KR20200069362A - 규정된 탄소 함량을 갖는 필러 와이어의 제공에 의해 용접된 강 블랭크를 제조하기 위한 방법, 연관된 용접된 블랭크, 고온 프레스 성형되고 냉각된 강 부품으로 용접된 부품을 제조하는 방법 및 연관된 강 부품 - Google Patents

규정된 탄소 함량을 갖는 필러 와이어의 제공에 의해 용접된 강 블랭크를 제조하기 위한 방법, 연관된 용접된 블랭크, 고온 프레스 성형되고 냉각된 강 부품으로 용접된 부품을 제조하는 방법 및 연관된 강 부품 Download PDF

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Abstract

용접된 블랭크 (1) 를 제조하기 위한 방법으로서, - 두개의 사전코팅된 시트들 (2) 을 제공하는 단계, - 맞대기 용접 필러 와이어를 사용하여 사전코팅된 시트들 (2) 를 맞대기 용접하는 단계로서, 사전코팅 (5) 은 맞대기 용접 시에 각각의 시트 (2) 의 적어도 하나의 면 (4) 을 전체적으로 커버하는, 상기 맞대기 용접하는 단계를 포함하고, - 필러 와이어 (20) 는 0.01 wt.% 내지 0.45 wt.% 의 탄소 함량을 갖고, - 필러 와이어 (20) 의 조성 및 용접 풀에 첨가되는 필러 와이어 (20) 의 비율은 그러한 용접 조인트 (22) 가, (a) 켄칭 인자 FTWJ 로서 :
Figure pct00026
이고, 여기서: - FTBM : 최소로 경화가능한 기재 (3) 의 켄칭 인자 및 - FTWJ 및 FTBM 는: FT=128 + 1553xC + 55xMn + 267xSi + 49xNi + 5xCr - 79xAl - 2xNi² - 1532xC² - 5xMn² - 127xSi² - 40xCxNi - 4xNixMn 으로 결정되는, 상기 켄칭 인자, (b) 탄소 함량으로서, 탄소 함량 CWJ<0.15 wt.% 또는, CWJ ≥ 0.15 wt.% 이라면 연화 인자 FAWJ 는 FAWJ > 5000 이고, 여기서 FA=10291 + 4384.1xMo + 3676.9Si - 522.64xAl - 2221.2xCr - 118.11xNi- 1565.1xC - 246.67xMn 인, 상기 탄소 함량을 갖도록 선택된다.

Description

규정된 탄소 함량을 갖는 필러 와이어의 제공에 의해 용접된 강 블랭크를 제조하기 위한 방법, 연관된 용접된 블랭크, 고온 프레스 성형되고 냉각된 강 부품으로 용접된 부품을 제조하는 방법 및 연관된 강 부품
본 발명은 용접된 강 블랭크를 제조하기 위한 방법, 따라서 얻어진 용접된 강 블랭크, 용접된 강 블랭크로부터 용접된, 고온 프레스-성형된 그리고 냉각된 강 부품을 제조하기 위한 방법 및 따라서 얻어진 용접된, 고온 프레스-성형된 그리고 냉각된 강 부품에 관한 것이다.
서로 버트-용접된 상이한 조성들 및/또는 두께들의 강 시트들로부터 용접된 부품들의 제조를 위한 방법은 종래 기술 분야로부터 공지되어 있다. 보다 구체적으로, 용접된 블랭크들은 강의 오스테나이트화를 허용하는 온도로 일반적으로 가열되고 그후 고온-프레스 성형 공구에서 고온-성형되고 냉각된다. 강의 조성은 양쪽 차후의 가열 및 성형 작업들을 가능하게 하고 용접된 강 부품에 높은 기계적 강도, 높은 충격 강도 및 양호한 내부식성을 부여하도록 선택될 수 있다.
이러한 타입의 강 부품들은 특히 차 산업에서, 및 보다 구체적으로 밀려들어감 방지 (anti-intrusion) 부품들, 구조적 부품들 또는 자동차들의 안전에 기여하는 부품들의 제조를 위해 사용된다.
부식을 방지하도록, 강 시트들은 알루미늄-함유 욕에서 핫-딥 코팅을 통해 알루미늄-계 사전코팅으로 사전-코팅된다. 강 시트들이 임의의 사전 준비 없이 용접된다면, 알루미늄-계 사전코팅은 용접 작업 중 용융된 금속 내에서 강 기재와 희석될 것이다. 사전코팅의 알루미늄 함량들의 범위에서, 두개의 현상들이 그후 발생될 수 있다.
용융된 금속에서 알루미늄 함량이 국지적으로 높다면, 금속간 화합물들이 용접 조인트에서 형성되는 데, 이는 고온 성형 단계 전에 용접 조인트의 차후의 가열 중에 발생된 합금 및 용융된 금속에서 사전코팅의 부분의 희석으로부터 기인된다. 이들 금속간 화합물들은 초기의 크래킹이 최대로 발생할 수 있는 장소들이다.
추가로, 알루미늄은 용접 조인트의 오스테나이트화 온도 (Ac3) 를 증가시키는 경향을 갖고, 오스테나이트 도메인의 이러한 변경은 용접 조인트에서 알루미늄의 레벨이 높을 때에 더욱 더 중요하다. 일부 경우들에서, 이는 성형 전에 가열 시에 발생되는 용접 조인트의 완전한 오스테나이트화를 방지할 수 있고, 고온-프레스 성형 및 냉각 후에 용접 조인트에서 마르텐사이트 조직을 얻고 고온 스탬핑하기 위해 요구되는 제 1 단계이다.
추가로, 알루미늄은 또한 냉각 중에 용접 조인트에서 마르텐사이트 또는 베이나이트 조직들을 얻는 것이 필수적인 임계 냉각 속도를 증가시키기 때문에 용접 조인트의 켄칭성에 해로운 영향을 준다.
결국에, 고온 성형 후 냉각 중에 마르텐사이트 또는 베이나이트를 얻는 것이 더이상 불가능하고 따라서 얻어진 용접 조인트는 페라이트를 함유할 것이다. 용접 조인트는 그후 두개의 인접한 시트들의 것보다 낮은 경도 및 기계적 강도를 나타내고 따라서 부품의 가장 약한 영역을 구성한다.
공개 공보 EP2007545 는 용접 금속 존에 적어도 부분적으로 통합되도록 의도된 사전-코팅된 강 시트들의 용접 에지에서 금속성 합금의 표면상의 층을 제거하는 것으로 이루어지는 해결책을 설명한다. 제거는 레이저 빔을 사용하여 또는 브러싱에 의해 수행될 수 있다. 금속간 합금 층은 성형 작업에 앞서 열처리 중에 탈탄 및 산화의 현상들을 방지하고 내부식성을 보장하도록 보존된다. 알루미늄의 효과는 그후 코팅의 표면상의 층의 국지적 제거에 의해 급격하게 감소된다.
그러나, 사전코팅의 제거는 보충적인 단계이고 따라서 제조 비용을 증가시킨다.
EP 2　737　971, US 2016/0144456 및 WO 2014075824 은 사전코팅의 용융으로부터 기인하는 용접에서 알루미늄의 존재에도 불구하고 고온 프레스-성형 및 냉각 후에, 용접 조인트에서 전적으로 마르텐사이트 조직을 얻는 것을 목표로, 오스테나이트-안정화 원소들, 예를 들면 탄소, 망간 또는 니켈을 포함하는 필러 와이어를 사용하여 사전코팅된 시트들이 용접되는 방법을 제공함으로써 이러한 이슈를 극복할려고 시도한다.
그러나, 이들 방법들은 단지 용접 풀에서 알루미늄의 존재와 관련한 문제점들의 하나만을 처리하기 때문에 전체적으로 만족스럽지 못하다: 오스테나이트화 온도 (Ac3) 의 보상 및, 일부 경우에서, 높은 탄소 필러 와이어들의 사용은 용접 조인트에서 편석들을 유도할 수 있다. 실제로, 본 발명의 본 발명자들은 상기 언급된 문서들에 개시된 방법들이 특히 용접 조인트에서 0.7중량% 이상인 알루미늄 함량들에 대해서는, 그리고 더욱 더 따라서 2.1% 이상인 알루미늄 함량들에 대해서는, 고온 프레스-성형 및 냉각 후에 얻어진 부품들에서 만족스러운 기계적 특성들을 얻는 것을 허용하지 않는다는 것을 발견했다. 특히, 그러한 부품들에 대해, 용접 횡방향으로 인장 테스팅 하에서 용접 조인트의 파단에 대해 높은 위험성이 존재한다.
WO 2015/086781 및 EP 2　942　143 에 개시된 방법들은 또한 이러한 이슈를 처리하고 사전코팅된 강 시트들이 특정한 필러 재료들에 의한 특별한 용접 방법들을 사용하여 용접되는 방법들을 설명한다.
보다 구체적으로, WO 2015/086781 는 중량% 로, C:0-0.03 wt.%, Mo: 2.0-3.0 wt.%, Ni: 10-14 wt.%, Mn: 1.0-2.0 wt.%, Cr: 16-18 wt.% 및 Si: 0.0-1.0 wt.% 의 조성을 갖고, 잔부가 철인 금속 파우더의 형성에서 필러 재료를 공급하면서 트윈 스폿 레이저 용접을 사용하는 것을 제안하고 있다.
EP 2　942　143 는 C:0-0.3 wt.%, Mo: 0-0.4 wt.%, Ni: 6-20 wt.%, Mn: 0.5-7 wt.%, Cr: 5-22 wt.% 및 Si: 0-1.3 wt.%, Nb: 0-0.7 wt.% 를 갖고, 잔부가 철인 필러 와이어의 형성에서 필러 재료를 공급하면서 레이저 빔의 정면에 위치설정된 아크 용접 토치를 사용하는 하이브리드 레이저/아크 용접을 사용하는 것을 제안하고 있다.
이들 방법들은 또한 만족스럽지 못하다. 실제로, 본 발명의 본 발명자들은 그 안에 설명된 필러 와이어들의 사용이 용접부에 바로 인접한 존에서 고온 프레스-성형 및 냉각 후에 부품의 파단에 대해 높은 위험성을 발생시킨다는 것을 발견했다.
추가로, 하이브리드 레이저-아크 용접의 사용은 바람직하지 못한 데, 왜냐하면 하이브리드 레이저/아크 용접은 레이저 용접와 동일한 용접 속도에 도달하는 것을 허용하지 않고 따라서 프로세스의 전체 생산성을 감소시킨다.
추가로, 파우더 첨가는 필러 와이어들보다 큰-스케일 산업적 세팅에서 실시하는 데 일반적으로 보다 어렵다.
여기 이전에 언급된 필러 재료 첨가에 기초된 모든 방법들은 단지 필러 재료에 대한 화학적 조성 범위들만을 구체화할 뿐이고, 따라서 용접 파라미터들 및 조건들도 필러 재료 속도에 영향을 주기 때문에, 하나의 단일한 필러 와이어는 용접 조인트에서 매우 상이한 화학적 조성들을 유도할 수 있다. 단지 필러 와이어의 조성의 설명은 따라서 상기 언급된 문제점들을 해결하는 데 충분하지 못하다고 생각된다.
본 발명의 목적은 따라서 상대적으로 낮은 비용으로, 용접 조인트에서 심지어 상대적으로 높은 알루미늄 함량들에 대해서도 만족스러운 크래시 성능 특성들을 갖는 부품을 고온 프레스 성형 및 냉각 후에 얻는 것을 허용하는 두개의 그러한 사전코팅된 시트들로부터 용접된 강 블랭크를 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
이를 위해, 용접 조인트가 용접된 블랭크의 고온 프레스-성형 및 냉각 후에 얻어진 부품의 가장 약한 존을 구성하지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 그러한 부품은 용접 조인트에 직각인 방향으로 인장을 받을 때에, 용접 작업으로부터 기인하는 열 영향 존에 상응하는 용접 조인트에 인접한 영역 또는 용접 조인트에서 파단되어서는 안된다.
