KR20200066240A

KR20200066240A - 내식성 및 내열성이 우수한 열간성형용 알루미늄-철 합금 도금 강판, 열간 프레스 성형 부재 및 이들의 제조방법

Info

Publication number: KR20200066240A
Application number: KR1020190156856A
Authority: KR
Inventors: 김성우; 오진근; 김상헌; 조열래
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2019-11-29
Publication date: 2020-06-09
Also published as: CN113166913B; EP3889314A4; EP3889314A1; KR102264726B1; CN113166913A; KR20210070967A; KR102450998B1

Abstract

본 발명은 소지강판 및 상기 소지강판 상에 형성된 합금화 도금층을 포함하는 알루미늄-철 합금 도금 강판으로서, 상기 합금화 도금층은, 상기 소지강판 상에 형성되고, 중량%로 Al: 5~30% 을 포함하는 합금화 층(I); 상기 합금화 층(I) 상에 형성되고, 중량%로 Al: 30~60% 을 포함하는 합금화 층(II); 및 상기 합금화 층(II) 상에 형성되고, 중량%로 Al: 20~50% 을 포함하는 합금화 층(III)을 포함하고, 상기 합금화 층(II) 내부에 중량%로, Al: 20~50% 및 Si: 5~20% 를 포함하는 FeAl(Si) 합금상이 분산하여 분포하고 있고, 원상당 직경이 5㎛ 이하인 FeAl(Si) 합금상의 수밀도가 10³개/mm²이상인 열간성형용 알루미늄-철 합금 도금 강판을 제공한다.

Description

내식성 및 내열성이 우수한 열간성형용 알루미늄-철 합금 도금 강판, 열간 프레스 성형 부재 및 이들의 제조방법{STEEL SHEET PLATED WITH Al-Fe ALLOY FOR HOT PRESS FORMING HAVING EXCELLENT CORROSION RESISTANCE, HOT PRESS FORMED PART, AND HEAT RESISTANCE, AND MANUFACTURING METHOD THE SAME}

본 발명은 내식성 및 내열성이 우수한 열간성형용 알루미늄-철 합금 도금 강판, 이를 이용하여 제조된 열간 프레스 성형 부재 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.

최근 석유 에너지 자원의 고갈과 환경에 관한 높은 관심으로 인하여 자동차의 연비 향상에 대한 규제는 날로 강력해지고 있다. 재료적인 측면에서 자동차의 연비를 향상시키기 위한 하나의 방법으로서 사용되는 강판의 두께를 감소시키는 것을 들 수 있으나, 두께를 감소시킬 경우 자동차의 안전성에 문제가 발생할 수 있으므로, 반드시 강판의 강도 향상이 뒷받침되어야 한다.

이와 같은 이유로 고강도 강판에 대한 수요가 지속적으로 발생하였으며, 다양한 종류의 강판이 개발된 바 있다. 그런데 이들 강판은 그 자체로 높은 강도를 가지고 있기 때문에 가공성이 불량하다는 문제가 있다. 즉, 강판의 등급별로 강도와 연신율의 곱이 항상 일정한 값을 가지려는 경향을 가지고 있기 때문에, 강판의 강도가 높아질 경우에는 가공성의 지표가 되는 연신율이 감소하게 된다는 문제가 있었다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 열간 프레스 성형법이 제안된 바 있다. 열간 프레스 성형법은 강판을 가공하기 좋은 고온에서 가공한 후 이를 낮은 온도로 급냉함으로써 강판 내에 마르텐사이트 등의 저온 조직을 형성시켜, 최종 제품의 강도를 높이는 방법이다. 이와 같이 할 경우에는 높은 강도를 가지는 부재를 제조할 때 가공성의 문제를 최소화 할 수 있다는 장점이 있다.

그런데 상기 열간 프레스 성형법에 의할 경우에는 강판을 고온으로 가열하기 때문에 강판 표면이 산화되고 따라서 프레스 성형 이후에 강판 표면의 산화물을 제거하는 과정이 추가되어야 한다는 문제가 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 특허문헌 1 이 제안된 바 있다. 상기 특허문헌 1 에서는 알루미늄 도금을 실시한 강판을 열간 프레스 성형 또는 상온 성형 후 가열하고 급냉하는 과정(간략히 '후 열처리')에 이용하고 있고, 알루미늄 도금층이 강판 표면에 존재하기 때문에 가열 시에 강판이 산화되지는 않는다.

그러나, 특허문헌 1 과 같이 표면에 알루미늄 도금층이 존재하여 가열 시에 강판이 산화되지 않는다고 하더라도 가열 및 성형 후에 얻어지는 부재는 여전히 부식 환경에 노출되게 된다. 특히, 도금된 강판을 가열하는 과정에서 알루미늄 도금층으로 소지철이 확산하여 강판의 표면에는 경질의 Fe 및 Al 의 합금층이 형성되는데, 상기 합금층의 경우에는 경질로서 취약하기 때문에 도금층에 크랙이 발생할 우려가 있고 그에 따라 소지강판이 부식환경에 노출되어 내식성이 저하되는 문제가 있다.

미국 특허공보 제6,296,805호

본 발명은 내식성 및 내열성이 우수한 열간 프레스 성형 부재를 제조할 수 있는 알루미늄-철 합금 도금 강판과, 이를 이용한 열간 프레스 성형 부재, 및 이들의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 과제는 상술한 내용에 한정되지 아니한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명 명세서의 전반적인 사항으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.

본 발명의 일 측면은 소지강판 및 상기 소지강판 상에 형성된 합금화 도금층을 포함하는 알루미늄-철 합금 도금 강판으로서, 상기 합금화 도금층은, 상기 소지강판 상에 형성되고, 중량%로 Al: 5~30% 을 포함하는 합금화 층(I); 상기 합금화 층(I) 상에 형성되고, 중량%로 Al: 30~60% 을 포함하는 합금화 층(II); 및 상기 합금화 층(II) 상에 형성되고, 중량%로 Al: 20~50% 을 포함하는 합금화 층(III)을 포함하고, 상기 합금화 층(II) 내부에 중량%로, Al: 20~50% 및 Si: 5~20% 를 포함하는 FeAl(Si) 합금상이 분산하여 분포하고 있고, 원상당 직경이 5㎛ 이하인 상기 FeAl(Si) 합금상의 수밀도가 10³개/mm²이상인 열간성형용 알루미늄-철 합금 도금 강판이다.

