KR20150061280A - Steel for hot press forming and manufacturing maehtod the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열간 프레스 성형용 강판에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 자동차용 부품 등에 적용할 수 있는 열간 프레스 성형용 강판 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a steel sheet for hot press forming, more specifically, to a steel sheet for hot press forming which can be applied to automotive parts and the like, and a method of manufacturing the same.
최근, 자동차의 경량화를 위하여 고강도강의 활용이 지속적으로 증가하고 있는데, 이러한 고강도강을 상온에서 가공하게 되면 강판의 마모 및 파단이 발생하기 쉬우며, 가공 도중에 스프링 백 현상이 발생하여 정밀한 치수가공이 어려워지는 문제가 있다.
In recent years, the use of high-strength steels has been continuously increasing in order to lighten the weight of automobiles. When such high-strength steels are processed at room temperature, wear and breakage of the steel sheet are liable to occur, and springback phenomenon occurs during machining, There is a problem to lose.
이에, 결함없이 고강도강을 가공할 수 있는 방법으로서, 열간 프레스 성형(Hot Press Forming, HPF)이라는 방법이 효율적이다.
As a method for machining a high strength steel without defects, a hot press forming (HPF) method is effective.
상기 열간 프레스 성형(HPF) 방법은 강판을 오스테나이트 영역이상 즉, 상전이가 가능한 상태로 가열한 후, 가공과 동시에 급냉을 적용하여 조직을 마르텐사이트로 변태시킴으로써, 고강도의 정밀한 형상을 갖는 제품을 제조할 수 있는 방법이다.
The hot press forming (HPF) method is a method of manufacturing a product having high strength and precise shape by heating the steel sheet to a state of austenite region or more, that is, allowing phase transition, It is a way to do it.
한편, 이러한 고강도강을 고온으로 가열하게 되면 강 표면에 부식이나 탈탄과 같은 표면결함이 발생할 우려가 있어, 이를 방지하기 위한 목적에서 그 표면에 아연계 또는 알루미늄계 도금을 실시한 다음, 열간 프레스 성형(HPF)을 행하고 있다. 이때, 도금층으로 사용된 아연(Zn)이나 알루미늄(Al)은 외부 환경으로부터 강판을 보호하는 역할을 하기 때문에, 강판의 내식성을 향상시킬 수 있다.
On the other hand, if such a high-strength steel is heated to a high temperature, surface corrosion such as corrosion or decarburization may occur on the surface of the steel. To prevent this, zinc- or aluminum- HPF) is performed. At this time, since zinc (Zn) or aluminum (Al) used as a plating layer plays a role of protecting the steel sheet from the external environment, the corrosion resistance of the steel sheet can be improved.
알루미늄 도금강판은 Al의 높은 융점과 도금층 상부에 형성되는 치밀하고도 얇은 Al 산화막으로 인해 고온에서도 도금층에 두꺼운 산화피막을 형성시키지 않는 장점을 가지고 있기는 하나, 아연의 자기희생방식성으로 인해 단면부나 표면의 스크래치에도 강판을 부식으로부터 보호하는 효과가 뛰어난 아연도금강판의 경우 내식성 향상 효과가 더 우수하다. 이에 따라, 알루미늄 도금강판을 대신하여 아연도금강판을 사용한 열간 프레스 성형(HPF)이 제시되고 있는 실정이다.
The aluminum-coated steel sheet has advantages of not forming a thick oxide film on the plating layer even at a high temperature due to the high melting point of Al and the dense and thin Al oxide film formed on the plating layer. However, due to the self- In the case of galvanized steel sheet, which has an excellent effect of protecting the steel sheet against corrosion even on the surface scratch, the corrosion resistance is more excellent. Accordingly, hot press forming (HPF) using a galvanized steel sheet has been proposed in place of an aluminum-plated steel sheet.
아연도금강판을 열간 성형하기 위하여, 강판을 오스테나이트 변태온도 이상으로 가열하게 되는데, 이때 가열온도가 아연층의 융점보다 높아져 강판표면에서 일정시간 동안 아연이 액상상태로 존재하게 된다. 이러한, 액상아연이 강판 표면에 그대로 존재하게 되면, 프레스(press)에서 가공시에 강판 표면에 인장응력이 발생하게 되면서 액상아연이 소지철의 입계(Grain boundary)로 젖어들게 된다. 이와 같이, 입계에 존재하는 아연은 계면의 결합력을 약화시켜 인장응력 하에서 쉽게 크랙이 발생하게 되는 문제가 있으며, 강판 표면에서 발생된 크랙의 전파 속도는 통상 소지철에 비해 빠르고 깊게 전파되는 현상을 보인다.In order to hot-mold the galvanized steel sheet, the steel sheet is heated to a temperature higher than the austenite transformation temperature. At this time, the heating temperature becomes higher than the melting point of the zinc layer, and zinc is present in a liquid state for a certain period of time on the surface of the steel sheet. When such liquid zinc remains on the surface of the steel sheet, tensile stress is generated on the surface of the steel sheet at the time of processing at the press, and the liquid zinc is wetted to the grain boundary of the steel sheet. As described above, the zinc present in the grain boundary weakens the bonding force of the interface and easily cracks under tensile stress, and the propagation speed of the cracks generated on the surface of the steel sheet is usually faster and deeper than that of the base steel .
