KR20120095364A - 기계적 저항성에 국지 변이를 갖는 스테인리스 스틸 - Google Patents

기계적 저항성에 국지 변이를 갖는 스테인리스 스틸 Download PDF

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KR20120095364A
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Abstract

본 발명은 주로 Cr을 최소 10.5중량%, C를 최대 1.2중량% 함유하는 스테인리스 스틸 시트에 관한 것으로, 상기 스테인리스 스틸 시트의 미세 구조(microstructure)는 마텐사이트(martensitic) 또는 오스테노-마텐사이트(austeno-martensitic)이고, 마텐사이트를 적어도 2체적% 포함하고, 기계적 저항성이 더 낮고, 마텐사이트의 함량이 상기 시트의 나머지 부분의 마텐사이트 함량보다 적어도 10% 더 낮은 적어도 하나의 국지 부분(local portion)을 포함하고, 상기 국지 부분은 적어도 부분적으로 상기 시트의 두께와 동일한 두께인 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 이러한 스틸 시트를 제조하는 방법 및 이러한 시트의 변형에 의해 얻어질 수 있는 스틸 부분에 관한 것이다.

Description

기계적 저항성에 국지 변이를 갖는 스테인리스 스틸{STAINLESS STEEL HAVING LOCAL VARIATIONS IN MECHANICAL RESISTANCE}
본 발명은 스테인리스 스틸 시트, 더욱 구체적으로는 높은 기계적 저항성을 갖는 스테인리스 스틸 시트의 성형에 관한 것이다.
스테인리스 스틸 시트는 일반적으로 우수한 내식성 덕분에 자동차, 건설 및 산업 부문에서 널리 사용되었다. 본 발명의 범위 내에서, 이들 시트는, 예컨대 프로파일(profiles), 스퀘어 튜브(square tubes), 범퍼 빔(bumper beams), 쉐프트(shafts), 도어 프레임(doorframes)의 형태로 사용되기 위해, 일반적으로 더 성형된다. 이러한 성형 작업은 대부분 벤딩(bending), 프로파일링(profiling) 및 다이-스탬핑(die-stamping)에 의해 행해진다.
기계적 저항성이 높은, 780 MPa보다 높은 스테인리스 스틸 그레이드의 발명의 범위 내에서의 용도(use)는, 파단 저항성의 증가로 급격히 감소하는 파단시 연신율(elongation at break)에 의해 매우 어렵게 만들어진다. 이러한 현상은 많은 문제의 원인이다:
-최소 결합 반경(binding radii)은, 곡률 반경(curvature radii)이 작은 튜브의 제조를 불가능하게 하는, 120°를 초과하지 않는 벤딩 각을 갖는 시트의 두께의 2배보다(6배까지) 크다.
-스프링백(springback)이 매우 마킹(marked)되고, 프로파일의 선택적 용접을 어렵게 한다.
-변형된 부분에서의 제한된 잔류 연신율(residual elongation)은, 동적 스트레스(dynamic stress), 일반적으로 충돌시 변형률이 1 내지 1000 s-1인 동안 잘 부러지는 손상의 원인(the source of brittle failures)이다.
해결방안은 변형을 가능하게 하기 위해 성형될 부분을 국지적으로 처리하는 것이다. 미국특허 US 5,735,163에는 블랭크(blank)의 국지 부분이 성형 전에 경화되는(hardened), 블랭크의 성형방법이 개시되어 있다. 이러한 경화는 강한 밀도 에너지를 제공함으로써 발생된다. 그로부터 발생되는 온도의 상승은, 국지 미세구조의 마텐사이트 또는 베이나이트(bainite)로의 변형을 야기하고, 국지적으로 기계적 저항성을 증가시킨다. 스탬핑의 경우에 있어서, 변형의 방향과 평행하게 경화 라인(hardened line)을 형성함으로써, 스탬핑이 가능하지 않은 그레이드의 손상을 피할 수 있게 한다(it is possible to avoid the failure of not very die stampable grades). 벤딩의 경우에 있어서, 휘어질 블랭크의 외부 측에 마텐사이트 또는 베이나이트의 형성에 관련된 구조적 변형은 국지적 압축 스트레스를 발생시킨다. 벤딩 동안, 이러한 스트레스는 부분적으로 벤딩에 의해 발생된 연장 스트레스(extension stress)를 발생시켜, 스프링백을 한정시킨다.
