KR20160014658A - Method for producing a component by hot forming a pre-product made of steel - Google Patents

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KR20160014658A
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미카엘 브라운
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잘쯔기터 플래시슈탈 게엠베하
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Abstract

본 발명은 강으로 제조된 반제품을 열간 성형함으로써 부품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 반제품은 성형 온도로 가열되고, 다음에 재성형되고, 상기 부품은 성형 공정 후에 800 Mpa의 최소 인장 강도를 구비하는 베이나이트계 미세구조를 갖는다. 공정에서, 특정의 합금 조성을 구비하는 반제품은 Ac1 변태 온도 미만의 온도로 가열되고, 상기 반제품은 이미 적어도 50%의 베이나이트로 이루어진 미세구조를 갖는 강으로 이루어져 있다.The present invention relates to a method of manufacturing a component by hot forming a semi-finished product made of steel. The semi-finished product is heated to the molding temperature and then re-molded, and the part has a bainite-based microstructure having a minimum tensile strength of 800 MPa after the molding process. In the process, a semi-finished product having a certain alloy composition is heated to a temperature below the Ac 1 transformation temperature, and the semi-finished product is already made of steel having a microstructure of at least 50% bainite.

Description

강으로 제조된 반제품을 열간 성형함으로써 부품을 제조하는 방법{METHOD FOR PRODUCING A COMPONENT BY HOT FORMING A PRE-PRODUCT MADE OF STEEL}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method of manufacturing a component by hot-

본 발명은 특허 청구항 1의 전제부에 따라 강으로 제조된 반제품을 열간 성형함으로써 부품을 제조하는 방법에 관한 것이다. 이하에서, 반제품이라는 용어는, 예를 들면, 코일로부터 절단된 시트 또는 절단된 플레이트 또는 이음매없는 튜브 또는 용접된 튜브를 의미하고, 선택적으로 이것은 추가적으로 냉간 드로잉될 수 있다.The present invention relates to a method of manufacturing a component by hot-forming a semi-finished product made of steel according to the premise of claim 1. In the following, the term semi-finished product means, for example, a sheet cut from a coil or a cut plate or a seamless tube or a welded tube, optionally this can additionally be cold drawn.

이러한 부품은 주로 자동차 및 유틸리티 차량 산업에서 사용되지만, 또한 기계 구조 또는 건물 구조에서도 용도를 찾아 볼 수 있다.These components are used primarily in the automotive and utility vehicle industries, but can also be found in mechanical or building structures.

격렬하게 경쟁하는 시장으로 인해 자동차 제작자들은 신속한 소모를 저감함과 동시에 최상의 가능한 쾌적함 및 탑승자 보호를 유지하기 위한 해법을 끊임없이 모색해야 한다. 이러한 맥락에서 중요한 인자는, 한편으로, 모든 차량 부품의 중량을 절감하는 것이지만, 다른 한편으로, 작동 중에 또는 충돌의 경우에 높은 정적 응력 또는 동적 응력에 노출되는 경우의 개별 부품의 유리한 거동이다.Because of the fiercely competitive marketplace, automakers must constantly seek solutions to reduce the expense and maintain the best possible comfort and passenger protection. An important factor in this context is, on the one hand, to reduce the weight of all vehicle components, but on the other hand, the favorable behavior of the individual components when exposed to high static or dynamic stresses during operation or in the event of a collision.

예비-재료 제조자는 벽 두께를 감소시킬 수 있고, 동시에 제조 중 및 작동 중에 개선된 부품 특성을 보유할 수 있는 고강도 및 초고강도의 강을 제공함으로써 이러한 요건에 대처하도록 모색하고 있다.Pre-material manufacturers are seeking to meet these requirements by providing high strength and ultra high strength steels that can reduce wall thickness and at the same time have improved part properties during manufacture and operation.

그러므로 이들 강은 강도, 전성, 강인성, 에너지 흡수 및 부식 저항, 그리고, 예를 들면, 냉간 성형 및 용접 중에 그 가공가능성에 관한 비교적 높은 요구에 부합해야 한다.These steels therefore have to meet strength, toughness, toughness, energy absorption and corrosion resistance, and relatively high demands on their machinability, for example during cold forming and welding.

전술한 양태에 비추어, 열간 성형가능한 강으로 부품을 제조하는 것은 낮은 재료 비용으로 높아진 요건에 이상적으로 부합되므로 중요성이 증대되고 있다.In view of the above-described aspects, manufacturing parts with hot-moldable steel is of increasing importance as it ideally meets the requirements raised at low material costs.

성형 공구로 열간 성형에 의해 프레스-경화가능한 강으로 제조된 반제품의 ?칭에 의한 부품의 제조는 DE 601 19 826 T2로부터 공지되어 있다. 이 경우, 시트 금속 블랭크는 사전에 오스테나이트화 온도를 초과하여 800 - 1200℃까지 가열되고, 선택적으로 아연으로 코팅되거나 아연 주성분으로 제공되고, 열간 성형에 의해 선택적으로 냉각된 공구 내에서 부품으로 성형되고, 여기서 시트 또는 부품은 열을 신속하게 제거함으로써 성형 중에 성형 공구 내에서 ?칭 경화(프레스-경화)되고, 그 결과 요구되는 미세구조 및 강도를 얻는다.The manufacture of parts by semi-finished products made of press-hardenable steel by hot forming with a forming tool is known from DE 601 19 826 T2. In this case, the sheet metal blank is preheated to a temperature in excess of the austenitizing temperature to 800 - 1200 ° C, optionally coated with zinc or provided as a zinc main component, molded into parts in a tool optionally cooled by hot forming Where the sheet or part is quickly cured (press-cured) in the forming tool during molding by quickly removing the heat, resulting in the required microstructure and strength.

