KR20120074134A - 이물성 부품의 제조방법 - Google Patents

이물성 부품의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 경량화 및 충돌안전성 등이 요구되는 자동차 등의 부품에 사용되는 이물성 부품에 관한 것으로서, 부가적인 가열장치 사용이나 다이 표면의 처리없이 서로 분리된 2개이상의 다이세트를 사용하여 보다 경제적이고 보다 단순하게 제조할 수 있는 이물성 부품의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일측면에 의하면, 하나의 가열된 성형품을 서로 분리된 2개이상의 다이세트내에 위치시킨 후, 각각의 다이세트에서의 냉각조건을 달리하여 다른 물성을 갖는 2개 이상의 영역을 포함하는 이물성 부품으로 제조하는 것을 특징으로 하는 이물성 부품의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 서로 분리된 2개이상의 다이세트를 사용하여 이물성 부품을 제조할 수 있으므로 부가적인 가열장치 사용이나 다이 표면의 처리없이 보다 경제적이고 보다 단순하게 이물성 부품을 제조할 수 있다.

Description

이물성 부품의 제조방법{Method for Manufacturing a Multi Physical Property Part}
본 발명은 경량화 및 충돌안전성 등이 요구되는 자동차 등의 부품에 사용되는 이물성 부품에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 분리형 프레스 다이를 이용하여 보다 경제적이고 보다 단순하게 이물성 부품을 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근 환경 및 안전규제 강화에 따른 차량 요구조건이 지속적으로 강화되고 있다. 즉, 연비향상을 위한 경량화 요구와 충돌안전성 향상에 대응하기 위하여, 예를 들면, AHSS(Advance High Strength Steel)를 포함한 고강도강의 적용이 확대되고 있다.
특히, 1000MPa 이상의 초고강도강의 적용이 불가피하며, 이를 성형하기 위한 다양한 방안이 연구개발 되고 있다.
도 1에 나타난 바와 같이, 초고강도강의 경우 높은 인장강도를 확보하는 대신 연신율이 매우 낮아지기 때문에 이를 성형하는 데 많은 제약을 가질 수 밖에 없다.
이를 해결하기 위한 방안의 하나로 HPF(Hot Press Forming; 단순히 'HPF'라고도 함) 기술이 개발되었으며, 이 HPF기술은 프레스 경화(Press Hardening) 특성을 활용한 부품 제조 기술이다.
이 기술은 보론강과 같이 경화능이 큰 재료의 판재를 고온상태로 가열한 후 상온의 다이(금형)를 이용하여 성형하는 새로운 판재성형법으로서, 1973년에 스웨덴의 철강사인 SSAB 프라냐에서 개발한 이후 현재 수십 종의 자동차 부품에 대하여 유럽과 미국의 차종을 중심으로 개발·적용되어 왔으며, 최근 국내에서도 그 적용이 확대되고 있는 상황이다.
상기 HPF공정은 B, Mo, Cr등 경화능이 큰 원소를 첨가하여 경화능을 향상시킨 강재를 Ac3변태점 이상인 900℃정도의 고온으로 가열한 다음 프레스 다이에서 한번에 제품을 열간성형하면서 급속 냉각하여 고강도 제품을 제조하는 공법이다.
도 2는 HPF 공정을 도식적으로 나타낸 것이다.
HPF 공정은 직접법(Direct)과 간접법(Indirect)으로 구분되어 질 수 있으며, 각 공정을 도 3에 간략히 도시하였다.
도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 직접법은 고온상태에서 프레스 성형과 다이 켄칭(die quenching)을 동시에 수행하는 방법이며, 간접법은 상온에서 부품을 일부 또는 완전히 성형한 후 고온상태로 가열하여 다이 켄칭(die quenching)하는 방법이다.
각각의 장단점은 아래와 같다.
1) 직접법은 하나의 다이세트내에서 성형과 켄칭(quenching)을 동시에 수행하므로 공정이 단순하다는 장점이 있지만, 고온상태에서 마찰특성이 매우 열위하므로 드로잉 형태의 부품을 제조하는 데에는 한계가 있다는 단점이 있다.
