KR20170140415A - 프레스 경화용 강 및 그 강으로부터 제조된 프레스 경화 부품 - Google Patents

프레스 경화용 강 및 그 강으로부터 제조된 프레스 경화 부품 Download PDF

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KR20170140415A
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Abstract

프레스 경화 강 부품으로서, 강의 화학 조성은, 중량% 로, 0.062 ≤ C ≤ 0.095%, 1.4% ≤ Mn ≤ 1.9%, 0.2% ≤ Si ≤ 0.5%, 0.020% ≤ Al ≤　0.070%, 0.02% ≤ Cr ≤　0.1%, 1.5% ≤ (C + Mn + Si + Cr) ≤ 2.7%, 0.040% ≤ Nb ≤ 0.060%, 3.4 × N ≤ Ti ≤ 8 × N, 0.044% ≤ (Nb + Ti) ≤ 0.090%, 0.0005 ≤ B ≤ 0.004%, 0.001% ≤ N ≤ 0.009%, 0.0005% ≤ S ≤ 0.003%, 0.001% ≤ P ≤ 0.020%, 선택적으로, 0.0001% ≤ Ca ≤ 0.003%, 잔부의 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직은, 상기 부품의 대부분에서, 표면 분율로, 40% 미만의 베이나이트, 5% 미만의 오스테나이트, 5% 미만의 페라이트, 잔부의 마텐자이트를 포함하고, 상기 마텐자이트는 프레시 마텐자이트 및 자기템퍼드 마텐자이트로 구성되는, 프레스 경화 강 부품.

Description

프레스 경화용 강 및 그 강으로부터 제조된 프레스 경화 부품{STEEL FOR PRESS HARDENING AND PRESS HARDENED PART MANUFACTURED FROM SUCH STEEL}
본 발명은, 고온 성형되고 프레스 공구 내에 유지됨으로써 달성되는 냉각 단계를 통해 프레스 경화되는 강 부품에 관한 것이다. 이 부품은 침입 방지 또는 에너지 흡수 기능을 위해 자동차의 구조 요소로서 사용된다. 이러한 부품은 예를 들어 농기계용 공구 또는 부품의 제조에 또한 사용될 수 있다.
이러한 타입의 적용에서, 높은 기계적 강도, 높은 내충격성, 양호한 내식성 및 치수 정확도를 겸비하는 강 부품을 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 조합은 자동차 산업에서 특히 바람직하다. 전방 또는 후방 레일, 루프 레일, B-필러, 및 하부 제어 아암, 엔진 크래들과 같은 섀시 부품과 같은 자동차 부품은 특히 이러한 특성을 더 필요로 한다.
프레스 경화 프로세스는 GB 1490 535 에 개시되어 있다. 강이 오스테나이트로 변태된 후 프레스에서 열간 성형되는 온도로 강 블랭크를 가열함으로써 경화된 강 부품이 획득된다. 블랭크는 프레스 공구에서 급속 냉각되는 동시에 변형을 방지하도록 유지되어서, 마텐자이트 및/또는 베이나이트 미세조직을 획득한다. 사용된 강은 다음의 조성을 가질 수도 있다: C <0.4%, 0.5-2.0% Mn, S 및 P <0.05, 0.1-0.5% Cr, 0.05-0.5% Mo, <0.1% Ti, 0.005-0.01% B, <0.1% Al. 그러나, 이 공보는 높은 기계적 저항성과 연신율, 양호한 굽힘성과 용접성을 동시에 얻는 해결책을 제공하지 않는다.
양호한 내식성 및 1500 ㎫ 초과의 인장 강도를 갖는 부품의 제조는 공보 FR 2780984 에 의해 개시되어 있다: 0.15-0.5% C, 0.5-3% Mn, 0.1-0.5% Si, 0.01-1% Cr, <0.2% Ti, 0.1% Al 및 P, <0.05% S, 0.0005-0.08% B 를 갖는 알루미늄화 강 시트가 가열, 성형 및 급속 냉각된다. 그러나, 높은 인장 강도 레벨로 인해, 인장 시험에서의 총 연신율은 6% 미만이다.
공보 EP 2137327 은, 0.040-0.100% C, 0.80-2.00% Mn, <0.30% Si, <0.005% S, <0.030% P, 0.01-0.070% Al, 0.015-0.100% Nb, 0.030-0.080% Ti, <0.009% N, <0.100% Cu, Ni, Mo, <0.006% Ca 을 함유하는 조성을 갖는 강 블랭크의 프레스 경화를 개시하고 있다. 프레스 경화 후, 500 ㎫ 초과의 인장 강도가 획득될 수 있다. 그러나, 등축 페라이트인 미세조직의 특성으로 인해, 매우 높은 인장 강도 레벨을 달성하는 것은 불가능하다.
문헌 EP 1865086 은 0.1-0.2% C, 0.05-0.3% Si, 0.8-1.8% Mn, 0.5-1.8% Ni, ≤0.015% P, ≤0.003% S, 0.0002-0.008% B, 선택적으로 0.01-0.1% Ti, 선택적으로 0.01-0.05% Al, 선택적으로 0.002-0.005% N 을 포함하는 강 조성을 개시하고 있다. 이 조성은 1000 ㎫ 초과의 인장 강도 및 10% 초과의 연신율을 갖는 프레스 경화 부품을 제조할 수 있게 한다. 그러나, 높은 니켈 함량으로 인해, 이 강은 제조 비용이 비싸다.
문헌 EP 1881083 은 0.11-0.18% C, 0.10-0.30% Si, 1.60-2.20% Mn, <0.0015% P, <0.010% S, 1.00-2.00% Cr, <0.020% N, 0.020-0.060% Nb, 0.001-0.004% B, 0.001-0.050% Ti 을 함유하는 강 합금으로 제조된 프레스 경화 부품을 개시한다. 이 부품은 1200 ㎫ 초과의 인장 강도 및 12% 초과의 총 연신율을 갖는다. 그러나, 높은 크롬 함량으로 인해, 이 강은 제조 비용이 비싸다.
따라서, 이전의 한계를 갖지 않는 프레스 경화 부품 및 제조 프로세스를 갖는 것이 요망된다. 더 구체적으로, 75°초과의 굽힘 각도를 특징으로 하며 0.8 내지 4 ㎜ 의 두께 및 700 내지 950 ㎫ 의 항복 응력 (YS), 950 내지 1200 ㎫ 의 인장 응력 (TS), 및 높은 연성을 갖는 프레스 경화 강 부품을 갖는 것이 요망된다.
0.60 보다 높은, 평면 변형 조건 하의 파괴 변형을 갖는 프레스 경화 부품을 갖는 것이 또한 요망된다.
예를 들어 반경 영역과 같은 프레스 경화 부품의 심하게 변형된 영역은 추가 서비스 조건 중에 또는 차량 충돌 중에 높은 응력 집중을 받으므로, 이러한 변형된 영역에서 높은 연성을 나타내는 프레스 경화 부품을 갖는 것이 또한 요망된다.
용이하게 용접 가능한 프레스 경화 부품, 및 열영향부에서의 현저한 연화를 갖지 않으며 높은 연성을 갖는 프레스 경화 용접 이음부를 갖는 것이 또한 바람직하다.
레이저 용접에 적합한 강 시트를 갖는 것이 또한 바람직하고: 이 프로세스는 불충분한 평평도에 기인할 수 있는 정렬불량 결함에 매우 민감하고: 따라서, 레이저 용접에는 매우 양호한 평평도 특성을 갖는 시트가 요구된다.
균질 프로세스 (즉, 동일한 조성을 갖는 2 개의 시트의 용접) 또는 불균질 프로세스 (상이한 강 조성을 갖는 2 개의 시트의 용접) 에서 용이하게 용접될 수 있고 프레스 경화될 수 있는 강 시트 (이러한 프레스 경화 용접부가 높은 기계적 성질을 가짐) 를 갖는 것이 또한 바람직하다.
프레스 경화 후에 강 기재에 내식성을 제공하는 금속 코팅을 갖거나 또는 비코팅 상태로 이용될 수 있는 프레스 경화용 강 조성을 갖는 것이 또한 요망된다.
이를 위해, 본 발명의 제 1 대상은 프레스 경화 강 부품으로서, 강의 화학 조성은, 중량% 로, 0.062 ≤ C ≤ 0.095%, 1.4% ≤ Mn ≤ 1.9%, 0.2% ≤ Si ≤ 0.5%, 0.020% ≤ Al ≤　0.070%, 0.02% ≤ Cr ≤　0.1%, 1.5% ≤ (C + Mn + Si + Cr) ≤ 2.7%, 0.040% ≤ Nb ≤ 0.060%, 3.4 × N ≤ Ti ≤ 8 × N, 0.044% ≤ (Nb + Ti) ≤ 0.090%, 0.0005 ≤ B ≤ 0.004%, 0.001% ≤ N ≤ 0.009%, 0.0005% ≤ S ≤ 0.003%, 0.001% ≤ P ≤ 0.020%, 선택적으로, 0.0001% ≤ Ca ≤ 0.003%, 잔부의 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직은, 상기 부품의 대부분에서, 표면 분율로, 40% 미만의 베이나이트, 5% 미만의 오스테나이트, 5% 미만의 페라이트, 잔부의 마텐자이트를 포함하고, 상기 마텐자이트는 프레시 마텐자이트 및 자기템퍼드 마텐자이트로 구성되는, 프레스 경화 강 부품이다.
바람직하게는, 조성은 1.7% ≤ (C + Mn + Si + Cr) ≤ 2.3% 이다.
바람직한 모드에서, 강 부품의 C 함량은 0.065% ≤ C ≤ 0.095% 이다.
