KR20180074474A

KR20180074474A - 열간 성형품 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20180074474A
Application number: KR1020160178566A
Authority: KR
Inventors: 성환구; 조열래; 배성범
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2016-12-23
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2018-07-03
Also published as: KR101917478B1

Abstract

열간 프레스 성형에 의해 얻어지는 열간 성형품으로서, 상기 열간 성형품은 중량%로, C: 0.25% 이하(0% 제외), Si: 0.1~0.5%, Mn: 0.9~1.8%, sol.Al: 0.05% 이하(0% 제외), Ti: 0.05% 이하(0% 제외), P: 0.05% 이하, S: 0.004% 이하, N: 0.006% 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 열간 성형품의 표층에는 하기 식 1을 만족하는 Si 농화층이 구비된 열간 성형품 과 이를 제조하는 방법이 개시된다.
[식 1] [Si]_S1/[Si]_A1 ≥3.5
(여기서, [Si]_S1는 열간 성형품의 Si 농화층 내 Si의 최대 함량(중량%)을 의미하고, [Si]_A1는 열간 성형품의 Si의 평균 함량(중량%)을 의미함)

Description

열간 성형품 및 그 제조방법 {HOT FORMED PARTS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 열간 성형품 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 자동차 샤시 부품으로 바람직하게 적용될 수 있는 열간 성형품 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근, 자동차의 경량화를 위하여 고강도강의 활용이 지속적으로 증가하고 있으나, 이러한 고강도강을 상온에서 가공하게 되면 강판의 마모 및 파단이 발생하기 쉬우며, 가공 도중에 스프링 백 현상이 발생하여 정밀한 치수가공이 어려워지는 문제가 있다. 이에, 결함없이 고강도강을 가공할 수 있는 바람직한 방법으로서, 소위 열간 프레스 성형(Hot Press Forming, HPF) 기술이 적용되고 있다.

열간 프레스 성형(HPF)은 강판이 고온에서는 연질화 되고, 고연성이 되는 성질을 이용하여 고온에서 복잡한 형상으로 가공을 하는 방법으로, 보다 구체적으로는 강판을 오스테나이트 영역 이상 즉, 상전이가 가능한 상태로 가열한 후, 가공과 동시에 급냉을 실시함으로써 강판의 조직을 마르텐사이트로 변태시킴으로써, 고강도의 정밀한 형상을 갖는 제품을 제조할 수 있는 방법이다.

그런데, 이러한 고강도강을 고온으로 가열하게 되면 도 1과 같이 강 표면에 블리스터형 스케일 결함이 왕왕 발생하는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 본 발명의 여러 목적 중 하나는, 블리스터링 스케일 결함이 억제된 열간 성형품 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면은, 열간 프레스 성형에 의해 얻어지는 열간 성형품으로서, 상기 열간 성형품은 중량%로, C: 0.25% 이하(0% 제외), Si: 0.1~0.5%, Mn: 0.9~1.8%, sol.Al: 0.05% 이하(0% 제외), Ti: 0.05% 이하(0% 제외), P: 0.05% 이하, S: 0.004% 이하, N: 0.006% 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 열간 성형품의 표층에는 하기 식 1을 만족하는 Si 농화층이 구비된 열간 성형품을 제공한다.

[식 1] [Si]_S1/[Si]_A1 ≥ 3.5

(여기서, [Si]_S1는 열간 성형품의 Si 농화층 내 Si의 최대 함량(중량%)을 의미하고, [Si]_A1는 열간 성형품의 Si의 평균 함량(중량%)을 의미함)

본 발명의 다른 측면은, 중량%로, C: 0.25% 이하(0% 제외), Si: 0.1~0.5%, Mn: 0.9~1.8%, sol.Al: 0.05% 이하(0% 제외), Ti: 0.05% 이하(0% 제외), P: 0.05% 이하, S: 0.004% 이하, N: 0.006% 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 준비하는 단계, 상기 강재를 0.1~20℃/sec의 속도로 500~750℃까지 1차 가열하는 단계, 상기 1차 가열된 강재를 1~10℃/sec의 속도로 800~980℃까지 2차 가열하는 단계, 상기 2차 가열된 강재를 800~980℃에서 3~15분 동안 유지하는 단계, 및 상기 유지된 강재를 금형에 의해 프레스 성형함과 동시에 20℃/sec 이상의 속도로 냉각하는 단계를 포함하는 열간 성형품의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 여러 효과 중 하나로서, 본 발명의 열간 성형품은 블리스터링 스케일 결함의 발생이 효과적으로 억제되는 장점이 있다.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 이다.