이와 같은 현상을 액화 취성파괴라고 부르는데, 이는 피로파괴와 굽힘성 저하 등 재질 저하의 문제를 야기할 수 있으므로, 피해야 하는 현상이다.
This phenomenon is referred to as liquefied brittle fracture, which is a phenomenon to be avoided since it may cause problems of material degradation such as fatigue fracture and bending deterioration.
하지만, 아직까지 아연도금강판의 열간 프레스 성형시, 액상 취성파괴문제를 근본적으로 해결하지 못하고 있는 실정이다.
However, in the hot press forming of galvanized steel sheets, the problem of liquid brittle fracture has not been solved yet.
본 발명의 일 측면은, 아연도금강판의 열간 프레스 성형(HPF)시 액화 취성파괴가 발생하는 문제를 효과적으로 억제할 수 있는 방법 및 이로부터 제조된 열간 프레스 성형용 강판에 대하여 제공하고자 하는 것이다.
An aspect of the present invention is to provide a method capable of effectively suppressing the problem of liquefied brittle fracture during hot press forming (HPF) of a galvanized steel sheet, and a steel sheet for hot press forming manufactured from the method.
본 발명의 일 측면은, 소지강판을 준비하는 단계; 상기 소지강판 상에 도금층을 형성하여 도금 강재를 제조하는 단계; 상기 도금 강재를 가열하는 단계; 및 상기 가열직후 급냉하는 단계를 포함하고,According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a steel sheet, Forming a plating layer on the base steel sheet to produce a plated steel material; Heating the plated steel material; And quenching immediately after the heating,
상기 가열하는 단계는 승온속도 10~50℃/s, 가열온도 500~550℃로 실시하고, 상기 급냉하는 단계는 30℃/s 이상의 속도로 실시하는 것을 특징으로 하는 열간 프레스 성형용 강판의 제조방법을 제공한다.
Wherein the heating step is carried out at a heating rate of 10 to 50 占 폚 / s and a heating temperature of 500 to 550 占 폚, and the quenching step is carried out at a rate of 30 占 폚 / s or more .
본 발명의 다른 일 측면은, 소지강판 및 상기 소지강판 상에 형성된 도금층을 포함하고, 상기 도금층 내 델타(delta) 상의 분율이 20% 이하인 열간 프레스 성형용 강판을 제공한다.
Another aspect of the present invention provides a steel sheet for hot press forming comprising a base steel sheet and a plated layer formed on the base steel sheet, wherein a fraction of delta phase in the plated layer is 20% or less.
본 발명에 의하면, 도금 강재를 이용하여 열간 프레스 성형(HPF)을 행함에 있어서 액화 취화현상의 발생이 없는 도금 강재 즉 열간 프레스 성형용 강판을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a plated steel material, that is, a steel sheet for hot press forming, which does not cause liquefaction brittleness when hot press forming (HPF) is performed using a plated steel material.
또한, 본 발명에 의한 열간 프레스 성형용 강판을 이용할 경우, 품질이 우수한 열간 프레스 성형품을 제조할 수 있다는 장점이 있다.
Further, when the steel sheet for hot press forming according to the present invention is used, there is an advantage that a hot press formed article having excellent quality can be produced.
도 1은 본 발명의 일 구현례에 따라 일정 조건으로 가열처리된 도금 강재의 도금층 단면을 관찰한 결과를 나타낸 것이다 ((A): 450℃, (B): 500℃, (C): 550℃, (D): 600℃).FIG. 1 shows a result of observation of a section of a plated layer of a plated steel material subjected to heat treatment under a certain condition according to an embodiment of the present invention ((A): 450 ° C., (B): 500 ° C., , (D): 600 ° C).
본 발명자들은 아연도금강판을 이용하여 열간 프레스 성형(HPF)을 행할시 발생하는 액화 취성파괴는 열간 프레스시 강판 표층에 존재하는 도금층이 액화된 상태로 가공되어 발생하는 것을 인지하였다.
The inventors of the present invention have recognized that liquefied brittle fracture which occurs when hot press forming (HPF) is performed using a galvanized steel sheet is caused by processing a plated layer present in the surface layer of the steel sheet in a liquefied state during hot pressing.
즉, 일반적인 도금 강재를 이용하여 열간 프레스 성형을 행하는 경우, 상기 도금 강재는 소지강판의 오스테나이트 변태를 달성하기 위하여 900℃ 전후로 열처리하는 공정을 거치게 된다. 이때, 상기 열처리는 일정한 승온속도에 의해 실시되므로, 열처리 온도에 도달하는데 일정한 시간이 걸리게 된다.That is, in the case of performing hot press forming by using a general plated steel material, the plated steel material is subjected to a heat treatment process at about 900 ° C to achieve the austenite transformation of the base steel sheet. At this time, since the heat treatment is performed at a constant heating rate, it takes a certain time to reach the heat treatment temperature.