2) 간접법은 상온에서 먼저 프레스 성형을 하여야 하므로 공정이 두 개로 구분되어야 하며, 이로 인해 직접법 대비 공정비용이 증가한다는 단점이 있지만, 상온성형이므로 드로잉 형태의 복잡한 부품의 제작이 가능하다는 장점이 있다.
한편, 충돌부재로 적용되는 부품은 크게 두 가지로 구분할 수 있다.
첫째, 에너지흡수 부재(energy absorption part)로 외부에서 가해지는 충격을 변형을 통하여 흡수하는 부재이다.
대표적으로 전방 사이드 멤버(front side member)의 앞쪽, 후방 사이드 맴버(rear side member)의 뒤쪽과 비-필러(B-pillar)의 아래쪽이 이러한 부품에 해당된다.
둘째, 비침투 부재(anti-intrusion part)로 변형이 거의 발생하지 않는 부재이다. 예를 들면, 충돌시 승객이 타고 있는 공간(cabin zone)을 확보하고 있어야 하므로 여기에 적용되는 충돌부재는 대부분 비침투 부재에 해당된다.
대표적으로 전방 사이드 멤버(front side member)의 뒷쪽, 후방 사이드 맴버(rear side member)의 앞쪽과 비-필러(B-pillar)의 윗쪽을 들 수 있다. 따라서, 비침투 부재의 경우 HPF을 적용하여 충돌성능을 향상시키는 사례가 급격히 늘어나고 있으며, 충돌흡수 부재는 상대적으로 연신율이 높은 AHSS를 적용하고 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 전방 사이드 멤버, 후방 사이드 맴버 및 비-필러와 같은 부재의 경우 에너지 흡수부재와 비침투 부재가 결합되어 있는 형태이며, 일반적으로 두 부재를 각각 성형하여 용접하여 사용하고 있다.
이와 같이 두 부재를 분리하여 성형하는 문제를 해결하기 위하여 HPF강과 일반 고강도강을 TWB(Tailor Welded Blank)로 만들어 적용하는 방법과 부위별로 열처리특성을 다르게 하여 하나의 부품에서 이강도(異强度)가 구현되도록 하는 방법이 제안되었다.
특히, 열처리특성을 다르게 하여 강도차이를 얻는 방법은 냉각속도제어 및 가열온도제어로 크게 나누어진다.
상기 가열온도제어방법은 고강도 영역과 고연신 영역의 가열온도를 달리하여 상변태를 조절하는 방법으로서, 짧은 싸이클 타임(cycle time)의 유지가 가능하다는 장점이 있지만, 부가적인 가열장비가 필요하다는 단점이 있다.
한편, 상기 냉각제어방법에는 고연신 영역의 다이 온도를 높게 설정하여 냉각속도를 조절하는 방법과 고연신 영역의 갭(gap) 또는 홈을 크게 설정하여 접촉면적을 조절하는 방법이 있으며, 전자는 구현이 용이하다는 장점이 있지만, 다이온도 조절장치가 필요하고 싸이클 타임이 증가하는 단점이 있고, 후자는 개념적으로 가능하나 복잡한 다이가공이 필요하고 싸이클 타임이 증가하는 단점이 있다.
본 발명은 부가적인 가열장치 사용이나 다이 표면의 처리없이 서로 분리된 2개이상의 다이세트를 사용하여 보다 경제적이고 보다 단순하게 제조할 수 있는 이물성 부품의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 설명한다.
본 발명의 일측면에 의하면, 하나의 가열된 성형품을 서로 분리된 2개이상의 다이세트내에 위치시킨 후, 각각의 다이세트에서의 냉각조건을 달리하여 다른 물성을 갖는 2개 이상의 영역을 포함하는 이물성 부품으로 제조하는 것을 특징으로 하는 이물성 부품의 제조방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 성형품은 상기 2개이상의 다이세트에 의해 성형한 것이고, 성형 후 각각의 다이세트에서의 냉각조건을 달리하여 다른 물성을 갖는 2개 이상의 영역을 포함하는 이물성 부품으로 제조하는 것이다.
상기 물성은 예를 들면, 항복강도, 인장강도, 연신율, 인성, 소성이방성지수(r) 및 면내이방성(Δr)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종이다.