스프링백의 감소 때문에, 이러한 방법은 상기 언급된 문제 중 오직 하나만을 해결한다. 또한, 그것이 발생시키는 국지적 경화 때문에, 이러한 방법은 적용하기 이미 충분히 어려운, 높은 기계적 저항성을 갖는 스틸이 사용될 수 없다. 마지막으로, 이러한 방법은 탄소-마그네슘 스틸의 사용을 한정하는, 어닐링(annealing) 후 퀀칭(quenching) 동안 마텐사이트 또는 베이나이트의 상 변형(phase transformation)을 겪을 수 있는 스틸을 사용하는 것이 추정된다.
본 발명의 목적은 기계적 저항성이 높은 스테인리스 스틸 시트의 성형을 가능하게 하는 것이다. 앞선 결점을 극복하고, 다른 이점을 얻기 위해 고안되고, 행해졌다.
이러한 목적을 위해서, 본 발명의 제1 목적은 Cr을 최소 10.5중량%, C를 최대 1.2중량% 함유하는 스테인리스 스틸 시트이고, 상기 스테인리스 스틸 시트의 미세 구조(microstructure)는 마텐사이트(martensitic) 또는 오스테노-마텐사이트(austeno-martensitic)이고, 마텐사이트를 적어도 2체적% 포함한다. 이러한 금속 시트는 기계적 저항성이 더 낮고, 마텐사이트의 함량이 상기 금속 시트의 나머지 부분의 함량보다 적어도 10% 더 낮은 적어도 하나의 국지 부분(local portion)을 포함하고; 상기 국지 부분은 적어도 부분적으로 상기 시트의 두께와 동일한 두께를 갖는 것을 특징으로 한다.
두께가 e인, 본 발명에 따른 스틸 시트는 개별적으로 또는 조합으로 선택적인 이하 특징을 포함할 수 있다:
-기계적 저항성이 더 낮은 국지 부분(local portion)의 폭(width)은 상기 금속 시트의 표면에서 e 내지 25e이다.
-상기 스틸 시트의 파단 시(upon breaking) 기계적 저항성이 상기 국지 부분의 외부에서 850 MPa 이상이다.
-기계적 저항성이 더 낮은 국지 부분은,
○ 균일한 기계적 저항성의 마텐사이트 또는 오스테노-마텐사이트 스테인리스 스틸 시트를 국지 열처리(local heat treatment)하거나
○ 균일한 기계적 저항성의 오스테나이트(austenitic) 또는 오스테노-마텐사이트 스테인리스 스틸 시트를 국지 가공 경화(differential work hardening)함으로써 얻어진다.
-기계적 저항성이 더 낮은 국지 부분의 마텐사이트 함량은 상기 시트의 나머지 부분의 함량보다 적어도 2배 더 작고, 상기 시트의 나머지 부분의 함량보다 적어도 4배 작다.
따라서, 기술적 문제를 처리하기 위한 방법으로, 기계적 저항성을 낮추어 변형을 가능하게 하기 위해 시트를 영역을 국지적으로 처리하는 것이 고려된다.
본 발명의 제2 목적은 이하 단계를 필수적으로 포함하는, 본 발명에 따른 스틸 시트를 제조하는 방법에 의해 형성된다:
-오스테나이트, 마텐사이트 또는 오스테노-마텐사이트 스틸 시트를 공급하는 단계로서, 상기 스틸은 Cr을 최소 10.5중량%, C를 최대 1.2중량% 함유하는 스테인리스 스틸이다.
-상기 시트의 전체 또는 부분을 가공 경화하는 단계.
-기계적 저항성이 더 낮고, 마텐사이트 함량이 상기 시트의 나머지 부분의 함량보다 적어도 10% 더 낮은 적어도 하나의 국지 부분을 얻기 위해, 상기 시트를 처리하는 단계로서, 상기 국지 부분은 상기 스틸 시트의 두께와 적어도 부분적으로 동일하다.
