KR20160079467A

KR20160079467A - 핫 스탬핑 부품 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20160079467A
Application number: KR1020140190849A
Authority: KR
Inventors: 도형협; 김태응; 유병길
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2016-07-06
Also published as: KR101657376B1

Abstract

합금 성분 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여 재질 편차를 최소화하면서 연신율 및 충돌 성능을 향상시킬 수 있는 핫 스탬핑 부품 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 핫 스탬핑 부품 제조 방법은 (a) 중량%로, C : 0.04 ~ 0.10%, Si : 0.07% 이하, Mn : 1.0 ~ 1.6%, P : 0.02% 이하, S : 0.003% 이하, Al : 0.01 ~ 0.60%, Ti : 0.04 ~ 0.08%, Mo : 0.05 ~ 0.40% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 조성되는 슬라브 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 860 ~ 900℃ 조건으로 마무리 열간압연하는 단계; (b) 상기 마무리 열간압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 580 ~ 620℃까지 냉각하여 권취하는 단계; (c) 상기 권취된 판재를 언코일링하여 산세 처리한 후, 냉간 압연하는 단계; (d) 상기 냉간 압연된 판재를 720 ~ 850℃에서 소둔 열처리하는 단계; 및 (e) 상기 소둔 열처리된 판재를 핫 스탬핑하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

핫 스탬핑 부품 및 그 제조 방법{HOT STAMPING PRODUCT AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 핫 스탬핑 부품 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금 성분 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여 재질 편차를 최소화하면서 연신율 및 충돌 성능을 향상시킬 수 있는 핫 스탬핑 부품 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근, 자동차 산업은 초고강도 강의 적용을 통하여 부품의 경량화를 통해 연비 향상 및 안전성을 향상시키고자 하는 노력이 진행되고 있다.

하지만, 프레스 작업을 통하여 생산되는 대부분의 자동차 부품의 경우, 강도가 증가할수록 가공 성형성이 저하된다. 이 결과, 초고강도 강을 이용하여 자동차 부품을 제작할 경우, 복잡한 형상으로의 가공이 어려워 자동차 부품 적용에 어려움이 따르고 있다.

최근에는 초고강도 강을 확보하기 위해 고온으로 가열 및 성형한 후, 급냉하고 있으나, 이 경우 최종 미세조직이 풀-마르텐사이트(full-martensite) 조직으로 형성되어 연성이 낮고 충돌 흡수능이 저하되는 경향이 있다.

관련 선행문헌으로는 대한민국 등록특허 제10-0742818호(2007.07.25 공고)가 있으며, 상기 문헌에는 가공성이 우수한 냉연강판과 그 제조 방법이 기재되어 있다.

