KR102662619B1 - 핫 스탬프 성형체 - Google Patents

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다이스케 마에다
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닛폰세이테츠 가부시키가이샤
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Abstract

이 핫 스탬프 성형체는 소정의 화학 조성을 갖고, 면적률로, 10% 이상, 20% 미만의 잔류 오스테나이트를 포함하고, 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트의 결정립의 입계 중 <011> 방향을 회전축으로 하여 회전각이 4° 내지 12°가 되는 입계의 길이와, 회전각이 49° 내지 54°가 되는 입계의 길이와, 회전각이 55° 내지 75°가 되는 입계의 길이의 합계의 길이에 대하여, 상기 회전각이 55° 내지 75°가 되는 입계의 길이의 비율이 30% 이상인 마이크로 조직을 갖는다.

Description

핫 스탬프 성형체
본 발명은 핫 스탬프 성형체에 관한 것이다.
본원은 2020년 1월 9일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2020-002408호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
근년, 환경보호 및 자원 절약화의 관점에서 자동차 차체의 경량화가 요구되고 있고, 자동차 부재에 고강도 강판이 적용되고 있다. 자동차 부재는 프레스 성형에 의해 제조되지만, 강판의 고강도화에 수반하여 성형 하중이 증가할 뿐만 아니라, 성형성이 저하된다. 그 때문에, 고강도 강판에 있어서는, 복잡한 형상의 부재에 대한 성형성이 과제가 된다. 이와 같은 과제를 해결하기 위해서, 강판이 연질화되는 오스테나이트 영역의 고온까지 가열한 후에 프레스 성형을 실시하는 핫 스탬프 기술의 적용이 진행되고 있다. 핫 스탬프는 프레스 가공과 동시에, 금형 내에 있어서 ??칭 처리를 실시함으로써, 자동차 부재에 대한 성형성과 자동차 부재의 강도를 양립하는 기술로서 주목받고 있다.
강판을 핫 스탬프에 의해 가공한 자동차 부재에 있어서, 더 높은 차체 경량화 효과를 얻기 위해서는, 고강도이며, 게다가 충돌 특성도 우수한 부재를 얻을 필요가 있다.
특허문헌 1에는, C 및 Mn이 농화됨으로써 안정화된, 10체적% 이상의 잔류 오스테나이트를 포함시킴으로써, 강도, 균일 변형성 및 국부 변형성을 향상시킨 용융 아연 도금 강판 및 합금화 용융 아연 도금 강판, 그리고 그들의 제조 방법이 개시되어 있다.
특허문헌 2에는, 10체적% 이상의 잔류 오스테나이트를 포함시키고, 또한 소정의 체적률로 고온 템퍼링 마르텐사이트 및 저온 템퍼링 마르텐사이트를 포함시킴으로써, 강도, 균일 변형성 및 국부 변형성을 향상시킨 합금화 용융 아연 도금 강판이 개시되어 있다.
특허문헌 3에는, 강의 조직을 복합 조직으로 하고, 또한 그 복합 조직을 구성하는 각 조직의 비율을 제어함으로써, 연성 및 굽힘성을 향상시킨 고강도 열간 프레스 성형 부재가 개시되어 있다.
안전성의 관점에서, 우수한 강도를 가지면서, 종래 기술보다도 충돌 특성이 더 우수한 자동차 부재가 요망되고 있다.
일본 특허 공개 제2017-53001호 공보 국제 공개 제2016/199922호 국제 공개 제2018/033960호
본 발명은 강도 및 충돌 특성이 우수한 핫 스탬프 성형체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 요지는 이하와 같다.
[1] 본 발명의 일 양태에 관한 핫 스탬프 성형체는, 화학 조성이, 질량%로,
C: 0.15 내지 1.00%,
Si: 0.50 내지 3.00%,
Mn: 3.00% 초과, 5.00% 이하,
Al: 0.100 내지 3.000%,
Co: 0.100 내지 3.000%,
P: 0.100% 이하,
S: 0.1000% 이하,
N: 0.0100% 이하,
Nb: 0 내지 0.15%,
Ti: 0 내지 0.150%,
Mo: 0 내지 1.00%,
Cr: 0 내지 1.00%,
Cu: 0 내지 1.00%,
V: 0 내지 1.00%,
W: 0 내지 1.00%,
Ni: 0 내지 3.00%,
Mg: 0 내지 1.00%,
Zr: 0 내지 1.00%,
Sb: 0 내지 1.00%,
Ca: 0 내지 0.10%,
REM: 0 내지 0.30%, 및
B: 0 내지 0.0100%를 함유하고,
잔부가 Fe 및 불순물을 포함하고,
면적률로, 10% 이상, 20% 미만의 잔류 오스테나이트와, 5 내지 15%의 프레시 마르텐사이트와, 합계로 65 내지 85%의 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트와, 5% 미만의 잔부 조직을 포함하고,
상기 베이나이트 및 상기 템퍼링 마르텐사이트의 결정립의 입계 중 <011> 방향을 회전축으로 하여 회전각이 4° 내지 12°가 되는 입계의 길이와, 회전각이 49° 내지 54°가 되는 입계의 길이와, 회전각이 55° 내지 75°가 되는 입계의 길이의 합계의 길이에 대하여, 상기 회전각이 55° 내지 75°가 되는 입계의 길이의 비율이 30% 이상인 마이크로 조직을 갖는다.
[2] 상기 [1]에 기재된 핫 스탬프 성형체는, 상기 화학 조성이, 질량%로,
Nb: 0.01 내지 0.15%,
Ti: 0.010 내지 0.150%,
Mo: 0.005 내지 1.00%,
Cr: 0.005 내지 1.00%,
Cu: 0.001 내지 1.00%,
V: 0.0005 내지 1.00%,
W: 0.001 내지 1.00%,
Ni: 0.001 내지 3.00%,
Mg: 0.001 내지 1.00%,
Zr: 0.001 내지 1.00%,
Sb: 0.001 내지 1.00%,
Ca: 0.001 내지 0.10%,
REM: 0.001 내지 0.30%, 및
B: 0.0005 내지 0.0100%
로 이루어지는 군 중 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다.
본 발명에 관한 상기 양태에 의하면, 강도 및 충돌 특성이 우수한 핫 스탬프 성형체를 얻을 수 있다.
본 발명자들은, 핫 스탬프 성형체의 마이크로 조직에 있어서, 소정량의 잔류 오스테나이트, 프레시 마르텐사이트, 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트를 포함시키고, 또한 상기 베이나이트 및 상기 템퍼링 마르텐사이트의 결정립의 입계 중 <011> 방향을 회전축으로 하여 회전각이 4° 내지 12°가 되는 입계의 길이와, 회전각이 49° 내지 54°가 되는 입계의 길이와, 회전각이 55° 내지 75°가 되는 입계(이하, 대경각 입계라 기재하는 경우가 있다)의 길이의 합계의 길이에 대하여, 회전각이 55° 내지 75°가 되는 입계(대경각 입계)의 길이의 비율을 30% 이상으로 함으로써 고강도를 확보하면서, 충돌 특성을 향상시킬 수 있는 것을 알아냈다. 또한, 본 실시 형태에 있어서 충돌 특성이 우수하다는 것은, 변형 분산 특성 및 굽힘성이 우수한 것을 말한다.