금속 코팅은 열연강판 또는 냉연강판 상에 또는 이것으로부터 제조된 반제품 상에 통상적으로 연속 용융 코팅 방법에 의해 부식 방지로서, 예를 들면, 용융 아연 도금 또는 용융 알루미늄 도금으로서 적용된다.The metal coating is applied on the hot rolled steel sheet or the cold rolled steel sheet, or on the semi-finished product produced therefrom, as corrosion inhibition, for example by hot-dip galvanizing or hot-dip aluminum plating, by a continuous melt coating method.

다음에 플레이트는 열간 성형을 위해 사용되는 성형 공구를 위한 크기로 절단된다. 용융 코팅을 포함하여 형성되는 피가공물 또는 블랭크를 제공하는 것도 가능하다.The plate is then cut to size for the forming tool used for hot forming. It is also possible to provide a workpiece or blank that is formed including a molten coating.

형성될 반제품 상에 열간 성형 전의 금속 코팅의 적용은 이 코팅이 기본 재료의 스케일생성(scaling)을 효과적으로 방지하므로 이러한 공정에서 유리하고, 추가의 윤활 효과에 기인되어 과도한 공구 마모를 방지한다.The application of the metal coating on the semi-finished product to be formed before hot forming is advantageous in this process because it effectively prevents scaling of the base material and prevents excessive tool wear due to additional lubrication effects.

이 적용 분야를 위한 공지된 열간 성형가능한 강은, 예를 들면, 망가니즈-붕소 강 "22MnB5"이고, 또한 최근의 DE 10 2010 024 664 A1에 따른 공기 경화가능한 강이다.Known hot-moldable steels for this application are, for example, manganese-boron steel "22MnB5 ", and also air hardenable steels according to the recent DE 10 2010 024 664 A1.

충분한 강인성을 가지면서도 980 Mpa를 초과하는 매우 높은 강도를 구비하는 부품을 얻기 위해, EP 2 546 375 A1로부터 다이-경화에 의해 초기 상태에서 페라이트인 미세구조를 갖는 강을 형성하고, 단계적 공정에 의해 완성된 부품 내에 베이나이트, 템퍼링된 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 미세구조를 형성하는 것이 공지되어 있다. 여기서 형성될 시트 금속은 먼저 750 내지 1000℃의 온도로 가열되고, 이 온도에서 5 내지 1000초 동안 유지되고, 다음에 350 내지 900℃에서 성형되고, 50 내지 300℃로 냉각된다. 마지막으로, 부품은 350 내지 490℃의 온도로 재가열되고, 이것은 5 내지 1000초의 시간 동안 유지된다. 이 경우, 완성된 부품의 미세구조는 10 내지 85%의 마르텐사이트, 5 내지 40%의 잔류 오스테나이트 및 적어도 5%의 베이나이트로 구성된다.In order to obtain a component having a very high strength exceeding 980 MPa while having sufficient toughness, a steel having a microstructure that is ferrite in an initial state is formed by die-curing from EP 2 546 375 A1, It is known to form microstructures of bainite, tempered martensite and retained austenite in the finished part. The sheet metal to be formed here is first heated to a temperature of 750 to 1000 占 폚, held at this temperature for 5 to 1000 seconds, then molded at 350 to 900 占 폚, and cooled to 50 to 300 占 폚. Finally, the part is reheated to a temperature of 350 to 490 캜, which is maintained for a time of 5 to 1000 seconds. In this case, the microstructure of the finished part consists of 10 to 85% of martensite, 5 to 40% of retained austenite and at least 5% of bainite.

그러나, 프레스-경화에 의한 열간 성형에 의한 부품의 제조는 여러 가지 단점을 갖는다.However, the production of parts by hot-pressing by press-curing has several disadvantages.

하나의 관점에서 이 방법은 오스테나이트화 온도까지 반제품을 가열하는 단계를 요구하고, 또한 페라이트로부터 오스테나이트로의 변태 중에 많은 양의 에너지를 요구하고, 이것에 의해 이 공정은 비싸지게 되고, 상당한 양의 CO2를 생성한다.In one respect, this method requires a step of heating the semi-finished product to the austenitizing temperature and also requires a large amount of energy during the ferrite to austenite transformation, which makes this process expensive, Of CO 2 .

또한, 시트 금속 표면의 과도한 스케일생성을 방지하기 위해, 추가의 금속 보호층 또는 전술한 바와 같은 래커계 보호층 또는 가열 및 성형에 기인되는 스케일형성된 표면의 상당한 후처리가 요구된다.Further, in order to prevent excessive scale formation of the sheet metal surface, a considerable post-treatment of a further metal protective layer or a lacquer-based protective layer as described above or a scale-formed surface due to heating and molding is required.

Ac3 온도를 초과하는 온도에서의 성형은 통상적으로 800℃를 상당히 초과하는 온도에서 수행되므로 이들 층의 온도 안정성 관하여 극히 높은 요구가 부여된다.Molding at temperatures in excess of the Ac 3 temperature is typically carried out at a temperature well in excess of 800 [deg.] C, thus giving very high demands on the temperature stability of these layers.

또한 추가의 단점은, 프레스-경화 후의 대응하는 부품 강도를 얻기 위해, 오로지 충분한 변태-불활성을 구비하는 변태-가능한 강이 사용될 수 있으므로, 이것은 성형 후에 원하는 미세구조 및 경도를 달성하기 위해 고가의 합금 첨가물을 함유해야 한다.A further disadvantage is that, to obtain the corresponding part strength after press-hardening, only the transformation-capable steel with sufficient transformation-inertness can be used, Additives should be included.

