KR20160077582A - Steel sheet for hot press forming, method for manufacturing hot pressed part and hot pressed part manufactured thereby - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열간 프레스 성형용 강판, 열간 프레스 성형품의 제조방법 및 이에 의해 제조된 열간 프레스 성형품에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hot-rolled steel sheet, a method of producing hot-pressed articles, and a hot-pressed article produced thereby.
최근, 자동차의 경량화를 위해 고강도강의 활용이 증가하고 있으나, 이러한 고강도강은 상온에서 가공시 쉽게 마모되거나 파단되는 문제가 있다. 또한, 가공시 스프링 백의 현상도 발생함에 따라 정밀한 치수가공이 어려워 복잡한 제품의 성형이 어렵다. 이에 따라, 고강도강을 가공하기 위한 바람직한 방법으로서, 열간 프레스 성형(Hot Press Forming, HPF)이 적용되고 있다.
In recent years, the use of high-strength steels has been increasing to lighten automobiles, but such high-strength steels are easily worn or fractured at room temperature. In addition, due to springback phenomenon during machining, it is difficult to precisely dimension work, which makes molding of complex products difficult. Accordingly, Hot Press Forming (HPF) has been applied as a preferable method for machining high strength steel.
열간 프레스 성형(HPF)은 강판이 고온에서는 연질화 되고, 고연성이 되는 성질을 이용하여 고온에서 복잡한 형상으로 가공을 하는 방법으로서, 보다 구체적으로 강판을 오스테나이트 영역 이상으로 가열한 상태에서 금형(mold)에 의한 가공과 동시에 급냉을 실시함으로써 강판의 조직을 마르텐사이트로 변태시켜 고강도의 정밀한 형상을 가진 제품을 만들 수 있는 방법이다.
The hot press forming (HPF) is a method in which a steel sheet is processed into a complicated shape at a high temperature by using a property of being softened at high temperature and becoming highly ductile, and more specifically, mold, the steel sheet is transformed into martensite to form a product having high strength and precise shape.
열간 프레스 성형을 위한 가열 과정에서는 통상 강판의 표면에 두께 10㎛ 전후의 산화 스케일이 생성된다. 이러한 산화 스케일 중 일부는 열간 프레스 성형 과정에서 물리적 압력과 열충격에 의하여 강판 표면으로부터 박리되며, 박리된 산화 스케일 중 일부는 금형의 표면에 흡착된다. 이와 같이 금형의 표면에 흡착된 산화 스케일은 가공이 반복됨에 따라 점점 누적되어 조대화 되며, 결국 프레스 성형시 강판의 표면에 찍힘에 의한 덴트 결함 등을 야기하여 제품 불량을 유발하게 된다. 한편, 이러한 제품 불량을 회피하기 위해서는 열간 프레스 성형 작업을 중단하고, 금형의 표면에 부착된 스케일을 제거하여야만 하는데, 이 경우, 생산성이 저하되는 문제가 있다.
In the heating process for hot press forming, an oxide scale having a thickness of about 10 占 퐉 is usually formed on the surface of the steel sheet. Some of these oxide scales are peeled from the steel sheet surface due to physical pressure and thermal shock during the hot press forming process, and some of the scraped oxide scale is adsorbed on the surface of the mold. The oxidized scale adsorbed on the surface of the mold is gradually accumulated and coarsened as the processing is repeated. As a result, dent defects due to being stuck on the surface of the steel sheet during press molding are caused to cause defective products. On the other hand, in order to avoid such product defects, the hot press forming operation must be stopped and the scale attached to the surface of the mold must be removed. In this case, the productivity is lowered.
따라서, 열간 프레스 성형을 위한 가열 과정에서 강판의 표면에 형성되는 스케일의 양을 최소화하거나, 박리가 잘 일어나지 않도록 함으로써 금형의 표면에 흡착되는 산화 스케일의 양을 최소화하는 기술의 개발이 요구되고 있다.
Therefore, development of a technique for minimizing the amount of scales formed on the surface of the steel sheet in the heating process for hot press forming, or minimizing the amount of oxide scale adsorbed on the surface of the mold by preventing peeling from occurring is required.
본 발명의 일 측면은, 열간 프레스 성형을 위한 가열 과정에서 강판의 표면에 형성되는 스케일의 형성 및 성장이 억제되고, 형성된 스케일의 강판과의 밀착력이 높아 프레스 생산성을 향상시킬 수 있는 열간 프레스 성형용 강판을 제공하고자 하는 것이다.
An aspect of the present invention is to provide a hot press forming method capable of suppressing the formation and growth of scales formed on the surface of a steel sheet in a heating process for hot press forming, Steel plate.
본 발명의 다른 일 측면은, 금형의 표면에 부착된 스케일 제거를 위한 프레스 성형 작업 중단 기간이 최소화되어 프레스 생산성이 향상된 열간 프레스 성형품의 제조방법 및 이에 의해 제조된 열간 프레스 성형품을 제공하고자 하는 것이다.