이를 위해, 본 발명은 용접된 강 블랭크를 제조한 방법에 관한 것이고, 상기 방법은 다음의 연속적인 단계들:
- 두개의 사전코팅된 시트들을 제공하는 단계로서, 각각의 사전코팅된 시트는 메인 면들의 적어도 하나에서 사전코팅을 갖는 강 기재를 포함하고, 상기 사전코팅은 적어도 철 및 알루미늄을 포함하는 금속간 합금 층, 및 선택적으로 상기 금속간 합금 층의 최상단으로 연장되는 금속성 합금 층을 포함하고, 상기 금속성 합금 층은 알루미늄의 층, 알루미늄 합금의 층 또는 알루미늄-계 합금의 층인, 상기 제공하는 단계,
- 상기 사전코팅된 시트들 사이의 접합부에서 용접 조인트를 형성하도록 필러 와이어를 사용하여 상기 사전코팅된 시트들을 맞대기 용접하는 단계로서, 상기 사전코팅은 전체적으로 맞대기 용접 시에 각각의 사전코팅된 시트의 적어도 하나의 메인 면을 전체적으로 커버하는, 상기 맞대기 용접하는 단계를 포함하고,
- 상기 필러 와이어는 0.01 wt.% 내지 0.45 wt.% 의 탄소 함량을 갖고 (기준 C1),
- 상기 필러 와이어의 조성 및 용접 풀에 첨가된 필러 와이어의 비율은 따라서 얻어진 용접 조인트가 다음의 (a) 및 (b) 를 특징으로 하는 방식으로 선택된다:
(a)
Figure pct00001
(기준 C2) 인 상기 용접 조인트의 켄칭 인자 FTWJ,
여기서:
- FTBM 은 두개의 사전코팅된 시트들의 강 기재들 중에 최소로 경화가능한 강 기재의 켄칭 인자이고,
- 켄칭 인자들 FTWJ 및 FTBM 은 다음의 식: FT=128 + 1553xC + 55xMn + 267xSi + 49xNi + 5xCr - 79xAl - 2xNi² - 1532xC²- 5xMn² - 127xSi² - 40xCxNi - 4xNixMn 을 사용하여 결정되고, 여기서 Al, Cr, Ni, C, Mn 및 Si 은, 각각, 켄칭 인자가 결정될 수 있는 영역의, 중량% 로 나타낸 평균 알루미늄, 크롬, 니켈, 탄소, 망간 및 규소 함량이고, 이러한 영역은 FTWJ 의 경우에 용접 조인트이고 FTBM 의 경우에 최소로 경화가능한 기재이고, 그리고
(b) 상기 용접 조인트의 탄소 함량 CWJ 이 엄격히 0.15 wt.% 보다 작거나, 또는 상기 용접 조인트의 탄소 함량 CWJ 이 0.15 wt.% 이상이라면, 상기 용접 조인트의 연화 인자 FAWJ 가 FAWJ > 5000 이고 (기준 C3), 여기서 상기 용접 조인트의 상기 연화 인자 FAWJ 는 다음의 식:
FA=10291 + 4384.1xMo + 3676.9Si - 522.64xAl - 2221.2xCr - 118.11xNi- 1565.1xC - 246.67xMn 을 사용하여 중량% 로 나타낸 상기 용접 조인트의 평균 알루미늄, 크롬, 니켈, 몰리브덴, 탄소, 망간 및 규소 함량의 함수로서 연산됨.
특별한 실시형태들에 따르면, 방법은 단독으로 또는 임의의 기술적으로 가능한 조합에 따라 취해진 다음의 특징들의 하나 이상을 포함할 수 있다:
상기 용접 조인트의 중량% 로의 탄소 함량 CWJ 은, 1.25 x CBM(최대로 경화가능한) - CWJ ≥ 0 이고 (기준 C4), 여기서 CBM 은 두개의 사전코팅된 시트들의 기재들 중 최대로 경화가능한 기재의 중량% 로의 탄소 함량이고,
- 용접 조인트의 니켈 함량 NiWJ 은 2.0 wt.% 내지 11.0 wt.% 이고 (기준 C5),
- 제공하는 단계에서 제공된 사전코팅된 시트들은 그들의 메인 면들의 양쪽에서 사전코팅을 갖고,
맞대기 용접 시에, 상기 사전코팅은 적어도 하나의 상기 사전코팅된 시트들, 바람직하게 두개의 사전코팅된 시트들의 양쪽 메인 면들에서 일체형으로 유지되고,
방법은, 맞대기 용접 전에, 다음의 프로세싱 단계들: 상기 사전코팅의 적어도 일부를 브러싱, 기계가공, 챔퍼링, 베벨링 및/또는 제거하는 단계의 적어도 하나를 사용하여 상기 용접 조인트에 적어도 부분적으로 통합하도록 의도되는 적어도 하나의 상기 사전코팅된 시트들의 용접 에지를 준비하는 단계를 추가로 포함하고, 이로써 준비하는 단계는 상기 사전코팅이 두개의 사전코팅된 시트들의 각각의 사전코팅된 시트의 적어도 하나의 메인 면에서 일체형으로 유지되는 방식으로 수행되고,
- 용접 단계는 레이저 빔을 사용하여 수행되고,
- 사전코팅된 시트들의 적어도 하나에 대해, 강 기재는 중량 당으로:
0.10% ≤ C ≤ 0.5%
0.5% ≤ Mn ≤ 3%
0.1% ≤ Si ≤ 1%
0.01% ≤ Cr ≤ 1%
Ti ≤ 0.2%
Al ≤ 0.1%
S ≤ 0.05%
P ≤ 0.1%
B ≤ 0.010% 를 포함하고,
잔부는 철 및 제조로부터 기인된 불순물들이고,
- 사전코팅된 시트들의 적어도 하나에 대해, 강 기재는 중량 당으로:
0.15% ≤ C ≤ 0.25%
0.8% ≤ Mn ≤ 1.8%
0.1% ≤ Si ≤ 0.35%
0.01% ≤ Cr ≤ 0.5%
Ti ≤ 0.1%
Al ≤ 0.1%
S ≤ 0.05%
P ≤ 0.1%
B ≤ 0.005% 를 포함하고,
잔부는 철 및 제조로부터 기인된 불순물들이고,
- 사전코팅된 시트들의 적어도 하나에 대해, 강 기재는 중량 당으로:
0.040% ≤ C ≤ 0.100%
0.80% ≤ Mn ≤ 2.00%
Si ≤ 0.30%
S ≤ 0.005%
P ≤ 0.030%
0.010% ≤ Al ≤0.070%
0.015% ≤ Nb ≤ 0.100%
Ti ≤ 0.080%
N ≤ 0.009%
Cu ≤ 0.100%
Ni ≤ 0.100%
Cr ≤ 0.100%
Mo ≤ 0.100%
Ca ≤ 0.006% 를 포함하고,
잔부는 철 및 제조로부터 기인된 불순물들이고,
- 사전코팅된 시트들의 적어도 하나에 대해, 강 기재는 중량 당으로:
0.24% ≤ C ≤ 0.38%
0.40% ≤ Mn ≤ 3%
0.10% ≤ Si ≤ 0.70%
0.015% ≤ Al ≤ 0.070%
0% ≤ Cr ≤ 2%
0.25% ≤ Ni ≤ 2%
0.015% ≤ Ti ≤ 0.10%
0 % ≤ Nb ≤ 0.060%
0.0005% ≤ B ≤ 0.0040%
0.003% ≤ N ≤ 0.010%
0.0001% ≤ S ≤ 0.005%
0.0001% ≤ P ≤ 0.025% 를 포함하고,
티타늄 및 질소 함량들은 다음의 관계:
Ti/N > 3.42 를 만족하고,
탄소, 망간, 크롬 및 규소 함량들은 다음의 관계:
Figure pct00002
를 만족하고,
강은 선택적으로 다음의 원소들,
0.05% ≤ Mo ≤ 0.65%
0.001% ≤ W ≤ 0.30%%
0.0005 % ≤ Ca ≤ 0.005% 의 하나 이상을 포함하고,
잔부는 철 및 제조로부터 기인한 불가피 불순물이고,
- 용접은 보호 가스, 특히 헬륨 및/또는 아르곤을 사용하여 수행된다.
본 발명은 용접된, 고온 프레스-성형된 그리고 냉각된 강 부품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이고, 상기 방법은 다음의 연속적인 단계들:
- 용접된 강 블랭크를 얻도록 상기 설명된 방법을 실행하는 단계;
- 상기 사전코팅된 시트들의 기재들에서 전적으로 오스테나이트 조직을 얻도록 상기 용접된 강 블랭크를 가열하는 단계;
- 강 부품을 얻도록 프레스 공구에서 상기 용접된 강 블랭크를 고온 프레스-성형하는 단계; 및
- 상기 프레스 공구에서 상기 강 부품을 냉각하는 단계를 포함한다.
냉각 단계 중에 용접된, 고온 프레스-성형된 그리고 냉각된 강 부품을 제조하기 위한 방법의 특별한 실시형태에 따르면, 냉각 속도는 사전코팅된 시트들의 기재들 중에 최대로 경화 가능한 기재의 베이나이트 또는 마르텐사이트 냉각 속도 이상이다.
본 발명은 또한 두개의 사전코팅된 시트들을 포함하는 용접된 강에 관한 것으로서, 각각의 사전코팅된 시트는 메인 면들의 적어도 하나에서 사전코팅을 갖는 강 기재를 포함하고, 상기 사전코팅은 적어도 철 및 알루미늄을 포함하는 금속간 합금 층, 및 선택적으로, 상기 금속간 합금 층의 최상단으로 연장되는 금속성 합금 층을 포함하고, 상기 금속성 합금 층은 알루미늄의 층, 알루미늄 합금의 층 또는 알루미늄-계 합금의 층이고, 사전코팅된 시트들은 용접 조인트에 의해 결합되고, 용접 조인트는 다음의 (a) 및 (b) 를 특징으로 한다:
(a)
Figure pct00003
(기준 C2) 인 상기 용접 조인트의 켄칭 인자 FTWJ,
여기서:
- FTBM 은 두개의 사전코팅된 시트들의 강 기재들 중에 최소로 경화가능한 강 기재의 켄칭 인자이고,
- 켄칭 인자들 FTWJ 및 FTBM 은 다음의 식: FT=128 + 1553xC + 55xMn + 267xSi + 49xNi + 5xCr - 79xAl - 2xNi² - 1532xC²- 5xMn² - 127xSi² - 40xCxNi - 4xNixMn 을 사용하여 결정되고, 여기서 Al, Cr, Ni, C, Mn 및 Si 은, 각각, 켄칭 인자가 결정될 수 있는 영역의, 중량% 로 나타낸 평균 알루미늄, 크롬, 니켈, 탄소, 망간 및 규소 함량이고, 이러한 영역은 FTWJ 의 경우에 용접 조인트이고 FTBM 의 경우에 최소로 경화가능한 기재이고, 그리고
(b) 상기 용접 조인트의 탄소 함량 CWJ 이 엄격히 0.15 wt.% 보다 작거나, 또는 상기 용접 조인트의 탄소 함량 CWJ 이 0.15 wt.% 이상이라면, 상기 용접 조인트의 연화 인자 FAWJ 가 FAWJ > 5000 (기준 C3) 로 되고, 여기서 상기 용접 조인트의 상기 연화 인자 FAWJ 는 다음의 식:
FA=10291 + 4384.1xMo + 3676.9Si - 522.64xAl - 2221.2xCr - 118.11xNi - 1565.1xC - 246.67xMn 을 사용하여 중량% 로 나타낸 상기 용접 조인트의 평균 알루미늄, 크롬, 니켈, 몰리브덴, 탄소, 망간 및 규소 함량의 함수로서 연산되고,
상기 용접 조인트는 고온 프레스-성형 및 냉각 후에, 상기 용접 조인트에 걸쳐 최대 경도 편차 ΔHV(WJ) 가 상기 용접 조인트의 평균 경도 HV평균(WJ) 의 20% 이하로 되게 됨.
강 블랭크의 특별한 실시형태들에 따르면, 용접 조인트의 중량% 로의 탄소 함량 CWJ 은 1.25 x CBM(최대로 경화가능한) - CWJ ≥ 0 (기준 C4) 로 되고, 여기서 CBM 은 두개의 사전코팅된 시트들의 강 기재들 중 최대로 경화가능한 기재의 중량% 로의 탄소 함량이고, 용접 조인트의 니켈 함량 NiWJ 은 2.0 wt.% 내지 11.0 wt.% 이다 (기준 C5).
본 발명은 추가로 제 1 코팅된 강 부품 부분 및 제 2 코팅된 강 부품 부분을 포함하는 용접된, 고온 프레스-성형된 그리고 냉각된 강 부품에 관한 것이고, 각각의 코팅된 강 부품 부분은 그 메인 면들의 적어도 하나에, 적어도 철 및 알루미늄을 포함하는 코팅을 포함하고, 제 1 및 제 2 코팅된 강 부품 부분들은 용접 조인트에 의해 결합되고, 용접 조인트는 다음의 (a) 및 (b) 를 특징으로 한다:
(a)
Figure pct00004
(기준 C2) 인 상기 용접 조인트의 켄칭 인자 FTWJ,
여기서:
- FTBM 은 두개의 사전코팅된 시트들의 강 기재들 중에 최소로 경화가능한 강 기재의 켄칭 인자이고,
- 켄칭 인자들 FTWJ 및 FTBM 은 다음의 식: FT=128 + 1553xC + 55xMn + 267xSi + 49xNi + 5xCr - 79xAl - 2xNi² - 1532xC²- 5xMn² - 127xSi² - 40xCxNi - 4xNixMn 을 사용하여 결정되고, 여기서 Al, Cr, Ni, C, Mn 및 Si 은, 각각, 켄칭 인자가 결정될 수 있는 영역의, 중량% 로 나타낸 평균 알루미늄, 크롬, 니켈, 탄소, 망간 및 규소 함량이고, 이러한 영역은 FTWJ 의 경우에 용접 조인트이고 FTBM 의 경우에 최소로 경화가능한 기재이고, 그리고
(b) 상기 용접 조인트의 탄소 함량 CWJ 이 엄격히 0.15 wt.% 보다 작거나, 또는 상기 용접 조인트의 탄소 함량 CWJ 이 0.15 wt.% 이상이라면, 상기 용접 조인트의 연화 인자 FAWJ 가 FAWJ > 5000 (기준 C3) 로 되고, 여기서 상기 용접 조인트의 상기 연화 인자 FAWJ 는 다음의 식:
FA= 10291 + 4384.1xMo + 3676.9xSi -522.64xAl - 2221.2xCr - 118.11xNi - 1565.1xC - 246.67xMn 을 사용하여 중량% 로 나타낸 상기 용접 조인트의 평균 알루미늄, 크롬, 니켈, 몰리브덴, 탄소, 망간 및 규소 함량의 함수로서 연산되고,
상기 용접 조인트에 걸쳐 최대 경도 편차 ΔHV(WJ) 는 상기 용접 조인트의 평균 경도 HV평균(WJ) 의 20% 이하임.
