내지 3.0 ㎜ 일 수 있는 원하는 두께에 따라 열간 압연 및 선택적으로 냉간 압연에 의해 획득될 수 있다.
본 발명은 다음의 단계들을 포함하는 프레스 경화 방법에 관한 것이다:
A. 중량비 Ni/Cr 가 1.5 ~ 9 인 니켈 및 크롬을 포함하는 배리어 프리코팅으로 코팅된 탄소강 시트를 제공하는 단계,
B. 상기 코팅된 탄소강 시트를 절단하여 블랭크를 획득하는 단계,
C. 1 부피% 의 산소로 구성된 분위기의 산화력 이상 그리고 50 부피% 의 산소로 구성된 분위기의 산화력 이하의 산화력을 가진 분위기로서, -30 내지 +30 ℃ 의 노점을 가진 상기 분위기에서 상기 블랭크를 열처리하는 단계,
D. 상기 블랭크를 프레스 공구내로 이송하는 단계,
E. 상기 블랭크를 열간 성형하여 부품을 획득하는 단계,
F. 마텐자이트 또는 마텐자이토-베이나이트 (martensito-bainitic) 이거나, 적어도 75 중량% 의 등축 페라이트, 5 내지 20 중량% 의 마텐자이트, 및 10 중량% 이하의 양의 베이나이트로 이루어진 강의 미세조직을 획득하기 위해, 단계 E) 에서 획득된 상기 부품을 냉각시키는 단계.
실제로, 어떠한 이론에도 구속되지 않고, 본 발명자들은 놀랍게도 탄소강 시트를 니켈과 크롬을 포함하는 배리어 코팅으로 프리코팅할 때, Ni/Cr 의 비가 상기 특정 범위에 있고, 상기 분위기에서 열처리를 수행할 때, 이러한 프리코팅의 배리어 효과가 더욱 향상되어 탄소강 시트로의 수소 흡착을 더욱 방지한다. 실제로, 열처리 동안, 특히 오스테나이트화 처리 동안, 배리어 프리코팅의 표면상에 더 얇은 선택적 산화물 층이 형성되는 질소로 구성된 분위기와는 반대로, 낮은 운동성을 가진 배리어 프리코팅의 표면상에 열역학적으로 안정적인 산화물이 형성되는 것으로 여겨진다. 이러한 열역학적으로 안정적인 산화물은 H2 흡착을 더 감소시키다.
본 발명에 따른 방법의 본질적인 특징 중 하나는 1 부피% 의 산소로 구성된 분위기의 산화력 이상이고 50 부피% 의 산소로 구성된 분위기의 산화력 이하의 산화력을 가진 분위기를 선택하는 것으로 구성된다. 분위기는, 특히 N2 또는 Ar 또는 질소 또는 아르곤 및 예를 들어 산소과 같은 가스 산화제의 혼합물, CO 및 CO2 의 혼합물 또는 H2 및 H2O 의 혼합물로 형성될 수 있다. 또한 CO 및 CO2 의 혼합물 또는 불활성 가스를 추가하지 않은 H2 및 H2 의 혼합물을 사용할 수 있다.
바람직하게는, 단계 C) 에서, 분위기는 10 부피% 의 산소로 구성된 분위기의 산화력 이상 및 30 부피% 의 산소로 구성된 분위기의 산화력 이하의 산화력을 가진다. 예를 들어, 분위기는 공기이고, 즉 약 78 % 의 N2, 약 21 % O2 및 희가스, 이산화탄소 및 메탄과 같은 기타 가스로 구성된 공기이다.
바람직하게는, 단계 C) 에서 노점은 -20 내지 +20 ℃, 유리하게는 -15 ℃ 내지 +15 ℃ 이다. 실제로, 어떠한 이론에도 구속되지 않고, 노점이 상기 범위에 있을 때, 열역학적으로 안정적인 산화물 층이 열처리 동안 H2 흡착을 보다 더 저감시킨다.
선택적으로, 단계 A) 에서, 배리어 프리코팅은 Sr, Sb, Pb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Zr 또는 Bi 로부터 선택된 불순물을 포함하며, 각 추가 원소의 중량기준 함량은 0.3 중량% 미만이다.
