KR20120035940A

KR20120035940A - 핫 프레스 부재, 핫 프레스 부재용 강판, 핫 프레스 부재의 제조 방법

Info

Publication number: KR20120035940A
Application number: KR1020127004531A
Authority: KR
Inventors: 아키오 고바야시; 요시마사 후나카와; 가즈히로 세토; 노부유키 가게야마; 데츠오 야마모토; 도루 호시; 다케시 요코타
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2009-08-21
Filing date: 2010-08-19
Publication date: 2012-04-16
Also published as: EP2468911A4; MX2012002200A; US20120216925A1; BR112012003763A2; CN102482750B; JP4766186B2; US8628630B2; BR112012003763B1; KR101291010B1; JP2011063877A; EP2468911B1; AU2010285619B2; WO2011021724A1; CA2770585A1; CN102482750A; EP2468911A1; AU2010285619A1; CA2770585C

Abstract

표면 경도의 저하가 작은 980?2130 MPa 의 TS 를 갖는 핫 프레스 부재, 그 핫 프레스 부재용 강판, 및 그 핫 프레스 부재의 제조 방법을 제공한다. 질량% 로, C : 0.09?0.38 %, Si : 0.05?2.0 %, Mn : 0.5?3.0 %, P : 0.05 % 이하, S : 0.05 % 이하, Al : 0.005?0.1 %, N : 0.01 % 이하, Sb : 0.002?0.03 % 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 인장 강도 TS 가 980?2130 MPa 인 것을 특징으로 하는 핫 프레스 부재.

Description

핫 프레스 부재, 핫 프레스 부재용 강판, 핫 프레스 부재의 제조 방법{HOT PRESSED MEMBER, STEEL SHEET FOR HOT PRESSED MEMBER, AND METHOD FOR PRODUCING HOT PRESSED MEMBER}

본 발명은, 다이와 펀치로 이루어지는 금형 내에서 가열된 강판을 가공함과 동시에, 급랭시켜 고강도화가 도모되는 핫 프레스 부재에 관한 것이다. 특히, 980?2130 MPa 의 인장 강도 TS 를 갖는 표면 경도의 저하가 작은 핫 프레스 부재, 그 핫 프레스 부재용 강판, 및 그 핫 프레스 부재의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 자동차 등에 사용되는 구조 부재는, 원하는 강도를 갖는 강판을 프레스 가공하여 제조되고 있다. 최근, 자동차 차체의 경량화의 요청에 기초하여, 소재인 강판으로는, 예를 들어 판두께가 1.0?4.0 ㎜ 정도인 고강도 강판이 요구되고 있는데, 강판을 고강도화하면 할수록 그 가공성은 열화되고, 강판을 원하는 부재 형상으로 가공하는 것이 곤란해진다.

그래서, 특허문헌 1 에 기재되어 있는 바와 같이, 가열된 강판을 금형 내에서 가공함과 동시에 급랭시켜 고강도화를 도모하는 핫 프레스 또는 다이 켄치로 불리는 구조 부재의 제조 방법이 주목받고 있다. 이 제조 방법은, 1.0?1.5 GPa 의 TS 를 필요로 하는 일부 부재의 제조에 실용화되어 있다. 이 방법에서는, 강판을 950 ℃ 전후로 가열한 후 고온에서 가공하기 때문에, 냉간 프레스에 있어서의 가공성의 문제가 경감된다. 또, 수랭된 금형에 의해 담금질되므로, 변태 조직을 이용하여 부재를 고강도화할 수 있고, 소재인 강판의 합금 원소의 첨가량을 삭감할 수 있다는 장점이 있다.

영국 특허 제1490535호

그러나, 특허문헌 1 에 기재되어 있는 핫 프레스 부재에서는, 표면 경도의 큰 저하가 관찰되어, 내마모성 등의 열화를 일으키는 경우가 많다.

본 발명은, 표면 경도의 저하가 작은 980?2130 MPa 의 TS 를 갖는 핫 프레스 부재, 그 핫 프레스 부재용 강판, 및 그 핫 프레스 부재의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 여기서 말하는 핫 프레스 부재의 TS 란, 핫 프레스 후의 부재를 구성하는 강판의 TS 를 말한다.

본 발명자들은, 상기의 목적을 달성하기 위해 예의 검토를 실시한 결과, 이하의 지견을 얻었다.

i) 표면 경도의 저하 원인은, 핫 프레스 전에 강판을 가열하고 나서 핫 프레스의 일련의 처리에 의해 강판을 냉각시킬 때까지 동안에 강판 표층부에 발생하는 두께 수 10?수 100 ㎛ 의 탈탄층이다.

ii) 이러한 탈탄층의 생성을 방지하기 위해서는, 핫 프레스 부재용 강판에, 질량% 로, 0.002?0.03 % 의 Sb 를 첨가하는 것이 유효하다.

본 발명은, 이와 같은 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 질량% 로, C : 0.09?0.38 %, Si : 0.05?2.0 %, Mn : 0.5?3.0 %, P : 0.05 % 이하, S : 0.05 % 이하, Al : 0.005?0.1 %, N : 0.01 % 이하, Sb : 0.002?0.03 % 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 인장 강도 TS 가 980?2130 MPa 인 것을 특징으로 하는 핫 프레스 부재를 제공한다.

본 발명의 핫 프레스 부재에는, 추가로 질량% 로, Ni : 0.01?5.0 %, Cu : 0.01?5.0 %, Cr : 0.01?5.0 %, Mo : 0.01?3.0 % 중에서 선택된 적어도 1 종을 함유시킬 수 있다. 또한, 질량% 로, Ti : 0.005?3.0 %, Nb : 0.005?3.0 %, V : 0.005?3.0 %, W : 0.005?3.0 % 중에서 선택된 적어도 1 종이나, B : 0.0005?0.05 % 나, REM : 0.0005?0.01 %, Ca : 0.0005?0.01 %, Mg : 0.0005?0.01 % 중에서 선택된 적어도 1 종을 개별로 또는 동시에 함유시킬 수 있다.

본 발명의 핫 프레스 부재에서는, 질량% 로, C : 0.34?0.38 %, C : 0.29 % 이상 0.34 % 미만, C : 0.21 % 이상 0.29 % 미만, C : 0.14 % 이상 0.21 % 미만, C : 0.09 % 이상 0.14 % 미만으로 C 량 범위를 바꿈으로써, 원하는 강도 레벨, 예를 들어 각각의 C 량에 대응하여, 1960?2130 MPa, 1770 MPa 이상 1960 MPa 미만, 1470 MPa 이상 1770 MPa 미만, 1180 MPa 이상 1470 MPa 미만, 980 MPa 이상 1180 MPa 미만 등의, 각 강도 레벨의 핫 프레스 부재를 얻을 수 있다.

이 때, C : 0.14 % 이상 0.21 % 미만 혹은 C : 0.21 % 이상 0.29 % 미만의 C 량을 함유하는 핫 프레스 부재에 있어서는, 피로 특성의 관점에서, Sb 의 함유량이 0.002?0.01 % 인 것이 바람직하다.