대경각 입계는 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트의 결정립에 포함되는 입계 중, 가장 고각도의 입계이다. 오스테나이트로부터 베이나이트 또는 마르텐사이트로 변태될 때에는, 변태에 수반되는 변형이 발생한다. 변태 전의 오스테나이트가 고경도인 경우, 또는 구 오스테나이트 입자가 용이하게 변형될 수 없는 상태인 경우에는, 변형을 완화하는 효과가 높은 대경각 입계가 형성되기 쉬워진다. 본 발명자들은 핫 스탬프 후에 저온 영역에서 유지를 행함으로써, 구 오스테나이트 입자를 고경도로 한 뒤에 베이나이트 또는 마르텐사이트로 변태시킬 수 있어, 대경각 입계를 많이 형성할 수 있는 것을 알아냈다.
이하, 본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체에 대해서 상세하게 설명한다. 먼저, 본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체의 화학 조성의 한정 이유에 대해서 설명한다.
또한, 이하에 기재하는 「내지」를 사이에 두고 기재되는 수치 한정 범위에는, 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함된다. 「미만」, 「초과」로 나타내는 수치에는, 그 값이 수치 범위에 포함되지 않는다. 화학 조성에 대한 %는 모두 질량%를 나타낸다.
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체는, 화학 조성이, 질량%로, C: 0.15 내지 1.00%, Si: 0.50 내지 3.00%, Mn: 3.00% 초과, 5.00% 이하, Al: 0.100 내지 3.000%, Co: 0.100 내지 3.000%, P: 0.100% 이하, S: 0.1000% 이하, N: 0.0100% 이하, 그리고 잔부: Fe 및 불순물을 포함한다. 이하, 각 원소에 대해서 상세하게 설명한다.
「C: 0.15 내지 1.00%」
C는 핫 스탬프 성형체의 강도를 향상시키는 원소이다. 또한 C는, 잔류 오스테나이트를 안정화시키는 원소이기도 하다. C 함유량이 0.15% 미만이면, 핫 스탬프 성형체에 있어서 원하는 강도를 얻을 수 없다. 그 때문에, C 함유량은 0.15% 이상으로 한다. C 함유량은 0.30% 이상이 바람직하고, 0.45% 이상이 보다 바람직하다. 한편, C 함유량이 1.00% 초과이면, 강이 취화된다. 그 때문에, C 함유량은 1.00% 이하로 한다. C 함유량은 0.80% 이하 또는 0.70% 이하가 바람직하다.
「Si: 0.50 내지 3.00%」
Si는 잔류 오스테나이트를 안정화시키는 원소이다. Si 함유량이 0.50% 미만이면 상기 효과가 얻어지지 않아, 잔류 오스테나이트의 안정화가 불충분해져서, 원하는 양의 잔류 오스테나이트를 얻을 수 없다. 그 때문에, Si 함유량은 0.50% 이상으로 한다. Si 함유량은, 바람직하게는 1.00% 이상, 1.40% 이상이다. 한편, Si 함유량이 3.00% 초과이면, 페라이트양이 증가하여, 원하는 마이크로 조직이 얻어지지 않게 된다. 그 때문에, Si 함유량은 3.00% 이하로 한다. Si 함유량은 바람직하게는 2.50% 이하 또는 2.00% 이하이다.
「Mn: 3.00% 초과, 5.00% 이하」
Mn은 Ms점을 저하시킴으로써, 저온 영역에 있어서의 베이나이트 변태를 촉진하는 원소이다. Mn 함유량이 3.00% 이하이면, 원하는 양의 대경각 입계를 얻을 수 없다. 그 때문에, Mn 함유량은 3.00% 초과로 한다. Mn 함유량은, 바람직하게는 3.20% 이상, 3.30% 이상이다. 한편, Mn 함유량이 5.00% 초과이면, 조기 파단이 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, Mn 함유량은 5.00% 이하로 한다. Mn 함유량은, 바람직하게는 4.50% 이하 또는 4.00% 이하이다.
「Al: 0.100 내지 3.000%」
Al은 용강을 탈산하여, 파괴의 기점이 되는 산화물의 생성을 억제함으로써 변형능을 향상시켜, 핫 스탬프 성형체의 충돌 특성을 높이는 원소이다. Al 함유량이 0.100% 미만이면, 탈산이 충분히 행해지지 않아, 조대한 산화물이 생성되어, 상기 효과가 얻어지지 않는다. 그 때문에, Al 함유량은 0.100% 이상으로 한다. Al 함유량은, 바람직하게는 0.120% 이상, 0.200% 이상, 0.300% 이상이다. 한편, Al 함유량이 3.000%를 초과하면, 강 중에 조대한 산화물이 생성되어, 핫 스탬프 성형체의 충돌 특성이 저하된다. 그 때문에, Al 함유량은 3.000% 이하로 한다. Al 함유량은, 바람직하게는 2.500% 이하, 2.000% 이하, 1.500% 이하, 1.000% 이하이다.
「Co: 0.100 내지 3.000%」
Co는 Ms점을 저하시킴으로써, 저온 영역에 있어서의 베이나이트 변태를 촉진하는 원소이다. Co 함유량이 0.100% 미만이면, 원하는 양의 베이나이트를 얻을 수 없다. 그 때문에, Co 함유량은 0.100% 이상으로 한다. Co 함유량은 0.110% 이상 또는 0.120% 이상이 바람직하다. 한편, Co 함유량이 3.000% 초과이면, 조기 파단이 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, Co 함유량은 3.000% 이하로 한다. Co 함유량은 2.000% 이하 또는 1.6000% 이하가 바람직하다.
「P: 0.100% 이하」
P는 불순물 원소이며, 입계에 편석됨으로써 파괴의 기점이 된다. 그 때문에, P 함유량은 0.100% 이하로 한다. P 함유량은, 바람직하게는 0.050% 이하 또는 0.030% 이하이다. P 함유량의 하한은 특별히 한정하지 않지만, 0.0001% 미만으로 저감하면, 탈P 비용이 대폭으로 상승하여, 경제적으로 바람직하지 않기 때문에, 실제 조업상, 0.0001%를 하한으로 해도 된다.