유리하게는, 단계 A) 에서, 배리어 프리코팅은 55 내지 90 중량%, 바람직하게는 70 내지 90 중량%, 더 바람직하게는 75 내지 85 중량% 의 니켈을 포함한다.
바람직하게는, 단계 A) 에서, 배리어 프리코팅은 10 내지 40 %, 바람직하게는 10 내지 30 %, 유리하게는 15 내지 25 % 의 크롬을 포함한다.
바람직한 실시형태에서, 단계 A) 에서, 배리어 프리코팅은 Al, Fe, Si, Zn, B, N 및 Mo 로부터 선택된 원소 중 적어도 하나를 포함하지 않는다. 실제로, 어떠한 이론에도 구속되지 않고, 이 원소들 중 적어도 하나의 존재가 코팅의 배리어 효과를 감소시킬 위험이 있다.
바람직하게는, 단계 A) 에서, 배리어 프리코팅은 Cr 및 Ni 로 구성되며, 즉 배리어 코팅은 오로지 Ni 및 Cr 그리고 선택적인 불순물을 포함한다.
유리하게는, 단계 A) 에서, 배리어 프리코팅은 10 내지 550 ㎚, 보다 바람직하게는 10 내지 90 ㎚ 의 두께를 가진다. 다른 바람직한 실시형태에서, 두께는 150 내지 250 ㎚ 이다. 예를 들어, 배리어 코팅의 두께는 50 또는 200 ㎚ 이다.
어떠한 이론에도 구속되지 않고, 배리어 프리코팅이 10 ㎚ 미만이면, 배리어 코팅이 탄소강 시트를 충분히 커버하지 않기 때문에 수소가 강에 흡착될 위험이 있는 것으로 여겨진다. 배리어 프리코팅이 550 ㎚ 초과이면, 배리어 코팅이 더 부서지기 쉽고 배리어 코팅 취성으로 인해 수소 흡착이 시작될 위험이 있는 것으로 여겨진다.
단계 A) 에서, 탄소강 시트는 내식성 프리코팅에 의해 직접 덮일 (topped) 수 있으며, 이 내식성 프리코팅 층은 배리어 프리코팅에 의해 직접 덮인다. 예를 들어, 내식성 프리코팅은 아연, 알루미늄, 구리, 마그네슘, 티타늄, 니켈, 크롬, 망간 및 이들의 합금을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 포함한다. 바람직하게는, 내식성 코팅은 알루미늄계 또는 아연계이다.
바람직한 실시형태에서, 알루미늄계 내식성 프리코팅은 15 % 미만의 Si, 5.0 % 미만의 Fe, 선택적으로 0.1 내지 8.0 % 의 Mg 및 선택적으로 0.1 내지 30.0 % 의 Zn 을 포함하고, 잔부는 Al 이다. 예를 들어, 내식성 코팅은 AluSi® 이다.
다른 바람직한 실시형태에서, 아연계 내식성 프리코팅은 6.0 % 미만의 Al, 6.0 % 미만의 Mg 를 포함하고, 잔부는 Zn 이다. 예를 들어, 내식성 코팅은 다음의 제품: Usibor® GI 를 획득하기 위해 아연 코팅이다.
내식성 프리코팅은 최대 5.0 중량%, 바람직하게는 최대 3.0 중량% 함량의 철과 같은 잔류 원소들 및 불순물들을 또한 포함할 수 있다.