특별한 실시형태들에 따르면, 용접된, 고온 프레스-성형된 그리고 냉각된 강 부품은 단독으로 또는 임의의 가능한 조합에 따라 취해진 하나의 또는 몇개의 다음의 특징들을 포함할 수 있다:
- 그에 인접한 제 1 및 제 2 코팅된 강 부품 부분들의 베이스 금속에 대해 열 영향 존에서 경도 하강은 8% 이하이고,
- 용접 조인트에서 평균 경도 HV평균(WJ) 는 600 HV 이하이고,
- 상기 용접 조인트에서 중량% 로의 탄소 함량 CWJ 은 1.25 x CBM - CWJ ≥ 0 (기준 C4) 이고, 여기서 CBM 은 상기 제 1 코팅된 강 부품 부분 및 상기 제 2 코팅된 강 부품 부분의 강 기재들 중 최대로 경화가능한 기재의 중량% 로의 탄소 함량이고,
- 용접 조인트에서 니켈 함량 NiWJ 은 2.0 wt.% 내지 11.0 wt.% 이고 (기준 C5),
- 제 1 및 제 2 코팅된 강 부품 부분들 중에 적어도 하나의 강 기재는 중량 당으로:
0.10% ≤ C ≤ 0.5%
0.5% ≤ Mn ≤ 3%
0.1% ≤ Si ≤ 1%
0.01% ≤ Cr ≤ 1%
Ti ≤ 0.2%
Al ≤ 0.1%
S ≤ 0.05%
P ≤ 0.1%
B ≤ 0.010% 를 포함하고,
잔부는 철 및 제조로부터 기인된 불순물들이고,
- 제 1 및 제 2 코팅된 강 부품 부분들 중에 적어도 하나의 강 기재는 중량 당으로:
0.15% ≤ C ≤ 0.25%
0.8% ≤ Mn ≤ 1.8%
0.1% ≤ Si ≤ 0.35%
0.01% ≤ Cr ≤ 0.5%
Ti ≤ 0.1%
Al ≤ 0.1%
S ≤ 0.05%
P ≤ 0.1%
B ≤ 0.005% 를 포함하고
잔부는 철 및 제조로부터 기인된 불순물들이고,
- 제 1 및 제 2 코팅된 강 부품 부분들 중에 적어도 하나의 강 기재는 중량 당으로:
0.040% ≤ C ≤ 0.100%
0.80% ≤ Mn ≤ 2.00%
Si ≤ 0.30%
S ≤ 0.005%
P ≤ 0.030%
0.010% ≤ Al ≤0.070%
0.015% ≤ Nb ≤ 0.100%
Ti ≤ 0.080%
N ≤ 0.009%
Cu ≤ 0.100%
Ni ≤ 0.100%
Cr ≤ 0.100%
Mo ≤ 0.100%
Ca ≤ 0.006% 를 포함하고,
잔부는 철 및 제조로부터 기인된 불순물들이고,
- 제 1 및 제 2 코팅된 강 부품 부분들 중에 적어도 하나의 강 기재는 중량 당으로:
0.24% ≤ C ≤ 0.38%
0.40% ≤ Mn ≤ 3%
0.10% ≤ Si ≤ 0.70%
0.015% ≤ Al ≤ 0.070%
0% ≤ Cr ≤ 2%
0.25% ≤ Ni ≤ 2%
0.015% ≤ Ti ≤ 0.10%
0 % ≤ Nb ≤ 0.060%
0.0005% ≤ B ≤ 0.0040%
0.003% ≤ N ≤ 0.010%
0.0001% ≤ S ≤ 0.005%
0.0001% ≤ P ≤ 0.025% 를 포함하고,
여기서 티타늄 및 질소 함량들은 다음의 관계:
Ti/N > 3.42 를 만족하고,
탄소, 망간, 크롬 및 규소 함량들은 다음의 관계:
Figure pct00005
를 만족하고,
강은 선택적으로 다음의 원소들,
0.05% ≤ Mo ≤ 0.65%
0.001% ≤ W ≤ 0.30%%
0.0005 % ≤ Ca ≤ 0.005% 의 하나 이상을 포함하고,
잔부는 철 및 제조로부터 기인한 불가피 불순물이다.
본 발명은 추가로 자동차 용의 밀려들어감 방지 부품 또는 에너지-흡수 부품을 제조하기 위한 상기 설명된 용접된, 고온 프레스-성형된 그리고 냉각된 강 부품의 사용에 관한 것이다.
본 발명은 단지 예로써 그리고 첨부된 도면을 참조하여 다음의 명세서를 정독한다면 보다 양호하게 이해될 것이다.
- 도 1 은 사전코팅된 시트의 사시도이고;
- 도 2 는 시트의 주변에서 사전코팅에서 제거 존을 포함하는 사전코팅된 시트의 사시도이고;
- 도 3 은 본 발명에 따른 방법의 용접 단계의 시작의 개략적인 횡단면도이고,
- 도 4 는 본 발명에 따른 방법의 용접 단계의 마지막의 개략적인 횡단면도이고,
- 도 5 는 경도 테스팅을 위해 사용되는 테스트 위치들의 개략도이다.
전체 특허 출원에서, 원소들의 함량들은 중량 당 퍼센티지 (wt.%) 로 표현된다.
본 발명의 문맥에서, 표현 “열 영향 존” 은 용접된 강 블랭크에서 용접 작업에 의해 발생된 열 영향 존을 나타내는 데 사용될 뿐만 아니라, 더 나아가 고온 프레스-성형된 그리고 냉각된 강 부품 내에서, 용접된 강 블랭크의 열 영향 존의 고온 프레스-성형 및 냉각에 의해 얻어진 존을 나타내기 위해 사용된다.
열 영향 존은 예를 들면 150 내지 500 마이크로미터의 폭에 걸쳐 용접 조인트로부터, 용접 조인트의 각각의 측으로 연장된다.
베이스 금속은 용접 작업에 의해 발생된 열 영향 존에 인접하게 위치된 사전코팅된 시트들 또는 코팅된 강 부품 부분들의 기재들의 부분이다.
본 발명은 용접된 강 블랭크 (1) 를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
방법은 두개의 사전코팅된 시트들 (2) 을 제공하는 제 1 단계를 포함한다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 각각의 사전코팅된 시트 (2) 는 두개의 메인 면들 (4) 및 하나의 메인 면 (4) 으로부터 다른 메인 면으로 두개의 메인 면들 (4) 사이로 연장되는 적어도 하나의 측 면 (13) 을 포함한다. 도 1 에 도시된 예에서, 사전코팅된 시트 (2) 는 네개의 측 면들 (13) 을 포함한다. 예를 들면, 측 면들 (13) 은 메인 면들 (4) 의 하나와 60° 내지 90° 인 각도를 형성한다.
각각의 사전코팅된 시트 (2) 는 그 메인 면들의 적어도 하나에, 사전코팅 (5) 을 갖는 금속성 기재 (3) 를 포함한다. 사전코팅 (5) 은 기재 (3) 에서 그리고 그와 접촉하게 중첩된다.
금속성 기재 (3) 는 보다 구체적으로 강 기재이다.
강 기재 (3) 는 보다 구체적으로 페리토-펄라이트 마이크로조직을 갖는 강이다.
바람직하게, 기재 (3) 는 열적 처리를 위해 의도된 강, 보다 구체적으로 프레스-경화가능한 강, 및 예를 들면 22MnB5 타입 강과 같은 예를 들면 망간-붕소 강으로 제조된다.
하나의 실시형태에 따르면, 강 기재 (3) 는 중량 당으로,
0.10% ≤ C ≤ 0.5%
0.5% ≤ Mn ≤ 3%
0.1% ≤ Si ≤ 1%
0.01% ≤ Cr ≤ 1%
Ti ≤ 0.2%
Al ≤ 0.1%
S ≤ 0.05%
P ≤ 0.1%
B ≤ 0.010% 를 포함하고 예를 들면 그것들로 이루어지고,
잔부는 철 및 제조로부터 기인된 불순물들이다.
보다 구체적으로, 강 기재 (3) 는 중량 당으로:
0.15% ≤ C ≤ 0.25%
0.8% ≤ Mn ≤ 1.8%
0.1% ≤ Si ≤ 0.35%
0.01% ≤ Cr ≤ 0.5%
Ti ≤ 0.1%
Al ≤ 0.1%
S ≤ 0.05%
P ≤ 0.1%
B ≤ 0.005% 를 포함하고,
잔부는 철 및 제조로부터 기인된 불순물들이다.
대안예에 따르면, 강 기재 (3) 는 중량 당으로,
0.040% ≤ C ≤ 0.100%
0.80% ≤ Mn ≤ 2.00%
Si ≤ 0.30%
S ≤ 0.005%
P ≤ 0.030%
0.010% ≤ Al ≤0.070%
0.015% ≤ Nb ≤ 0.100%
Ti ≤ 0.080%
N ≤ 0.009%
Cu ≤ 0.100%
Ni ≤ 0.100%
Cr ≤ 0.100%
Mo ≤ 0.100%
Ca ≤ 0.006% 를 포함하고,
잔부는 철 및 제조로부터 기인된 불순물들이다.
대안예에 따르면, 강 기재 (3) 는 중량 당으로,
0.24% ≤ C ≤ 0.38%
0.40% ≤ Mn ≤ 3%
0.10% ≤ Si ≤ 0.70%
0.015% ≤ Al ≤ 0.070%
0% ≤ Cr ≤ 2%
0.25% ≤ Ni ≤ 2%
0.015% ≤ Ti ≤ 0.10%
0 % ≤ Nb ≤ 0.060%
0.0005% ≤ B ≤ 0.0040%
0.003% ≤ N ≤ 0.010%
0.0001% ≤ S ≤ 0.005%
0.0001% ≤ P ≤ 0.025% 를 포함하고,
여기서 티타늄 및 질소 함량들은 다음의 관계:
Ti/N > 3.42 를 만족하고,
탄소, 망간, 크롬 및 규소 함량들은 다음의 관계:
Figure pct00006
를 만족하고,
강은 선택적으로 다음의 원소들:
0.05% ≤ Mo ≤ 0.65%
0.001% ≤ W ≤ 0.30%%
0.0005 % ≤ Ca ≤ 0.005% 의 하나 이상을 포함하고,
잔부는 철 및 제조로부터 기인한 불가피 불순물이다.
하나의 예에 따르면, 두개의 사전코팅된 시트들 (2) 의 기재들 (3) 은 동일한 조성을 갖는다.
또 다른 예에 따르면, 두개의 사전코팅된 시트들 (2) 의 기재들 (3) 은 상이한 조성들을 갖는다. 특히, 두개의 기재들 (3) 은 각각 상기 언급된 네개의 조성들 중에 선택된 상이한 조성들을 갖는다. 예를 들면, 하나의 사전코팅된 시트 (2) 의 강 기재 (3) 는 상기 언급된 제 1 조성을 갖는 한편, 다른 사전코팅된 시트 (2) 의 강 기재 (3) 는 상기 언급된 제 2, 제 3 또는 제 4 조성들 중에 선택된 조성을 갖는다.
기재 (3) 는 열간 롤링에 의해 및/또는 냉간-롤링에 이어지는 어닐링에 의해, 또는 임의의 다른 적절한 방법에 의해 그 원하는 두께에 따라 얻어질 수 있다.
기재 (3) 는 유리하게 0.8 mm 내지 5 mm, 및 보다 구체적으로 1.0 mm 내지 2.5 mm 의 두께를 갖는다.
사전코팅 (5) 은 핫-딥 코팅, 즉 용융된 금속의 욕 내에 기재 (3) 의 침지에 의해 얻어진다.
사전코팅 (5) 은 기재 (3) 와 접촉하는 적어도 금속간 합금 층 (9) 을 포함한다. 금속간 합금 층 (9) 은 적어도 철 및 알루미늄을 포함한다. 금속간 합금 층 (9) 은 특히 욕의 용융된 금속과 기재 (3) 사이의 반응에 의해 형성된다. 보다 구체적으로, 금속간 합금 층 (9) 은 Fex-Aly 타입, 및 보다 구체적으로 Fe2Al5 의 금속간 화합물들을 포함한다.
도 1 에 도시된 예에서, 사전코팅 (5) 은 추가로 금속간 합금 층 (9) 의 최상단으로 연장되는 금속성 합금 층 (11) 을 포함한다. 금속성 합금 층 (11) 은 욕에서 용융된 금속의 것과 가까운 조성을 갖는다. 그것은 핫-딥 코팅 중에 용융된 금속 욕을 통해 트레블링할 때에 시트에 의해 멀리 캐리 (carry) 되는 용융된 금속에 의해 형성된다. 금속성 합금 층 (11) 은 알루미늄의 층, 또는 알루미늄 합금의 층 또는 알루미늄-계 합금 층이다.
본 문맥에서, 알루미늄 합금은 50중량% 보다 많은 알루미늄을 포함하는 합금을 칭한다. 알루미늄-계 합금은 알루미늄이 중량 당으로 메인 원소인 합금이다.
예를 들면, 금속성 합금 층 (11) 은 추가로 규소을 포함하는 알루미늄 합금의 층이다. 보다 구체적으로, 금속성 합금 층 (11) 은 중량 당으로:
- 8% ≤ Si ≤ 11%,
- 2% ≤ Fe ≤ 4% 를 포함하고,
잔부는 알루미늄 및 가능한 불순물들이다.
금속성 합금 층 (11) 은, 예를 들면 19 ㎛ 내지 33 ㎛ 또는 10 ㎛ 내지 20 ㎛ 의 두께를 갖는다.
사전코팅 (5) 이 금속성 합금 층 (11) 을 포함하는 도 1 에 도시된 예에서, 금속간 합금 층 (9) 의 두께는 일반적으로 대략 몇 마이크로미터이다. 특히, 그 평균 두께는 전형적으로 2 내지 8 마이크로미터이다.