이러한 열처리 과정 중 소지강판 상에 형성된 도금층, 바람직하게 아연 도금층의 용융온도인 420℃를 지나게 되면 상기 도금층은 액체 상태로 변하게 될 것이지만, 실질적으로 온도가 상승하면서 소지철의 Fe가 도금층으로 확산하게 됨에 따라 이는 도금층의 융점 온도가 상승하는 현상이 일어난다. 지속적인 열처리에 의해 소지철의 온도가 500℃ 정도에 이르게 되면, 소지철 계면에 가장 가까운 도금층은 소지철 Fe의 충분한 확산에 의해 델타(delta)상으로 존재하게 되고, 이때 델타상의 용융점은 665℃로 상승하게 되어 고체상태를 유지하게 된다. 하지만, 도금층 상부 즉 도금층의 표면 부분에는 Fe의 확산이 충분히 이루어지지 못하게 되어 제타(zeta)상 또는 Zn으로 이루어져 액체 상태로 존재하게 된다. 그리고, 소지철의 온도가 700℃ 정도에 이르게 되면, 소지철 계면에 가장 가까운 도금층은 감마(gamma)상으로 되고, 그 윗부분은 델타(delta)상으로 이루어지게 되며, 이때 감마상의 융점은 780℃이므로, 소지철의 온도가 상승하더라도 소지철 계면에 인접한 도금층은 고체 상태인 반면, 도금층 표면은 델타상으로 이루어져 있기 때문에 용융된 상태로 존재하게 된다. 소지철의 온도가 이 보다 높아지게 되면, 소지철 계면에 인접한 도금층의 지속적인 Fe 확산으로 인하여 알파(alpha) Fe로 변하게 된다.During the heat treatment process, if the plating layer formed on the base steel sheet, preferably the 420 ° C melting temperature of the zinc plating layer, is changed to the liquid state, the Fe of the base steel diffuses into the plating layer while the temperature rises substantially This causes a phenomenon in which the melting point temperature of the plating layer rises. When the temperature of the ferrous iron reaches 500 ° C due to the continuous heat treatment, the plating layer nearest to the ferrous iron interface is present in the delta phase due to the sufficient diffusion of the Fe Fe, and the melting point of the delta phase is 665 ° C So that the solid state is maintained. However, the diffusion of Fe is not sufficiently performed on the upper surface of the plating layer, that is, the surface portion of the plating layer, and the zeta phase or Zn is present in a liquid state. When the temperature of the ferrite reaches 700 ° C., the plating layer closest to the ferrite interface is in gamma phase and the upper part is in delta phase, and the melting point of the gamma phase is 780 ° C. Therefore, even if the temperature of the ferric iron is increased, the plating layer adjacent to the ferric iron interface is in a solid state, while the surface of the plating layer is in a melted state because it is composed of a delta phase. When the temperature of the iron core is higher than this, it changes into alpha Fe due to the continuous diffusion of Fe in the plating layer adjacent to the iron core interface.
이와 같이, 열처리 온도가 높아질수록 도금층의 표면에서는 액화 또는 액상 형태의 상이 존재하게 되며, 이러한 액상이 존재하는 상태로 프레스 성형을 행하게 되면 도금층 표면에서 크랙이 발생하는 등의 액화 취화현상이 일어나게 되는 것이다.
As described above, as the heat treatment temperature is increased, a liquid phase or a liquid phase is present on the surface of the plating layer. When the press forming is performed in the state where such a liquid phase exists, cracking occurs in the surface of the plating layer .
이에, 본 발명자들은 도금층의 액화를 방지하기 위한 방안에 대하여 깊이 연구한 결과, 아연도금강판의 도금층 상에 존재하는 억제층(inhibition layer)을 제거하는 경우 액화 취성파괴를 억제할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
The inventors of the present invention have conducted intensive studies on preventing the liquefaction of the plating layer, and as a result, it has been confirmed that liquefaction brittle fracture can be suppressed when the inhibition layer existing on the plating layer of the zinc plated steel sheet is removed , Thereby completing the present invention.
보다 구체적으로, 본 발명에서는 도금 강재를 이용하여 열간 프레스 성형함에 있어서, 액화 취성파괴가 억제된 열간 프레스 성형용 강판을 제조하는 방법 및 이로부터 제조된 열간 프레스 성형용 강판을 제공한다.
More specifically, the present invention provides a method for producing a hot press forming steel sheet in which liquefied brittle fracture is suppressed in hot press forming using a plated steel material, and a steel sheet for hot press forming manufactured from the method.
이하, 본 발명의 일 측면인 열간 프레스 성형용 강판의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method of manufacturing a hot press forming steel sheet as one aspect of the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 열간 프레스 성형용 강판의 제조방법은, 준비된 소지강판 상에 도금층을 형성하여 도금 강재로 제조한 후, 상기 제조된 도금 강재를 일정온도로 가열한 후 즉시 급냉하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
The method for producing a hot-rolled steel sheet according to the present invention comprises the steps of forming a plated layer on a prepared base steel sheet to obtain a plated steel material, heating the plated steel material to a predetermined temperature, .
먼저, 본 발명에서 목적하는 도금 강재를 제조하기 위한 소지강판을 준비한다.First, a base steel sheet for preparing a plated steel material desired in the present invention is prepared.