상기 합금화 도금층은 상기 합금화 층(III) 상에 형성되고, 중량%로 Al: 30~60% 을 포함하는 합금화 층(IV)을 더 포함할 수 있다.

상기 소지강판은 중량%로, C : 0.04~0.5%, Si : 0.01~2%, Mn : 0.1~5%, P : 0.001~0.05%, S : 0.0001~0.02%, Al : 0.001~1%, N : 0.001~0.02%, 잔부 Fe 및 기타 불순물을 포함할 수 있다.

상기 소지강판은 중량%로, B : 0.001~0.01%, Cr : 0.01~1%, Ti : 0.001~0.2% 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면은 상술한 알루미늄-철 합금 도금 강판을 열간 프레스 성형하여 얻어진 열간 프레스 성형 부재로서, 상기 합금화 층(II) 내부에 중량%로, Al: 20~50% 및 Si: 5~20% 를 포함하는 FeAl(Si) 합금상이 분산하여 분포하고 있고, 원상당 직경이 5㎛ 이하인 FeAl(Si) 합금상의 수밀도가 10⁴개/mm²이상인 열간 프레스 성형 부재이다.

본 발명의 다른 일 측면은 소지강판 표면을 알루미늄 도금하고 권취하여 알루미늄 도금 강판을 얻는 단계; 알루미늄 도금 강판을 소둔하여 알루미늄-철 합금 도금 강판을 얻는 단계; 및 알루미늄-철 합금 도금 강판을 냉각하는 단계를 포함하는 알루미늄-철 합금 도금 강판의 제조방법으로서, 상기 알루미늄 도금량은 강판의 한쪽면 기준으로 30~200g/m²이고, 알루미늄 도금 후 250℃까지의 냉각속도를 20℃/초 이하로 하고, 권취 시 권취 장력을 0.5~5kg/mm²으로 하며, 상기 소둔은 상소둔 로에서 550~750℃의 가열 온도 범위에서 30분~50시간 실시되며, 상기 소둔 시 상온에서 상기 가열 온도까지 가열할 때, 평균 승온 속도를 10~100℃/h로 하되, 400~500℃ 구간의 평균 승온 속도를 1~15℃/h로 하고, 상기 상소둔 로내 분위기 온도와 강판 온도간 차이를 5~80℃로 하는 열간성형용 알루미늄-철 합금 도금 강판의 제조방법이다.

상기 소지강판은 중량 %로, C : 0.04~0.5%, Si : 0.01~2%, Mn : 0.1~5%, P : 0.001~0.05%, S : 0.0001~0.02%, Al : 0.001~1%, N : 0.001~0.02%, 잔부 Fe 및 기타 불순물을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면은 상술한 제조방법에 의해 제조된 열간성형용 알루미늄-철 합금 도금 강판을 Ac3~950℃ 의 온도범위에서 1~15분간 열처리한 후 열간 프레스 성형하는 열간 프레스 성형 부재의 제조방법이다.

본 발명의 일 측면에 따른 알루미늄-철 합금 도금 강판에는 소지강판 상에 합금화 층 (I)~(III) 또는 합금화 층 (I)~(IV)으로 이루어지고 열간 성형을 위한 가열에도 용융되지 않는 합금화 도금층이 형성되어 있어 내열성이 우수한 효과가 있다.

또한 본 발명의 일 측면에 따른 알루미늄-철 합금 도금 강판은 상기 합금화 층(II) 내에 미세한 FeAl(Si) 합금상이 분산하여 분포해 있음으로써, 경질의 합금화 층(II)에서 발생하는 균열 형성을 효과적으로 억제할 수 있어 우수한 내식성을 얻을 수 있는 효과가 있다.

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

도 1 은 발명예 1 에 의하여 제조된 알루미늄-철 합금 도금 강판의 도금층의 단면을 관찰한 주사전자현미경 사진이다.
도 2 는 합금화 층(III) 상에 합금화 층(IV)이 형성된 변형례로서 발명예 2 에 의하여 제조된 알루미늄-철 합금 도금 강판의 도금층의 단면을 관찰한 주사전자현미경 사진이다.
도 3 은 비교예 1 에 의하여 제조된 알루미늄-철 합금 도금 강판의 도금층의 단면을 관찰한 주사전자현미경 사진이다.
도 4 는 발명예 1 에 의하여 제조된 알루미늄-철 합금 도금 강판에 대해 열간 프레스 성형을 실시한 후의 도금층의 단면을 관찰한 주사전자현미경 사진이다.
도 5 는 비교예 1 에 의하여 제조된 알루미늄-철 합금 도금 강판에 대해 열간 프레스 성형을 실시한 후의 도금층의 단면을 관찰한 주사전자현미경 사진이다.
도 6 은 실시예에서 열간 성형후 도금층 특성 및 부재의 내식성 평가를 위해 사용한 금형의 단면도이다.

이하 본 발명의 일 측면에 따른 알루미늄-철 합금 도금 강판에 대하여 자세히 설명한다. 본 발명에서 각 원소를 함량을 나타낼 때 특별히 달리 정하지 아니하는 한, 중량%를 의미한다는 것에 유의할 필요가 있다. 또한, 결정이나 조직의 비율은 특별히 달리 표현하지 아니하는 한 면적을 기준으로 한다.

[알루미늄-철 합금 도금 강판]

본 발명의 일 측면에 따른 알루미늄-철 합금 도금 강판은 소지강판 및 상기 소지강판 상에 형성된 합금화 도금층을 포함하며, 상기 합금화 도금층은 소지상판 상에 형성되고 Al 함량이 5~30%인 합금화 층(I), 상기 합금화 층(I) 상에 형성되고 Al 함량이 30~60%인 합금화 층(II); 및 상기 합금화 층(II) 상에 형성되고 Al 함량이 20~50%인 합금화 층(III)을 포함한다. 또한 본 발명의 일 변형례로서 상기 합금화 층(III) 상에 상기 합금화 층(II)과 동일한 합금조성의 합금화 층(IV)을 더 포함할 수도 있다.

한편, 본 발명의 일 측면에 따르면, 중량%로, 상기 합금화 층(I)은 Al: 5~30%를 포함할 수 있고, 상기 합금화 층(II)은 Al: 40~60%를 포함할 수 있고, 상기 합금화 층(III)은 Al: 20~40%를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 측면에 따르면, 중량%로, 상기 합금화 층(I)은 은 Al: 5~30%를 포함할 수 있고, 상기 합금화 층(II)은 Al: 45~60%를 포함할 수 있고, 상기 합금화 층(III)은 Al: 20~40%를 포함할 수 있다.