또한, 본 발명에 따른 방법은 선택적인 이하 특성을 포함할 수 있다:
-기계적 저항성이 더 낮은 상기 국지 부분은
○ 균일한 기계적 저항성의 마텐사이트 또는 오스테노-마텐사이트 스틸 시트를 국지 열처리하거나,
○ 균일한 기계적 저항성의 오스테나이트(austenitic) 또는 오스테노-마텐사이트 스틸 시트를 국지 가공 경화함으로써 얻어지고,
상기 열처리는 레이저, 유도(induction), 전자빔 또는 심 용접(seam welding)에 의한 온도의 열 상승에서 비롯된다.
본 발명의 제3 목적은 본 발명에 따른 스틸 시트의 변형에 의해 얻어질 수 있는 스틸 부분(steel part)이고, 상기 변형은 기계적 저항성이 더 낮은 상기 국지 부분의 적어도 하나에서 일어난다.
또한, 본 발명에 따른 부분은 이하 선택적인 특성을 포함할 수 있다:
-기계적 저항성이 더 낮은 상기 국지 부분의 적어도 하나를 벤딩(bending), 프로파일링(profiling) 또는 스탬핑(stamping)함으로써 얻어질 수 있다.
-본 발명에 따른 스틸 시트 또는 본 발명에 따른 방법으로 얻어지는 시트를 커팅함으로써 얻어질 수 있다.
-동적 스트레스를 견디는 금속 구조를 제조하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 이하 설명을 읽으면서 명백해질 것이다.
2H, C700 내지 C1300 (이른바 가공-경화 상태(work-hardened state)), 1E, 1D, 2B, 2D, 2R, 2E (이른바 어닐링된 상태(annealed state))란 적합한 스틸(스테인리스 스틸의 NF EN 10088-1 및 -2)을 전달하기 위한 제조 범위 및 기술적 조건을 정의하는 표준을 말한다. C1500은 1500MPa보다 큰 기계적 저항성을 보증하는 가공 경화 2H의 제조 범위를 지정한다(C1500 will designate a manufacturing range with work-hardening 2H guaranteeing a mechanical resistance greater than 1,500 MPa).
본 발명에 따른 스테인리스 스틸 시트는 기계적 저항성에 의해 특징지어진다. 한편으로 첨가 요소(additive element)뿐만 아니라 열 처리 및 시트에 행해질 수 있는 기계적 처리에 의해 제어된다.
첨가 요소는 적합한 시트의 베이스 그레이드(base grade) 및 고유의 기계적 저항성을 정의한다. 본 발명의 범위 내에서, 오스테나이트 구조를 갖는 스테인리스 스틸에 의해 이하 중량 퍼센트를 포함하는 시트를 말한다.
- 10.5 ≤Cr≤ 20
- 0.005 ≤C≤ 1.2
- 0.005 ≤N≤ 2
- 0.6 ≤Ni≤ 5
- 0.1 ≤Mn≤ 15
- 0.1 ≤Mo≤ 5
- 0.1 ≤Cu≤ 3
- 0.05 ≤Si≤ 3
- 0.0001 ≤Ti≤ 1
- 0.0001 ≤Nb≤ 1
상기 조성물의 나머지는 철(iron)과, 연신에 기인한 불순물로 이루어진다.
또한, 함량은 이하 관계를 나타내는 것으로 이해된다.
- 1.48<Creq /Nieq <2.2 :
Creq = %Cr + 1.37 %Mo + 1.5 %Si + 2 %Nb + 3 %Ti
Nieq = %Ni + 0.31 %Mn + 22 %C + 14.2 %N + %Cu
- α'(30/20)>0, α'는 이하 관계로 정의된다:
α'(30/20) = 374.05 - 3.73 %Cr - 23.03%Ni - 503.11%C - 161.70%N - 21.55%Mn
이러한 조성은, 제1 페라이트로 고형화되고(solidifies), 변형 후 가공 경화된 마텐사이트의 0이 아닌 양(non-zero amount)을 함유하는 오스테나이트 스테인리스 스틸을 특징으로 한다. 주로 오스테나이트로 이루어지지만, 종래의 오스테나이트 그레이드는 고형화로부터 잔여 페라이트의 극미량(trace amount)과 라미네이션 조작(lamination operations)에서 기인한 마텐사이트의 극미량을 함유한다.
단독 또는 조합으로 열처리 및 기계적 처리는 소정의 비율로 기계적 저항성을 변형시킨다.
