KR20210018918A - 맞춤형 공간 강도 및 성형성을 위한 불균일한 열 처리 - Google Patents

Abstract

공간적으로 불균일한 강도 및 성형성 프로파일들을 갖는 금속 제품들이 설명되어 있다. 이러한 특성들의 공간적 불균일성은 금속 제품의 다른 부분들이 다른 강도 및 성형성 특성들을 나타내도록 공간적으로 불균일한 방식으로 금속 제품을 열 처리함으로써 달성될 수 있다. 금속 제품들은 스탬핑 공정 동안 적합한 드로잉을 허용하도록 맞춤화된 강도 및 성형성 특성들을 가진 스탬핑 제품들로 형성될 수 있다.

Description

맞춤형 공간 강도 및 성형성을 위한 불균일한 열 처리

관련 출원들에 대한 상호 참조

이 출원은 2018년 7월 6일자로 출원된 미국 임시 특허 출원 일련번호 제62/694,507호에 대한 이점 및 우선권을 주장하며, 이는 그 전체가 참조로서 본원에 통합된다.

기술분야

본 개시는 일반적으로 야금학에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 불균일한 강도 및 성형성 특성들을 나타내는 금속 제품, 성형된 금속 제품, 불균일한 강도 및 성형성을 나타내는 금속 제품의 제조 및 사용 방법, 및 성형된 금속 제품의 제조 방법에 관한 것이다.

금속의 강도와 성형성은 금속을 가공하고 금속을 열처리하여 수정될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 합금 제품은 강도를 높이기 위해 냉간 가공될 수 있지만, 이러한 강도의 증가는 성형성 특성 감소를 초래할 수 있다. 특정 합금은 성형성을 높이기 위해 템퍼링될 수 있지만, 이러한 성형성의 증가는 강도의 감소를 초래할 수 있다. 그러나, 다른 합금은 열처리에 의해 강도가 증가할 수 있다.

용어 실시예 및 유사 용어들은 본 개시의 모든 주제 및 하기의 청구 범위를 광범위하게 지칭하는 것으로 의도된다. 이러한 용어들을 포함하는 설명들은 본원에 설명된 주제를 제한하거나 본 특허청구 범위의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본원에 포함된 본 개시의 실시예들은 이 개요가 아니라 아래의 청구범위에 의해 정의된다. 이 개요는 본 개시의 다양한 양태들에 대한 높은 수준의 개요이며 하기의 상세한 설명 섹션에서 더 설명되는 개념의 일부를 소개한다. 이 개요는 청구된 주제의 핵심 또는 필수 특징들을 식별하기 위한 것이 아니며, 청구된 주제의 범위를 결정하기 위해 별도로 사용하기 위한 것도 아니다. 주제는 이 개시의 전체 명세서, 임의의 또는 모든 도면들 및 각 청구항의 적절한 부분들을 참조하여 이해되어야 한다.

일 양태에서, 불균일한 강도 및 성형성 특성들을 갖는 금속 제품과 같은 금속 제품들이 설명된다. 강도 및 성형성 특성들은 특정 타겟 어플리케이션에 맞게 공간적으로 조정될 수 있다. 이러한 공간적으로 조정된 특성들은 금속 제품에 대한 열 처리 및/또는 퀀칭의 불균일한 적용을 통해 생성될 수 있다. 예를 들어, 부품에 스탬핑되는 시트 금속과 같은 금속 제품은 제품의 특정 위치들에서 증가된 성형성 특성들의 이점을 얻을 수 있는 반면, 다른 위치들에서의 강도는 유리하고/하거나 바람직할 수 있다. 열 처리 방법도 본원에 설명되어 있다. 유리하게는, 가열, 냉각 및/또는 퀀칭 소스 어레이가 금속 제품의 열 처리에 사용될 수 있다.

일반적으로, 개시된 금속 제품은 금속의 공간적 영역 또는 부피에 걸쳐 변화하는 강도 및 성형성 특성들을 나타낸다. 예를 들어, 금속 제품의 일부 영역들은 고강도 및 저 성형성 특성들을 나타낼 수 있는 반면, 다른 영역들은 저강도 및 고 성형성 특성들을 나타낼 수 있다. 이러한 방식으로, 최종 제품 또는 중간 제품의 특정 요구 사항들 또는 원하는 특성들을 충족하기 위해 공간적으로 맞춤화된 금속 제품이 얻어질 수 있다.

비-열처리 합금과 같은 특정 금속 합금은 열 처리(즉, 템퍼링) 적용을 통해 증가된 성형성 특성들을 얻을 수 있다. 강도 및 성형성 특성들은 다른 공정들에 의해 변경될 수도 있다. 예를 들어, 3xxx 시리즈, 4xxx 시리즈 및 5xxx 시리즈 알루미늄 합금은 냉간 가공에 의해 강화될 수 있는 반면, 금속을 템퍼링하는 열 처리의 적용을 통해 향상된 성형성 특성들 및 강도의 감소가 달성될 수 있다.

열-처리 가능 합금과 같은 다른 금속 합금은 적절한 열 처리(즉, 용액 열 처리 및 퀀칭)뿐만 아니라 기타 공정들에 의해 강화될 수 있다. 예를 들어, 2xxx 시리즈, 6xxx 시리즈 및 7xxx 시리즈 알루미늄 합금은 냉간 가공, 용액 열 처리 및 퀀칭 및, 선택적으로 인공 에이징에 의해 강화될 수 있다. 열-처리 가능 합금의 성형성 특성들은 특정 열 처리의 적용을 통해 증가될 수도 있다.

공간적으로 불균일한 열 처리가 가열, 냉각 및/또는 퀀칭 요소들의 1차원 또는 2차원 어레이를 사용하는 것과 같은 다양한 기술들을 사용하여 금속 제품에 적용될 수 있다. 일부 예들에서, 자기(또는 전자기) 유도 가열 기술들은 공간적으로 불균일한 방식으로 금속 제품에 적용될 수 있으며, 여기서 와전류는 일련의 자기 소스들(또는 자기 소스 쌍 또는 다중 자기 소스)로부터 회전 자기장에 노출되어 원하는 공간 구성에 따라 금속의 일부분들을 유도 가열한다. 금속 제품과 영구 자석 또는 전자석일 수 있는 회전 자기장의 소스 사이의 거리는 가열이 발생하는 속도에 영향을 미칠 수 있다. 유사하게, 자기장의 회전 속도는 가열 속도에 영향을 미칠 수 있다. 자기장의 강도는 가열 속도에도 영향을 미칠 수 있다. 인접한 자기 소스들 간 갭 간격도 가열 속도에 영향을 미칠 수 있다. 일부 경우에, 다수의 일련의 회전 자기장들이 금속 제품에 적용될 수 있으며, 이는 특정 가열 속도를 달성하거나 특정 시간 동안 특정 온도로 금속 제품의 일부를 구동하여 금속 제품 내에서 원하는 공간적으로 불균일한 온도 분포를 달성하기 위해 선택적으로 움직일 수 있다.

선택적으로, 화염 충돌 기술은 일련의 개별적으로 작동 가능한 연료 버너들이 특정 온도 분포를 달성하기 위해 금속 제품의 일부분들을 가열하는 데 사용되는 것과 같이, 공간적으로 불균일한 방식으로 금속 제품의 일부분들을 열 처리하는 데 적용될 수 있다. 예들로서, 버너와 금속 제품 사이의 거리는 특정 가열 속도 및/또는 온도를 달성하기 위해 변경될 수 있으며, 버너로 공급되는 연료의 양은 특정 가열 속도 및/또는 온도를 달성하기 위해 변경될 수 있다. 움직이는 금속 제품의 경우, 버너들은 금속 제품 내에서 원하는 가열 속도 및/또는 온도 분포를 달성하기 위해 적절한 양의 연료를 이격, 위치 및/또는 공급되는 다수의 일련의 버너들을 포함할 수 있다.

많은 금속들이 공간적으로 불균일한 방식으로 추가된 열이 금속 제품을 통해 빠르게 분포되고 금속 제품 전체에 걸쳐 온도를 균등화할 수 있도록 충분한 값의 열 전도도들을 나타냄을 알 수 있을 것이다. 공간적으로 불균일한 열 도입 또는 공간적으로 불균일한 온도 제어 시 금속 제품에서 온도가 균등화되는 속도를 최소화하기 위해, 냉각 및/또는 퀀칭이 금속 제품에 동시에 및/또는 순차적으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 퀀칭 또는 냉각은 열이 금속 제품의 다른 영역들에 적용되는 동시에 열이 금속 제품의 특정 영역들로 확산되는 것을 제한하기 위해 공간적으로 불균일한 방식으로 적용될 수 있다.

제1 예로서, 스프레이 노즐들은 일련의 개별적으로 작동 가능한 액체 스프레이 노즐들이 특정 온도 분포 및/또는 냉각/퀀칭 속도를 달성하기 위해 냉각액(예를 들어, 물)을 금속 제품에 적용하는데 사용되는 것과 같이, 공간적으로 불균일한 방식으로 냉각(즉, 열의 제거)을 적용하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 냉각액의 적용은 열원에 의해 적용되는 열의 확산 또는 분포를 최소화하는 데 사용될 수 있으며, 이는 특정 불균일한 열 처리 적용을 달성하기 위해 더 작은 영역의 열 처리 적용을 허용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 냉각액의 적용은 금속 제품에 불균일한 퀀치를 생성하는데 사용될 수 있다. 이러한 양태들은 불균일한 열 처리에 적용된 열의 분포가 금속 제품을 냉각액에 노출시킴으로써 제어되는 경우 및 금속 제품이 가열된 부분들에서 냉각액에 더 노출되어 퀀치 속도에 대한 제어를 허용하는 경우와 같이, 결합될 수 있다.

공간적으로 불균일한 냉각 또는 퀀칭이 다양한 기술들 및 제어 파라미터들을 사용하여 금속 제품에 적용될 수 있다. 예를 들어, 퀀치/냉각 속도는 스프레이 노즐에 의해 제공되는 냉각액의 체적 또는 유량, 스프레이 노즐에 의해 제공되는 냉각액의 온도, 스프레이 노즐에 의해 제공되는 냉각액의 조성, 금속 제품에 대한 스프레이 노즐의 위치, 다수의 스프레이 노즐들 등과 같은 제어 파라미터들을 통해 제어될 수 있다. 실시예들에서, 이러한 제어 파라미터들 각각은 연속적으로 그리고 독립적으로 변화되어 특정 냉각/퀀치 프로파일이 금속 제품의 특정 위치에서 달성되도록, 그리고 금속 제품의 공간 영역에 걸쳐 더욱 독립적으로 달성될 수 있도록 하고, 연속적이고 독립적으로 가변하여 공간으로 불균일한 냉각/퀀칭을 허용하도록 한다. 예시적인 냉각 속도는 이에 제한되는 것은 아니나, 약 50 ℃/s 내지 약 1000 ℃/s의 속도를 포함한다. 공간적으로 불균일한 퀀칭 및 냉각은 일부 경우에 가열 적용과 구별되는 것으로 불릴 수 있지만, 공간적으로 불균일한 퀀칭, 냉각 및 가열 기술들은 본원에서는 공간적으로 불균일한 가열 또는 공간적으로 불균일한 열 처리라는 상위 구문 하에서 폭넓게 지칭될 수 있다.

일부 실시예들에서, 열전 냉각 기술들은 동시 및/또는 개별 가열 또는 냉각에 사용된다. 예를 들어, 열전 냉각 모듈 어레이는 금속 제품의 다른 부분들을 독립적으로 가열/냉각시키는 데 사용될 수 있으며, 이는 정확한 공간 온도 제어를 허용할 수 있다.