Another aspect of the present invention is to provide a method of manufacturing a hot press molded product in which press-forming operation interruption period for removing scale attached to a surface of a mold is minimized and press productivity is improved, and a hot press formed product produced thereby.
본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정하지 않는다. 본 발명의 추가적인 과제는 명세서 전반적인 내용에 기재되어 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상적인 지식을 가지는 자라면 본 발명의 명세서로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.
The object of the present invention is not limited to the above description. Additional objects and advantages of the invention will be set forth in part in the description which follows, and in part will become apparent to those having ordinary skill in the art upon examination of the following or may be learned from practice of the invention.
본 발명의 일 측면은, 중량%로, C: 0.1~0.4%, Si: 0.1~2%, Mn: 1.0~4.0%, B: 0.001~0.005%, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 소지강판; 및 상기 소지강판 상에 형성되고, 500~1000℃의 온도 범위에서 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 감소량의 절대값이 Fe보다 작은 금속으로 이루어진 배리어(barrier)층을 포함하는 열간 프레스 성형용 강판을 제공한다.
An aspect of the present invention is a steel sheet comprising, by weight%, 0.1 to 0.4% of C, 0.1 to 2% of Si, 1.0 to 4.0% of Mn, 0.001 to 0.005% of B, the balance Fe and unavoidable impurities. And a barrier layer formed on the base steel sheet, the barrier layer being made of a metal having an absolute value of Gibbs free energy reduction amount per one mole of oxygen during the oxidation reaction in the temperature range of 500 to 1000 ° C lower than Fe. .
또한, 본 발명의 다른 일 측면은, 상술한 열간 프레스 성형용 강판을 준비하는 단계; 상기 열간 프레스 성형용 강판을 30~120℃/sec의 속도로 850~950℃의 가열종료온도까지 가열하는 단계; 및 상기 가열된 열간 프레스 성형용 강판을 금형에 의해 성형함과 동시에 급냉하는 단계를 포함하는 열간 프레스 성형품의 제조방법을 제공한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a hot press forming method, Heating the steel sheet for hot press forming to a heating end temperature of 850 to 950 캜 at a rate of 30 to 120 캜 / sec; And a step of forming the heated hot-press-forming steel sheet by a mold and quenching the hot-pressed steel sheet.
또한, 본 발명의 또 다른 일 측면은, 중량%로, C: 0.1~0.4%, Si: 0.1~2%, Mn: 1.0~4.0%, B: 0.001~0.005%, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 소지 부재; 및 상기 소지 부재 상에 형성되고, 두께가 5㎛ 이하(0㎛ 제외)인 산화물층을 포함하고, Another aspect of the present invention is a ferritic stainless steel comprising 0.1 to 0.4% of C, 0.1 to 2% of Si, 1.0 to 4.0% of Mn, 0.001 to 0.005% of B, and the balance Fe and unavoidable impurities A member for holding the article; And an oxide layer formed on the base member and having a thickness of 5 占 퐉 or less (excluding 0 占 퐉)
상기 산화물층의 표면 및 상기 산화물층과 상기 소지 부재의 계면에, 500~1000℃의 온도 범위에서 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 감소량의 절대값이 Fe보다 작은 금속이 농화되어 있는 열간 프레스 성형품을 제공한다.
Wherein a metal having an absolute value of a Gibbs free energy reduction amount per one mole of oxygen is lower than Fe in the oxidation reaction in a temperature range of 500 to 1000 ° C is concentrated on the surface of the oxide layer and the interface between the oxide layer and the base member .
본 발명에 따라 열간 프레스 성형품을 제조할 경우, 금형의 표면에 부착된 스케일 제거를 위한 프레스 성형 작업 중단 기간을 최소화할 수 있어 프레스 생산성이 현저히 향상되는 장점이 있다.
In the case of manufacturing a hot-press molded article according to the present invention, there is an advantage that press-forming operation interruption period for removing the scale adhering to the surface of the mold can be minimized and the press productivity can be remarkably improved.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 프레스 성형품의 외관 사진이다.
도 2는 본 발명의 발명예 1에 따른 열간 프레스 성형품에 대하여 GDOES 분석을 통해, 그 표면으로부터 깊이 방향으로의 주요 성분 원소의 변화를 분석한 결과이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is an external view of a hot-press molded article according to an embodiment of the present invention;
2 is a graph showing the results of analysis of changes in major component elements in the depth direction from the surface of the hot press formed article according to Inventive Example 1 of the present invention through GDOES analysis.
이하, 본 발명의 일 측면인 열간 프레스 성형용 강판에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, the steel sheet for hot press forming as one aspect of the present invention will be described in detail.
본 발명의 일 측면인 열간 프레스 성형용 강판은, 소지강판; 및 배리어(barrier)층을 포함한다.
A steel sheet for hot press forming, which is one aspect of the present invention, comprises a base steel sheet; And a barrier layer.