소지강판에 알루미늄을 도금한 후 열처리를 실시하면, 소지강판의 Fe 가 Al 함량이 높은 알루미늄 도금층으로 확산된다. 이때 도금층에서 Al 와 Fe 간의 합금화가 이루어지며, Fe 의 합금화 정도에 따라 합금화 층(I)~(III)으로 이루어진 층 구조가 형성되게 된다.

또한 본 발명의 일 변형례로서 합금화 열처리의 조건에 따라 상기 합금화 층(III) 상에 합금화 층(IV)이 형성될 수 있다. 상기 합금화 층(IV)의 형성은 소지강판의 Fe 와 도금층의 Al, Si 의 합금화 거동에 영향을 받으며, 본 발명에서 알루미늄 도금 후 실시하는 상소둔 공정의 온도와 시간에 따라 형성 여부가 결정된다. 통상적으로 상소둔 시간이 짧은 열처리 조건에서 열처리하였을 경우 주로 형성될 수 있으며, 실질적으로 합금화 층(II)와 합금조성 범위 등의 구성이 동일하다. 상기 합금화 층(IV)이 형성되는 이유는 정확히 밝혀진 바는 없으나, 상기 합금화 층(II)와 합금화 층(IV)는 Si 의 고용도가 거의 없는 상으로서, 합금화 중 도금층 내에 존재하는 Si 의 경우 AlFe(Si)상인 합금화 층(III)으로 이동하게 되고, 주위에 Si 고용도가 없는 합금화 층(II)와 합금화 층(IV)가 형성되는 것으로 생각된다. 이때 상소둔 시간이 충분하면 지속적인 합금화 반응으로 상대적으로 합금화 층(III)이 표층 방향으로 성장하여 합금화 층(IV)가 존재하지 않는 형태로 나타나는 것으로 생각된다.

한편 본 발명의 일 측면에 따른 알루미늄-철 합금 도금 강판은 상기 합금화 층(II)내에 중량%로, Al: 20~50% 및 Si: 5~20% 를 포함하는 미세한 FeAl(Si)합금상이 분산하여 분포하고 있다. 상기 FeAl(Si) 합금상은 본 발명의 알루미늄-철 합금 도금 강판의 제조과정에서 형성될 수 있는 Al-Fe-Si 화합물로서, 열처리 조건과 각 성분의 구성비에 따라 매우 다양한 상이 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 형성되는 위치도 달라지게 된다. 또한, FeAl(Si) 합금상은 상기 합금화 층(II)과 비교하여 경도가 낮은 연질의 특성을 가지고 있다.

또한 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 FeAl(Si) 합금상에 있어서, Al 함량은 22~35%일 수 있고, Si 함량은 5~16%일 수 있다.

또한 본 발명은 합금화 층(II) 내에서 원상당 직경이 5㎛ 이하인 FeAl(Si) 합금상의 수밀도가 10³개/mm²이상인 것을 특징으로 한다. 한편, 보다 바람직하게는 상기 합금화 층(II) 내에서 원상당 직경이 5㎛ 이하인 FeAl(Si) 합금상의 수밀도가 5 ×10³개/mm²이상일 수 있고, 보다 바람직하게는 10⁴개/mm²이상일 수 있다.

여기서, 상기 FeAl(Si) 합금상의 원상당 직경은 도금층에 수직한 단면 관찰 시 입자의 면적과 동일 면적을 가지는 원의 직경을 의미하며, 상기 원상당 직경은 도금층에 수직한 단면에서의 주사전자현미경 관찰을 통하여 쉽게 측정할 수 있다. 일반적으로 열간성형을 위한 가열 시 도금층과 소지철의 합금화 반응에 의해서 합금화 층(II) 내에 존재하는 FeAl(Si) 합금상의 수와 분율은 증가하나, 열간 성형 전 도금 강판에서의 FeAl(Si) 합금상의 수밀도는 열간성형 시 형성되는 FeAl(Si) 합금상의 분포 및 수밀도에 중요한 역할을 한다. 또한, 합금화 도금층의 주요 구성상인 합금화 층(II)의 경우, 경도가 높아 성형 중 곡률부와 같은 형상이 복잡한 부위에서 합금화 도금층에 균열이 쉽게 발생하게 되는데, 상대적으로 연성을 가지는 FeAl(Si) 합금상이 일정량 이상 분산 분포하게 되면 이러한 합금화 도금층의 균열을 효과적으로 억제할 수 있어, 곡률부에서 도금층 균열에 의한 내식성 열위를 방지할 수 있다.

경질의 합금화 층(II) 내에 FeAl(Si) 합금상의 수밀도를 일정량 이상으로 제어하는 것이 중요하며, 원상당 직경이 5㎛ 이하인 FeAl(Si) 합금상의 수밀도가 10³개/mm²미만이 되면 FeAl(Si) 합금상의 분산분포에 의한 곡률부 도금층 균열을 억제하는 효과가 부족하여 곡률부에서의 내식성이 나빠질 수 있다. 따라서 본 발명에서 원상당 직경이 5㎛ 이하인 FeAl(Si) 합금상의 수밀도는 10³개/mm²이상으로 제한할 수 있다. 상기 FeAl(Si) 합금상의 수밀도는 높을수록 바람직하므로 그 상한은 별도로 한정하지 않을 수 있으나, 비제한적인 일 구현례로서 10⁸개/mm² 이하로 할 수 있다. 상기 FeAl(Si) 합금상의 수밀도가 10⁸개/mm²를 초과하게 되면, 도금층내 연질상의 분율이 높아져 도금층의 내스크래치성이 떨어질 가능성이 있기 때문이다.

본 발명의 일 변형례에 따라 합금화 층(III) 상에 합금화 층(IV)이 형성되는 경우, 상기 합금화 층(IV) 내에 FeAl(Si) 합금상이 포함될 수도 있다. 다만 만일 상기 합금화 층(IV)이 너무 얇게 형성된 경우에는 FeAl(Si) 합금상이 형성될 공간이 부족하여 포함되지 않을 수도 있다.