프리코팅은 당업자에게 공지된 임의의 방법, 예를 들어 용융 아연 도금 공정, 롤 코팅, 전기 아연 도금 공정, 제트 기상 증착과 같은 물리적 기상 증착, 마그네트론 스퍼터링 또는 전자 빔 유도 디포지션에 의해 디포짓될 수 있다. 바람직하게는, 배리어 프리코팅은 전자 빔 유도 디포지션 또는 롤 코팅에 의해 디포짓된다. 프리코팅의 디포지션 후, 스킨 패스 (skin-pass) 가 실현되어, 코팅된 탄소강 시트를 가공 경화시키고 후속 성형을 용이하게 하는 거칠기를 부여할 수 있다. 예를 들어 점착 결합 또는 내식성을 향상시키기 위하여 탈지 및 표면 처리가 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 금속 코팅으로 프리코팅된 탄소강 시트의 제공 후, 코팅된 탄소강 시트를 절단하여 블랭크를 획득한다. 노에서 블랭크에 열처리가 적용된다. 바람직하게는, 열처리는 800 내지 950 ℃ 의 온도에서 비보호 분위기 또는 보호 분위기 하에서 수행된다. 보다 바람직하게는, 열처리는 일반적으로 840 내지 950 ℃, 바람직하게는 880 내지 930 ℃ 의 오스테나이트화 온도 (Tm) 에서 수행된다. 유리하게는, 상기 블랭크는 1 내지 12 분, 바람직하게는 3 내지 9 분의 체류 시간 (tm) 동안 유지된다. 열간 성형 전에 열처리하는 동안, 코팅은 부식, 마멸, 마모 및 피로에 대한 높은 내성을 가진 합금 층을 형성한다.
주변 온도에서, 강으로의 수소 흡착 메커니즘은 고온, 특히 오스테나이트화 처리와 상이하다. 실제로, 통상적으로 고온에서, 노 내의 물은 강 시트의 표면에서 수소와 산소로 해리된다. 어떠한 이론에도 구속되지 않고, 니켈 및 크롬을 포함하는 배리어 코팅은 배리어 코팅 표면에서 물 해리를 방지할 수 있고 또한 코팅을 통한 수소 확산을 방지할 수 있는 것으로 여겨진다. 1 부피% 산소로 구성된 분위기의 산화력 이상 및 50 부피% 산소로 구성된 분위기의 산화력 이하의 산화력을 가진 분위기로, 열역학적으로 더욱 안정적인 산화물은 물 해리를 억제하는 것으로 여겨진다.
열처리 후, 블랭크는 그 후에 열간 성형 공구로 이송되고 600 내지 830 ℃ 의 온도에서 열간 성형된다. 열간 성형은 열간 스탬핑 또는 롤 성형일 수 있다. 바람직하게는, 블랭크는 열간 스탬핑된다. 그런 다음, 부품은 열간 성형 공구에서 냉각되거나 특정 냉각 공구로의 이송 후에 냉각된다.
냉각 속도는, 열간 성형 후의 최종 미세조직이 주로 마텐자이트를 포함하거나, 바람직하게는 마텐자이트, 또는 마텐자이트 및 베이나이트를 함유하거나, 또는 적어도 75% 의 등축 페라이트, 5 내지 20 % 의 마텐자이트 및 10 % 이하의 양의 베이나이트로 이루어지도록 강 조성에 따라 제어된다.
따라서, 열간 성형에 의해 본 발명에 따른 지연 균열 내성이 우수한 경화 부품이 획득된다. 바람직하게는, 부품은 니켈 및 크롬을 포함하는 배리어 프리코팅으로 코팅된 탄소강 시트 및 열역학적으로 안정적인 철, 니켈 및 크롬 산화물을 포함하는 산화물 층을 포함하고, 상기 배리어 코팅은 탄소강 시트와 확산을 통해 합금화된다. 보다 바람직하게는, 부품은 철, 니켈 및 크롬을 포함하는 배리어 프리코팅으로 코팅된 탄소강 시트 및 열역학적으로 안정적인 니켈 및 크롬 산화물을 포함하는 산화물 층을 포함하고, 상기 배리어 코팅은 탄소강 시트와 확산을 통해 합금화된다. 실제로, 어떠한 이론에도 구속되지 않고, 열처리 동안 강으로부터의 철이 배리어 프리코팅의 표면으로 확산되는 것으로 여겨진다. 단계 C) 의 분위기로, 철, 니켈 및 크롬이 천천히 산화되어 열역학적으로 안정적인 산화물을 형성하여 탄소강 시트로의 H2 흡착을 방지한다.
바람직하게는, 열역학적으로 안정적인 크롬, 니켈 및 철 산화물은 각각 Cr2O3; NiO; FeO, Fe2O3 및/또는 Fe3O4 을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 산화물 층의 두께는 10 내지 550 nm 이다.