본 발명은 2개의 가능한 대안이 고려된다:
-시트 전체에 균일한 기계적 처리 후 국지적 열처리
-시트 전체에 비균일한 기계적 처리(inhomogeneous mechanical treatment)
두 가지 경우에서, 기계적 특성의 변형은 한편으로 상 변형(phase transformations) 및 다른 한편으로 분해 밀도의 변이(variations in the density of dislocations)가 행해진 적합한 시트의 능력에 의해 가능해졌다.
고려되는 제1 대안의 경우에, 시트 전체에 균일한 가공/경화(제조 범위 2H: C700 내지 C1500)는 오스테나이트의 마텐사이트로의 부분적 변형(partial transformation) 및 분해 네트워크(dislocation network)의 치밀화(densification)에 의한 오스테나이트의 선택적인 경화를 야기한다. 이러한 가공 경화는 형태 1E, 2B, 2D, 2E, 2R의 어닐링된 스테인리스 스틸에 이를 수 있는 최대 값인 780MPa보다 더 큰 기계적 저항성을 얻을 가능성을 제공한다. 그 때문에, 가공 경화된 스틸은 오스테노-마텐사이트 구조, 즉 보통 온도에서 오스테나이트와 마텐사이트의 혼합물로 이루어진 구조를 갖고, 마텐사이트의 체적 분율이 적어도 2%이다. 제2 단계에서, 변형될 부분에서 국지적인 열처리는 마텐사이트에서 오스테나이트로의 부분적 전환을 야기하고, 변위의 수를 감소시킴으로써 오스테나이트의 연성화를 가능하게 한다. 열처리로, 시트의 기계적 저항성이 국지적으로 낮게 할 수 있다. 따라서, 기계적 저항성이 더 낮은 부분이 얻어진다. 기계적 저항성은 어닐링된 오스테나이트 스테인리스 스틸에서 도달될 수 있는 최소값인 500MPa까지 낮아질 수 있다. 이러한 열처리는 이것에 한정되지 않지만, 레이저, 유도(induction), 전자빔 또는 심 용접(seam welding)에 의해 행해질 수 있다. 사용되는 기술에 상관없이, 열 사이클은 마텐사이트의 전환 온도(reversion temperature)라고도 하는, 마텐사이트에서 오스테나이트로의 변형 시작 온도(temperature of the onset of transformation) 이상의 온도로 증가하는 것을 포함한다. 이러한 온도는 오스테나이트 그레이드 전체를 커버하기 위해서, 본 발명의 범위내에서 적합한 스틸 그레이드에 따라 달라지고, 전환 온도(reversion temperature)는 550℃보다 높은 것으로 추정된다. 열처리, 가열(heating), 유지(maintaining) 및 냉각(cooling) 기간은 시트의 그레이드, 시트의 두께, 사용되는 방법에 따라 달라진다: 미리 결정하여, 마텐사이트 체적 분율 및 가능하면 분해 밀도(dislocation density)의 최소 10% 감소시키는 것이 좋다. 이러한 최소 감소(minimum decrease)는 가공 경화 방법에 유래하는 국지 변이를 제거할 가능성을 제공한다. 시트의 표면에서 스틸의 부분적 용융과 0.5e를 초과하지 않는 두께는 허용 가능하다(Partial melting of the steel at the surface of the sheet and over a thickness not exceeding 0.5e is acceptable.). 열처리된 부분은 자가-냉각(self-cooling)에 의해 퀀칭되고(quenched), 열은 이웃하는 부분까지 전달된다. 이러한 현상은 본 발명에 따른 시트를 얻기 위해 파라미터의 퀀칭의 제어를 억제한다.
고려되는 제2 대안(비균일한 기계적 처리)의 경우에, 가공 경화는 구조화된 라미네이션 실린더(structured lamination cylinder)를 사용함으로써 행해진다. 스테인리스 스틸의 가공 경화는 보통 활면 롤(smooth roll)을 사용하여 행해진다. 이번 경우에서, 이러한 실린더는, 가공 경화 시트의 부분이 가공 경화에 의해 남아서, 덜 가공 경화된 오스테나이트 구조를 보존하기 위해, 새겨지거나 스플라인된다(engraved or splined). 이러한 특정 가공 경화는 국지 가공 경화(differential work-hardening)로서 지정된다. 따라서, 기계적 저항성이 더 낮은 부분이 얻어진다.