한편 본 발명의 소지강판은 열간 프레스 성형용 강판으로서, 열간 프레스 성형에 사용된다면 그 조성을 특별히 제한하지 않는다. 다만, 본 발명의 일 측면에 따를 경우 중량%로 C : 0.04~0.5%, Si : 0.01~2%, Mn : 0.1~5%, P : 0.001~0.05%, S : 0.0001~0.02%, Al : 0.001~1%, N : 0.001~0.02%, 잔부 Fe 및 기타 불순물을 포함한다. 이하 각 성분계에 대해 상세히 설명한다.

C : 0.04~0.5%

상기 C 는 열처리 부재의 강도를 상향시키기 위해 필수적인 원소로서 적정한 양으로 첨가될 수 있다. 즉, 열처리 부재의 강도를 충분하기 확보하기 위해서 상기 C는 0.04% 이상 첨가될 수 있다. 바람직하게는 상기 C 함량의 하한은 0.1%이상일 수 있다. 다만, 그 함량이 너무 높으면 냉연재를 생산하는 경우 열연재를 냉간압연할 때 열연재 강도가 너무 높아 냉간압연성이 크게 열위하게 될 뿐만 아니라, 점용접성을 크게 저하시키기 때문에, 충분한 냉간압연성과 점용접성을 확보하기 위해 0.5% 이하로 첨가될 수 있다. 또한, 상기 C 함량은 0.45% 이하일 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.4% 이하로 그 함량을 제한할 수도 있다.

Si : 0.01~2%

상기 Si 는 제강에서 탈산제로 첨가되어야 할 뿐만 아니라, 열간 프레스 성형 부재의 강도에 가장 크게 영향을 미치는 탄화물 생성을 억제하는 역할을 한다. 본 발명에서는 열간 프레스 성형에 있어서 마르텐사이트 생성 후 마르텐사이트 라스(lath) 입계로 탄소를 농화시켜 잔류오스테나이트를 확보하기 위하여 0.01% 이상의 함량으로 첨가될 수 있다. 또한, 압연 후 강판에 알루미늄 도금을 행할 때 충분한 도금성을 확보하기 위해서 상기 Si 함량의 상한을 2%로 정할 수 있다. 바람직하게는 상기 Si 함량을 1.5% 이하로 제한할 수도 있다.

Mn : 0.1~5%

상기 Mn 은 고용강화 효과를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 열간 프레스 성형 부재에 있어서 마르텐사이트를 확보하기 위한 임계냉각속도를 낮추기 위하여 0.1% 이상의 함량으로 첨가될 수 있다. 또한, 강판의 강도를 적절하게 유지함으로써 열간 프레스 성형 공정 작업성을 확보하고, 제조원가를 절감하며, 점용접성을 향상시킨다는 점에서 상기 Mn 함량은 5% 이하로 제한 할 수 있다.

P : 0.001~0.05%

상기 P 는 강 내에 불순물로서 존재하며, 가급적 그 함량이 적을수록 유리하다. 따라서, 본 발명에서 P 함량을 0.05% 이하로 제한할 수 있으며, 바람직하게는 0.03% 이하로 제한될 수도 있다. P는 적으면 적을수록 유리한 불순물 원소이기 때문에 그 함량의 상한을 특별히 정할 필요는 없다. 다만, P 함량을 과도하게 낮추기 위해서는 제조비용이 상승할 우려가 있으므로, 이를 고려할 경우에는 그 하한을 0.001%로 할 수 있다.

S : 0.0001~0.02%

상기 S 는 강 중에 불순물로서, 부재의 연성, 충격특성 및 용접성을 저해하는 원소이기 때문에 최대함량을 0.02%로 제한하며, 바람직하게는 0.01% 이하로 제한할 수 있다. 또한 그 최소함량이 0.0001% 미만에서는 제조비용이 상승될 수 있으므로, 그 함량의 하한을 0.0001%로 할 수 있다.

Al : 0.001~1%

상기 Al 은 Si 과 더불어 제강에서 탈산 작용을 하여 강의 청정도를 높일 수 있으며, 상기 효과를 얻기 위해 0.001% 이상의 함량으로 첨가될 수 있다. 또한, Ac3 온도가 너무 높아지지 않도록 하여 열간 프레스 성형시 필요한 가열을 적절한 온도범위에서 할 수 있도록 하기 위하여 상기 Al의 함량은 1% 이하로 제한할 수 있다.

N : 0.001~0.02%

상기 N은 강 중에 불순물로 포함되는 원소로서, 슬라브 연속주조 시에 크랙 발생에 대한 민감도를 감소시키고, 충격특성을 확보하기 위해서는 그 함량이 낮을 수록 유리하며, 따라서 0.02% 이하로 포함할 수 있다. 하한을 특별히 정할 필요가 있으나, 제조비용의 상승 등을 고려하면 N 함량을 0.001% 이상으로 정할 수도 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 알루미늄-철 합금 도금 강판은 상술한 합금조성 이외에 추가로, B : 0.001~0.01%, Cr : 0.01~1%, Ti : 0.001~0.2% 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.

B : 0.001~0.01%

상기 B 은 소량의 첨가로도 경화능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 구오스테나이트 결정립계에 편석되어 P 및/또는 S 의 입계 편석에 의한 열간 프레스 성형 부재의 취성을 억제할 수 있는 원소이다. 따라서 B는 0.0001% 이상 첨가될 수 있다. 다만, 0.01%를 초과하면 그 효과가 포화될 뿐만 아니라, 열간압연에서 취성을 초래하므로 그 상한을 0.01%로 할 수 있으며, 바람직하게는 상기 B 함량을 0.005% 이하로 할 수 있다.

Cr : 0.01~1%

상기 Cr 은 Mn 과 유사하게 고용강화 효과와 열간성형 시의 경화능을 향상시키기 위하여 첨가하는 원소로서, 상기 효과를 얻기 위해 0.01% 이상 첨가할 수 있다. 다만, 부재의 용접성을 확보하기 위해서 그 함량을 1% 이하로 제한할 수 있으며, 또한 1%를 초과하면 첨가량 대비 경화능 향상 효과도 미약하기 때문에 원가 측면에서도 불리하다.