「S: 0.1000% 이하」
S는 불순물 원소이며, 강 중에 개재물을 형성한다. 이 개재물은 파괴의 기점이 되기 때문에, S 함유량은 0.1000% 이하로 한다. S 함유량은, 바람직하게는 0.0500% 이하, 0.0200% 이하 또는 0.0100% 이하이다. S 함유량의 하한은 특별히 한정하지 않지만, 0.0001% 미만으로 저감하면, 탈S 비용이 대폭으로 상승하여, 경제적으로 바람직하지 않기 때문에, 실제 조업상, 0.0001%를 하한으로 해도 된다.
「N: 0.0100% 이하」
N은 불순물 원소이며, 강 중에 질화물을 형성한다. 이 질화물은 파괴의 기점이 되기 때문에, N 함유량은 0.0100% 이하로 한다. N 함유량은, 바람직하게는 0.0050% 이하 또는 0.0040% 이하이다. N 함유량의 하한은 특별히 한정하지 않지만, 0.0001% 미만으로 저감하면, 탈N 비용이 대폭으로 상승하여, 경제적으로 바람직하지 않기 때문에, 실제 조업상, 0.0001%를 하한으로 해도 된다.
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체의 화학 조성의 잔부는, Fe 및 불순물이어도 된다. 불순물로서는, 강 원료 혹은 스크랩으로부터 및/또는 제강 과정에서 불가피하게 혼입되며, 본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체의 특성을 저해하지 않는 범위에서 허용되는 원소가 예시된다.
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체는, Fe의 일부 대신에, 임의 원소로서, 이하의 원소를 함유해도 된다. 이하의 임의 원소를 함유하지 않는 경우의 함유량은 0%이다.
「Nb: 0 내지 0.15%」
「Ti: 0 내지 0.150%」
Nb 및 Ti는 핫 스탬프 전의 가열에 있어서 구 오스테나이트 입자를 세립화하고, 오스테나이트로부터 베이나이트 또는 마르텐사이트로의 변태 시에 구 오스테나이트 입자의 변형을 억제함으로써, 대경각 입계의 비율을 높인다. 이 효과를 확실하게 발휘시키는 경우, Nb: 0.01% 이상 및 Ti: 0.010% 이상 중 어느 1종 이상을 함유하는 것이 바람직하다. 한편, Nb 함유량을 0.15% 초과 또는 Ti 함유량을 0.150% 초과로 해도 상기 효과는 포화되므로, Nb 함유량은 0.15% 이하 및 Ti 함유량은 0.150% 이하로 하는 것이 바람직하다.
「Mo: 0 내지 1.00%」
「Cr: 0 내지 1.00%」
「Cu: 0 내지 1.00%」
「V: 0 내지 1.00%」
「W: 0 내지 1.00%」
「Ni: 0 내지 3.00%」
Mo, Cr, Cu, V, W 및 Ni는 핫 스탬프 전의 가열에 있어서 구 오스테나이트 입자에 고용됨으로써, 핫 스탬프 성형체의 강도를 높이는 작용을 갖는다. 이에 의해, 오스테나이트로부터 베이나이트 또는 마르텐사이트로의 변태 시에 구 오스테나이트 입자의 변형을 억제하여, 대경각 입계의 비율을 높일 수 있다. 이 효과를 확실하게 얻는 경우, Mo: 0.005% 이상, Cr: 0.005% 이상, Cu: 0.001% 이상, V: 0.0005% 이상, W: 0.001% 이상 및 Ni: 0.001% 이상 중 어느 1종 이상을 함유시키는 것이 바람직하다. 한편, 이들 원소를 다량으로 함유시켜도 상기 효과는 포화되기 때문에, Mo 함유량, Cr 함유량, Cu 함유량, V 함유량 및 W 함유량은 각각 1.00% 이하, Ni 함유량은 3.00% 이하로 하는 것이 바람직하다.
「Mg: 0 내지 1.00%」
「Zr: 0 내지 1.00%」
「Sb: 0 내지 1.00%」
「Ca: 0 내지 0.10%」
「REM: 0 내지 0.30%」
Mg, Zr, Sb, Ca 및 REM은 파괴의 기점이 되는 산화물의 생성을 억제함으로써 변형능을 향상시켜, 핫 스탬프 성형체의 충돌 특성을 높이는 원소이다. 이 효과를 확실하게 얻는 경우, Mg, Zr, Sb, Ca 및 REM 중 어느 1종이라도 그 함유량을 0.001% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 이들 원소를 다량으로 함유시켜도 상기 효과는 포화되기 때문에, Mg 함유량, Zr 함유량, Sb 함유량은 각각 1.00% 이하, Ca 함유량은 0.10% 이하, REM 함유량은 0.30% 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에 있어서 REM이란, Sc, Y 및 란타노이드를 포함하는 합계 17원소를 가리키고, REM의 함유량이란 이들 원소의 합계 함유량을 가리킨다.
「B: 0 내지 0.0100%」
B는 구 오스테나이트 입계에 편석되어 페라이트 및 펄라이트의 생성을 억제하는 원소이다. 이 효과를 확실하게 발휘시키는 경우, B 함유량은 0.0005% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 0.0100%를 초과해서 B를 함유시켜도 상기 효과는 포화되기 때문에, B 함유량은 0.0100% 이하로 하는 것이 바람직하다.
상술한 핫 스탬프 성형체의 화학 조성은, 일반적인 분석 방법에 의해 측정하면 된다. 예를 들어, ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)를 사용하여 측정하면 된다. 또한, C 및 S는 연소-적외선 흡수법을 사용하고, N은 불활성 가스 융해-열전도도법을 사용하여 측정하면 된다. 핫 스탬프 성형체의 표면에 도금층을 구비하는 경우에는, 기계 연삭에 의해 도금층을 제거하고 나서 화학 조성의 분석을 행하면 된다.
다음으로, 본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체의 마이크로 조직에 대해서 설명한다.
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체는, 면적률로, 10% 이상, 20% 미만의 잔류 오스테나이트와, 5 내지 15%의 프레시 마르텐사이트와, 합계로 65 내지 85%의 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트와, 5% 미만의 잔부 조직을 포함하고, 상기 베이나이트 및 상기 템퍼링 마르텐사이트의 결정립의 입계 중 <011> 방향을 회전축으로 하여 회전각이 4° 내지 12°가 되는 입계의 길이와, 회전각이 49° 내지 54°가 되는 입계의 길이와, 회전각이 55° 내지 75°가 되는 입계(대경각 입계)의 길이의 합계의 길이에 대하여, 상기 회전각이 55° 내지 75°가 되는 입계의 길이의 비율이 30% 이상인 마이크로 조직을 갖는다.
또한, 본 실시 형태에서는, 핫 스탬프 성형체의 표면으로부터 판 두께의 1/4의 깊이 위치(표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역)의 마이크로 조직을 규정한다. 이 깊이 위치가, 핫 스탬프 성형체의 표면과 판 두께 중심 위치의 중간점이며, 당해 위치에 있어서의 마이크로 조직이, 핫 스탬프 성형체의 강 조직을 대표하기(핫 스탬프 성형체 전체가 평균적인 마이크로 조직을 나타내기) 때문이다.