바람직하게는, 미세조직은 표면 분율로 적어도 5% 의 자기템퍼드 마텐자이트를 포함한다.
프레시 마텐자이트와 자기템퍼드 마텐자이트 표면 분율의 합이 바람직하게는 65 내지 100 % 이다.
바람직한 모드에 따르면, 티타늄 질화물의 평균 크기가 부품의 4 분의 1 두께와 부품의 가장 가까운 표면 사이에 포함된 외부 구역에서 2 마이크로미터 미만이다.
바람직하게는, 황화물의 평균 길이가 부품의 4 분의 1 두께와 부품의 가장 가까운 표면 사이에 포함된 외부 구역에서 120 마이크로미터 미만이다.
바람직한 모드에 따르면, 프레스 경화 강 부품은 0.15 초과의 변형량을 갖는 적어도 하나의 열간 변형 구역 (A), 및 프레스 경화 중에 구역 (A) 와 동일한 냉각 사이클을 거친 적어도 하나의 구역 (B) 을 포함하고, 변형량이 0.05 미만이다.
구역 (B) 및 열간 변형 구역 (A) 사이의 경도차가 바람직하게는 20 HV 초과이다.
바람직하게는, 열간 변형 구역 (A) 에서의 마텐자이트-베이나이트 조직의 평균 라스 폭이 구역 (B) 에서의 마텐자이트-베이나이트 조직의 라스 폭에 비해 50% 초과 감소된다.
바람직한 모드에서, 열간 변형 구역 (A) 에서의 마텐자이트-베이나이트 조직의 평균 라스 폭이 1 ㎛ 미만이다.
구역 (B) 에서의 마텐자이트-베이나이트 조직의 평균 라스 폭이 바람직하게는 1 내지 2.5 ㎛ 이다.
본 발명의 일 모드에 따르면, 프레스 경화 강 부품은 금속 코팅으로 코팅된다.
금속 코팅은 바람직하게는 아연계 합금 또는 아연 합금이다.
바람직하게는, 금속 코팅은 알루미늄계 합금 또는 알루미늄 합금이다.
바람직한 모드에서, 프레스 경화 강 부품은 700 내지 950 ㎫ 의 항복 응력, 950 내지 1200 ㎫ 의 인장 응력 TS, 및 75°초과의 굽힘 각도를 갖는다.
바람직한 모드에 따르면, 프레스 경화 강 부품은 가변 두께를 갖는다.
매우 바람직하게는, 가변 두께는 연속적인 유연한 압연 (flexible rolling) 프로세스에 의해 형성된다.
본 발명의 다른 대상은 프레스 경화 레이저 용접된 강 부품으로서, 용접부의 적어도 하나의 제 1 강 부품은 적어도 하나의 제 2 강 부품과 용접된 전술한 바와 같은 Al 코팅된 부품이고, 제 2 강 부품의 조성은 0.065 내지 0.38 중량% 의 탄소를 함유하고, 제 1 강 부품과 제 2 강 부품 사이의 용접 금속은 0.3 중량% 미만의 알루미늄 함량을 갖고, 제 1 강 부품, 제 2 강 부품, 및 용접 금속은 동일한 작업에서 프레스 경화되는, 프레스 경화 레이저 용접된 강 부품이다.
본 발명은 또한 대상으로서, 이하의 연속적인 단계들:
- 상기한 조성을 갖는 강 반제품을 제공하는 단계, 그 다음,
- 반제품을 열간 압연하여, 열간 압연 강 시트를 획득하는 단계, 그 다음,
- 550℃ 내지 강 시트의 마텐자이트 변태 개시 온도 Ms 의 코일링 온도 Tc 에서 열간 압연 강 시트를 코일링하여, 코일링된 강 시트를 획득하는 단계, 그 다음,
- 선택적으로, 코일링된 강 시트를 냉간 압연하는 단계, 그 다음,
- 10% 미만의 미재결정 면적 분율을 획득하도록 어닐링 온도 Ta 에서 강 시트를 어닐링하여, 어닐링된 강 시트를 획득하는 단계, 그 다음,
- 어닐링된 강 시트를 미리 결정된 형상으로 절삭하여, 블랭크를 획득하는 단계, 그 다음,
- 890 내지 950 ℃ 의 온도 Tm 에서 1 내지 10 분의 유지 지속시간 Dm 으로 블랭크를 가열하고 유지하여, 가열된 블랭크를 획득하는 단계, 그 다음,
- 10 s 미만의 이송 시간 Dt 로 가열된 블랭크를 성형 (forming) 프레스 내로 이송하는 단계, 그 다음,
- 성형 프레스에서 가열된 블랭크를 열간 성형하여, 성형 부품을 획득하는 단계, 그 다음,
- 750 내지 450 ℃ 의 온도 범위에서 40 내지 360 ℃/s 의 냉각 속도 CR1 으로 그리고 450 내지 250 ℃ 의 온도 범위에서 15 내지 150 ℃/s 의 냉각 속도 CR2 로 성형 부품을 냉각하는 단계로서, CR2 < CR1 인, 상기 성형 부품을 냉각하는 단계
를 포함하는, 프레스 경화 강 부품의 제조 방법을 갖는다.
바람직하게는, 냉간 압연율 (cold rolling ratio) 은 50 내지 80 % 이다.
어닐링 온도 Ta 는 바람직하게는 800 내지 850 ℃, 매우 바람직하게는 800 내지 835 ℃ 이다.
특정 모드에서, 블랭크는 상기 온도 Tm 에서 상기 블랭크를 가열하기 전에 냉간 성형된다.
바람직하게는, 열간 성형은 부품의 적어도 하나의 열간 변형 구역에서 0.15 초과의 변형량으로 수행된다.
바람직한 모드에서, 어닐링된 강 시트는, 어닐링된 강 블랭크를 미리 결정된 형상으로 절삭하기 전에, 금속 프리코팅으로 프리코팅된다.
금속 프리코팅은 바람직하게는 아연, 또는 아연계 합금, 또는 아연 합금이다.
바람직하게는, 금속 프리코팅은 알루미늄, 또는 알루미늄계 합금, 또는 알루미늄 합금이다.
바람직한 모드에 따르면, 시트는 Al 및 철, 그리고 선택적으로 규소를 함유하는 적어도 하나의 금속간 층으로 프리코팅되고, 프리코팅은 유리 (free) Al, 또는 Fe3Si2Al12 타입의 τ5 상, 또는 Fe2Si2Al9 타입의 τ6 상을 함유하지 않는다.
다른 바람직한 모드에서, 금속 프리코팅은 아연 또는 아연계 합금 또는 아연 합금의 층으로 덮인 (topped), 알루미늄 또는 알루미늄계 합금 또는 알루미늄 합금의 층을 포함한다.
본 발명은 또한 대상으로서, 이하의 연속적인 단계들:
- 알루미늄, 또는 알루미늄계 합금, 또는 알루미늄 합금의 금속 프리코팅으로 프리코팅된, 상기한 조성을 갖는 적어도 하나의 제 1 강 시트를 제공하는 단계, 그 다음,
- 알루미늄, 또는 알루미늄계 합금, 또는 알루미늄 합금의 금속 프리코팅으로 프리코팅된, 0.065 내지 0.38 중량% 의 탄소를 함유하는 조성을 갖는 적어도 하나의 제 2 강 시트를 제공하는 단계, 그 다음,
- 제 1 강 시트 및 제 2 강 시트의 주변부의 일측을 따라 상부 및 하부 측면에서 알루미늄 프리코팅의 두께의 일부를 제거하는 단계, 그 다음,
- 용접 금속 중의 알루미늄 함량이 0.3 중량% 미만이도록 제 1 강 시트와 제 2 강 시트를 레이저 용접함으로써 용접 블랭크를 생성하는 단계로서, 레이저 용접은 알루미늄 프리코팅의 일부가 제거된 주변부를 따라 수행되는, 상기 용접 블랭크를 생성하는 단계,
- 890 내지 950 ℃ 의 온도 Tm 에서 1 내지 10 분의 유지 지속시간 Dm 으로 용접 블랭크를 가열하고 유지하여, 가열된 용접 블랭크를 획득하는 단계, 그 다음,
- 10 s 미만의 이송 시간 Dt 로 가열된 용접 블랭크를 성형 프레스 내로 이송하는 단계, 그 다음,
- 성형 프레스에서 가열된 용접 블랭크를 열간 성형하여, 용접 성형 부품을 획득하는 단계, 그 다음,
- 750 내지 450 ℃ 의 온도 범위에서 40 내지 360 ℃/s 의 냉각 속도 CR1 으로 그리고 450 내지 250 ℃ 의 온도 범위에서 15 내지 150 ℃/s 의 냉각 속도 CR2 로 용접 성형 부품을 냉각하는 단계로서, CR2 < CR1 인, 상기 용접 성형 부품을 냉각하는 단계
를 포함하는, 프레스 경화 레이저 용접된 강 부품의 제조 방법을 갖는다.
바람직하게는, 유지 지속시간 Dm 은 1 내지 6 분이다.
본 발명은 또한 대상으로서, 차량의 구조 또는 안전 부품의 제조를 위한, 전술한 바와 같은 부품 또는 전술한 바와 같은 방법에 따라 제조된 부품의 용도를 갖는다.
이제, 도면을 참조하여 본 발명을 더 상세하게 제한없이 설명한다.
도 1 및 도 2 는 본 발명에 따라 제조된 프레스 경화 부품의 미세조직을 도시한다.
도 3 및 도 4 는 본 발명에 해당하지 않는 강 조성으로 제조된 프레스 경화 부품의 미세조직을 도시한다.