본 발명에 적용되는 소지강판은 특별히 한정되지 아니하며, 일반적인 열간 프레스 성형에 적용되는 강판인 것이라면 충분하다. 다만, 열간 프레스 성형 후의 특성인 가공 후 고강도를 지니기 위해서, 가열 후 프레스 및 급냉에 의해 미세조직이 오스테나이트에서 마르텐사이트로의 변태가 가능한 강판인 것이 바람직하다.The base steel sheet to which the present invention is applied is not particularly limited, and it is sufficient if it is a steel sheet which is applied to ordinary hot press forming. However, it is preferable that the microstructure is a steel sheet capable of transformation from austenite to martensite by pressing and quenching after heating in order to have high strength after processing as a characteristic after hot press forming.
예를들어, 탄소(C): 0.1~0.8중량%, 망간(Mn): 0.5~3.0중량%, 실리콘(Si): 0.02~0.30중량%를 포함하며, 일부 기타 성분을 더 포함하는 강종일 수 있다.
For example, it may be a steel grade containing 0.1 to 0.8% by weight of carbon (C), 0.5 to 3.0% by weight of manganese (Mn) and 0.02 to 0.30% by weight of silicon (Si) .
상기 소지강판의 준비가 완료되면, 이를 도금 강재로 제조하는 것이 바람직하다.When the preparation of the base steel sheet is completed, it is preferable to manufacture it as a plated steel material.
상기 도금 강재는 아연계 도금 강재인 것이 바람직하며, 이를 얻기 위한 도금방법으로는 용융도금, 합금화 용융도금 또는 전기도금 등의 방법을 이용할 수 있으며, 특별히 한정하는 것은 아니다. 상기한 도금을 행한 후에는 상기 소지강판 상에 도금층이 형성되며, 이때 상기 도금층은 용융아연 도금층 또는 용융아연합금 도금층일 수 있다.
The plated steel material is preferably a zinc plated steel material. As the plating method for obtaining this, a method such as hot dip galvanizing, hot dip galvanizing or electroplating may be used, and the method is not particularly limited. After the plating is performed, a plating layer is formed on the base steel sheet, and the plating layer may be a hot-dip galvanized layer or a hot-dip galvanized layer.
한편, 아연도금욕을 이용하여 아연계 도금을 행하는 경우, 상기 아연도금욕에는 Zn 이외에 0.1~0.3중량%의 Al을 포함한다.On the other hand, when zinc plating is performed using a zinc plating bath, the zinc plating bath contains 0.1 to 0.3% by weight of Al in addition to Zn.
아연도금욕 내 함유된 Al은 Zn의 유동성과 도금층의 밀착력을 향상시키는 역할을 하는데, 이러한 도금욕 내 Al은 Fe와 접촉시 Zn보다 더 빠르게 Fe와 결합하는 특성이 있다. 이로 인하여, 도금욕 내 Al의 함량이 미량이더라도 도금 중에 소지철과 접한 부분에서는 Fe와 Al의 합금상인 Fe2Al5 형태로 층이 형성된다. 이러한 합금상은 아연과 소지철 간의 상호확산을 막는 역할을 하며, 이에 억제층(inhibitin layer)라고도 불리운다. 이러한 억제층은 도금층의 밀착성을 향상시키는 역할을 하는 것으로 잘 알려져 있지만, 열간 프레스 성형용 강판에서는 이러한 억제층이 Fe의 확산을 막아 도금층의 융점을 높이지 못함에 따라, 열간 프레스 성형을 위한 가열도중에 도금층의 액화를 촉진하는 역할을 하게 된다. 이와 같이, 도금층의 액화가 촉진되면 액화 취성파괴가 일어날 확률이 높아지므로, 상기 억제층은 제거되어야 할 필요성이 있다.
The Al contained in the zinc plating bath improves the flowability of Zn and the adhesion of the plating layer, and Al in the plating bath has a property of binding to Fe more rapidly than Zn in contact with Fe. Therefore, even if the content of Al in the plating bath is very small, a layer is formed in the form of Fe 2 Al 5, which is an alloy phase of Fe and Al, at the portion contacting with the base iron during plating. Such an alloy phase serves to prevent interdiffusion between zinc and iron oxide, which is also referred to as an inhibitin layer. Such an inhibiting layer is well known to play a role in improving the adhesion of the plating layer. However, in the steel sheet for hot press forming, since such a suppressing layer prevents diffusion of Fe to increase the melting point of the plating layer, Thereby facilitating liquefaction of the plating layer. As described above, if the liquefaction of the plating layer is promoted, the probability of liquefied brittle fracture is increased, so that the inhibiting layer needs to be removed.
이에, 본 발명에서는 상기 도금 강재를 일정온도로 가열하는 단계를 거침으로써, 도금 공정에 의해 소지강판과 도금층 사이에 형성된 억제층을 파괴시키는 것이 바람직하다.
Accordingly, in the present invention, it is preferable to destroy the inhibition layer formed between the base steel sheet and the plated layer by the plating process by heating the plated steel sheet to a predetermined temperature.