먼저, 소지강판의 바람직한 조성에 대하여 상세히 설명한다. 후술하는 각 성분의 함량은 특별히 언급하지 않는 한 모두 중량 기준임을 미리 밝혀둔다.
First, the preferred composition of the base steel sheet will be described in detail. It is to be noted that the content of each component described below is based on weight unless otherwise specified.
탄소(C): 0.1~0.4%Carbon (C): 0.1 to 0.4%
상기 C는 마르텐사이트의 강도를 증가시키는 필수적인 원소이다. C 함유량이 0.10% 미만에서는 내충돌특성 확보를 위한 충분한 강도를 얻기가 어렵다. 따라서, 그 하한은 0.10%인 것이 바람직하다. 반면, C의 함량이 0.4%를 초과하는 경우, 슬라브의 충격 인성을 저하시킬 뿐만 아니라, HPF 성형부재의 용접성이 저하될 수 있다. 따라서, 상기 탄소 함량의 상한은 0.4%인 것이 바람직하고, 0.35%인 것이 보다 바람직하며, 0.32%인 것이 보다 더 바람직하다.
C is an essential element for increasing the strength of martensite. When the C content is less than 0.10%, it is difficult to obtain sufficient strength for securing impact resistance. Therefore, the lower limit thereof is preferably 0.10%. On the other hand, when the content of C exceeds 0.4%, not only the impact toughness of the slab is lowered but also the weldability of the HPF molded member may be deteriorated. Therefore, the upper limit of the carbon content is preferably 0.4%, more preferably 0.35%, still more preferably 0.32%.
실리콘(Si): 0.1~2.0%Silicon (Si): 0.1 to 2.0%
상기 Si는 제강에서 탈산제로서 첨가를 한다. Si 함유량이 0.1% 미만에서는 충분한 탈산이 이루어지지 않을 수 있다. 따라서, 그 하한은 0.1%인 것이 바람직하다. 또한, Si은 열간 성형 후 재질의 균질화에 기여하게 된다. 그러나 그 ?량이 2.0%를 초과하게 되면 고온 소둔시 표면 산화물이 소둔로의 롤에 흡착하여 덴트 결함을 유발할 수 있으므로 그 상한은 2.0% 인 것이 바람직하고, 1.0%인 것이 보다 바람직하며, 0.5%인 것이 보다 더 바람직하다.
The Si is added as a deoxidizing agent in steelmaking. If the Si content is less than 0.1%, sufficient deoxidation may not be achieved. Therefore, the lower limit thereof is preferably 0.1%. In addition, Si contributes to homogenization of the material after hot forming. However, if the amount exceeds 2.0%, the surface oxide may be adsorbed on the roll of the annealing furnace during high temperature annealing to induce dent defects. Therefore, the upper limit is preferably 2.0%, more preferably 1.0%, and most preferably 0.5% Is more preferable.
망간(Mn): 1.0~4.0%Manganese (Mn): 1.0 to 4.0%
상기 Mn은 Cr, B 등과 같이 강의 경화능을 확보하기 위하여 첨가된다. Mn 함유량이 1.0% 미만에서는 충분한 경화능을 확보하기 어려워 베이나이트가 생성될 수 있어 충분한 강도를 확보하기 어렵다. 또한 그 함량이 4%를 초과하게 되면 강판 제조 비용이 상승될 뿐만 아니라, 강재 내부에 Mn이 편석됨에 따라 HPF 성형부재의 굽힘성을 현저히 저하시킬 수 있다. 이를 고려하여, 본 발명에서는 Mn 함유량을 1.0 ~ 4.0% 범위로 제한함이 바람직하다. 또한, 상기 망간 함량의 상한은 3.0%인 것이 보다 바람직하며, 2.3%인 것이 보다 더 바람직하다.
The Mn is added in order to secure the hardenability of steel such as Cr and B. When the Mn content is less than 1.0%, it is difficult to secure sufficient hardenability, and bainite can be generated, and it is difficult to secure sufficient strength. In addition, when the content exceeds 4%, not only the steel plate production cost is increased but also the bending property of the HPF molded member can be remarkably lowered as Mn is segregated in the steel material. In view of this, in the present invention, it is preferable to limit the Mn content to 1.0 to 4.0%. Further, the upper limit of the manganese content is more preferably 3.0%, and still more preferably 2.3%.
보론(B): 0.001~0.005중량%Boron (B): 0.001 to 0.005 wt%
상기 B는 Mn 및 Cr과 마찬가지로 HPF 성형부재에 있어서 경화능을 확보하기 위하여 첨가된다. 상기 목적을 이루기 위하여 0.001% 이상 첨가되어야 하고, 그 함량이 0.005%를 초과하면 그 효과는 포화될 뿐만 아니라, 열간압연성을 현저히 떨어뜨린다. 따라서 본 발명에서는 상기 B 함유량을 0.001~0.005% 범위로 제한함이 바람직하다. 또한, 상기 보론 함량의 상한은 0.004%인 것이 보다 바람직하며, 0.0035%인 것이 보다 더 바람직하다.