「잔류 오스테나이트: 10% 이상, 20% 미만」
소정량의 잔류 오스테나이트를 포함함으로써, 핫 스탬프 성형체에 있어서 변형 분산 특성이 향상된다. 잔류 오스테나이트가 10% 미만 또는 20% 이상이면, 원하는 변형 분산 특성을 얻을 수 없다. 그 때문에, 잔류 오스테나이트는 10% 이상, 20% 미만으로 한다.
「프레시 마르텐사이트: 5 내지 15%」
프레시 마르텐사이트는 핫 스탬프 성형체의 강도를 향상시킨다. 프레시 마르텐사이트가 5% 미만이면, 원하는 변형 분산 특성을 얻을 수 없다. 그 때문에, 프레시 마르텐사이트는 5% 이상으로 한다. 바람직하게는 7% 이상이다. 한편, 프레시 마르텐사이트가 15% 초과이면, 핫 스탬프 성형체에 있어서 최대 굽힘각이 저하된다, 즉 굽힘성이 저하된다. 그 때문에, 프레시 마르텐사이트는 15% 이하로 한다. 바람직하게는 12% 이하이다.
「베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트: 합계로 65 내지 85%」
베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트는, 핫 스탬프 성형체의 강도를 향상시킨다. 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트가 합계로 65% 미만이면, 원하는 강도를 얻을 수 없다. 그 때문에, 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트는 합계로 65% 이상으로 한다. 바람직하게는 70% 이상이다. 한편, 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트가 합계로 85% 초과이면, 원하는 변형 분산 특성을 얻을 수 없다. 그 때문에, 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트는 합계로 85% 이하로 한다. 바람직하게는 80% 이하이다.
「잔부 조직: 5% 미만」
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체의 마이크로 조직 중에는, 잔부 조직으로서, 페라이트, 펄라이트 및 그래뉼러 베이나이트가 포함되는 경우가 있다. 잔부 조직의 면적률이 높으면, 원하는 강도 및 충돌 특성을 얻을 수 없다. 그 때문에, 잔부 조직은 5% 미만으로 한다. 바람직하게는 4% 이하, 3% 이하, 2% 이하 또는 1% 이하이다.
「잔류 오스테나이트, 그리고 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트의 면적률의 측정」
핫 스탬프 성형체의 단부면으로부터 50㎜ 이상 이격된 임의의 위치(이 위치로부터 채취할 수 없는 경우에는 단부를 피한 위치)로부터 표면에 수직인 단면(판 두께 단면)을 관찰할 수 있도록 샘플을 잘라낸다. 샘플의 크기는, 측정 장치에 따라 다르지만, 압연 방향으로 10㎜ 정도 관찰할 수 있는 크기로 한다.
상기 샘플의 단면을 #600 내지 #1500의 탄화 규소 페이퍼를 사용해서 연마한 후, 입도 1 내지 6㎛의 다이아몬드 파우더를 알코올 등의 희석액이나 순수에 분산시킨 액체를 사용해서 경면으로 마무리한다. 다음으로, 실온에 있어서 알칼리성 용액을 포함하지 않는 콜로이달 실리카를 사용해서 8분간 연마하고, 샘플의 표층에 도입된 변형을 제거한다. 샘플 단면의 길이 방향의 임의의 위치에 있어서, 길이 50㎛, 표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역을, 0.1㎛의 측정 간격으로 전자 후방 산란 회절법에 의해 측정해서 결정 방위 정보를 얻는다. 측정에는, 서멀 전계 방사형 주사 전자 현미경(JEOL제 JSM-7001F)과 EBSD 검출기(TSL제 DVC5형 검출기)로 구성된 EBSD 장치를 사용한다. 이때, EBSD 장치 내의 진공도는 9.6×10-5㎩ 이하, 가속 전압은 15㎸, 조사 전류 레벨은 13, 전자선의 조사 레벨은 62로 한다. 얻어진 결정 방위 정보를 EBSD 해석 장치에 부속된 소프트웨어 「OIM Analysis(등록상표)」에 탑재된 「Phase Map」 기능을 사용하여, 잔류 오스테나이트의 면적률을 산출한다. 결정 구조가 fcc인 것을 잔류 오스테나이트라고 판단한다.
다음으로, 결정 구조가 bcc인 것을 베이나이트, 템퍼링 마르텐사이트, 프레시 마르텐사이트, 그래뉼러 베이나이트 및 페라이트라고 판단하고, 이들의 영역에 대해서, EBSD 해석 장치에 부속된 소프트웨어 「OIM Analysis(등록상표)」에 탑재된 「Grain Average Misorientation」 기능을 사용하여, Grain Average Image Quality값이 60000 미만인 영역을 베이나이트, 템퍼링 마르텐사이트, 프레시 마르텐사이트라고 판정하고, 이들의 면적률의 합계를 산출함으로써, 「베이나이트, 템퍼링 마르텐사이트, 프레시 마르텐사이트」의 합계의 면적률을 얻는다. 상술한 방법에 의해 얻은 「베이나이트, 템퍼링 마르텐사이트 및 프레시 마르텐사이트」의 합계의 면적률로부터, 후술하는 방법에 의해 얻어지는 프레시 마르텐사이트의 면적률을 차감함으로써, 「베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트」의 합계의 면적률을 얻는다.
「프레시 마르텐사이트 및 잔부 조직의 면적률의 측정」
핫 스탬프 성형체의 단부면으로부터 50㎜ 이상 이격된 임의의 위치(이 위치로부터 채취할 수 없는 경우에는 단부를 피한 위치)로부터 표면에 수직인 단면(판 두께 단면)을 관찰할 수 있도록 샘플을 잘라낸다. 샘플의 크기는, 측정 장치에 따라 다르지만, 압연 방향으로 10㎜ 정도 관찰할 수 있는 크기로 한다.
상기 샘플의 단면을 #600 내지 #1500의 탄화 규소 페이퍼를 사용해서 연마한 후, 입도 1 내지 6㎛의 다이아몬드 파우더를 알코올 등의 희석액이나 순수에 분산시킨 액체를 사용해서 경면으로 마무리하고, 나이탈 에칭을 실시한다. 이어서, 샘플 단면의 길이 방향의 임의의 위치에 있어서의, 길이 50㎛, 표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역에 있어서, 서멀 전계 방사형 주사 전자 현미경(JEOL제 JSM-7001F)을 사용해서 복수 시야의 사진을 촬영한다. 촬영 사진 상에 등간격의 격자를 그리고, 격자점에 있어서의 조직을 동정한다. 각 조직에 해당하는 격자점 수를 구하고, 총 격자점 수로 나눔으로써, 각 조직의 면적률을 얻는다. 총 격자점 수가 많을수록 면적률을 정확하게 구할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 격자 간격은 2㎛×2㎛로 하고, 총 격자점 수는 1500점으로 한다.