Ti : 0.001~0.2%

상기 Ti 는 미세 석출물 형성으로 열처리 부재의 강도 상승과 결정립 미세화에 따른 부재의 충돌성능 향상에 효과가 있을 뿐만 아니라, B 이 첨가되는 경우에는 N 와 우선 반영하여 B 의 첨가 효과를 극대화 시키는 효과가 있다. 상기 효과를 얻기 위해 Ti 는 0.001%이상 첨가할 수 있다. 다만, Ti 함량이 증가함에 따라 야기되는 조대한 TiN 형성은 부재의 충돌성능을 열위하게 하기 때문에 그 함량을 0.2% 이하로 제한할 수 있다.

상술한 성분 이외의 잔부로서는 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 들 수 있으며, 또한 열간 프레스 성형용 강판에 포함될 수 있는 성분이라면 특별히 추가적인 첨가를 제한하지 않는다.

통상의 알루미늄 도금 열간성형용 강판은 알루미늄 도금층의 융점이 열간성형을 위한 가열온도보다 낮아 내열성이 부족하며, 이로 인하여 열간성형을 위해 가열 중 도금층이 용융되어 가열로 내 롤을 오염시키거나, 급속가열이 불가능한 단점이 있다. 하지만 본 발명에 따라 제조된 열간 프레스 성형용 강판의 경우 알루미늄-철 합금화 도금층을 가지며, 상기 합금화 도금층의 융점은 약 1160℃ 이상으로서 열간성형을 위한 가열온도 보다 높기 때문에 우수한 내열성을 나타낼 수 있다.

상술한 합금조성 및 층 구조를 가지는 합금화 도금층 및 소지강판으로 이루어진 알루미늄-철 합금 도금 강판을 Ac3~950℃ 의 온도범위, 1~15분의 열처리 후 열간 프레스 성형하여 열간 프레스 성형 부재를 제조할 수 있다.

구체적으로, 본 발명의 다른 일 측면은 상술한 알루미늄-철 합금 도금 강판을 열간 프레스 성형하여 얻어진 열간 프레스 성형 부재로서, 상기 합금화 층(II) 내부에 중량%로, Al: 20~50% 및 Si: 5~20% 를 포함하는 FeAl(Si) 합금상이 분산하여 분포하고 있고, 원상당 직경이 5㎛ 이하인 FeAl(Si) 합금상의 수밀도가 10⁴개/mm²이상인 열간 프레스 성형 부재이다.

즉, 본 발명에 따른 알루미늄-철 합금 도금 강판을 열간 프레스 성형하여 제조한 열간 프레스 성형 부재는 원상당 직경이 5㎛ 이하이고 연질인 FeAl(Si) 합금상이 경질의 합금화 층(II)내에 10⁴개/mm²이상의 수밀도로 분산 분포하여 열간 성형시 곡률부와 같은 형상이 복잡한 부위에서 도금층 내 균열 형성을 억제함으로써 내식성이 향상될 수 있다.

한편, 상기 열간 프레스 성형 부재에 있어서, 상기 원상당 직경이 5㎛ 이하인 FeAl(Si) 합금상의 수밀도는 바람직하게는 2×10⁴개/mm²이상, 보다 바람직하게는 3×10⁴개/mm²이상일 수 있다.

또한, 열간 프레스 성형 부재에서의 상기 FeAl(Si) 합금상의 수밀도는 높을수록 바람직하므로 그 상한은 별도로 한정하지 않을 수 있으나, 비제한적인 일 구현례로서 10⁹개/mm² 이하로 할 수 있다. 성형 부재에서 상기 FeAl(Si) 합금상의 수밀도가 10⁹개/mm²를 초과하게 되면, 도금층의 경도 하락으로 인해 내치핑성이 떨어질 가능성이 있다.

또한, 특별히 한정하는 것은 아니나, 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 FeAl(Si) 합금상에 있어서, Al 함량은 22~35%일 수 있고, Si 함량은 5~16%일 수 있다.

이하, 본 발명의 다른 일 측면에 따른 알루미늄-철 합금 도금 강판의 제조방법에 대해 자세히 설명한다. 다만, 하기의 열간 프레스 성형용 알루미늄-철 합금 도금 강판의 제조방법은 일 예시일 뿐이며, 본 발명의 열간 프레스 성형용 알루미늄-철 합금 도금 강판이 반드시 본 제조방법에 의해 제조되어야 한다는 것은 아니며, 어떠한 제조방법이라도 본 발명의 청구범위를 충족하는 방법이라면 본 발명의 각 구현례를 구현하는데 아무런 문제가 없다는 것에 유의할 필요가 있다.

[알루미늄-철 합금 도금 강판의 제조방법]

본 발명의 알루미늄-철 합금 도금 강판은 열간 압연 또는 냉간 압연된 소지강판을 준비하고, 상기 소지강판의 표면에 용융 알루미늄 도금을 실시한 후, 도금 강판에 합금화를 위한 소둔 처리를 함으로써 얻을 수 있다.

알루미늄 도금 공정

상술한 합금조성을 가지는 소지강판을 준비하고, 상기 소지강판의 표면에 적절한 조건으로 알루미늄 도금하고, 이를 권취하여 알루미늄 도금 강판(코일)을 얻는 과정이 수행된다.

먼저 압연된 강판의 표면에 편면기준 30~200g/m²의 도금량으로 알루미늄 도금 처리를 할 수 있다. 알루미늄 도금은 통상 type I 이라고 명명되는 AlSi 도금(80% 이상의 Al과 5~20%의 Si를 포함, 필요에 따라 추가적인 원소도 포함 가능)이나, type II라고 명명되는 Al을 90% 이상 포함하고 필요에 따라 추가적인 원소를 포함하는 도금 모두 사용할 수 있다. 도금층을 형성하기 위해 용융 알루미늄 도금을 행할 수 있으며, 도금 전에 강판에 대한 소둔 처리를 실시할 수도 있다. 도금 시 적절한 도금량은 한쪽면 기준으로 30~200g/m² 이다. 도금량이 너무 많을 경우에는 표면까지 합금화하는데 시간이 과다하게 소요될 수 있으며, 반대로 도금량이 너무 적을 경우에는 충분한 내식성을 얻기 어렵다.

다음으로 알루미늄 도금 후 250℃까지의 냉각속도를 20℃/초 이하로 하여 냉각할 수 있다. 알루미늄 도금 후 냉각속도는 도금층과 소지철 사이에 확산 억제층 형성에 영향을 주며, 알루미늄 도금 후 냉각속도가 너무 빠르면, 확산 억제층이 균일하게 형성되지 못하여 이후 행해지는 소둔 처리 시 코일의 합금화 거동이 불균일해 질 수 있다. 따라서, 알루미늄 도금 후 250℃까지의 냉각속도는 20℃/초 이하로 할 수 있다.