도 1은 블리스터링 스케일 결함이 발생한 열간 성형품의 표면을 관찰한 사진이다.

이하, 본 발명의 일 측면인 열간 성형품에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 열간 성형품의 합금 성분 및 바람직한 함량 범위에 대하여 상세히 설명한다. 후술하는 각 성분의 함량은 특별히 언급하지 않는 한 모두 중량 기준임을 미리 밝혀둔다.

C: 0.25% 이하(0% 제외)

C는 탄화물을 형성하거나 혹은 페라이트에 고용되어 강도를 증가시키는 원소이다. 한편강판 표층에 스케일이 형성되면 스케일 내에 산소(O)와 반응하여 일산화 탄소 또는 이산화 탄소 가스를 방출하여 스케일이 소지철로부터 박리되도록 하기 때문에 그 함량을 0.25% 이하로 한다. 만약, 그 함량이 0.25%를 초과할 경우 가열로 내부 또는 공냉 중에 산소(O)와 반응하여 과도한 스케일 박리를 일으킬 수 있다.

Si: 0.1~0.5%

Si는 강도 또는 연성을 향상시키기 위해 첨가하는 원소로서 고온 열처리시 표면 스케일성 문제가 없는 범위에서 첨가된다. 그 함량이 0.1% 미만인 경우에는 소지철 표층 스케일의 밀착성이 작고 상대적으로 두꺼운 스케일 형성으로 박리가 쉽게 일어난다. 한편, 0.5% 초과시 소지철 표층 스케일의 밀착성을 증대시켜 스케일 제거를 어렵게 할 수 있다.

Mn: 0.9~1.8%

Mn는 페라이트 형성을 억제하며 오스테나이트 안정성을 높여 저온 변태상의 형성을 용이하게 하여 강의 강도를 증가 시킨다. 스케일 관점에서, 그 함량이 0.9% 미만인 경우에는 소지철 표층 스케일의 밀착성이 낮아 박리가 쉽게 될 수 있다. 한편, 그 함량이 1.8%를 초과하는 경우, 과도한 스케일 형성을 유발할 수 있다. 또한, 슬라브 및 열연 강판의 내부 및/또는 외부에 편석대를 형성시킬 수 있고, 연주 및/또는 압연 조업시에 크랙(Crack)의 발생과 전파를 유발하여 강판의 품질을 저하시킬 수 있다.

sol.Al: 0.05% 이하(0% 제외)

sol.Al은 강판의 표면에 농화되어 스케일 밀착성을 증가시킬 수 있는 반면 탄화물 형성을 억제하여 강의 연성을 증가 시킨다. 한편, 강중 Al은 N와 반응하여 AlN을 석출하여 슬라브 크랙을 유발하여 주편 또는 열연강판의 품질을 저하시킬 수 있다. 이에, 본 발명에서는 sol.Al의 함량의 상한을 0.05%로 한정한다.

Ti: 0.05% 이하(0% 제외)

Ti은 석출물(TiC, TiCN, TiNbCN) 형성원소로서 강의 강도를 증가시키는 원소이다. 다만, 그 함량 0.05%를 초과할 경우 열연강판 제조 비용이 상승하거나, 항복 또는 인장강도의 급격한 증가를 유발할 수 있으며, 연주시 강중에서 석출물로 정출하여 강판 내부에 조대하게 존해할 수 있으며, 파이프 성형시 가공불량을 초래할 수 있다.

P: 0.05% 이하

P는 강 중 불가피하게 함유되는 불순물로써, 결정립계 및/또는 상간 입계에 편석되어 취성을 유발할 수 있다. 더욱이, 그 함량이 과다할 경우, 표층 스케일 결함을 유발하는 것으로 생각된다. 따라서, P의 함량은 가능한 낮게 유지하되 그 상한은 0.05% 한다.

S: 0.004% 이하

S은 강 중 불가피하게 함유되는 불순물로써, 강 중에 MnS 비금속 개재물 및 연주 응고 중에 편석되어 고온 크랙을 유발 할 수 있다. 따라서, S의 함량은 가능한 낮게 유지하되 그 상한은 0.004%로 한다.