상기 물성이 인장강도이고, 이때 강재로는 CCT 곡선에서 마르텐사이트상을 형성할 수 있는 최소냉각속도인 임계냉각속도(Critical Cooling Rate; CCR)가 50℃/s < CCR < 600℃/s 인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 CCR를 갖는 강재를 사용하여 이강도 부품을 제조하는 바람직한 방법은 예를 들면, 상기 강재를 Ac3 변태점이상으로 가열한 후, 서로 분리된 2개이상의 다이세트에 의하여 성형 및 프리 켄칭한 다음, 상대적으로 저강도 영역을 얻고자 하는 영역은 다이세트와 성형품이 접촉되지 않도록 하여 공냉한 다음, 다시 다이세트와 성형품이 접촉되도록 하여 포스트 켄칭(post-quenching)하고, 그리고 상대적으로 고강도 영역을 얻고자 하는 영역은 상기 성형 및 프리켄칭후에도 계속 다이세트와 성형품이 접촉되도록 하여 다이켄칭하여 부품을 제조하는 것이다.
상기 고강도 영역에서는 마르텐사이트가 지배적으로, 예를 들면, 80vol.%이상 생성되도록 하고, 그리고 상기 저강도 영역에서는 페라이트, 베이나이트 및 퍼얼라이트 중 1종 이상 또는 페라이트, 베이나이트 및 퍼얼라이트 중 1종 이상과 50vol.%이하의 마르텐사이트가 생성되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 서로 분리된 2개이상의 다이세트를 사용하여 이물성 부품을 제조할 수 있으므로 부가적인 가열장치 사용이나 다이 표면의 처리없이 보다 경제적이고 보다 단순하게 이물성 부품을 제조할 수 있다.
도 1은 통상적인 철강소재들의 강도-연신율 다이어그램이다.
도 2는 통상적인 HPF(Hot Press Forming)공정의 기본 개념도이다.
도 3은 통상적인 직접(Direct) 및 간접(Indirect) HPF 공정의 개념도이다.
도 4는 본 발명에 따라 이물성 부품을 제조하는 방법에 바람직하게 적용될 수 있는 2개의 분리된 다이세트를 구비한 성형장치의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 5는 본 발명에 따라 이물성 부품을 제조하는 방법의 바람직한 일례를 나타내는 이물성 부품 제조공정 개념도이다.
도 6은 본 발명에 따라 이강도 부품을 제조하는 방법의 바람직한 일례를 나타내는 이물성 부품 제조공정 개념도이다.
도 7은 본 발명의 이물성 부품을 제조하는 방법에 따라 제조된 이강도 부품의 인장강도 및 조직 분포도이다.
도 8은 본 발명의 이물성 부품을 제조하는 방법에 따라 제조된 다른 이강도 부품 의 인장강도 및 조직 분포도이다.
도 9는 본 발명의 이물성 부품을 제조하는 방법에 따라 제조된 또 다른 이강도 부품의 인장강도 분포도이다.
도 10은 강재들의 임계냉각속도(CCR)를 나타내는 CCT 다이아그램이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 하나의 가열된 강재를 서로 분리된 2개이상의 다이세트에 의하여 성형한 후, 또는 하나의 가열된 성형품을 서로 분리된 2개이상의 다이세트내에 위치시킨 후, 각각의 다이세트에서의 냉각조건을 달리하여 다른 물성을 갖는 2개 이상의 영역을 포함하는 이물성 부품으로 제조하는 것이다.
상기 물성은 강재 또는 부품의 냉각속도에 따라 변화되는 것이라면, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 항복강도, 인장강도, 연신율, 인성, 소성이방성지수(r) 및 면내이방성(Δr)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종을 들 수 있다.
본 발명이 적용되는 강재로는 냉각속도에 따라 물성이 변화되는 것이라면, 특별히 한정되는 것은 아니며, 상기 강재에는 합금등도 포함됨은 물론이다.
예를 들면, 이강도 부품을 제조하기 위해서는 적절한 임계냉각속도(Critical Cooling Rate; CCR; CCT 곡선에서 마르텐사이트상을 형성할 수 있는 최소냉각속도)를 갖는 강재를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따라 이물성 부품을 제조하기 위해서는 2개 이상의 다이세트를 포함하는 성형장치를 준비하는 것이 필요하다.
도 4에는 본 발명의 이물성 부품의 제조에 바람직하게 적용될 수 있는 성형장치의 바람직한 일례가 도시되어 있다.