도금 후 강판을 권취하여 코일을 얻을 때, 코일의 권취 장력을 0.5~5 kg/mm² 로 조절할 수 있다. 코일의 권취 장력의 조절에 따라 이후 행해지는 소둔 처리 시 코일의 합금화 거동과 표면 품질이 달라질 수 있다.

소둔 공정

알루미늄 도금된 강판에 대하여 다음과 같은 조건으로 소둔 처리를 실시하여 알루미늄-철 합금 도금 강판을 얻을 수 있다.

알루미늄 도금 강판(코일)은 상소둔로(BAF, Batch annealing furnace)에서 가열된다. 강판을 가열할 때, 열처리 목표 온도와 유지 시간은 강판 온도를 기준으로 550~750℃인 범위 내(본 발명에서는 이 온도 범위에서 소재가 도달하는 최고 온도를 가열 온도라고 함)에서 30분~50시간 유지하는 것이 바람직하다. 한편, 보다 바람직하게는 상기 열처리 목표 온도는 600~750℃의 범위일 수 있고, 상기 유지 시간은 30분~10시간일 수 있다.

여기서 유지시간이라 함은 코일온도가 목표 온도에 도달한 후 냉각개시까지의 시간이다. 합금화가 충분하게 이루어지지 않을 경우에는 롤 레벨링 시 도금층이 박리될 수 있으므로 충분한 합금화를 위해서 가열 온도를 550℃ 이상으로 할 수 있다. 또한, 표층에 산화물이 과다하게 생성되는 것을 방지하고 점 용접성을 확보하기 위해서 상기 가열 온도는 750℃ 이하로 할 수 있다. 또한, 도금층을 충분하게 확보하는 동시에 생산성의 저하를 방지하기 위하여 상기 유지 시간은 30분~50시간으로 정할 수 있다. 경우에 따라서는 강판의 온도는 가열 온도에 도달할 때까지 냉각 과정 없이 온도가 계속 상승하는 형태의 가열 패턴을 가질 수도 있고, 목표온도 이하의 온도에서 일정시간 유지 후 승온하는 형태의 가열 패턴을 적용할 수도 있다.

상술한 가열 온도로 강판을 가열할 때, 충분한 생산성을 확보하고 전 강판(코일)에서 도금층을 균일하게 합금화시키기 위해서는 전체 온도 구간(상온부터 가열 온도까지의 구간)에 대한 강판(코일) 온도 기준으로 평균 승온 속도가 10~100℃/h로 되도록 할 수 있다. 한편, 상기 평균 승온 속도는 보다 바람직하게는 10~50℃/h일 수 있고, 가장 바람직하게는 10~30℃/h일 수 있다. 전체적인 평균 승온 속도는 위와 같은 수치 범위에서 제어할 수 있지만, 본 발명의 일 구현례에서는 압연 시 혼입된 압연유가 기화되는 상기 온도구간에서 압연유가 잔존하여 표면 얼룩 등을 야기하는 것을 방지하면서 충분한 생산성을 확보하기 위하여 승온 시 400~500℃ 구간의 평균 승온 속도를 1~15℃/h로 하여 가열할 수 있다. 한편, 상기 승온 시 400~500℃ 구간의 평균 승온 속도는 보다 바람직하게는 2~10℃/h일 수 있다.

상소둔로 내 분위기 온도와 강판 온도간 차이를 5~80℃로 할 수 있다. 한편, 상기 상소둔로 내 분위기 온도와 강판 온도간 차이는 보다 바람직하게는 5~50℃일 수 있고, 가장 바람직하게는 5~30℃일 수 있다.

일반적인 상소둔로의 가열은 강판(코일)을 직접 가열하는 방식보다는 소둔로 내 분위기 온도 상승을 통하여 강판(코일)을 가열하는 방식을 취한다. 이런 경우에 분위기 온도와 코일 온도 간의 차이는 피할 수 없으나, 강판 내 위치별 재질 및 도금 품질 편차를 최소화 하기 위해서는 열처리 목표 온도 도달시점을 기준으로 분위기 온도와 강판 온도간 차이를 80℃ 이하로 할 수 있다. 온도차이는 가능한 작게 하는 것이 이상적이나 이는 승온속도를 느리게 하여 전체 평균 승온 속도 조건을 충족하기 어려울 수도 있으므로 이를 고려한다면 5℃ 이상으로 할 수 있다. 여기서, 강판의 온도는 장입된 강판(코일) 바닥부(코일 중에서 가장 낮은 부분을 의미한다)의 온도를 측정한 것을 의미하며, 분위기 온도는 가열로의 내부 공간의 중심에서 측정한 온도를 의미한다.

열간 프레스 성형 공정

상술한 제조방법에 의해 제조된 열간성형용 알루미늄-철 합금 도금 강판에 대해 열간 프레스 성형을 행하여 열간 프레스 성형 부재를 제조할 수 있다. 이때, 열간 프레스 성형은 당해 기술분야에 일반적으로 이용되는 방법을 이용할 수 있으며, 비제한적인 일 구현례로서 Ac3~950℃ 의 온도범위에서 1~15분간 열처리한 후 열간 프레스 성형할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.

(실시예)

먼저 소지강판으로 하기 표 1 의 조성을 가지는 열간 프레스 성형용 냉간압연 강판을 준비하고, 강판의 표면에 Al-9%Si-2.5%Fe 조성을 가지는 type I 도금욕으로 강판 표면을 도금하였다. 도금 시 도금량은 한쪽 면당 70g/m²으로 조절하였고, 알루미늄 도금 후 250℃까지의 냉각속도를 12℃/초로 냉각한 후, 권취장력을 2.2kg/mm²으로 조절하여 권취하였다. 이 상태의 도금 강판을 비교예 1 로 하였으며, 비교예 1 의 도금층 단면을 주사전자현미경으로 관찰한 사진을 도 3 에 나타내었다. 또한 비교예 1 의 도금층의 융점은 약 660℃ 내외로 측정되었다.

원소	C	Si	Mn	Al	P	S	N	Cr	Ti	B	Ac3
함량(%)	0.22	0.18	1.17	0.03	0.008	0.0013	0.0045	0.17	0.028	0.0025	825℃

이후 도금된 강판을 상소둔로에서 다음과 같은 조건으로 650℃까지 가열하였다.