N: 0.006% 이하

N는 오스테나이트 안정화 및 질화물 형성 원소이다. 다만, 강 중에 고용된 질소 원소는 석출물을 형성하는 합금원소와 반응하여 석출강화에 필요한 석출원소의 강중 함량을 감소시켜 강도 저하를 초래할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 질소의 함량을 가능한 낮게 유지하되 그 함량을 0.006% 이하로 제한한다.

상기 조성 이외에 나머지는 Fe이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불가피한 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.

한편, 상기 조성 이외에 유효한 성분의 첨가가 배제되는 것은 아니며, 예를 들어, Cr, Mo, Cu, Ni 및 B을 더 포함할 수 있다.

Cr: 0.3% 이하(0% 제외)

Cr은 열간 성형 강판의 경화능을 경화능을 증가시키는 원소이다. 또한, 고온 가열시 강판 표층 스케일 형성을 억제하는 역할을 한다. 다만, 그 함량이 0.3%를 초과하는 경우에는 과도한 경화능을 유발하거나 또는 제조 비용의 증가를 초래할 수 있다.

Mo: 0.2% 이하(0% 제외)

Mo은 열간 열간 성형 강판의 경화능을 경화능을 증가시키며 오스테나이트 온도 구간을 확대하는 원소이다. 또한, 고온 가열시 강판 표층 스케일 형성을 억제하는 역할을 한다. 다만, 그 함량이 0.2%를 초과할 경우 과도한 경화능을 유발하거나 또는 제조 비용의 증가를 초래할 수 있다.

Cu 및 Ni 중 1종 이상: 합계 0.1% 이하(0% 제외)

Cu 및 Ni은 염수분무 분위기 (NaCl 액체 또는 증기)에서 내식성을 나타내는 원소이다. 다만, 그 함량의 합이 0.1%를 초과할 경우, 산소와 반응정도가 낮아 열연강판 표면에 농화되어 열연 스케일 밀착성을 증가시켜 표면 불량을 유발할 수 있다.

B: 0.005% 이하(0% 제외)

B은 강의 경화능을 증가시키는 원소이다. 적정한 함량 첨가되면 페라이트 형성을 억제하여 경화능 증대에 효과적이지만, 과다 함유되면 오스테나이트 재결정 온도를 상승시키며 용접성을 나쁘게 한다. 한편, 본 발명에서는 전기로 용강으로 강판을 제조하기 때문에 강 중에 고용질소 함량이 높아서 석출물 형성원소에 의한 석출강화 효과가 감소 될 수 있다. 이에 보론(B)을 첨가하여 강중 고용질소와 반응하여 질화물을 형성함에 의해, 강판의 석출강화 효과를 증대시키고 강의 경화능 유지하여 적절한 강도 및 가공성을 확보하기 위해 0.005% 이하로 첨가할 수 있다.

한편, 상기와 같은 강재의 합금 설계시, C 및 Si의 함량은 하기 관계식 1을 만족하도록 제어하는 것이 바람직하다. 만약, C 및 Si의 함량이 관계식 1을 만족하지 아니할 경우, Si의 열간 성형품 표면 농화가 부족하고, 스케일 중 Fe₂O₃ 분율이 상대적으로 많아져 블리스터링 스케일 결함 발생이 급증할 수 있다.

[관계식 1] [C]/[Si] ≤ 1

(여기서, [C] 및 [Si] 각각은 해당 원소의 함량(중량%)을 의미함)

또한, 상기와 같은 강재의 합금 설계시, Si 및 Mn의 함량은 하기 관계식 2를 만족하도록 제어하는 것이 바람직하다. 만약, Si 및 Mn의 함량이 관계식 2를 만족하지 않을 경우, Si 함량 대비 Mn 함량이 과도하게 높아 Si 표면 농화에도 불구하고 블리스터링 스케일 결함 발생이 급증할 수 있다. 또한, 전기아크 용접시 용접부 산화물 배출이 원할하지 않아 기공과 같은 용접부 결함을 유발할 수 도 있다.