입자 내에 시멘타이트가 라멜라상으로 석출되어 있는 영역을 펄라이트라고 판단한다. 휘도가 작고, 또한 하부 조직이 확인되지 않는 영역을 페라이트라고 판단한다. 휘도가 크고, 또한 하부 조직이 에칭에 의해 현출되어 있지 않은 영역을 프레시 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트라고 판단한다. 상기의 어느 것에도 해당하지 않는 영역을 그래뉼러 베이나이트라고 판단한다. 프레시 마르텐사이트의 면적률에 대해서는, 촬영 사진으로부터 구한 프레시 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 면적률로부터, 상술한 EBSD 해석에 의해 구한 잔류 오스테나이트의 면적률을 차감함으로써 얻는다.
「베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트의 결정립의 입계 중 <011> 방향을 회전축으로 하여 회전각이 4° 내지 12°가 되는 입계의 길이와, 회전각이 49° 내지 54°가 되는 입계의 길이와, 회전각이 55° 내지 75°가 되는 입계의 길이의 합계의 길이에 대하여, 회전각이 55° 내지 75°가 되는 입계(대경각 입계)의 길이의 비율: 30% 이상」
대경각 입계는 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트의 결정립에 포함되는 입계 중, 가장 고각도의 입계이다. 대경각 입계는 충돌 시에 발생한 균열의 전파를 억제하는 효과가 높다. 대경각 입계의 길이의 비율이 30% 미만이면, 핫 스탬프 성형체에 있어서 원하는 충돌 특성을 얻을 수 없다. 그 때문에, 대경각 입계의 길이의 비율은 30% 이상으로 한다. 바람직하게는 40% 이상이다. 대경각 입계의 길이의 비율의 상한은, 특별히 규정하지 않지만, 본 실시 형태에 관한 화학 조성 및 제조 방법에 의하면, 실질적인 상한은 90%가 된다.
「대경각 입계의 길이의 비율의 측정 방법」
핫 스탬프 성형체의 단부면으로부터 50㎜ 이상 이격된 위치(이 위치로부터 채취할 수 없는 경우에는 단부를 피한 위치)로부터, 표면에 수직인 단면(판 두께 단면)을 관찰할 수 있도록 샘플을 잘라낸다. 샘플은 측정 장치에 따라 다르지만, 압연 방향으로 10㎜ 정도 관찰할 수 있는 길이로 한다. 잘라낸 샘플에 대해서, 판 두께 1/4의 깊이 위치(표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역)를, 0.1㎛의 측정 간격으로 EBSD 해석해서 결정 방위 정보를 얻는다. 여기서 EBSD 해석은, 서멀 전계 방사형 주사 전자 현미경(JEOL제 JSM-7001F)과 EBSD 검출기(TSL제 DVC5형 검출기)로 구성된 EBSD 장치를 사용하여, 전자선의 조사 레벨을 62로 실시한다.
다음으로, 얻어진 결정 방위 정보에 대하여, EBSD 해석 장치에 부속된 소프트웨어 「OIM Analysis(등록상표)」에 탑재된 「Grain Average Image Quality」 기능을 사용하여, Grain Average Image Quality값이 60000 미만인 영역을 베이나이트, 템퍼링 마르텐사이트 및 프레시 마르텐사이트의 결정립이라고 판단하고, 이들 결정립의 입계 중, 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트의 결정립 입계에 대해서, <011> 방향을 회전축으로 하여 회전각이 4° 내지 12°가 되는 입계의 길이와, 회전각이 49° 내지 54°가 되는 입계의 길이와, 회전각이 55° 내지 75°가 되는 입계의 길이를 산출하고, 각각의 입계의 길이를 합계한 값에 대한, 회전각이 55° 내지 75°가 되는 입계의 길이의 비율을 산출한다. 이에 의해, 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트의 결정립 중 <011> 방향을 회전축으로 하여 회전각이 4° 내지 12°가 되는 입계의 길이와, 회전각이 49° 내지 54°가 되는 입계의 길이와, 회전각이 55° 내지 75°가 되는 입계(대경각 입계)의 길이의 합계의 길이에 대한, 회전각이 55° 내지 75°가 되는 입계(대경각 입계)의 길이의 비율을 얻는다.
또한, 잔부 조직의 면적률의 측정 방법과 마찬가지 방법에 의해 촬영 사진을 얻고, 베이나이트, 템퍼링 마르텐사이트 및 프레시 마르텐사이트의 결정립으로부터 프레시 마르텐사이트를 판별하여, 베이나이트, 템퍼링 마르텐사이트 및 프레시 마르텐사이트의 결정립으로부터 프레시 마르텐사이트를 제외하면 된다. 대경각 입계의 측정에 있어서, 프레시 마르텐사이트의 결정립의 입계를 포함시키지 않는 것은, 프레시 마르텐사이트는 고경도이며 파괴의 기점이 되기 때문이다.
상기의 결정립계의 길이는, 예를 들어 EBSD 해석 장치에 부속된 소프트웨어 「OIM Analysis(등록상표)」에 탑재된 「Inverse Pole Figure Map」 및 「Axis Angle」 기능을 사용하면, 간편하게 산출하는 것이 가능하다. 이들 기능에서는, 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트의 결정립에 대해서, 임의의 방향을 회전축으로 하여, 특정 회전각을 지정함으로써, 당해 입계의 합계의 길이를 산출할 수 있다. 측정 영역에 포함되는 모든 결정립에 대해서 상기 해석을 실시하고, 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트의 결정립의 입계 중 <011> 방향을 회전축으로 하여, 전술한 3종류의 입계의 길이를 산출하면 된다.
「평균 전위 밀도: 4.0×1015m/㎡ 이상」
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체는, 평균 전위 밀도가 4.0×1015m/㎡ 이상이어도 된다. 상술한 화학 조성을 갖고, 또한 상술한 마이크로 조직, 즉 면적률로, 10% 이상, 20% 미만의 잔류 오스테나이트와, 5 내지 15%의 프레시 마르텐사이트와, 합계로 65 내지 85%의 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트와, 5% 미만의 잔부 조직을 포함하고, 상기 베이나이트 및 상기 템퍼링 마르텐사이트의 결정립의 입계 중 <011> 방향을 회전축으로 하여 회전각이 4° 내지 12°가 되는 입계의 길이와, 회전각이 49° 내지 54°가 되는 입계의 길이와, 회전각이 55° 내지 75°가 되는 입계의 길이의 합계의 길이에 대하여, 상기 회전각이 55° 내지 75°가 되는 입계의 길이의 비율이 30% 이상인 마이크로 조직을 가지면, 평균 전위 밀도는 필연적으로 4.0×1015m/㎡ 이상이 된다.