본 발명은, 또, 상기 조성을 갖는 핫 프레스 부재용 강판을 제공한다.

상기의 C 량 범위에 대응한 원하는 강도 레벨을 갖는 핫 프레스 부재는, 질량% 로, C : 0.34?0.38 %, C : 0.29 % 이상 0.34 % 미만, C : 0.21 % 이상 0.29 % 미만, C : 0.14 % 이상 0.21 % 미만, C : 0.09 % 이상 0.14 % 미만 중 어느 C 량을 함유하는 본 발명의 핫 프레스 부재용 강판을, 1 ℃/초 이상의 가열 속도로 가열하고, Ac₃ 변태점?(Ac₃ 변태점＋150 ℃) 의 온도역에 1?600 초간의 유지 후, 550 ℃ 이상의 온도역에서 핫 프레스를 개시하고, 200 ℃ 까지의 평균 냉각 속도를 3 ℃/초 이상으로 하여 냉각시키는 방법에 의해 제조할 수 있다.

이 때, 핫 프레스 후에, 부재를 금형으로부터 꺼내고, 액체 또는 기체를 이용하여 냉각시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 의해, 표면 경도의 저하가 작은 980?2130 MPa 의 TS 를 갖는 핫 프레스 부재를 제조할 수 있게 되었다. 본 발명의 핫 프레스 부재는, 자동차의 도어 가드, 사이드 멤버, 센터 필러와 같은 충돌시의 안전성을 확보하기 위한 구조 부재에 바람직하다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다. 또한, 조성에 관한 「%」표시는 특별히 언급하지 않는 한 「질량%」를 의미하는 것으로 한다.

1) 핫 프레스 부재의 조성

C : 0.09?0.38 %

C 는, 강의 강도를 향상시키는 원소이며, 핫 프레스 부재의 TS 를 980 MPa 이상으로 하기 위해서는, 그 양을 0.09 % 이상으로 할 필요가 있다. 한편, C 량이 0.38 % 를 초과하면, TS 를 2130 MPa 이하로 하는 것이 곤란해진다. 따라서, C 량은 0.09?0.38 % 로 한다. 특히, 1960?2130 MPa 의 TS 를 얻기 위해서는 C 량을 0.34?0.38 % 로, 1770 MPa 이상 1960 MPa 미만의 TS 를 얻기 위해서는 C 량을 0.29 % 이상 0.34 % 미만으로, 1470 MPa 이상 1770 MPa 미만의 TS 를 얻기 위해서는 C 량을 0.21 % 이상 0.29 % 미만으로, 1180 MPa 이상 1470 MPa 미만의 TS 를 얻기 위해서는 C 량을 0.14 % 이상 0.21 % 미만으로, 980 MPa 이상 1180 MPa 미만의 TS 를 얻기 위해서는, C 량을 0.09 % 이상 0.14 % 미만으로 하는 것이 바람직하다.

Si : 0.05?2.0 %

Si 는, C 와 동일하게, 강의 강도를 향상시키는 원소이며, 핫 프레스 부재의 TS 를 980 MPa 이상으로 하기 위해서는 그 양을 0.05 % 이상으로 할 필요가 있다. 한편, Si 량이 2.0 % 를 초과하면, 열간 압연시에 적 (赤) 스케일로 불리는 표면 결함의 발생이 현저하게 증대됨과 함께, 압연 하중이 증대되거나, 열연 강판의 연성의 열화를 초래한다. 따라서, Si 량은 0.05?2.0 % 로 한다.

Mn : 0.5?3.0 %

Mn 은, 담금질성을 향상시키는 데에 효과적인 원소이며, 또, Ac₃ 변태점을 저하시키므로, 핫 프레스 전의 가열 온도를 저하시키는 데에도 유효한 원소이다. 이와 같은 효과의 발현을 위해서는 그 양을 0.5 % 이상으로 할 필요가 있다. 한편, Mn 량이 3.0 % 를 초과하면, 편석하여 소재의 강판 및 핫 프레스 부재의 특성의 균일성이 저하된다. 따라서, Mn 량은 0.5?3.0 % 로 한다.

P : 0.05 % 이하

P 량이 0.05 % 를 초과하면, 편석하여 소재의 강판 및 핫 프레스 부재의 특성의 균일성이 저하됨과 함께, 인성도 현저하게 저하된다. 따라서, P 량은 0.05 % 이하로 한다. 또한, 과도한 탈 P 처리는 비용 상승을 초래하므로, P 량은 0.001 % 이상으로 하는 것이 바람직하다.

S : 0.05 % 이하

S 량이 0.05 % 를 초과하면, 핫 프레스 부재의 인성이 저하된다. 따라서, S 량은 0.05 % 이하로 한다.

Al : 0.005?0.1 %

Al 은, 강의 탈산제로서 첨가된다. 이와 같은 효과의 발현을 위해서는 그 양을 0.005 % 이상으로 할 필요가 있다. 한편, Al 량이 0.1 % 를 초과하면, 소재 강판의 블랭킹 가공성이나 담금질성을 저하시킨다. 따라서, Al 량은 0.005?0.1 % 로 한다.

N : 0.01 % 이하

N 량이 0.01 % 를 초과하면, 열간 압연시나 핫 프레스를 실시하기 위한 가열시 등에 AlN 의 질화물을 형성하고, 소재 강판의 블랭킹 가공성이나 담금질성을 저하시킨다. 따라서, N 량은 0.01 % 이하로 한다.

Sb : 0.002?0.03 %

Sb 는, 본 발명에서 가장 중요한 원소이며, 핫 프레스 전에 강판을 가열하고 나서 핫 프레스의 일련의 처리에 의해 강판을 냉각시킬 때까지 동안에 강판 표층부에 발생하는 탈탄층을 억제하는 효과를 갖는다. 이와 같은 효과의 발현을 위해서는 그 양을 0.002 % 이상으로 할 필요가 있다. 보다 바람직하게는 0.003 % 이상이다. 한편, Sb 량이 0.03 % 를 초과하면, 압연 하중의 증대를 일으키고, 생산성을 저하시킨다. 따라서, Sb 량은 0.002?0.03 % 로 한다.

본 발명의 핫 프레스 부재는, 주로 자동차의 도어 가드, 사이드 멤버, 센터 필러와 같은 충돌시의 안전성을 확보하기 위한 구조 부재에 적용된다. 그 중에서도, 강도 레벨이 1180 MPa 이상 1470 MPa 미만 혹은 1470 MPa 이상 1770 MPa 미만의 핫 프레스 부재, 즉, 바람직하게는 C : 0.14 % 이상 0.21 % 미만 혹은 C : 0.21 % 이상 0.29 % 미만의 C 량을 함유하는 핫 프레스 부재에 있어서는, 피로 특성이 우수할 것도 요구되는 경우가 많다. 그 때문에, 이 C 량을 함유하는 핫 프레스 부재에 있어서는, Sb 량은 0.002?0.01 % 로 하는 것이 바람직하다. 이것은, Sb 량이 0.01 % 를 초과하면 피로 특성이 열화되는 경향이 있기 때문이다.