요약하면, 오스테나이트화 온도를 초과하는 온도에서의 열간 성형에 의해 강 부품을 제조하는 공지된 방법은 장시간의 항온처리 시간에 맞물려 대형의 노를 필요로 하므로 높은 제조 비용 및 에너지 비용을 초래한다.In summary, the known methods of making steel components by hot forming at temperatures above the austenitization temperature require large furnaces in conjunction with long term heat treatment times, resulting in high manufacturing and energy costs.

고강도 강의 성형 능력을 개선시키기 위해, DE 10 2004 028 236 B3은 냉간 성형(온간 성형(warm forming)) 대신 400 내지 700℃의 온도에서 열간 성형에 의해 피가공물을 부품으로 추가로 처리하는 것이 기재되어 있다. 여기서 단점은 성형된 부품이 변태 온도 미만에서의 가열로 인해 연화되는 것, 즉, 출발 상태에 비해 강도가 감소되는 것이다.To improve the forming ability of high strength steels, DE 10 2004 028 236 B3 describes the further processing of workpieces as parts by hot forming at temperatures of 400 to 700 DEG C instead of cold forming (warm forming) have. The disadvantage here is that the molded part is softened by heating below the transformation temperature, i.e., the strength is reduced compared to the starting state.

DE 10 2011 108 162 A1은 Ac1-변태 온도 미만의 온도에서 강으로 제조된 반제품을 온간 성형함으로써 부품을 제조하는 방법을 개시하고 있고, 여기서 부품의 강도 증가는 성형 온도로의 가열 전에 반제품을 냉간 성형함으로써 달성된다. 선택적으로, 추가의 강도 증가는 베이나이트계 강, 마르텐사이트계 강, 마이크로-합금된 강 및 이중상 또는 다중상 강과 같은 보다 높은 강도의 재료를 사용함으로써 달성될 수 있다. 여기서 단점은 성형 온도로의 가열 전에 요구되는 냉간 성형에 기인되는 추가의 비용이다. 열간 성형 중에 이중상 강은 또한 성형 중에 에지 브레이크(edge brake)에 의해 유발되는 파괴에 대해 민감하다는 단점을 갖는다.DE 10 2011 108 162 A1 discloses a method of producing parts by warm-forming a semi-finished product made of steel at a temperature below the Ac 1 transformation temperature, wherein the increase in the strength of the part causes the semi-finished article to become cold . Optionally, additional strength increases can be achieved by using higher strength materials such as bainitic steels, martensitic steels, micro-alloyed steels and dual phase or multi phase steels. The disadvantage here is the additional cost due to the required cold forming before heating to the shaping temperature. The dual phase steel during hot forming also has the disadvantage that it is sensitive to fracture caused by edge braking during molding.

보다 고강도 강을 사용하는 경우에 표적화된 방식으로 온간 성형 후에 부품의 기계적 특성을 설정하기 위한 반제품의 미세구조에 관한 제원 또는 고수되는 구체적 합금 조성은 개시되어 있지 않다.There is no disclosure on the specification or adherent concrete alloy composition regarding the microstructure of semi-finished products for setting the mechanical properties of the parts after warm-forming in a targeted manner in the case of using higher-strength steels.

본 발명의 목적은, 비용-효과적이고, 공지된 프레스 경화에 의한 열간 성형에 비견되거나 그보다 개선된 성형된 부품의 특성을 달성할 수 있는, Ac1-변태점 미만의 온도에서 강으로 제조된 반제품을 열간 성형함으로써 부품을 제조하는 방법을 설명하는 것이다. 특히 본 발명의 목적은 완성된 부품의 800 Mpa을 초과하는 강도, 700 Mpa을 초과하는 항복 강도, 8%를 초과하는 파단신율(A80) 및 전성 파괴 거동을 달성하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a semi-finished article made of steel at a temperature less than the Ac 1 transformation point, which is cost-effective and which can achieve the properties of a molded part which is comparable to or better than that of hot- A method of manufacturing a component by hot forming. Particularly, it is an object of the present invention to achieve a strength of more than 800 MPa, a yield strength of more than 700 MPa, a elongation at break (A 80 ) of more than 8% and a plastic failure behavior of the finished part.

본 발명에 따르면, 이 목적은 강으로 제조된 반제품을 열간 성형함으로써 부품을 제조하는 방법에 의해 해결되고, 반제품은 성형 온도로 가열된 후에 성형되고, 성형 후의 부품은 800 Mpa의 최소 인장 강도를 갖는 베이나이트 미세구조를 갖고, 반제품은 Ac1-변태 온도 미만의 온도로 가열되고, 반제품은 이미 적어도 50%의 베이나이트의 미세구조를 갖는 강으로 제조되고, 반제품은 다음의 중량%의 합금조성을 갖는다.According to the present invention, this object is solved by a method of manufacturing a component by hot-forming a semi-finished product made of steel, wherein the semi-finished product is molded after being heated to a molding temperature and the molded component has a minimum tensile strength of 800 MPa The semi-finished product is heated to a temperature below the Ac 1 transformation temperature and the semi-finished product is already made of steel having a microstructure of at least 50% bainite, and the semi-finished product has the following weight percent alloy composition .