핫-딥 코팅에 의해 얻어진 금속간 합금 층 (9) 및 금속성 합금 층 (11) 을 포함하는 사전코팅 (5) 의 특별한 조직은 특히 특허 EP 2　007　545 에 개시된다.
또 다른 실시형태에 따르면, 사전코팅 (5) 은 단지 상기 설명된 바와 같은 금속간 합금 층 (9) 을 포함한다. 이러한 경우에, 금속간 합금 층 (9) 의 두께는 예를 들면 10 ㎛ 내지 40 ㎛ 이다. 금속간 합금 (9) 으로 이루어지는 그러한 사전코팅 (5) 은 예를 들면 상기 개시된 바와 같은 금속간 합금 층 (9) 및 금속성 합금 층 (11) 을 포함하는 사전코팅 (5) 이 사전-합금 처리를 거침으로써 얻어질 수 있다. 그러한 사전-합금 처리는 사전코팅 (5) 의 두께의 적어도 일부분에 걸쳐 기재 (3) 와 사전코팅 (5) 을 합금하도록 선택된 유지 시간 동안 그리고 온도에서 실행된다. 보다 구체적으로, 사전-합금 처리는 다음의 단계들: 700℃ 내지 900℃ 의 사전-합금 온도로 시트를 가열하는 단계 및 2 분 내지 200 시간의 시간동안 이러한 온도로 사전-합금된 시트를 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 경우에, 금속간 합금 층 (9) 은 상이한 금속간 서브층들, 예를 들면 Fe2Al5, FeAl3, FeAl, Fe6Al12Si5 및 FeAl3 서브층들로 구성될 수 있다.
유리하게, 도 1 에 예시된 바와 같이, 기재 (3) 는 그 메인 면들의 양쪽에서 상기 설명된 바와 같은 사전코팅 (5) 을 갖는다.
선택적으로, 도 2 에 예시된 바와 같이, 방법은 추가로 사전코팅된 시트들 (2) 의 적어도 하나, 및 예를 들면 양쪽 사전코팅된 시트들 (2) 의 용접 에지 (14) 를 준비하는 단계를 포함한다.
용접 에지 (14) 는 맞대기 용접 중에 용접 조인트 (22) 에 적어도 부분적으로 통합되도록 의도된 사전코팅된 시트 (2) 의 주변 부분을 포함한다. 보다 구체적으로, 용접 에지 (14) 는 측 면 (13) 및 이러한 측 면 (13) 으로부터 연장되고 사전코팅 (5) 의 부분 및 기재 (3) 의 부분을 포함하는 사전코팅된 시트 (2) 의 부분을 포함한다.
보다 구체적으로, 용접 에지 (14) 의 준비는 다음의 프로세싱 단계들:
- 도 2 에 도시된 바와 같이 제거 존 (18) 에 걸쳐 용접 에지 (14) 에서 적어도 사전코팅 (5) 의 부분을 제거하는 단계,
- 용접 에지 (14) 를 브러싱하는 단계,
- 용접 에지 (14) 를 기계가공하는 단계,
- 용접 에지 (14) 를 챔퍼링하는 단계, 및/또는
- 용접 에지 (14) 의 베벨링하는 단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제거 존 (18) 을 포함하는 사전코팅된 시트 (2) 의 예는 도 2 에 도시된다. 용접 에지 (14) 에서 사전코팅 (5) 의 적어도 하나의 부분의 제거는 바람직하게 레이저 빔을 사용하여 수행된다.
제거 존 (18) 은 시트 (2) 의 측 면 (13) 으로부터 0.5 mm 내지 2 mm 의 폭에 걸쳐 연장될 수 있다.
유리하게, 제거 존 (18) 에서, 금속성 합금 층 (11) 은 제거되지만, 금속간 합금 층 (9) 은 그 두께의 적어도 일부분에 걸쳐 유지된다. 이러한 경우에, 유지되는 금속간 합금 층 (9) 은 차후의 고온 프레스-성형 단계들 중에 산화 및 탈탄으로부터 그리고 사용 수명 중에 부식으로부터 용접 조인트 (22) 에 바로 인접한 용접된 블랭크 (1) 의 영역들을 보호한다.
실시형태에 따르면, 제거 단계 중에, 금속간 합금 층 (9) 은 그 완전체로 남겨지거나 또는 단지 그 초기 두께의 일부분에 걸쳐, 예를 들면, 그 초기 두께의 단지 60%, 80% 또는 90% 에 걸쳐 유지된다.
실시형태에 따르면, 준비 단계 중에, 용접 에지 (14) 의 준비는 사전코팅 (5) 이 각각의 두개의 사전코팅된 시트들 (2) 의 적어도 하나의 메인 면 (4) 에 전체적으로 유지되는 방식으로 실행된다.
특히, 용접 에지 (14) 는 맞대기 용접을 통해 두개의 사전코팅된 시트들 (2) 을 결합함으로써 얻어진 용접 조인트 (22) 가 0.7 wt.% 이상, 및 보다 구체적으로 1.0 wt.% 이상, 심지어 보다 구체적으로 1.5 wt.% 이상 및 예를 들면 2.0 wt.% 이상, 또는 2.1 wt.% 이상의 알루미늄 함량을 갖는 방식으로 준비된다.
예를 들면, 금속성 합금 층 (11) 으로서 알루미늄-합금 층을 포함하고 25 ㎛ 이상의 두께를 갖는 사전코팅 (5) 에 대해, 그리고 일반적인 용접 폭들 (0.8 mm 내지 1.8 mm) 에 대해, 용접 조인트 (22) 에서 알루미늄 함량은, 준비 후에, 사전코팅 (5) 이 각각의 두개의 사전코팅된 시트들 (2) 의 적어도 하나의 면 (4) 에 전체적으로 유지된다면 0.7중량% 이상이다.
브러싱 단계는, 용접 에지 (14) 에서 사전코팅 (5) 의 가능한 제거 및/또는 기계적 커팅 작업들로 기인한, 용접 에지 (14), 및 보다 구체적으로 측 면 (13) 에서 미량의 사전코팅 (5) 을 적어도 부분적으로 제거하는 것을 허용한다.
용접 에지 (14) 의 챔퍼링 또는 베벨링은 용접 조인트 (22) 에서 과도한-두께를 생성하지 않고 첨가되는 필러 재료의 양을 증가시키는 것을 허용한다.
용접 에지 (14) 의 기계가공은 기계가공 전에 용접 에지 (14) 의 형상이 레이저 용접에 대해 충분한 일직선이 아닐 경우에 실행된다.
방법은 용접된 강 블랭크 (1) 를 얻도록 필러 와이어 (20) 를 사용하여 용접 에지 (14) 의 선택적인 준비 후에 사전코팅된 시트들 (2) 을 맞대기 용접하는 단계를 추가로 포함한다.
도 3 및 도 4 는 용접된 강 블랭크 (1) 를 형성하도록 두 단계의 용접 단계를 예시한다.
도 3 및 도 4 에 도시된 예에서, 사전코팅된 시트들 (2) 은 용접 전에 그들의 사전코팅 (5) 의 임의의 제거를 거치지 않았다. 이러한 예에서, 사전코팅 (5) 은 용접 전에 사전코팅된 시트들 (2) 의 양쪽 메인 면들 (4) 에 일체형으로 유지된다. 이러한 예에서, 사전코팅된 시트들 (2) 의 두개의 메인 면들은 맞대기 용접 시에 사전코팅 (5) 에 의해 전체적으로 커버된다.
용접 작업은 두개의 시트들 (2) 사이의 접합부에서 용융된 금속 존의 형성을 발생시키고, 이는 차후에 용접 조인트 (22) 를 형성하도록 고화된다.
용접 단계는 레이저 빔 (24) 이 두개의 시트들 (2) 사이의 접합부를 향해 지향되는 특히 레이저 용접 단계이다. 이러한 레이저 빔 (24) 은 레이저 빔 (24) 의 충격 지점 (26) 에서 필러 와이어 (20) 를 용융하도록 위해 구성된다.
레이저 용접 단계는 예를 들면 CO2 레이저 또는 고체 (solid state) 레이저를 사용하여 실행된다.
레이저 소스는 바람직하게 고-파워형 레이저 소스이다. 그것은 예를 들 대략 10 마이크로미터의 파장을 갖는 CO2 레이저, 대략 1 마이크로미터의 파장을 갖는 고체 레이저 소스 또는 반도체 레이저 소스, 예를 들면 대략 0.8 내지 1 마이크로미터의 파장을 갖는 다이오드 레이저 중에 선택될 수 있다.
레이저 소스의 파워는 시트들 (2) 의 두께에 따라 선택된다. 특히, 파워는 시트들 (2) 의 용접 에지들 (14) 및 필러 와이어 (20) 의 융합 뿐만 아니라 용접 조인트 (22) 에서 충분한 혼합을 허용하도록 선택된다. CO2 레이저에 대해, 레이저 파워는 예를 들면 3 kW 내지 12 kW 이다. 고체 레이저 또는 반도체 레이저에 대해, 레이저 파워는 예를 들면 2 kW 내지 8 kW 이다.
시트들 (2) 의 그 충격 지점 (26) 에서 레이저 빔 (24) 의 직경은 양쪽 타입들의 레이저 소스들에 대해 약 600 ㎛ 로 동등할 수 있다.
용접 단계 중에, 용접은 예를 들면 보호 분위기 하에서 실행된다. 그러한 보호 분위기는 특히 용접이 수행되는 영역의 산화 및 탈탄, 용접 조인트 (22) 에서 붕소 질화물의 형성 및 가능한 수소 흡수로 인한 냉간 크래킹을 방지한다.
보호 분위기는, 예를 들면 비활성 가스 또는 비활성 가스들의 혼합물이다. 비활성 가스들은 헬륨 또는 아르곤 또는 이들 가스들의 혼합물일 수 있다.
이러한 용접 단계 중에, 두개의 시트들 (1) 의 마주하는 측 면들 (13) 사이의 거리는 예를 들면 0.3 mm 이하, 및 보다 구체적으로 0.1 mm 이하이다. 두개의 시트들 (1) 의 마주하는 측 면들 (13) 사이에 그러한 클리어런스의 제공은 용접 조인트 (22) 에서 과도한-두께의 형성을 방지하고 용접 작업 중에 필러 금속의 디포지션을 촉진한다. 필러 금속의 디포지션 및 과도한-두께의 방지는 또한 준비 단계 중에, 챔퍼링된 또는 베벨링된 에지가 시트들 (2) 의 용접 에지들 (14) 에서 생성되는 경우에 개선된다.
용접 단계 중에, 용접 풀에 첨가되는 필러 와이어 (20) 의 비율은 예를 들면 10% 내지 50%, 및 보다 구체적으로 10% 내지 40% 이다.
본 발명에 따르면, 필러 와이어 (20) 는 0.01 wt.% 내지 0.45 wt.% 의 탄소 함량을 갖는다 (기준 C1).
추가로, 필러 와이어 (20) 의 조성 및 용접 풀에 첨가된 필러 와이어 (20) 의 비율은 따라서 얻어진 용접 조인트 (22) 가 다음의 (a) 및 (b) 를 특징으로 하는 방식으로 선택된다:
(a)
Figure pct00007
(기준 C2) 인 상기 용접 조인트 (22) 의 켄칭 인자 FTWJ,
여기서:
- FTBM 은 두개의 사전코팅된 시트들 (2) 의 강 기재들 (3) 중에 최소로 경화가능한 강 기재 (3) 의 켄칭 인자이고,
- 켄칭 인자들 FTWJ 및 FTBM 은 다음의 식: FT=128 + 1553xC + 55xMn + 267xSi + 49xNi + 5xCr - 79xAl - 2xNi² - 1532xC²- 5xMn² - 127xSi² - 40xCxNi - 4xNixMn 을 사용하여 결정되고, 여기서 Al, Cr, Ni, C, Mn 및 Si 은, 각각, 켄칭 인자가 결정될 수 있는 영역의, 중량% 로 나타낸 평균 알루미늄, 크롬, 니켈, 탄소, 망간 및 규소 함량이고, 이러한 영역은 FTWJ 의 경우에 용접 조인트 (22) 이고 FTBM 의 경우에 최소로 경화가능한 기재 (3) 이고, 그리고
(b) 상기 용접 조인트 (22) 의 탄소 함량 CWJ 가 엄격히 0.15 wt.% 보다 작거나, 또는 상기 용접 조인트 (22) 의 탄소 함량 CWJ 이 0.15 wt.% 이상이라면, 상기 용접 조인트 (22) 의 연화 인자 FAWJ 가 FAWJ > 5000 이고 (기준 C3),
여기서 상기 용접 조인트 (22) 의 상기 연화 인자 FAWJ 는 다음의 식:
FA=10291 + 4384.1xMo + 3676.9Si - 522.64xAl - 2221.2xCr - 118.11xNi - 1565.1xC - 246.67xMn 을 사용하여 중량% 로 나타낸 상기 용접 조인트 (22) 의 평균 알루미늄, 크롬, 니켈, 몰리브덴, 탄소, 망간 및 규소 함량의 함수로서 연산됨.
사전코팅된 시트들 (2) 의 기재들 (3) 중 최소로 경화가능한 기재 (3) 는 가장 낮은 탄소 함량을 갖는 기재 (3) 이다.