도 5 는 본 발명에 해당하지 않는 강 조성으로 제조된 프레스 경화 부품에서 크랙 전파 경로에 미치는 대형 티타늄 질화물의 영향을 도시한다.
도 6 은 본 발명에 해당하지 않는 강 조성으로 제조된 프레스 경화 부품의 대형 망간 황화물을 도시한다.
도 7 은 프레스 경화 부품의 표면 부근의 외측 구역을 개략적으로 도시한다.
프레스 경화 강 부품은 특정 조성을 갖는 강 시트로부터 제조되며, 원소들은 중량% 로 표시된다:
― 0.062 % ≤ C ≤ 0.095 % : 충분한 켄칭성과 경화능, 및 프레스 경화 후 만족스러운 인장 강도를 획득하기 위해 탄소 함량은 0.062 % 이상이어야 한다. 이러한 성질을 안정적으로 얻기 위해서는 C 함량은 최적으로 0.065% 이상이다. 그러나, 탄소 함량이 0.095% 를 초과하면, 굽힘성 및 용접 인성이 감소된다.
― 1.4 % ≤ Mn ≤ 1.9 % : 프레스 경화 후에 충분한 마텐자이트 비율을 갖는 조직을 얻기 위해, 망간은 충분한 경화능을 갖도록 1.4 % 이상이어야 한다. 그러나, 망간 함량이 1.9 %를 초과하면, 연성 감소와 관련된 밴드타입 미세조직을 갖는 편석이 형성될 위험이 증가한다.
― 0.2 % ≤ Si ≤ 0.5 % : 규소는 액체 스테이지에서 강 탈산에 기여하고 열간 성형 후 경화에 기여한다. 이러한 효과를 얻기 위해, Si 는 0.2 % 이상이어야 한다. 그러나, 프레스 경화의 냉각 단계에서 오스테나이트의 과도한 안정화를 피하기 위해, Si 는 0.5 % 이하이어야 한다. 또한, 이러한 높은 Si 함량은 금속 코팅 강 시트의 제조에서 코팅의 접착을 방지하는 표면 산화물의 형성을 야기할 수 있다.
― 0.020 % ≤ Al ≤ 0.070 % : 알루미늄은, 0.020 % 이상의 양으로 첨가되는 때, 액체 상태에서 매우 효과적인 탈산제이다. 그러나, Al 이 0.070 % 를 초과하면, 액체 상태의 조대한 알루미네이트가 형성될 위험이 있고, 이는 프레스 경화 부품의 연성을 저하시킬 수 있다.
― 0.02 % ≤ Cr ≤ 0.1 % : 크롬 첨가는, 0.02 % 이상의 양에서, 프레스 경화 중에 켄칭성 증가에 유효하다. 그러나, 켄칭성을 또한 증가시키는 조성의 다른 원소와 결합하여, 0.1 % 초과의 Cr 첨가는 연성을 증가시키는 베이나이트 형성 가능성 없이 심지어 변형 구역에서도 완전 마텐자이트 조직의 조건에 유리하다.
― 0.030 % ≤ Nb ≤ 0.060 % : 니오븀은, 탄소 및/또는 질소와 결합하여, 미세한 Nb(CN) 을 형성한다. Nb 함량이 0.030 % 이상이면, 열간 프레스 성형 직전의 가열 중에 오스테나이트 결정립을 미세화하는 그러한 석출물을 획득할 수 있다. 이러한 더 미세한 오스테나이트 결정립은 더 미세한 라스 구조와 증가된 연성 및 인성을 초래한다. 그러나, 0.060 % 초과의 함량은 열간 압연 시트의 더 높은 경도를 야기하여 열간 밴드 압연의 수행을 어렵게 한다.
― 3.4 × N ≤ Ti ≤ 8 × N : 티타늄은 고온에서 질화물 형태로 석출한다. Ti 가 3.4 × N 이상이면, 충분한 양의 질소가 티타늄과 안정적으로 결합되어서, 질소는 더 이상 붕소와 결합할 수 없다. 따라서, 붕소는 오스테나이트 결정립계를 향해 확산하고 냉각시 오스테나이트의 변태를 지연시켜서 켄칭성을 증가시키는데 유용하다. 그러나, 티타늄이 8 × N 을 초과하면, 강 정련 (steel elaboration) 중에 액체 스테이지에서 티타늄이 석출하여 프레스 경화 후에 연성 및 굽힘성이 낮은 조대한 티타늄 질화물이 생성될 위험이 있다. 보다 더 바람직하게는, Ti 함량은 7 × N 이하이다.
― 0.044 % ≤ (Nb + Ti) ≤ 0.090 % : 프레스 경화 후 950 ㎫ 초과의 인장 강도를 얻는데 기여하는 석출물을 획득하기 위해, 니오븀 함량과 티타늄 함량의 합이 0.044 % 이상이어야 한다. 그러나, 프레스 경화 후에 75°미만의 굽힘 각도를 획득하지 못할 위험을 증가시키지 않으려면, 티타늄과 니오븀의 합은 0.090 % 를 초과해서는 안 된다.
― 0.0002 % ≤ B ≤ 0.004 % : 붕소는, 적어도 0.0002 % 의 함량에서, 냉각시 페라이트 형성을 방지하고 프레스 경화 프로세스 중에 켄칭성을 증가시킨다. 이 레벨을 초과하면 그 효과가 포화되고 추가 첨가는 효과가 없기 때문에, 그 함량은 0.004 % 로 제한된다.
― 0.001 % ≤ N ≤ 0.009 % : 질소 함량은 강 정련 중에 조정된다. 질소는 0.001 % 이상의 함량에서 티타늄 및 니오븀과 결합하여 질화물 및 탄질화물을 형성하고, 이는 가열 중에 오스테나이트 결정립의 조대화를 제한하여 프레스 경화 후에 획득된 마텐자이트 라스 및 베이나이트 조직을 정제한다. 그러나, N 함량이 0.009 % 를 초과하면, 프레스 경화 부품의 굽힘 각도가 작아지고 연성이 저하된다. 보다 더 바람직하게는, 질소 함량은 0.007 % 이하이다.
― 0.0005 % ≤ S ≤ 0.003 % : 프레스 경화 부품의 굽힘성 및 연성을 낮추는 황화물이 생성되므로, 황 함량은 0.003 % 보다 높아서는 안 된다. 그러나, 0.0005 % 미만의 S 함량은 비용이 많이 드는 탈황 처리를 필요로 하므로, 큰 이득이 없다. 따라서, 0.0005 % 이상의 S 함량이 바람직하다.
― 0.001 % ≤ P ≤ 0.020 % : 인은, 0.020 % 초과의 양으로 존재하면, 오스테나이트 결정립계에서 석출되어 프레스 경화 부품의 인성을 감소시킬 수 있다. 그러나, 0.001 % 미만의 P 함량은, 프레스 경화 부품의 기계적 성질에서의 큰 이득 없이, 액체 스테이지에서 비용이 많이 드는 처리를 필요로 한다. 따라서, 0.001 % 이상의 P 함량이 바람직하다.
― 0.0001 % ≤ Ca ≤0.003 % : 선택적인 원소로서, 칼슘이 강 조성에 첨가될 수 있다. 0.0001 % 이상의 함량으로 첨가되는 때, Ca 은 황 및 산소와 결합하여, 세장형 (elongated) 망간 황화물의 경우에서처럼, 연성에 악영향을 미치지 않는 산황화물을 생성한다. 또한, 이 산황화물은 (Ti,Nb)(C,N) 의 미세 석출을 위한 핵제 (nucleant) 로서 작용한다. 이 효과는 Ca 함량이 0.003 % 보다 높을 때 포화된다.
1.5 % ≤ (C + Mn + Si + Cr) ≤ 2.7 % : 탄소, 망간, 규소, 크롬은 켄칭성을 증가시키는 원소이다. 이 원소들의 함량의 합은 원하는 결과를 얻도록 조합 선택된다: (C + Mn + Si + Cr) 이 1.5 중량% 미만에서는, 켄칭성이 원하는 마텐자이트 표면 분율을 획득하기에 충분하지 않을 위험이 있다. 그러나, 이 원소들의 함량의 합이 2.7 % 를 초과하면, 프레스 경화 부품의 인성을 감소시킬 수 있는 다량의 프레시 마텐자이트를 형성할 위험이 있다. 바람직하게는, 켄칭성과 인성에 관하여 매우 효율적이며 안정적인 결과를 보장하기 위해, 함량은 1.7 % ≤ (C + Mn + Si + Cr) ≤ 2.3 % 이다.
이제, 본 발명에 따른 프레스 경화 강 부품의 미세조직을 설명한다. 이 미세조직 설명은 대부분의 프레스 경화 강 부품에 적용되며, 이는 이 미세조직이 원하는 기계적 특성을 획득하기 위해 프레스 경화 부품의 부피의 적어도 95 % 에 존재한다는 것을 의미한다. 아래에서 설명하는 것처럼, 부품이 프레스 경화 전에 용접될 수 있다는 사실, 즉 용접 미세조직이 프레스 경화 부품의 벌크와 상이할 수 있다는 사실로 인해, 또는 프레스 성형 단계에서의 더 강한 국부 변형으로부터 발생할 수도 있는 미세조직 변화로 인해, 미세조직은 부품의 일부 구역 (이 부품의 부피의 5 % 미만을 차지함) 에서 국부적으로 상이할 수도 있다.
따라서, 경화 부품의 대부분은 표면 분율에서 50 % 초과의 마텐자이트를 함유한다. 표면 분율은 다음의 방법을 통해 결정된다: 프레스 경화 부품으로부터 시편이 절단되고, 미세조직이 드러나도록 연마되고 그 자체로 공지된 시약으로 에칭된다. 그 후, 광학 또는 주사 전자 현미경을 통해 단면을 검사한다. 각 성분 (마텐자이트, 베이나이트, 페라이트, 오스테나이트) 의 표면 분율의 결정은 그 자체로 공지된 방법을 통한 이미지 분석으로 수행된다.