C: 0.02 내지 0.3C: 0.02 to 0.3

Si: 0.01 내지 0.5Si: 0.01 to 0.5

Mn: 1.0 내지 3.0Mn: 1.0 to 3.0

P: 최대 0.02P: 0.02 max

S: 최대 0.01S: Up to 0.01

N: 최대 0.01N: Up to 0.01

Al: 최대 0.1Al: 0.1 max

Cu: 최대 0.2Cu: Up to 0.2

Cr: 최대 3.0Cr: Up to 3.0

Ni: 최대 0.2Ni: Up to 0.2

Mo: 최대 0.2Mo: Up to 0.2

Ti: 최대 0.2Ti: Up to 0.2

V: 최대 0.2V: Up to 0.2

Nb: 최대 0.1Nb: 0.1 max

B: 최대 0.01B: Up to 0.01

프레스 경화에 의해 부품을 제조하기 위한 DE 601 19 826 T2 또는 EP 2 546 375 A1로부터 공지된 방법에 비해, 본 발명에 따른 방법은 초기 상태에서 이미 베이나이트를 갖는 강을 이용함으로써 반제품의 초기 상태의 기계적 특성과 동일하거나 그보다 우수한 기계적 특성 값을 갖는 부품을 상당히 더 낮은 가열용 에너지 요건으로 제공하는 장점을 갖는다. 이것은 에너지 비용을 절약시킨다.Compared to the process known from DE 601 19 826 T2 or EP 2 546 375 A1 for the production of parts by press-curing, the process according to the invention can be carried out by using a steel already having bainite in its initial state, Has the advantage of providing components with mechanical properties equal to or better than their mechanical properties at considerably lower heating energy requirements. This saves energy costs.

DE 10 2011 108 162 A1에 비해, 본 발명에 따른 합금 조성 및 초기 상태에서 이미 적어도 50%의 베이나이트의 미세구조를 갖는 반제품을 이용하면, 강도를 증가시키기 위한 반제품의 추가의 냉간 성형 단계가 불필요하고, 부품의 요구되는 기계적 특성은 온간 성형 후에 표적화된 방식으로 조절될 수 있다.Compared to DE 10 2011 108 162 A1, using an intermediate product according to the invention and a semi-finished product already having at least 50% of the bainite microstructure in the initial state, an additional cold forming step of the semi-finished product for increasing the strength is unnecessary And the required mechanical properties of the part can be adjusted in a targeted manner after warm-forming.

언급된 합금 조성을 갖고, 이미 베이나이트를 갖는 반제품용 강을 사용하는 것은, 출발 재료가 이미 높은 인장 강도 및 전성을 갖고, 이것은 무변태 성형 후에도 유지되거나 심지어 더 높아지므로, 매우 유리하다.The use of semifinished steels with already mentioned alloy composition and already imbenite is very advantageous since the starting material already has a high tensile strength and electrical conductivity, which is maintained or even higher after non-transformation.

본 발명에 따른 방법을 위해 사용되는 베이나이트계 강은 반제품의 제조 중에 이미 대응하는 온도 프로파일을 통해 자신의 미세구조를 갖는다. 열연강판의 경우, 이 미세구조는, 예를 들면, 열-기계적 압연을 통해 형성되고, 냉연강판의 경우, 예를 들면, 냉간 압연 후의 어닐링 공정에 의해 또는 용융 아연도금 중에도 형성된다.The bainite steels used for the process according to the invention have their own microstructure through the corresponding temperature profile already during the production of the semi-finished product. In the case of a hot-rolled steel sheet, this fine structure is formed, for example, through thermomechanical rolling, and in the case of a cold-rolled steel sheet, for example, by an annealing process after cold rolling or during hot- dip galvanizing.

다른 고강도 강에서 성형 후에 관찰되는 "연화"는 이 베이나이트계 강에서는 관찰되지 않는다. "연화"는 종종 미세구조 변태와 관련되고, 따라서 시간 및 온도 임계적이다. 다른 한편 금속 베이나이트계 강으로 제조된 본 발명에 따른 반제품의 사용은 무반응적이므로, 예를 들면, 가열 및 성형 중의 의도적 및 비의도적인 시간 및 온도 변화는 기계적 특성의 결함을 초래하지 않는다. 이러한 유리한 재료 거동의 결과 복잡한 다단 공정 단계가 재현 가능하게 수행될 수 있다."Softening" observed after molding in other high strength steels is not observed in these bainitic steels. "Softening" is often associated with microstructure transformation, and thus is time and temperature critical. On the other hand, the use of semi-finished products according to the invention made of metal bainite steels is non-reactive, for example intentional and unintentional time and temperature changes during heating and molding do not lead to defects in mechanical properties. As a result of this advantageous material behavior, complex multi-step process steps can be performed reproducibly.

이러한 합금 개념 및 베이나이트 미세구조를 사용하는 것의 특별한 장점은 또한 적어도 50%의 베이나이트, 소량의 페라이트, 잔류 오스테나이트 및 마르텐사이트를 갖는 극히 미세하고 균질인 미세구조이다.A particular advantage of using this alloy concept and bainite microstructure is also an extremely fine and homogeneous microstructure with at least 50% bainite, small amounts of ferrite, retained austenite and martensite.

미세구조가 적어도 70%의 베이나이트를 갖고, 잔류 오스테나이트 + 마르텐사이트의 비율이 10% 미만이고, 잔부가 철로 이루어지는 경우, 요구되는 기계적 특성을 달성하기 위해 매우 유리하다.When the microstructure has at least 70% bainite, the ratio of retained austenite + martensite is less than 10%, and the remainder is iron, it is very advantageous to achieve the required mechanical properties.