실제로, 본 발명의 본 발명자들은 놀랍게도, 상기 기준들 C1, C2 및 C3 이 만족될 경우에, 용접 조인트 (22) 에 직각인 인장 테스팅을 거칠 때에, 심지어 용접 조인트 (22) 가 0.7 wt.% 이상, 및 심지어 2.1% 이상의 알루미늄 함량을 포함할지라도, 오스테나이트화 단계 (프레스 공구에서 고온 프레스-성형 및 냉각) 를 포함하는 열적 처리 후에 그러한 용접된 강 블랭크 (1) 로부터 얻어진 부품이 용접 조인트 (22) 에서 또는 용접 조인트 (22) 에 인접한 열 영향 영역에서 파단을 일으키지 않는 야금학적 보장을 제공한다는 것을 발견했다.
따라서, 본 발명에 따른 방법을 통해, 용접 조인트 (22) 에서 가능하게 상대적으로 높은 알루미늄 함량에도 불구하고 상대적으로 낮은 비용으로 만족한 크래시 성능을 갖는 부품을 제공하는 것이 가능하다.
특히, 사전코팅된 시트들 (2) 의 양쪽 메인 면들 (4) 의 사전코팅 (5) 의 제거를 필요로 하는 방법들과 비교하여 제조 비용이 감소되는 데, 왜냐하면 사전코팅된 시트들 (2) 의 양쪽 면들에서 사전코팅 (5) 을 제거하는 것이 더이상 필수적이지 않기 때문이다. 오히려, 양쪽 메인 면들 (4) 에 코팅된 시트 (2) 에 대해, 만족스러운 특성들은 사전코팅된 시트들 (2) 의 단지 하나의 메인 면 (4) 에서의 사전코팅 (5) 의 제거에 의해 또는 심지어 사전코팅된 시트들 (2) 의 임의의 메인 면들 (4) 에서의 사전코팅 (5) 의 제거없이 얻어질 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 본 발명자들은, 놀랍게도, 0.01 wt.% 내지 0.45 wt.% 의 탄소 함량을 갖는 필러 와이어 (20) (기준 C1) 의 사용이, 특히 용접 조인트 (22) 에서 상당한 양의 알루미늄의 존재 시에, 프레스 공구에서 고온 프레스-성형 및 냉각 후에, 용접 조인트 (22) 에서 탄소 편석들 및 결국에 경도 피크들의 발생을 방지하는 것을 허용한다는 것을 발견했다. 따라서, 그러한 필러 와이어 (20) 의 사용은 용접 조인트 (22) 의 취성을 감소시키고 용접 조인트 (22) 에 직각인 인장 하에서 프레스 공구에서의 고온 프레스-성형 및 냉각 후에 얻어진 부품의 용접 조인트 (22) 의 파단을 회피하는 역할을 한다. 특히, 본 발명의 본 발명자들은 0.01 wt.% 내지 0.45 wt.% 의 탄소 함량을 갖는 필러 와이어 (20) 가 사용될 때에, 용접 조인트 (22) 에 걸쳐 최대 경도 편차 ΔHV(WJ) 가 용접 조인트 (22) 의 평균 경도 HV평균(WJ) 의 20% 이하라는 것을 발견했다. 환언하면,
Figure pct00008
이고, 여기서 ΔHV(WJ) 는 용접 조인트 (22) 에서 측정된 최대 경도와 최소 경도 사이의 차이이고, HV평균(WJ) 은 용접 조인트 (22) 에 측정된 평균 경도이다.
추가로, 본 발명의 본 발명자들은, 놀랍게도, 용접 조인트 (22) 의 조성이 기준 C2 을 충족할 때에, 프레스 공구에서 고온 프레스-성형 및 냉각 후에 용접 조인트 (22) 에서 최소 경도 HV최소(WJ) 가 사전코팅된 시트들 (2) 의 두개의 기재들 (3) 중에 최소로 경화가능한 기재의 평균 경도 HV평균(BM최소로 경화가능한) 이상이다는 것을 발견했다. 따라서, 기준 C2 가 충족될 때에, 그리고 용접 조인트 (22) 에서 균질한 혼합을 가정한다면, 프레스 공구에서 고온 프레스-성형 및 냉각 후에 얻어진 부품의 용접 조인트 (22) 에 직각인 방향으로의 인장 하에서의 파단은 용접 조인트 (22) 에서 거의 발생하지 않을 수 있다.
마지막으로, 본 발명자들은, 놀랍게도, 용접 조인트 (22) 의 탄소 함량 CWJ 이 엄격히 0.15 wt.% 보다 작을 때에 (기준 C3, 제 1 대안예), 8% 이하의 경도 하강이 그에 인접한 베이스 금속에 대해 프레스 공구에서 고온 프레스-성형 및 냉각 후에 얻어진 부품의 열 영향 존에서 발생한다는 것을 발견했다.
용접 조인트 (22) 의 탄소 함량 CWJ 이 0.15 wt.% 이상일 때, 연화 인자 FAWJ 가 5000 이하라면, 본 발명자들은 프레스 공구에서 고온 프레스-성형 및 냉각 후에 얻어진 부품에서 그에 인접한 베이스 금속에 대해 열 영향 존에서 10% 이상의 경도 하강을 관찰했다. 반대로, 용접 조인트 (22) 의 연화 인자 FAWJ 가 엄격히 5000 보다 클 때에 (기준 C3, 제 2 대안예), 본 발명자들은 프레스 공구에서 고온 프레스-성형 및 냉각 후에 얻어진 부품에서, 그에 인접한 베이스 금속에 대해 열 영향 존에서 경도 하강이 8% 이하라는 것을 발견했다.
본 문맥에서, 경도 하강은 다음과 같이 규정된다:
Figure pct00009
본 발명의 문맥에서, 프레스 공구에서 고온 프레스-성형 및 냉각 후에 얻어진 부품에서 그에 인접한 베이스 금속에 대해 열 영향 존에서 엄격히 8% 보다 큰 경도 하강들을 회피하는 것이 바람직한 데, 왜냐하면 그러한 경도 하강은 용접 조인트에 직각인 인장 하에서 열 영향 존에서이 파단의 위험성을 증가시키기 때문이다.
따라서, 기준 C3 이 충족될 때에, 열 영향 존에서의 파단의 위험은 상당히 감소된다.
그결과로서, 기준들 C1, C2 및 C3 이 점증적으로 충족되는 본 발명에 따른 방법에 있어서, 용접 조인트 (22) 에 직각인 인장 하에서의 파단은 열 영향 존 또는 용접 조인트 (22) 에서 발생하지 않을 수 있다.
유리하게, 용접 조인트 (22) 에서 알루미늄의 함량은 0.7 wt.% 이상, 보다 구체적으로 1.0 wt.% 이상, 보다 구체적으로 1.5 wt.% 이상 그리고 심지어 보다 구체적으로 2.0 wt.% 이상, 및 예를 들면 2.1 wt.% 이상이다.
유리하게, 필러 와이어 (20) 의 조성 및 용접 풀에 첨가된 필러 와이어 (20) 의 비율은 용접 조인트 (22) 에서 탄소 함량 CWJ 이 용접된 블랭크 (1) 를 형성하는 사전코팅된 시트들 (2) 의 기재들 (3) 중 최대로 경화가능한 기재 (3) 의 엄격히 1.25 배 이하의 탄소 함량 CBM 인 방식으로 추가로 선택된다 (기준 C4). 환언하면, 1.25 x CBM(최대로 경화가능한) - CWJ≥0 이다.
용접된 블랭크 (1) 를 형성하는 사전코팅된 시트들 (2) 의 기재들 (3) 중 최대로 경화가능한 기재는 가장 높은 탄소 함량을 갖는 기재 (3) 이다.
실제로, 본 발명의 본 발명자들은, 이러한 기준 C4 이 준수될 때에, 열적 처리 후에 용접 조인트 (22) 에서 파단의 위험성이 심지어 추가로 감소된다는 것을 발견했다.
바람직하게, 필러 와이어 (20) 의 조성 및 용접 풀에 첨가된 필러 와이어 (20) 의 비율은 추가로 용접 조인트 (22) 의 니켈 함량 NiWJ 이 2.0 wt.% 내지 11.0 wt.% 이 되는 방식으로 선택된다 (기준 C5).
실제로, 본 발명자들은 기준 C5 가 충족될 때에 열적 처리 후에 용접 조인트 (22) 에서의 경도가 특별히 안정된다는 것을 발견했다. 보다 구체적으로, 이러한 경우에, 80 HV 이하의 경도 차이 ΔHV(WJ) 가 심지어 0.15 wt.% 이상의 용접 조인트 (22) 에서의 탄소 함량들에 대해, 프레스 공구에서 고온 프레스-성형 및 냉각 후에 용접 조인트 (22) 에 걸쳐 관찰된다. 그러한 개선된 안정성은 심지어 인장 달성 하에서 스트레인의 보다 큰 고른 분배로 인해 용접 조인트 (22) 에서 파단의 위험성을 추가로 감소시키기 때문에 유리하다.
예를 들면, 필러 와이어 (20) 은 중량 당으로 다음의 조성:
0.001% ≤ C ≤ 0.45%, 및 보다 구체적으로 0.02% ≤ C ≤ 0.45%,
0.001% ≤ Mn ≤ 30%, 및 보다 구체적으로 0.05% ≤ Mn ≤ 20%.
0.001% ≤ Si ≤ 1%
0.001% ≤ Ni ≤ 56%
0.001% ≤ Cr ≤ 30%
0.001% ≤ Mo ≤ 5%
0.001% ≤ Al ≤ 0.30%
0.001% ≤ Cu ≤ 1.80%
0.001% ≤ Nb ≤ 1.50%
0.001% ≤ Ti ≤ 0.30%
0.001% ≤ N ≤ 10%
0.001% ≤ V ≤ 0.1%
0.001% ≤ Co ≤ 0.20% 를 갖고,
잔부는 철 및 제조로부터 기인된 불순물들이다.
예를 들면, 필러 와이어 (20) 는 상기 언급된 원소들로 이루어진다.
예에 따르면, 필러 와이어 (20) 는 상기 규정된 바와 같은 조성, 및 0.001중량% 내지 7중량% 의 니켈 함량을 갖는다.
대안예에 따르면, 필러 와이어 (20) 는 상기 규정된 바와 같은 조성, 및 7중량% 내지 56중량% 의 니켈 함량을 갖는다.
특별한 예에 따르면, 필러 와이어 (20) 는 중량 당으로 다음의 조성:
0.02% ≤ C ≤ 0.45%,
0.05% ≤ Mn ≤ 20%
0.001% ≤ Si ≤ 1%
7% ≤ Ni ≤ 56%
0.001% ≤ Cr ≤ 30%
0.001% ≤ Mo ≤ 5%
0.001% ≤ Al ≤ 0.30%
0.001% ≤ Cu ≤ 1.80%
0.001% ≤ Nb ≤ 1.50%
0.001% ≤ Ti ≤ 0.30%
0.001% ≤ N ≤ 10%
0.001% ≤ V ≤ 0.1%
0.001% ≤ Co ≤ 0.20% 를 갖고,
잔부는 철 및 제조로부터 기인된 불순물들이다.
예를 들면, 필러 와이어 (20) 는 상기 언급된 원소들로 이루어진다.
필러 와이어 (20) 는 예를 들면 고체 와이어 또는 플럭스형 코어 와이어이다.
본 발명은 또한 상기 언급된 방법을 사용하여 얻어질 수 있는 용접된 강 블랭크 (1) 에 관한 것이다.
그러한 용접된 강 블랭크 (1) 는 두개의 사전코팅된 시트들 (2) 을 포함하고, 각각의 사전코팅된 시트 (2) 는 메인 면들 (4) 의 적어도 하나에서 사전코팅 (5) 을 갖는 강 기재 (3) 를 포함하고, 사전코팅 (5) 은 적어도 철 및 알루미늄을 포함하는 금속간 합금 층 (9), 및 선택적으로 상기 금속간 합금 층 (9) 의 최상단으로 연장되는 금속성 합금 층 (11) 을 포함하고, 금속성 합금 층 (11) 은 알루미늄의 층, 알루미늄 합금의 층 또는 알루미늄-계 합금의 층이고, 사전코팅된 시트들 (2) 은 용접 조인트 (22) 에 의해 결합된다.
사전코팅된 시트들 (2) 및 용접 조인트 (22) 는 용접된 강 블랭크 (1) 를 제조하기 위한 방법과 관련하여 상기 개시된 특징들을 갖는다.
특히 용접 조인트 (22) 는 프레스 공구에서 고온 프레스-성형 및 냉각 후에, 용접 조인트 (22) 에 걸쳐 최대 경도 편차 ΔHV(WJ) 가 용접 조인트 (22) 의 평균 경도 HV평균(WJ) 의 20% 이하로 되도록 되어 있다. 환언하면,
Figure pct00010
이다.
용접 조인트 (22) 는 추가로 프레스 공구에서 고온 프레스-성형 및 냉각 후에 용접 조인트 (22) 에서 최소 경도 HV최소(WJ) 가 프레스 공구에서 고온 프레스-성형 및 냉각 후에 사전코팅된 시트들 (2) 의 두개의 기재들 (3) 중에 최소로 경화가능한 기재의 평균 경도 HV평균(BM최소로 경화가능한) 이상이 되도록 되어 있다.
용접 조인트 (22) 는 추가로 프레스 공구에서 고온 프레스-성형 및 냉각 후에, 그에 인접한 베이스 금속에 대해 열 영향 존에서의 경도 하강이 8% 이하로 되게 되어 있다. 환언하면,
Figure pct00011
이다.
유리하게, 용접 조인트 (22) 는 프레스 공구에서 고온 프레스-성형 및 냉각 후에, 용접 조인트 (22) 에 걸쳐 경도 차이 ΔHV(WJ) 가 80 HV 이하로 되도록 되어 있다.