공간적으로 불균일한 열 처리 기술들은 스탬핑 공정에서 금속 제품을 형성하기 전에, 시트 금속 블랭크와 같은 금속 제품에 특정 공간 열 처리 프로파일이 적용되는 인쇄 공정과 유사한, 금속 제품의 섹션들에 개별적으로 적용될 수 있다. 공간적으로 불균일한 열 처리 기술들은 코일로부터의 시트 금속이 시트 금속의 섹션들을 열 처리에 노출시켜 롤 처리되는 것과 같이, 특정 공간 열 처리 프로파일이 시스템을 통해 운반됨에 따라 금속 제품에 적용되는, 롤 가공 기술과 유사한, 움직이는 금속 제품의 섹션들에 연속적으로 적용될 수 있다. 선택적으로, 등록은 예를 들어, 압연 방향의 길이를 따라 적용되거나 압연 방향에 수직으로 적용되는 상이한 열 처리들을 식별할 수 있도록 스텐실과 같은 압연 시트 금속에 적용될 수 있다.

일부 예들에서, 금속은 금속층 및 제2 금속 층, 직물 층, 섬유 층, 탄소 섬유층, 폴리머 층, 프리폴리머 층 또는 열경화성 플라스틱 층 중 하나 이상을 포함하는 제2 층과 같은 제2 층을 포함하는 것과 같은, 복합 구조를 포함할 수 있다. 본원에 설명된 방법들 및 목적들은 복합 제품의 추가 재료의 강도 이점과 같은 다른 이점들을 유지하면서 복합 제품의 금속 성분의 성형성 특성들을 향상시키기 위해 복합 제품에 공간적으로 불균일한 열 처리를 사용할 수 있다.

다른 목적들 및 이점들은 비제한적 예들에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

명세서는 다음의 첨부 도면들을 참조하며, 다른 도면들에서 동일한 참조 번호들을 사용하는 것은 동일하거나 유사한 구성 요소들을 설명하기 위한 것으로 의도된다.
도 1은 금속 제품의 개략도와 균일한 금속 제품에 대한 예시적인 강도 및 성형성 프로파일들을 보여주는 플롯들을 제공한다.
도 2는 공간적으로 불균일하게 열 처리된 금속 제품의 개략도 및 금속 제품에 대한 예시적인 강도 및 성형성 프로파일들을 보여주는 플롯들을 제공한다.
도 3은 공간적으로 불균일하게 열 처리된 금속 제품의 개략도 및 금속 제품에 대한 예시적인 강도 및 성형성 프로파일들을 보여주는 플롯들을 제공한다.
도 4a, 도 4b 및 도 4c는 세 가지 다른 예시적인 열 처리 프로파일을 보여주는, 금속 제품의 공간적으로 불균일한 열 처리의 개략도들을 제공한다.
도 5a는 금속 제품을 공간적으로 불균일하게 열처리하기 위한 화염 충돌 가열 기술의 개략도를 제공한다. 도 5b는 금속 제품을 공간적으로 불균일하게 열 처리하기 위한 자기 유도 가열 기술의 개략도를 제공한다. 도 5c는 금속 제품을 공간적으로 불균일하게 열 처리하기 위한 스프레이 퀀칭 기술의 개략도를 제공한다. 도 5d는 금속 제품을 공간적으로 불균일하게 열 처리하기 위한 열전 냉각/가열 기술의 개략도를 제공한다.
도 6은 이동하는 금속 제품을 공간적으로 불균일하게 열 처리하기 위한 연속 열전 냉각/가열 기술의 개략도를 제공한다.
도 7은 공간적으로 불균일한 열 처리 공정을 거친 금속 제품의 개략도를 제공한다.
도 8은 공간적으로 불균일한 열 처리를 거친 시트 금속의 드로잉의 개략도를 제공한다.

본 명세서에는 금속을 공간적으로 불균일하게 열 처리하는 방법, 공간적으로 불균일한 열 처리를 받은 금속, 공간적으로 불균일한 열 처리를 사용하여 금속 제품을 형성하는 방법 및 그에 따른 금속 제품이 설명된다. 공간적으로 불균일한 열 처리는 금속 제품을 용액 열 처리, 템퍼링, 어닐링, 균질화, 에이징 등을 포함한 다양한 처리들 중 어느 하나에 적용하는 데 유용할 수 있다. 개시된 방법들은 금속 제품의 강도 및 성형성 특성들을 수정하기 위해 용액 열처리, 템퍼링 또는 어닐링에 특히 유용할 수 있다. 예를 들어, 공간적으로 불균일하게 열 처리된 금속 제품들은 공간적으로 불균일한 강도 및/또는 성형 특성들을 나타낼 수 있으며, 이는 개선된 스탬핑 기술들을 허용할 수 있다. 예를 들어, 일부 성형되거나 스탬핑된 금속 제품들은 딥 드로잉이 적용된 금속 제품의 영역들을 포함할 수 있다. 이러한 영역들은 높은 성형성 특성들 및 감소된 강도로부터 이익을 얻을 수 있는 반면, 금속 제품의 다른 영역들은 높은 강도 및 감소된 성형성 특성들로부터 이익을 얻을 수 있다. 공간적으로 불균일한 열 처리 및 그에 따른 공간적으로 불균일한 성형성 특성들 및 공간적으로 불균일한 강도 특성들은 금속 제품의 전체 또는 일부에 걸쳐 확장되어 금속의 다른 부분들이 성형 동안 다르게 작용할 수 있도록 할 수 있다. 일부 실시예들에서, 금속 제품에 적용되는 공간적으로 불균일한 열 처리는 금속 제품이 스탬핑 공정 또는 다른 공정에 대한 특정 반응을 허용하도록 설계될 수 있으며, 이는 선택적으로 페인트-베이크 공정과 같은 스탬핑 공정을 따른다.

알루미늄 합금 제품과 같은 특정 금속 제품은 금속 제품의 가공에 따라 다른 강도 및 성형성 특성들을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 가공 경화는 특정 합금에서 발생하여, 강도는 높아지지만 연성 및 성형성 특성들은 낮아진다. 특정 합금의 경우, 가열은 강도를 희생시키면서 연성 및 성형성 특성들을 회복할 수 있다. 다른 합금의 경우, 조심스럽게 제어된 가열 및 퀀칭 또는 냉각 프로파일은 금속 제품의 강화를 허용할 수 있으며, 이는 감소된 성형성 특성들의 희생을 초래할 수 있다. 그러나, 금속 제품의 한 섹션 또는 영역에서 고강도를 유지하는 한편, 예를 들어 스탬핑 공정 동안 딥 드로잉을 받을 수 있는 다른 섹션 또는 영역에서 감소된 강도 또는 성형성 특성들이 발생하도록 하는 것이 유리할 수 있다. 공간적으로 불균일한 열 처리를 적용함으로써, 금속 제품의 강도 및 성형성 특성들은 원하는 경우 고강도 및 원하는 경우 높은 성형성 특성들을 동시에 달성하도록 공간적으로 설계될 수 있다.

정의 및 설명:

본원에 사용된 바와 같이, "발명(invention)", "상기 발명(the invention)", "이 발명(this invention)" 및 "본 발명(the present invention)" 이라는 용어들은 하기의 본 특허 출원 및 청구범위의 모든 주제를 폭넓게 지칭하는 것으로 의도된다. 이러한 용어들을 포함하는 설명들은 본원에 설명된 주제를 제한하거나 아래의 특허청구 범위의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이 설명에서는, "시리즈" 또는 "7xxx"와 같은, AA 번호 및 기타 관련 명칭들로 식별되는 합금들에 대한 참조가 이루어진다. 알루미늄과 그 합금들의 명칭을 정하고 식별하는 데 가장 일반적으로 사용되는 번호 지정 시스템에 대한 이해를 위해, 둘 모두 알루미늄 협회의 의해 공개된, "가공 알루미늄 및 가공 알루미늄 합금에 대한 국제 합금 지정 및 화학 성분 제한(International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys)" 또는 "주조 및 잉곳 형태의 알루미늄 합금에 대한 알루미늄 협회 합금 지정 및 화학 성분 제한 등록 기록(Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot)"을 참조한다.

본원에 사용된 바와 같이, 플레이트는 약 15 mm 보다 큰 두께를 갖는다. 예를 들어, 플레이트는 약 15 mm 초과, 약 20 mm 초과, 약 25 mm 초과, 약 30 mm, 약 35 mm 초과, 약 40 mm 초과, 약 45 mm 초과, 약 50 mm 초과, 또는 약 100 mm 초과하는 두께를 갖는 알루미늄 제품을 지칭할 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, 쉐이트(shate)(시트 플레이트로도 지칭됨)는 일반적으로 약 4 mm 내지 약 15 mm의 두께를 갖는다. 예를 들어, 쉐이트는 약 4 mm, 약 5 mm, 약 6 mm, 약 7 mm, 약 8 mm, 약 9 mm, 약 10 mm, 약 11 mm, 약 12 mm, 약 13 mm, 약 14 mm, 또는 약 15 mm의 두께를 가질 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, 시트는 일반적으로 약 4 mm 미만의 두께를 갖는 알루미늄 합금 제품을 지칭한다. 예를 들어, 시트는 약 4 mm 미만, 약 3 mm 미만, 약 2 mm 미만, 약 1 mm 미만, 약 0.5 mm 미만, 약 0.3 mm 미만(예를 들어, 0.2 mm)의 두께를 가질 수 있다.

이 출원에서는 합금 템퍼 또는 조건에 대한 참조가 이루어질 수 있다. 가장 일반적으로 사용되는 합금 템퍼 설명에 대한 이해를 위해, "합금 및 템퍼 지정 시스템에 대한 미국 국가 표준(ANSI) H35"를 참조하라. F 조건 또는 템퍼는 제작된 알루미늄 합금을 지칭한다. O 조건 또는 템퍼는 어닐링 후의 알루미늄 합금을 지칭한다. 본원에서 H 템퍼로도 지칭되는 Hxx 조건 또는 템퍼는 열 처리(예를 들어, 어닐링)의 유무에 관계없이 냉간 압연 후 비-열 처리 가능한 알루미늄 합금을 지칭한다. 적합한 H 템퍼들는 HX1, HX2, HX3 HX4, HX5, HX6, HX7, HX8 또는 HX9 템퍼들을 포함한다. T1 조건 또는 템퍼는 열간 가공에서 냉각되고 자연적으로 에이징된(예를 들어, 실온에서) 알루미늄 합금을 지칭한다. T2 조건 또는 템퍼는 열간 가공, 냉간 가공 및 자연 에이징으로부터 냉각된 알루미늄 합금을 지칭한다. T3 조건 또는 템퍼는 열 처리, 냉간 가공 및 자연 에이징된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T4 조건 또는 템퍼는 열 처리 및 자연적으로 에이징된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T5 조건 또는 템퍼는 열간 가공으로부터 냉각되고 인공적으로 에이징된(예를 들어, 높은 온도에서) 알루미늄 합금을 지칭한다. T6 조건 또는 템퍼는 열 처리 및 인공적으로 에이징된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T7 조건 또는 템퍼는 열 처리 및 인공적으로 오버에이징된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T8x 조건 또는 템퍼는 열 처리, 냉간 가공 및 인공적으로 에이징된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. T9 조건 또는 템퍼는 열 처리, 인공적으로 에이징 및 냉간 가공된 알루미늄 합금 용액을 지칭한다. w 조건 또는 템퍼는 용액 열 처리 후의 알루미늄 합금을 지칭한다.