마텐자이트는 이전의 오스테나이트 결정립 내에 배향된 미세한 세장형 라스로서 존재한다.
프레스 경화 프로세스의 냉각 속도 및 오스테나이트의 마텐자이트로의 변태 온도 Ms 에 따라, 마텐자이트는 프레시 마텐자이트 및/또는 자기템퍼드 마텐자이트로서 존재할 수 있다. 이러한 하위성분 (sub-constituent) 의 구체적인 특징은 전자 현미경 관찰을 통해 결정될 수 있다:
― 자기템퍼드 마텐자이트는 탄화철을 포함하는 미세한 라스로서 나타나며, 탄화물은 라스 격자의 <111> 방향에 따라 배향된다. 이는, 열간 성형 후의 냉각 속도가 너무 높지 않아서 탄화물 석출이 가능한 때에, Ms 보다 더 낮은 온도 범위에서 이 탄화물 석출에 의해 획득된다.
― 반면, 라스 또는 필름 형태의 프레시 마텐자이트는 그러한 탄화물 석출을 포함하지 않는다.
본 발명의 바람직한 모드에 따르면, 프레스 경화 부품에서의 프레시 마텐자이트의 표면 분율과 자기템퍼드 마텐자이트 표면 분율의 합은 65 내지 100 % 이다. 이러한 조건은, 프레스 경화에서의 냉각 속도가 750 내지 450 ℃ 의 온도 범위에서 40 내지 360 ℃/s 인 때, 적어도 950 ㎫ 의 인장 강도를 달성하는데 기여한다.
다른 바람직한 모드에 따르면, 프레스 경화 부품의 미세조직은 표면 분율로 적어도 5 % 의 자기템퍼드 마텐자이트를 함유한다. 따라서, 미세조직이 프레시 마텐자이트만을 함유하는 상황에 비해 증가된 연성 및 굽힘성이 획득된다.
― 부품의 미세조직은, 프레스 경화 부품의 인성 및 굽힘성을 증가시키기 위해, 40 % 미만의 표면 비율로 베이나이트를 또한 포함할 수도 있다. 조직 중에 단지 마텐자이트가 존재하는 상황에 비해, 베이나이트는 더 높은 연성을 획득할 수 있게 한다.
― 부품의 미세조직은 페라이트를 또한 포함할 수도 있다. 그러나, 이 부드러운 연성 성분은 높은 인장 응력의 달성을 불가능하게 한다. 따라서, 본 발명의 하나의 대상이 950 내지 1200 ㎫ 의 인장 강도를 갖는 프레스 경화 부품을 제조하는 것이므로, 페라이트의 표면 분율은 5 % 보다 높아서는 안되며, 그렇지 않으면 원하는 강도를 획득할 수 없다.
― 부품의 미세조직은 작은 비율의 오스테나이트 (실온에서 잔류 오스테나이트임) 를 또한 포함할 수도 있다. 탄소 및 규소 함량이 높으면, 냉각시 오스테나이트의 변태 온도는 실온에서 오스테나이트가 안정화되는 정도로 낮아질 수 있다. 오스테나이트는 이 두 타입의 성분을 관련시키는 마텐자이트-오스테나이트 (또는 "M-A") 아일랜드의 형태로 존재할 수도 있다. 오스테나이트는 5 % 미만의 표면 분율로 존재하면 연성을 증가시키는데 기여한다. 그렇지만, 오스테나이트 분율이 더 높으면, 이 오스테나이트가 높은 안정성을 갖지 않고 충돌 또는 온도 감소의 경우에 프레시 마텐자이트에서 용이하게 변태될 수 없어 인성 감소를 초래할 위험이 있다.
프레스 경화 부품은 높은 굽힘성 특성을 가져야 하므로, 티타늄 질화물의 평균 크기가 이를 위해 제어되어야 한다는 것이 밝혀졌다. TiN 의 평균 크기는 주사 또는 투과 전자 현미경 관찰에 의한 관찰을 통해 결정될 수도 있다. 더 구체적으로, 굽힘 중에 가장 많이 변형된 구역인, 프레스 경화 부품의 표면 근처의 외부 구역에서 TiN 의 평균 크기가 제한되어야 한다는 것이 판명되었다. 이 구역은 부품의 4 분의 1 두께와 부품의 가장 가까운 표면 사이에 포함된다. 프레스 경화 부품의 주 표면에 평행한 이러한 외부 구역은, 도 7 에 프레스 경화 모자형 (또는 "오메가" 형) 부품의 개략적인 도면에 일례로서 도시되어 있고, (A) 및 (B) 로 표시되어 있다. 외부 구역의 이러한 예시는 이 특정 모자형 기하학적 형상으로 제한되지 않고 임의의 프레스 경화 부품 기하학적 형상에 적용된다는 것을 이해할 것이다.
TiN 의 평균 크기가 2 마이크로미터 이상인 경우, 직사각형 형상의 티타늄 질화물과 매트릭스 사이의 경계에서 손상이 개시되고, 굽힘 각도는 75°미만일 수도 있다.
이러한 외부 구역에서는, 또한 세장형 황화물의 존재로부터 손상 개시가 초래될 위험이 있고: 이러한 성분은 조대한 석출물 형태로 주로 망간과 결합할 정도로 황 함량이 충분히 높은 때에 존재할 수 있다. 이는 고온에서 가소성이 높으므로 열간 압연에 의해 그리고 프레스 경화에서의 고온 변형 중에 용이하게 연신될 수 있다. 따라서, 황화물의 평균 길이가 외부 구역 (즉, 4 분의 1 두께로부터 가장 가까운 표면까지) 에서 120 마이크로미터보다 클 때, 파괴 변형은 이 황화물에서의 연성 개시로 인해 0.60 미만일 수 있다. 전술한 이 프레스 경화 부품은 코팅되지 않거나 또는 선택적으로 코팅될 수도 있다. 코팅은 알루미늄계 합금 또는 알루미늄 합금일 수도 있다. 코팅은 또한 아연계 합금 또는 아연 합금일 수도 있다.
특정 실시형태에서, 본 발명의 프레스 경화 강 부품은, 균일하지 않지만 변화할 수 있는 두께를 가질 수 있다. 따라서, 외부 응력을 가장 많이 받는 구역에서 원하는 기계적 저항 레벨을 달성할 수 있고, 프레스 경화 부품의 다른 구역에서의 중량을 절감하여 차량 중량 감소에 기여할 수 있다. 특히, 불균일한 두께를 갖는 부품은 연속적인 가요성 압연에 의해, 즉 압연 프로세스 중에 롤러를 통해 시트에 가해진 하중과 관련하여 압연 후 획득된 시트 두께가 압연 방향으로 가변적인 프로세스에 의해 제조될 수 있다. 따라서, 본 발명의 조건 내에서, 전방 레일, 후방 레일, 시트 크로스 부재, 터널 아치, 필러, 대시 패널 크로스 부재 또는 도어 링과 같은 변하는 두께를 갖는 차량 부품을 유리하게 제조하는 것이 가능하다.
이제, 프레스 경화 부품의 제조 프로세스를 설명한다.
추가로 열간 압연될 수 있는, 주조 슬래브 또는 잉곳 형태의 반제품에 전술한 강 조성이 제공된다. 이 반제품의 두께는 일반적으로 50 내지 250 ㎜ 이다.
이 반제품은 열간 압연되어 열간 압연 강 시트를 획득하고, 온도 Tc 에서 코일링된다. 코일링 온도는 550 ℃ 보다 높지 않아야 하며, 그렇지 않으면 니오븀 탄질화물의 너무 중요한 석출이 발생하여 경화를 유도하고 추가 냉간 압연 단계에 대한 어려움을 증가시킨다. Tc 가 550 ℃ 이하이면, 적어도 50 % 의 유리 니오븀이 강 시트에 잔존한다. Tc 는 냉간 압연 단계를 더 어렵게 만드는 마텐자이트 형성을 피하기 위해 Ms 보다 낮지 않아야 한다.
이 스테이지에서, 열간 압연 강 시트의 두께는 1.5-4 ㎜ 의 전형적인 범위 내일 수 있다. 원하는 최종 두께가 2.5-4 ㎜ 인 적용의 경우, 강 시트는 후술하는 프로세스로 직접 어닐링될 수도 있다. 0.8-2.5 ㎜ 의 적용의 경우, 열간 압연 시트는 통상의 조건에서 산세되고 추가로 냉간 압연된다. 냉간 압연율은 다음과 같이 정의된다: 냉간 압연 전의 두께를 t0, 냉간 압연 후의 두께를 tf 로 했을 때, 냉간 압연율은 (ti - tf) / ti 이다. 후속 (ulterior) 어닐링 중에 높은 재결정 분율을 획득하기 위해, 냉간 압연율은 전형적으로 50 내지 80 % 에 포함된다.
그러고 나서, 열간 압연 또는 열간 압연 및 추가 냉간 압연된 시트는 10 % 미만의 미재결정 분율을 획득하도록 선택된 온도 Ta 에서 임계간 범위 Ac1-Ac3 에서 어닐링된다. 미재결정 분율이 10 % 미만인 경우, 어닐링 후의 강 시트의 평평도가 특히 양호하여, 레이저 용접에 사용될 수 있는 시트 또는 블랭크를 생산할 수 있다는 것이 명백해졌다. 레이저 용접은 엄격한 평평도 공차를 갖는 블랭크를 필요로 하며, 그렇지 않으면, 갭으로 인해 용접 중에 기하학적 결함이 발생할 수 있다. 800 내지 850 ℃ 의 어닐링 온도 Ta 는 이러한 결과를 획득하는 것을 가능하게 한다. 800-835 ℃ 의 바람직한 범위 내의 어닐링 온도가 매우 안정적인 결과의 획득을 가능하게 한다.