반제품의 베이나이트계 강이 다음의 합금 조성을 중량%로 갖는 경우에 매우 균일하고 균질인 재료 특성이 달성될 수 있다.Very homogeneous and homogeneous material properties can be achieved when the bainite based semi-finished steel has the following alloy composition in weight percent.

C: 0.02 내지 0.11%C: 0.02 to 0.11%

Si: 0.01 내지 0.5%Si: 0.01 to 0.5%

Mn: 1.0 내지 2.0%Mn: 1.0 to 2.0%

P: 최대 0.02%P: Up to 0.02%

S: 최대 0.01%S: Up to 0.01%

N: 최대 0.01%N: Up to 0.01%

Almin: 0.015 내지 0.1%Al min : 0.015 to 0.1%

B: 최대 0.004%B: Up to 0.004%

Nb+V+Ti: 최대 0.2%Nb + V + Ti: Up to 0.2%

본 발명의 더 개량된 실시형태에서, 반제품의 강은 다음의 합금 조성을 중량%로 갖는다.In a further improved embodiment of the present invention, the semi-finished steel has the following alloy composition in weight percent.

C: 0.05 내지 0.11%C: 0.05 to 0.11%

Si: 0.01 내지 0.5%Si: 0.01 to 0.5%

Mn: 1.0 내지 2.0%Mn: 1.0 to 2.0%

P: 최대 0.02%P: Up to 0.02%

S: 최대 0.01%S: Up to 0.01%

N: 0.003 내지 0.01%N: 0.003 to 0.01%

Almin: 0.03 내지 0.1%Al min : 0.03 to 0.1%

B: 최대 0.004%B: Up to 0.004%

Mo: 0.04 내지 0.2Mo: 0.04 to 0.2

Si: 0.04 내지 0.2Si: 0.04 to 0.2

Nb+V+Ti: 0.1 내지 0.2%Nb + V + Ti: 0.1 to 0.2%

탄소 및 0.04 내지 0.2 중량%의 최소 함유량의 타이타늄과 조합하여 적어도 0.03 내지 0.01 중량%의 질소를 첨가하면 높은 강도 및 강인성 특성을 갖는 타이타늄 탄질화물의 형성에 의해 미세한 결정립의 미세구조가 보장된다. 0.04 내지 0.2 중량%의 함량으로 몰리브데넘을 첨가하면, 형성되는 석출물이 또한 유리하게도 매우 작게 유지된다.Addition of at least 0.03 to 0.01% by weight of nitrogen in combination with carbon and a minimum content of titanium of 0.04 to 0.2% by weight ensures fine grain microstructure by the formation of titanium carbonitride with high strength and toughness properties. When molybdenum is added in an amount of 0.04 to 0.2% by weight, the precipitate formed is also advantageously kept very small.

표 12에 기재된 합금 조성을 갖는 강에 대하여 비교 시험이 수행되었다. 온간 성형의 전후의 기계적 특성에 대한 결과는 표 2에 기재되어 있다.Comparative tests were carried out on steels having the alloy compositions listed in Table 12. The results of the mechanical properties before and after the warm-forming are shown in Table 2.

시험된 시트 금속은 1.8 내지 2.25 mm의 두께를 가졌고, 이것은 3분 동안 600℃의 온도로 노 내에서 가열되었고, 다음에 성형 프레스기 내에서 2 개의 평탄한 공구 부품들 사이에서 냉각되었다.The sheet metal tested had a thickness of 1.8 to 2.25 mm, which was heated in a furnace to a temperature of 600 DEG C for 3 minutes and then cooled between two flat tool parts in a forming press.

시험된 재료는 표 1 및 표 2에서 b, c, d, e 및 f의 문자로 표시되어 있다. 재료의 합금 조성은 본 발명에 따른 합금 조성과 일치되지만 미세구조는 출발 상태와 상이하도록 설정되었다. 따라서 초기 상태에서, 강 a는 성형 온도로 가열되기 전 페라이트-베이나이트계 기본 미세구조("FB")를 갖고, 강 b는 베이나이트계 미세구조("B")를 갖고, 강 c는 마르텐사이트, 베이나이트 및 페라이트의 혼합된 미세구조("MBF")를 갖고, 여기서 마르텐사이트의 함유량이 지배적이다. 강 d 및 강 e는 페라이트계 미세구조("F")를 갖고, 강 f는 마르텐사이트계 미세구조("M")를 갖는다. 강 a 및 강 c에서, 미세구조 내의 베이나이트 함유량은 50% 미만이고, 강 b 내의 베이나이트 함유량은 50%를 초과한다. 표 2는 반제품의 지배적인 베이나이트계 출발 미세구조를 갖는 강 b만이 온간 성형 후 800 Mpa의 최소 인장 강도 및 8%를 초과하는 최소 파단 연신율(A80)의 기계적 특성에 부과되는 요건을 만족시킴을 보여준다.The materials tested are indicated by the letters b, c, d, e and f in Tables 1 and 2. The alloy composition of the material is consistent with the alloy composition according to the present invention, but the microstructure is set to be different from the starting state. Therefore, in the initial state, the steel a has a ferrite-bainite-based basic microstructure ("FB") before being heated to the forming temperature, the steel b has a bainite microstructure ("B &("MBF") of bismuth, site, bainite and ferrite, where the content of martensite is dominant. The steel d and the steel e have a ferrite-based microstructure ("F") and the steel f has a martensitic microstructure ("M"). In the steel a and the steel c, the bainite content in the microstructure is less than 50%, and the bainite content in the steel b exceeds 50%. Table 2 shows that only steel b with the dominant bainite-based microstructure of the semi-finished product meets the requirements imposed on the mechanical properties of a minimum tensile strength of 800 MPa and a minimum fracture elongation (A 80 ) exceeding 8% after warm-forming Lt; / RTI >

부품의 중량 절감 및 고강도의 가능성을 활용하기 위한 전형적인 용도는 가동성 데릭(derrick) 구조, 트럭 및 트레일러의 길이방향 부재 및 횡단방향 부재, 자동차 및 열차의 차량 구조의 안전 부품 및 섀시 부품이다.Typical applications to take advantage of the weight savings and high strength possibilities of components are movable derrick structures, longitudinal members and transverse members of trucks and trailers, safety components and chassis components of vehicle structures in cars and trains.