본 발명의 목적은 합금 성분 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여 재질 편차를 최소화하면서 연신율 및 충돌 성능을 향상시킬 수 있는 핫 스탬핑 부품 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조되어, 인장강도(TS) : 700 ~ 850MPa, 항복강도(YS) : 550 ~ 750MPa 및 연신율(EL) : 10 ~ 25%를 갖는 핫 스탬핑 부품을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 제조 방법은 (a) 중량%로, C : 0.04 ~ 0.10%, Si : 0.07% 이하, Mn : 1.0 ~ 1.6%, P : 0.02% 이하, S : 0.003% 이하, Al : 0.01 ~ 0.60%, Ti : 0.04 ~ 0.08%, Mo : 0.05 ~ 0.40% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 조성되는 슬라브 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 860 ~ 900℃ 조건으로 마무리 열간압연하는 단계; (b) 상기 마무리 열간압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 580 ~ 620℃까지 냉각하여 권취하는 단계; (c) 상기 권취된 판재를 언코일링하여 산세 처리한 후, 냉간 압연하는 단계; (d) 상기 냉간 압연된 판재를 720 ~ 850℃에서 소둔 열처리하는 단계; 및 (e) 상기 소둔 열처리된 판재를 핫 스탬핑하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품은 중량%로, C : 0.04 ~ 0.10%, Si : 0.07% 이하, Mn : 1.0 ~ 1.6%, P : 0.02% 이하, S : 0.003% 이하, Al : 0.01 ~ 0.60%, Ti : 0.04 ~ 0.08%, Mo : 0.05 ~ 0.40% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 조성되며, 최종 미세조직이 페라이트 및 마르텐사이트를 포함하는 복합 조직을 갖되, 상기 마르텐사이트 조직이 단면면적율로 40 ~ 60%를 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 핫 스탬핑 부품 및 그 제조 방법은 결정립 미세화를 위해 티타늄(Ti)을 첨가함과 더불어, 핫 스팸핑 공정 중 이송시간 중에 페라이트와 오스테나이트 상의 이상 분리를 위해 알루미늄(Al)을 첨가함으로써, 재질 편차를 최소화하면서 연신율 및 충돌 성능을 향상시킬 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 방법으로 제조되는 핫 스탬핑 부품은 인장강도(TS) : 700 ~ 850MPa, 항복강도(YS) : 550 ~ 750MPa 및 연신율(EL) : 10 ~ 25%를 갖는바, 복잡한 형상으로의 가공이 용이할 뿐만 아니라 충돌흡수능이 우수하여 충돌부재의 충돌흡수부로 활용하기에 적합하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

핫 스탬핑 부품

본 발명에 따른 핫 스탬핑 부품은 인장강도(TS) : 700 ~ 850MPa, 항복강도(YS) : 550 ~ 750MPa 및 연신율(EL) : 10 ~ 25%를 갖는 것을 목표로 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 핫 스탬핑 부품은 중량%로, C : 0.04 ~ 0.10%, Si : 0.07% 이하, Mn : 1.0 ~ 1.6%, P : 0.02% 이하, S : 0.003% 이하, Al : 0.01 ~ 0.60%, Ti : 0.04 ~ 0.08%, Mo : 0.05 ~ 0.40% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 조성된다.

이때, 상기 핫 스탬핑 부품은 최종 미세조직이 페라이트 및 마르텐사이트를 포함하는 복합 조직을 갖되, 마르텐사이트 조직이 단면면적율로 40 ~ 60%를 갖는다.

이하, 본 발명에 따른 핫 스탬핑 부품에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.

탄소(C)

탄소(C)는 강의 강도 확보를 위해 첨가한다. 또한, 탄소는 오스테나이트 상에 농화되는 양에 따라 오스테나이트 상을 안정화시키는 역할을 한다.

상기 탄소(C)는 본 발명에 따른 핫 스탬핑 부품 전체 중량의 0.04 ~ 0.10 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소(C)의 함량이 0.04 중량% 미만일 경우 충분한 강도를 확보하기 어렵다. 반대로, 탄소(C)의 함량이 0.10 중량%를 초과하면 강도는 증가하나 인성이 저하될 수 있다.

실리콘(Si)

실리콘(Si)은 강의 강도 및 연신율 향상에 기여한다.

다만, 실리콘(Si)의 함량이 본 발명에 따른 핫 스탬핑 부품 전체 중량의 0.07 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우 표면 결함 및 도금 특성이 저하될 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 실리콘(Si)의 함량을 핫 스탬핑 부품 전체 중량의 0.07 중량% 이하의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.

망간(Mn)

망간(Mn)은 오스테나이트 안정화에 기여하며, 또한 강도 향상에 기여한다.

상기 망간(Mn)은 본 발명에 따른 핫 스탬핑 부품 전체 중량의 1.0 ~ 1.6 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간(Mn)의 함량이 1.0 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 망간(Mn)의 함량이 1.6 중량%를 초과하는 경우에는 중심부 편석 발생으로 인성이 열화되는 문제점이 있다.