대안에 관계없이, 이하 상태를 관측하기 위해 조작 조건(operating conditions)은 제어된다:
-기계적 저항성이 더 낮은 부분은 시트의 두께 e와 동일한 두께를 적어도 부분적으로 갖고,
-기계적 저항성이 더 낮은 부분은 이어지는 성형 단계 동안 변형될 수 있는 부분을 포함한다. 이 목적을 위해, 벤딩 반경(bending radii)이 시트의 두께의 2배 내지 6배인 성형 부분을 포함할 것으로 보인다(본 발명에 기대지 않는, 최고의 기계적 저항성을 갖는 스테인리스 스틸의 성형의 경우). 이러한 이유로, 기계적 저항성이 더 낮은 부분의 두께는 e 내지 25e가 바람직하고,
-이러한 부분은 다양한 형태, 선형, 곡선일 수 있고, 근접한 윤곽(closed contour)을 갖거나, 기계적 저항성이 더 낮은 다른 부분과 교차 지점(intersection)을 가질 수 있다.
-이러한 부분의 마텐사이트 함량은 시트의 나머지 부분의 함량보다 적어도 10% 낮다.
스테인리스 스틸 시트 상에, 상기 기재된 대안들 중 하나에 의해 얻어지는 기계적 저항성이 더 낮은 부분의 존재는, 이하를 가능하게 한다:
-이러한 시트를 180°의 각까지 심하게 벤딩(severe bending)하고, 최소 벤딩 반경(bending radii)을 시트 두께의 0.5배의 값까지 낮춘다.
-시트의 미끄럼(slipping) 또는 변형 부분의 좋지 못한 국지화(poor localization of the deformed area)를 피해, 소정의 성형을 가능하게 한다.
-프로파일링 동안 스프링백을 강하게 감소시키고, 이러한 스프링백은 형태 2B, 2D, 2R, 2E, 1E, 1D의 어닐링된 스테인리스 스틸을 갖는 것과 동일하다.
-벤딩력을 감소시키고, 이러한 벤딩력은 2B, 2D, 2R, 2E, 1E, 1D의 어닐링된 스테인리스 스틸이 갖는 것과 동일-즉 적합한 스테인리스 스틸 그레이드(relevant stainless steel grade)에 따라 달라지는 25 내지 50%의 감소-하다.
국지 처리가 행해진 본 발명에 따른 스테인리스 스틸 시트의 경우에, 이러한 열처리에 의해 생성된 시트의 약한 착색(coloration)에 의해 제공되는 이점을 언급한다: 어떠한 어려움 없이, 변형될 부분의 국소화(localization)를 가능하게 한다. 국지 가공 경화(differential work-hardening)를 행한 본 발명에 따른 스테인리스 스틸 시트의 경우에, 변형될 부분의 국지화(localization)는 덜 빛나는 면(less shiny aspect) 및 국지 부분의 다른 조도(different roughness of the local portion)에 의해 제조가 가능하다.
본 발명에 따른 스테인리스 스틸 시트는 당업자에게 일반적으로 잘 알려진 기술에 따라 성형될 수 있고, 그 기술은 예로서 벤딩, 프로파일링, 다이 스탬핑을 들 수 있다. 성형 시에, 변형 부분을 포함하는, 기계적 저항성이 더 낮은 부분은 가공 경화가 행해진다. 오스테나이트의 마텐사이트로의 부분적 변형 및 가능하면 분해 네트워크(dislocation network)의 치밀화(densification)에 의한 오스테나이트의 경화에 의해, 시트의 이러한 부분의 최초 미세구조를 다시 적어도 부분적으로 발견하는 것이 가능하다. 중성 섬유(neutral fiber)가 존재하는 변형 모드의 경우에, 본 발명에 따른 스틸 시트의 기계적 저항성이 더 낮은 부분의 적어도 하나에서 성형된, 스틸 부분(steel part)은, 시트보다 마텐사이트 함량이 낮은 부분의 중성 섬유의 부근에서의 존재에 의해 특징지어진다. 이러한 부분의 검출(detection)은 잔여 스트레스(residual stresses)를 측정하거나 마텐사이트 분율(martensite fraction)을 측정함으로써 행해질 수 있다. 전체 변형의 적용의 경우에, 국지 변형이 행해지지 않은 모든 점을 의미한다.