온도 Ta 에서의 유지 단계 후에, 프로세스의 즉각적인 추가 단계들은 제조될 시트의 타입에 의존한다:
― 비코팅 시트가 생산되어야 한다면, 어닐링된 강 시트는 실온까지 냉각된다.
― 대안적으로, 금속 프리코팅을 갖는 강 시트가 생산될 수 있다:
― 원하는 프리코팅이 알루미늄, 알루미늄계 합금 (즉, Al 이 프리코팅의 중량 퍼센트에서의 주 요소임) 또는 알루미늄 합금 (즉, Al 이 프리코팅의 중량에서 50 % 초과임) 이라면, 강 시트는 약 670-680 ℃ 의 온도의 욕에서 용융도금 (hot-dip) 되며, 정확한 온도는 알루미늄계 합금 또는 알루미늄 합금의 조성에 의존한다. 바람직한 프리코팅은 중량으로 5 % 내지 11 % 의 Si, 2 % 내지 4 % 의 Fe, 선택적으로 0.0015 내지 0.0030 % 의 Ca, 잔부의 Al 및 제련 (smelting) 으로 인한 불순물을 포함하는 욕에서 시트를 용융도금함으로써 획득되는 Al-Si 이다.
그 후 시트는 실온으로 냉각된다. 옵션으로서, 이 Al, Al계 또는 Al 합금 시트는 강 기재에서 프리코팅의 예비합금화를 획득하기 위해 620-680 ℃ 의 온도에서 추가 열처리될 수 있다. 이 전처리는 추가 프레스 경화 프로세스에서 강 블랭크를 더 신속하게 가열 할 수 있게 할 것이다. 이 예비합금화 처리 후, 프리코팅은 Al 과 철, 그리고 선택적으로 규소를 함유하는 적어도 하나의 금속간 (intermetallic) 층을 함유하고, 유리 Al, 또는 Fe3Si2Al12 타입의 τ5 상 또는 Fe2Si2Al9 타입의 τ6 상을 함유하지 않는다.
― 원하는 프리 코팅이 아연, 아연계 합금 또는 아연 합금이라면, 강 시트는 약 460 ℃ 의 온도의 욕에서 용융도금되며, 정확한 온도는 아연계 합금 또는 아연 합금의 조성에 의존한다. 프리코팅은 연속 용융아연도금 또는 합금화용융아연도금일 수도 있고, 즉 7-11 % Fe 를 함유하는 프리코팅을 획득하기 위해 약 450-520 ℃ 에서의 용융아연도금 직후의 열처리를 포함할 수도 있다.
― 옵션으로서, 금속 프리코팅 프로세스는 두 층의 디포지션을 포함할 수 있고, 즉, 금속 프리코팅은 아연 또는 아연계 합금 또는 아연 합금의 층으로 덮인, 알루미늄 또는 알루미늄계 합금 또는 알루미늄 합금의 층으로 구성된다.
그러고 나서, 비코팅된 또는 프리코팅된, 어닐링된 강 시트는 소정의 형상으로 절단되어, 추가 단계에서 열간 성형될 수 있는 평평한 블랭크를 획득한다.
옵션으로서, 프레스에서의 가열 및 열간 성형 단계 전에, 블랭크는 냉간 성형되어 예비변형된 블랭크를 획득할 수 있다. 이러한 냉간 예비변형은 다음의 고온 성형 단계에서의 변형량을 줄일 수 있게 한다.
그러고 나서, 평평한 또는 냉간 예비변형된 블랭크는 890 내지 950 ℃ 의 온도 Tm 에서 가열된다. 가열 수단은 제한되지 않으며, 방사선, 유도 또는 저항 기반일 수 있다. 가열된 블랭크는 1 내지 10 분의 지속시간 Dm 동안 Tm 에서 유지된다. 이러한 (온도-지속시간) 범위는 강의 오스테나이트로의 완전한 변태를 획득할 수 있게 한다. 블랭크가 프리코팅된다면, 이 처리는 프리코팅과 강 기재의 상호 확산을 야기한다. 따라서, 가열 중에, 상호 확산에 의해 일시적으로 또는 최종적으로 금속간 상이 생성되며, 이는 열간 프레스에서의 추가 변형을 촉진하고 강 표면의 탈탄 및 산화를 방지하는 것을 가능하게 한다. 증가된 프로세스 효율을 위해, 지속시간 Dm 은 1 내지 6 분에 포함된다.
가열 및 유지 단계 후에, 가열된 블랭크는 예를 들어 가열로일 수 있는 가열 장치로부터 추출된다. 가열된 블랭크는 성형 프레스로 이송되며, 이송 시간 Dt 는 10 초 미만이다. 이 이송은 프레스에서의 열간 변형 전에 폴리고날 페라이트의 형성을 회피하기에 충분히 빨라야 하며, 그렇지 않으면 프레스 경화 부품의 인장 강도가 950 ㎫ 미만이 될 위험이 있다.
가열된 블랭크는 이후 성형 프레스에서 열간 성형되어, 성형된 부품을 획득한다. 성형 단계 중에, 변형의 모드 및 양은 최종 부품 및 성형 공구의 기하학적 형상 때문에 피이스마다 상이하다. 예를 들어, 일부 구역은 다른 구역이 제한 조건에서 변형되는 동안에 확장 상태일 수도 있다. 변형 모드에 상관없이, 프레스 경화 부품의 각 위치에서 동등한 변형 εb 이
Figure pct00001
로서 규정될 수 있고, 여기서 ε1 및 ε2 는 주된 변형 (principal deformation) 이다. 따라서, εb 는 프레스 경화 부품의 각 구역에서 열간 성형 프로세스에 의해 도입된 변형량을 나타낸다.
그러고 나서, 부품은 적절한 냉각 속도를 보장하기 위해 그리고 수축 및 상 변태로 인한 부품 뒤틀림을 피하기 위해 성형 프레스의 툴링 (tooling) 내에 유지된다.
부품은 공구의 열 전달을 통한 전도에 의해 주로 냉각된다. 공구는 냉각 속도를 증가시키기 위한 냉각제 순환을 포함하거나 또는 냉각 속도를 낮추기 위한 가열 카트리지를 포함할 수도 있다. 따라서, 냉각 속도는 이러한 수단의 구현을 통해 조정될 수 있다.
본 발명에 따른 프레스 경화 부품을 획득하기 위해, 성형된 부품은 먼저 40 내지 360 ℃/s 의 냉각 속도 CR1 로 750 내지 450 ℃ 의 온도에서 냉각된다. 이 범위 내에서, 오스테나이트의 마텐자이트로의 변태, 결국 베이나이트의 변태가 일어난다.
추가 단계에서, 부품은 냉각 속도 CR1 보다 느린 15 내지 150 ℃/s 의 냉각 속도 CR2 (즉, CR2 < CR1) 에서 450 ℃ 내지 250 ℃ 에 포함된 온도 범위에서 냉각된다. 이 범위 내에서, 마텐자이트의 자기템퍼링이 어느 정도 일어날 수 있고, 즉 미세한 탄화물이 석출한다. 인성은 이 자기템퍼링 단계를 통해 증가된다.
기술된 방법을 통해 획득된 부품은 전형적으로 0.8 내지 4 ㎜ 의 두께를 갖는다.
본 발명자는 프레스 경화 부품의 구역에서 높은 연성을 획득하는 방법을 발견하였고, 부품의 사용 중에 높은 응력 집중이 경험되고: 성형 프레스에서 상기 구역이 0.15 초과의 동등한 변형 εb 로 변형되는 때, 본 발명자는 이 변형된 구역의 조직이 더 미세하다는 것과 이 영역에서 더 부드럽고 더 연성인 상이 획득될 수 있다는 것을 보여주었다.
본 발명자는 변형되지 않은 또는 거의 변형되지 않은 구역 (후자의 구역 εb < 0.05) 을 0.15 초과의 양으로 변형이 적용된 구역과 비교하였다. 변형이 심한 구역의 경도는 프레스 경화 부품의 변형되지 않은 또는 거의 변형되지 않은 구역에 비해 20 HV1 (HV1 은 1 kgf 하중으로 측정한 비커스 경도임) 초과 감소한다. 이러한 국부 연화는 인성 증가에 해당한다. 그러나, 연화량은 여전히 제한적인데, 이는 이 변형된 구역에서 항복 응력 및 인장 강도 요건이 충족됨을 의미한다.
평균 마텐자이트 (프레시 또는 자기템퍼드)/베이나이트 라스 크기 Ls 는 거의 변형되지 않거나 심하게 변형된 구역에서 측정되었다. 미세조직이 드러나도록 적절한 에칭 후, 라스 크기는 그 자체로 알려진 절단법 (intercept method) 에 의해 결정된다. 인가된 변형이 0.15 보다 큰 구역에서, 평균 베이나이트/마텐자이트 라스 크기 폭은 1 ㎛ 미만이다. 그에 비해, 거의 변형되지 않은 구역에서의 평균 라스 크기 Ls 는 1-2.5 ㎛ 이다. 0.15 보다 높은 변형 레벨의 적용이 거의 변형되지 않은 구역에 비해 50 % 초과의 라스 크기를 감소시킨다는 것이 또한 명백해졌다. 라스 크기의 이러한 감소는 종국적인 크랙 개시 및 전파에 대한 저항을 증가시킨다.