바람직한 실시형태에서, 부품은 가변적인 두께를 가진 프레스 경화된 강 부품이고, 즉 본 발명의 프레스 경화된 강 부품은 균일하지 않지만 가변적일 수 있는 두께를 가질 수 있다. 실제로, 외부 응력에 가장 노출되는 구역들에서 원하는 기계적 저항 레벨을 달성할 수 있고, 또한 프레스 경화된 부품의 다른 구역들에서 중량을 절감하여 차량 중량 감소에 기여할 수 있다. 특히, 불균일한 두께를 가지는 부품들은 연속적인 가요성 압연에 의해, 즉 압연 공정 동안 롤러들을 통해 시트에 가해진 하중과 관련하여 압연 후에 얻어진 시트 두께가 압연 방향으로 가변적인 공정에 의해 생성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 조건 내에서, 예를 들어 맞춤식 (tailored) 압연된 블랭크를 얻기 위하여 다양한 두께를 가진 차량 부품들을 유리하게는 제조할 수 있다. 구체적으로, 부품은, 전방 레일, 시트 크로스 부재, 사이드 실 부재, 대시 패널 크로스 부재, 전방 플로어 보강재, 후방 플로어 크로스 부재, 후방 레일, B-필러, 도어 링 또는 샷건일 수 있다.
자동차 적용의 경우, 인산염처리 (phosphating) 단계 후에, 부품을 e-코팅 욕 (e-coating bath) 에 담근다. 통상적으로, 인산염 층의 두께는 1 내지 2 ㎛ 이고, e-코팅 층의 두께는 15 내지 25 ㎛, 바람직하게는 20 ㎛ 이하이다. 전기영동 (cataphoresis) 층은 부식에 대한 추가적인 보호를 보장한다. e-코팅 단계 후, 다른 도장층들, 예를 들어 도장의 프라이머 코팅, 베이스코팅 층 및 탑 코팅 층이 디포짓될 수 있다.
부품에 e-코팅을 적용하기 전에, 전기영동의 접착을 보장하기 위해 부품은 미리 탈지되고 인산염처리된다.
본원은 단지 정보를 위해 실행된 시도들에서 설명될 것이다. 이들은 비한정적이다.
실시예들
모든 샘플에서, 사용된 탄소강 시트는 22MnB5 이다. 강의 조성은 하기와 같다: C = 0.2252%; Mn = 1.1735%; P = 0.0126%, S = 0.0009%; N = 0.0037%; Si = 0.2534%; Cu = 0.0187%; Ni = 0.0197%; Cr = 0.180%; Sn = 0.004%; Al = 0.0371%; Nb = 0.008%; Ti = 0.0382%; B = 0.0028%; Mo = 0.0017%; As = 0.0023% 및 V = 0.0284%.
일부 탄소강 시트는 이하에서 "AluSi®" 이라고 하는 내식성 코팅인 제 1 코팅으로 코팅된다. 이 코팅은 9 중량% 의 규소, 3 중량% 의 철, 잔부인 알루미늄을 포함한다. 이는 용융 도금에 의해 디포짓된다.
일부 탄소강 시트는 마그네트론 스퍼터링에 의해 디포짓된 제 2 코팅으로 코팅된다.
실시예 1: 수소 시험:
이 시험은 프레스 경화 방법의 오스테나이트화 열처리 동안에 흡착된 수소의 양을 결정하는데 사용된다.
시도들 (trials) 은, 선택적으로 AluSi® (25 ㎛) 인 제 1 코팅 및 80 % 의 Ni 및 20 % 의 Cr 을 포함하는 제 2 코팅으로 코팅된 탄소강 시트이다.
코팅된 탄소강 시트의 디포지션 후, 코팅된 시도들을 절단하여, 블랭크를 획득하였다. 그러고 나서, 블랭크는 5 내지 10 분의 체류 시간 동안 900 ℃ 의 온도에서 가열되었다. 열처리 동안 분위기는 -15 ℃ 내지 +15 ℃ 의 노점을 가진 공기 또는 질소였다. 블랭크들은 프레스 공구로 이송되었고, 오메가 형상을 가진 부품들을 획득하도록 열간 스탬핑되었다. 그러고 나서, 마텐자이트 변태에 의한 경화를 얻기 위해, 부품들은 온수로의 담금 시도들에 의해 냉각되었다.