본원에 사용된 바와 같이, "주조 금속 제품", "주조 제품", "주조 알루미늄 합금 제품" 등과 같은 용어들은 상호 교환 가능하며 직접 냉각 주조(직접 냉각 공동 주조를 포함함) 또는 반 연속(semi-continuous) 주조, 연속 주조(예를 들어, 트윈 벨트 캐스터, 트윈 롤 캐스터, 블록 캐스터 또는 기타 연속 캐스터를 포함하여, 예를 들어 사용하여), 전자기 주조, 핫 탑 주조(hot top casting) 또는 임의의 기타 주조 방법에 의해 생성된 제품을 지칭할 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, "실온"의 의미는 약 15 ℃ 내지 약 30 ℃, 예를 들어 약 15 ℃, 약 16 ℃, 약 17 ℃, 약 18 ℃, 약 19 ℃, 약 20 ℃, 약 21 ℃, 약 22 ℃, 약 23 ℃, 약 24 ℃, 약 25 ℃, 약 26 ℃, 약 27 ℃, 약 28 ℃, 약 29 ℃ 또는 약 30 ℃의 온도를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "주변 조건들"의 의미는 약 실온의 온도, 약 20 % 내지 약 100 %의 상대 습도 및 약 975 밀리바(mbar) 내지 약 1050 mbar의 기압을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상대 습도는 약 20 %, 약 21 %, 약 22 %, 약 23 %, 약 24 %, 약 25 %, 약 26 %, 약 27 %, 약 28 %, 약 29 %, 약 30 %, 약 31 %, 약 32 %, 약 33 %, 약 34 %, 약 35 %, 약 36 %, 약 37 %, 약 38 %, 약 39 %, 약 40 %, 약 41 %, 약 42 %, 약 43 %, 약 44 %, 약 45 %, 약 46 %, 약 47 %, 약 48 %, 약 49 %, 약 50 %, 약 51 %, 약 52 %, 약 53 %, 약 54 %, 약 55 %, 약 56 %, 약 57 %, 약 58 %, 약 59 %, 약 60 %, 약 61 %, 약 62 %, 약 63 %, 약 64 %, 약 65 %, 약 66 %, 약 67 %, 약 68 %, 약 69 %, 약 70 %, 약 71 %, 약 72 %, 약 73 %, 약 74 %, 약 75 %, 약 76 %, 약 77 %, 약 78 %, 약 79 %, 약 80 %, 약 81 %, 약 82%, 약 83 %, 약 84 %, 약 85 %, 약 86 %, 약 87 %, 약 88 %, 약 89 %, 약 90 %, 약 91 %, 약 92 %, 약 93 %, 약 94 %, 약 95 %, 약 96 %, 약 97 %, 약 98 %, 약 99 %, 약 100 %, 또는 그 사이 어딘 가일 수 있다. 예를 들어, 기압은 약 975 mbar, 약 980 mbar, 약 985 mbar, 약 990 mbar, 약 995 mbar, 약 1000 mbar, 약 1005 mbar, 약 1010 mbar, 약 1015 mbar, 약 1020 mbar, 약 1025 mbar, 약 1030 mbar, 약 1035 mbar, 약 1040 mbar, 약 1045 mbar, 약 1050 mbar, 또는 그 사이 어딘 가일 수 있다.

본원에 개시된 모든 범위들은 그 안에 포함된 임의의 및 모든 하위 범위들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1 내지 10"의 명시된 범위는 최소값 1과 최대값 10 사이의 (그리고 이들을 포함하는) 임의의 및 모든 하위 범위들을 포함하는 것으로 간주되어야 한다. 즉, 모든 하위 범위들은 최소값 1 이상, 예를 들어 1 내지 6.1로 시작하고 최대값 10 이하, 예를 들어, 5.5 내지 10으로 끝난다. 달리 언급되지 않는 한, 요소의 구성량을 언급할 때 "최대"라는 표현은 요소가 선택 사항이며 해당 특정 요소의 0 % 구성을 포함함을 의미한다. 달리 언급하지 않는 한, 모든 조성 백분율은 중량 퍼센트(wt.%)이다.

본원에 설명된 금속 합금 제품들은 "금속 기판들" 또는 "금속 제품들"로 지칭될 수도 있다. 예시적인 금속 제품들은 금속 시트, 금속 플레이트, 금속 쉐이트, 및 본원에 설명된 양태들에 따라 불균일한 열 처리가 적용될 수 있는 다른 금속 물체들과 같은 압연 금속 제품들을 포함할 수 있다. 처리된 금속 기판들은 하나 이상의 블랭킹, 스탬핑, 드로잉, 롤 성형 또는 기타 기계적 공정들과 같은 기타 제품들로 성형될 수 있다.

본원에 사용된 바와 같이, "하나의(a)", "하나의(an)" 및 "상기(the)"의 의미는 문맥상 명백히 달리 명기하지 않는 한 단수 및 복수의 지시 대상들을 포함한다.

본원에 사용된 바와 같이, "및/또는"은 "및/또는"으로 구분된 목록의 항목들 중 하나, 모두 또는 임의의 조합이 목록에 포함됨을 의미한다. 예를 들어, "A, B 및/또는 C"는 "'A' 또는 'B' 또는 'C', 또는 'A 및 B', 또는 'A 및 C' 또는 'B 및 C', 도는 'A, B 및 C'와 동일하다.

재료들 또는 요소들을 포함한 피할 수 없는 불순물들은 금속의 고유한 특성들이나 가공 장비와의 접촉으로 인한 침출로 인해 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 금속 또는 금속 합금에 소량으로 존재할 수 있다. 알루미늄에서 일반적으로 발견되는 일부 불순물들은 철과 실리콘을 포함한다. 설명된 바와 같이, 합금은 합금 원소, 부수 원소 및 불가피한 불순물들을 제외한 모든 원소의 약 0.25 이하의 중량%를 함유할 수 있다.

금속 제조 방법 및 금속 합금 제품

본원에 설명된 금속, 금속 합금 및 금속 합금 제품(예를 들어, 금속 기판)은 당업자에게 공지된 임의의 적합한 주조 방법을 사용하여 주조될 수 있다. 몇 가지 비제한적인 예들로서, 주조 공정은 직접 냉각(DC) 주조 공정 또는 연속 주조(CC) 공정을 포함할 수 있다. 연속 주조 시스템은 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들(예를 들어, 움직이는 대향 벨트들, 롤들 또는 블록들), 한 쌍의 움직이는 대향 주조 표면들 사이의 주조 캐비티, 및 용융 금속 인젝터를 포함할 수 있다. 용융 금속 인젝터는 용융 금속이 용융 금속 인젝터를 빠져나가 주조 캐비티로 주입될 수 있는 단부 개구를 가질 수 있다.

주조 잉곳 또는 기타 주조 제품은 임의의 적절한 수단들로 가공될 수 있다. 선택적으로, 상기 공정 단계들은 시트들을 제조하는 데 사용될 수 있다. 이러한 가공 단계들은 이에 제한되는 것은 아니나, 당업자에게 공지된 바와 같은, 균질화, 열간 압연, 냉간 압연, 용액 열 처리 및 임의의 사전 에이징 단계를 포함한다.

균질화 단계에서, 주조 금속 제품과 같은 본원에 설명된 제품은 약 400 ℃ 내지 약 500 ℃ 범위의 온도로 가열된다. 예를 들어, 제품은 약 400 ℃, 약 410 ℃, 약 420 ℃, 약 430 ℃, 약 440 ℃, 약 450 ℃, 약 460 ℃, 약 470 ℃, 약 480 ℃, 약 490 ℃ 또는 약 500 ℃의 온도로 가열될 수 있다. 그런 다음, 제품을 일정 시간 동안 담그도록 한다(즉, 표시된 온도에서 유지). 일부 예들에서, 가열 및 담금 단계를 포함한 균질화 단계의 총 시간은 최대 24 시간이 될 수 있다. 예를 들어, 제품은 균질화 단계를 위해 최대 18 시간 동안 최대 500 ℃까지 가열되고 담가질 수 있다. 선택적으로, 제품은 균질화 단계를 위해 총 18 시간 이상 동안 490 ℃ 미만으로 가열되고 담가질 수 있다. 일부 경우에, 균질화 단계는 여러 공정들을 포함한다. 일부 비제한적 예들에서, 균질화 단계는 제1 시간 기간 동안 생성물을 제1 온도로 가열한 다음 제2 시간 기간 동안 제2 온도로 가열하는 것을 포함한다. 예를 들어, 제품은 약 3.5 시간 동안 약 465 ℃ 로 가열된 다음 약 6 시간 동안 약 480 ℃ 로 가열될 수 있다.

균질화 단계 후에, 열간 압연 단계가 수행될 수 있다. 열간 압연을 시작하기 전에, 균질화된 제품은 300 ℃ 내지 450 ℃ 사이의 온도로 냉각되도록 할 수 있다. 예를 들어, 균질화된 제품은 325 ℃ 내지 425 ℃ 또는 350 ℃ 내지 400 ℃의 온도로 냉각되도록 할 수 있다. 그런 다음, 제품은 300 ℃ 내지 450 ℃ 사이의 온도에서 열간 압연하여 열간 압연 플레이트, 열간 압연 쉐이트 또는 게이지가 3 mm 내지 200 mm(예를 들어, 3 mm, 4 mm, 5 mm, 6 mm, 7 mm, 8 mm, 9 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 35 mm, 40 mm, 45 mm, 50 mm, 55 mm, 60 mm, 65 mm, 70 mm, 75 mm, 80 mm, 85 mm, 90 mm, 95 mm, 100 mm, 110 mm, 120 mm, 130 mm, 140 mm, 150 mm, 160 mm, 170 mm, 180 mm, 190 mm, 200 mm 또는 그 사이의 모든 위치)인 열간 압연 시트를 생성할 수 있다.

그런 다음, 플레이트, 쉐이트 또는 시트는 기존의 냉간 압연기 및 기술을 사용하여 냉간 압연하여 시트로 만들 수 있다. 냉간 압연 시트는 약 0.5 내지 10 mm, 예를 들어 약 0.7 내지 6.5 mm의 게이지를 가질 수 있다. 선택적으로, 냉간 압연 시트는 0.5 mm, 1.0 mm, 1.5 mm, 2.0 mm, 2.5 mm, 3.0 mm, 3.5 mm, 4.0 mm, 4.5 mm, 5.0 mm, 5.5 mm, 6.0 mm, 6.5 mm, 7.0 mm, 7.5 mm, 8.0 mm, 8.5 mm, 9.0 mm, 9.5 mm, 또는 10.0 mm의 게이지를 가질 수 있다. 냉간 압연이 수행되어 최대 85 %의 게이지 감소(예를 들어, 최대 10 %, 최대 20 %, 최대 30 %, 최대 40 %, 최대 50 %, 최대 60 %, 최대 70 %, 최대 80 % 또는 최대 85 % 감소)를 나타내는 최종 게이지 두께를 만들 수 있다. 선택적으로, 냉간 압연 단계 동안 인터어닐링 단계가 수행될 수 있다. 인터어닐링 단계는 약 300 ℃ 내지 약 450 ℃(예를 들어, 약 310 ℃, 약 320 ℃, 약 330 ℃, 약 340 ℃, 약 350 ℃, 약 360 ℃, 약 370 ℃, 약 380 ℃, 약 390 ℃, 약 400 ℃, 약 410 ℃, 약 420 ℃, 약 430 ℃, 약 440 ℃ 또는 약 450 ℃)의 온도에서 수행될 수 있다. 일부 경우에, 인터어닐링 단계는 여러 공정들을 포함한다. 일부 비제한적 예들에서, 인터어닐링 단계는 제1 시간 기간 동안 플레이트, 쉐이트 또는 시트를 제1 온도로 가열한 다음 제2 시간 기간 동안 제2 온도로 가열하는 것을 포함한다. 예를 들어, 플레이트, 쉐이트 또는 시트는 약 410 ℃로 약 1 시간 동안 가열된 다음 약 330 ℃로 약 2 시간 동안 가열될 수 있다.