인(P)

인(P)은 고용강화효과가 큰 치환형 합금원소로서, 면내 이방성을 개선하고 강도를 향상시키는 역할을 하며, 탄소와의 자리 경쟁으로 인의 첨가량이 증가할수록 탄소(C)에 의한 소부경화성이 증가하게 된다. 또한, 인의 첨가에 의해 결정립 사이즈가 감소하므로 결정립 사이즈 감소에 따른 소부경화성, 내시효성의 향상을 기대 할 수 있다.

다만, 인(P)의 함량이 본 발명에 따른 핫 스탬핑 부품 전체 중량의 0.02 중량%를 초과하여 다량 함유될 경우, 2차 가공 취성의 발생 및 P편석에 의한 표면결함이 발생하는 문제가 있다. 따라서, 상기 인(P)은 본 발명에 따른 핫 스탬핑 부품 전체 중량의 0.02 중량% 이하의 함량비로 제한하였다.

황(S)

황(S)은 제강, 연주 및 재가열 공정에서 망간(Mn)의 국부적인 농화현상 및 응집현상을 가속화시키는 성분이므로, 그 함량을 최소로 제한하는 것이 바람직하다. 따라서, 황(S)의 함량은 본 발명에 따른 핫 스탬핑 부품 전체 중량의 0.003 중량%로 제한하는 것이 바람직하다. 상기의 함량 범위로 황(S)을 충분히 제어할 경우, 전자기교반장치나 주조 냉각속도에 구애받지 않으면서 제강, 연주 재가열 공정시 망간의 농화 현상을 억제할 수 있다.

알루미늄(Al)

알루미늄(Al)은 탈산재로 사용되는 동시에 실리콘(Si)과 같이 시멘타이트 석출을 억제하고 오스테나이트를 안정화하는 역할을 하여 강도를 향상시키는 역할을 한다.

상기 알루미늄(Al)은 본 발명에 따른 핫스탬핑 부품 전체 중량의 0.01 ~ 0.60 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 알루미늄(Al)의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 오스테나이트 안정화 효과를 기대하기 어렵다. 반대로, 알루미늄(Al)의 함량이 0.60 중량%를 초과할 경우에는 제강시 노즐 막힘 문제가 발생할 수 있고, 주조시 Al 산화물 등에 의하여 열간 취성이 발생하여 크랙발생과 연성이 저하되는 문제가 있다.

티타늄(Ti)

티타늄(Ti)은 핫 스탬핑 공정에서 탄화물을 석출하여 강중 탄소함량을 저감시킴으로써 강의 연신율 향상에 기여한다.

상기 티타늄(Ti)은 본 발명에 따른 핫 스탬핑 부품 전체 중량의 0.04 ~ 0.08 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 티타늄(Ti)의 함량이 0.04 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 티타늄(Ti)의 함량이 0.08 중량%를 초과하면 인성 저하를 초래할 수 있다.

몰리브덴(Mo)

몰리브덴(Mo)은 치환형 원소로써 고용강화 효과로 강의 강도를 향상시킨다. 또한, 몰리브덴(Mo)은 강의 경화능을 향상시키는 역할을 한다.

상기 몰리브덴(Mo)은 본 발명에 따른 핫 스탬핑 부품 전체 중량의 0.05 ~ 0.40 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 몰리브덴(Mo)의 함량이 0.05 중량% 미만일 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 몰리브덴(Mo)의 함량이 0.40 중량%를 초과할 경우에는 더 이상의 효과 없이 제조비용만을 상승시키는 문제가 있다.

니오븀(Nb)

니오븀(Nb)은 석출물을 형성하여 결정립을 미세화시키고 파괴인성을 향상시키며, 탄화물을 석출하여 강중 고용탄소함량을 저감하여 연신율 향상에 기여한다.

상기 니오븀(Nb)은 본 발명에 따른 핫스탬핑 부품 전체 중량의 0.01 ~ 0.10 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 니오븀(Nb)의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 니오븀(Nb)의 함량이 0.10 중량%를 초과하여 다량 첨가될 경우에는 항복강도가 과다하게 증가하고, 인성을 저하시키는 문제가 있다.