B, like Mn and Cr, is added to ensure hardenability in the HPF molded member. In order to achieve the above object, 0.001% or more should be added. When the content exceeds 0.005%, the effect is saturated and the hot rolling property is remarkably decreased. Therefore, in the present invention, the B content is preferably limited to a range of 0.001 to 0.005%. The upper limit of the boron content is more preferably 0.004%, and still more preferably 0.0035%.
상기 조성 이외에 나머지는 Fe이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 본 명세서에서 특별히 언급하지는 않는다.
The rest of the composition is Fe. However, in the ordinary manufacturing process, impurities which are not intended from the raw material or the surrounding environment may be inevitably incorporated, so that it can not be excluded. These impurities are not specifically referred to in this specification, as they are known to one of ordinary skill in the art.
상기 배리어(barrier)층은, 소지강판 상에 형성되고, 500~1000℃의 온도 범위에서 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 감소량의 절대값이 Fe보다 작은 금속으로 이루어진다. 상기 배리어층은 열간 프레스 성형을 위한 가열시, 일차적으로 소지강판의 표면과 반응하여 그 표면에 농화되고, 스케일이 발생함에 따라 스케일의 표면 혹은 소지강판과 스케일의 경계 부위에 농화되어 스케일의 성장을 억제함과 동시에 소지강판과 스케일의 밀착력을 높이는 역할을 한다.The barrier layer is formed on a base steel sheet and is made of a metal having an absolute value of a Gibbs free energy reduction amount per one mole of oxygen less than Fe during oxidation in a temperature range of 500 to 1000 ° C. When heating for hot press forming, the barrier layer reacts with the surface of the base steel sheet and is concentrated on the surface thereof. As the scale is generated, the barrier layer is concentrated on the surface of the scale or at the boundary between the base steel sheet and the scale, And at the same time, it enhances the adhesion between the steel sheet and scale.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 배리어(barrier)층의 도금 부착량은 200~3000mg/m2일 수 있고, 보다 바람직하게는 300~2000mg/m2일 수 있으며, 보다 더 바람직하게는 300~1000mg/m2일 수 있다. 만약, 그 도금 부착량이 200mg/m2 미만인 경우에는 그 효과가 충분치 못할 우려가 있으며, 반면, 제조비용이 상승하고, 베리어 금속의 낮은 융점으로 인하여 열간 프레스 가공시 액상취화 균열 (liquid metal embrittlement)이 발생할 우려가 있다.
According to an embodiment of the present invention, the coating amount of the barrier layer may be 200 to 3000 mg /
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 500~1000℃의 온도 범위에서 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 감소량의 절대값이 Fe보다 작은 금속은 Cu, Ni, Sn, Sb 및 Bi으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상일 수 있다.
According to an embodiment of the present invention, the metal having an absolute value of the Gibbs free energy reduction amount per one mole of oxygen in the oxidation reaction in the temperature range of 500 to 1000 ° C is less than Fe is selected from the group consisting of Cu, Ni, Sn, Sb and Bi And may be one or more selected.
한편, 본 발명에서는 상기 소지강판 상에 상기 배리어(barrier)층을 형성하는 방법에 대해서는 특별히 한정하지 않으나, 예를 들면, 도금법을 이용할 수 있다. 이때, 도금법의 구체적인 종류 역시 특별히 한정하지 않으며, 예를 들면, 전기 도금법, 무전해 전기도금법, 플라즈마를 이용한 건식 도금법 등을 이용할 수 있다.
In the present invention, a method of forming the barrier layer on the base steel sheet is not particularly limited, but a plating method may be used. At this time, the specific kind of the plating method is also not particularly limited, and for example, electroplating, electroless electroplating, and dry plating using plasma can be used.
이하, 본 발명의 다른 일 측면인 열간 프레스 성형품의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, a method of manufacturing a hot press molded article according to another aspect of the present invention will be described in detail.
전술한 열간 프레스 성형용 강판을 준비한 후, 상기 열간 프레스 성형용 강판을 상기 열간 프레스 성형용 강판을 가열한다.
After preparing the steel sheet for hot press forming described above, the steel sheet for hot press forming is heated to heat the steel sheet for hot press forming.
상기 가열시, 가열 속도는 30~120℃/sec인 것이 바람직하다. 만약, 가열 속도가 30℃/sec 미만일 경우, 표면 산화물이 과도하게 성장할 우려가 있으며, 반면, 120℃/sec를 초과하는 경우, 강판이 전체적으로 불균일하게 가열될 수 있다.
At the time of heating, the heating rate is preferably 30 to 120 DEG C / sec. If the heating rate is less than 30 ° C / sec, the surface oxide may grow excessively, whereas if it exceeds 120 ° C / sec, the steel sheet may be heated unevenly as a whole.