그후, 플레이트, 쉐이트 또는 시트는 용액 열 처리 단계를 거칠 수 있다. 용액 열 처리 단계는 가용성 입자들의 용액화를 초래하는 시트에 대한 임의의 통상적인 처리일 수 있다. 플레이트, 쉐이트 또는 시트는 최대 590 ℃(예를 들어, 400 ℃ 내지 590 ℃)의 피크 금속 온도(PMT)로 가열되고 해당 온도에서 일정 시간 동안 담가질 수 있다. 예를 들어, 플레이트, 쉐이트 또는 시트는 480 ℃에서 최대 30분(예를 들어, 0초, 60초, 75초, 90초, 5분, 10분, 20분, 25분, 또는 30분) 동안 담가질 수 있다. 가열 및 담가진 후 플레이트, 쉐이트 또는 시트는 200 ℃/s 이상의 속도로 500 내지 200 ℃의 온도로 급속 냉각된다. 일 예에서, 플레이트, 쉐이트 또는 시트는 450 ℃ 내지 200 ℃의 온도에서 200 ℃/초 이상의 퀀치 속도를 갖는다. 선택적으로, 냉각 속도는 더 빨라질 수 있다.

퀀칭 후, 플레이트, 쉐이트 또는 시트는 코일링 전에 플레이트, 쉐이트 또는 시트를 재가열함으로써 선택적으로 사전 에이징 처리를 거칠 수 있다. 사전 에이징 처리는 최대 6시간의 시간 시간 동안 약 70 ℃ 내지 약 125 ℃의 온도에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 사전 에이징 처리는 약 70 ℃, 약 75 ℃, 약 80 ℃, 약 85 ℃, 약 90 ℃, 약 95 ℃, 약 100 ℃, 약 105 ℃, 약 110 ℃, 약 115 ℃, 약 120 ℃ 또는 약 125 ℃의 온도에서 수행될 수 있다. 선택적으로, 사전 에이징 처리는 약 30 분, 약 1 시간, 약 2 시간, 약 3 시간, 약 4시간, 약 5시간 또는 약 6시간 동안 수행될 수 있다. 사전 에이징 처리는 복사 열, 대류 열, 유도 열, 적외선 열 등을 방출하는 장치와 같은, 가열 장치를 통해 플레이트, 쉐이트 또는 시트를 통과시킴으로써 수행될 수 있다.

개시된 금속 및 금속 금속 합금 제품의 사용 방법

본원에 설명된 금속 및 금속 합금 제품들은 항공기 및 철도 어플리케이션들 또는 임의의 기타 원하는 어플리케이션을 포함하여, 자동차 어플리케이션들 및 기타 운송 어플리케이션들에 사용될 수 있다. 예를 들어, 개시된 알루미늄 합금 제품들은 범퍼, 측면 빔, 루프 빔, 크로스 빔, 필라(pillar) 보강재(예를 들어, A-필라, B-필라 및 C-필라), 내부 패널, 외부 패널, 측면 패널, 내부 후드, 외부 후드 또는 트렁크 리드(trunk lid) 패널과 같은, 자동차 구조 부품들을 제조하는 데 사용될 수 있다. 본원에 설명된 알루미늄 합금 제품들 및 방법들은 예를 들어, 외부 및 내부 패널들을 제조하기 위해 항공기 또는 철도 차량 어플리케이션들에도 사용될 수 있다.

개시된 금속 및 급속 함금 제품 및 본원에 설명된 관련 방법들은 전자 어플리케이션들에도 사용될 수 있다. 예를 들어, 본원에 설명된 알루미늄 합금 제품들 및 방법들은 휴대폰 및 태블릿 컴퓨터를 포함하여, 전자 장치용 하우징을 제조하는 데 사용될 수 있다. 일부 예들에서, 알루미늄 합금 제품들은 휴대폰(예를 들어, 스마트 폰), 태블릿 하단 섀시 및 기타 휴대용 전자 제품의 외부 케이싱을 위한 하우징을 준비하는 데 사용될 수 있다. 개시된 금속 및 금속 합금 제품들과 기판들 및 본원에 설명된 관련 방법들도 다른 어플리케이션들에 사용될 수 있다.

금속 및 금속 합급 처리 방법

그 중에서도, 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘, 마그네슘 합금, 마그네슘 복합재 및 강철을 포함하는, 금속 및 금속 합금 제품들 및 그 결과로 생성된 처리된 금속 및 금속 합금 제품들이 본원에 설명된다. 일부 예들에서, 본원에 설명된 방법들에 사용하기 위한 금속들은 알루미늄 합금, 예를 들어 1xxx 시리즈 알루미늄 합금, 2xxx 시리즈 알루미늄 합금, 3xxx 시리즈 알루미늄 합금, 4xxx 시리즈 알루미늄 합금, 5xxx 시리즈 알루미늄 합금, 6xxx 시리즈 알루미늄 합금, 7xxx 시리즈 알루미늄 합금, 또는 8xxx 시리즈 알루미늄 합금을 포함한다. 일부 예들에서, 본원에 설명된 방법들에 사용하기 위한 재료들 및 제품들은 알루미늄, 알루미늄 합금, 마그네슘, 마그네슘 기반 재료, 마그네슘 합금, 마그네슘 복합재, 티타늄, 티타늄 기반 재료, 티타늄 합금, 구리, 구리 기반 재료, 복합재, 복합재에 사용된 시트 또는 레이터, 또는 임의의 기타 적합한 금속, 비금속 또는 재로들의 조합을 포함하여, 비철재료를 포함한다. 롤 결합 재료, 클래드 합금, 클래드 층, 이에 제한되는 것은 아니나 탄소 섬유 함유 재료와 같은 복합 재료, 또는 다양한 다른 재료와 같은 모놀리식 및 비모놀리식도 본원에 설명된 방법들에 유용하다. 일부 예들에서, 철을 함유하는 알루미늄 합금은 본원에 설명된 방법들에 유용하다.

비제한적 예들로서, 본원에 설명된 방법에 사용하기 위한 예시적인 AA1xxx 시리즈 알루미늄 합금들은 AA1100, AA1100A, AA1200, AA1200A, AA1300, AA1110, AA1120, AA1230, AA1230A, AA1235, AA1435, AA1145, AA1345, AA1445, AA1150, AA1350, AA1350A, AA1450, AA1370, AA1275, AA1185, AA1285, AA1385, AA1188, AA1190, AA1290, AA1193, AA1198, 또는 AA1199를 포함할 수 있다.

본원에 설명된 방법들에 사용하기 위한 비제한적인 예시적인 AA2xxx 시리즈 알루미큠 합금들은 AA2001, A2002, AA2004, AA2005, AA2006, AA2007, AA2007A, AA2007B, AA2008, AA2009, AA2010, AA2011, AA2011A, AA2111, AA2111A, AA2111B, AA2012, AA2013, AA2014, AA2014A, AA2214, AA2015, AA2016, AA2017, AA2017A, AA2117, AA2018, AA2218, AA2618, AA2618A, AA2219, AA2319, AA2419, AA2519, AA2021, AA2022, AA2023, AA2024, AA2024A, AA2124, AA2224, AA2224A, AA2324, AA2424, AA2524, AA2624, AA2724, AA2824, AA2025, AA2026, AA2027, AA2028, AA2028A, AA2028B, AA2028C, AA2029, AA2030, AA2031, AA2032, AA2034, AA2036, AA2037, AA2038, AA2039, AA2139, AA2040, AA2041, AA2044, AA2045, AA2050, AA2055, AA2056, AA2060, AA2065, AA2070, AA2076, AA2090, AA2091, AA2094, AA2095, AA2195, AA2295, AA2196, AA2296, AA2097, AA2197, AA2297, AA2397, AA2098, AA2198, AA2099, 또는 AA2199를 포함할 수 있다.

본원에 설명된 방법들에 사용하기 위한 비제한적인 예시적인 AA3xxx 시리즈 알루미늄 합금들은 AA3002, AA3102, AA3003, AA3103, AA3103A, AA3103B, AA3203, AA3403, AA3004, AA3004A, AA3104, AA3204, AA3304, AA3005, AA3005A, AA3105, AA3105A, AA3105B, AA3007, AA3107, AA3207, AA3207A, AA3307, AA3009, AA3010, AA3110, AA3011, AA3012, AA3012A, AA3013, AA3014, AA3015, AA3016, AA3017, AA3019, AA3020, AA3021, AA3025, AA3026, AA3030, AA3130, 또는 AA3065를 포함할 수 있다.

본원에 설명된 방법들에 사용하기 위한 비제한적인 예시적인 AA4xxx 시리즈 알루미늄 합금들은 AA4004, AA4104, AA4006, AA4007, AA4008, AA4009, AA4010, AA4013, AA4014, AA4015, AA4015A, AA4115, AA4016, AA4017, AA4018, AA4019, AA4020, AA4021, AA4026, AA4032, AA4043, AA4043A, AA4143, AA4343, AA4643, AA4943, AA4044, AA4045, AA4145, AA4145A, AA4046, AA4047, AA4047A, 또는 AA4147를 포함할 수 있다.

본원에 설명된 방법들에 사용하기 위한 비제한적인 예시적인 AA5xxx 시리즈 합금들은 AA5182, AA5183, AA5005, AA5005A, AA5205, AA5305, AA5505, AA5605, AA5006, AA5106, AA5010, AA5110, AA5110A, AA5210, AA5310, AA5016, AA5017, AA5018, AA5018A, AA5019, AA5019A, AA5119, AA5119A, AA5021, AA5022, AA5023, AA5024, AA5026, AA5027, AA5028, AA5040, AA5140, AA5041, AA5042, AA5043, AA5049, AA5149, AA5249, AA5349, AA5449, AA5449A, AA5050, AA5050A, AA5050C, AA5150, AA5051, AA5051A, AA5151, AA5251, AA5251A, AA5351, AA5451, AA5052, AA5252, AA5352, AA5154, AA5154A, AA5154B, AA5154C, AA5254, AA5354, AA5454, AA5554, AA5654, AA5654A, AA5754, AA5854, AA5954, AA5056, AA5356, AA5356A, AA5456, AA5456A, AA5456B, AA5556, AA5556A, AA5556B, AA5556C, AA5257, AA5457, AA5557, AA5657, AA5058, AA5059, AA5070, AA5180, AA5180A, AA5082, AA5182, AA5083, AA5183, AA5183A, AA5283, AA5283A, AA5283B, AA5383, AA5483, AA5086, AA5186, AA5087, AA5187, 또는 AA5088를 포함할 수 있다.