따라서, 강 조성과 프레스 경화 파라미터의 조합은 부품의 목표 구역에서 높은 연성을 획득하는 것을 가능하게 한다. 자동차 분야에서, 성형 부품은 충돌의 경우에 더 높은 연성을 나타낸다.
본 발명의 다른 대상은 프레스 경화 부품의 높은 기계적 특성의 이점을 취하는, 알루미늄 코팅을 갖는 프레스 경화 용접된 강 부품이고: 그러한 부품을 제조하기 위해, Al, 또는 Al계 합금, 또는 Al 합금으로 코팅된 상기한 조성을 갖는 적어도 하나의 제 1 강 시트가 제공된다. 이 제 1 시트와 함께, 또한 Al, 또는 Al계 합금, 또는 Al 합금으로 프리코팅된 제 2 강 시트가 제공된다. 시트들은 동일한 조성 또는 상이한 조성, 및 동일한 두께 또는 상이한 두께를 가질 수 있다. 상이한 조성의 경우, 바람직한 연성 특성을 갖는 용접부를 생성하기 위해, 제 2 강의 탄소 함량이 중량에서 0.065 내지 0.38 % 이어야 한다는 것이 명백해졌다.
제 1 및 제 2 시트는 그 각각의 주변 측면들 중 하나를 따라 용접된다. 이 주변 측면상에, Al 프리코팅의 두께의 일부가 제거된다. 이 제거는 펄스 레이저 어블레이션 또는 기계적 어블레이션을 통해 수행될 수 있다. 이 어블레이션의 목적은 프리코팅의 너무 많은 양의 Al 이 용해되어 용접 금속에 혼입되는 것을 피하는 것이다. 초기 Al 프리코팅 두께 및 시트 두께에 따라, 어블레이션에 의해 제거되는 Al의 양은 다소 높을 수도 있다. 본 발명자는 제 1 시트와 제 2 시트 사이에 생성된 용접 금속 중의 Al 함량이 중량으로 0.3 % 미만이 되도록 어블레이션 조건이 조정되어야 한다는 것을 보여주었다. 그렇지 않으면, 취성의 금속간 화합물이 용접부에서 석출하거나, 또는 높은 Al 함량이 알루미늄의 알파진 (alphagene) 특성으로 인해 프레스 성형 전에 가열 시에 오스테나이트로의 변태를 방지할 수 있다.
따라서, 이러한 조건이 충족되는 때, 제 1 및 제 2 시트는 열간 성형 중에 크랙의 위험없이 전술한 조건에서 프레스 경화될 수 있다. 따라서 획득된 프레스 경화 용접부 (용접 금속과 제 1 및 제 2 시트가 동일한 작업으로 프레스 경화됨) 는 높은 기계적 저항성 및 연성 특성을 나타낸다.
이제, 제한적이지 않은 이하의 예에 의해 본 발명을 설명한다.
예 1
중량% 로 표현된 표 1 에 따른 조성을 갖는 강이 슬래브 형태로 제공되었다. 이 슬래브들은 1250 ℃ 에서 가열되었고, 열간 압연되었고, 520 ℃에서 코일링되었다. 산세 후, 열간 압연 시트는 압연율 50 % 로 두께 1.5 ㎜ 까지 냉간 압연되었다. 그 후, 시트는 830 ℃ 에서 어닐링되어, 10 % 미만의 미결정화 표면 분율을 획득하였고, 675 ℃ 의 욕에서 연속 용융도금에 의해 Al-Si 로 프리코팅되었다. 프리코팅 두께는 양 측면에서 25 ㎛ 이다. 이 프리코팅된 시트는 추가 프레스 경화된 블랭크로 절단되었다.
Figure pct00002
표 2 는 적용된 프레스 경화 조건, 즉 가열 온도 Tm, 가열 시간 Dm, 이송 시간 Dt, 및 냉각 속도 CR1 및 CR2 를 보여준다.
Figure pct00003
항복 응력 YS 및 인장 강도 TS 는 표준 ISO (EN 10002-1) 에 따른 20x80 ㎟ 시료를 사용하여 프레스 경화 부품에서 결정되었다.
VDA-238 굽힘 표준에 따라 2 개의 롤러에 의해 지지되는 60x60 ㎟ 의 프레스 경화 부품에서 임계 굽힘 각도가 결정된다. 굽힘력은 0.4 ㎜ 반경의 날카로운 펀치로 가해진다. 롤러와 펀치 사이의 간격은 시험된 부품의 두께와 같으며, 0.5 ㎜ 의 클리어런스가 추가된다. 크랙 발생은 하중-변위 곡선에서의 하중 감소와 일치하므로 감지된다. 하중이 최대값의 30N 초과 감소하는 때, 시험이 중단된다. 각 샘플의 굽힘 각도 (α) 는 하중제거 (unloading) 후, 따라서 시편 스프링백 (speciment spring-back) 후 측정된다. 각 방향 (압연 방향 및 횡 방향) 을 따라 5 개의 샘플이 굽혀져서 굽힘 각도의 평균값 αA 을 획득한다.
파괴 변형은 차량 충돌의 관점에서 가장 극심한 조건인 평면 변형 조건에서 굽힘 시편을 통해 결정된다. 이 시험으로부터, 파괴가 일어날 때 시편의 임계 변위를 결정할 수 있다. 한편, Finite Element Analysis 는 그러한 시편의 굽힘의 모델링을 허용하고, 즉 그러한 임계 변위에 대해 굽힘 구역에 존재하는 변형 레벨을 알 수 있게 한다. 그러한 임계 조건에서의 이 변형은 재료의 파괴 변형이다.
그러한 기계적 시험의 결과는 표 3 에 제시되어 있다. 관습상, 시험 조건은 강 조성과 프레스 경화 조성을 관련시킨다. 따라서, I1B 는 예를 들어 조건 B 로 시험한 강 조성 I1 을 나타낸다.
표 3 은 프레스 경화 부품의 일부 미세조직 특징을 또한 보여준다. 다른 성분의 표면 분율은 특정 성분을 드러내기 위해 시편을 연마하고 다른 시약 (Nital, Picral, Bechet-Beaujard, 메타중아황산나트륨 및 LePera) 으로 에칭함으로써 결정되었다. 표면 분율의 정량화는 적어도 100 x 100 ㎛2 의 10 개 이상의 대표 구역에서 이미지 분석 및 AphelionTM 소프트웨어를 통해 수행되었다.
TiN 과 황화물의 결정은 광학 현미경, X-미세분석과 관련된 Scanning Electron Microscopy 를 사용하여 수행되었다. 이러한 관찰은 시편의 표면 근처에 위치한 구역에서 수행되었으며, 변형은 굽힘 모드에서 가장 중요하다. 이 표면아래 구역은 4 분의 1 두께와 부품의 가장 가까운 표면 사이에 위치된다. 각각의 경우에, TiN 의 평균 크기가 2 ㎛ 를 초과하는지 그리고 황화물의 평균 크기가 120 ㎛ 를 초과하는지 결정되었다.
Figure pct00004
시험 I1B, I2A, I3A, I4E 에서, 조성 및 프레스 경화 조건은 본 발명에 해당하고, 원하는 미세조직 특징이 획득된다. 결과적으로, 높은 인장 특성, 높은 연성 및 내충격성이 달성된다. 주사 전자 현미경에 의해 관찰된 바와 같이, 부품 I1B 및 I2A 의 미세조직은 도 1 및 도 2 에 각각 도시되어 있다. 성분에 관한 일부 세부가 현미경 사진에서 강조되어 있다.
시험 R1A 에서, C, Mn, Cr, Nb 함량은 본 발명의 조건을 충족시키지 않는다. 프레스 경화 조건이 본 발명의 범위를 따르더라도, 자기템퍼드 마텐자이트의 양이 불충분하고, 굽힘 각도 및 파괴 변형은 요구 된 값을 충족시키지 않는다.
시험 I2C 에서, 조성이 본 발명의 원소 범위에 해당하더라도, 가열 온도 Tm 이 불충분하다. 결과적으로, 페라이트 표면 분율이 너무 높고, 마텐자이트 표면 분율이 너무 낮다. 따라서, 700 ㎫ 의 항복 응력에 도달할 수 없다.
시험 R2D 에서, 높은 냉각 속도 CR1 및 CR2 로 인해, 자기템퍼드 마텐자이트의 양이 불충분하다.
시험 R3B 에서 C, Cr 및 B 함량이 너무 낮다. 따라서, 경화능이 불충분하므로, 페라이트 함량이 너무 높고, 항복 응력 및 인장 응력이 도달될 수 없다. R3B 의 미세조직이 도 3 에 도시되어 있다. 주어진 처리 (B) 에 대해, 강 조성의 영향은 (본 발명에 따른) 부품 I1B 및 (본 발명에 따르지 않는) R3B 의 미세조직의 비교를 통해 알 수 있다. 또한, 높은 Ti 함량은 2 ㎛ 보다 큰 평균 크기를 갖는 TiN 의 형성을 유발한다. 파괴 시험에서, 일부 벽개 (cleavage) 영역이 관찰되었다. 도 5 는 이 취성 영역이 벽개를 위한 개시 사이트로서 작용하는 TiN (도 5 에서 화살표로 나타냄) 의 존재에 해당한다는 것을 보여준다. 이러한 조대한 TiN 은 프레스 경화 부품의 표면 근처, 즉 4 분의 1 두께와 부품의 가장 가까운 표면 사이에 포함된 외부 구역에 위치된다. 결과적으로, 파괴 변형은 불충분하다.