「평균 전위 밀도의 측정」
핫 스탬프 성형체의 단부면으로부터 50㎜ 이상 이격된 임의의 위치(이 위치로부터 채취할 수 없는 경우에는 단부를 피한 위치)로부터, 샘플을 잘라낸다. 샘플의 크기는, 측정 장치에 따라 다르지만, 한 변이 20㎜인 정사각형 정도의 크기로 한다. 증류수 48체적%, 과산화수소수 48체적%, 불화수소산 4체적%의 혼합 용액을 사용하여, 샘플을 두께 감소시킨다. 이때, 샘플의 표면과 이면은 동일한 두께씩 두께 감소되어, 감압 전의 샘플 표면으로부터 판 두께의 1/4의 깊이 위치(표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역)가 노출된다. 이 노출된 표면에 대해서 X선 회절 측정을 행하여, 체심 입방 격자의 복수의 회절 피크를 특정한다. 이들 회절 피크의 반값폭으로부터 평균 전위 밀도를 해석함으로써, 표층 영역의 평균 전위 밀도를 얻는다. 해석법에 대해서는, 「T.Ungar, 외 3명, Journal of Applied Crystallography, 1999년, 제32권, 제992페이지 내지 제1002페이지」에 기재된 modified Williamson-Hall법을 사용한다.
「체심 구조를 갖는 결정립의 라스폭: 200㎚ 이하」
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체는, 체심 구조를 갖는 결정립의 라스폭이 200㎚ 이하여도 된다. 상술한 화학 조성을 갖고, 또한 상술한 마이크로 조직, 즉 면적률로, 10% 이상, 20% 미만의 잔류 오스테나이트와, 5 내지 15%의 프레시 마르텐사이트와, 합계로 65 내지 85%의 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트와, 5% 미만의 잔부 조직을 포함하고, 상기 베이나이트 및 상기 템퍼링 마르텐사이트의 결정립의 입계 중 <011> 방향을 회전축으로 하여 회전각이 4° 내지 12°가 되는 입계의 길이와, 회전각이 49° 내지 54°가 되는 입계의 길이와, 회전각이 55° 내지 75°가 되는 입계의 길이의 합계의 길이에 대하여, 상기 회전각이 55° 내지 75°가 되는 입계의 길이의 비율이 30% 이상인 마이크로 조직을 가지면, 체심 구조를 갖는 결정립의 라스폭은 필연적으로 200㎚ 이하가 된다.
체심 구조를 갖는 결정립의 라스폭이 200㎚ 이하이면, 결정립 미세화의 효과가 얻어져, 원하는 인장 강도를 얻을 수 있다. 바람직하게는 180㎚ 이하이다. 라스폭은 작을수록 바람직하기 때문에, 하한은 특별히 규정하지 않는다.
「체심 구조를 갖는 결정립의 라스폭의 측정」
핫 스탬프 성형체의 단부면으로부터 50㎜ 이상 이격된 위치(이 위치로부터 채취할 수 없는 경우에는 단부를 피한 위치)로부터, 표면에 수직인 단면(판 두께 단면)을 관찰할 수 있도록 샘플을 잘라낸다. 샘플은, 측정 장치에 따라 다르지만, 압연 방향으로 10㎜ 정도 관찰할 수 있는 길이로 한다. 잘라낸 샘플에 대해서, 판 두께 1/4의 깊이 위치(표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역)를, 0.1㎛의 측정 간격으로 EBSD 해석해서 결정 방위 정보를 얻는다. 여기서 EBSD 해석은, 서멀 전계 방사형 주사 전자 현미경(JEOL제 JSM-7001F)과 EBSD 검출기(TSL제 DVC5형 검출기)로 구성된 EBSD 장치를 사용하여, 전자선의 조사 레벨을 62로 실시한다.
다음으로, 얻어진 결정 방위 정보에 대하여 EBSD 해석 장치에 부속된 소프트웨어 「OIM Analysis(등록상표)」에 탑재된 「Invere Pole Figure」 기능을 사용하여, 체심 구조를 갖는 결정립만의 Invere Pole Figure상을 그리고, 결정 방위차가 8° 이내인 결정립을 하나의 라스(일반적으로는 블록이라고 불리지만 본 실시 형태에서는 라스라 표현한다)라 간주하고, 라스의 단축 방향의 길이를 측정한다. 20개 이상의 라스의 단축 방향의 길이를 측정하고, 그들의 평균값을 산출함으로써, 체심 구조를 갖는 결정립의 라스폭을 얻는다.
「판 두께 및 인장 강도」
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체의 판 두께는 특별히 한정하지 않지만, 차체 경량화의 관점에서, 0.5 내지 3.5㎜로 하는 것이 바람직하다. 또한, 차체 경량화의 관점에서, 핫 스탬프 성형체의 인장 강도는 1500㎫ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 1800㎫ 이상, 2000㎫ 이상이다. 인장 강도의 상한은 특별히 규정하지 않지만, 2600㎫ 이하로 해도 된다.
「도금층」
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체는, 내식성의 향상 등을 목적으로 하여, 표면에 도금층이 형성되어 있어도 된다. 도금층은 전기 도금층 및 용융 도금층 중 어느 것이어도 된다. 전기 도금층은, 예를 들어 전기 아연 도금층, 전기 Zn-Ni 합금 도금층 등을 포함한다. 용융 도금층은, 예를 들어 용융 아연 도금층, 합금화 용융 아연 도금층, 용융 알루미늄 도금층, 용융 Zn-Al 합금 도금층, 용융 Zn-Al-Mg 합금 도금층, 용융 Zn-Al-Mg-Si 합금 도금층 등을 포함한다. 도금층의 부착량은, 특별히 제한되지 않고 일반적인 부착량이어도 된다.
「핫 스탬프 성형체의 제조 방법」
다음으로, 본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체의 바람직한 제조 방법에 대해서 설명한다.
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체는, 통상의 방법에 의해 제조한 냉연 강판에 대하여, 혹은 표면에 도금층을 구비한 냉연 강판에 대하여, 핫 스탬프를 행하고, 핫 스탬프 후에 저온 영역에서 유지를 행한 후, 냉각함으로써 제조할 수 있다.
「핫 스탬프 전의 가열 및 유지」
핫 스탬프 전에, 800 내지 1000℃의 온도 영역에서, 60 내지 600초간 유지하는 것이 바람직하다. 가열 온도가 800℃ 미만 또는 유지 시간이 60초 미만이면, 충분히 오스테나이트화할 수 없어, 핫 스탬프 성형체에 있어서 원하는 양의 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트를 얻을 수 없는 경우가 있다. 가열 온도가 1000℃ 초과 또는 유지 시간이 600초 초과이면, 오스테나이트 입경의 조대화에 의해 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트로의 변태가 지연되어, 원하는 양의 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트를 얻을 수 없는 경우가 있다.