핫스탬핑 부품 제조 방법

도 1을 참조하면, 도시된 본 발명의 실시에에 따른 핫 스탬핑 부품 제조 방법은 열간압연 단계(S110), 냉각/권취 단계(S120), 냉간압연 단계(S130), 소둔 열처리 단계(S140) 및 핫 스탬핑 단계(S150)를 포함한다. 도면으로 도시하지는 않았지만, 열간압연 단계(S110) 이전에 실시되는 슬라브 재가열 단계(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이러한 슬라브 재가열 단계는 반드시 수행되어야 하는 것은 아니나, 석출물의 재고용 등의 효과를 도출하기 위해서는 실시하는 것이 더 바람직하다.

본 발명에 따른 핫 스탬핑 부품 제조 방법에서 열연공정의 대상이 되는 반제품 상태의 슬라브 판재는 중량%로, C : 0.04 ~ 0.10%, Si : 0.07% 이하, Mn : 1.0 ~ 1.6%, P : 0.02% 이하, S : 0.003% 이하, Al : 0.01 ~ 0.60%, Ti : 0.04 ~ 0.08%, Mo : 0.05 ~ 0.40% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 조성된다.

이때, 슬라브 재가열 단계에서는 연속주조공정을 통해 확보한 슬라브 판재를 SRT(Slab Reheating Temperature) : 1150 ~ 1250℃로 재가열하는 것을 통하여, 주조 시 편석된 성분을 재고용하게 된다.

슬라브 재가열 온도(SRT)가 1150℃ 미만일 경우에는 주조 시 편석된 성분이 충분히 재고용되지 못하는 문제점이 있다. 반대로, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1250℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정입도가 증가하여 강도 확보가 어려울 뿐만 아니라 소부경화능 및 내시효성도 감소할 뿐만 아니라, 과도한 가열 공정으로 인하여 강판의 제조 비용만 상승할 수 있다.

열간압연

열간압연 단계(S110)에서는 재가열된 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 860 ~ 900℃ 조건으로 마무리 열간 압연한다.

이때, 마무리 압연 온도(FDT)가 860℃ 미만으로 너무 낮으면, 이상역 압연에 의한 혼립 조직이 발생하는 문제가 있을 뿐만 아니라 급격한 상변화에 의해 열간압연중 통판성의 문제가 발생한다. 반대로, 마무리 압연 온도(FDT)가 900℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정립이 조대화 되어 소부경화능 및 내시효성이 감소한다.

냉각/권취

냉각/권취 단계(S120)에서는 마무리 열간압연된 판재를 50 ~ 80℃/sec의 속도로 CT(Coiling Temperature) : 580 ~ 620℃까지 냉각하여 권취한다.

권취 온도가 580℃ 미만일 경우에는 강도 확보에는 유리하나, 연성이 급격히 저하되는 문제점이 있다. 반대로, 권취 온도가 620℃를 초과할 경우에는 이상 결정입자 성장이나 과도한 결정입자 성장으로 성형성 및 강도 열화가 발생하는 문제가 있다.

또한, 냉각 속도가 50℃/sec 미만일 경우에는 충분한 강도 및 인성 확보가 어렵다. 반대로, 냉각 속도가 80℃/sec를 초과할 경우에는 냉각 제어가 어려우며, 과도한 냉각으로 강판의 형상에 불리할 수 있다.

냉간압연

냉간압연 단계(S130)에서는 권취된 판재를 언코일링하여 산세 처리한 후, 냉간 압연한다. 이때, 산세는 권취된 판재, 즉 상기의 열연과정을 통하여 제조된 열연 코일의 스케일을 제거하기 위한 목적으로 실시하게 된다.