도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 이물성 부품의 제조에 바람직하게 적용될 수 있는 성형장치(10)는 서로 분리된 다이세트(11)(12)를 포함한다.
상기 하나의 다이세트(11)는 상부다이(111) 및 하부다이(112)를 포함하고, 다른 다이세트(12)는 상부다이(121) 및 하부다이(122)를 포함하며, 이 상부다이(111)(121) 및 하부다이(112)(122)에 의해 목적하는 형상의 성형품이 제조된다.
상기 다이세트(11)(12)들은 서로 독립적으로 구동이 가능 하도록 구조적으로 분리되어 있다.
상기 상부다이(111)(121) 및 하부다이(112)(122)의 각각에는 냉각홀(113)(123)이 구비되어 있는데, 이 냉각홀(113)(123)은 통상적인 HPF 부품 제조에서와 같이 다이 온도를 유지하는 역할을 수행하기 위해 냉각수와 같은 냉매가 흐르도록 형성되어 있다.
상기 성형장치(10)는 다이세트(11)(12)내의 강재를 가열할 수 있는 가열수단(도 4에는 도시되어 있지 않음)을 포함하거나 또는 상기 다이세트(11)(12)가 강재를 가열할 수 있도록 구성될 수도 있다.
상기 다이세트(11)(12)내의 강재를 가열하는 수단은 특별히 한정되는 것은 아니며, 통상적으로 사용되는 것이라면 어느 것이나 사용가능하다.
도 4에는 2개의 분리된 다이세트를 포함하는 성형장치가 도시되어 있지만, 본 발명에서는 이에 한정되지 않고, 3개 이상의 다이세트를 포함하는 성형장치를 사용할 수 있다.
상기와 같이, 3개 이상의 분리된 다이세트를 사용하는 경우에는 하나의 부품이 서로 다른 물성을 갖는 3개 이상의 영역을 포함할 수 있도록 할 수도 있다.
이하, 도 5를 통해 본 발명의 이물성 부품을 제조하는 방법을 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따라 이물성 부품을 제조하기 위하여 가열된 블랭크 강재 또는 상온에서 성형한 부품을 가열한 후, 도 5에 나타난 바와 같이, 서로 분리된 다이세트(21)(22)에 위치시킨 다음[도 5(a)], 블랭크 강재의 경우에는 성형 및 프리-켄칭(Pre-quenching)을 행하고, 성형한 부품은 프리-켄칭(Pre-quenching)을 행한다[도 5(b)].
상온에서 일부 성형한 부품도 본 발명에 적용가능한데, 이 경우에는 다이세트(21)(22)에 위치시켜 성형되지 않은 부분의 성형과 함께 프리-켄칭(Pre-quenching)을 행한다.
다음에, 서로 분리된 다이세트(21)(22)내의 부품을 서로 다른 냉각속도로 냉각한다. 예를 들면, 도 5에서와 같이, 하나의 다이세트(21)를 부품과 접촉되지 않도록 분리시켜 부품을 공냉시켜 저냉각속도영역을 얻고, 다른 다이세트(22)는 부품과 접촉한 상태를 유지하여 다이켄칭하여 고냉각속도영역을 얻는 방식으로 냉각시킬 수 있다[도 5(c)].
또한, 도 5에서와 같이, 하나의 다이세트(21)를 부품과 접촉되지 않도록 분리시켜 부품을 일정한 온도까지만 공냉하여 저냉각속도영역을 얻은 다음, 다이세트(21)를 다시 부품과 접촉시켜 고냉각속도영역과 같이 포스트 켄칭(다이켄칭)을 할 수도 있다[도 5(d)].
이하에서는 상기 물성이 인장강도인 경우를 예를 들어 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6에는 본 발명의 이물성 부품의 제조방법에 따라 이강도 부품을 제조하는 방법의 일례가 도시되어 있다.
이강도 부품으로 제조하고자 하는 강재를 준비하여 가열로에서 가열한다.
이 때, 가열은 Ac3변태점 이상에서 충분한 시간 가열하여 강재 전체를 완전히 오스테나이트(Austenite)화 되도록 하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 가열된 강재를 가열로에서 추출하여, 도 6에 나타난 바와 같이, 다이세트로 이송하여[도 6(a)], 성형 및 프리-켄칭(Pre-quenching)을 행한다[도 6(b)].