상기 가열시, 가열종료온도는 850~950℃인 것이 바람직하다. 만약, 가열종료온도가 850℃ 미만일 경우 강조직이 균일하게 오스테나이트로 변태가 이루어지지 못할 할 우려가 있으며, 반면, 950℃를 초과하는 경우 표면 산화물이 과도하게 생성될 우려가 있다.
At the time of heating, the heating end temperature is preferably 850 to 950 ° C. If the heating end temperature is less than 850 ° C, the steel structure may not uniformly be transformed into austenite. On the other hand, if the heating temperature exceeds 950 ° C, the surface oxide may be excessively generated.
본 발명에서는 상기 가열시 분위기에 대해서는 특별히 한정하지 않으며, 통상의 대기 분위기 하 가열을 실시할 수 있다. 다만, 스케일의 발생을 최소화하기 위한 한가지 방편으로서, 불활성 가스 분위기 또는 환원성 가스 분위기 하 가열을 실시하는 것이 보다 바람직하다. 이때, 상기 불활성 가스는, 질소(N2) 가스 및 아르곤(Ar) 가스로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으며, 상기 환원성 가스는, 수소(H2) 가스 및 일산화탄소(CO) 가스로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
In the present invention, the atmosphere at the time of heating is not particularly limited, and heating can be carried out under normal atmospheric conditions. However, it is more preferable to perform heating under an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere as one method for minimizing the generation of scales. At this time, the inert gas may be at least one selected from the group consisting of nitrogen (N 2 ) gas and argon (Ar) gas, and the reducing gas may be at least one selected from the group consisting of hydrogen (H 2 ) gas and carbon monoxide And the like.
상기 불활성 가스 가열시 불순물로서의 산소 농도는 200 ppm 이하가 바람직하다. 불순물로서 산소 농도가 200ppm 이상일 경우 산화물에 의한 표면 변색등이 발생할 우려가 있다. 또한 상기 환원성 가스 분위기에서는 기체 반응에 의하여 불순물로서의 산소 농도는 충분히 낮으나 기체의 이슬점이 과도하게 높으면 표면에 산화물이 생성될 우려가 있다. 따라서 이슬점은 10℃ 이하로 유지하는 것이 바람직 하다.
The oxygen concentration as an impurity in the heating of the inert gas is preferably 200 ppm or less. When the oxygen concentration is 200 ppm or more as an impurity, there is a possibility that surface discoloration due to the oxide occurs. Also, in the reducing gas atmosphere, the oxygen concentration as an impurity by the gas reaction is sufficiently low, but if the dew point of the gas is excessively high, there is a fear that oxides are formed on the surface. Therefore, it is preferable to maintain the dew point at 10 DEG C or lower.
이후, 상기 2차 가열된 도금강재를 금형에 의해 성형함과 동시에 급냉한다. 이때, 상기 금형에 의한 성형 및 급냉은 통상의 열간 프레스 성형 방법에 의하면 충분하므로, 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다.
Thereafter, the secondary heated plated steel material is molded by a metal mold and rapidly cooled. At this time, the molding and quenching by the mold is sufficient by a conventional hot press forming method, and therefore, the present invention is not particularly limited thereto.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 가열 후, 금형에 의해 성형과 동시에 급냉하기 전, 상기 가열된 강판을 상기 가열종료온도에서 항온유지하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 강판 내부 조직이 더욱 균질하여지는 장점이 있다. 다만, 본 단계는 본 발명의 효과를 극대화하기 위한 것일 뿐, 필수적으로 수행되어야 하는 것은 아니다.
According to an embodiment of the present invention, it is possible to further include a step of keeping the heated steel sheet at a constant temperature at the heating end temperature before quenching with the mold after the heating. In this case, the inner structure of the steel sheet is more homogeneous. However, this step is intended to maximize the effect of the present invention, and is not necessarily performed.
상기 항온유지시, 유지 시간은 10~120초인 것이 바람직하다. 만약, 유지 시간이 10초 미만일 경우에는 그 효과가 충분치 못할 우려가 있으며, 반면, 120초를 초과할 경우에는 표면에 산화물이 성장할 우려가 있다.
At the above-mentioned constant temperature holding, the holding time is preferably 10 to 120 seconds. If the holding time is less than 10 seconds, the effect may not be sufficient. On the other hand, when the holding time exceeds 120 seconds, there is a possibility that the oxide grows on the surface.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 상기 항온유지 후, 금형에 의해 성형과 동시에 급냉하기 전, 상기 항온 유지된 강판을 냉각하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 표면산화물의 성장을 억제하는 장점이 있다. 다만, 본 단계는 본 발명의 효과를 극대화하기 위한 것일 뿐, 필수적으로 수행되어야 하는 것은 아니다.
According to an embodiment of the present invention, the method may further include a step of cooling the heat-retained steel sheet before the mold is quenched and quenched by the mold after the constant temperature is maintained. In this case, there is an advantage of suppressing the growth of the surface oxide. However, this step is intended to maximize the effect of the present invention, and is not necessarily performed.