잔부는 Fe 및 불가피한 불순물인데, 이하의 이유에 의해, Ni : 0.01?5.0 %, Cu : 0.01?5.0 %, Cr : 0.01?5.0 %, Mo : 0.01?3.0 % 중에서 선택된 적어도 1 종이나, Ti : 0.005?3.0 %, Nb : 0.005?3.0 %, V : 0.005?3.0 %, W : 0.005?3.0 % 중에서 선택된 적어도 1 종이나, B : 0.0005?0.05 % 나, REM : 0.0005?0.01 %, Ca : 0.0005?0.01 %, Mg : 0.0005?0.01 % 중에서 선택된 적어도 1 종을, 개별적으로 혹은 동시에 함유시키는 것이 바람직하다.

Ni : 0.01?5.0 %

Ni 는, 강을 강화시킴과 함께, 담금질성을 향상시키는 데에 유효한 원소이다. 이러한 효과의 발현을 위해서는 그 양을 0.01 % 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Ni 량이 5.0 % 를 초과하면, 현저한 비용 상승을 초래하므로, 그 상한은 5.0 % 로 하는 것이 바람직하다.

Cu : 0.01?5.0 %

Cu 는, Ni 와 동일하게, 강을 강화시킴과 함께, 담금질성을 향상시키는 데에 유효한 원소이다. 이러한 효과의 발현을 위해서는 그 양을 0.01 % 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Cu 량이 5.0 % 를 초과하면, 현저한 비용 상승을 초래하므로, 그 상한은 5.0 % 로 하는 것이 바람직하다.

Cr : 0.01?5.0 %

Cr 은, Cu 나 Ni 와 동일하게, 강을 강화시킴과 함께, 담금질성을 향상시키는 데에 유효한 원소이다. 이러한 효과의 발현을 위해서는 그 양을 0.01 % 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Cr 량이 5.0 % 를 초과하면, 현저한 비용 상승을 초래하므로, 그 상한은 5.0 % 로 하는 것이 바람직하다.

Mo : 0.01?3.0 %

Mo 는, Cu, Ni 나 Cr 과 동일하게, 강을 강화시킴과 함께, 담금질성을 향상시키는 데에 유효한 원소이다. 또, 결정립의 성장을 억제하고, 세립화에 의해 인성을 향상시키는 효과도 갖는다. 이러한 효과의 발현을 위해서는 그 양을 0.01 % 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Mo 량이 3.0 % 를 초과하면, 현저한 비용 상승을 초래하므로, 그 상한은 3.0 % 로 하는 것이 바람직하다.

Ti : 0.005?3.0 %

Ti 는, 강을 강화시킴과 함께, 세립화에 의해 인성을 향상시키는 데에 유효한 원소이다. 또, 다음에 서술하는 B 보다 우선하여 질화물을 형성하여, 고용 B 에 의한 담금질성의 향상 효과를 발휘시키는 데에 유효한 원소이기도 하다. 이러한 효과의 발현을 위해서는 그 양을 0.005 % 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Ti 량이 3.0 % 를 초과하면, 열간 압연시의 압연 하중이 극단적으로 증대되고, 또, 핫 프레스 부재의 인성이 저하되므로, 그 상한은 3.0 % 로 하는 것이 바람직하다.

Nb : 0.005?3.0 %

Nb 는, Ti 와 동일하게, 강을 강화시킴과 함께, 세립화에 의해 인성을 향상시키는 데에 유효한 원소이다. 이러한 효과의 발현을 위해서는 그 양을 0.005 % 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Nb 량이 3.0 % 를 초과하면, 탄질화물의 석출이 증대되고, 연성이나 내지연 파괴성이 저하되므로, 그 상한은 3.0 % 로 하는 것이 바람직하다.

V : 0.005?3.0 %

V 는, Ti 나 Nb 와 동일하게, 강을 강화시킴과 함께, 세립화에 의해 인성을 향상시키는 데에 유효한 원소이다. 또, 석출물이나 정출물로서 석출되고, 수소의 트랩 사이트가 되어 내수소 취성을 높인다. 이러한 효과의 발현을 위해서는 그 양을 0.005 % 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, V 량이 3.0 % 를 초과하면, 탄질화물의 석출이 현저해지고, 연성이 현저하게 저하되므로, 그 상한은 3.0 % 로 하는 것이 바람직하다.

W : 0.005?3.0 %

W 는, V 와 동일하게, 강의 강화, 인성의 향상, 내수소 취성의 향상에 유효한 원소이다. 이러한 효과의 발현을 위해서는 그 양을 0.005 % 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, W 량이 3.0 % 를 초과하면, 연성이 현저하게 저하되므로, 그 상한은 3.0 % 로 하는 것이 바람직하다.

B : 0.0005?0.05 %

B 는, 핫 프레스시의 담금질성이나 핫 프레스 후의 인성 향상에 유효한 원소이다. 이러한 효과의 발현을 위해서는 그 양을 0.0005 % 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, B 량이 0.05 % 를 초과하면, 열간 압연시의 압연 하중이 극단적으로 증대되고, 또, 열간 압연 후에 마텐자이트상이나 베이나이트상이 발생하여 강판의 균열 등이 발생하므로, 그 상한은 0.05 % 로 하는 것이 바람직하다.

REM : 0.0005?0.01 %

REM 은, 개재물의 형태 제어에 유효한 원소이며, 연성이나 내수소 취성의 향상에 기여한다. 이러한 효과의 발현을 위해서는 그 양을 0.0005 % 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, REM 량이 0.01 % 를 초과하면, 열간 가공성이 열화되므로, 그 상한은 0.01 % 로 하는 것이 바람직하다.

Ca : 0.0005?0.01 %

Ca 는, REM 과 동일하게, 개재물의 형태 제어에 유효한 원소이며, 연성이나 내수소 취성의 향상에 기여한다. 이러한 효과의 발현을 위해서는 그 양을 0.0005 % 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Ca 량이 0.01 % 를 초과하면, 열간 가공성이 열화되므로, 그 상한은 0.01 % 로 하는 것이 바람직하다.

Mg : 0.0005?0.01 %

Mg 도, 개재물의 형태 제어에 유효한 원소이며, 연성을 향상시키거나, 타원소와의 복합 석출물이나 복합 정출물을 생성하고, 내수소 취성의 향상에 기여한다. 이러한 효과의 발현을 위해서는 그 양을 0.0005 % 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, Mg 량이 0.01 % 를 초과하면, 조대 산화물이나 황화물을 생성하여 연성이 저하되므로, 그 상한은 0.01 % 로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 핫 프레스 부재의 미크로 조직에 대해서는, 통상적인 핫 프레스로 얻어지는 담금질 조직이면 되고, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 통상, 핫 프레스에서는 가열된 강판을 금형 내에서 가공함과 동시에 급랭시키기 때문에, 본 발명의 성분 조성 범위에서는, 마텐자이트상을 주체로 하는 담금질 조직이 되기 쉽다.