본원에 설명된 방법들에 사용하기 위한 비제한적인 예시적인 AA6xxx 시리즈 합금들은 AA6101, AA6101A, AA6101B, AA6201, AA6201A, AA6401, AA6501, AA6002, AA6003, AA6103, AA6005, AA6005A, AA6005B, AA6005C, AA6105, AA6205, AA6305, AA6006, AA6106, AA6206, AA6306, AA6008, AA6009, AA6010, AA6110, AA6110A, AA6011, AA6111, AA6012, AA6012A, AA6013, AA6113, AA6014, AA6015, AA6016, AA6016A, AA6116, AA6018, AA6019, AA6020, AA6021, AA6022, AA6023, AA6024, AA6025, AA6026, AA6027, AA6028, AA6031, AA6032, AA6033, AA6040, AA6041, AA6042, AA6043, AA6151, AA6351, AA6351A, AA6451, AA6951, AA6053, AA6055, AA6056, AA6156, AA6060, AA6160, AA6260, AA6360, AA6460, AA6460B, AA6560, AA6660, AA6061, AA6061A, AA6261, AA6361, AA6162, AA6262, AA6262A, AA6063, AA6063A, AA6463, AA6463A, AA6763, AA6963, AA6064, AA6064A, AA6065, AA6066, AA6068, AA6069, AA6070, AA6081, AA6181, AA6181A, AA6082, AA6082A, AA6182, AA6091, 또는 AA6092를 포함할 수 있다.

본원에 사용된 방법들에 사용하기 위한 비제한적인 예시적인 AA7xxx 시리즈 합금들은 AA7011, AA7019, AA7020, AA7021, AA7039, AA7072, AA7075, AA7085, AA7108, AA7108A, AA7015, AA7017, AA7018, AA7019A, AA7024, AA7025, AA7028, AA7030, AA7031, AA7033, AA7035, AA7035A, AA7046, AA7046A, AA7003, AA7004, AA7005, AA7009, AA7010, AA7011, AA7012, AA7014, AA7016, AA7116, AA7122, AA7023, AA7026, AA7029, AA7129, AA7229, AA7032, AA7033, AA7034, AA7036, AA7136, AA7037, AA7040, AA7140, AA7041, AA7049, AA7049A, AA7149,7204, AA7249, AA7349, AA7449, AA7050, AA7050A, AA7150, AA7250, AA7055, AA7155, AA7255, AA7056, AA7060, AA7064, AA7065, AA7068, AA7168, AA7175, AA7475, AA7076, AA7178, AA7278, AA7278A, AA7081, AA7181, AA7185, AA7090, AA7093, AA7095, 또는 AA7099를 포함할 수 있다.

특정 금속 및 금속 합금에서, 강도와 성형성은 서로 반비례할 수 있으며, 한 특성을 증가시키는 것은 다른 특성을 감소시킬 수 있다. 시트 금속 산업에서는 균일하거나 실질적으로 균일한 특성들을 가진 제품을 제공하는 것이 일반적이다. 이러한 구성은 스탬핑 또는 드로잉 공정에서와 같이, 시트 금속의 사용의 신뢰성을 허용할 수 있다. 일부 금속 또는 금속 합금은 강도 특성들에 바람직할 수 있는 반면, 다른 금속 또는 금속 합금은 성형성 특성들에 바람직할 수 있다. 가열 및/또는 가공 금속들이 이러한 특성들을 수정할 수 있음이 이해될 것이다.

도 1은 그 강도 및 성형성 특성들이 금속 제품의 영역에 걸쳐 어떻게 균일한지를 보여주는 플롯을 갖는, 시트 금속 제품과 같은 금속 제품 (100)의 개략도를 제공한다. 금속 제품이 가열됨에 따라, 그 성형성은 증가하는 반면, 그 강도는 감소할 수 있다. 도 2는 금속 제품(200)의 중간 영역(205)에서 가열에 노출되는, 시트 금속 제품과 같은 금속 제품(200)의 개략도를 제공한다. 많은 금속들은 높은 열전도율을 나타내므로, 금속 제품에 대한 열의 적용은 반드시 정밀한 국부 가열이 발생하지 않을 수 있다. 열 확산으로 인해 열이 금속 제품을 통해 빠르게 확산될 수 있다. 도 1로부터의 변화를 반영하여, 열이 어떻게 중간 영역(205)을 넘어 확산되고 중간 영역(205)을 넘어 금속 제품의 강도 및 성형성 특성들에 영향을 미칠 수 있는지를 예시하기 위한 플롯들이 도 2에 도시된다.

본 개시는 금속 제품의 영역에 걸쳐 더 복잡한 성형성 특성들 및 강도 분포들의 제어 및 생성을 허용한다. 예를 들어, 금속 제품의 다른 섹션들을 열 처리하고 조심스럽게 온도 분포를 제어함으로써, 강도 및 성형성 특성들이 공간적으로 가변적인 제품을 제공하기 위해 제어될 수 있다. 예를 들어, 도 3은 도 3의 플롯에 의해 도시된 바와 같이, 강도 및 성형성 특성들의 수정을 초래하는 상이한 부분들이 상이한 열 처리들을 거친 금속 제품(300)의 개략도를 제공한다. 예를 들어, 영역들(305)은 가열되는 부분들에 해당할 수 있는 반면, 영역들(310)은 냉각되는 영역들에 해당할 수 있다.

도 1 내지 3에 도시된 금속 제품(100, 200 및 300)은 예를 들어 시트 금속 코일의 시트 금속 블랭크 또는 섹션에 해당할 수 있다. 금속 제품(예를 들어, 쉐이트 또는 플레이트)의 다른 두께는 도 1 내지 3의 시트 금속과 동일한 방식으로 고려될 수 있으며, 이러한 제품은 금속 시트보다 3차원(예를 들어, 두께 치수)에 따라 불균일성을 더 쉽게 나타낼 수 있으며, 이는 금속 시트의 두께 치수에 따른 열전도율로 인해 두께 방향의 불균일성이 제한될 수 있다.

그러나, 일반적으로, 금속 제품의 강도 및/또는 성형성 특징은 임의의 바람직한 분포를 나타낼 수 있다. 압연 금속 제품에서, 이는 적어도 압연 방향 및/또는 횡방향(즉, 압연 방향에 수직)의 가변성에 대응할 수 있다. 일부 실시예들에서, 불균일한 열 처리는 횡방향으로만 적용될 수 있다. 도 4a는 롤-투-롤 처리 방법으로서 또는 압연 공정의 일부로서와 같이, 압연 방향(425)을 따라 균일하게 그리고 횡방향(430)을 따라 불균일하게 압연 금속 제품(400A)을 열 처리하는 개략도를 제공한다. 여기서, 시트 금속에 대응할 수 있는 압연 금속 제품(400A)은 예를 들어, 가열 시스템(405)에서 불균일한 열 처리를 받는다. 가열 시스템(405)은 가열, 퀀칭 및/또는 냉각을 포함하는 임의의 적절한 열 처리를 압연 금속 제품(400A)에 적용하여 열 처리된 압연 금속 제품(410A)을 생성할 수 있다. 예시된 바와 같이, 열 처리된 압연 금속 제품(410A)은 각각 열 처리된 압연 금속 제품(410A)의 에지들 및 중간에 대응하는 2개의 상이한 열 처리 영역들(415A 및 420A)을 나타낸다.

일부 실시예들에서, 열 처리는 압연 방향을 따라서만 불균일하게 적용될 수 있는 방면, 열 처리는 횡방향을 따라 균일하게 적용될 수 있다. 도 4b는 압연 방향(425)을 따라서만 압연 금속 제품(400B)을 불균일하게 열 처리하는 개략도를 제공한다. 여기서 압연 금속 제품(400B)은 가열 시스템(405)에서 불균일한 열 처리를 받는다. 예시된 바와 같이, 열 처리된 압연 금속 제품(410B)은 열 처리된 압연 금속 제품(410B)의 압연 방향에 따른 상이한 섹션들에 대응하는 2개의 상이한 열 처리 영역들(415B 및 420B)을 나타낸다. 압연 방향을 따라 상이한 영역들(예를 들어, 영역들(415B 및 420B))의 식별을 허용하기 위해, 열 처리된 압연 금속 제품(예를 들어, 열 처리된 압연 금속 제품(410B))은 선택적으로, 예컨대 영역들(415B 및 420B)의 반복된 쌍들 사이와 같이 상이한 열 처리 영역들 사이의 파손 또는 전이를 식별할 수 있는 열 처리된 압연 금속 제품의 표면에 등록 표기가 잉크로 표시되는 곳과 같은, 스텐실링 공정을 받게될 수 있다.

일부 실시예들에서, 불균일한 열 처리는 압연(425) 및 횡(430) 방향 둘 모두를 따라 적용될 수 있다. 도 4c는 압연 금속 제품(400C)을 불균일하게 열 처리하는 개략도를 제공한다. 여기서 압연 금속 제품(400C)은 가열 시스템(405)에서 불균일한 열 처리를 받는다. 예시된 바와 같이, 열 처리된 압연 금속 제품(410C)은 2개의 상이한 열 처리 영역들(415C 및 420C)을 나타낸다. 열 처리 영역(420C)은, 예를 들어 열 처리 영역 415C)에 의해 둘러싸인 영역의 중앙에 해당할 수 있으며, 이는 열 처리된 압연 금속 제품(410A) 영역들(420C)의 에지들 및 간격 섹션들에 해당할 수 있다. 다시, 스텐실링은 선택적으로 관심있는 관련 영역들의 등록 및 표기를 제공하는 데 사용될 수 있다.

단지 2개의 별개의 열 처리된 영역들이 도 4a 내지 4c에 예시되어 있지만, 개별적으로 열 처리된 섹션들의 임의의 적절한 수 또는 공간적 가변성이 구현될 수 있으며 횡방향(430) 및 압연 방향(425)에 따른 열 처리가 불연속적으로 또는 연속적으로 불균일할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 본원에 설명된 바와 같이, 불연속적으로 불균일한 열 처리는 도 3에 도시된 바와 같이, 특정 거리(예를 들어, mm 또는 cm)에 걸쳐 급격하게 변화하는 열 처리를 지칭할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 연속적으로 불균일한 열 처리는 도 2에 도시된 바와 같이, 특정 거리에 걸쳐 매끄럽게 가변되는 열 처리를 지칭할 수 있다. 가열 시스템(405)에 의해 적용되는 예시적인 열 처리 기술들은 도 5a 내지 5d를 참조하여 하기에 설명된다.

도 5a는 화염 충돌을 사용하는 공간적으로 불균일한 열 처리를 위한 기술의 개략도를 제공한다. 도 5a에서, 일련의 연료 버너들(505)은 금속 기판(510)의 영역에 걸쳐 분포된다. 각 연료 버너(505)는 제어 가능한 양의 연료를 독립적으로 연소할 수 있고/있거나 금속 제품(510) 내에서 원하는 불균일한 온도 프로파일을 확립하기 위해 금속 제품(510) 위의 거리에 독립적으로 위치될 수 있다. 일부 실시예들에서, 금속 제품(510)은 금속이 압연 방향(425)을 따라 운반되는 도 4a 내지 4c에 도시된 구성과 유사하게 움직일 수 있다. 이는 금속 제품이 특정 버너(505)를 지나 이동하는 데 필요한 시간량 동안만 금속 제품의 섹션이 특정 버너(505)에 노출될 수 있기 때문에, 특정 시간 기간 동안 열의 적용을 허용할 수 있다. 다른 실시예들에서, 금속 제품(510)은 정적상태(예를 들어, 시트 금속 블랭크의 처리 또는 시트 금속 길이의 일괄 처리)일 수 있으므로 연료 연소 기간은 특정 시간 기간 동안 열의 적용에 유용할 수 있다. 금속 제품의 속도, 연료 연소 기간, 금속 제품 위의 버너 위치, 버너에 제공되는 연료의 양/속도 등을 제어하는 것은 각각 독립적으로 금속 제품(510)의 온도 및/또는 열 처리 프로파일을 제어하는 유용한 방법들을 제공할 수 있다. 7개의 버너들(505)의 3열만이 도 5a에 도시되어 있지만, 버너들이 일부 위치들에 존재하지 않거나 일부 위치들에서 작동 또는 활성화되지 않는 배열들을 포함하여, 금속 제품의 공간적으로 불균일한 열 처리를 위한 화염 충돌 기술에 버너들의 임의의 바람직한 수, 그룹 및 배열이 적용될 수 있다. 또한, 화염 충돌 기술은 원하는 공간적으로 불균일한 열 처리를 달성하기 위해 단독으로 또는 다른 열 처리 기술과 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 서로 사이에 산재된 상이한 가열 및/또는 냉각 장치들을 포함하는 어레이들이 사용될 수 있다.