본 발명에 따른 강 및 이것으로부터 제조되는 부품은 매우 높은 항복 강도, 및 충분한 전성에서 800 Mpa를 초과하는 인장 강도를 특징으로 한다. 또한, 그 화학 조성은 우수한 용접성도 유발한다.The steel according to the invention and the parts produced therefrom are characterized by a very high yield strength and tensile strength in excess of 800 MPa at sufficient electrical strength. In addition, its chemical composition also leads to good weldability.

공지된 바와 같이 전술한 강은 래커 기반 상의 내스케일(scale resistant) 층 또는 내식성 층 또는 금속 코팅을 더 구비할 수 있다. 금속 코팅은 아연 및/또는 마그네슘 및/또는 알루미늄 및/또는 실리콘을 함유할 수 있다.As is known, the above-described steel may further comprise a scale resistant layer or a corrosion resistant layer or metal coating on the lacquer base. The metal coating may contain zinc and / or magnesium and / or aluminum and / or silicon.

종래의 제조 공정과 대조적으로, 부착 및 전성이 낮은 변형도를 수반하는 온간 성형을 견딜 수 있으므로 가열 후의 성형을 위해 이미 표면 처리된 열연강판 또는 냉연강판이 사용될 수 있다. 금속 코팅은 온간 성형 전의 재가열 및 실제의 온간 성형에 견디도록 기재의 Ac1 온도 미만에서 기재/코팅(강판/코팅)의 조합체의 단시간 재가열에 대해 저항력을 가진다.In contrast to the conventional manufacturing process, a hot-rolled steel sheet or a cold-rolled steel sheet which has been subjected to surface treatment for forming after heating can be used because it can withstand warm-forming accompanied by a low degree of adhesion and low deformation. The metal coating is resistant to short time reheating of a combination of substrate / coating (steel sheet / coating) at temperatures below Ac 1 temperature of the substrate to withstand reheating prior to warm forming and actual warming.

비교적 적은 열량에 기인되어, 신속하고 직접적으로 작용하는 시스템(유도성, 전도성 및 특히 복사형 시스템)을 위해 푸셔(pusher)형 노 또는 배취형 노와 같은 대형 재가열 집합체가 생략될 수 있다.Due to the relatively low calorie, a large reheat assembly such as a pusher type furnace or a pumped furnace can be omitted for quick and direct acting systems (inductive, conductive and especially radiation type systems).

또한 전술한 방법은 상당히 더 적은 열 에너지를 필요로 한다. 즉, 에너지 효율이 프레스-경화보다 높다. 그 결과 공정 비용은 더 낮아지고, CO2 방출은 감소된다.The method described above also requires significantly less heat energy. That is, energy efficiency is higher than press-hardening. As a result, the process cost is lower and the CO 2 emissions are reduced.

바람직하게, 재가열은 온간 성형 전에 복사에 의해 실시되는데, 이것은 복사의 경우 노에서의 가열 또는 전도성 가열의 경우보다 상당히 효율이 높고, 재료 내로의 에너지의 투입은 표면의 상태에 따라 더 빠르고 더 효과적이기 때문이다.Preferably, the reheating is effected by radiation prior to warming, which is considerably more efficient than heating in the furnace or the case of conductive heating in the case of radiation, and the introduction of energy into the material is faster and more effective Because.

이 재료는 부분 가열용으로 매우 적합하다. 예를 들면, 방열기를 사용함으로써, 형성될 반제품의 개별 영역을 성형 능력에 관한 최적의 구역이 얻어지도록 표적화 방식으로 가열할 수 있다. 유리하게도 이것에 의해 종래의 냉간 성형용 다이를 사용할 수 있으므로 프레스-경화에서 요구되는 복잡한 열간 성형 시스템이 요구되지 않는다.This material is very suitable for partial heating. For example, by using a radiator, the individual regions of the semi-finished product to be formed can be heated in a targeted manner so as to obtain an optimal area regarding the molding ability. Advantageously, this allows the use of conventional cold forming dies and thus does not require a complicated hot forming system required in press-curing.

열원과 성형 공구 사이의 수송을 위해, 특히 매우 얇은 시트 금속(예를 들면, 0.8mm 미만)의 경우, 국부적 강직성을 증대시키기 위한 프로파일링(profiling)을 갖는 절단 시트 금속을 제공하는 것이 더 유용할 수 있다. 달성되는 강도는 프로파일링에 기인되어 배제되는 공구의 내면을 통한 급냉을 필요로 하므로 이것은 종래의 프레스 경화에서는 불가능하다.For transporting between the heat source and the forming tool, especially for very thin sheet metals (e.g., less than 0.8 mm), it is more useful to provide a sheet metal with profiling to increase local stiffness . This is not possible with conventional press curing, since the achieved strength requires quenching through the inner surface of the tool that is excluded due to profiling.