본 발명에 따른 스틸 시트의 기계적 저항성이 더 낮은 부분의 적어도 하나에서 성형된, 스틸 부분(steel part)은 이하를 가능하게 한다:
-동적 행태(충돌)에서 잘 부러지는 손상(brittle failures)을 피하고, 성형된 부분에서 잔여 연신율을 커지게 하고, 정적 또는 동적 기계적 인성(static or dynamic mechanical toughness)을 개선한다.
-스프링백(springback)의 최소화에 의해 가능한 시트의 2개의 에지(edges) 사이를 용접한다.
또한, 기계적 저항성이 더 낮은 국지 부분은, 동적 스트레스, 특히 충돌시 변형률이 1 내지 1,000s-1인 동안, 성형되지 않을 수 있고, 선호되는 변형 부분(preferential deformation areas)으로서 사용될 수 있다.
본 발명을 설명하기 위해, 시험이 행해졌고, 이하 설명하는 도 1 내지 7을 참조하여, 이것에 한정되지 않는 실시예로서 기재되었다.
도 1(A)는 국지 열 처리 전에 본 발명에 따른 시트의 실례가 되는 미세구조이다. 전해 에칭된 금속 조직 부분.
도 1(B)는 도 1(A)의 확대도로, 마텐사이트는 어둡고, 오스테나이트는 밝다.
도 1(C)는 국지 열 처리 후 본 발명에 따른 시트의 실례가 되는 미세구조이다. 전해 에칭된 금속 조직 부분.
도 1(D)는 도 1(C)의 확대도이다. 미처리 부분의 상세.
도 1(E)는 도 1(C)의 확대도이다. 기계적 저항성이 더 낮은 국지 부분의 상세.
도 2는 기계적 저항성(A)이 낮은 부분의 부근에서 마텐사이트 함량에 대한 시트의 두께의 평균 변화율 및 이 부분(B)의 구조이다.
도 3(A)는 기계적 저항성이 더 낮은 부분을 갖는 본 발명에 따른 시트이다.
도 3(B)는 도 3(A)에 나타낸 시트를 벤딩한 후의 부분이다.
도 4(A)는 기계적 저항성이 더 낮은 부분을 갖는 본 발명에 따른 시트이다.
도 4(B)는 도 4(A)에 나타낸 시트를 벤딩한 후의 부분이다.
도 5(A)는 기계적 저항성이 더 낮은 부분을 갖는 본 발명에 따른 시트이다.
도 5(B)는 도 5(A)에 나타낸 시트를 다이 스탬핑한 후의 부분이다.
도 6은 프로파일링 라인 및 얻어진 부분을 사용한 본 발명에 따른 시트의 실례가 되는 프로파일링이다.
도 7(A)는 본 발명에 따른 시트의 제1 실시형태이다.
도 7(B)는 본 발명에 따른 시트의 다른 실시형태이다.
마텐사이트 함량의 측정은 폐라이트계 스코프(ferritescope)를 사용하여 자기 유도(magnetic induction)의 국지 측정에 의해 행해졌다. 이러한 측정은 시트의 두께에 대한 마텐사이트의 평균 체적 퍼센트를 제공한다. 이러한 비직접적인 측정은 적합한 스틸 그레이드에 따라 달라지는 보정 인자(corrective factor)의 사용이 추정된다. 스테인리스 스틸 1.4318 (301LN) 또는 1.4310(301)의 경우에, 보정 인자는 1.7이다. 포화자기유도(saturation magnetic induction)(signametry)에 의한 직접 측정은 적용에 더욱 어려움이 있지만, 고려될 수 있다.
(실시예)
도 3(A)를 참조하면, 본 발명에 따른 스테인리스 스틸 시트(1)는 기계적 저항성이 더 낮은 4개의 선형 부분(linear portions)(3)을 얻기 위해 국지적으로 처리되었다. 도 3(B)를 참조하면, 앞서 기재한 시트(1)는 프로파일 스틸 부분(profile steel part)(2)을 얻기 위해 기계적 저항성이 더 낮은 부분(3)에서 휘어진다.
도 4(A)를 참조하면, 본 발명에 따른 스테인리스 스틸 시트(11)는 기계적 저항성이 더 낮은 선형 부분(13)을 얻기 위해 국지적으로 처리된다. 도 4(B)를 참조하면, 앞서 기재한 시트(11)는 프로파일 스틸 부분(12)을 얻기 위해 기계적 저항성이 더 낮은 4개의 부분(13)에서 휘어진다. 기계적 저항성이 더 낮은 비성형 부분(non-shaped portions)(13)은 충돌 형태의 동적 스트레스(a dynamic stress of the crash type) 동안 프로파일 스틸 부분(12)의 변형을 이끄는 배열(arrangement)을 갖는다.