시험 R4A 에서, Nb 및 S 함량은 본 발명의 조건을 충족시키지 않는다. 부품 R4A 의 미세조직이 도 4 에 도시되어 있다. 강 I4A 및 R4A 의 조성은 Nb 및 S 함량을 제외하면 매우 유사하다. 도 1 및 도 4 의 비교로부터, 이전의 오스테나이트 결정립 크기는 Nb 가 없는 경우에 더 크고, 이는 증가 된 길이를 갖는 마텐자이트 라스의 형성을 유발하여, 크랙 전파에 대한 적은 저항을 제공한다는 것을 알 수 있다. 또한, R4A 는 더 높은 황 함량을 가지므로, 도 6 에 도시된 바와 같이 세장형 MnS 의 형성을 야기한다. 이러한 세장형 황화물은 4 분의 1 두께와 부품의 가장 가까운 표면 사이에 포함된 외부 구역 근처에 위치된다. 결과적으로, 임계 굽힘 각도 및 파괴 변형은 너무 낮다.
예 2:
상기 조건 I2A 및 R1A 에서 제조된 프레스 경화 부품에서 저항 스폿 용접 시험이 수행되었다. 용접 파라미터는, 강도: 7,2 kA, 용접가압력: 450 daN 이다. 용접 금속 근처의 열영향부에서의 최종 연화를 결정하기 위해 절단 및 연마된 스폿 용접부에 대해 경도 시험이 수행되었다. 용접에 관련된 열 사이클은 실온으로부터 강 액상선까지의 온도 구배를 유도한다. Ac1-Ac3 범위의 온도에서의 가열은 프레스 경화 부품의 미세조직의 연화를 야기할 수도 있다. 이 연화는 열영향부의 최소 경도값과 모금속 경도 사이의 차이에 의해 측정된다. 연화가 너무 중요할 때, 외부 적용 응력이 연화 구역에 집중되어 응력 집중에 의한 조기 파괴를 야기할 수 있다. 저항 스폿 용접부에 대해 인장 시험이 수행되었고, 용접부의 총 연신율이 측정되었다. 모금속 연신율에 비해, 용접부는 모금속의 것에 비해 다소 현저할 수도 있는 연신율 변화를 야기한다. 따라서, 상대적인 연신율 변화는 (모금속 연신율 - 용접 연신율) / 모금속 연신율에 의해 정의된다. 결과는 표 4 에 제시되어 있다.
Figure pct00005
HAZ 연화의 양은 기준 부품 R1A 에서보다 본 발명에 따라 제조된 프레스 경화 부품 I2A 에서 덜 두드러진다. 이 연화 구역의 존재에도 불구하고, 본 발명 I2A 의 조건에 대해 연신율 손실이 측정되지 않지만, 기준 부품 R1A 에 대해 연신율 손실이 현저하다.
예 3:
조성 I2 및 R1 을 갖는 프리코팅된 Al-Si 강 시트가 제공되었다. 전술한 바와 같이, 제조 프로세스는 레이저 용접을 허용하는 엄격한 평평도 공차를 갖는 블랭크를 제조하는 것을 가능하게 한다.
표 5 의 조성을 갖는 25 ㎛ 두께의 Al-Si 로 프리코팅된 1.5 ㎜ 두께의 강 시트가 또한 제공되었다.
Figure pct00006
이 강은, 조건 A 에서 프레스 경화되면, 약 2000 ㎫ 의 인장 강도 UTS 를 획득할 수 있게 한다.
이러한 모든 Al-Si 프리코팅된 강 블랭크는 주변 측면들 중 하나에서 어블레이션되었다. Al-Si 코팅의 금속 부분은 제거되었고, 강 기재와 프리코팅 사이의 금속간 층은 제위치에 남겨졌다. 이 어블레이션은 프리코팅된 시트의 상부 및 하부 측면 상에서 1 ㎟ 의 포커스 스폿으로 YAG 레이저, 4 kW 를 통해 수행되었다.
그 후, 헬륨 보호 하에서 6 m/Mn 의 용접 속도로 4kW YAG 레이저로 레이저 용접을 수행하였다. 다른 구성이 시험되었다:
- 균질 용접: 다른 I2 강 시트에 용접된 I2 강 시트
- 불균질 용접: 강 시트 R2 또는 R5 에 용접된 I2 강 시트. 이 경우, I2 강 (C = 0.091 %) 은 더 높은 C 함량을 갖는 강 (R1 의 경우 0.22 %, R5 의 경우 0.34 %) 과 조립된다.
모든 경우에, 용접 전에 수행된 어블레이션은 0.3 % 이하의 용접 금속 중의 알루미늄 함량을 달성하는 것을 가능하게 하였다. 따라서, 금속간 화합물의 형성이 회피되었고, 프레스 경화 전에, 용접 금속의 오스테나이트로의 완전한 변태가 획득되었다. 모든 용접 이음부는 표 2 의 조건 A 에 따라 가열되고 프레스 경화되어, 프레스 경화 레이저 용접된 강 부품을 제조하였다. 따라서, 용접 이음부의 다른 요소 (용접부를 둘러싸는 베이스 강 시트, 및 용접부 자체) 는 동일한 작업으로 프레스 경화되었다. 인장 시편은 용접부를 가로지르는 방향으로 그리고 인접한 베이스 강에서 기계가공되었다. 용접 결과는 인접한 베이스 강의 결과와 비교되었다.
Figure pct00007
따라서, Al-Si 용접부가 0.3 % 미만의 Al 을 함유한다면, 본 발명에 따른 강 시트는 취화의 위험 없이 0.34 % 까지의 C 함량을 갖는 강 시트에 용접될 수 있다.
예 4
강 I1 이 제공되었고 표 2 의 조건 B 에서 프레스 경화되어, 다양한 오메가 형상을 갖는 부품을 제조하였다. 이로써, 작은 변형량 (εb < 0.05) 을 갖는 구역 및 εb = 0.18 인 구역을 획득할 수 있었다. 후자의 구역은 사용 조건에서 응력 집중에 해당한다.
시편은 이 부품에서 절단되었고, 미세조직이 드러나도록 Nital 로 에칭되었다. 이 시편은 Field Emission Gun 을 갖는 전자 현미경에 의해 5000 내지 10000 의 배율로 관찰되었다. 관찰된 구역은 주로 마텐자이트 (프레시 또는 자기템퍼드) 및 베이나이트로 구성된다. 마텐자이트 및 베이나이트의 라스 폭 (즉, 이 두 성분을 구별하지 않음) 의 평균 크기는 절단법에 의해 결정되었다. 또한, 비커스 경도 측정은 다른 구역에서 수행되었다.
결과는 표 7 에 제시되어 있다.
Figure pct00008
변형 구역은 25 HV 의 경도 감소를 나타낸다. 이 경도값으로부터 추정된 바와 같이, 이 변형 구역의 UTS 는 약 1050 ㎫ 이고, 이는 요구된 값을 충족시킨다.
평균 라스 폭과 관련하여, 변형 구역은 변형이 거의 없거나 변형되지 않은 구역에 비해 50 % 초과의 감소를 나타낸다. 따라서, 변형 구역에서의 미세한 라스 구조는 부품의 사용 중에 가장 중요한 구역에서 증가된 인성을 획득하는 것을 가능하게 한다.
따라서, 본 발명에 따라 제조된 강 부품은 차량의 구조 또는 안전 부품의 제조에 유익하게 사용될 수 있다.

Claims (33)

  1. 프레스 경화 강 부품으로서,
    강의 화학 조성은, 중량% 로,
    0.062 ≤ C ≤ 0.095%
    1.4% ≤ Mn ≤ 1.9%
    0.2% ≤ Si ≤ 0.5%
    0.020% ≤ Al ≤　0.070%
    0.02% ≤ Cr ≤　0.1%
    1.5% ≤ (C + Mn + Si + Cr) ≤ 2.7%
    0.040% ≤ Nb ≤ 0.060%
    3.4 × N ≤ Ti ≤ 8 × N
    0.044% ≤ (Nb + Ti) ≤ 0.090%
    0.0005 ≤ B ≤ 0.004%
    0.001% ≤ N ≤ 0.009%
    0.0005% ≤ S ≤ 0.003%
    0.001% ≤ P ≤ 0.020%
    선택적으로, 0.0001% ≤ Ca ≤ 0.003%
    잔부의 Fe 및 불가피한 불순물
    을 포함하고, 미세조직은, 상기 부품의 대부분에서, 표면 분율로, 40% 미만의 베이나이트, 5% 미만의 오스테나이트, 5% 미만의 페라이트, 잔부의 마텐자이트를 포함하고, 상기 마텐자이트는 프레시 마텐자이트 및 자기템퍼드 마텐자이트로 구성되는, 프레스 경화 강 부품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    1.7% ≤ (C + Mn + Si + Cr) ≤ 2.3%
    인, 프레스 경화 강 부품.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    0.065% ≤ C ≤ 0.095%
    인, 프레스 경화 강 부품.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미세조직은 표면 분율로 적어도 5% 의 자기템퍼드 마텐자이트를 포함하는, 프레스 경화 강 부품.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    프레시 마텐자이트와 자기템퍼드 마텐자이트 표면 분율의 합이 65 내지 100 % 인, 프레스 경화 강 부품.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    티타늄 질화물의 평균 크기가 상기 부품의 4 분의 1 두께와 상기 부품의 가장 가까운 표면 사이에 포함된 외부 구역에서 2 마이크로미터 미만인, 프레스 경화 강 부품.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    황화물의 평균 길이가 상기 부품의 4 분의 1 두께와 상기 부품의 가장 가까운 표면 사이에 포함된 외부 구역에서 120 마이크로미터 미만인, 프레스 경화 강 부품.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    0.15 초과의 변형량
    Figure pct00009
    를 갖는 적어도 하나의 열간 변형 구역 (A), 및 프레스 경화 중에 구역 (A) 와 동일한 냉각 사이클을 거친 적어도 하나의 구역 (B) 을 포함하고, 변형량
    Figure pct00010
    이 0.05 미만인, 프레스 경화 강 부품.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 구역 (B) 및 상기 적어도 하나의 열간 변형 구역 (A) 사이의 경도차가 20 HV 이상인, 프레스 경화 강 부품.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 열간 변형 구역 (A) 에서의 마텐자이트-베이나이트 조직의 평균 라스 폭이 상기 적어도 하나의 구역 (B) 에서의 마텐자이트-베이나이트 조직의 라스 폭에 비해 50% 초과 감소되는, 프레스 경화 강 부품.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 열간 변형 구역 (A) 에서의 마텐자이트-베이나이트 조직의 평균 라스 폭이 1 ㎛ 미만인, 프레스 경화 강 부품.