마지막으로, 열처리 동안 시도들에 의해 흡착된 수소량은 TDA 또는 열 탈착 분석기를 사용하여 열 탈착에 의해 측정되었다. 이를 위해, 각 시도는 석영룸 (quartz room) 에 위치되었고, 질소 유동 하에서 적외선 노에서 서서히 가열되었다. 방출된 혼합물 수소/질소는 누출 검출기에 의해 수집되었고, 수소 농도는 질량 분석계에 의해 측정되었다. 결과들은 다음의 표 1 에 도시된다:
Figure 112021021161761-pct00002
본 발명에 따른 시도들은 비교예들에 비해 매우 적은 양의 수소를 방출한다.

Claims (34)

  1. 프레스 경화 방법으로서, 다음의 단계들:
    A. 중량비 Ni/Cr 가 1.5 ~ 9 인 니켈 및 크롬을 포함하는 배리어 프리코팅으로 코팅된 탄소강 시트를 제공하는 단계,
    B. 상기 코팅된 탄소강 시트를 절단하여 블랭크를 획득하는 단계,
    C. 10 부피% 의 산소로 구성된 분위기의 산화력 이상 그리고 50 부피% 의 산소로 구성된 분위기의 산화력 이하의 산화력을 가진 분위기로서, -30 내지 +30 ℃ 의 노점을 가진 상기 분위기에서 상기 블랭크를 열처리하는 단계,
    D. 상기 블랭크를 프레스 공구내로 이송하는 단계,
    E. 상기 블랭크를 열간 성형하여 부품을 획득하는 단계,
    F. 마텐자이트 또는 마텐자이토-베이나이트 (martensito-bainitic) 이거나, 적어도 75 중량% 의 등축 페라이트, 5 내지 20 중량% 의 마텐자이트, 및 10 중량% 이하의 양의 베이나이트로 이루어진 강의 미세조직을 획득하기 위해, 단계 E) 에서 획득된 상기 부품을 냉각시키는 단계
    를 포함하는, 프레스 경화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 제 1 항에 따른 상기 탄소강 시트에서, 상기 배리어 프리코팅은 중량비 Ni/Cr 이 2.3 내지 9 인, 프레스 경화 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    단계 C) 에서, 상기 분위기는 10 부피% 의 산소로 구성된 분위기의 산화력 이상 그리고 30 부피% 의 산소로 구성된 분위기의 산화력 이하의 산화력을 가지는, 프레스 경화 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    단계 C) 에서, 상기 분위기는 공기인, 프레스 경화 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    단계 C) 에서, 상기 노점이 -20 내지 +20 ℃ 인, 프레스 경화 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 배리어 프리코팅은 55 내지 90 중량% 의 니켈을 포함하는, 프레스 경화 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 배리어 프리코팅은 70 내지 90 중량% 의 니켈을 포함하는, 프레스 경화 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 배리어 프리코팅은 10 내지 40 % 의 크롬을 포함하는, 프레스 경화 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 배리어 프리코팅은 10 내지 30 % 의 크롬을 포함하는, 프레스 경화 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 배리어 프리코팅은 Al, Fe, Si, Zn, B, N 및 Mo 로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 포함하지 않는, 프레스 경화 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 배리어 프리코팅은 Cr 및 Ni 로 구성되는, 프레스 경화 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 배리어 프리코팅은 10 내지 550 ㎚ 의 두께를 가진, 프레스 경화 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 배리어 프리코팅의 두께는 10 내지 90 ㎚ 인, 프레스 경화 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 배리어 프리코팅의 두께는 150 내지 250 ㎚ 인, 프레스 경화 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 탄소강 시트는 내식성 프리코팅에 의해 직접 덮이고 (topped), 이 내식성 프리코팅 층은 상기 배리어 프리코팅에 의해 직접 덮이는, 프레스 경화 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 내식성 프리코팅은 아연, 알루미늄, 구리, 마그네슘, 티타늄, 니켈, 크롬, 망간 및 이들의 합금을 포함하는 군으로부터 선택된 적어도 하나의 금속을 포함하는, 프레스 경화 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 상기 내식성 프리코팅은 알루미늄계 또는 아연계인, 프레스 경화 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 알루미늄계 상기 내식성 프리코팅은 15 % 미만의 Si, 5.0 % 미만의 Fe, 선택적으로 0.1 내지 8.0 % 의 Mg 및 선택적으로 0.1 내지 30.0 % 의 Zn, 및 잔부인 Al 을 포함하는, 프레스 경화 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    단계 A) 에서, 아연계 내식성 프리코팅은 6.0 % 미만의 Al, 6.0 % 미만의 Mg, 잔부인 Zn 을 포함하는, 프레스 경화 방법.