유리하게, 용접 조인트 (22) 는 프레스 공구에서 고온 프레스-성형 및 냉각 후에 용접 조인트 (22) 에서 평균 경도 HV평균(WJ) 가 600 HV 이하로 되도록 되어 있다.
본 발명은 또한 용접된, 고온 프레스-성형된 그리고 냉각된 강 부품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이고, 상기 방법은 다음의 단계들,
- 상기 설명된 방법을 사용하여 용접된 강 블랭크 (1) 를 제조하는 단계;
- 용접된 블랭크 (1) 를 구성하는 사전코팅된 시트들 (2) 의 기재들 (3) 에서 전적으로 오스테나이트 조직을 얻도록 용접된 강 블랭크 (1) 를 가열하는 단계;
- 강 부품을 얻도록 프레스 공구에서 상기 용접된 강 블랭크 (1) 를 고온 프레스-성형하는 단계; 및
- 상기 프레스 공구에서 상기 강 부품을 냉각하는 단계를 포함한다.
보다 구체적으로, 가열 단계 중에, 용접된 강 블랭크 (1) 는 오스테나이트화 온도로 가열된다. 그것은 그후 용접된 강 블랭크 (1) 를 형성하는 시트들 (2) 의 두께에 따라 유지 시간 동안 오스테나이트화 온도로 유지된다. 유지 시간은 용접된 블랭크 (1) 가 오스테나이트화되는 방식으로 그리고 사전결정된 두께의 합금된 금속간 층이 기재들 (3) 과 사전코팅 (5) 사이에서의 합금에 의해 형성되도록 오스테나이트화 온도에 따라 선택된다. 예를 들면, 유지 시간은 약 5 분과 동등하다.
고온 프레스-성형 전에, 따라서 가열된 용접된 강 블랭크 (1) 는 고온 성형 프레스 공구로 이송된다. 이송 시간은 유리하게 5 내지 10 초이다. 이송 시간은 고온 프레스-성형 전에 용접된 강 블랭크 (1) 의 야금학적 변태를 회피하도록 가능한 한 짧게 선택된다.
냉각 단계 중에, 냉각 속도는 두개의 강 시트들 (2), 및 예를 들면 최대로 경화가능한 강 시트 (1), 즉, 가장 낮은 임계 냉각 속도를 갖는 강 시트의 기재들 (3) 의 적어도 하나의 임계 마르텐사이트 또는 베이나이트 냉각 속도 이상이다.
본 발명은 또한 상기 설명된 방법을 사용하여 얻어진 용접된, 고온 프레스-성형된 그리고 냉각된 강 부품에 관한 것이다.
보다 구체적으로, 이러한 강 부품은 각각 두개의 사전코팅된 강 시트들 (2) 의 프레스 공구에서 고온 프레스-성형 및 냉각으로부터 기인하는 제 1 코팅된 강 부품 부분 및 제 2 코팅된 강 부품 부분을 포함한다.
보다 구체적으로, 각각의 코팅된 강 부품 부분은 그 메인 면들의 적어도 하나에서, 철 및 알루미늄을 포함하는 코팅을 포함하고, 제 1 및 제 2 강 부품 부분들은 상기 설명된 바와 같은 용접 조인트 (22) 에 의해 결합된다.
특히, 제 1 및 제 2 강 부품 부분들의 코팅은 고온-프레스 성형 중에 사전코팅 (5) 의 적어도 부분적인 합금으로부터 기인한다.
제 1 및 제 2 강 부품 부분들의 기재들은 사전코팅된 시트들 (2) 에 대해 상기 설명된 조성들을 갖는다. 그것들은 사전코팅된 시트들 (2) 의 기재들 (3) 의 고온-프레스 성형 및 냉각으로부터 기인된다.
용접 조인트 (22) 는 용접 조인트 (22) 에 걸쳐 최대 경도 편차 ΔHV(WJ) 가 용접 조인트 (22) 의 평균 경도 HV평균(WJ) 의 20% 이하로 되도록 되어 있다. 환언하면,
Figure pct00012
이다.
용접 조인트 (22) 에서 최소 경도 HV최소(WJ) 는 프레스 공구에서 고온 프레스-성형 및 냉각 후에 사전코팅된 시트들 (2) 의 두개의 기재들 (3) 중에 최소로 경화가능한 기재의 평균 경도 HV평균(BM최소로 경화가능한) 이상이 되도록 되어 있다.
추가로, 제 1 및 제 2 코팅된 강 부품 부분들의 각각에 대해, 그에 인접한 베이스 금속에 대해 열 영향 존에서의 경도 하강은 8% 이하이다. 환언하면,
Figure pct00013
이다.
유리하게, 용접 조인트 (22) 에 걸쳐 경도 차이 ΔHV(WJ) 는 80 HV 이하이다.
유리하게, 용접 조인트에서 평균 경도 HV평균(WJ) 는 600 HV 이하이고,
본 발명의 본 발명자들은 용접된 강 블랭크들 (1) 이 필러 와이어 W 를 사용하여 두개의 사전코팅된 시트들 A 및 B 를 함께 버트 레이저 용접함으로써 제조된 실험들을 실행하였다.
아래의 표 1 은 실행된 실험들 E1 내지 E21 의 각각에 대한 실험 조건들을 리스트화했다.
초기에 제공된 사전코팅된 시트들 A 및 B 은 약 25 마이크로미터의 두께를 갖는 그들의 메인 면들 (4) 의 양쪽에서 사전코팅 (5) 을 가졌다.
모든 테스트된 사전코팅된 시트들 A 및 B 에 대해, 사전코팅 (5) 은 용융된 금속의 욕에서 핫-딥 코팅에 의해 얻어졌고 금속성 합금 층 (11) 및 금속간 합금 층 (9) 을 포함하였다.
사전코팅 (5) 의 금속성 합금 층 (11) 은, 중량 당으로:
Si　: 9%
Fe　: 3% 를 포함하였고,
잔부는 알루미늄 및 가공으로 기인된 가능한 불순물들로 이루어진다.
금속성 합금 층 (11) 은 20 ㎛ 의 평균 총 두께를 가졌다.
금속간 합금 층 (9) 은 Fex-Aly 타입의 금속간 화합물들, 및 대부분 Fe2Al3, Fe2Al5 및 FexAlySiz 를 포함하였다. 그것은 5 ㎛ 의 평균 두께를 갖는다.
표 1 에서 “용접 에지에서 사전코팅의 제거” 를 칭하는 칼럼에서 알 수 있는 바와 같이, 용접된 블랭크들 (1) 의 일부는 맞대기 용접 전에 각각의 사전코팅된 시트들 A 및 B 의 메인 면들 (4) 의 하나에서 사전코팅 (5) 의 금속성 합금 (11) 의 제거 후에 얻어졌고 (“하나의 면 제거 ”) 일부는 그들의 메인 면들 (4) 의 양쪽에서 손상받지 않은 그들의 사전코팅 (5) 을 갖는 사전코팅된 시트들 (2) 의 용접에 의해 얻어졌다 (“No”). 제거는 이전 출원 WO 2007/118939 에서 개시된 방법을 사용하여 레이저 절개를 통해 실행되었다.
Figure pct00014
표 1: 실험 조건들의 리스트
상기 표에서, 본 발명에 따르지 않은 실험들은 밑줄친다.
표 1 에 언급된 상이한 실험들에서 사용된 강 기재들은 아래의 표 2 에 리스트화된 조성들을 갖고, 함량들은 중량% 로 표현된다.
Figure pct00015
표 2: 기재들의 조성들
모든 기재들에 대해, 잔부의 조성은 철, 가능한 불순물들 및 제조로부터 기인된 불가피 원소들이다.
상기 표 2 에서, “-“ 은 기재가 고려된 원소의 최대 미량을 포함한다는 것을 의미한다.
표 1 에 언급된 상이한 실험들에서 사용된 필러 와이어들 W 은 아래의 표 3 에 리스트화된 조성들을 갖고, 함량들은 중량% 로 표현된다.
Figure pct00016
표 3: 필러 와이어들 W 의 조성
모든 필러 와이어들 W 에 대해, 잔부의 조성은 철, 가능한 불순물들 및 제조로부터 기인된 불가피 원소들이다.
본 발명자들은 그후 각각의 실험 E1 내지 E21 에 대해, 종래의 측정 방법들을 사용하여 얻어진 용접 조인트 (22) 의 조성을 측정하였다.
용접 조인트 (22) 의 망간, 알루미늄, 니켈, 크롬, 몰리브덴 및 규소 함량들은 주사 전자 현미경에 통합된 에너지 분산형 분석 디텍터 (Energy Dispersive Spectroscopy detector) 를 사용하여 용접 조인트 (22) 에 직각으로 취해진 샘플들의 횡단면에서 결정되었다. 탄소 함량은 용접 조인트 (22) 에 직각으로 취해진 샘플들의 횡단면에서 캐스테잉 전자 마이크로프로브 (Castaing electron microprobe) 를 사용하여 결정되었다. 이들 측정들의 결과들은 아래 표 4 에 나타내어진다.
Figure pct00017
표 4: 용접 조인트들에서 측정된 함량들
이들 측정들에 기초하여, 본 발명자들은 실험들 E1 내지 E21 에 따라 용접된 강 블랭크들 (1) 의 각각에 대해, 본 발명에 따른 기준들 C1, C2, C3 및 선택적인 부가 기준들 C4 및 C5 이 충족되었는 지를 결정하였다. 이러한 결정의 결과들은 아래의 표 5 에 요약되었다.
Figure pct00018
표 5: 용접 조인트들에서 기준들의 값들
밑줄친 값들: 본 발명에 따르지 않음
표 5 에서 알 수 있는 바와 같이, E1 내지 E8 를 기준으로 한 실험들은 본 발명에 따른 예들이고: 이들 실험들에서, 기준들 C1 내지 C3 이 충족된다.
반대로, E9 내지 E21 을 기준으로 한 실험들은 본 발명에 따르지 않은 것이고: 이들 실험들에서, 기준들 C1 내지 C3 중 적어도 하나의 기준이 충족되지 않는다.
마지막으로, 본 발명자들은 따라서 제조된 용접된 강 블랭크들 (1) 이 열처리된 부품들을 얻도록 오스테나이트화 이후에, 급속 냉각을 포함하는 열처리를 거치게 했다. 그러한 열처리된 부품들은 고온 프레스-성형된 그리고 냉각된 부품들과 동일한 특성들을 갖는다. 본 발명자들은 그후 이들 부품들의 기계적 특성들을 결정하도록 측정들을 실행하였다. 이들 측정들의 결과들은 아래 표 6 에 나타내어진다.
Figure pct00019
Figure pct00020
표 6: 열 처리 후에 경도 측정들의 결과들
밑줄친 값들: 본 발명에 따르지 않음
인장 테스팅은 다음의 표준들: 레이저 용접 방향에 직각으로 추출된 타입 EN 12.5 x 50 (240 x 30 mm) 의 횡방향 용접된 인장 표본에서 NF EN ISO 4136 및 NF ISO 6892-1 에서 개시된 방법을 사용하여 주위 온도 (약 20℃) 에서 실행되었다. 각각의 실험 (E1 내지 E21) 에 대해, 5 인장 테스트들이 실행되었다. ≪　파단 위치　≫ 로 명명된 칼럼에서 나타낸 퍼센티지는, 각각의 실험 (E1 내지 E21) 에 대해, 파단이 언급된 영역 (베이스 금속, HAZ 또는 용접 조인트) 에서 발생하는 인장 테스트들의 퍼센티지에 상응한다.
경도는 표준 NF EN ISO 6507-1 에 따른 비커스 경도 테스트를 사용하여 측정되었다. 테스트들은 0.5 kgf (HV0.5) 의 테스트력을 사용하여 용접 조인트에 횡방향으로 수행되었다. 각각의 열처리된 부품에 대한 경도 측정의 위치들은 도 5 에 도시된다. 이러한 도면들에서 알 수 있는 바와 같이, 경도는 각각 열처리된 부품의 두?팀? 1/4, ½ 및 ¾ 에 위치된 세개의 라인들을 따라 측정되었다. 각각의 라인에 대해, 측정들은 용접 조인트 (22) 의 중앙 축선으로부터 시작하여 표준 NF EN ISO 6507-1 을 따라 규칙적인 단계로 취해졌다.
용접 조인트 (22) 또는 베이스 금속에서 데스트 지점들의 국지화는 자체로 공지된 시약인 Nital 에칭 후에 테스트 표면의 야금학적 검사에 의해 식별되었다. 열 영향 존은 세개의 테스트 라인들에 걸쳐, 용접 조인트 (22) 에 바로 인접한 두개의 테스트 지점들을 포함하는 영역으로 식별되었다.
용접 조인트 HV최소(WJ) 에서 최소 경도는 용접 조인트 (22) 에서 측정된 가장 낮은 경도 값에 상응한다.
HV최대(WJ) 에서 최대 경도는 용접 조인트 (22) 에서 측정된 가장 큰 경도 값에 상응한다.
용접 조인트 HV평균(WJ) 에서 평균 경도는 용접 조인트 (22) 에서 측정된 모든 경도 값들의 평균에 상응한다.
열 영향 존 HV최소(HAZ) 에서 최소 경도는 열 영향 존에서 측정된 가장 낮은 경도 값에 상응한다.
베이스 금속 HV평균(BM) 에서 평균 경도는 베이스 금속에서 측정된 모든 경도 값들의 평균에 상응한다.
상기 표 6 에서 알 수 있는 바와 같이, 기준들 C1 내지 C3 이 만족된 실험들 E1 내지 E8 에서, 인장 테스팅 중에, 100% 의 파단들이 용접 조인트 (22) 또는 열 영향 존의 외측에서 발생하였다.