[관계식 2] [Mn]/[Si] ≥ 2

(여기서, [Mn] 및 [Si] 각각은 해당 원소의 함량(중량%)을 의미함)

또한, 상기와 같은 강재의 합금 설계시, C, sol.Al, Cr 및 Mo의 함량은 하기 관계식 3을 만족하도록 제어하는 것이 바람직하다. 만약, C, sol.Al, Cr 및 Mo의 함량이 관계식 3을 만족하지 않을 경우, 소지철과 스케일 계면에서 탄소(C)+산소(O) 반응에 의한 개스 발생에 저항하기 위해 필요한 합금 원소의 농화 부족으로 스케일 밀착성이 열위하게 될 수 있기에 블리스타링 스케일 결함이 발생할 우려가 있다.

[관계식 3] [C]/([sol.Al]+[Cr]+[Mo]) ≥ 1

(여기서, [C], [sol.Al], [Cr] 및 [Mo] 각각은 해당 원소의 함량(중량%)을 의미함)

이하에서는, 본 발명의 일 측면인 열간 성형품의 기타 특징에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명자들은 블리스터링 스케일 결함을 억제하기 위해서는 열간 성형 과정에서 스케일의 생성을 억제하여야 하고, 이러한 스케일 생성 억제에는 Fe보다 산화하기 쉬운 원소인 Si를 그 표면에 농화시키는 것이 효과적임을 알아내었다. 본 발명의 일 측면인 열간 성형품의 표층에는 하기 식 1을 만족하는 Si 농화층이 구비되며, 이에 따라, 블리스터링 스케일 결함 발생을 효과적으로 차단할 수 있다.

[식 1] [Si]_S1/[Si]_A1 ≥3.5

한편, 이러한 Si 농화층은 성형 부재의 열간 성형 과정뿐 아니라 성형 부재의 제조 과정에서도 형성될 수 있는데, 이중 성형 부재의 열간 성형 과정에서 형성되는 것이 블리스터링 스케일 결함 발생 차단에 보다 효과적일 수 있다. Si는 C와 같은 4족 원소로서 C와 유사한 거동을 하기 때문에 C의 활동도를 높일 뿐만 아니라, 페라이트 영역을 안정화시켜 C의 고용도를 감소시키는 역할을 할 수 있는데, 만약 성형 부재의 제조 과정에서 Si 농화층이 형성될 경우, 열간 성형 과정에서 성형 부재 표면에 위치한 C가 산화 반응에 의해 표층으로부터 빠져나가는 탈탄 현상이 가속화될 수 있기 때문이다. 후술할 바와 같이, 이러한 탈탄 현상이 과도할 경우, 블리스터링 스케일 결함 발생이 가속화될 수 있다. 이를 방지하기 위한 측면에서, 열간 성형 전 성형 부재의 Si의 평균 함량 대비 성형 부재의 표면에서의 Si의 최대 함량은 2배 미만인 것이 바람직하다고 할 것이나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명자들의 추가적인 연구 결과에 따르면, 열간 성형품의 표면 탈탄의 정도 또한 블리스터링 스케일 결함 발생에 영향을 미친다. 열간 성형품의 표면에 탈탄이 이뤄졌다는 것은 열간 성형품의 표면에 위치한 C가 산화 반응에 의해 외부로 빠져나갔다는 것을 의미하는데, 이와 같이 산화된 C는 CO 또는 CO₂와 같은 가스를 생성시켜 열간 프레스 성형 중 스케일의 박리를 야기하게 되며, 이로 인해 블리스터링 결함 발생이 발생되는 것으로 생각된다. 일 예에 따르면, 열간 성형품의 표면 탈탄 최대 깊이는 30μm 이하일 수 있으며, 이 경우, 블리스터링 결함 발생이 보다 효과적으로 억제될 수 있다.

본 발명자들의 추가적인 연구 결과에 따르면, 열간 성형품 표면에 형성된 스케일층에 포함된 Fe₂O₃ 및 Fe₃O₄의 중량비 또한 블리스터링 스케일 결함 발생에 영향을 미친다. 스케일 구성 상 중에서 Fe₂O₃ 분율이 높은 경우에 상대적으로 스케일 층이 치밀한 것으로 생각되고, 이에 소지철/스케일 계면에서 발생하는 개스를 성형품 표면 밖으로 효과적으로 배출하지 못하는 것으로 추정된다. 일 예에 따르면, 스케일층에 포함된 Fe₂O₃ 및 Fe₃O₄의 중량비는 1:9 내지 3:7 일 수 있으며, 이 경우, 블리스터링 결함 발생이 보다 효과적으로 억제될 수 있다.