도 5b는 자기(전자기) 유도를 사용하는 공간적으로 불균일한 열 처리를 위한 기술의 개략도를 제공한다. 도 5b에서, 일련의 전자기 코일들(515)은 금속 기판(510)의 영역에 걸쳐 분포된다. 각 전자기 코일(515)은 회전 자기장을 생성하고 금속 제품(510) 및 가열 금속 제품(510)에서 와전류를 유도하기 위해 인가된 고주파 교류 전류를 사용하여 독립적으로 통전될 수 있다. 도 5b는 또한 금속 제품(510)의 영역에 걸쳐 분포된 일련의 회전 가능한 영구 자석들(520)을 보여준다. 각 회전 가능한 영구 자석(520)은 회전 자기장을 생성하고 금속 제품(510) 및 가열 금속 제품(510)에서 와전류를 유도하기 위해 상이한 속도들로 독립적으로 회전될 수 있다. 일부 실시예들에서, 금속 제품(510)은 금속 제품이 압연 방향(425)을 따라 운반되는 도 4a 내지 4c에 도시된 구성과 유사하게 움직일 수 있다. 이는 금속 제품의 한 섹션이 과거 이동하는 금속 제품에 필요한 시간량 동안 특정 전자기 코일(515) 및/또는 회전 가능한 영구 자석(520)으로부터의 회전 자기장에만 노출될 수 있기 때문에 특정 시간 기간 동안 열의 적용을 허용할 수 있다. 다른 실시예들에서, 금속 제품(510)은 정적상태(예를 들어, 시트 금속 블랭크의 처리 또는 시트 금속의 길이의 일괄 처리)일 수 있으므로 회전 자기장의 적용 기간은 전자기 코일(515)에 대한 AC 전압의 인가 기간에 의해 제어될 수 있거나 회전 가능한 영구 자석(520)의 회전 기간은 특정 시간 기간 동안 열의 적용에 유용할 수 있다. 금속 제품의 속도, 회전 자기장의 적용 기간, 자기장의 회전 속도(전자기 코일(515)에 인가된 AC 전압의 주파수 또는 회전 가능 영구 자석의 물리적 회전 또는 회전 가능 영구 자석을 통해), 금속 기판(510) 위의 전자기 코일(515) 또는 회전 가능 영구 자석(520)의 위치, 인접한 자기 소스들(전자기 코일(515) 및/또는 회전 가능 영구 자석(520)) 사이의 갭 간격, 전자기 코일(515)에 인가된 AC 전압의 크기 등은 금속 제품(510)의 온도 및/또는 열 처리 프로파일을 제어하는 유용한 방법들을 각각 독립적으로 제공할 수 있다. 일 예로서, 자기 소스 쌍들 사이의 간격이 작을수록 가열 속도가 높아질 수 있다. 6개의 전자기 코일들(515)의 3개의 열과 4개의 회전 가능한 자석들(520)의 3개의 열만이 임의의 바람직한 수 또는 그룹의 전자기 코일들 및/또는 회전 가능 영구 자석들이 전자기 코일들 및/또는 회전 가능 영구 자석들이 일부 위치들에 존재하지 않거나 일부 위치들에서 작동되거나 활성화되지 않는 배열들을 포함하여, 금속 제품의 공간적으로 불균일한 열 처리를 위한 자기 유도 기술에 적용될 수 있는 도 5b에 도시되어 있음이 이해될 것이다. 또한, 자기 유도 기술은 원하는 공간적으로 불균일한 열 처리를 달성하기 위해 단독으로 또는 다른 열 처리 기술과 조합하여 사용될 수 있다.

도 5c는 유체(예들 들어, 물, 수용액 또는 오일과 같은 액체, 또는 공기, 질소 또는 아르곤 등과 같은 가스 등)에 대한 노출을 사용하여 공간적으로 불균일한 열 처리를 위한 기술의 개략도를 제공한다. 도 5c에서, 일련의 노즐들(525)은 금속 제품(510)의 영역에 걸쳐 분포된다. 각 노즐(525)은 금속 제품(510)을 유체에 노출시키도록 독립적으로 작동될 수 있다. 각 노즐(525)로부터의 유체의 조성물들은 독립적일 수 있다. 각 노즐(525)로부터의 유체의 온도들은 독립적일 수 있다. 각 노즐(525)로부터의 유체들의 유속들은 독립적일 수 있다. 금속 제품(510)이 가열되는 경우, 금속 제품(510)을 액체에 노출시키는 공정은 퀀칭으로 지칭될 수 있으며, 이는 금속 제품(510)의 전체 또는 일부분들의 온도를 급속하게 감소되도록 할 수 있다. 퀀칭 동안 퀀치 속도 및 온도 프로파일에 대한 제어는 금속 제품(510)의 성형성 특징 및/또는 강도를 제어하는 데 유용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 금속 제품(510)은 금속 제품이 압연 방향(425)을 따라 운반되는 도 4a 내지 4c에 도시된 구성과 유사하게 움직일 수 있다. 이는 금속 제품이 노즐을 지나 이동하는 데 필요한 시간량 동안만 금속 제품의 섹션이 특정 노즐(525)에 노출될 수 있기 때문에, 특정 시간 기간 동안 유체의 적용을 허용할 수 있다. 다른 실시예들에서, 금속 제품(510)은 정적상태(예를 들어, 시트 금속 블랭크의 처리 또는 시트 금속의 길이의 일괄 처리)일 수 있으므로 적용 유체의 기간은 노출 기간에 의해 제어될 수 있거나 상이한 노즐들(525)로부터의 유체 노출 시퀀스들은 특정 시간 기간 동안 특정 열 처리를 달성하는 데 유용할 수 있다. 금속 제품의 속도, 유체에 대한 노출 기간, 유체의 조성, 유체의 온도, 유체의 유속, 노즐 (525)의 위치 등을 제어하는 것은 각각 금속 제품(510)의 온도 및/또는 또는 열 처리 프로파일을 제어하는 유용한 방법들을 제공할 수 있다. 7개의 노즐들(525)의 3열만이 도 5c에 도시되어 있지만, 노즐들이 일부 위치들에 존재하지 않거나 일부 위치들에서 작동 또는 활성화되지 않는 배열들을 포함하여, 금속 제품의 공간적으로 불균일한 열 처리를 위한 유체 처리 기술에 노즐들의 임의의 바람직한 수 또는 그룹이 적용될 수 있다. 또한, 유체 처리 기술은 원하는 공간적으로 불균일한 열 처리를 달성하기 위해 단독으로 또는 다른 열 처리 기술과 조합하여 사용될 수 있다.

일부 실시예들에서, 금속 제품의 다른 부분에서 열이 제거되는 동시에 금속 제품의 일부에 열이 가해질 수 있다. 이러한 결합된 열 추가/열 제거 기술은 유리하게는 특정 열 처리 프로파일의 국부화를 제공하고 열 확산의 효과를 최소화할 수 있다. 금속들은 일반적으로 큰 열 전도율들(예를 들어, 약 10 W/m·K 초과)을 갖기 때문에, 많은 금속들의 열 확산 속도가 매우 높을 수 있음이 이해될 것이다. 금속 제품의 한 영역에 추가된 열이 금속 제품의 다른 영역으로 빠르게 전달되는 것을 방지하기 위해, 열의 적어도 일부가 인접 위치에서 제거될 수 있다. 금속 제품은 예를 들어, 상기 개시된 기술들을 사용하여 가열될 수 있으며, 오일, 물 또는 가스와 같은 유체에 노출되어 열이 제거될 수 있다.

다른 가열 또는 냉각 요소들은 제한없이, 금속 제품으로부터 열의 도입 또는 열의 제거를 제어하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예들에서, 금속 제품의 공간적으로 불균일한 열 처리를 위해 열전 히트 펌프들이 사용될 수 있다. 열전 히트 펌프들은 열전 히트 펌프의 두 금속들 사이의 접합부를 통해 열을 전달하기 위해 펠티에 효과를 사용하는 솔리드 스테이트 장치들에 해당한다. 열전 히트 펌프의 전류 흐름 방향에 따라, 열이 반대 방향으로 전달되며, 이는 동일한 장치가 열을 추가하거나 열을 제거하는 기능을 수행하게 할 수 있다. 이러한 장치는 가열 및 냉각 목적 둘 다를 위해 단일 장치가 사용될 수 있으므로 열처리에 유연성을 제공한다. 도 5d는 금속 제품(510)의 열처리에 사용되는 열전 히트 펌프들(530)의 어레이의 개략도를 제공한다. 도 5d의 각 개별 열전 히트 펌프(530)는 금속 제품(510) 내로 또는 이로부터 열을 제공하거나 방출하기 위해 개별 히트 싱크들을 포함하는 것으로 예시되어 있다. 일부 실시예들에서, 공통 히트 싱크는 개별 열전 히트 펌프(530)로부터/로의 열이 공통 히트 싱크로/로부터 제공되도록 제공될 수 있다. 이러한 구성은 냉각용 열전 히트 펌프들이 가열용 열전 히트 펌프들에 인접한 상황들에 이점들을 제공할 수 있다. 열전 히트 펌프들(530)로의 전류 흐름의 방향 및 크기, 열전 히트 펌프들(530)과 금속 제품(510) 사이의 접촉 기간(예를 들어, 금속 제품(510)에 대해 열전 히트 펌프들(530)을 올리거나 내림으로써) 등을 제어하는 것은 각각 금속 제품(510)의 온도 및/또는 열 처리 프로파일을 제어하는 유용한 방법들을 제공할 수 있다. 6개의 열전 히트 펌프들(530)의 6열만이 도 5d에 도시되어 있지만, 열전 히트 펌프들이 일부 위치들에 존재하지 않거나 일부 위치들에서 작동 또는 활성화되지 않는 배열들을 포함하여, 금속 제품의 공간적으로 불균일한 열 처리에 열전 히트 펌프들의 임의의 바람직한 수 또는 그룹이 사용될 수 있다. 또한, 열전 히트 펌프-기반 기술은 원하는 공간적으로 불균일한 열 처리를 달성하기 위해 단독으로 또는 다른 열 처리 기술과 조합하여 사용될 수 있다.