  12. 제 8 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 구역 (B) 에서의 마텐자이트-베이나이트 조직의 평균 라스 폭이 1 내지 2.5 ㎛ 인, 프레스 경화 강 부품.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 부품은 금속 코팅으로 코팅된, 프레스 경화 강 부품.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 금속 코팅은 아연계 합금 또는 아연 합금인, 프레스 경화 강 부품.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 금속 코팅은 알루미늄계 합금 또는 알루미늄 합금인, 프레스 경화 강 부품.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    항복 응력이 700 내지 950 ㎫ 이고, 인장 응력 TS 가 950 내지 1200 ㎫ 이고, 굽힘 각도가 75°초과인, 프레스 경화 강 부품.
  17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프레스 경화 강 부품은 가변 두께를 갖는, 프레스 경화 강 부품.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 가변 두께는 연속적인 유연한 압연 (flexible rolling) 프로세스에 의해 형성되는, 프레스 경화 강 부품.
  19. 프레스 경화 레이저 용접된 강 부품으로서,
    용접부의 적어도 하나의 제 1 강 부품은 적어도 하나의 제 2 강 부품과 용접된 제 15 항에 따른 부품이고, 상기 제 2 강 부품의 조성은 0.065 내지 0.38 중량% 의 탄소를 함유하고, 적어도 하나의 제 1 강 부품과 상기 적어도 하나의 제 2 강 부품 사이의 용접 금속은 0.3 중량% 미만의 알루미늄 함량을 갖고, 상기 적어도 하나의 제 1 강 부품, 상기 적어도 하나의 제 2 강 부품, 및 상기 용접 금속은 동일한 작업에서 프레스 경화되는, 프레스 경화 레이저 용접된 강 부품.
  20. 이하의 연속적인 단계들:
    - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 조성을 갖는 강 반제품을 제공하는 단계, 그 다음,
    - 상기 반제품을 열간 압연하여, 열간 압연 강 시트를 획득하는 단계, 그 다음,
    - 550℃ 내지 상기 강 시트의 마텐자이트 변태 개시 온도 Ms 의 코일링 온도 Tc 에서 상기 열간 압연 강 시트를 코일링하여, 코일링된 강 시트를 획득하는 단계, 그 다음,
    - 선택적으로, 상기 코일링된 강 시트를 냉간 압연하는 단계, 그 다음,
    - 10% 미만의 미재결정 면적 분율을 획득하도록 어닐링 온도 Ta 에서 상기 강 시트를 어닐링하여, 어닐링된 강 시트를 획득하는 단계, 그 다음,
    - 상기 어닐링된 강 시트를 미리 결정된 형상으로 절삭하여, 블랭크를 획득하는 단계, 그 다음,
    - 890 내지 950 ℃ 의 온도 Tm 에서 1 내지 10 분의 유지 지속시간 Dm 으로 상기 블랭크를 가열하고 유지하여, 가열된 블랭크를 획득하는 단계, 그 다음,
    - 10 s 미만의 이송 시간 Dt 로 상기 가열된 블랭크를 성형 (forming) 프레스 내로 이송하는 단계, 그 다음,
    - 상기 성형 프레스에서 상기 가열된 블랭크를 열간 성형하여, 성형 부품을 획득하는 단계, 그 다음,
    - 750 내지 450 ℃ 의 온도 범위에서 40 내지 360 ℃/s 의 냉각 속도 CR1 으로 그리고 450 내지 250 ℃ 의 온도 범위에서 15 내지 150 ℃/s 의 냉각 속도 CR2 로 상기 성형 부품을 냉각하는 단계로서, CR2 < CR1 인, 상기 성형 부품을 냉각하는 단계
    를 포함하는, 프레스 경화 강 부품의 제조 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    냉간 압연된 시트는 50 내지 80 % 의 압연율로 냉간 압연되는, 프레스 경화 강 부품의 제조 방법.
  22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
    상기 어닐링 온도 Ta 는 800 내지 850 ℃ 인, 프레스 경화 강 부품의 제조 방법.
  23. 제 20 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 어닐링 온도 Ta 는 800 내지 835 ℃ 인, 프레스 경화 강 부품의 제조 방법.
  24. 제 20 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 블랭크는 상기 온도 Tm 에서 상기 블랭크를 가열하기 전에 냉간 성형된, 프레스 경화 강 부품의 제조 방법.
  25. 제 20 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열간 성형은 상기 부품의 적어도 하나의 열간 변형 구역에서 0.15 초과의 변형량
    Figure pct00011
    으로 수행되는, 프레스 경화 강 부품의 제조 방법.
  26. 제 20 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 어닐링된 강 시트는, 어닐링된 강 블랭크를 미리 결정된 형상으로 절삭하기 전에, 금속 프리코팅으로 프리코팅되는, 프레스 경화 강 부품의 제조 방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 금속 프리코팅은 아연, 또는 아연계 합금, 또는 아연 합금인, 프레스 경화 강 부품의 제조 방법.
  28. 제 26 항에 있어서,
    상기 금속 프리코팅은 알루미늄, 또는 알루미늄계 합금, 또는 알루미늄 합금인, 프레스 경화 강 부품의 제조 방법.
  29. 제 26 항에 있어서,
    프리코팅된 시트는 Al 및 철, 그리고 선택적으로 규소를 함유하는 적어도 하나의 금속간 층으로 프리코팅되고, 상기 프리코팅은 유리 (free) Al, 또는 Fe3Si2Al12 타입의 τ5 상, 또는 Fe2Si2Al9 타입의 τ6 상을 함유하지 않는, 프레스 경화 강 부품의 제조 방법.
  30. 제 26 항에 있어서,
    상기 금속 프리코팅은 아연 또는 아연계 합금 또는 아연 합금의 층으로 덮인 (topped), 알루미늄 또는 알루미늄계 합금 또는 알루미늄 합금의 층을 포함하는, 프레스 경화 강 부품의 제조 방법.
  31. 이하의 연속적인 단계들:
    - 알루미늄, 또는 알루미늄계 합금, 또는 알루미늄 합금의 금속 프리코팅으로 프리코팅된, 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 조성을 갖는 적어도 하나의 제 1 강 시트를 제공하는 단계, 그 다음,
    - 알루미늄, 또는 알루미늄계 합금, 또는 알루미늄 합금의 금속 프리코팅으로 프리코팅된, 0.065 내지 0.38 중량% 의 탄소를 함유하는 조성을 갖는 적어도 하나의 제 2 강 시트를 제공하는 단계, 그 다음,
    - 상기 적어도 하나의 제 1 강 시트 및 상기 적어도 하나의 제 2 강 시트의 주변부의 일측을 따라 상부 및 하부 측면에서 알루미늄 프리코팅의 두께의 일부를 제거하는 단계, 그 다음,
    - 용접 금속 중의 알루미늄 함량이 0.3 중량% 미만이도록 상기 적어도 하나의 제 1 강 시트와 상기 적어도 하나의 제 2 강 시트를 레이저 용접함으로써 용접 블랭크를 생성하는 단계로서, 레이저 용접은 알루미늄 프리코팅의 일부가 제거된 상기 주변부를 따라 수행되는, 상기 용접 블랭크를 생성하는 단계,
    - 890 내지 950 ℃ 의 온도 Tm 에서 1 내지 10 분의 유지 지속시간 Dm 으로 상기 용접 블랭크를 가열하고 유지하여, 가열된 용접 블랭크를 획득하는 단계, 그 다음,
    - 10 s 미만의 이송 시간 Dt 로 상기 가열된 용접 블랭크를 성형 프레스 내로 이송하는 단계, 그 다음,
    - 상기 성형 프레스에서 상기 가열된 용접 블랭크를 열간 성형하여, 용접 성형 부품을 획득하는 단계, 그 다음,
    - 750 내지 450 ℃ 의 온도 범위에서 40 내지 360 ℃/s 의 냉각 속도 CR1 으로 그리고 450 내지 250 ℃ 의 온도 범위에서 15 내지 150 ℃/s 의 냉각 속도 CR2 로 상기 용접 성형 부품을 냉각하는 단계로서, CR2 < CR1 인, 상기 용접 성형 부품을 냉각하는 단계
    를 포함하는, 프레스 경화 레이저 용접된 강 부품의 제조 방법.
  32. 제 20 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 따른 프레스 경화 강 부품 또는 프레스 경화 레이저 용접된 강 부품의 제조 방법으로서,
    상기 유지 지속시간 Dm 이 1 내지 6 분인, 프레스 경화 강 부품 또는 프레스 경화 레이저 용접된 강 부품의 제조 방법.
  33. 차량의 구조 또는 안전 부품의 제조를 위한, 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 따른 또는 제 20 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 따라 제조된 부품의 용도.
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