추가로:
상기 용접 조인트 (22) 에 걸쳐 최대 경도 편차 ΔHV(WJ) 는 상기 용접 조인트 (22) 의 평균 경도 HV평균(WJ) 의 20% 이하이고;
- 용접 조인트 (22) 에서 최소 경도 HV최소(WJ) 는 최소로 경화가능한 베이스 금속의 평균 경도 HV평균 (BM최소로 경화가능한) 이상이고;
- 베이스 금속에 대해 열 영향 존에서의 경도 하강은 8% 이하이다.
반대로, 기준들 C1 내지 C3 중 적어도 하나가 충족되지 않기 때문에 본 발명에 따르지 않은 실험들 E9 내지 E21 에서, 파단들은 용접 조인트 (22) 에서 또는 열 영향 존에서 발생한다.
보다 구체적으로, 기준 C1 이 충족되지 않지만, 기준들 C2 및 C3 이 충족될 때에 (실험들 E13 내지 E19), 용접 조인트 (22) 에 걸쳐 최대 경도 편차 ΔHV(WJ) 는 엄격히 용접 조인트 (22) 의 평균 경도 HV평균(WJ) 의 20% 보다 크다. 따라서, 이러한 경우에, 용접 조인트 (22) 는 따라서 보다 작은 연성을 갖고 용접 조인트 (22) 에서 파단의 위험성을 증가시키는 국지화된 경도 피크 영역들을 포함한다.
추가로, 기준 C2 이 충족되지 않지만, 기준들 C1 및 C3 이 충족되는 경우 (실험들 E9 내지 E12), 용접 조인트 (22) 에서 최소 경도 HV최소(WJ) 는 최소로 경화가능한 베이스 금속의 평균 경도 HV평균 (BM 최소로 경화가능한) 보다 엄격히 더 작다. 이러한 경우에, 100% 의 파단들이 용접 조인트 (22) 에서 발생했다.
마지막으로, 기준 C3 이 충족되지 않은 한편, 기준들 C1 및 C2 이 충족될 때에 (실험들 E20 및 E21), 베이스 금속에 대해 열 영향 존에서의 경도 하강은 엄격히 8% 보다 크다. 이러한 경우에, 적어도 20% 의 파단들이 열 영향 존에서 발생하였다. 이들 결과들은 C3 이 충족되지 못할 때에 열 영향 존에서 파단의 위험이 증가한다는 것을 확인해준다.
추가로, 기준 C5 가 충족되는 실험들에서, 심지어 용접 조인트 (22) 에서 탄소 함량이 0.15 wt.% 이상일지라도 용접 조인트 ΔHV(WJ) 내의 경도 편차가 80 HV (실험들 E1 내지 E8 및 E19 및 E20) 이하인 것이 관찰된다. 반대로, 기준 C5 이 충족되지 않는다면, 0.15 wt.% 이상의 용접 조인트 (22) 에서의 탄소 함량들에 대해, 용접 조인트 ΔHV(WJ) 내의 경도 편차는 엄격히 80 HV 보다 크다 (실험들 E10 내지 E18).
본 발명에 따른 방법은 따라서 용접 전에 사전코팅 (5) 을 반드시 제거할 필요 없이 그리고 용접 조인트 (22) 에 포함된 우수한 기계적 특성들을 갖는 부품을, 프레스 공구에서 고온 프레스-성형 및 냉각 후에, 얻는 것을 허용하기 때문에 특히 유리하다.
따라서 그것은 자동차들의 안정성에 기여하는 밀려들어감 방지 부품들, 구조적 부품들 또는 에너지-흡수 부품들의 제조에 대해 특히 양호하게 적용된다.

Claims (25)

  1. 용접된 강 블랭크 (1) 를 제조하기 위한 방법으로서,
    상기 방법은 다음의 연속적인 단계들:
    - 두개의 사전코팅된 시트들 (2) 을 제공하는 단계로서, 각각의 사전코팅된 시트 (2) 는 메인 면들 (4) 의 적어도 하나에서 사전코팅 (5) 을 갖는 강 기재 (3) 를 포함하고, 상기 사전코팅 (5) 은 적어도 철 및 알루미늄을 포함하는 금속간 합금 층 (9), 및 선택적으로 상기 금속간 합금 층 (9) 의 최상단으로 연장되는 금속성 합금 층 (11) 을 포함하고, 상기 금속성 합금 층 (11) 은 알루미늄의 층, 알루미늄 합금의 층 또는 알루미늄-계 합금의 층이고,
    상기 사전코팅된 시트들 (2) 의 적어도 하나에 대해, 상기 강 기재 (3) 는, 중량 당으로:
    0.10% ≤ C ≤ 0.5%
    0.5% ≤ Mn ≤ 3%
    0.1% ≤ Si ≤ 1%
    0.01% ≤ Cr ≤ 1%
    Ti ≤ 0.2%
    Al ≤ 0.1%
    S ≤ 0.05%
    P ≤ 0.1%
    B ≤ 0.010% 를 포함하고,
    잔부는 철 및 제조로부터 기인된 불순물들인, 상기 제공하는 단계,
    - 상기 사전코팅된 시트들 (2) 사이의 접합부에서 용접 조인트 (22) 를 형성하도록 필러 와이어 (20) 를 사용하여 상기 사전코팅된 시트들 (2) 을 맞대기 용접하는 단계로서, 상기 사전코팅 (5) 은 맞대기 용접 시에 각각의 사전코팅된 시트 (2) 의 적어도 하나의 메인 면 (4) 을 전체적으로 커버하는, 상기 맞대기 용접하는 단계를 포함하고,
    - 상기 필러 와이어 (20) 는 0.01 wt.% 내지 0.45 wt.% 의 탄소 함량을 갖고 (기준 C1),
    - 상기 필러 와이어 (20) 의 조성 및 용접 풀에 첨가된 상기 필러 와이어 (20) 의 비율은 따라서 얻어진 상기 용접 조인트 (22) 가 다음의 (a) 및 (b) 를 특징으로 하는 방식으로 선택되는, 용접된 강 블랭크를 제조하기 위한 방법:
    (a)
    Figure pct00021
    (기준 C2) 인 상기 용접 조인트 (22) 의 켄칭 인자 FTWJ,
    여기서:
    - FTBM 은 두개의 상기 사전코팅된 시트들 (2) 의 강 기재들 (3) 중에 최소로 경화가능한 강 기재 (3) 의 켄칭 인자이고,
    - 켄칭 인자들 FTWJ 및 FTBM 은 다음의 식: FT=128 + 1553xC + 55xMn + 267xSi + 49xNi + 5xCr - 79xAl - 2xNi² - 1532xC²- 5xMn² - 127xSi² - 40xCxNi - 4xNixMn 을 사용하여 결정되고, 여기서 Al, Cr, Ni, C, Mn 및 Si 은, 각각, 켄칭 인자가 결정될 수 있는 영역의, 중량% 로 나타낸 평균 알루미늄, 크롬, 니켈, 탄소, 망간 및 규소 함량이고, 이러한 영역은 FTWJ 의 경우에 용접 조인트 (22) 이고 FTBM 의 경우에 최소로 경화가능한 기재이고, 그리고
    (b) 상기 용접 조인트 (22) 의 탄소 함량 CWJ 이 엄격히 0.15 wt.% 보다 작거나, 또는 상기 용접 조인트 (22) 의 탄소 함량 CWJ 이 0.15 wt.% 이상이라면, 상기 용접 조인트 (22) 의 연화 인자 FAWJ 가 FAWJ > 5000 이고 (기준 C3), 여기서 상기 용접 조인트 (22) 의 상기 연화 인자 FAWJ 는 다음의 식:
    FA=10291 + 4384.1xMo + 3676.9Si - 522.64xAl - 2221.2xCr - 118.11xNi - 1565.1xC - 246.67xMn 을 사용하여 중량% 로 나타낸 상기 용접 조인트 (22) 의 평균 알루미늄, 크롬, 니켈, 몰리브덴, 탄소, 망간 및 규소 함량의 함수로서 연산됨.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접 조인트 (22) 의 중량% 로의 탄소 함량 CWJ 은, 1.25 x CBM(최대로 경화가능한) - CWJ ≥ 0 이고 (기준 C4), 여기서 CBM 은 두개의 사전코팅된 시트들 (2) 의 기재들 (3) 중 최대로 경화가능한 기재 (3) 의 중량% 로의 탄소 함량인, 용접된 강 블랭크를 제조하기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 용접 조인트 (22) 의 니켈 함량 NiWJ 은 2.0 wt.% 내지 11.0 wt.% 인 (기준 C5), 용접된 강 블랭크를 제조하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제공하는 단계에서 제공된 상기 사전코팅된 시트들 (2) 은 상기 사전코팅된 시트들의 메인 면들 (4) 의 양쪽에서 사전코팅 (5) 을 갖는, 용접된 강 블랭크를 제조하기 위한 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    맞대기 용접 시에, 상기 사전코팅 (5) 은 적어도 하나의 상기 사전코팅된 시트들 (2), 바람직하게 두개의 사전코팅된 시트들 (2) 의 양쪽 메인 면들 (4) 에서 일체형으로 유지되는, 용접된 강 블랭크를 제조하기 위한 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    맞대기 용접 전에, 다음의 프로세싱 단계들: 상기 사전코팅 (5) 의 적어도 일부를 브러싱, 기계가공, 챔퍼링, 베벨링 및/또는 제거하는 단계의 적어도 하나를 사용하여 상기 용접 조인트 (22) 에 적어도 부분적으로 통합하도록 의도되는 적어도 하나의 상기 사전코팅된 시트들 (2) 의 용접 에지 (14) 를 준비하는 단계를 추가로 포함하고, 이로써 상기 준비하는 단계는 상기 사전코팅 (5) 이 두개의 사전코팅된 시트들 (2) 의 각각의 사전코팅된 시트의 적어도 하나의 메인 면 (4) 에서 일체형으로 유지되는 방식으로 수행되는, 용접된 강 블랭크를 제조하기 위한 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용접하는 단계는 레이저 빔을 사용하여 수행되는, 용접된 강 블랭크를 제조하기 위한 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사전코팅된 시트들 (2) 의 적어도 하나에 대해, 상기 강 기재 (3) 는 중량 당으로:
    0.15% ≤ C ≤ 0.25%
    0.8% ≤ Mn ≤ 1.8%
    0.1% ≤ Si ≤ 0.35%
    0.01% ≤ Cr ≤ 0.5%
    Ti ≤ 0.1%
    Al ≤ 0.1%
    S ≤ 0.05%
    P ≤ 0.1%
    B ≤ 0.005% 를 포함하고,
    잔부는 철 및 제조로부터 기인된 불순물들인, 용접된 강 블랭크를 제조하기 위한 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사전코팅된 시트들 (2) 의 적어도 하나에 대해, 상기 강 기재 (3) 는 중량 당으로:
    0.040% ≤ C ≤ 0.100%
    0.80% ≤ Mn ≤ 2.00%
    Si ≤ 0.30%
    S ≤ 0.005%
    P ≤ 0.030%
    0.010% ≤ Al ≤0.070%
    0.015% ≤ Nb ≤ 0.100%
    Ti ≤ 0.080%
    N ≤ 0.009%
    Cu ≤ 0.100%
    Ni ≤ 0.100%
    Cr ≤ 0.100%
    Mo ≤ 0.100%
    Ca ≤ 0.006% 를 포함하고,
    잔부는 철 및 제조로부터 기인된 불순물들인, 용접된 강 블랭크를 제조하기 위한 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사전코팅된 시트들 (2) 의 적어도 하나에 대해, 상기 강 기재 (3) 는 중량 당으로:
    0.24% ≤ C ≤ 0.38%
    0.40% ≤ Mn ≤ 3%
    0.10% ≤ Si ≤ 0.70%
    0.015% ≤ Al ≤ 0.070%
    0% ≤ Cr ≤ 2%
    0.25% ≤ Ni ≤ 2%
    0.015% ≤ Ti ≤ 0.10%
    0 % ≤ Nb ≤ 0.060%
    0.0005% ≤ B ≤ 0.0040%
    0.003% ≤ N ≤ 0.010%
    0.0001% ≤ S ≤ 0.005%
    0.0001% ≤ P ≤ 0.025% 를 포함하고,
    여기서 티타늄 및 질소 함량들은 다음의 관계:
    Ti/N > 3.42 를 만족하고,
    탄소, 망간, 크롬 및 규소 함량들은 다음의 관계:
    Figure pct00022
    를 만족하고,
    강은 선택적으로 다음의 원소들:
    0.05% ≤ Mo ≤ 0.65%
    0.001% ≤ W ≤ 0.30%%
    0.0005 % ≤ Ca ≤ 0.005% 중 하나 이상을 포함하고,
    잔부는 철 및 제조로부터 기인한 불가피 불순물인, 용접된 강 블랭크를 제조하기 위한 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    용접은 보호 가스, 특히 헬륨 및/또는 아르곤을 사용하여 수행되는, 용접된 강 블랭크를 제조하기 위한 방법.