상기 냉각시, 냉각속도는 20~100℃/sec인 것이 바람직하다. 만약, 냉각속도가 20℃/sec 미만인 경우에는 산화물의 성장을 억제하는데 효과적인지 않으며, 반면, 100℃/sec를 초과할 경우에는 과냉에 의하여 열간 프레스에 의한 마르텐사이트 변태 효과가 감소할 우려가 있다.
During the cooling, the cooling rate is preferably 20 to 100 DEG C / sec. If the cooling rate is less than 20 ° C / sec, the growth of the oxide is not effective. On the other hand, if the cooling rate exceeds 100 ° C / sec, the effect of martensitic transformation due to the hot press may decrease due to overcooling .
상기 냉각시, 냉각종료온도는 700~780℃인 것이 바람직하다. 만약, 가열종료온도가 700℃ 미만일 경우 열간 프레스에 의한 마르텐사이트 변태 효과가 감소할 우려가 있으며, 반면, 780℃를 초과하는 경우 산화물 성장을 억제하는 효과가 감소할 우려가 있다.
At the time of cooling, the cooling end temperature is preferably 700 to 780 ° C. If the heating end temperature is less than 700 ° C, the effect of martensitic transformation by hot pressing may decrease. On the other hand, if the heating end temperature exceeds 780 ° C, the effect of suppressing oxide growth may decrease.
이하, 본 발명의 또 다른 일 측면인 열간 프레스 성형품에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, a hot press molded article which is another aspect of the present invention will be described in detail.
본 발명의 또 다른 일 측면인 열간 프레스 성형품은, 소지 부재 및 산화물층을 포함하고, 상기 산화물층의 표면 및 상기 산화물층과 상기 소지 부재의 계면에, 500~1000℃의 온도 범위에서 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 감소량의 절대값이 Fe보다 작은 금속이 농화되어 있다.
A hot press molded article according to another aspect of the present invention includes a base member and an oxide layer and is provided on the surface of the oxide layer and the interface between the oxide layer and the base member at a temperature range of 500 to 1000 캜 A metal in which the absolute value of the Gibbs free energy reduction amount per one mole of oxygen is smaller than Fe is concentrated.
전술한 바와 같이, 열간 프레스 성형을 위한 가열 과정에서는 통상 강판의 표면에 두께 10㎛ 전후의 두꺼운 산화물층이 생성되며, 이러한 두꺼운 산화 스케일은 열간 프레스 성형 후에도 그대로 남아 열간 프레스 성형품의 표면에 잔존한다.
As described above, in the heating process for hot press forming, a thick oxide layer having a thickness of about 10 占 퐉 is usually formed on the surface of the steel sheet, and such a thick oxide scale remains on the surface of the hot press molded article after hot press forming.
그러나, 본 발명에 따른 열간 프레스 성형품은 열간 프레스 성형을 위한 가열 과정에서 강판의 표면에 형성되는 스케일의 형성 및 성장이 충분히 억제되어 산화물층의 두께가 5㎛ 이하(0㎛ 제외)로 제어된다.
However, in the hot press formed product according to the present invention, the formation and growth of scale formed on the surface of the steel sheet in the heating process for hot press forming is sufficiently suppressed, so that the thickness of the oxide layer is controlled to 5 탆 or less (excluding 0 탆).
또한, 본 발명에 따른 열간 프레스 성형품은 열간 프레스 성형을 위한 가열 과정에서 강판의 표면에 형성된 스케일이 소지강판과의 밀착력이 매우 높아 열간 프레스 성형 과정에서 물리적 압력과 열충격을 받더라도 박리가 거의 일어나지 않는 장점이 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 열간 프레스 성형품을 판두께 방향으로 바라보았을 때, 상기 열간 프레스 성형품의 전체 면적에 대한 산화물층의 박리 면적은 10% 이하(0% 포함)일 수 있다.
In addition, since the scale formed on the surface of the steel sheet in the heating process for hot press forming according to the present invention has a very high adhesion force with the steel sheet, the steel sheet is hardly peeled even under the physical pressure and thermal shock in the hot press forming process . According to an embodiment of the present invention, when the hot press molded product is viewed in the thickness direction, the peeled area of the oxide layer with respect to the total area of the hot pressed product may be 10% or less (including 0%).
본 발명에 따른 열간 프레스 성형품은 강도가 매우 우수한 장점이 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 열간 프레스 성형품의 인장강도는 1300MPa 이상일 수 있다.
The hot-pressed product according to the present invention has an advantage that the strength is extremely excellent. According to an embodiment of the present invention, the tensile strength of the hot press-molded article may be 1300 MPa or more.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 하기하는 실시예는 본 발명을 예시하여 구체화하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의하여 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 and specify the present invention and not to limit the scope of the present invention. And the scope of the present invention is determined by the matters described in the claims and the matters reasonably deduced therefrom.
(( 실시예Example ))
먼저, 하기 표 1의 조성을 갖는 냉연강판(두께 1.5mm)을 소지강판으로 준비하였다.