도 6은 금속 제품(600)의 열처리를 위해 열전 히트 펌프들을 사용하기 위한 다른 구성을 제공한다. 여기서, 열전 히트 펌프들(605)의 어레이는 컨베이어(610)의 일부로서 제공되며, 이는 금속 제품(600)이 방향(615)을 따라 움직일 때 적절한 열 처리를 허용하기 위해 금속 제품(600)과 열전 히트 펌프(605) 사이의 접촉에 충분한 시간을 허용하는 데 유용할 수 있다. 유리하게는, 이러한 구성은 다른 압연 처리 장비와 인라인으로 컨베이어 시스템을 사용하여 금속 제품(600)에 원하는 열 처리를 직접 "인쇄"하도록 할 수 한다. 열전 히트 펌프들(605)이 도 6에서 컨베이어(610)의 일부로서 제공되지만, 이러한 구성은 제한하려는 것이 아니며, 다른 구성들이 고려되고 열전 히트 펌프들의 어레이를 포함하는 롤러 및 열전 히트 펌프들의 어레이를 포함하는 이동식 플랫폼과 같은, 컨베이어(600) 대신에 사용될 수 있다. 그러나, 각 구성에서, 접촉 기간은 적절한 열 처리를 허용하기에 충분한 시간일 수 있다. 도 6에서, 열전 히트 펌프들(605)에 의해 금속 제품(600)에 적용되는 열 처리는 열 처리(예를 들어, 금속 기판(600)의 에지들에서)의 세 가지 다른 레벨들을 포함하는 것으로 예시되며, 뿐만 아니라 도 4c에 예시된 구성과 유사하게 압연 방향(615) 및 횡방향(620)을 따라 공간적으로 불균일한 열 처리를 생성하기 위한 것과 같은, 열 처리(예를 들어, 금속 기판(600)의 중간)가 없는 것으로 예시된다. 금속 제품의 에지들과 중앙이 서로 다른 열 처리를 받는 이러한 구성은 금속 시트의 에지들이 헤밍될 수 있고 금속 시트의 다른 부분들에 비해 증가된 성형성 특성으로부터 이익을 얻을 수 있는 것과 같은 다양한 실시예들에 유용할 수 있다.

도 7은 도 4a 내지 4c, 5a 내지 5d 또는 6에 도시된 임의의 열 처리 기술들을 사용하는 것과 같은, 열 처리 후의 예시적인 금속 제품(700)의 개략도를 제공한다. 금속 제품(700)은 3가지 상이한 레벨들의 열 처리들(705, 710 및 715)로 표현된 금속의 개별 부분들을 갖는 것으로 예시된다. 열 처리들(705, 710 및 715)은 임의의 특정 수단을 사용하여 열의 적용 또는 열의 제거를 나타낼 수 있으며, 일반적으로 상이한 가열, 냉각 또는 퀀칭 기술들의 조합들을 포함하는 상이한 열 처리들을 나타내도록 의도된다. 예를 들어, 열 처리(705)는 가열 또는 냉각/퀀칭을 나타낼 수 있고, 열 처리(710)는 동일하거나 상이한 가열 또는 냉각/퀀칭을 나타낼 수 있으며, 열 처리(715)는 추가로 동일하거나 상이한 가열 또는 냉각/퀀칭을 나타낼 수 있다. 도 7의 열 처리들(705, 710 및 715)이 금속 제품(700)의 비-열 처리 영역들이 그들 사이에 이격되어 있는 예시되어 있지만, 상이한 열 처리 영역들은 일부 실시예들에서 선택적으로 서로 접하거나 심지어 중첩할 수 있다. 금속 제품(700)의 열 처리된 영역들이 그 형태가 직사각형 또는 정사각형으로 도시되어 있지만, 임의의 적절한 형태들이 사용될 수 있고 가열/냉각/퀀칭 소스 형태, 위치, 간격 등, 금속 제품(700)의 열전도율, 열 처리 동안 가열/냉각/퀀칭 적용 기간 등에 의해 지시될 수 있음이 또한 이해될 것이다.

하기 예들은 그 어떠한 제한도 구성하지 않지만, 동시에 본 발명을 더 설명하도록 제공될 것이다. 반대로, 본원의 설명을 읽은 후 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 당업자에게 이들 자체를 제안할 수 있는 다양한 실시예들, 수정들 및 등가물들에 대한 수단이 있음을 명확하게 이해해야 한다. 다음의 예들에 설명된 연구 동안, 달리 명시되지 않는 한, 통상적인 절차이 진행되었다. 절차들 중 일부는 예시를 목적으로 하기에 설명되어 있다.

예 A

도 8은 다이를 사용하여 스탬핑된 제품을 형성하기 위해 시트 금속 블랭크를 드로잉하는 개요를 제공한다. 예시된 바와 같이, 시트 금속 블랭크(800)는 공간적으로 불균일한 열 처리를 받은 시트 금속 블랭크에 해당한다. 다이(805)의 구성 요소들이 도 8의 화살표들로 표시된 바와 같이 함께 모임에 따라, 시트 금속 블랭크(800)는 스탬핑된 금속 제품(810)을 형성하도록 드로잉된다.

여기서, 다이(805)는 비-평면 프로파일을 나타내고, 상이한 변형 레벨들이 여러 상이한 영역들에서 시트 금속 블랭크(800) 상에 부여되어야 한다. 따라서, 시트 금속 블랭크(800)는 상이한 영역들에서 상이한 강도 및/또는 성형성 특성들을 갖는 것으로부터 이익들을 얻을 수 있으므로, 이에 따라 열 처리될 수 있다. 예를 들어, 시트 금속 블랭크는 중간 영역(815)에서 상대적으로 높은 강도 및 낮은 성형성 특성들을 갖고 측면 영역들(820) 및 코너 영역들(825)에서 더 많은 성형성을 갖도록 열 처리(또는 미처리)될 수 있다. 스탬핑 동안 부여되는 변형에 따라, 코너 영역들(825)은 측면 영역들(820)보다 더 높은 성형성 특성들을 갖는 것이 유리할 수 있다. 또한, 에지 영역(830)은 헤밍(hemming)될 수 있고, 추가로 상이한 최적 또는 바람직한 강도/성형성 특징을 필요로 할 수 있다. 스탬핑 시, 다이(805)의 프로파일은 드로잉 공정에서 시트 금속 블랭크(800)로 형성된다. 시트 금속 블랭크(800)에 공간적으로 불균일한 열 처리를 제공함으로써, 정확한 성형성 특징 및 강도 배열이 시트 금속 블랭크(800)에 제공될 수 있다. 이는 유리하게 스탬핑 공정을 개선하고 더 적은 결함 또는 부적합한 스탬핑된 금속 제품(810)을 초래할 수 있다.

실례들

하기에 사용된 바와 같이, 일련의 실례들에 대한 모든 참조는 이러한 이러한 예시들 각각에 대한 참조로 분리하여(disjunctively) 이해해야 한다(예를 들어, "실례 1-4"는 "실례 1, 2, 3, 또는 4"로 이해해야 한다).

실례 1은 방법으로서, 금속 기판에 공간적으로 불균일한 열 처리 공정을 적용하여 맞춤형의 공간적으로 불균일한 강도 프로파일과 맞춤형의 공간적으로 불균일한 성형성 프로파일을 갖는 열 처리된 금속 제품을 생성하는 단계를 포함하며, 공간적으로 불균일한 열 처리 공정은 가열, 냉각 및/또는 퀀칭 요소들의 어레이를 사용하여 금속 제품의 다른 영역들을 가열 또는 냉각시키는 단계를 포함한다.

실례 2는 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 방법으로서, 공간적으로 불균일한 열 처리 공정은 금속 제품의 제1 영역을 가열하여 금속 제품의 제1 영역에서 제1 온도 프로파일을 달성하는 단계 및 금속 제품의 제2 영역을 가열하여 금속 제품의 제2 영역에서 제2 온도 프로파일을 달성하는 단계를 포함한다.

실례 3은 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 방법으로서, 공간적으로 불균일한 열 처리 공정은 금속 제품의 제1 영역을 냉각하여 금속 제품의 제1 영역에서 제1 온도 프로파일을 달성하는 단계 및 금속 제품의 제2 영역을 냉각하여 금속 제품의 제2 영역에서 제2 온도 프로파일을 달성하는 단계를 포함한다.

실례 4는 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 방법으로서, 공간적으로 불균일한 열 처리 공정은 금속 제품의 제1 영역을 가열하여 금속 제품의 제1 영역에서 제 1 온도 프로파일을 달성하는 단계 및 금속 제품의 제2 영역을 냉각하여 금속 제품의 제2 영역에서 제2 온도 프로파일을 달성하는 단계를 포함한다.

실례 5는 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 방법으로서, 공간적으로 불균일한 열 처리 공정은 제1 퀀치 프로파일에 따라 금속 제품의 제1 영역을 퀀칭하는 단계 및 제2 퀀치 프로파일에 따라 금속 제품의 제2 영역을 퀀칭하는 단계를 포함한다.

실례 6은 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 방법으로서, 공간적으로 불균일한 열 처리 공정은 직접 화염 충돌 공정, 자기 또는 전자기 유도 공정, 스프레이 냉각 또는 스프레이 퀀칭 공정, 열전 가열 공정, 열전 냉각 공정 또는 이들의 임의의 조합을 사용하여 금속 제품을 가열, 냉각 및/또는 퀀칭하는 단계를 포함한다.

실례 7은 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 방법으로서, 공간적으로 불균일한 열 처리 공정은 가열, 냉각 및/또는 퀀칭 요소들의 1차원 어레이를 사용하여 금속 제품의 상이한 영역들을 가열 또는 냉각시키는 단계를 포함한다.

실례 8은 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 방법으로서, 공간적으로 불균일한 열 처리 공정은 가열, 냉각 및/또는 퀀칭 요소들의 2차원 어레이를 사용하여 금속 제품의 상이한 영역들을 가열 또는 냉각시키는 단계를 포함한다.

실례 9는 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 방법으로서, 금속 제품은 시트 금속 블랭크를 포함한다.

실례 10은 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 방법으로서, 금속 제품은 금속 코일의 적어도 일부를 포함한다.

실례 11은 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 방법으로서, 금속 제품은 움직이고 있다.

실례 12는 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 방법으로서, 금속 제품은 금속 층 및 제2 층을 포함하는 복합 제품을 포함하며, 제2 층은 제2 금속 층, 직물 층, 섬유 층, 탄소 섬유 층, 폴리머 층, 프리폴리머 층 또는 열경화성 플라스틱 층 중 하나 이상을 포함한다.

실례 13은 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 방법으로서, 다이를 사용하여 열 처리된 금속 제품을 스탬핑하는 단계를 더 포함한다.

실례 14는 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 방법으로서, 맞춤형의 공간적으로 불균일한 강도 프로파일 및 맞춤형의 공간적으로 불균일한 성형성 프로파일은 금속 제품을 스탬핑 또는 드로잉 공정에 적용 시 금속 제품에 부여된 결함들을 감소시키도록 선택된다.

실례 15는 금속 제품으로서, 금속 기판을 공간적으로 불균일한 열 처리로 처리하여 생성된, 공간적으로 불균일한 강도 프로파일과 공간적으로 불균일한 성형성 프로파일을 갖는 열 처리된 금속 제품을 포함하며, 공간적으로 불균일한 열 처리 공정은 가열, 냉각 및/또는 퀀칭 요소들의 어레이를 사용하여 금속 제품의 다른 영역들을 가열 또는 냉각시키는 것을 포함한다.

실례 16은 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 금속 제품으로서, 금속 제품을 공간적으로 불균일한 열 처리로 처리하는 것은 금속 제품의 제1 영역을 가열하여 금속 제품의 제1 영역에서 제1 온도 프로파일을 달성하는 것 및 금속 제품의 제2 영역을 가열하여 금속 제품의 제2 영역에서 제2 온도 프로파일을 달성하는 것을 포함한다.

실례 17은 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 금속 제품으로서, 금속 제품을 공간적으로 불균일한 열 처리로 처리하는 것은 금속 제품의 제1 영역을 냉각하여 금속 제품의 제1 영역에서 제1 온도 프로파일을 달성하는 것 및 금속 제품의 제2 영역을 냉각하여 금속 제품의 제2 영역에서 제2 온도 프로파일을 달성하는 것을 포함한다.