본 발명에 따른 방법에서 반제품은 720℃ 미만의 온도, 유리하게는 400 - 700℃의 온도 범위로 가열되고, 다음에 부품으로 성형된다. 최적의 성형 온도는 부품이 요구되는 강도에 의존하고, 바람직하게는 500℃ 내지 700℃이다. EP 2 546 375 A1에 기재된 바와 같은 베이나이트계 미세구조를 얻기 위해, 긴 유지 시간이 요구되지 않으므로 부품의 제조를 위한 공정 시간이 상당히 단축된다.In the process according to the invention, the semi-finished product is heated to a temperature of less than 720 DEG C, advantageously in the temperature range of 400 to 700 DEG C, and then molded into parts. The optimum forming temperature depends on the strength required of the part, and is preferably 500 ° C to 700 ° C. In order to obtain a bainitic microstructure as described in EP 2 546 375 A1, a long retention time is not required and the process time for the manufacture of the part is considerably shortened.

본 발명의 유리한 실시형태에서, 나머지 재료의 강도 증가와 조합되어 부품의 추후의 요구에 따라 조절되는 특성을 표적화 방식으로 국부적으로 변화(예를 들면, 국부적 경화)시키기 위해, 오스테나이트 영역에서 온간 성형의 온도 범위의 국부적 초과는 성형 온도로 반제품을 가열하는 중에 수행된다.In an advantageous embodiment of the present invention, in order to locally change (e.g., local cure) the properties that are adjusted in accordance with the later requirements of the part in combination with the increased strength of the remaining material in a targeted manner, Is performed during heating of the semi-finished product to the forming temperature.

재료material CC SiSi MnMn PP SS NN AlAl CuCu CrCr NiNi VV TiTi NbNb MoMo BB FBFB aa 0.070.07 0.080.08 1.41.4 0.010.01 0.0020.002 0.0050.005 0.0410.041 0.030.03 0.040.04 0.040.04 0.050.05 -- 0.040.04 -- -- BB bb 0.080.08 0.470.47 1.91.9 0.010.01 0.0010.001 0.0060.006 0.0660.066 0.030.03 0.030.03 0.040.04 0.010.01 0.120.12 0.050.05 0.140.14 -- MBFMBF cc 0.230.23 0.250.25 1.21.2 0.010.01 0.0020.002 0.0050.005 0.0380.038 0.040.04 0.160.16 0.040.04 0.010.01 0.030.03 -- -- 0.0030.003 FF dd 0.100.10 0.280.28 2.02.0 0.010.01 0.0010.001 0.0060.006 0.0410.041 0.020.02 0.330.33 0.040.04 0.010.01 0.040.04 0.040.04 -- 0.0030.003 MM ff 0.150.15 0.120.12 1.71.7 0.010.01 0.0010.001 0.0050.005 0.0450.045 0.020.02 0.330.33 0.040.04 0.010.01 0.020.02 -- -- -- FF ee 0.090.09 0.250.25 1.81.8 0.010.01 0.0010.001 0.0050.005 0.0410.041 0.030.03 0.330.33 0.040.04 0.010.01 -- 0.010.01 -- --

재료material 인장 강도 Rm [MPa]Tensile strength R m [MPa] 항복 강도 [MPa]Yield strength [MPa] 파단 연신율 A80 [%]Elongation at break A 80 [%] HWU 전HWU I HWU 후After HWU HWU 전HWU I HWU 후After HWU HWU 전HWU I HWU 후After HWU FBFB aa 591591 632632 552552 589589 1919 1616 BB bb 788788 854854 678678 833833 1414 1212 MBFMBF cc 982982 979979 915915 922922 77 77 FF dd 855855 778778 644644 767767 1313 1212 MM ff 13431343 12461246 10471047 11731173 66 1One FF ee 676676 650650 407407 498498 2222 1818

Claims (15)