  20. 제 1 항에 있어서,
    단계 A) 의 상기 배리어 프리코팅은 물리적 기상 증착, 전기 도금, 용융 도금 또는 롤 코팅에 의해 디포짓 (deposit) 되는, 프레스 경화 방법.
  21. 제 1 항에 있어서,
    단계 C) 에서, 상기 열처리는 800 내지 950 ℃ 의 온도에서 수행되는, 프레스 경화 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    단계 C) 에서, 상기 열처리는 강 중에서 완전한 오스테나이트 미세조직을 획득하도록 840 내지 950 ℃ 의 온도에서 수행되는, 프레스 경화 방법.
  23. 제 1 항에 있어서,
    단계 C) 에서, 상기 열처리는 1 내지 12 분의 체류 시간 동안 수행되는, 프레스 경화 방법.
  24. 제 1 항에 있어서,
    단계 E) 동안, 상기 블랭크의 열간 성형은 600 내지 830 ℃ 의 온도에서 수행되는, 프레스 경화 방법.
  25. 제 1 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 따른 프레스 경화 방법으로부터 획득가능한, 부품.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 부품은 니켈 및 크롬을 포함하는 배리어 프리코팅으로 코팅된 탄소강 시트 및 열역학적으로 안정적인 철, 니켈 및 크롬 산화물을 포함하는 산화물 층을 포함하고, 상기 배리어 프리코팅은 상기 탄소강 시트와 확산을 통해 합금화되는, 부품.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 부품은 내식성 프리코팅에 의해 직접 덮이는 탄소강 시트를 포함하고, 상기 내식성 프리코팅 층은, 니켈 및 크롬을 포함하는 상기 배리어 프리코팅 및 열역학적으로 안정적인 철, 니켈 및 크롬 산화물을 포함하는 산화물 층에 의해 직접 덮이며, 상기 배리어 프리코팅은 상기 내식성 프리코팅과 확산을 통해 합금화되며, 상기 내식성 프리코팅은 상기 탄소강 시트와 합금화되는, 부품.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 열역학적으로 안정적인 크롬, 니켈 및 철 산화물은 각각 Cr2O3; NiO; FeO, Fe2O3 및/또는 Fe3O4 을 포함할 수 있는, 부품.
  29. 제 26 항에 있어서,
    상기 산화물 층의 두께가 10 ~ 550 nm 인, 부품.
  30. 제 25 항에 있어서,
    가변적인 두께를 가지는, 부품.
  31. 제 30 항에 있어서,
    상기 가변적인 두께는 연속적인 가요성 압연 공정에 의해 생성되는, 부품.
  32. 제 25 항에 있어서,
    맞춤식 (tailored) 압연 블랭크인, 부품.
  33. 제 25 항에 있어서,
    전방 레일, 시트 크로스 부재 (seat cross member), 사이드 실 부재 (side sill member), 대시 패널 크로스 부재, 전방 플로어 보강재, 후방 플로어 크로스 부재, 후방 레일, B-필라, 도어 링 또는 샷건인, 부품.
  34. 제 25 항에 있어서,
    상기 부품은 자동차 제조에 사용되는, 부품.
KR1020217005246A 2018-10-04 2019-09-20 프레스 경화 방법 KR102621213B1 (ko)

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