상기 가열 공정이 너무 과도하면 억제층이 파괴되는 것과 더불어, Fe 합금화가 과도하게 진행되고 후속되는 열간 프레스 성형을 위한 열처리 과정에서 도금층 내에 아연의 함량이 낮아져 오히려 내식성이 저하되는 문제를 야기하게 된다.If the heating process is excessively excessive, the inhibition layer is destroyed, and the Fe alloying is excessively advanced, and the zinc content in the plating layer is lowered in the heat treatment process for subsequent hot press forming, resulting in a problem that the corrosion resistance is lowered.
본 발명자에 의하여, 도금 강재로서 합금화 용융아연도금강판(GA재)을 이용하는 경우, 가열에 의해 억제층의 파괴는 용이하였으나 도금층 내에 철의 함량이 7~11%인 델타(delta) 상으로 존재함에 따라, 후속되는 열간 프레스 성형시 도금층 내 아연의 함량이 부족하여 내식성이 저하되는 문제가 있음을 확인하였다.
When the galvannealed galvanized steel sheet (GA material) is used as the plated steel by the present inventor, it is easy to break down the inhibition layer by heating, but the plated layer is present in a delta phase in which the iron content is 7 to 11% Accordingly, it has been confirmed that there is a problem that the content of zinc in the plating layer is insufficient in subsequent hot press forming, thereby lowering the corrosion resistance.
반면, 상기 가열 공정이 충분하지 못하면, 억제층의 파괴가 충분히 일어나지 못함에 따라 Fe의 확산이 느려져, 결국 열간 프레스 성형시 액체 취성파괴가 일어나는 문제가 있다.
On the other hand, if the heating process is insufficient, the inhibition of the inhibition layer does not occur sufficiently, so that the diffusion of Fe slows down, resulting in the problem of brittle fracture of the liquid during hot press forming.
따라서, 본 발명에서는 억제층 파괴시 일부 Fe 합금화가 일어나는 것을 고려하여, 도금 강재의 선정시 합금화 처리되지 않은 강재 예컨대 용융아연도금강판(GI재)을 사용하는 것이 바람직할 것이며, 또한 본 발명에서 억제층 파괴를 위해 도금 강재의 가열을 행함에 있어서, 억제층의 파괴는 충분히 일어나면서도 합금화는 최소화시킬 수 있는 정도로 가열을 행하는 것이 바람직하다. 특히, 본 발명에서는 승온속도 10~50℃/s, 가열온도 500~550℃로 실시할 경우, Fe 합금화는 충분히 억제하면서 억제층의 효과적인 파괴를 이룰 수 있으며, 보다 바람직하게는 가열온도를 500~530℃로 제어할 때 충분한 억제층 파괴 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 도금층의 상분율도 이상적으로 얻을 수 있다.
Therefore, in the present invention, it is preferable to use a steel material such as a hot-dip galvanized steel sheet (GI material) which has not undergone alloying treatment in the selection of the plated steel material in consideration of the occurrence of Fe alloying at the time of destroying the inhibiting layer. In heating the plated steel for layer destruction, it is preferable that the heating is performed to such an extent that the destruction of the inhibiting layer takes place sufficiently and the alloying is minimized. Particularly, in the present invention, when the heating rate is 10 to 50 ° C / s and the heating temperature is 500 to 550 ° C, effective inhibition of the inhibition layer can be achieved while sufficiently suppressing Fe alloying, Not only a sufficient suppression layer destruction effect can be obtained but also a phase fraction of the plating layer can be ideally obtained.
또한, 상기 가열은 도금 공정 후 연속적으로 행해질 수 있다.In addition, the heating can be continuously performed after the plating process.
보다 구체적으로, 통상 도금을 행한 후 에어나이프에 의해 설정된 도금량에 맞게 도금층의 두께를 제어할 수 있는데, 이때 상기 에어나이프 상부에 포함하고 있는 가열로에 의해 도금층의 두께가 제어된 도금 강재를 목적하는 온도로 가열할 수 있다.
More specifically, it is possible to control the thickness of the plating layer in accordance with the plating amount set by the air knife after the normal plating is performed. At this time, the plating steel whose thickness is controlled by the heating furnace included in the upper portion of the air knife Lt; / RTI >
상기한 바에 따라 도금 강재를 가열한 후, 상기 도금층 내 델타(delta) 상의 분율이 20% 이하인 것이 바람직하다.After heating the plated steel according to the above, it is preferable that the fraction of the delta phase in the plating layer is 20% or less.
만일, 상기 가열 공정을 완료한 후에 도금층 내 델타(delta) 상의 분율이 20%를 초과하게 되면 도금층 내에 함유된 아연의 함량이 낮아, 후속되는 열간 프레스 성형시 내식성이 저하되는 문제가 있다.
If the content of the delta phase in the plating layer exceeds 20% after the completion of the heating process, the content of zinc contained in the plating layer is low, and the corrosion resistance is deteriorated in the subsequent hot press forming.