상기 가열로에서 추출 후 다이세트까지 강재를 이송시키는데 소요되는 이송시간은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 15초 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 가열된 강재의 이송은 로봇 등을 이용하거나 작업자가 직접 수행할 수 있다.
상기 성형 및 프리-켄칭(Pre-quenching)은 가열된 강재를 최종형상의 부품으로 성형하는 동시에 온도를 상변태(phase transformation)가 발생하기 쉬운 온도로 떨어뜨리는 공정이다.
상기 성형 및 프리-켄칭 시간은 목적하는 형상으로 성형함과 함께 목적하는 조직을 얻을 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니지만, 1~6초 정도로 제한하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 공정시간은 2~4초 정도이다.
이는 부품 형상으로 성형이 충분히 이루어지고 저강도 영역에서 페라이트, 퍼얼라이트 및 베이나이트의 상변태가 쉽게 일어날 수 있도록 충분히 온도가 떨어지도록 하기 위함이다.
상기와 같이 성형 및 프리-켄칭이 종료된 강재의 온도는 목적에 따라 적절히 선정하면 충분하지만, 500~800℃정도로 유지하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 강재의 온도는 550~650℃이다.
상기와 같이 성형 및 프리 퀘칭한 다음, 상대적으로 저강도 영역을 얻고자 하는 영역은 다이세트와 성형품이 접촉되지 않도록 하여 공냉한 다음[도 6(c)], 다시 다이세트와 성형품이 접촉되도록 하여 포스트 켄칭하고[도 6(d)], 그리고 상대적으로 고강도 영역을 얻고자 하는 영역은 상기 성형 및 프리켄칭후에도 계속 다이세트와 성형품이 접촉되도록 하여 다이켄칭[도 6(d)]하여 이강도 부품을 제조한다.
상기 저강도 영역의 공냉 상태는 저강도 영역에서 다이와 강재가 접촉되지 않도록 다이를 강재로부터 분리함으로써 유지된다.
공냉 상태에서 냉각속도는 매우 느리므로 강재는 상변태과정을 겪게 되며, 가열에 의해 생성된 오스테나이트가 페라이트, 베이나이트 및 퍼얼라이트 중의 1종 또는 2종이상으로 변하게 된다.
생성되는 상(phase)(조직)은 강재의 성분에 따라 달라지게 되며, 상변태 양은 공냉 시간에 비례하므로 시간을 길게 할수록 저강도 영역을 생성하는데 유리한다.
상기 공냉시간은 5초이상이 바람직하지만, 싸이클 타임을 고려하면, 5~30초 정도가 보다 바람직하다.
한편, 고강도 영역에서는 강재와 다이가 계속 접촉상태로 있어 빠른 냉각속도를 유지하게 한다.
따라서, 이 영역에서는 오스테나이트가 직접 마르텐사이트로 변태되어 고강도화 된다.
지속적으로 다이 켄칭된 고강도 영역과는 달리 공냉된 저강도 영역은 400℃이상의 높은 온도를 유지하고 있다.
부품 취출시 부위별 온도 편차에 의한 형상 뒤틀림 및 마르텐사이트 변태완료를 위해 부품의 전영역을 다이와 접촉시켜 켄칭시키는 포스트 켄칭 공정이 필요하다.
부품 취출온도와 금형재질에 따라 포스트 켄칭 공정시간은 달라질 수 있는데, 5초이상이 바람직하며, 싸이클 타임을 고려하면, 5~30초 정도가 보다 바람직하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
(실시예 1)
하기 표 1의 조성을 갖는 강재를 도 5에 나타난 다이세트를 이용하여 하기 표 2의 제조조건으로 이강도 부품을 제조한 후, 그 결과를 도 7 내지 도 9에 나타내었다.
도 7 내지 도 9의 결과는 부품의 1/2에 대하여 나타낸 것이다.
도 7은 강재 A에 대한 결과를, 도 8은 강재 B에 대한 결과를, 도 9(a)는 강재 C에 대한 결과를, 그리고 도 9(b)는 강재 D에 대한 결과를 나타낸다.