본 발명자들의 추가적인 연구 결과에 따르면, 열간 성형품 표면에 형성된 스케일층의 두께 또한 블리스터링 스케일 결함 발생에 영향을 미친다. 특히, 스케일층의 두께는 열연강판을 열간 프레스 성형한 경우와 냉연강판을 열간 프레스 성형한 경우 서로 상이한 영향을 미치게 되는데, 만약 열연강판을 열간 프레스 성형한 경우에는 스케일층의 두께가 13μm 미만인 경우에 블리스터링 결함 발생이 보다 효과적으로 억제되며, 냉연강판을 열간 프레스 성형한 경우에는 스케일층의 두께가 5μm 이상인 경우에 블리스터링 결함 발생이 보다 효과적으로 억제된다.

이하, 본 발명의 다른 측면인 열간 성형품의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 전술한 성분계를 갖는 성형 부재를 준비한 후, 상기 성형 부재를 0.1~20℃/sec의 속도로 500~750℃까지 1차 가열한다.

본 단계는 성형 부재의 온도를 목표 온도까지 빠르게 도달시키고자 하는 목적 이외에, 성형 부재의 표면에 일정 두께의 스케일이 형성되기 전에 탄소(C) 원자가 확산되는 것을 억제하기 위한 단계이다. 성형 부재의 표면에 형성되는 스케일의 두께는 산소(O) 농도와 직접적으로 연관되는데, 본 발명에서는 스케일 밀착성의 증대 또는 스케일 블리스터링 발생이 최소화 될 수 있도록 산소(O) 농도가 낮은 N₂ 분위기에서 1차 가열하여 성형 부재의 표면에 얇은 스케일 두께가 형성되도록 하기 위해 본 발명에서는 가열속도를 0.1℃/sec 이상으로 제한하였다. 한편, 가열속도가 0.1℃/sec 미만의 낮은 속도로 가열되는 경우에는 성형부품 제조 시간이 매우 길어지고, 탄소(C) 원자의 표면 확산 및 산소(O) 와의 반응에 의한 탈탄(decaburization) 반응을 최소화하기에 어려움이 있다. 보다 바람직한 하한은 5℃/sec이고, 보다 더 바람직한 하한은 10℃/sec이다. 한편, 20℃/sec를 초과할 경우 통상의 성형 부재를 가열하는 유도 가열 방식의 가열로는 구현할 수 없으며, 별도의 가열 설비 제작이 필요하기 때문에 제조 비용이 증가할 우려가 있다.

다음으로, 1차 가열된 성형 부재를 1~10℃/sec의 속도로 800~980℃까지 2차 가열한 후, 3~15분 동안 유지한다.

본 단계는 가열 속도를 느리게 하여 성형 부재의 온도를 목표 이상의 온도에 도달되지 않도록 하는 목적 이외에, 성형 부재의 표면에 형성된 스케일과 소지철의 계면에 규소(Si) 원소의 표면 농화를 증대를 증대하여 스케일 밀착성을 증가시키고자 하는 단계이다. 이는 상기 목표 온도에서 성형 부재를 가열 유지하는 시간과도 연관이 되어 있는데, 탄소(C) 원소와 비교하여 동일 온도 및 시간 조건에서 규소(Si) 원소의 확산 속도는 탄소(C) 원소보다 느리지만, 가열로 분위기 내에 존재하는 산소(O)와의 빠른 반응이 가능하기에 성형 부재의 표면에 농화되는 규소(Si) 원소의 함량은 증대될 수 있다고 판단된다. 따라서, 열간 성형 부재의 표면에 규소(Si)원소를 농화시키면서 탄소(C) 원소의 표면 탈탄(decarburization) 최소화 시킬 수 있다. 한편, 2차 가열 속도의 보다 바람직한 상한은 8℃/sec이고, 보다 더 바람직한 상한은 5℃/sec이다.

다음으로, 필요에 따라, 유지된 성형 부재를 Ar3 이상의 온도까지 10℃/sec 이하의 속도로 대기 중 냉각한다. 대기 중 냉각을 시키는 이유는 성형 부재를 열간 성형하기 전에 성형 부재를 이동시키는 물리적 시간 및 금형 냉각을 위해 상부 펀칭이 이동하는 시간이 필요하다.