- 650℃까지의 전체 평균 승온 속도: 18℃/h

- 400~500℃ 온도 구간의 평균 승온 속도: 10℃/h

- 가열 온도에서 분위기와 강판 사이의 온도 차이: 20℃

가열 후 동일한 온도에서 10시간 유지하였으며, 이후 강판을 공냉하여 열간성형용 알루미늄-철 합금 도금 강판을 얻었으며, 이를 발명예 1 로 하였다. 그리고 상기 합금 도금 강판의 단면을 주사전자현미경으로 관찰(도 1 참조)하여 도금층 구조와 합금화 층(II) 내 원상당 직경이 5㎛ 이하인 FeAl(Si) 합금상의 수밀도를 확인하고, 이를 표 3 에 나타내었다. 또한 발명예 1 의 합금화 층(II)의 융점을 측정하였으며, 약 1160℃ 의 융점을 가지는 것으로 확인되었다.

한편 소지강판으로 하기 표 2 의 조성을 가지는 열간 프레스 성형용 냉간압연 강판을 준비하고, 강판의 표면에 Al-8%Si-1.5%Fe 조성을 가지는 type I 도금욕으로 강판을 표면을 도금하였다. 도금 시 도금량은 한쪽 면당 60g/m²으로 조절하였고, 알루미늄 도금 후 250℃까지의 냉각속도를 7.5℃/초로 냉각한 후, 권취장력을 3.5kg/mm²으로 조절하여 권취하였다. 이 상태의 도금 강판을 비교예 2 로 하였다.

원소	C	Si	Mn	Al	P	S	N	Cr	Ti	B	Ac3
함량(%)	0.24	0.25	1.55	0.02	0.01	0.0024	0.009	0.2	0.04	0.003	821℃

이후 도금된 강판을 상소둔로에서 다음과 같은 조건으로 670℃까지 가열하였다.

- 670℃까지의 전체 평균 승온 속도: 12℃/h

- 400~500℃ 온도 구간의 평균 승온 속도: 5℃/h

- 가열 온도에서 분위기와 강판 사이의 온도 차이: 15℃

가열 후 동일한 온도에서 1시간 유지하였으며, 이후 강판을 공냉하여 열간성형용 알루미늄-철 합금 도금 강판을 얻었으며, 이를 발명예 2 로 하였다. 그리고 상기 합금 도금 강판의 단면을 주사전자현미경으로 관찰(도 2 참조)하여 도금층 구조와 합금화 층(II) 내 원상당 직경이 5㎛ 이하인 FeAl(Si) 합금상의 수밀도를 확인하고, 이를 표 3 에 나타내었다.

구분	합금화 도금층 Al 함량 (wt.%)				합금화 층(II) 내 원상당 직경이 5㎛ 이하인 FeAl(Si) 합금상 수밀도(개/mm²)
구분	합금화층(I)	합금화층(II)	합금화층(III)	합금화층(IV)	합금화 층(II) 내 원상당 직경이 5㎛ 이하인 FeAl(Si) 합금상 수밀도(개/mm²)
발명예1	26.9	57.3	37.2	-	1.65×10⁴
발명예2	29.0	55.5	31.8	46.9	3.73×10⁴

또한, 상기 비교예 1, 2의 도금 강판의 단면을 주사전자현미경으로 관찰하여 도금층 구조를 확인하고, 각 도금층에서의 Al 함량을 측정하여 이를 하기 표 4에 나타내었다.

구분	Al 함량 (wt.%)
구분	합금화층	Al층
비교예1	56.2	97.6
비교예2	58.7	96.8

상기 표 3, 4에서와 같이, 본 발명에 의한 발명예 1, 2의 경우, 도 2에 나타낸 바와 같이, 소지강판 상에, 합금화층(I),(II),(III)이 순차로 형성되어 있었다. 반면, 비교예 1, 2의 경우, 도 3에 나타낸 바와 같이, 소지 강판 상에, Fe 및 Al으로 이루어지는 합금화층이 형성되고, 상기 합금화층 상에 Al을 95% 이상 함유하는 알루미늄층이 형성됨을 확인하였다.

따라서, 비교예 1, 2에 해당하는 도금 강판의 경우, 본 발명의 합금화층 (I) 상에 형성되는 합금화층(II)에 대응되는 층이 없었고, 따라서 합금화 층(II) 내 원상당 직경이 5㎛ 이하인 FeAl(Si) 합금상 수밀도 역시 측정할 수 없었다.

이러한 발명예 1, 2와 비교예 1, 2에 따라 얻어진 도금 강판의 내열성을 평가하기 위하여 900℃의 온도에서 열처리를 행하였다. 상기 발명예 1, 2의 경우, 합금화 도금층의 융점이 900℃보다 높기 때문에 용융이 일어나지 않아 내열성이 우수한 것이었다. 반면, 비교예 1, 2의 경우에는 Al층의 융점이 900℃보다 낮아 용융되어 내열성이 열위함을 확인하였다.

한편, 상기 발명예 1, 2의 합금 도금 강판 및 비교예 1, 2의 도금 강판을 900℃에서 6분간 가열한 후, 도 6 의 금형으로 열간 프레스 성형을 실시하여 열간 프레스 성형 부재를 얻었다.

얻어진 부재의 일부를 채취하여 단면을 주사전자현미경으로 관찰하였으며, 부재의 합금화 층(II)에서의 원상당 직경이 5㎛ 이하인 FeAl(Si) 합금상의 크기 및 수밀도를 측정하였고, 이를 표 5 에 나타내었다.

한편, 발명예 1의 도금 강판을 열간 프레스 성형한 후의 도금층의 단면을 관찰한 주사전자현미경 사진을 도 4에 나타내었고, 발명예 1에 따른 열간 프레스 성형 부재는 소지강판 상에 합금화층(I),(II),(III)이 순차로 형성됨을 확인하였다.

또한, 비교예 1의 도금 강판을 열간 프레스 성형한 후의 도금층의 단면을 관찰한 주사전자현미경 사진을 도 5에 나타내었고, 비교예 1에 따른 열간 프레스 성형 부재는 소지강판 상에, 3개의 합금화층이 순차로 형성되어 있었다.