상기한 바에 따라 가열을 완료한 직후, 급냉을 행하는 것이 바람직하며, 이때 상기 급냉은 30℃/s 이상의 속도로 250℃ 까지 실시하는 것이 바람직하다.Preferably, quenching is carried out immediately after the completion of the heating according to the above, and the quenching is preferably carried out at a rate of 30 ° C / s or higher to 250 ° C.
상기 급냉은 상기 가열온도에 도달한 직후 바로 실시하는 것이 바람직한데, 이는 상기 가열 공정에 의해 파괴된 억제층을 통해 Fe의 확산을 막기 위한 것이다. 즉, 가열을 완료한 후 급냉을 행하지 아니하면 소지철의 Fe가 도금층으로 점차 확산하며, 이러할 경우 도금층 내 Fe 함량이 지속적으로 증가하여 원하는 상 분율을 갖는 도금층이 얻어지지 않는 문제가 있다.The quenching is preferably performed immediately after the heating temperature is reached, in order to prevent diffusion of Fe through the inhibiting layer destroyed by the heating process. That is, if the heating is completed and then quenching is not performed, the Fe of the ferrous iron gradually diffuses into the plating layer. In this case, the Fe content in the plating layer continuously increases, and thus a plating layer having a desired phase fraction can not be obtained.
이때, 급냉은 250℃ 이하, 바람직하게는 상온까지 행하는 것이 바람직하며, 상기 가열 후 소지철 Fe의 확산을 최대한 억제하기 위하여 30℃/s 이상의 급냉속도로 실시하는 것이 바람직하다. 냉각속도는 빠를수록 소지철 Fe 확산 억제에 유리하므로, 그 상한에 대해서는 특별히 한정하지 아니한다.
At this time, the quenching is preferably carried out at 250 ° C. or lower, preferably at room temperature, and it is preferable to perform quenching at a rate of 30 ° C./s or higher in order to suppress the diffusion of the Fe Fe after the heating. The higher the cooling rate, the more favorable the suppression of diffusion of Fe and Fe, and the upper limit is not particularly limited.
상기한 방법에 의하여 가열 및 급냉 공정을 완료하게 되면, 소지강판과 도금층의 계면을 억제층이 덮고 있지 않은 상태의 도금 강재, 즉 소지강판 상부에 억제층이 존재하지 않거나 거의 존재하지 않은 상태로 도금층이 존재하는 형태를 갖는 도금 강재를 제조할 수 있다.
When the heating and quenching process is completed by the above-described method, the plating steel in a state where the interface between the base steel sheet and the plating layer is not covered with the inhibiting layer, that is, the plating layer, A plated steel material having the present form can be produced.
이하, 본 발명의 또 다른 일 측면인 열간 프레스 성형용 강판에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, a steel sheet for hot press forming, which is another aspect of the present invention, will be described in detail.
본 발명에 따른 열간 프레스 성형용 강판은 소지강판 및 상기 소지강판 상에 형성된 도금층을 포함하고, 상기 도금층 내 델타(delta) 상의 분율이 20% 이하인 것을 특징으로 한다. 보다 구체적으로, 상기 도금층의 상분율은 20% 이하의 델타(delta) 상, 5% 이하의 감마(gamma) 상 및 잔부 제타(zeta) 상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
The steel sheet for hot press forming according to the present invention comprises a base steel sheet and a plated layer formed on the base steel sheet, wherein a fraction of the delta phase in the plated layer is 20% or less. More specifically, it is preferable that the phase fraction of the plating layer is composed of a delta phase of not more than 20%, a gamma phase of not more than 5%, and a residual zeta phase.
상기와 같은, 본 발명의 열간 프레스 성형용 강판은 앞에서 언급한 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조되는 것으로서, 즉 소지강판 상에 도금층을 형성한 도금 강재를 일정 온도로 가열처리하여 제조한 강판인 것이다.
The steel sheet for hot press forming according to the present invention as described above is manufactured by the above-mentioned manufacturing method according to the present invention, that is, a steel sheet produced by heat-treating a plated steel material having a plated layer formed on a non- will be.
상기 도금층은 열간 프레스 성형 후 내식성이 확보될 수 있도록 30g/m2 이상의 도금량, 바람직하게는 50 내지 80g/m2의 도금량으로 형성되는 것이 바람직하다.The coating layer is preferably 30g / m 2 coating weight or more so as to be secure the corrosion resistance after molding, hot press, preferably formed in a coating weight of 50 to 80g / m 2.
상기 도금층은 아연계 도금층으로서, 그 조성은 특별히 제한되지 않으나, 다만 첨가목적에 맞게 Al, Mg, Si, Sn, Pb 등의 합금원소 중 적어도 1종을 포함할 수 있다.
The plating layer is a zinc-based plated layer, and its composition is not particularly limited, but may include at least one of Al, Mg, Si, Sn, Pb and other alloying elements in accordance with the purpose of addition.
상기 본 발명에 따른 열간 프레스 성형용 강판은 후속되는 열간 프레스 성형에 최적화된 도금 강재로서, 이러한 도금 강재를 이용하여 열간 프레스 성형에 적용하는 경우, 열간 프레스를 위한 열처리시 소지철의 Fe가 도금층 내로 빠르게 확산되어 도금층의 융점이 높아지므로 열처리 도중에 도금층이 액화되는 현상을 근본적으로 억제할 수 있어, 열간 프레스 성형 후에 강판 표면에서 크랙(crack)과 같은 결함의 발생을 억제할 수 있는 장점이 있다.