이때, 냉간 압연은 산세 처리된 판재를 냉간 압하율 : 60 ~ 80%로 냉간 압연하는 것이 바람직하다. 냉간 압하율이 60% 미만일 경우에는 열연 조직의 변형효과가 작다. 반대로, 냉간 압하율이 80%를 초과하는 경우에는 냉간 압연에 소요되는 비용이 상승할 뿐만 아니라, 드로잉성을 저해하고 강판의 가장자리에 균열의 발생으로 강판이 파단되는 문제를 야기할 수 있다.

소둔 열처리

소둔 열처리 단계(S140)에서는 냉간 압연된 판재를 720 ~ 850℃에서 소둔 열처리한다.

이때, 소둔 열처리는 소둔을 수행하는 SS(Soaking Section) 구간과, 냉각을 수행하는 RQS(Roll Quenching Section) 구간과, 과시효 처리하는 OAS(Over Aging Section) 구간을 포함하는 연속소둔라인에서 수행될 수 있다.

즉, 냉간 압연된 판재는 연속 소둔 라인의 SS 구간에서 10 ~ 20℃/sec로 720 ~ 850℃까지 가열하여 100 ~ 110초 동안 소둔 열처리한 후, RQS 구간에서 소둔 열처리된 판재를 1 ~ 15℃/sec의 속도로 480 ~ 540℃까지 냉각하고 나서, OAS 구간에서 냉각된 판재를 460 ~ 540℃의 온도에서 100 ~ 200초 동안 과시효 처리하게 된다.

이때, 소둔 열처리 온도가 700℃ 미만이거나, 또는 연속소둔 시간이 100초 미만일 경우에는 연성이 저하되는 문제점이 있다. 반대로, 소둔 열처리 온도가 820℃를 초과하거나, 또는 연속소둔 시간이 110초를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정립 크기 증가로 인하여 강판의 물성이 저하될 수 있다.

이때, 소둔 열처리 온도가 720℃ 미만이거나, 연속소둔 시간이 100초 미만일 경우에는 페라이트 재결정이 원활하게 이루어지지 않아 핫 스탬핑 후 연성이 저하되는 문제점이 있다. 반대로, 소둔 열처리 온도가 850℃를 초과하거나, 연속소둔 시간이 110초를 초과할 경우에는 소둔 열처리 과정에서 결정립 크기의 증가로 인하여 핫 스탬핑 후, 강도가 낮아지는 문제가 있다.

또한, RQS 구간에서의 냉각종료온도가 480℃ 미만일 경우에는 재질 불균일의 문제가 발생할 수 있다. 반대로, RQS 구간에서의 냉각종료온도가 540℃를 초과할 경우에는 냉각 과정에서 오스테나이트가 페라이트, 베이나이트로 변태할 수 있다.

한편, OAS 구간에서는 460 ~ 540℃의 온도에서 100 ~ 200초 동안 유지하는 것이 바람직하다. 과시효대(Over Aging Section)에서 460℃ 미만의 온도로 유지되거나, 또는 100초 미만으로 유지될 경우에는 항복비가 상승하는 문제가 있다. 반대로, 과시효대에서 540℃를 초과하는 온도로 유지되거나, 또는 200초를 초과할 경우에는 연신율이 급격히 저하되는 문제가 있다.

핫스탬핑

핫스탬핑 단계(S150)에서는 소둔 열처리된 판재를 핫 스탬핑하여 핫스탬핑 부품을 제조하다.

이때, 핫스탬핑 단계(S150)는 소둔 열처리된 판재를 재단하여 블랭크를 형성하는 단계와, 블랭크를 930 ㅁ 20℃에서 200 ~ 300초 동안 가열하는 단계와, 가열된 블랭크를 공냉한 후, 프레스 금형으로 이송하는 단계와, 프레스 금형 내로 이송된 블랭크를 핫 스탬핑한 후, 프레스 금형이 닫힌 상태에서 냉각하는 단계로 세분화될 수 있다.

블랭크는 금형형상에 맞게 재단될 수 있다. 이때, 블랭크는 동종의 블랭크를 맞대기 방식으로 레이저 용접하거나, 또는 서로 다른 성분 및 서로 다른 두께를 갖는 이종 재질의 블랭크들을 맞대기 방식으로 레이저 용접하는 것에 의해 제작될 수 있다.