하기 표 1의 강재 A, B, C 및 D의 부품제조 공정 적용 전 인장강도는 각각 465MPa, 649MPa, 506MPa 및 716MPa이다.
하기 표 2에서, 이송시간은 가열된 강재를 가열로에서 꺼낸 후부터 성형장치에 인입시킬 때까지의 시간을 의미한다.
강종 C Si Mn P S Al Mo Ti Nb Cu B N W Sb
A 0.08 0.120 1.300 0.017 0.0002 0.035 0.040 - - - 0.0008 0.00005 - -
B 0.127 0.159 1.649 0.015 0.0011 0.0480 0.0639 0.0024 0.0006 0.0104 0.0019 0.0072 0.0009 0.0005
C 0.082 0.248 0.878 0.020 0.0026 0.0274 0.0011 0.0019 0.0285 0.0138 0.0001 0.0032 0.0005 0.0004
D 0.254 0.245 1.561 0.010 0.0020 0.0268 0.0015 0.0469 0.0005 0.0098 0.0017 0.0123 0.0316 0.0004
고강도 영역 저강도 영역 싸이클
타임(초)
이송시간
(초)		 성형 및 다이켄칭시간(초) 이송시간
(초)		 성형 및 프리 켄칭시간(초) 공냉시간
(초)		 포스트 켄칭
시간(초)
10 37 10 2 20 15 47
도 7에 나타난 바와 같이, 강재 A의 경우에는 부품의 고강도 영역에서는 인장강도가 1100MPa 이상이고 저강도 영역에서는 인장강도가 500MPa 정도임을 알 수 있다.
그리고, 상분포 측면에서는 고강도 영역에서는 마르텐사이트가 지배적으로 형성되고, 저강도 영역에서는 페라이트가 지배적으로 생성됨을 알 수 있다.
또한, 도 8에 나타난 바와 같이, 강재 B의 경우에는 부품의 고강도 영역에서는 인장강도가 1300MPa 이상이고 저강도 영역에서는 인장강도가 700MPa 정도임을 알 수 있다.
그리고 상분포 측면에서는 고강도 영역에서는 풀 마르텐사이트(Full Martensite)가 생성되고 저강도 영역에서는 페라이트, 마르텐사이트 및 베이나이트가 생성됨을 알 수 있다. 이상의 결과는 본 발명에 의해 이강도 부품의 제조가 용이하고 소재에 따라 강도분포를 조절할 수 있음을 확인할 수 있다.
한편, 도 9(a)에 나타난 바와 같이, 강재 C의 경우는 전체적으로 강도감소가 발생하였다. 따라서, 강재 C는 경화능(quenchability)이 매우 작은 강재임을 알 수 있다.
도 9(b)에 나타난 바와 같이, 강재 D의 경우는 전체적인 강도증가가 급격히 발생한 것을 알 수 있다.
따라서, 강재 D는 경화능이 매우 큰 강재이다.
이상의 결과로부터 강재특성에 따라 이강도 부품의 제작이 가능하지 않을 수도 있으며, 이는 강재의 경화능과 밀접한 관계를 가짐을 알 수 있다. 즉, 강재의 경화능이 매우 작거나 큰 소재는 제안된 발명을 적용하여 이강도 부품을 적용할 수가 없을 수도 있다.
(실시예 2)
실시예 1의 표 1에 제시된 강재 A,B,C 및 D에 대한 CCT 곡선에서 마르텐사이트상을 형성할 수 있는 최소냉각속도인 임계냉각속도(CCR)를 조사하고 그 결과를 도 10에 나타내었다.
도 10(a)는 강재 A의 것을, 도 10(b)는 강재 B의 것을, 도 10(c)는 강재 C의 것을, 그리고 도 10(d)는 강재 D의 것을 나타낸다.
도 10에 나타난 바와 같이, 강재 A는 임계냉각속도가 200℃/s 정도이며, 강재 B는 임계냉각속도가 70℃/s정도임을 알 수 있는데, 이 두 강재의 경우에는 실시예 1에도 밝혀진 바와 같이 본 발명 공정에 의해 이강도 부품의 제조가 가능하다.
반면에, 강재 C는 임계냉각속도가 600℃/s 이고, 강재 D는 50℃/s임을 알 수 있는데, 이 두 강재의 경우에는 실시예 1에도 밝혀진 바와 같이 본 발명 공정에 의해 이강도 부품의 제조가 어렵다.