또, 전부는 아니지만, 일부의 핫 프레스 부재에서는 프레스 성형 후에 부재의 특정부에 구멍 내기와 버링 가공을 실시하고, 볼트 조임용 나사골 내기 등을 실시하는 경우가 있다. 이와 같은 버링 가공을 실시하는 경우, 그 가공성을 양호하게 하는 데에 있어서는, 조직은 단상 조직에 가까운 조직으로 하는 것이 바람직하다. 이 관점에서는, 조직을 마텐자이트 단상에 가까운 조직으로 하고, 조직 전체에 차지하는 마텐자이트상의 면적률을 90 % 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또, 본 발명이 목표로 하는 980?2130 MPa 의 TS 를 안정적으로 확보하는 데에 있어서도, 조직 전체에 차지하는 마텐자이트상의 면적률을 90 % 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이것은, 마텐자이트상의 면적률이 90 % 미만이 되면, C 함유량이 낮은 경우에 980 MPa 이상의 TS 를 확보할 수 없는 경우가 있기 때문이다.

마텐자이트상의 면적률은 상기한 바와 같이, 버링 가공성이나 강도의 안정 확보, 또, 가능한 한 적은 성분 첨가로 필요 강도를 확보한다는 저비용화의 관점에서, 면적률로 90 % 이상으로 하는 것이 바람직하다. 96 % 이상이 보다 바람직하고, 100 % 이어도 된다. 마텐자이트상 이외의 조직으로는, 베이나이트상, 잔류 오스테나이트상, 세멘타이트상, 펄라이트상 및 페라이트상 등의 여러 가지 조직을 채택할 수 있다.

또한, 미크로 조직 중의 마텐자이트상이나 그 이외의 상 (相) 의 면적률은, 조직 사진을 화상 해석함으로써 구할 수 있다.

탈탄층은 대기 등의 산화 분위기에서 열처리했을 때, 스케일 생성과 함께 강판 표층에서 발생한다. 이 때, 결정립 내와 비교하여, 결정립계는 원자의 우선 확산 경로가 된다. 이 때문에 입계에서, 산화가 진행되기 쉽고, 입계 산화부라고 불리는 침식된 오목부가 발생한다. Sb 는, 스케일 생성과 동기하고, 강판 표층에 농화됨으로써, 산화 및 탈탄을 억제하는 것으로 생각된다. 상기 서술한 입계 산화부의 형성?성장도 Sb 가 농화됨으로써 억제된다. 피로 파괴와 같이 반복 응력이 부하된 경우, 부재를 구성하는 강판의 오목부나 경도가 상이한 것 등의 이상 부분에서 균열이 발생하기 쉽기 때문에, 피로 특성의 향상에는 이들을 저감시키는 것이 유효하다. Sb 를 첨가함으로써, 산화 침식에 의한 오목부의 생성이 억제되기 때문에 균열의 발생원이 저감되고, 피로 특성은 향상되는 것으로 생각된다. 단, Sb 는 철과 비교하여, 원자 사이즈가 크기 때문에 Sb 농화부는 경질화된다. 과도하게 농화된 경우, 반복 응력의 집중부가 되고, 균열의 발생원이 될 가능성이 있기 때문에 피로 특성도 필요한 경우에는, 핫 프레스 전의 강판 표층에 있어서의 과도한 Sb 농화부의 형성을 억제하는 것이 바람직하다.

여기서, Sb 농화의 평가는, 이하의 방법으로 실시할 수 있다.

Sb 농화의 평가 방법 : 핫 프레스 전에 강판 표층의 Sb 농화량을 측정하기 위해서는, 원소 고유의 특성 X 선의 에너지를 계측하는 EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy, 에너지 분산형 X 선 분광법) 나 파장을 계측하는 WDS (Wave-length Dispersive X-ray Spectroscopy, 파장 분산형 X 선 분광법) 를 탑재한 EPMA (Electron Probe Micro Analyzer) 를 이용하고, 강판 표층에서 전자선을 직선으로 주사하는 선 분석이나 사각 형상으로 주사하는 면 분석으로 가능하다. 이 때, 가속 전압 등의 측정 조건은, 장치에 의존하는데, 상기 검출기로 검출되는 Sb 의 카운트량을 20 이상으로 하면 충분하다. 또, 측정 시간을 단축한 경우 등, 선 분석에서는 전자선의 주사 길이를 토탈로 15 ㎜ 이상, 면 분석에서는 주사 영역을 1 변이 2 ㎜ 이상인 사각형으로 하면 충분하다. Sb 농화의 평가 지표로는, 측정 영역 내의 Sb 의 평균 강도 Sb-ave 에 대한 최고 강도 Sb-max 의 비율인 Sb-max/Sb-ave 를 사용한다. Sb-max/Sb-ave 가 5 이하이면, 핫 프레스 후의 강판 표층에서의 피로시의 균열의 진전은 억제된다.

2) 핫 프레스 부재용 강판

본 발명의 핫 프레스 부재용 강판에는, 상기 핫 프레스 부재의 조성을 갖는 열연 강판, 냉간 압연 조직으로 이루어지는 미크로 조직을 갖는 냉간 압연 상태의 강판, 냉간 압연 후 소둔된 냉연 강판 등의 강판을 사용할 수 있다.

이들 강판에는, 통상적인 조건에서 제조된 강판을 사용할 수 있다. 예를 들어, 열연 강판으로는, 상기의 조성을 갖는 강 슬래브를, 1100 ℃ 이하의 마무리 압연 입측 온도, Ac₃ 변태점?(Ac₃ 변태점＋50 ℃) 의 마무리 압연 출측 온도에서 열간 압연하고, 통상적인 냉각 조건에서 냉각시키고, 통상적인 권취 온도에서 권취한 강판을 사용할 수 있다. 또, 냉간 압연 상태의 강판으로는, 상기의 열연 강판을 냉간 압연한 강판을 사용할 수 있다. 이 때, 냉간 압연시의 압하율은, 핫 프레스 전의 가열시나 그 후의 소둔시에 이상 입자 성장을 방지하기 위해, 30 % 이상으로 하는 것이 바람직하고, 50 % 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 압연 부하가 증가하고, 생산성이 저하되므로, 압하율의 상한은 85 % 로 하는 것이 바람직하다. 또한, 냉간 압연 후 소둔된 냉연 강판으로는, 상기의 냉간 압연 상태의 강판을 연속 소둔 라인에 의해 Ac₁ 변태점 이하의 소둔 온도에서 소둔한 강판을 사용하는 것이 바람직하다. Ac₁ 변태점보다 높은 소둔 온도에서 소둔한 강판을 사용할 수도 있는데, 소둔 후의 미크로 조직에 마텐자이트상이나 베이나이트상이나 펄라이트상 등의 경질인 제 2 상이 생성되므로, 강판의 강도가 지나치게 높아지는 경우가 있으므로 주의를 요한다.