  12. 용접되고 그후에 고온 프레스-성형되고 냉각된 강 부품을 제조하기 위한 방법으로서,
    상기 방법은 다음의 연속적인 단계들:
    - 용접된 강 블랭크 (1) 를 얻도록 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하는 단계;
    - 상기 사전코팅된 시트들 (2) 의 기재들 (3) 에서 전적으로 오스테나이트 조직을 얻도록 상기 용접된 강 블랭크 (1) 를 가열하는 단계;
    - 강 부품을 얻도록 프레스 공구에서 상기 용접된 강 블랭크 (1) 를 고온 프레스-성형하는 단계; 및
    - 상기 프레스 공구에서 상기 강 부품을 냉각하는 단계를 포함하는, 용접되고 그후에 고온 프레스-성형되고 냉각된 강 부품을 제조하기 위한 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 냉각하는 단계 중에, 냉각 속도는 상기 사전코팅된 시트들 (2) 의 기재들 (3) 중에 최대로 경화가능한 기재의 베이나이트 또는 마르텐사이트 냉각 속도 이상인, 용접되고 그후에 고온 프레스-성형되고 냉각된 강 부품을 제조하기 위한 방법.
  14. 두개의 사전코팅된 시트들 (2) 을 포함하는 용접된 강 블랭크 (1) 로서,
    각각의 사전코팅된 시트 (2) 는 메인 면들 (4) 의 적어도 하나에서 사전코팅 (5) 을 갖는 강 기재 (3) 를 포함하고, 상기 사전코팅 (5) 은 적어도 철 및 알루미늄을 포함하는 금속간 합금 층 (9), 및 선택적으로, 상기 금속간 합금 층 (9) 의 최상단으로 연장되는 금속성 합금 층 (11) 을 포함하고, 상기 금속성 합금 층 (11) 은 알루미늄의 층, 알루미늄 합금의 층 또는 알루미늄-계 합금의 층이고,
    상기 사전코팅된 시트들 (2) 의 적어도 하나에 대해, 상기 강 기재 (3) 는, 중량 당으로:
    0.10% ≤ C ≤ 0.5%
    0.5% ≤ Mn ≤ 3%
    0.1% ≤ Si ≤ 1%
    0.01% ≤ Cr ≤ 1%
    Ti ≤ 0.2%
    Al ≤ 0.1%
    S ≤ 0.05%
    P ≤ 0.1%
    B ≤ 0.010% 를 포함하고,
    잔부는 철 및 제조로부터 기인된 불순물들이고,
    상기 사전코팅된 시트들 (2) 은 용접 조인트 (22) 에 의해 결합되고, 상기 용접 조인트 (22) 는 다음의 (a) 및 (b) 를 특징으로 하는, 두개의 사전코팅된 시트들을 포함하는 용접된 강 블랭크:
    (a)
    Figure pct00023
    (기준 C2) 인 상기 용접 조인트 (22) 의 켄칭 인자 FTWJ,
    여기서:
    - FTBM 은 두개의 사전코팅된 시트들 (2) 의 강 기재들 (3) 중에 최소로 경화가능한 강 기재 (3) 의 켄칭 인자이고,
    - 켄칭 인자들 FTWJ 및 FTBM 은 다음의 식: FT=128 + 1553xC + 55xMn + 267xSi + 49xNi + 5xCr - 79xAl - 2xNi²- 1532xC²- 5xMn²- 127xSi² - 40xCxNi - 4xNixMn 을 사용하여 결정되고, 여기서 Al, Cr, Ni, C, Mn 및 Si 은 각각, 켄칭 인자가 결정될 수 있는 영역의 중량% 로 나타낸 평균 알루미늄, 크롬, 니켈, 탄소, 망간 및 규소 함량이고, 이러한 영역은 FTWJ 의 경우에 용접 조인트 (22) 이고 상기 FTBM 의 경우에 최소로 경화가능한 기재이고, 그리고
    (b) 상기 용접 조인트 (22) 의 탄소 함량 CWJ 이 엄격히 0.15 wt.% 보다 작거나, 또는 상기 용접 조인트 (22) 의 탄소 함량 CWJ 이 0.15 wt.% 이상이라면, 상기 용접 조인트 (22) 의 연화 인자 FAWJ 가 FAWJ > 5000 이고 (기준 C3), 여기서 상기 용접 조인트 (22) 의 상기 연화 인자 FAWJ 는 다음의 식:
    FA=10291 + 4384.1xMo + 3676.9Si - 522.64xAl - 2221.2xCr - 118.11xNi - 1565.1xC - 246.67xMn 을 사용하여 중량% 로 나타낸 상기 용접 조인트 (22) 의 평균 알루미늄, 크롬, 니켈, 몰리브덴, 탄소, 망간 및 규소 함량의 함수로서 연산되고,
    상기 용접 조인트 (22) 는 고온 프레스-성형 및 냉각 후에, 상기 용접 조인트 (22) 에 걸쳐 최대 경도 편차 ΔHV(WJ) 가 상기 용접 조인트 (22) 의 평균 경도 HV평균(WJ) 의 20% 이하로 되도록 되어 있음.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 용접 조인트 (22) 의 중량% 로의 탄소 함량 CWJ 은, 1.25 x CBM(최대로 경화가능한) - CWJ ≥ 0 이고 (기준 C4), 여기서 CBM 은 두개의 사전코팅된 시트들 (2) 의 기재들 (3) 중 최대로 경화가능한 강 기재 (3) 의 중량% 로의 탄소 함량인, 두개의 사전코팅된 시트들을 포함하는 용접된 강 블랭크.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 용접 조인트 (22) 의 니켈 함량 NiWJ 은 2.0 wt.% 내지 11.0 wt.% 인 (기준 C5), 두개의 사전코팅된 시트들을 포함하는 용접된 강 블랭크.
  17. 제 1 코팅된 강 부품 부분 및 제 2 코팅된 강 부품 부분을 포함하는 용접된, 고온 프레스-성형된 그리고 냉각된 강 부품으로서,
    각각의 코팅된 강 부품 부분은 메인 면들의 적어도 하나에, 적어도 철 및 알루미늄을 포함하는 코팅을 갖는 강 기재 (3) 를 포함하고,
    상기 제 1 코팅된 강 부품 부분 및 상기 제 2 코팅된 강 부품 부분 중 적어도 하나의 강 기재 (3) 는, 중량 당으로:
    0.10% ≤ C ≤ 0.5%
    0.5% ≤ Mn ≤ 3%
    0.1% ≤ Si ≤ 1%
    0.01% ≤ Cr ≤ 1%
    Ti ≤ 0.2%
    Al ≤ 0.1%
    S ≤ 0.05%
    P ≤ 0.1%
    B ≤ 0.010% 를 포함하고,
    잔부는 철 및 제조로부터 기인된 불순물들이고,
    상기 제 1 코팅된 강 부품 부분 및 상기 제 2 코팅된 강 부품 부분은 용접 조인트 (22) 에 의해 결합되고, 상기 용접 조인트 (22) 는 다음의 (a) 및 (b) 를 특징으로 하는, 용접된, 고온 프레스-성형된 그리고 냉각된 강 부품:
    (a)
    Figure pct00024
    (기준 C2) 인 상기 용접 조인트 (22) 의 켄칭 인자 FTWJ,
    여기서:
    - FTBM 은 두개의 사전코팅된 시트들 (2) 의 강 기재들 (3) 중에 최소로 경화가능한 강 기재 (3) 의 켄칭 인자이고,
    - 켄칭 인자들 FTWJ 및 FTBM 은 다음의 식: FT=128 + 1553xC + 55xMn + 267xSi + 49xNi + 5xCr - 79xAl - 2xNi² - 1532xC²- 5xMn² - 127xSi² - 40xCxNi - 4xNixMn 을 사용하여 결정되고, 여기서 Al, Cr, Ni, C, Mn 및 Si 은, 각각, 켄칭 인자가 결정될 수 있는 영역의, 중량% 로 나타낸 평균 알루미늄, 크롬, 니켈, 탄소, 망간 및 규소 함량이고, 이러한 영역은 FTWJ 의 경우에 용접 조인트 (22) 이고 FTBM 의 경우에 최소로 경화가능한 기재이고, 그리고
    (b) 상기 용접 조인트 (22) 의 탄소 함량 CWJ 은 엄격히 0.15 wt.% 보다 작거나, 또는 상기 용접 조인트 (22) 의 탄소 함량 CWJ 이 0.15 wt.% 이상이라면, 상기 용접 조인트 (22) 의 연화 인자 FAWJ 가 FAWJ > 5000 이고 (기준 C3), 여기서 상기 용접 조인트 (22) 의 상기 연화 인자 FAWJ 는 다음의 식:
    FA= 10291 + 4384.1xMo + 3676.9xSi -522.64xAl - 2221.2xCr - 118.11xNi - 1565.1xC - 246.67xMn 을 사용하여 중량% 로 나타낸 상기 용접 조인트 (22) 의 평균 알루미늄, 크롬, 니켈, 몰리브덴, 탄소, 망간 및 규소 함량의 함수로서 연산되고,
    상기 용접 조인트 (22) 에 걸쳐 최대 경도 편차 ΔHV(WJ) 는 상기 용접 조인트 (22) 의 평균 경도 HV평균(WJ) 의 20% 이하임.
  18. 제 17 항에 있어서,
    인접한 상기 제 1 코팅된 강 부품 부분 및 상기 제 2 코팅된 강 부품 부분의 베이스 금속에 대해 열 영향 존에서의 경도 하강은 8% 이하인, 용접된, 고온 프레스-성형된 그리고 냉각된 강 부품.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    용접 조인트 (22) 에서 평균 경도 HV평균(WJ) 는 600 HV 이하인, 용접된, 고온 프레스-성형된 그리고 냉각된 강 부품.
  20. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용접 조인트 (22) 에서 중량% 로의 탄소 함량 CWJ 은 1.25 x CBM - CWJ ≥ 0 이고 (기준 C4), 여기서 CBM 은 상기 제 1 코팅된 강 부품 부분 및 상기 제 2 코팅된 강 부품 부분의 강 기재들 (3) 중 최대로 경화가능한 강 기재 (3) 의 중량% 로의 탄소 함량인, 용접된, 고온 프레스-성형된 그리고 냉각된 강 부품.
  21. 제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 용접 조인트 (22) 에서 니켈 함량 NiWJ 은 2.0 wt.% 내지 11.0 wt.% 인 (기준 C5), 용접된, 고온 프레스-성형된 그리고 냉각된 강 부품.
  22. 제 17 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 코팅된 강 부품 부분 및 상기 제 2 코팅된 강 부품 부분 중 적어도 하나의 강 기재 (3) 는, 중량 당으로:
    0.15% ≤ C ≤ 0.25%
    0.8% ≤ Mn ≤ 1.8%
    0.1% ≤ Si ≤ 0.35%
    0.01% ≤ Cr ≤ 0.5%
    Ti ≤ 0.1%
    Al ≤ 0.1%
    S ≤ 0.05%
    P ≤ 0.1%
    B ≤ 0.005% 를 포함하고,
    잔부는 철 및 제조로부터 기인된 불순물들인, 용접된, 고온 프레스-성형된 그리고 냉각된 강 부품.
  23. 제 17 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 코팅된 강 부품 부분 및 상기 제 2 코팅된 강 부품 부분 중 적어도 하나의 강 기재 (3) 는, 중량 당으로:
    0.040% ≤ C ≤ 0.100%
    0.80% ≤ Mn ≤ 2.00%
    Si ≤ 0.30%
    S ≤ 0.005%
    P ≤ 0.030%
    0.010% ≤ Al ≤0.070%
    0.015% ≤ Nb ≤ 0.100%
    Ti ≤ 0.080%
    N ≤ 0.009%
    Cu ≤ 0.100%
    Ni ≤ 0.100%
    Cr ≤ 0.100%
    Mo ≤ 0.100%
    Ca ≤ 0.006% 를 포함하고,
    잔부는 철 및 제조로부터 기인된 불순물들인, 용접된, 고온 프레스-성형된 그리고 냉각된 강 부품.
  24. 제 17 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 코팅된 강 부품 부분 및 상기 제 2 코팅된 강 부품 부분 중 적어도 하나의 강 기재 (3) 는, 중량 당으로:
    0.24% ≤ C ≤ 0.38%
    0.40% ≤ Mn ≤ 3%
    0.10% ≤ Si ≤ 0.70%
    0.015% ≤ Al ≤ 0.070%
    0% ≤ Cr ≤ 2%
    0.25% ≤ Ni ≤ 2%
    0.015% ≤ Ti ≤ 0.10%
    0 % ≤ Nb ≤ 0.060%
    0.0005% ≤ B ≤ 0.0040%
    0.003% ≤ N ≤ 0.010%
    0.0001% ≤ S ≤ 0.005%
    0.0001% ≤ P ≤ 0.025% 를 포함하고,
    여기서 티타늄 및 질소 함량들은 다음의 관계:
    Ti/N > 3.42 를 만족하고,
    탄소, 망간, 크롬 및 규소 함량들은 다음의 관계:
    Figure pct00025
    를 만족하고,
    강은 선택적으로 다음의 원소들:
    0.05% ≤ Mo ≤ 0.65%
    0.001% ≤ W ≤ 0.30%%
    0.0005 % ≤ Ca ≤ 0.005% 중 하나 이상을 포함하고,
    잔부는 철 및 제조로부터 기인한 불가피 불순물인, 용접된, 고온 프레스-성형된 그리고 냉각된 강 부품.
  25. 자동차용의 밀려들어감 방지 (anti-intrusion) 부품 또는 에너지-흡수 부품을 제조하기 위한 제 17 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 따른 용접된, 고온 프레스-성형된 그리고 냉각된 강 부품의 사용.
KR1020207014569A 2017-11-24 2018-11-26 규정된 탄소 함량을 갖는 필러 와이어의 제공에 의해 용접된 강 블랭크를 제조하기 위한 방법, 연관된 용접된 블랭크, 고온 프레스 성형되고 냉각된 강 부품으로 용접된 부품을 제조하는 방법 및 연관된 강 부품 KR102269978B1 (ko)

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