First, a cold-rolled steel sheet (thickness: 1.5 mm) having the composition shown in Table 1 was prepared as a base steel sheet.
이후, 전기 도금법에 의해, 상기 소지강판의 표면에 500~1000℃의 온도 범위에서 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 감소량의 절대값이 Fe보다 작은 금속으로 이루어진 배리어(barrier)층을 하기 표 2에 기재된 도금 부착량으로 형성시켰다(표 2에서 별도로 기재하지 않은 경우에는 배리어층을 형성시키지 않은 것을 의미함).
Thereafter, a barrier layer made of a metal having an absolute value of a Gibbs free energy reduction amount per one mole of oxygen in the oxidation reaction in a temperature range of 500 to 1000 占 폚 is smaller than Fe on the surface of the base steel sheet by the electroplating method, (In the case where it is not described separately in Table 2, it means that the barrier layer is not formed).
이후, 하기 표 2의 조건으로 대기 중에서 30~120℃/sec의 승온 속도로 850~950℃의 가열종료온도까지 가열하고, 0~120초의 유지시간 동안 항온 유지한 후, 금형에 의해 성형함과 동시에 급냉하여 열간 프레스 성형품을 제조하였다.
Thereafter, the mixture was heated to a heating end temperature of 850 to 950 ° C at a heating rate of 30 to 120 ° C / sec in the atmosphere under the conditions shown in Table 2 below, kept at a constant temperature for a holding time of 0 to 120 seconds, And then quenched at the same time to produce a hot press molded product.
이후, 제조된 열간 프레스 성형품의 인장강도(TS)를 측정하였으며, 상기 성형품의 일부 시편을 채취한 후 GOEDS 분석을 통해 형성된 산화물층의 두께, 산화물층의 박리 면적을 측정하였다. 그 결과를 하기 표 2에 함께 나타내었다.
Then, the tensile strength (TS) of the manufactured hot press formed product was measured, and the thickness of the oxide layer formed by GOEDS analysis and the peeled area of the oxide layer were measured after collecting some specimens of the molded product. The results are shown together in Table 2 below.
(℃/sec)Heating rate
(° C / sec)
온도(℃)Heating termination
Temperature (℃)
(sec)Retention time
(sec)
(면적%)Peeling area
(area%)
(MPa)TS
(MPa)
표 2를 참조할 때, 본 발명이 제안하는 조건을 만족하는 발명예 1 내지 5의 경우, 스케일의 형성 및 성장이 충분히 억제되어 산화물층의 두께가 적절하게 형성되었을 뿐만 아니라, 형성된 스케일이 소지강판과의 밀착력이 매우 높아 박리된 부분이 나타니지 아니하였음을 알 수 있다. 반면, 비교예 1 내지 3의 경우, 형성된 스케일과 소지강판 간 밀착력이 낮아 박리가 발생하였음을 알 수 있다.
In the case of Inventive Examples 1 to 5, which satisfy the conditions proposed by the present invention, the formation and growth of the scale are sufficiently suppressed so that the thickness of the oxide layer is suitably formed, And the peeled portion is not shown. On the other hand, in the case of Comparative Examples 1 to 3, the adhesion between the formed scale and the base steel sheet was low and peeling occurred.
도 1 (a)는 본 발명의 발명예 1에 따른 열간 프레스 성형품의 외관 사진이며, 도 1 (b)는 본 발명의 비교예 1에 따른 열간 프레스 성형품의 외관 사진이다. 본 발명이 제안하는 조건을 만족하는 발명예 1의 경우, 산화물층이 박리된 부분이 나타나지 아니하였음을 시각적으로 확인할 수 있다.
Fig. 1 (a) is an external view of a hot-press molded article according to Inventive Example 1 of the present invention, and Fig. 1 (b) is an external view of a hot-pressed article according to Comparative Example 1 of the present invention. In the case of Inventive Example 1 that satisfies the conditions proposed by the present invention, it can be visually confirmed that the portion where the oxide layer is peeled off does not appear.
도 2는 본 발명의 발명예 1에 따른 열간 프레스 성형품에 대하여 GOEDS 분석을 통해, 그 표면으로부터 깊이 방향으로의 주요 성분 원소의 변화를 분석한 결과이다. Cu의 경우, 그 함량이 매우 적기 때문에, x100 배 값을 나타내었다. 도 2를 참조할 때, 산화물층의 두께는 약 3.7㎛인 것을 확인할 수 있으며, Cu는 스케일의 표면 및 스케일과 소지강판의 경계 부위에 농화되어 스케일의 성장과 밀착성에 직접적으로 영향을 미치고 있음을 확인할 수 있다.
2 is a graph showing the results of analysis of changes in major component elements in the depth direction from the surface of the hot press formed article according to Inventive Example 1 of the present invention through GOEDS analysis. In the case of Cu, since the content thereof is very small, it showed a value of x100 times. Referring to FIG. 2, it can be seen that the thickness of the oxide layer is about 3.7 μm, and Cu is concentrated on the surface and scale of the scale and the boundary portion of the base steel sheet, and directly affects the growth and adhesion of the scale Can be confirmed.