다음으로, 유지된 성형 부재를 금형에 의해 프레스 성형함과 동시에 20℃/sec 이상의 속도로 냉각하여 열간 성형품을 제조한다.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 실시예의 기재는 본 발명의 실시를 예시하기 위한 것일 뿐 이러한 실시예의 기재에 의하여 본 발명이 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의하여 결정되는 것이기 때문이다.

( 실시예 )

하기 표 1 및 2와 같은 조성을 갖는 냉연강판을 준비하고, 질소(N2) 분위기 하 12℃/sec의 속도로 700℃까지 1차 가열한 후, 3℃/sec의 속도로 900℃까지 2차 가열한 후, 5분 동안 유지시켰다. 이후, 대기 분위기 하 Ar3+10℃의 온도까지 5℃/sec의 속도로 서냉한 후, 금형에 의해 프레스 성형함과 동시에 급냉하였다.

이후, 제조된 각각의 열간 성형품에 대하여 스케일층의 두께와 조성비를 측정하고, Si 농화층 내 Si 최대 함량, 표면 탈탄 최대 깊이를 측정하였으며, 블리스터링 결함 발생 여부를 육안으로 평가하였다. 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

강종	합금 성분 (중량%)
강종	C	Si	Mn	P	S	Sol.Al	Cr	Mo
A	0.226	0.252	1.303	0.0131	0.0032	0.042	0.1475	-
B	0.22	0.377	1.295	0.0127	0.0029	0.0361	0.1491	-
C	0.226	0.25	0.910	0.0126	0.0022	0.0408	0.1487	-
D	0.231	0.257	1.619	0.0145	0.0035	0.0438	0.1516	-
E	0.241	0.496	1.298	0.0135	0.0027	0.012	0.1122	0.115
F	0.238	0.196	1.236	0.0128	0.0024	0.0342	0.1435	0.1493
G	0.245	0.202	0.811	0.0125	0.002	0.0326	0.1472	0.1545
H	0.247	0.205	1.604	0.0134	0.0028	0.0334	0.1483	0.1582

강종	합금 성분 (중량%)					관계식1	관계식2	관계식3
강종	Ti	Cu	Ni	B	N	관계식1	관계식2	관계식3
A	0.0302	-	-	-	0.0035	0.90	5.17	1.19
B	0.0294	-	-	-	0.0026	0.44	2.62	1.19
C	0.0302	-	-	-	0.0033	0.90	3.64	1.19
D	0.0311	-	-	-	0.0032	0.90	6.30	1.18
E	0.0397	0.0012	0.0032	0.0025	0.0039	0.49	2.62	1.01
F	0.0393	0.0012	0.0032	0.0023	0.0043	1.21	6.31	0.73
G	0.0407	0.0012	0.0032	0.0024	0.003	1.21	4.01	0.73
H	0.0405	0.0012	0.0032	0.0024	0.0048	1.20	7.82	0.73

강종	스케일층		Si 농화층		표면 탈탄 최대 깊이	블리스터링 결함 여부	비고
강종	조성비	두께	Si 최대 함량	식 1 값	표면 탈탄 최대 깊이	블리스터링 결함 여부	비고
A	1.5:8.5	6.0	1.39	5.52	13	X	발명예1
B	1.6:8.4	6.3	1.34	3.55	17	X	발명예2
C	1.9:8.1	7.2	1.68	6.72	11	X	발명예3
D	1.4:8.6	7.7	1.46	5.68	15	X	발명예4
E	1.8:8.2	6.8	1.74	3.51	21	X	발명예5
F	3.6:6.4	4.2	0.61	3.11	16	O	비교예1
G	3.7:6.3	8.2	0.63	3.12	17	O	비교예2
H	1.6:8.4	3.8	0.61	2.98	23	O	비교예3

표 3을 참조할 때, 본 발명에서 제안하는 조건을 모두 만족하는 발명예 1 내지 5의 경우, Si 농화층 내 Si 최대 함량이 본 발명에서 제안하는 범위를 만족할 뿐 아니라, 스케일층의 조성비 등이 적절히 관리되었음을 확인할 수 있으며, 그 결과 블리스터링 결함이 발생하지 아니하였음을 확인할 수 있다.