도 5(A)를 참조하면, 본 발명에 따른 스테인리스 스틸 시트(21)는 기계적 저항성이 더 낮은 부분(23)을 얻기 위해 국지적으로 처리된다. 도 5(B)를 참조하면 앞서 기재된 시트(21)는 스틸 부분(22)을 얻기 위해 기계적 저항성이 더 낮은 부분(23)에서 다이 스탬핑된다(die-stamped).
도 6을 참조하면, 기계적 저항성이 더 낮은 부분(33)을 얻기 위해 처리된 본 발명에 따른 스테인리스 스틸 시트(31)는 프로파일된 스틸 부분(32)을 얻기 위해 프로파일링 라인(profiling line)(34)을 사용함으로써 프로파일링 된다.
도 7(A)를 참조하면, 스틸 코일(46)은 권출(unwound)되고, 기계적 저항성이 더 낮은 4개의 선형 부분(43)을 갖는, 본 발명에 따른 스테인리스 스틸 시트(41)를 얻기 위해 레이저(45)를 사용하여 국지적 열처리가 행해진다.
도 7(B)를 참조하면, 본 발명에 따른 스테인리스 스틸 시트(51)는 기계적 저항성이 더 낮은 4개의 선형 부분(53)을 얻기 위해 레이저(55)를 사용하여 국지적 열 처리가 행해진다.
바람직한 실시형태에 따라서, 가공-경화된 스테인리스 스틸 1.4318 (301LN)이 사용되어, 이것의 기계적 저항성 Rm(종래의 최대 인장 응력(maximum tensile stress))은 적어도 1,000 MPa (EN 10088/2에 따른 범위 2H를 제조하는 C1000 스테이트)이다. 이 실시예에서, 스틸의 두께는 0.8 mm이고, 금속은 마텐사이트 약 45체적%, 오스테나이트 약 55체적%를 함유한다.
하나의 라인을 따르는 국지화된 열 처리는 4 kW의 CO2 형태의 레이저를 사용하여 행해졌다. 이 경우의 전력은 20%이고, 소스(souce)의 변위는 0.85 m/min(1 m/min 또한 시험됨)이고, 초점은 시트의 상부 표면의 25 mm에 위치한다. 도 2를 참고하면, 레이저 처리는 처리 라인을 따라 어닐링된 구조를 얻을 가능성을 제공하고, 여기서 마텐사이트 퍼센트는 10% 미만이고, 이러한 금속의 어닐링된 상태, 즉 가공 경화되기 전(상태 2B)에 가까운 중앙에서는 1.5%이다. 처리된 라인의 구조는 폭 L_zf 가 상기 시트 두께의 2-4배, 깊이 P_zf 가 상기 시트 두께의 50% 미만으로 한정된 오스테나이트 용융 부분과, 폭 L_zat 가 상기 시트 두께의 3 내지 6배인 열로 영향을 받은 부분을 포함한다. 이러한 부분은 마텐사이트로 거의 완전히 전환(reversion)된다. 2개의 식별 부분(identified areas) 전체는 기계적 저항성이 더 낮은 부분을(portion) 형성한다.
벤딩 시험은 본 발명에 따른 처리된 C1000 시트 및 미처리된 시트 상에 행했다. 본 발명에 따라 처리된 시트 C1000의 벤딩은, 어닐링된 시트 2B와 같이, 어렵지 않게 180°의 각까지 가능하다. 반면에, 벤딩은 작은 크랙이 존재하는, 미처리된 C1000 시트는 90°에서 어렵고, 시험편이 완전한 손상된 180°에서는 불가능했다(표 1).