특히, 이종 재질의 블랭크들을 맞대기 방식으로 레이저 용접할 시, 충돌흡수부로는 본 발명에서 제시하는 강 종을 이용하고, 충돌지지부는 핫 스탬핑 후 최종 미세조직이 풀 마르텐사이트 조직을 갖는 1200 ~ 1500MPa의 인장강도를 갖는 강종을 이용하는 것이 바람직하다.

이때, 블랭크 열처리 온도가 910℃ 미만이거나, 또는 블랭크 열처리 시간이 200초 미만일 경우에는 핫 스탬핑 이후 목표로 하는 강도를 확보하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 블랭크 열처리 온도가 950℃를 초과하거나, 또는 블랭크 열처리 시간이 300초를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정립이 과대하게 성장하여 핫스탬핑 후 강도가 저하되는 현상이 나타난다.

또한, 핫 스탬핑 성형 직후 금형의 내부는 고온을 유지하고 있으므로 핫 스탬핑 성형한 후 즉시 개방하여 부품을 냉각할 경우 재질 특성 및 형상이 변형되는 등의 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 프레스 금형을 닫은 상태에서 프레스로 가압하며 금형 내에서 냉각시키는 것이 바람직하다.

특히, 가열된 블랭크를 가열된 블랭크를 8 ~ 10sec 동안 공냉한 후, 프레스 금형으로 이송하는 것이 바람직한데, 이는 이송 중에 페라이트 및 오스테나이트 상의 이상 분리가 원활히 일어나도록 유도하여 재질 편차가 발생하는 것을 최소화하기 위함이다. 도면으로 도시하지는 않았지만, 프레스 금형은 내부에 냉매가 순환하는 냉각 채널이 구비될 수 있다. 구비된 냉각 채널을 통하여 공급되는 냉매에 의한 순환에 의해 가열된 블랭크를 신속히 급냉시킬 수 있게 된다.

이때, 블랭크의 스프링 백 현상을 방지함과 더불어 원하는 형상을 유지하기 위해서는 프레스 금형을 닫은 상태에서 가압하면서 급냉을 수행하는 것이 바람직하다.

특히, 닫힌 프레스 금형 내에서의 냉각은 40 ~ 60℃/sec의 속도로 냉각하여 200℃ 이하까지 냉각하는 것이 바람직하다. 냉각 속도가 60℃/sec를 초과할 경우에는 강도 확보 측면에서는 유리하나, 목표로 하는 연신율을 확보하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 냉각 속도가 40℃/sec 미만일 경우에는 고 강도를 확보하는 데 어려움이 따를 수 있다.

상기의 과정(S110 ~ S150)으로 제조되는 핫 스탬핑 부품은 결정립 미세화를 위해 티타늄(Ti)을 첨가함과 더불어, 핫 스팸핑 공정 중 이송시간 중에 페라이트와 오스테나이트 상의 이상 분리를 위해 알루미늄(Al)을 첨가함으로써, 재질 편차를 최소화하면서 연신율 및 충돌 성능을 향상시킬 수 있다.

실시예

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

1. 시편의 제조

표 1의 조성 및 표 2의 공정 조건으로 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 2에 따른 시편을 제조하였다.

[표 1] (단위 : 중량%)

[표 2]

2. 기계적 물성 평가

표 3은 실시예 1 ~ 4 및 비교예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편에 대한 기계적 물성 평과 결과를 나타낸 것이다.

[표 3]

표 1 내지 표 3을 참조하면, 실시예 1 ~ 4에 따른 시편들의 경우, 목표값에 해당하는 인장강도(TS) : 700 ~ 850MPa, 항복강도(YS) : 550 ~ 750MPa 및 연신율(EL) : 10 ~ 25%를 모두 만족하는 것을 알 수 있다.