Claims (10)
상기 소지강판 상에 형성되고, 500~1000℃의 온도 범위에서 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 감소량의 절대값이 Fe보다 작은 금속으로 이루어진 배리어(barrier)층을 포함하는 열간 프레스 성형용 강판.
0.1 to 0.4% of C, 0.1 to 2% of Si, 1.0 to 4.0% of Mn, 0.001 to 0.005% of B, balance Fe and unavoidable impurities, And
And a barrier layer formed on the base steel sheet and made of a metal having an absolute value of a Gibbs free energy reduction amount per 1 mole of oxygen less than Fe in an oxidation reaction in a temperature range of 500 to 1000 ° C.
상기 배리어(barrier)층의 도금 부착량은 200~3000mg/m2인 열간 프레스 성형용 강판.
The method according to claim 1,
Wherein the barrier layer has a plating adhesion amount of 200 to 3000 mg / m < 2 >.
상기 금속은, Cu, Ni, Sn, Sb 및 Bi로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상인 열간 프레스 성형용 강판.
The method according to claim 1,
Wherein the metal is at least one selected from the group consisting of Cu, Ni, Sn, Sb and Bi.
상기 열간 프레스 성형용 강판을 30~120℃/sec의 속도로 850~950℃의 가열종료온도까지 가열하는 단계;
상기 가열된 열간 프레스 성형용 강판을 금형에 의해 성형함과 동시에 급냉하는 단계를 포함하는 열간 프레스 성형품의 제조방법.
Preparing a hot-rolled steel sheet according to any one of claims 1 to 3;
Heating the steel sheet for hot press forming to a heating end temperature of 850 to 950 캜 at a rate of 30 to 120 캜 / sec;
And a step of forming the heated hot-press-forming steel sheet by a mold and quenching the hot-pressed steel sheet.
상기 가열시, 불활성 가스 분위기 또는 환원성 가스 분위기 하 가열을 실시하는 것을 특징으로 하는 열간 프레스 성형품의 제조방법.
5. The method of claim 4,
Wherein the heating is carried out in an inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere at the time of heating.
상기 가열 후, 금형에 의해 성형과 동시에 급냉하기 전,
상기 가열된 강판을 상기 가열종료온도에서 10~120초 동안 항온유지하는 단계를 더 포함하는 열간 프레스 성형품의 제조방법.
5. The method of claim 4,
After the heating, before molding and quenching simultaneously by a mold,
Further comprising the step of maintaining the heated steel sheet at a constant temperature for 10 to 120 seconds at the heating end temperature.
상기 항온유지 후, 금형에 의해 성형과 동시에 급냉하기 전,
상기 항온유지된 강판을 20~100℃/sec의 속도로 700~780℃의 냉각종료온도까지 냉각하는 단계를 더 포함하는 열간 프레스 성형품의 제조방법.
The method according to claim 6,
After maintaining the above-mentioned constant temperature, before molding and quenching simultaneously by a mold,
Further comprising the step of cooling the heat-retained steel sheet at a cooling rate of 20 to 100 占 폚 / sec to a cooling termination temperature of 700 to 780 占 폚.
상기 소지 부재 상에 형성되고, 두께가 5㎛ 이하(0㎛ 제외)인 산화물층을 포함하고,
상기 산화물층의 표면 및 상기 산화물층과 상기 소지 부재의 계면에, 500~1000℃의 온도 범위에서 산화반응시 산소 1몰당 깁스자유에너지 감소량의 절대값이 Fe보다 작은 금속이 농화되어 있는 열간 프레스 성형품.
A base member comprising 0.1 to 0.4% of C, 0.1 to 2% of Si, 1.0 to 4.0% of Mn, 0.001 to 0.005% of B, balance Fe and unavoidable impurities, in weight% And
An oxide layer formed on the base member and having a thickness of 5 mu m or less (excluding 0 mu m)
Wherein a metal having an absolute value of a Gibbs free energy reduction amount per one mole of oxygen is lower than Fe in the oxidation reaction in a temperature range of 500 to 1000 ° C is concentrated on the surface of the oxide layer and the interface between the oxide layer and the base member .
상기 열간 프레스 성형품을 판두께 방향으로 바라보았을 때,
상기 열간 프레스 성형품의 전체 면적에 대한 산화물층의 박리 면적은 10% 이하인 것을 특징으로 하는 열간 프레스 성형품.
9. The method of claim 8,
When the hot press molded article is viewed in the thickness direction,
Wherein the peeled area of the oxide layer with respect to the total area of the hot press formed product is 10% or less.
상기 열간 프레스 성형품의 인장강도는 1300MPa 이상인 열간 프레스 성형품.
9. The method of claim 8,
The hot-pressed product has a tensile strength of 1300 MPa or more.
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