Figure pct00001

Claims (12)

  1. Cr을 최소 10.5중량%, C를 최대 1.2중량% 함유하는 스테인리스 스틸 시트로서:
    상기 스테인리스 스틸 시트의 미세 구조(microstructure)는 마텐사이트(martensitic) 또는 오스테노-마텐사이트(austeno-martensitic)이고, 마텐사이트를 적어도 2체적% 포함하는 것이고,
    기계적 저항성이 더 낮고, 마텐사이트의 함량이 상기 시트의 나머지 부분의 마텐사이트 함량보다 적어도 10% 더 낮은 적어도 하나의 국지 부분(local portion)을 포함하고, 상기 국지 부분은 적어도 부분적으로 상기 시트의 두께와 동일한 두께인 것을 특징으로 하는, 스테인리스 스틸 시트.
  2. 제1항에 있어서,
    두께가 e인, 상기 스틸 시트의 국지 부분(local portion)의 폭(width)은 상기 시트의 표면에서 e 내지 25e인, 스틸 시트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 스틸 시트의 파단 시(at break) 기계적 저항성이 상기 국지 부분의 외부에서 850 MPa 이상인, 스틸 시트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    기계적 저항성이 더 낮은, 상기 스틸 시트의 국지 부분은,
    -균일한 기계적 저항성(homogeneous mechanical resistance)의 마텐사이트 또는 오스테노-마텐사이트 스테인리스 스틸 시트를 국지 열처리(local heat treatment)하거나
    -균일한 기계적 저항성의 오스테나이트(austenitic) 또는 오스테노-마텐사이트 스테인리스 스틸 시트를 국지 가공 경화(differential work-hardening)함으로써
    얻어지는, 스틸 시트.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    기계적 저항성이 더 낮은, 상기 스틸 시트의 국지 부분은, 마텐사이트의 함량이 상기 시트의 나머지 부분의 마텐사이트 함량보다 적어도 2배 작은, 스틸 시트.
  6. 제4항에 있어서,
    기계적 저항성이 더 낮은, 상기 스틸 시트의 국지 부분은, 마텐사이트의 레벨이 상기 시트의 나머지 부분의 마텐사이트 레벨보다 적어도 4배 더 작은, 스틸 시트.
  7. 이하 단계를 포함하는 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 스틸 시트의 제조방법:
    -오스테나이트, 마텐사이트 또는 오스테노-마텐사이트 스틸 시트를 공급하는 단계로서, 상기 스틸은 Cr을 최소 10.5중량%, C를 최대 1.2중량% 함유하는 스테인리스 스틸인, 단계
    -미세 구조(microstructure)가 마텐사이트를 적어도 2체적% 포함하기 위해, 선택적으로, 상기 시트의 전체 또는 부분을 가공 경화하는 단계
    -기계적 저항성이 더 낮고, 마텐사이트 함량이 상기 시트의 나머지 부분의 함량보다 적어도 10% 더 낮은 적어도 하나의 국지 부분을 얻기 위해, 상기 시트를 처리하는 단계로서, 상기 국지 부분은 상기 스틸 시트의 두께와 적어도 부분적으로 동일한 두께인, 단계.
  8. 제7항에 있어서,
    기계적 저항성이 더 낮은 상기 국지 부분은,
    -균일한 기계적 저항성의 마텐사이트 또는 오스테노-마텐사이트 스틸 시트를 국지 열처리(local heat treatment)하거나
    -균일한 기계적 저항성의 오스테나이트(austenitic) 또는 오스테노-마텐사이트 스틸 시트를 국지 가공 경화(differential work-hardening)함으로써 얻어지고,
    상기 열처리는, 레이저, 유도(induction), 전자빔 또는 심 용접(seam welding)에 의한 온도의 열 상승에서 비롯되는 것인, 방법.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 스틸 시트 또는 제7항 또는 제8항에 따른 방법에 의해 얻어지는 시트의 변형에 의해 얻어질 수 있는 스틸 부분(steel part)으로서:
    상기 변형은, 기계적 저항성이 더 낮은 상기 국지 부분의 적어도 하나에서 일어나는 것인, 스틸 부분.
  10. 제9항에 있어서,
    기계적 저항성이 더 낮은, 상기 국지 부분의 적어도 하나를 벤딩(bending), 프로파일링(profiling) 또는 스탬핑(stamping)함으로써 얻어지는, 스틸 부분.
  11. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 스틸 시트 또는 제7항 또는 제8항에 따른 방법에 의해 얻어지는 시트를 커팅함으로써 얻어질 수 있는, 스틸 부분.
  12. 동적 스트레스(dynamic stresses)를 견디는 금속 구조를 제조하기 위한, 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 부분(part)의 용도(use).
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