피로 특성의 향상을 도모하기 위해서는, 열간 압연 후의 강판 표층에 있어서 과도한 Sb 농화를 피하는 것이 바람직하고, 거기에는 이하의 방법이 유효하다. 즉, 슬래브의 가열에 계속하여 실시되는 열간 압연시에, 통상은 압연에 의해 스케일이 강판에 압입되는 것에 의한 흠집을 방지하기 위해 압연 직전에 실시하는 디스켈링에 더하여, 특히 스케일 생성이 현저한 1000 ℃ 이상의 고온역에서, 15 % 이상의 압연율에서의 압연 후에 디스켈링을 실시하는 것을 3 회 이상 반복하는 것, 즉 상기 압연 및 디스켈링을 3 회 이상 반복하는 것이 유효하다. 여기서, 15 % 이상의 압연율로 디스켈링을 실시하는 것은, 15 % 이상의 압연율에서의 압연에 의해 스케일이 어느 정도 파괴된 상태에서 디스켈링을 실시함으로써 스케일을 효율적으로 제거하고 Sb 의 과도한 농화를 방지하여 균질화를 도모하기 위해서이다. 또한, 이 때, 디스켈링의 수류 충돌압은 5 MPa 이상이면 충분하다.

3) 핫 프레스 조건

핫 프레스 조건으로는, 통상 실시되는 핫 프레스의 조건을 적용하면 된다. 또한, 상기한 바와 같이, 조직을 마텐자이트 단상에 가까운 조직, 즉 마텐자이트상을 면적률로 90 % 이상 갖는 조직으로 하는 데에 있어서는, 하기 핫 프레스 조건으로 하는 것이 바람직하다. 하기의 핫 프레스 조건으로 한 경우, C 량 범위를 조정함으로써, 원하는 강도 레벨의 핫 프레스 부재를 제조하는 것이 용이해진다. 예를 들어, 1960?2130 MPa 의 TS 를 얻기 위해서는 C 량을 0.34?0.38 % 로, 1770 MPa 이상 1960 MPa 미만의 TS 를 얻기 위해서는 C 량을 0.29 % 이상 0.34 % 미만으로, 1470 MPa 이상 1770 MPa 미만의 TS 를 얻기 위해서는 C 량을 0.21 % 이상 0.29 % 미만으로, 1180 MPa 이상 1470 MPa 미만의 TS 를 얻기 위해서는 C 량을 0.14 % 이상 0.21 % 미만으로, 980 MPa 이상 1180 MPa 미만의 TS 를 얻기 위해서는 C 량을 0.09 % 이상 0.14 % 미만으로 조정함으로써, 안정적으로 상기한 원하는 강도 레벨의 핫 프레스 부재로 할 수 있다. 이하, 마텐자이트상을 면적률로 90 % 이상 갖는 조직으로 하는 데에 있어서 바람직한 제조 방법에 대해, 상기 서술한 C 량 범위에 대응한 원하는 강도 레벨의 핫 프레스 부재를 제조하는 경우를 예로 설명한다. 즉, 질량% 로, C : 0.34?0.38 %, C : 0.29 % 이상 0.34 % 미만, C : 0.21 % 이상 0.29 % 미만, C : 0.14 % 이상 0.21 % 미만, C : 0.09 % 이상 0.14 % 미만 중 어느 C 량을 함유하는 본 발명의 핫 프레스 부재용 강판을, 1 ℃/초 이상의 가열 속도로 가열하고, 오스테나이트 단상이 되는 Ac₃ 변태점?(Ac₃ 변태점＋150 ℃) 의 온도역에서 1?600 초간의 유지 후, 550 ℃ 이상의 온도역에서 핫 프레스를 개시하고, 200 ℃ 까지의 평균 냉각 속도를 3 ℃/초 이상으로 하여 냉각시킨다.

가열 속도를 1 ℃/초 이상으로 한 것은, 1 ℃/초보다 느리면, 생산성이 저하됨과 함께, 가열시에 오스테나이트 입자의 세립화를 도모할 수 없고, 담금질 후에 부재의 인성이 저하되기 때문이다. 부재의 구 (舊) 오스테나이트 입자를 미세하게 하는 데에 있어서는, 가열 속도는 빠른 것이 바람직하고, 3 ℃/초 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 더욱 바람직하게는 5 ℃/초 이상이다.

가열 온도를 Ac₃ 변태점?(Ac₃ 변태점＋150 ℃) 의 온도역으로 한 것은 하기의 이유에 의한다. 가열 온도가 Ac₃ 변태점을 밑도는 경우에는, 담금질 후에 페라이트상이 생성되어 연질화되므로, 각 C 량 범위에 대응한 원하는 TS 가 얻어지지 않는다. 반대로 가열 온도가 (Ac₃ 변태점＋150 ℃) 를 윗도는 경우에는, 열효율 면에서 불리해짐과 함께, 강판 표면에 생성되는 스케일의 양이 많아져, 나중에 실시하는 숏 블라스트 등에 의한 스케일 제거 처리의 부하가 증대된다. 또한, 열효율을 높이고, 스케일의 생성량을 최대한 얻기 위해서는, Ac₃ 변태점?(Ac₃ 변태점＋100 ℃) 의 온도역이 바람직하고, Ac₃ 변태점?(Ac₃ 변태점＋50 ℃) 의 온도역이 보다 바람직하다.

또한, Ac₃ 변태점은, 경험식인 다음의 식에 의해 구하면, 실용상 문제 없다.

Ac₃ 변태점=881-206C＋53Si-15Mn-20Ni-1Cr-27Cu＋41Mo

단, 식 중의 원소 기호는 각 원소의 함유량 (질량%) 을 나타낸다.

유지 시간을 1?600 초간으로 한 것은 이하의 이유에 의한다. 유지 시간이 1 초간 미만이면, 가열시에 충분한 양의 오스테나이트상이 생성되지 않고, 담금질 후의 마텐자이트상의 면적률이 감소하기 때문에, 각 C 량 범위에 대응한 원하는 TS 가 얻어지지 않는다. 유지 시간이 600 초간을 초과하면, 열효율 면에서 불리해짐과 함께, 강판 표면에 생성되는 스케일의 양이 많아져, 나중에 실시하는 숏 블라스트 등에 의한 스케일 제거 처리의 부하가 증대된다. 유지 시간이 지나치게 길면, Sb 에 의한 탈탄층 생성의 방지 작용이 불충분해진다. 또, Sb 의 표면 농화가 불균일해지는 경우가 있으므로, 보다 바람직하게는 1?300 초간이다.

핫 프레스를 개시하는 온도를 550 ℃ 이상으로 한 것은, 550 ℃ 미만이면, 냉각 과정에서 연질인 페라이트상이나 베이나이트상이 과잉으로 생성되어 각 C 량 범위에 대응한 원하는 TS 를 확보하는 것이 곤란해지기 때문이다.