이 때, 내식성 평가를 위해 상기 부재를 CCT 26 cycle 후 단위 면적당 무게 감량을 측정하였고, 단위 면적당 무게 감량이 10㎎/㎠ 이상이면 열위한 것으로 판단하였다.

또한, 내열성 평가를 위해 열간 프레스 성형 시에 합금화 도금층의 용융 유무를 관찰하였고, 합금화 도금층이 용융되는 것을 열위한 것으로 판단하였다.

구분	합금화 층(II) 내 FeAl(Si) 합금상			단위면적당 무게감량 (㎎/㎠)	내식성	내열성
구분	Al (wt%)	Si(wt%)	원상당 직경이 5㎛ 이하인 FeAl(Si) 합금상 수밀도 (개/mm²)	단위면적당 무게감량 (㎎/㎠)	내식성	내열성
발명예1	25.8	9.8	4.16×10⁴	4.47	양호	양호
발명예2	23.2	8.8	7.07×10⁴	5.89	양호	양호
비교예1	28.1	11.7	9.8×10³	12.38	불량	불량
비교예2	35.5	13.8	6.4×10³	15.01	불량	불량

상기 표 5 에서 볼 수 있는 바와 같이, 발명예 1 및 2 에 따른 알루미늄-철 합금 도금 강판을 이용하여 제조한 열간 프레스 성형 부재는 양호한 내식성을 나타내고 있으나, 비교예 1 및 2 의 경우 단위 면적당 무게 감량이 10㎎/㎠ 이상으로서 내식성이 불량한 것을 확인할 수 있었다.

또한 발명예 1 및 2 의 경우 합금화 도금층의 융점이 열간 프레스 성형을 위한 가열온도보다 높았기 때문에, 최종 제조된 열간 프레스 성형 부재 내에서 합금화 도금층이 용융되지 않아 우수한 내열성을 가지는 것을 확인할 수 있었다.

반면, 비교예 1 및 2의 경우 합금화 도금층의 융점이 열간 프레스 성형을 위한 가열온도보다 낮았기 때문에, 열간 프레스 성형을 위해 가열하던 중에 합금화 도금층이 용융되어 가열로 내 롤을 오염시키거나, 급속가열이 불가능하였다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

소지강판 및 상기 소지강판 상에 형성된 합금화 도금층을 포함하는 알루미늄-철 합금 도금 강판으로서,
상기 합금화 도금층은,
상기 소지강판 상에 형성되고, 중량%로 Al: 5~30% 을 포함하는 합금화 층(I);
상기 합금화 층(I) 상에 형성되고, 중량%로 Al: 30~60% 을 포함하는 합금화 층(II); 및
상기 합금화 층(II) 상에 형성되고, 중량%로 Al: 20~50% 을 포함하는 합금화 층(III)을 포함하고,
상기 합금화 층(II) 내부에 중량%로, Al: 20~50% 및 Si: 5~20% 를 포함하는 FeAl(Si) 합금상이 분산하여 분포하고 있고, 원상당 직경이 5㎛ 이하인 FeAl(Si) 합금상의 수밀도가 10³개/mm²이상인 열간성형용 알루미늄-철 합금 도금 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 합금화 도금층은, 상기 합금화 층(III) 상에 형성되고, 중량%로 Al: 30~60% 을 포함하는 합금화 층(IV)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열간성형용 알루미늄-철 합금 도금 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 소지강판은 중량%로, C : 0.04~0.5%, Si : 0.01~2%, Mn : 0.1~5%, P : 0.001~0.05%, S : 0.0001~0.02%, Al : 0.001~1%, N : 0.001~0.02%, 잔부 Fe 및 기타 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 열간성형용 알루미늄-철 합금 도금 강판.
제 3 항에 있어서,
상기 소지강판은 중량%로, B : 0.001~0.01%, Cr : 0.01~1%, Ti : 0.001~0.2% 중 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열간성형용 알루미늄-철 합금 도금 강판.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 알루미늄-철 합금 도금 강판을 열간 프레스 성형하여 얻어진 열간 프레스 성형 부재로서,
상기 합금화 층(II) 내부에 중량%로, Al: 20~50% 및 Si: 5~20% 를 포함하는 FeAl(Si) 합금상이 분산하여 분포하고 있고, 원상당 직경이 5㎛ 이하인 FeAl(Si) 합금상의 수밀도가 10⁴개/mm²이상인 열간 프레스 성형 부재.
소지강판 표면을 알루미늄 도금하고 권취하여 알루미늄 도금 강판을 얻는 단계;
알루미늄 도금 강판을 소둔하여 알루미늄-철 합금 도금 강판을 얻는 단계; 및
알루미늄-철 합금 도금 강판을 냉각하는 단계를 포함하는 알루미늄-철 합금 도금 강판의 제조방법으로서,
상기 알루미늄 도금량은 강판의 한쪽면 기준으로 30~200g/m²이고,
알루미늄 도금 후 250℃까지의 냉각속도를 20℃/초 이하로 하고,
권취 시 권취 장력을 0.5~5kg/mm²으로 하며,
상기 소둔은 상소둔 로에서 550~750℃의 가열 온도 범위에서 30분~50시간 실시되며,
상기 소둔 시 상온에서 상기 가열 온도까지 가열할 때, 평균 승온 속도를 10~100℃/h로 하되, 400~500℃ 구간의 평균 승온 속도를 1~15℃/h로 하고,
상기 상소둔 로내 분위기 온도와 강판 온도간 차이를 5~80℃로 하는 열간성형용 알루미늄-철 합금 도금 강판의 제조방법.
제 6 항에 있어서,
상기 소지강판은 중량 %로, C : 0.04~0.5%, Si : 0.01~2%, Mn : 0.1~5%, P : 0.001~0.05%, S : 0.0001~0.02%, Al : 0.001~1%, N : 0.001~0.02%, 잔부 Fe 및 기타 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 열간성형용 알루미늄-철 합금 도금 강판의 제조방법.
제 7 항에 있어서,
상기 소지강판은 중량%로, B : 0.001~0.01%, Cr : 0.01~1%, Ti : 0.001~0.2% 중 1종 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열간성형용 알루미늄-철 합금 도금 강판의 제조방법.
제 5 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 의해 제조된 열간성형용 알루미늄-철 합금 도금 강판을 Ac3~950℃ 의 온도범위에서 1~15분간 열처리한 후 열간 프레스 성형하는 열간 프레스 성형 부재의 제조방법.