The steel sheet for hot press forming according to the present invention is a plated steel material optimized for the subsequent hot press forming. When the steel sheet is applied to hot press forming using such a plated steel material, the Fe of the low iron during the heat treatment for hot pressing is introduced into the plating layer It is possible to suppress the phenomenon that the plating layer is liquefied in the course of the heat treatment, and it is possible to suppress the occurrence of defects such as cracks on the surface of the steel sheet after hot press forming.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. It should be noted, however, that the following examples are intended to illustrate the invention in more detail and not to limit the scope of the invention. The scope of the present invention is determined by the matters set forth in the claims and the matters reasonably inferred therefrom.
(( 실시예Example ))
먼저, 소지강판으로서 중량%로, C: 0.21%, Si: 0.24%, Mn: 1.56%, Cr: 0.01%, B: 0.003%를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 조성된 강판을 준비한 다음, 상기 소지강판 상에 도금량 55g/m2로 아연 도금하여 아연도금층을 갖는 도금 강재를 제조하였다. 상기 도금시 Al이 0.23%로 첨가된 아연도금욕을 이용하였다.First, a steel sheet containing 0.21% of C, 0.24% of Si, 1.56% of Mn, 0.01% of Cr, and 0.003% of B and containing the remainder Fe and unavoidable impurities in weight percent is prepared as the base steel sheet. The coated steel sheet was plated with a plating amount of 55 g / m < 2 > to produce a plated steel having a zinc plated layer. A zinc plating bath to which 0.23% of Al was added during the plating was used.
상기 제조된 도금 강재에 대하여 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조건으로 가열을 실시하였으며, 상기 가열 처리가 완료된 후 바로 30℃/s 이상의 냉각속도로 급냉처리하여 각각의 도금층 단면을 관찰하였다. 상기 도금층 단면의 관찰 결과는 도 1에 나타내었다.
The prepared plated steel was subjected to heating under the conditions shown in Table 1 below. After completion of the heat treatment, the plated steel was quenched at a cooling rate of 30 ° C / s or higher to observe the cross section of each plated layer. The observation result of the cross section of the plating layer is shown in Fig.
도 1에 나타낸 바와 같이, 가열온도에 따라 도금층의 조직이 변하는 것을 확인할 수 있으며, 특히 가열온도가 증가할수록 소지강판과 도금층 계면에 형성된 억제층의 파괴가 일어나는 것을 확인할 수 있다.
As shown in FIG. 1, it can be seen that the texture of the plating layer is changed according to the heating temperature. Particularly, as the heating temperature is increased, it is confirmed that the inhibition layer formed on the base steel sheet and the plating layer interface is broken.
보다 구체적으로, 도 1의 (A)에 나타낸 바와 같이, 450℃로 가열한 경우 억제층의 파괴가 일어나지 않고, 소지강판과 도금층 계면에 억제층이 그대로 균일하고 치밀하게 존재하는 것을 확인할 수 있다. 이와 같이 억제층을 포함하는 도금 강재는 열처리를 하였음에도 불구하고 열처리를 행하지 않은 일반적인 아연도금강판과 그 특성이 유사하여 액화 취화현상의 발생을 억제하기 어렵다.
More specifically, as shown in Fig. 1 (A), it can be confirmed that the suppression layer is not broken when heated to 450 占 폚, and the suppression layer is present uniformly and densely as it is at the interface between the base steel sheet and the plating layer. As described above, the plated steel material containing the inhibiting layer is similar in properties to a general zinc-plated steel sheet which is not subjected to the heat treatment even though it is subjected to the heat treatment, so that it is difficult to suppress the occurrence of liquefaction embrittlement.
반면, 도 1의 (B)와 (C)에 나타낸 바와 같이, 500℃ 또는 550℃로 가열한 경우에는 소지강판과 도금층 계면에 존재하는 억제층의 파괴가 일어나고, 이로 인해 소지강판의 Fe가 도금층 내로 확산함에 따라 소지강판에 가장 인접한 도금층에서부터 델타(delta)상이 성장하는 것을 확인할 수 있다. 이는, 가열에 의해 억제층이 파괴되면서 파괴된 부분을 통해 소지강판의 Fe가 빠르게 도금층 내로 확산이 일어난 결과에 의한 것이다. 그러나, 가열 직후 급냉을 행한 것에 의해 소지강판의 Fe가 더 이상 확산하는 것을 억제함으로써 도금층 내 델타상 분율을 20% 이하로 제어하였으며, 이와 같은 도금층을 갖는 도금 강재는 액화 취성파괴의 억제를 기대할 수 있을 뿐만 아니라, 도금층 내 성분이 대부분 아연성분으로 이루어져 있으므로 열간 프레스 성형 후에도 우수한 내식성을 확보할 수 있다.