가열 시의 평균 가열 속도는 0.1℃/s 이상, 200℃/s 이하로 하면 된다. 여기에서 말하는 평균 가열 속도는, 가열 개시 시의 강판 표면 온도와 유지 온도의 온도차를, 가열 개시 시로부터 유지 온도까지 도달했을 때까지의 시간차로 나눈 값이다. 또한, 상기의 유지에 있어서, 800 내지 1000℃의 온도 영역에서 강판 온도를 변동시켜도 되고, 일정하게 해도 된다.
핫 스탬프 전의 가열 방법으로서는, 전기로나 가스로 등에 의한 가열, 화염 가열, 통전 가열, 고주파 가열, 유도 가열 등을 들 수 있다.
「핫 스탬프 후의 냉각」
상술한 가열 및 유지 후, 핫 스탬프를 행한다. 핫 스탬프 후에는, 150 내지 300℃의 온도 영역까지, 1.0 내지 100℃/s의 평균 냉각 속도로 냉각을 행하는 것이 바람직하다. 핫 스탬프 후의 냉각에 있어서, 냉각 정지 온도가 150℃ 미만이면, 격자 결함의 도입이 너무 촉진되어 원하는 전위 밀도를 얻을 수 없는 경우가 있다. 냉각 정지 온도가 300℃ 초과이면, 구 오스테나이트 입자의 경도가 낮아져서, 원하는 양의 대경각 입계를 형성시킬 수 없는 경우가 있다. 또한, 평균 냉각 속도가 1.0℃/s 미만이면, 페라이트나 그래뉼러 베이나이트, 펄라이트로의 변태가 촉진되어 버려, 원하는 양의 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트를 얻을 수 없는 경우가 있다. 평균 냉각 속도가 100℃/s 초과이면, 템퍼링 마르텐사이트 및 베이나이트로의 변태의 구동력이 커지고, 변태에 의해 도입되는 변형을 완화하는 작용이 작아져서, 원하는 양의 대경각 입계를 얻는 것이 어려워진다. 또한, 여기에서 말하는 평균 냉각 속도란, 냉각 개시 시의 강판 표면 온도와 냉각 정지 온도의 온도차를, 냉각 개시 시로부터 냉각 정지 시까지의 시간차로 나눈 값이다.
「저온 유지」
150 내지 300℃의 온도 영역에서, 1.0 내지 50시간의 저온 유지를 행하는 것이 바람직하다. 저온 유지 중에는, 오스테나이트로부터 변태된 마르텐사이트로부터, 미변태의 오스테나이트로 탄소가 분배된다. 탄소가 농화된 오스테나이트는, 마르텐사이트로 변태되지 않고, 저온 유지 후의 냉각을 종료한 후에도, 잔류 오스테나이트로서 잔존한다. 또한, 상기의 조건에서 저온 유지를 행함으로써, 탄소가 농화된 오스테나이트가 고경도가 되기 때문에, 대경각 입계의 비율을 높일 수 있다.
유지 온도가 150℃ 미만 또는 유지 시간이 1.0시간 미만이면, 마르텐사이트로부터 미변태의 오스테나이트로 탄소가 충분히 분배되지 않아, 원하는 양의 잔류 오스테나이트를 얻을 수 없는 경우가 있다. 또한, 대경각 입계의 비율이 감소한다. 유지 온도가 300℃ 초과이면, 구 오스테나이트 입자의 경도가 저하되어, 원하는 양의 대경각 입계를 얻을 수 없는 경우가 있다. 유지 시간이 50시간 초과이면, 원하는 프레시 마르텐사이트를 얻을 수 없는 경우가 있다. 저온 유지에서는, 150 내지 300℃의 온도 영역에서 강판 온도를 변동시켜도 되고, 일정하게 해도 된다.
저온 유지는, 특별히 한정하지 않지만, 예를 들어 핫 스탬프 후의 강판을 가열로로 반송해서 행하면 된다.
또한, 핫 스탬프해서 냉각한 후, 또한 저온 유지 전에 300℃ 이상의 온도 영역으로 가열하면, 베이나이트가 생성되어 버려, 결과적으로, 원하는 양의 대경각 입계를 얻을 수 없게 된다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체를 제조할 때에, 핫 스탬프해서 냉각한 후, 또한 저온 유지 전에, 300℃ 이상의 온도 영역으로 가열하는 것은 바람직하지 않다.
「저온 유지 후의 냉각」
저온 유지 후는 1.0 내지 100℃/s의 평균 냉각 속도로, 80℃ 이하까지 냉각하는 것이 바람직하다. 평균 냉각 속도가 1.0℃/s 미만 또는 냉각 정지 온도가 80℃ 초과이면, 잔류 오스테나이트가 분해되어, 원하는 양의 잔류 오스테나이트를 얻을 수 없는 경우가 있다. 평균 냉각 속도가 100℃/s 초과이면 냉각 장치에 부하가 걸린다. 여기에서 말하는 평균 냉각 속도란, 저온 유지 후의 냉각 개시 시의 강판 표면 온도와 냉각 정지 온도의 온도차를, 냉각 개시 시로부터 냉각 정지 시까지의 시간차로 나눈 값이다.
실시예
다음으로, 본 발명의 실시예에 대해서 설명하지만, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해서 채용한 일 조건예이며, 본 발명은, 이 일 조건예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.
표 1 및 표 2에 나타내는 화학 조성의 용강을 주조해서 제조한 강편에 대하여, 열간 압연, 냉간 압연을 실시하고, 필요에 따라 도금을 부여함으로써, 냉연 강판을 얻었다. 다음으로, 냉연 강판에 대하여, 표 3 내지 표 5에 나타내는 조건에서, 표 3 내지 표 5에 나타내는 핫 스탬프 성형체를 제조했다.
또한, 핫 스탬프 전의 가열에 있어서의 평균 가열 속도는 0.1 내지 200℃/s로 하고, 핫 스탬프 후의 냉각은 150 내지 300℃의 온도 영역까지 행하고, 저온 유지 후의 냉각은 80℃ 이하까지 행하였다. 또한, 표 3의 제조 No.18에는 용융 알루미늄 도금층, 제조 No.19에는 용융 아연 도금층을 부여했다.
표 5의 제조 No.57은 핫 스탬프해서 냉각한 후, 또한 저온 유지 전에, 300 내지 560℃의 온도 영역에서 30초간 유지하고 나서, 표 5에 나타내는 저온 유지를 행하였다.
표 안의 밑줄은, 본 발명의 범위 외인 것, 바람직한 제조 조건을 벗어나는 것 또는 특성값이 바람직하지 않은 것을 나타낸다. 표 3 내지 표 5 중의 γr은 잔류 오스테나이트를 나타내고, FM은 프레시 마르텐사이트를 나타내고, B는 베이나이트를 나타내고, TM은 템퍼링 마르텐사이트를 나타낸다.