실례 18은 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 금속 제품으로서, 금속 제품을 공간적으로 불균일한 열 처리로 처리하는 것은 금속 제품의 제1 영역을 가열하여 금속 제품의 제1 영역에서 제 1 온도 프로파일을 달성하는 것 및 금속 제품의 제2 영역을 냉각하여 금속 제품의 제2 영역에서 제2 온도 프로파일을 달성하는 것을 포함한다.

실례 19는 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 금속 제품으로서, 금속 제품을 공간적으로 불균일한 열 처리로 처리하는 것은 제1 퀀치 프로파일에 따라 금속 제품의 제1 영역을 퀀칭하는 것 및 제2 퀀치 프로파일에 따라 금속 제품의 제2 영역을 퀀칭하는 것을 포함한다.

실례 20은 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 금속 제품으로서, 금속 제품을 공간적으로 불균일한 열 처리로 처리하는 것은 직접 화염 충돌 공정, 자기 또는 전자기 유도 공정, 스프레이 냉각 또는 스프레이 퀀칭 공정, 열전 가열 공정, 열전 냉각 공정 또는 이들의 임의의 조합을 사용하여 금속 제품을 가열, 냉각 및/또는 퀀칭하는 것을 포함한다.

실례 21은 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 금속 제품으로서, 공간적으로 불균일한 열 처리 공정은 가열, 냉각 및/또는 퀀칭 요소들의 1차원 어레이를 사용하여 금속 제품의 상이한 영역들을 가열 또는 냉각시키는 것을 포함한다.

실례 22는 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 금속 제품으로서, 공간적으로 불균일한 열 처리 공정은 가열, 냉각 및/또는 퀀칭 요소들의 2차원 어레이를 사용하여 금속 제품의 상이한 영역들을 가열 또는 냉각시키는 것을 포함한다.

실례 23은 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 금속 제품으로서, 금속 제품은 시트 금속 블랭크를 포함한다.

실례 24는 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 금속 제품으로서, 금속 제품은 금속 코일의 적어도 일부를 포함한다.

실례 25는 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 금속 제품으로서, 금속 제품은 금속 층 및 제2 층을 포함하는 복합 제품을 포함하며, 제2 층은 제2 금속 층, 직물 층, 섬유 층, 탄소 섬유 층, 폴리머 층, 프리폴리머 층 또는 열경화성 플라스틱 층 중 하나 이상을 포함한다.

실례 26은 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 금속 제품으로서, 금속 제품을 공간적으로 불균일한 열 처리로 처리하는 것은 움직이는 동안 금속 제품을 처리하는 것을 포함한다.

실례 27은 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 금속 제품으로서, 다이를 사용하여 열 처리된 금속 제품을 스탬핑하여 형성된 스탬핑된 금속 제품에 해당한다.

실례 28은 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 금속 제품으로서, 맞춤형의 공간적으로 불균일한 강도 프로파일 및 맞춤형의 공간적으로 불균일한 성형성 프로파일은 금속 제품을 스탬핑 또는 드로잉 공정에 적용 시 금속 제품에 부여된 결함들을 감소시키도록 선택된다.

실례 29는 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 금속 제품으로서, 금속 제품은 알루미늄 합금 제품인다.

실례 30은 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 금속 제품으로서, 금속 제품은 압연 금속 제품이다.

실례 31은 이전 또는 이후의 실례들 중 어느 하나의 금속 제품으로서, 금속 제품은 시트 금속이다.

상기에 인용된 모든 특허들, 간행물들 및 초록들은 그 전체가 본원에 참조로 통합된다. 예시된 실시예들을 포함하여, 실시예들에 대한 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로만 제시되었으며, 개시된 정확한 형태들에만 철저하거나 제한되도록 의도되지 않는다. 이들의 수많은 수정들, 적응들 및 사용들은 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (20)

1. 방법에 있어서,
   금속 제품에 공간적으로 불균일한 열 처리 공정을 적용하여 맞춤형의 공간적으로 불균일한 강도 프로파일과 맞춤형의 공간적으로 불균일한 성형성 프로파일을 갖는 열 처리된 금속 제품을 생성하는 단계를 포함하며, 상기 공간적으로 불균일한 열 처리 공정은 가열 요소들, 냉각 요소들, 퀀칭 요소들의 어레이 또는 이들의 임의의 조합을 사용하여 상기 금속 제품의 다른 영역들을 가열 또는 냉각시키는 단계를 포함하는, 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 공간적으로 불균일한 열 처리 공정은 상기 금속 제품의 제1 영역을 가열하여 상기 금속 제품의 상기 제1 영역에서 제1 온도 프로파일을 달성하는 단계 및 상기 금속 제품의 제2 영역을 가열하여 상기 금속 제품의 상기 제2 영역에서 상기 제1 온도 프로파일과 다른 제2 온도 프로파일을 달성하는 단계를 포함하는, 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 공간적으로 불균일한 열 처리 공정은 상기 금속 제품의 제1 영역을 냉각하여 상기 금속 제품의 상기 제1 영역에서 제1 온도 프로파일을 달성하는 단계 및 상기 금속 제품의 제2 영역을 냉각하여 상기 금속 제품의 상기 제2 영역에서 상기 제1 온도 프로파일과 다른 제2 온도 프로파일을 달성하는 단계를 포함하는, 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 공간적으로 불균일한 열 처리 공정은 상기 금속 제품의 제1 영역을 가열하여 상기 금속 제품의 상기 제1 영역에서 제 1 온도 프로파일을 달성하는 단계 및 상기 금속 제품의 제2 영역을 냉각하여 상기 금속 제품의 상기 제2 영역에서 제2 온도 프로파일을 달성하는 단계를 포함하는, 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 공간적으로 불균일한 열 처리 공정은 제1 퀀치 프로파일에 따라 상기 금속 제품의 제1 영역을 퀀칭하는 단계 및 제2 퀀치 프로파일에 따라 상기 금속 제품의 제2 영역을 퀀칭하는 단계를 포함하는, 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 공간적으로 불균일한 열 처리 공정은 직접 화염 충돌 공정, 자기 또는 전자기 유도 공정, 스프레이 냉각 또는 스프레이 퀀칭 공정, 열전 가열 공정, 열전 냉각 공정 또는 이들의 임의의 조합을 사용하여 상기 금속 제품을 가열, 냉각 또는 퀀칭하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는, 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 공간적으로 불균일한 열 처리 공정은 적어도 가열 요소들, 냉각 요소들, 퀀칭 요소들의 1차원 어레이 또는 2차원 어레이, 또는 이들의 임의의 조합을 사용하여 상기 금속 제품의 다른 영역들을 가열 또는 냉각시키는 단계를 포함하는, 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 금속 제품은 금속 층 및 제2 층을 포함하는 복합 제품을 포함하며, 상기 제2 층은 제2 금속 층, 직물 층, 섬유 층, 탄소 섬유 층, 폴리머 층, 프리폴리머 층 또는 열경화성 플라스틱 층 중 하나 이상을 포함하는, 방법.
9. 제1항에 있어서, 다이를 사용하여 상기 열 처리된 금속 제품을 스탬핑하는 단계를 더 포함하는, 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 맞춤형의 공간적으로 불균일한 강도 프로파일 및 상기 맞춤형의 공간적으로 불균일한 성형성 프로파일은 상기 금속 제품을 스탬핑 또는 드로잉 공정에 적용 시 상기 금속 제품에 부여된 결함들을 감소시키도록 선택되는, 방법.
11. 금속 제품에 있어서,
    금속 제품을 공간적으로 불균일한 열 처리로 처리하여 생성된, 공간적으로 불균일한 강도 프로파일과 공간적으로 불균일한 성형성 프로파일을 갖는 열 처리된 금속 제품을 포함하며, 상기 공간적으로 불균일한 열 처리는 적어도 가열 요소들, 냉각 요소들, 퀀칭 요소들의 어레이, 또는 이들의 조합을 사용하여 상기 금속 제품의 다른 영역들을 가열 또는 냉각시키는 것을 포함하는, 금속 제품.
12. 제11항에 있어서, 상기 금속 제품을 공간적으로 불균일한 열 처리로 처리하는 것은 상기 금속 제품의 제1 영역을 가열하여 상기 금속 제품의 상기 제1 영역에서 제1 온도 프로파일을 달성하는 것 및 상기 금속 제품의 제2 영역을 가열하여 상기 금속 제품의 상기 제2 영역에서 상기 제1 온도 프로파일과 다른 제2 온도 프로파일을 달성하는 것을 포함하는, 금속 제품.
13. 제11항에 있어서, 상기 금속 제품을 공간적으로 불균일한 열 처리로 처리하는 것은 상기 금속 제품의 제1 영역을 냉각하여 상기 금속 제품의 상기 제1 영역에서 제1 온도 프로파일을 달성하는 것 및 상기 금속 제품의 제2 영역을 냉각하여 상기 금속 제품의 상기 제2 영역에서 상기 제1 온도 프로파일과 다른 제2 온도 프로파일을 달성하는 것을 포함하는, 금속 제품.
14. 제11항에 있어서, 상기 금속 제품을 공간적으로 불균일한 열 처리로 처리하는 것은 상기 금속 제품의 제1 영역을 가열하여 상기 금속 제품의 상기 제1 영역에서 제1 온도 프로파일을 달성하는 것 및 상기 금속 제품의 제2 영역을 냉각하여 상기 금속 제품의 상기 제2 영역에서 제2 온도 프로파일을 달성하는 것을 포함하는, 금속 제품.
15. 제11항에 있어서, 상기 금속 제품을 공간적으로 불균일한 열 처리로 처리하는 것은 제1 퀀치 프로파일에 따라 상기 금속 제품의 제1 영역을 퀀칭하는 것 및 제2 퀀치 프로파일에 따라 상기 금속 제품의 제2 영역을 퀀칭하는 것을 포함하는, 금속 제품.
16. 제11항에 있어서, 상기 금속 제품을 공간적으로 불균일한 열 처리로 처리하는 것은 직접 화염 충돌 공정, 자기 또는 전자기 유도 공정, 스프레이 냉각 또는 스프레이 퀀칭 공정, 열전 가열 공정, 열전 냉각 공정 또는 이들의 임의의 조합을 사용하여 상기 금속 제품을 가열, 냉각 또는 퀀칭하는 것 중 적어도 하나를 포함하는, 금속 제품.
17. 제11항에 있어서, 상기 공간적으로 불균일한 열 처리는 적어도 가열 요소들, 냉각 요소들, 퀀칭 요소들의 1차원 어레이 또는 2차원 어레이, 또는 이들의 임의의 조합을 사용하여 상기 금속 제품의 다른 영역들을 가열 또는 냉각시키는 것을 포함하는, 금속 제품.
18. 제11항에 있어서, 상기 금속 제품은 금속 층 및 제2 층을 포함하는 복합 제품을 포함하며, 상기 제2 층은 제2 금속 층, 직물 층, 섬유 층, 탄소 섬유 층, 폴리머 층, 프리폴리머 층 또는 열경화성 플라스틱 층 중 하나 이상을 포함하는, 금속 제품.
19. 제11항에 있어서, 다이를 사용하여 상기 열 처리된 금속 제품을 스탬핑하여 형성된 스탬핑된 금속 제품에 대응하는, 금속 제품.
20. 제11항에 있어서, 상기 공간적으로 불균일한 강도 프로파일 및 상기 공간적으로 불균일한 성형성 프로파일은 상기 금속 제품을 스탬핑 또는 드로잉 공정에 적용 시 상기 금속 제품에 부여된 결함들을 감소시키도록 선택되는, 금속 제품.

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