특히, 실시예 1 ~ 4에 따른 시편들의 경우, 두께 중심부에 해당하는 1/2t 지점의 인장강도(TS)와 표면부에 해당하는 1/4t 지점의 인장강도(TS) 값의 편차가 50MPa 이하로 낮게 나타나는 것을 확인할 수 있다.

반면, 비교예 1 ~ 2에 따른 시편들의 경우, 실시예 1 ~ 4에 비하여 인장강도(TS)는 증가한 반면, 연신율(EL)이 목표값에 미달하는 것을 알 수 있다. 이때, 비교예 1 ~ 2에 따른 시편들의 경우, 두께 중심부에 해당하는 1/2t 지점의 인장강도(TS)와 표면부에 해당하는 1/4t 지점의 인장강도(TS) 값의 편차가 50MPa를 초과하여 재질 편차가 심하다는 것을 확인하였다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

S110 : 열간압연 단계
S120 : 냉각/권취 단계
S130 : 냉간압연 단계
S140 : 소둔 열처리 단계
S150 : 핫 스탬핑 단계

Claims

(a) 중량%로, C : 0.04 ~ 0.10%, Si : 0.07% 이하, Mn : 1.0 ~ 1.6%, P : 0.02% 이하, S : 0.003% 이하, Al : 0.01 ~ 0.60%, Ti : 0.04 ~ 0.08%, Mo : 0.05 ~ 0.40% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 조성되는 슬라브 판재를 FDT(Finishing Delivery Temperature) : 860 ~ 900℃ 조건으로 마무리 열간압연하는 단계;
(b) 상기 마무리 열간압연된 판재를 CT(Coiling Temperature) : 580 ~ 620℃까지 냉각하여 권취하는 단계;
(c) 상기 권취된 판재를 언코일링하여 산세 처리한 후, 냉간 압연하는 단계;
(d) 상기 냉간 압연된 판재를 720 ~ 850℃에서 소둔 열처리하는 단계; 및
(e) 상기 소둔 열처리된 판재를 핫 스탬핑하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 부품 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (e) 단계는,
(e-1) 상기 소둔 열처리된 판재를 재단하여 블랭크를 형성하는 단계와,
(e-2) 상기 블랭크를 930 ㅁ 20℃에서 200 ~ 300초 동안 가열하는 단계와,
(e-3) 상기 가열된 블랭크를 공냉한 후, 프레스 금형으로 이송하는 단계와,
(e-4) 상기 프레스 금형 내로 이송된 블랭크를 핫 스탬핑한 후, 상기 프레스 금형이 닫힌 상태에서 냉각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 부품 제조 방법.
제2항에 있어서,
상기 (e-3) 단계에서,
상기 공냉은
8 ~ 12sec 동안 실시하는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 부품 제조 방법.
제2항에 있어서,
상기 (e-4) 단계에서,
상기 냉각은
40 ~ 60℃/sec의 속도로 실시하는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 부품 제조 방법.
중량%로, C : 0.04 ~ 0.10%, Si : 0.07% 이하, Mn : 1.0 ~ 1.6%, P : 0.02% 이하, S : 0.003% 이하, Al : 0.01 ~ 0.60%, Ti : 0.04 ~ 0.08%, Mo : 0.05 ~ 0.40% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 조성되며,
최종 미세조직이 페라이트 및 마르텐사이트를 포함하는 복합 조직을 갖되, 상기 마르텐사이트 조직이 단면면적율로 40 ~ 60%를 갖는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 부품.
제5항에 있어서,
상기 핫 스탬핑 부품은
인장강도(TS) : 700 ~ 850MPa, 항복강도(YS) : 550 ~ 750MPa 및 연신율(EL) : 10 ~ 25%를 갖는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 부품.
제5항에 있어서,
상기 핫 스탬핑 부품은
1/2t 지점의 인장강도(TS)와 1/4t 지점의 인장강도(TS) 값의 편차가 50MPa 이하를 나타내는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑 부품.