핫 프레스 개시 후에는, 핫 프레스의 금형 내에서 부재 형상으로 성형함과 함께 냉각시키고, 혹은 부재 형상으로 성형한 후, 즉시 또는 금형 내에서의 냉각 도중에 금형으로부터 꺼내어 냉각시킨다. 핫 프레스 개시 후의 냉각은, 마텐자이트상의 면적률을 확보하기 위해, 200 ℃ 까지의 평균 냉각 속도로 3 ℃/초 이상으로 할 필요가 있다. 냉각 방법으로는, 예를 들어 핫 프레스 중에 펀치를 하사점에서 1?60 초간 유지하고, 다이와 펀치를 이용하여 부재를 냉각시킨다. 혹은 이것에 공랭을 조합하여 부재를 냉각시킨다. 또한 핫 프레스 후에 부재를 금형으로부터 꺼내고, 액체 또는 기체를 이용하여 냉각시키는 것이, 생산성의 향상이나 각 C 량 범위에 대응한 원하는 TS 를 확보하는 관점에서 바람직하다. 또한, 생산 비용을 과잉으로 증대시키지 않는다는 관점에서는, 냉각 속도는 대체로 400 ℃/초 이하로 하는 것이 바람직하다.

[실시예 1]

표 1 에 나타내는 조건의 강판 No.A?P 를 이용하고, 표 2 에 나타내는 핫 프레스 조건에서 가열, 유지, 핫 프레스, 냉각을 실시하여, 하트 형상의 핫 프레스 부재 No.1?22 를 제조하였다. 또한, 표 1 에 나타내는 Ac₃ 변태점은, 상기의 경험식으로부터 구한 것이다.

핫 프레스에서 사용한 금형은 펀치 폭 70 ㎜, 펀치 숄더 R4㎜, 다이 숄더 R4㎜ 이고, 성형 깊이는 30 ㎜ 이다. 가열은, 가열 속도에 따라 적외선 가열로 또는 분위기 가열로 중 어느 것을 이용하고, 95 vol.%N₂＋5 vol.%O₂분위기 중에서 실시하였다. 또, 냉각은, 강판의 펀치?다이 사이에서의 끼워 넣기와 끼워 넣기로부터 개방된 다이 위에서의 공랭을 조합하여 실시하고, 프레스 (개시) 온도로부터 150 ℃ 까지 냉각시켰다. 이 때, 펀치를 하사점에서 유지하는 시간을 1?60 초의 범위에서 바꿈으로써 냉각 속도를 조정하였다. 또, 일부 부재 (부재 No.20) 는, 핫 프레스에서의 성형 직후에 금형으로부터 꺼내고, 공기를 이용하여 강제 냉각시켰다. 이 때, 이들 냉각에 있어서의 냉각 속도는, 프레스 개시 온도로부터 200 ℃ 까지의 평균의 냉각 속도로 하였다. 또한, 온도는 하트 저부의 위치에서 열전쌍을 이용하여 측정하였다.

그리고, 제조한 핫 프레스 부재의 하트 저부의 위치로부터 강판의 압연 방향에 평행한 방향을 인장 방향으로 하는 JIS 5 호 인장 시험편을 채취하고, JIS Z 2241 에 준거하여 인장 시험을 실시하고, TS 를 측정하였다. 또한, 인장 시험편의 가공시에는, 통상적인 기계 가공으로 마무리한 후, 평행부 및 R 부 (숄더부) 를 ＃300?＃1500 의 페이퍼로 연마하고, 추가로 다이아몬드 페이스트로 버프 연마하여, 기계 가공에 의한 손상을 제거하였다. 이것은, TS 가 본 발명과 같은 초고강도의 레벨에서는, 통상적인 기계 가공만으로는 인장 시험시에 기계 가공에 의한 손상 부분 (작은 흠집 등) 으로부터 조기 파단이 일어나, 본래의 TS 를 평가할 수 없기 때문이다. 또, 인장 시험편의 채취 위치 근방의 조직을, 상기의 방법에 의해 조사하였다.

또, 인장 시험편의 채취 위치의 근방으로부터 잘라낸 소편을 산세하여 표면의 스케일을 제거한 후, 표면의 비커스 경도를, JIS Z 2244 에 준거하여 하중 10 kgf (98.07 N) 로 측정하였다. 측정 점수는 10 점으로 하고, 그들의 평균값을 구하였다. 또한, 표면 경도의 저하 정도를 명확하게 하기 위해, 소편의 판두께 단면을 연마하고, 판두께 중심부의 비커스 경도를, JIS Z 2244 에 준거하여 하중 2 kgf (19.61 N) 로 측정하였다. 측정 점수는 5 점으로 하고, 그들의 평균값을 구하였다.

또한, 인장 시험편의 채취 위치 근방으로부터 잘라낸 소편의 판두께 단면을 연마하고, 나이탈 부식하여, 1/4 판두께 부근의 SEM 이미지를 각 2 시야 촬영하여, 마텐자이트상인지 그 이외의 상인지를 구별하여, 화상 해석에 의해 마텐자이트상의 면적률을 측정하였다. 이 때, 면적률은 2 시야의 평균값이다.

결과를 표 2 에 나타낸다. 핫 프레스 부재 No.10 은 C 함유량이 본 발명의 C 함유량의 상한을 윗도는 경우이고, TS 가 목표로 하는 2130 MPa 를 초과하고 있고, 연성이 극단적으로 부족함으로써 자동차가 충돌했을 때 취성적인 파괴를 일으켜, 필요한 충돌 에너지 흡수량이 얻어지지 않는다는 우려가 있다. 핫 프레스 부재 No.11 은, Sb 함유량이 본 발명 범위의 하한을 밑돌고, 거의 동일한 성분 조성, 제조 조건인 핫 프레스 부재 No.4 에 비해, 표면 경도의 저하가 현저하다. 상기 이외의 핫 프레스 부재는, 본 발명예이고, TS 가 980?2130 MPa 의 범위 내에 있고, 표면 경도의 저하도 작은 것을 알 수 있다. 특히, C 량이 0.34?0.38 % 의 본 발명인 핫 프레스 부재용 강판을 이용하고, 상기한 바람직한 핫 프레스 조건에서 제조한 핫 프레스 부재 No.1, 4, 5, 8, 12?22 에서는, 상기한 바와 같이 C 함유량 범위 : 0.34?0.38 % 에 대응한 원하는 TS : 1960?2130 MPa 가 얻어지고 있고, 표면 경도의 저하도 작은 것을 알 수 있다.

[실시예 2]

표 3 에 나타내는 조건의 강판 No.A?P 를 이용하고, 표 4 에 나타내는 핫 프레스 조건에서 가열, 유지, 핫 프레스, 냉각을 실시하여, 하트 형상의 핫 프레스 부재 No.1?22 를 제조하였다.

그리고, 실시예 1 과 동일한 시험을 실시하여, 핫 프레스 부재의 TS, 표면과 판두께 중심부의 비커스 경도, 마텐자이트상의 면적률을 측정하였다.