핫 스탬프 성형체의 마이크로 조직에 대해서, 각 조직의 면적률의 측정, 대경각 입계의 길이의 비율의 측정, 전위 밀도의 측정 및 체심 구조를 갖는 결정립의 라스폭의 측정은, 상술한 측정 방법에 의해 행하였다. 또한, 핫 스탬프 성형체의 기계 특성은, 이하의 방법에 의해 평가했다.
「인장 강도」
핫 스탬프 성형체의 인장 강도는, 핫 스탬프 성형체의 임의의 위치로부터 JIS Z 2241:2011에 기재된 5호 시험편을 제작하고, JIS Z 2241:2011에 기재된 시험 방법에 따라서 구했다. 또한, 크로스헤드 속도는 3㎜/min으로 하였다. 인장 강도가 1500㎫ 이상인 경우를 강도가 우수하다고 해서 합격이라 판정하고, 1500㎫ 미만인 경우를 강도가 떨어진다고 해서 불합격이라 판정했다.
「충돌 특성(변형 분산 특성 평가)」
핫 스탬프 성형체의 충돌 특성(변형 분산 특성 및 굽힘성)을 평가함에 있어서, 본 실시예에서는, 독일 자동차 공업회에서 규정된 VDA 기준(VDA238-100)에 기초하여, 최대 굽힘각 및 굽힘각 40°에 있어서의 변형 영역에서 평가했다. VDA 시험은 이하의 조건에서 행하였다.
본 실시예에서는, VDA 시험에 의해 얻어진 최대 굽힘각이 60° 이상이 되는 경우를 굽힘성이 우수하다고 판단해서 합격이라 판정하고, 60° 미만인 경우를 굽힘성이 떨어진다고 판단해서 불합격이라 판정했다.
시험편 치수: 60㎜(압연 방향)×30㎜(판 폭 방향에 평행한 방향)
시험편 판 두께: 1.01 내지 1.05㎜(표리면을 동량씩 연삭)
굽힘 능선: 판 폭 방향에 평행한 방향
시험 방법: 롤 지지, 펀치 압입
롤 직경: φ30㎜
펀치 형상: 선단 R=0.4㎜
롤간 거리: 2.0×판 두께(㎜)+0.5㎜
압입 속도: 20㎜/min
시험기: 시마즈 세이사쿠쇼 AG-100KNI
변형 분산 특성은, VDA 굽힘 시험 후의 굽힘각 40°에 있어서의 변형 영역에서 평가했다. VDA 시험에 제공하기 전의 시험편 표면의 중앙부에, 레이저 조사에 의해 100㎛ 간격의 격자상의 그리드를 폭 방향으로 10개×길이 방향으로 20개(합계 200개) 각인했다. 상기와 마찬가지 시험 조건에서 VDA 시험을 행하여, 굽힘각이 40°에 도달한 시점에서 시험을 정지했다. 레이저 현미경을 사용하여, 각 격자에 있어서 굽힘 능선과 수직인 방향의 격자간 거리를 측정하고, 그것을 100㎛로 나눈 값을 산출하여, 각 격자에 있어서의 변형량을 얻었다. 변형량이 1.05 이상이 된 격자의 굽힘 능선과 수직인 방향의 격자간 거리의 합계의 길이를 산출함으로써, 변형 영역의 길이를 얻었다. 본 실시예에서는, 변형 영역의 길이가 500㎛ 이상이 된 경우를 변형 분산 특성이 우수하다고 판단해서 합격이라 판정하고, 변형 영역의 길이가 500㎛ 미만이 된 경우를 변형 분산 특성이 떨어진다고 판단해서 불합격이라 판정했다.
표 3 내지 표 5를 보면, 화학 조성 및 마이크로 조직이 본 발명의 범위 내인 핫 스탬프 성형체는, 우수한 강도 및 충돌 특성을 갖는 것을 알 수 있다.
한편, 화학 조성 및 마이크로 조직 중 어느 하나 이상이 본 발명을 벗어나는 핫 스탬프 성형체는, 강도 및 충돌 특성 중 하나 이상이 떨어지는 것을 알 수 있다.
Figure 112022057278760-pct00001
Figure 112022057278760-pct00002
Figure 112022057278760-pct00003
Figure 112022057278760-pct00004
Figure 112022057278760-pct00005
본 발명에 관한 상기 양태에 의하면, 강도 및 충돌 특성이 우수한 핫 스탬프 성형체를 얻을 수 있다.

Claims (2)

  1. 화학 조성이, 질량%로,
    C: 0.15 내지 1.00%,
    Si: 0.50 내지 3.00%,
    Mn: 3.00% 초과, 5.00% 이하,
    Al: 0.100 내지 3.000%,
    Co: 0.100 내지 3.000%,
    P: 0.100% 이하,
    S: 0.1000% 이하,
    N: 0.0100% 이하,
    Nb: 0 내지 0.15%,
    Ti: 0 내지 0.150%,
    Mo: 0 내지 1.00%,
    Cr: 0 내지 1.00%,
    Cu: 0 내지 1.00%,
    V: 0 내지 1.00%,
    W: 0 내지 1.00%,
    Ni: 0 내지 3.00%,
    Mg: 0 내지 1.00%,
    Zr: 0 내지 1.00%,
    Sb: 0 내지 1.00%,
    Ca: 0 내지 0.10%,
    REM: 0 내지 0.30%, 및
    B: 0 내지 0.0100%를 함유하고,
    잔부가 Fe 및 불순물을 포함하고,
    면적률로, 10% 이상, 20% 미만의 잔류 오스테나이트와, 5 내지 15%의 프레시 마르텐사이트와, 합계로 65 내지 85%의 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트와, 5% 미만의 잔부 조직을 포함하고,
    상기 베이나이트 및 상기 템퍼링 마르텐사이트의 결정립의 입계 중 <011> 방향을 회전축으로 하여 회전각이 4° 내지 12°가 되는 입계의 길이와, 회전각이 49° 내지 54°가 되는 입계의 길이와, 회전각이 55° 내지 75°가 되는 입계의 길이의 합계의 길이에 대하여, 상기 회전각이 55° 내지 75°가 되는 입계의 길이의 비율이 30% 이상인 마이크로 조직을 갖는
    것을 특징으로 하는 핫 스탬프 성형체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학 조성이, 질량%로,
    Nb: 0.01 내지 0.15%,
    Ti: 0.010 내지 0.150%,
    Mo: 0.005 내지 1.00%,
    Cr: 0.005 내지 1.00%,
    Cu: 0.001 내지 1.00%,
    V: 0.0005 내지 1.00%,
    W: 0.001 내지 1.00%,
    Ni: 0.001 내지 3.00%,
    Mg: 0.001 내지 1.00%,
    Zr: 0.001 내지 1.00%,
    Sb: 0.001 내지 1.00%,
    Ca: 0.001 내지 0.10%,
    REM: 0.001 내지 0.30%, 및
    B: 0.0005 내지 0.0100%
    로 이루어지는 군 중 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 핫 스탬프 성형체.
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