강으로 제조된 반제품을 열간 성형함으로써 부품을 제조하는 방법으로서, 상기 반제품이 성형 온도로 가열된 후에 성형되고, 상기 성형 후의 부품은 800 Mpa의 최소 인장 강도를 갖는 베이나이트 미세구조를 갖고, Ac1 변태 온도 미만의 온도로 가열이 실시되고, 상기 반제품은 이미 적어도 50%의 베이나이트의 미세구조를 갖는 강으로 제조되고, 상기 반제품은 다음의 중량%의 합금조성을 갖는, 부품 제조 방법.
C: 0.02 내지 0.3
Si: 0.01 내지 0.5
Mn: 1.0 내지 3.0
P: 최대 0.02
S: 최대 0.01
N: 최대 0.01
Al: 최대 0.1
Cu: 최대 0.2
Cr: 최대 3.0
Ni: 최대 0.2
Mo: 최대 0.2
Ti: 최대 0.2
V: 최대 0.2
Nb: 최대 0.1
B: 최대 0.01
The semi-finished product made of steel as a method for producing a component by hot forming, wherein the semi-finished product is formed after the heating to the forming temperature, the part after the molding has a bainite micro-structure having a minimum tensile strength of 800 Mpa, Ac 1 Wherein the heating is carried out at a temperature below the transformation temperature and the semi-finished product is already made of steel having a microstructure of at least 50% bainite, and the semi-finished product has the following weight percent alloy composition.
C: 0.02 to 0.3
Si: 0.01 to 0.5
Mn: 1.0 to 3.0
P: 0.02 max
S: Max 0.01
N: 0.01 max
Al: 0.1 max
Cu: 0.2 max
Cr: up to 3.0
Ni: 0.2 max
Mo: 0.2 max
Ti: 0.2 max
V: 0.2 max
Nb: max 0.1
B: 0.01 max
제 1 항에 있어서,
상기 미세구조는 적어도 70%의 베이나이트로 구성되고, 잔류 오스테나이트 + 마르텐사이트의 함량은 10% 미만이고, 잔부는 페라이트로 구성된, 부품 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the microstructure is composed of at least 70% of bainite, the content of residual austenite + martensite is less than 10%, and the remainder is composed of ferrite.
제 1 항 및 제 2 항에 있어서,
상기 강은 다음의 중량%의 조성의 합금을 갖는, 부품 제조 방법.
C: 0.02 내지 0.11%
Si: 0.01 내지 0.5%
Mn: 1.0 내지 2.0%
P: 최대 0.02%
S: 최대 0.01%
N: 최대 0.01%
Almin: 0.015 내지 0.1%
B: 최대 0.004%
Nb + V + Ti: 최대 0.2%
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the steel has an alloy of the following weight percent composition:
C: 0.02 to 0.11%
Si: 0.01 to 0.5%
Mn: 1.0 to 2.0%
P: 0.02% max.
S: Up to 0.01%
N: Up to 0.01%
Al min : 0.015 to 0.1%
B: Up to 0.004%
Nb + V + Ti: Up to 0.2%
제 1 항에 있어서,
상기 강은 다음의 중량%의 조성의 합금을 갖는, 부품 제조 방법.
C: 0.05 내지 0.11%
Si: 0.01 내지 0.5%
Mn: 1.0 내지 2.0%
P: 최대 0.02%
S: 최대 0.01%
N: 0.003 내지 0.01%
Almin: 0.03 내지 0.1%
B: 최대 0.004%
Mo: 0.04 내지 0.2
Ti: 0.04 내지 0.2
Nb+V+Ti: 0.1 내지 0.2%
The method according to claim 1,
Wherein the steel has an alloy of the following weight percent composition:
C: 0.05 to 0.11%
Si: 0.01 to 0.5%
Mn: 1.0 to 2.0%
P: 0.02% max.
S: Up to 0.01%
N: 0.003 to 0.01%
Al min : 0.03 to 0.1%
B: Up to 0.004%
Mo: 0.04 to 0.2
Ti: 0.04 to 0.2
Nb + V + Ti: 0.1 to 0.2%
제 1 항 내지 제 4 항 중 한 항에 있어서,
상기 반제품의 열간 성형 온도로의 가열은 부분적으로만 실시되고, 상기 부분적 가열은 선택적으로 상기 Ac1 변태 온도를 초과하는 온도에서 실시되는, 부품 제조 방법.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the heating of the semi-finished product to the hot forming temperature is carried out only partially and the partial heating is optionally carried out at a temperature exceeding the Ac 1 transformation temperature.
제 1 항 내지 제 5 항 중 적어도 한 항에 있어서,
상기 반제품은 720℃ 미만의 온도로 가열되는, 부품 제조 방법.
6. The method according to at least one of claims 1 to 5,
Wherein the semi-finished product is heated to a temperature of less than 720 占 폚.
제 6 항에 있어서,
상기 반제품은 400 내지 720℃의 범위의 온도로 가열되는, 부품 제조 방법.
The method according to claim 6,
Wherein the semi-finished product is heated to a temperature in the range of 400 to 720 占 폚.
제 7 항에 있어서,
상기 반제품은 500 내지 700℃의 범위의 온도로 가열되는, 부품 제조 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the semi-finished product is heated to a temperature in the range of 500 to 700 占 폚.
제 1 항 내지 제 8 항 중 한 항에 있어서,
상기 반제품에는 상기 가열 전에 금속 코팅 또는 래커형 코팅이 제공되는, 부품 제조 방법.
9. The method according to any one of claims 1 to 8,
Wherein the semi-finished product is provided with a metallic coating or a lacquered coating prior to the heating.
제 9 항에 있어서,
상기 금속 코팅은 Zn 및/또는 Mn 및/또는 Al 및/또는 Si를 함유하는, 부품 제조 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein the metal coating contains Zn and / or Mn and / or Al and / or Si.
제 1 항 내지 제 10 항 중 적어도 한 항에 있어서,
상기 성형 온도로의 가열은 유도, 전도 또는 복사에 의해 달성되는, 부품 제조 방법.
11. The method according to at least one of claims 1 to 10,
Wherein the heating to the shaping temperature is achieved by induction, conduction or radiation.
제 1 항 내지 제 11 항 중 적어도 한 항에 있어서,
금속 플레이트 또는 튜브가 반제품으로서 사용되는, 부품 제조 방법.
12. The method according to at least one of claims 1 to 11,
A metal plate or tube is used as a semi-finished product.
제 12 항에 있어서,
상기 금속 플레이트는 열연강판 또는 냉연강판으로 제조된, 부품 제조 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the metal plate is made of a hot-rolled steel sheet or a cold-rolled steel sheet.
제 12 항에 있어서,
상기 튜브는 열연강판 또는 냉연강판으로 제조된 이음매없는 열간 압연된 튜브 또는 용접된 튜브인, 부품 제조 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the tube is a seamless hot-rolled tube or welded tube made of hot-rolled steel or cold-rolled steel.
제 14 항에 있어서,
상기 튜브는 열연강판 또는 냉연강판으로 제조된 이음매없는 열간 압연된 튜브 또는 용접된 튜브이고, 이것은 하나 또는 다수의 추가의 드로잉 및/또는 어닐링 처리되는, 부품 제조 방법.
15. The method of claim 14,
The tube is a seamless hot-rolled or welded tube made of hot-rolled or cold-rolled steel, which is one or more additional drawing and / or annealing processes.
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