결과를 표 4 에 나타낸다. 핫 프레스 부재 No.11 은, Sb 함유량이 본 발명 범위의 하한을 밑돌고, 거의 동일한 성분 조성, 제조 조건인 핫 프레스 부재 No.4 에 비해, 표면 경도의 저하가 현저하다. 상기 이외의 핫 프레스 부재는, 본 발명예이고, TS 가 980?2130 MPa 의 범위 내에 있고, 표면 경도의 저하도 작은 것을 알 수 있다. 특히, C 량이 0.29 % 이상 0.34 % 미만의 본 발명인 핫 프레스 부재용 강판을 이용하고, 상기한 바람직한 핫 프레스 조건에서 제조한 핫 프레스 부재 No.1, 4, 5, 8, 12?22 에서는, 상기한 바와 같이 C 함유량 범위 : 0.29 % 이상 0.34 % 미만에 대응한 TS : 1770 MPa 이상 1960 MPa 미만의 원하는 TS 가 얻어지고 있고, 표면 경도의 저하도 작은 것을 알 수 있다.

[실시예 3]

표 5 에 나타내는 조건의 강판 No.A?P 를 이용하고, 표 6 에 나타내는 핫 프레스 조건에서 가열, 유지, 핫 프레스, 냉각을 실시하여, 하트 형상의 핫 프레스 부재 No.1?22 를 제조하였다.

결과를 표 6 에 나타낸다. 핫 프레스 부재 No.11 은, Sb 함유량이 본 발명 범위의 하한을 밑돌고, 거의 동일한 성분 조성, 제조 조건인 핫 프레스 부재 No.4 에 비해, 표면 경도의 저하가 현저하다. 상기 이외의 핫 프레스 부재는, 본 발명예이고, TS 가 980?2130 MPa 의 범위 내에 있고, 표면 경도의 저하도 작은 것을 알 수 있다. 특히, C 량이 0.21 % 이상 0.29 % 미만의 본 발명인 핫 프레스 부재용 강판을 이용하고, 상기한 바람직한 핫 프레스 조건에서 제조한 핫 프레스 부재 No.1, 4, 5, 8, 12?22 에서는, 상기한 바와 같이 C 함유량 범위 : 0.21 % 이상 0.29 % 미만에 대응한 원하는 TS : 1470 MPa 이상 1770 MPa 미만이 얻어지고 있고, 표면 경도의 저하도 작은 것을 알 수 있다.

[실시예 4]

표 7 에 나타내는 조건의 강판 No.A?I 를 이용하고, 표 8 에 나타내는 핫 프레스 조건에서 가열, 유지, 핫 프레스, 냉각을 실시하여, 하트 형상의 핫 프레스 부재 No.1?9 를 제조하였다. 여기서, 강판 No.A?C, E?I 에서는, 강판 제조의 열연 단계에서 실시하는 압연 전의 디스켈링에 더하여, 1000 ℃ 이상의 고온역에서, 15 % 이상의 압연율로 압연 직후에 수류 충돌압 5 MPa 이상으로 디스켈링을 실시하는 것을 표 7 에 나타내는 횟수 반복하였다. 강판 No.D 에서는, 후자의 디스켈링은 실시하지 않았다.

그리고, 실시예 1 과 동일한 시험을 실시하여, 핫 프레스 부재의 TS, 표면과 판두께 중심부의 비커스 경도, 마텐자이트상의 면적률을 측정하였다. 또, 상기 방법 중 EDS 를 탑재한 EPMA 를 이용하고, 선 분석에 의해 Sb 의 농화 정도를 Sb-max/Sb-ave 로 평가하였다. 또한, 핫 프레스 부재의 하트 저부의 위치로부터 피로 시험편을 복수 장 제조하고, 맥동 인장 피로 시험을 실시하여, 10⁷ 회 반복 부하에 있어서도 미파단이 되는 최대 응력의 평균을 피로 강도로 하고, 피로 강도비 (=피로 강도/TS) 를 구하였다. 통상, TS 가 1180 MPa 를 초과하고 마텐자이트 단상으로 이루어지는 강판의 피로 강도비는 0.55 정도이기 때문에, 본 발명에서는 피로 강도비가 0.58 을 초과하는 경우를 우수한 피로 특성을 갖는다고 하였다.

결과를 표 8 에 나타낸다. 본 발명의 핫 프레스 부재 No.1?4, 6?9 에서는, 상기한 바와 같이 C 함유량 범위 : 0.21 % 이상 0.29 % 미만에 대응한 원하는 TS : 1470 MPa 이상 1770 MPa 미만이 얻어지고, 또한 표면 경도의 저하는 작다. 본 발명 범위 외의 Sb 량이 낮은 핫 프레스 부재 No.5 는, 표면 경도의 현저한 저하가 관찰된다.

피로 강도비는, 모두 통상적인 재료와 동등 이상이며, 특히 Sb 량이 0.002?0.01 % 인 핫 프레스 부재 No.1, 2, 4, 6?9 에서는, 피로 강도비가 0.58 이상이고, 피로 특성이 우수한 것을 알 수 있다. Sb 량이 0.015 % 이고, 통상적인 압연 전의 디스켈링에 더하여, 1000 ℃ 이상의 고온역에서, 15 % 이상의 압연율로 압연 직후에 디스켈링을 1 회 실시한 강판 No.C 로 이루어지는 핫 프레스 부재 No.3 에서는, 통상 정도의 피로 강도비가 얻어지고 있다. 또, 1000 ℃ 이상의 고온역에서, 15 % 이상의 압연율로 압연 직후에 디스켈링을 3 회 실시한 강판 No.A, B, G, H, I 로 이루어지는 핫 프레스 부재 No.1, 2, 7?9 에서는, Sb-max/Sb-ave 가 5 이하이고, 특히 양호한 피로 강도비가 얻어지고 있다.

[실시예 5]

표 9 에 나타내는 조건의 강판 No.A?P 를 이용하고, 표 10 에 나타내는 핫 프레스 조건에서 가열, 유지, 핫 프레스, 냉각을 실시하여, 하트 형상의 핫 프레스 부재 No.1?22 를 제조하였다.

결과를 표 10 에 나타낸다. 핫 프레스 부재 No.11 은, Sb 함유량이 본 발명 범위의 하한을 밑돌고, 거의 동일한 성분 조성, 제조 조건인 핫 프레스 부재 No.4 에 비해, 표면 경도의 저하가 현저하다. 상기 이외의 핫 프레스 부재는, 본 발명예이고, TS 가 980?2130 MPa 의 범위 내에 있고, 표면 경도의 저하도 작은 것을 알 수 있다. 특히, C 량이 0.14 % 이상 0.21 % 미만의 본 발명인 핫 프레스 부재용 강판을 이용하고, 상기한 바람직한 핫 프레스 조건에서 제조한 핫 프레스 부재 No.1, 4, 5, 8, 12?22 에서는, 상기한 바와 같이 C 함유량 범위 : 0.14 % 이상 0.21 % 미만에 대응한 원하는 TS : 1180 MPa 이상 1470 MPa 미만이 얻어지고 있고, 표면 경도의 저하도 작은 것을 알 수 있다.