이러한 결과로부터 본 발명 공정에 의해 이강도 부품의 제조가 가능한 강재를 선택하는데 임계냉각속도가 크게 영향을 미침을 알 수 있다.
본 발명자들은 많은 실험을 통해 본 발명의 이강도 부품의 제조에 바람직하게 적용될 수 있는 강재는 임계냉각속도가 50℃/s 보다는 크고 600℃/s 보다는 작은 것임을 확인할 수 있었다.
보다 바람직하게는, 임계냉각속도가 70℃/s 보다는 크고 200℃/s 보다는 작은 강재이다.
10: 성형장치
11,12, 21, 22: 다이세트
111,121: 상부다이
112,122: 하부다이
113, 123: 냉각홀

Claims (10)

  1. 하나의 가열된 강재를 서로 분리된 2개이상의 다이세트에 의하여 성형한 후, 각각의 다이세트에서의 냉각조건을 달리하여 다른 물성을 갖는 2개 이상의 영역을 포함하는 이물성 부품으로 제조하는 것을 특징으로 하는 이물성 부품의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 물성이 항복강도, 인장강도, 연신율, 인성, 소성이방성지수(r) 및 면내이방성(Δr)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 이물성 부품의 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 물성이 인장강도이고, 상기 강재는 CCT 곡선에서 마르텐사이트상을 형성할 수 있는 최소냉각속도인 임계냉각속도(Critical Cooling Rate; CCR)가 50℃/s < CCR < 600℃/s 인 것을 특징으로 하는 이물성 부품의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 강재를 Ac3 변태점이상으로 가열한 후, 서로 분리된 2개이상의 다이세트에 의하여 성형 및 프리 퀘칭한 다음, 상대적으로 저강도 영역을 얻고자 하는 영역은 다이세트와 성형품이 접촉되지 않도록 하여 공냉한 다음, 다시 다이세트와 성형품이 접촉되도록 하여 포스트 켄칭(post-quenching)하고, 그리고 상대적으로 고강도 영역을 얻고자 하는 영역은 상기 성형 및 프리켄칭후에도 계속 다이세트와 성형품이 접촉되도록 하여 다이켄칭하는 것을 특징으로 하는 이물성 부품의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 고강도 영역에서는 마르텐사이트가 80vol.%이상 생성되도록 하고, 그리고 상기 저강도 영역에서는 페라이트, 베이나이트 및 퍼얼라이트 중 1종 이상 또는 페라이트, 베이나이트 및 퍼얼라이트 중 1종 이상과 50vol.%이하의 마르텐사이트가 생성되도록 하는 것을 특징으로 하는 이물성 부품의 제조방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 성형 및 프리 켄칭시간이 1-6초인 것을 특징으로 하는 이물성 부품의 제조방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 공냉시간이 5-30초인 것을 특징으로 하는 이물성 부품의 제조방법.
  8. 제4항에 있어서, 상기 포스트 켄칭시간이 5-30초인 것을 특징으로 하는 이물성 부품의 제조방법.
  9. 하나의 가열된 성형품을 서로 분리된 2개이상의 다이세트내에 위치시킨 후, 각각의 다이세트에서의 냉각조건을 달리하여 다른 물성을 갖는 2개 이상의 영역을 포함하는 이물성 부품으로 제조하는 것을 특징으로 하는 이물성 부품의 제조방법.
  10. 강재로 이루어지고 일부 성형된 부분 성형품을 Ac3 변태점이상으로 가열한 후, 서로 분리된 2개이상의 다이세트에 의하여 성형되지 않은 부분의 성형 및 프리 퀘칭한 다음, 상대적으로 저강도 영역을 얻고자 하는 영역은 다이세트와 성형품이 접촉되지 않도록 하여 공냉한 다음, 다시 다이세트와 성형품이 접촉되도록 하여 포스트 켄칭(post-quenching)하고, 그리고 상대적으로 고강도 영역을 얻고자 하는 영역은 상기 성형 및 프리켄칭후에도 계속 다이세트와 성형품이 접촉되도록 하여 다이켄칭하는 것을 특징으로 하는 이물성 부품의 제조방법.
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