이에 반해, 비교예 1 내지 3은 Si 농화층 내 Si 최대 함량이 본 발명에서 제안하는 범위를 벗어났으며, 이에 따라, 블리스터링 결함이 발생되었다.

Claims

열간 프레스 성형에 의해 얻어지는 열간 성형품으로서, 상기 열간 성형품은 중량%로, C: 0.25% 이하(0% 제외), Si: 0.1~0.5%, Mn: 0.9~1.8%, sol.Al: 0.05% 이하(0% 제외), Ti: 0.05% 이하(0% 제외), P: 0.05% 이하, S: 0.004% 이하, N: 0.006% 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 열간 성형품의 표층에는 하기 식 1을 만족하는 Si 농화층이 구비된 열간 성형품.
[식 1] [Si]_S1/[Si]_A1 ≥3.5
(여기서, [Si]_S1는 열간 성형품의 Si 농화층 내 Si의 최대 함량(중량%)을 의미하고, [Si]_A1는 열간 성형품의 Si의 평균 함량(중량%)을 의미함)
제1항에 있어서,
중량%로, Cr: 0.3% 이하(0% 제외), Mo: 0.2% 이하(0% 제외), Cu 및 Ni 중 1종 이상: 합계 0.1% 이하(0% 제외)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 더 포함하는 열간 성형품.
제2항에 있어서,
중량%로, B: 0.005% 이하(0% 제외)를 더 포함하는 열간 성형품.
제1항에 있어서,
상기 열간 성형품은 하기 식 1을 만족하는 열간 성형품.
[식 1] [C]/[Si] ≤ 1
(여기서, [C] 및 [Si] 각각은 해당 원소의 함량(중량%)을 의미함)
제1항에 있어서,
상기 열간 성형품은 하기 식 2를 만족하는 열간 성형품.
[식 2] [Mn]/[Si] ≥ 2
(여기서, [Mn] 및 [Si] 각각은 해당 원소의 함량(중량%)을 의미함)
제2항에 있어서,
상기 열간 성형품은 하기 식 3을 만족하는 열간 성형품.
[식 3] [C]/([sol.Al]+[Cr]+[Mo]) ≥ 1
(여기서, [C], [sol.Al], [Cr] 및 [Mo] 각각은 해당 원소의 함량(중량%)을 의미함)
제1항에 있어서,
상기 열간 성형품의 표면 탈탄 최대 깊이는 30μm 이하인 열간 성형품.
제1항에 있어서,
상기 열간 성형품은 그 표면에 Fe₂O₃ 및 Fe₃O₄를 포함하는 스케일층을 더 포함하고, 상기 스케일층에 포함된 Fe₂O₃ 및 Fe₃O₄의 중량비는 1:9 내지 3:7인 열간 성형품.
제1항에 있어서,
상기 열간 성형품은 열연강판을 열간 프레스 성형하여 얻어지고, 상기 열간 성형품 표면에 형성된 스케일층의 두께는 13μm 미만인 열간 성형품.
제1항에 있어서,
상기 열간 성형품은 냉연강판을 열간 프레스 성형하여 얻어지고, 상기 열간 성형품 표면에 형성된 스케일층의 두께는 5μm 이상인 열간 성형품.
중량%로, C: 0.25% 이하(0% 제외), Si: 0.1~0.5%, Mn: 0.9~1.8%, sol.Al: 0.05% 이하(0% 제외), Ti: 0.05% 이하(0% 제외), P: 0.05% 이하, S: 0.004% 이하, N: 0.006% 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 성형 부재를 준비하는 단계;
상기 성형 부재를 0.1~20℃/sec의 속도로 500~750℃까지 1차 가열하는 단계;
상기 1차 가열된 성형 부재를 1~10℃/sec의 속도로 800~980℃까지 2차 가열하는 단계;
상기 2차 가열된 성형 부재를 800~980℃에서 3~15분 동안 유지하는 단계; 및
상기 유지된 성형 부재를 금형에 의해 프레스 성형함과 동시에 20℃/sec 이상의 속도로 냉각하는 단계;
를 포함하는 열간 성형품의 제조방법.
제11항에 있어서,
상기 프레스 성형 전, 상기 유지된 성형 부재를 Ar3 이상의 온도까지 10℃/sec 이하의 속도로 대기 중 냉각하는 단계를 더 포함하는 열간 성형품의 제조방법.