On the other hand, as shown in Fig. 1 (B) and Fig. 1 (C), when the steel sheet is heated to 500 캜 or 550 캜, the inhibition layer existing in the interface between the base steel sheet and the plating layer breaks, It can be seen that the delta phase grows from the plating layer closest to the base steel sheet. This is due to the fact that the Fe of the base steel sheet is rapidly diffused into the plating layer through the fractured portion while the inhibiting layer is broken by heating. However, by rapidly quenching immediately after heating, the delta phase fraction in the plating layer was controlled to 20% or less by suppressing further diffusion of Fe in the base steel sheet, and the plated steel having such a plating layer can be expected to suppress liquefied brittle fracture In addition, since the components in the plating layer are mostly composed of zinc components, excellent corrosion resistance can be ensured even after hot press forming.
그런데, 본 발명자들은 가열온도가 너무 과다한 경우 델타상의 성장이 가속화되어 도금층 내 아연 성분이 불충분하여 오히려 내식성을 저하시키는 것을 확인하였다.However, the present inventors have found that when the heating temperature is excessively high, the growth of the delta phase is accelerated, and zinc component in the plating layer is insufficient, thereby deteriorating the corrosion resistance.
즉, 도 1의 (D)에 나타낸 바와 같이, 600℃로 가열하는 경우 억제층은 효과적으로 파괴되었지만, 소지강판 Fe의 확산이 가속화됨에 따라 델타상을 넘어 감마(gamma)상까지 형성되는 것을 확인할 수 있다.That is, as shown in Fig. 1 (D), when the substrate is heated to 600 ° C, the suppression layer is effectively broken, but it is confirmed that as the diffusion of the base steel Fe is accelerated, the suppression layer is formed beyond the delta phase to a gamma phase have.
이와 같이, 열처리 온도가 너무 과다하면 목적하는 억제층 파괴 효과를 넘어, 도금 강재를 이용한 프레스 성형품에서 필수적으로 요구되는 내식성이 크게 저하되는 문제가 발생하게 된다. 또한, 너무 높은 온도로 가열하기 위해서는 가열로의 라인 속도를 늦춰야 하며, 이러할 경우 생산 비용이 증가하는 문제도 있다.
As described above, if the heat treatment temperature is excessively high, there arises a problem that the corrosion resistance, which is essentially required in a press-molded article using a plated steel material, is significantly lowered beyond the desired inhibiting layer destruction effect. In addition, in order to heat to a too high temperature, the line speed of the heating furnace must be slowed down, which increases the production cost.
따라서, 본 발명에서 목적하는 억제층의 효과적인 파괴와 더불어, 열간 프레스 성형 후에도 우수한 내식성을 확보하기 위해서는, 델타상이 최소로 존재하는 도금 강재를 확보하는 것이 중요하며, 이를 위해서는 적절한 가열온도의 설정이 매우 중요하다.
Therefore, it is important to secure a plated steel material having a minimum delta phase in order to ensure excellent corrosion resistance even after hot press forming, in addition to effective destruction of a desired suppression layer in the present invention. It is important.
Claims (7)
상기 소지강판 상에 도금층을 형성하여 도금 강재를 제조하는 단계;
상기 도금 강재를 가열하는 단계; 및
상기 가열직후 급냉하는 단계를 포함하고,
상기 가열하는 단계는 승온속도 10~50℃/s, 가열온도 500~550℃로 실시하고,
상기 급냉하는 단계는 30℃/s 이상의 속도로 실시하는 것을 특징으로 하는 열간 프레스 성형용 강판의 제조방법.
Preparing a base steel sheet;
Forming a plating layer on the base steel sheet to produce a plated steel material;
Heating the plated steel material; And
Quenching immediately after the heating,
The heating step is carried out at a heating rate of 10 to 50 DEG C / s and a heating temperature of 500 to 550 DEG C,
Wherein the quenching step is carried out at a rate of 30 DEG C / s or higher.
상기 가열하는 단계는 상기 소지강판과 도금층 사이에 형성된 억제층(inhibition layer)을 파괴하는 공정인 열간 프레스 성형용 강판의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the heating step is a step of breaking an inhibition layer formed between the base steel sheet and the plating layer.
상기 가열하는 단계 후, 상기 도금층 내 델타(delta) 상의 분율이 20% 이하인 열간 프레스 성형용 강판의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein a proportion of the delta phase in the plating layer after the heating step is 20% or less.
상기 급냉하는 단계는 250℃ 이하까지 실시하는 것인 열간 프레스 성형용 강판의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the quenching step is carried out up to 250 캜.
상기 도금층 내 델타(delta) 상의 분율이 20% 이하인 열간 프레스 성형용 강판.
A base steel sheet and a plating layer formed on the base steel sheet,
Wherein a proportion of delta phase in the plating layer is 20% or less.
상기 도금층은 용융아연 도금층 또는 용융아연합금 도금층인 열간 프레스 성형용 강판.
6. The method of claim 5,
Wherein the plating layer is a hot-dip galvanized layer or a hot-dip galvanized layer.
상기 도금층은 30g/m2 이상의 도금량으로 형성되는 것인 열간 프레스 성형용 강판. 6. The method of claim 5,
Wherein the plating layer is formed with a plating amount of 30 g / m 2 or more.
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