[실시예 6]

표 11 에 나타내는 조건의 강판 No.A?H 를 이용하고, 표 12 에 나타내는 핫 프레스 조건에서 가열, 유지, 핫 프레스, 냉각을 실시하여, 하트 형상의 핫 프레스 부재 No.1?8 을 제조하였다. 여기서, 어느 강판에 있어서도, 강판 제조의 열연 단계에서 실시하는 압연 전의 디스켈링에 더하여, 1000 ℃ 이상의 고온역에서, 15 % 이상의 압연율로 압연 직후에 수류 충돌압 5 MPa 이상으로 디스켈링을 실시하는 것을 표 11 에 나타내는 횟수 반복하였다.

그리고, 실시예 1 과 동일한 시험을 실시하여, 핫 프레스 부재의 TS, 표면과 판두께 중심부의 비커스 경도, 마텐자이트상의 면적률을 측정하였다. 또, 실시예 4 와 동일하게 하여, Sb-max/Sb-ave, 피로 강도비를 구하였다.

결과를 표 12 에 나타낸다. 본 발명의 핫 프레스 부재 No.1?3, 5?8 에서는, 상기한 바와 같이 C 함유량 범위 : 0.14 % 이상 0.21 % 미만에 대응한 원하는 TS : 1180 MPa 이상 1470 MPa 미만이 얻어지고, 또한 표면 경도의 저하는 작다. 본 발명 범위 외의 Sb 량이 낮은 핫 프레스 부재 No.4 에서는, 현저한 표면 경도의 저하가 관찰된다.

피로 강도비는, 모두 통상적인 재료와 동등 이상이며, 특히 Sb 량이 0.002?0.01 % 인 핫 프레스 부재 No.1?3, 5?7 에서는, 피로 강도비가 0.58 이상이고, 피로 특성이 우수한 것을 알 수 있다. Sb 량이 0.021 % 이고, 통상적인 압연 전의 디스켈링에 더하여, 1000 ℃ 이상의 고온역에서, 15 % 이상의 압연율로 압연 직후에 디스켈링을 1 회 실시한 강판 No.H 로 이루어지는 핫 프레스 부재 No.8 에서는, 통상 정도의 피로 강도비가 얻어지고 있다. 또, 1000 ℃ 이상의 고온역에서, 15 % 이상의 압연율로 압연 직후에 디스켈링을 3 회 실시한 강판 No.A, C, G 로 이루어지는 핫 프레스 부재 No.1, 3, 7 에서는, Sb-max/Sb-ave 가 5 이하이고, 특히 양호한 피로 강도비가 얻어지고 있다.

[실시예 7]

표 13 에 나타내는 조건의 강판 No.A?P 를 이용하고, 표 14 에 나타내는 핫 프레스 조건에서 가열, 유지, 핫 프레스, 냉각을 실시하여, 하트 형상의 핫 프레스 부재 No.1?22 를 제조하였다.

결과를 표 14 에 나타낸다. 핫 프레스 부재 No.2, 3, 6, 7 및 9 는, TS 가 목표로 하는 980 MPa 에 도달하지 않았다. 핫 프레스 부재 No.11 은, Sb 함유량이 본 발명 범위의 하한을 밑돌고, 거의 동일한 성분 조성, 제조 조건인 핫 프레스 부재 No.4 에 비해, 표면 경도의 저하가 현저하다. 상기 이외의 핫 프레스 부재는, 본 발명예이고, TS 가 980?2130 MPa 의 범위 내에 있고, 표면 경도의 저하도 작은 것을 알 수 있다. 특히, C 량이 0.09 % 이상 0.14 % 미만의 본 발명인 핫 프레스 부재용 강판을 이용하고, 상기한 바람직한 핫 프레스 조건에서 제조한 핫 프레스 부재 No.1, 4, 5, 8, 12?22 에서는, 상기한 바와 같이 C 함유량 범위 : 0.09 % 이상 0.14 % 미만에 대응한 원하는 TS : 980 MPa 이상 1180 MPa 미만이 얻어지고 있고, 표면 경도의 저하도 작은 것을 알 수 있다.

Claims

질량% 로, C : 0.09?0.38 %, Si : 0.05?2.0 %, Mn : 0.5?3.0 %, P : 0.05 % 이하, S : 0.05 % 이하, Al : 0.005?0.1 %, N : 0.01 % 이하, Sb : 0.002?0.03 % 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 인장 강도 TS 가 980?2130 MPa 인 것을 특징으로 하는 핫 프레스 부재.
제 1 항에 있어서,
추가로 질량% 로, Ni : 0.01?5.0 %, Cu : 0.01?5.0 %, Cr : 0.01?5.0 %, Mo : 0.01?3.0 % 중에서 선택된 적어도 1 종을 함유하는 것을 특징으로 하는 핫 프레스 부재.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
추가로 질량% 로, Ti : 0.005?3.0 %, Nb : 0.005?3.0 %, V : 0.005?3.0 %, W : 0.005?3.0 % 중에서 선택된 적어도 1 종을 함유하는 것을 특징으로 하는 핫 프레스 부재.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
추가로 질량% 로, B : 0.0005?0.05 % 를 함유하는 것을 특징으로 하는 핫 프레스 부재.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
추가로 질량% 로, REM : 0.0005?0.01 %, Ca : 0.0005?0.01 %, Mg : 0.0005?0.01 % 중에서 선택된 적어도 1 종을 함유하는 것을 특징으로 하는 핫 프레스 부재.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
질량% 로, C : 0.34?0.38 % 인 것을 특징으로 하는 핫 프레스 부재.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
질량% 로, C : 0.29 % 이상 0.34 % 미만인 것을 특징으로 하는 핫 프레스 부재.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
질량% 로, C : 0.21 % 이상 0.29 % 미만인 것을 특징으로 하는 핫 프레스 부재.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
질량% 로, C : 0.14 % 이상 0.21 % 미만인 것을 특징으로 하는 핫 프레스 부재.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
질량% 로, C : 0.09 % 이상 0.14 % 미만인 것을 특징으로 하는 핫 프레스 부재.
제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
질량% 로, Sb : 0.002?0.01 % 를 함유하는 것을 특징으로 하는 핫 프레스 부재.
제 6 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 핫 프레스 부재용 강판.
제 12 항에 기재된 핫 프레스 부재용 강판을, 1 ℃/초 이상의 가열 속도로 가열하고, Ac₃ 변태점?(Ac₃ 변태점＋150 ℃) 의 온도역으로 1?600 초간의 유지 후, 550 ℃ 이상의 온도역에서 핫 프레스를 개시하고, 200 ℃ 까지의 평균 냉각 속도를 3 ℃/초 이상으로 하여 냉각시키는 것을 특징으로 하는 핫 프레스 부재의 제조 방법.
제 13 항에 있어서,
핫 프레스 후에, 부재를 금형으로부터 꺼내고, 액체 또는 기체를 이용하여 냉각시키는 것을 특징으로 하는 핫 프레스 부재의 제조 방법.