KR20210117316A - 핫 스탬프 성형품 및 그 제조 방법 - Google Patents

핫 스탬프 성형품 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20210117316A
KR20210117316A KR1020217026339A KR20217026339A KR20210117316A KR 20210117316 A KR20210117316 A KR 20210117316A KR 1020217026339 A KR1020217026339 A KR 1020217026339A KR 20217026339 A KR20217026339 A KR 20217026339A KR 20210117316 A KR20210117316 A KR 20210117316A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hot
steel sheet
less
temperature
hot stamping
Prior art date
Application number
KR1020217026339A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102633542B1 (ko
Inventor
준 하가
Original Assignee
닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 filed Critical 닛폰세이테츠 가부시키가이샤
Publication of KR20210117316A publication Critical patent/KR20210117316A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102633542B1 publication Critical patent/KR102633542B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
    • B21D22/022—Stamping using rigid devices or tools by heating the blank or stamping associated with heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)

Abstract

이 핫 스탬프 성형품은, 소정의 화학 조성을 갖는다. 상기 핫 스탬프 성형품은, 금속 조직이, 면적%로, 페라이트:50.0% 초과, 템퍼링 마르텐사이트:5.0% 이상, 50.0% 미만, 마르텐사이트:0% 이상, 10.0% 미만, 베이나이트:0% 이상, 20.0% 미만을 포함한다. 상기 핫 스탬프 성형품은, 인장 강도가, 440㎫ 이상, 700㎫ 미만이고, 170℃에서 20분간의 열처리를 실시했을 때의, 상기 인장 강도의 저하량인 ΔTS가 100㎫ 이하이다.

Description

핫 스탬프 성형품 및 그 제조 방법
본 발명은, 핫 스탬프 성형품 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본원은, 2019년 4월 1일에, 일본에 출원된 특허 출원 제2019-070212호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
산업 기술 분야가 고도로 분업화한 오늘날, 각 기술분야에 있어서 사용되는 재료에는, 특수 또한 고도인 성능이 요구되고 있다. 예를 들어 자동차용 강판에 관해서는, 지구 환경에 대한 배려로부터, 차체 경량화에 의한 연비의 향상을 위해, 높은 강도가 요구되고 있다. 고강도 강판을 자동차의 차체에 적용한 경우, 강판의 판 두께를 얇게 하여 차체를 경량화하면서, 원하는 강도를 차체에 부여할 수 있다.
그러나, 자동차의 차체 부재를 형성하는 공정인 프레스 성형에 있어서는, 사용되는 강판의 두께가 얇을수록 균열 및 주름이 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, 자동차용 강판에는, 우수한 프레스 성형성도 필요해진다.
프레스 성형성의 확보와 강판의 고강도화는 상반되는 요소이므로, 이들의 특성을 동시에 충족시키는 것은 곤란하다. 또한, 고강도 강판을 프레스 성형하면, 부재를 금형으로부터 취출했을 때에 스프링백에 의해 부재의 형상이 크게 변화되므로, 부재의 치수 정밀도를 확보하는 것이 곤란해진다. 이와 같이, 프레스 성형에 의해 고강도의 차체 부재를 제조하는 것은 용이하지 않다.
지금까지, 초고강도의 차체 부재를 제조하는 방법으로서, 예를 들어 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 가열한 강판을 저온의 프레스 금형을 사용하여 프레스 성형하는 기술이 제안되어 있다. 이 기술은 핫 스탬프 또는 열간 프레스 등으로 불리고 있고, 고온에 가열됨으로써 연질인 상태로 된 강판을 프레스 성형하므로, 복잡한 형상의 부재를 높은 치수 정밀도로 제조할 수 있다. 또한, 금형과의 접촉에 의해 강판이 급랭되므로, ??칭에 의해, 프레스 성형과 동시에 강도를 대폭 높이는 것이 가능하게 된다. 예를 들어 특허문헌 1에는, 인장 강도가 500 내지 600㎫인 강판을 핫 스탬프함으로써, 인장 강도가 1400㎫ 이상인 부재가 얻어지는 것이 기재되어 있다.
차체 부재 중에서도, 센터 필러 및 사이드 멤버와 같은 골격 구조 부품에서는, 자동차가 충돌했을 때의 부재의 변형 상태를 제어하기 위해, 부재 내에 경질인 부위와 연질인 부위가 마련되는 경우가 많다.
핫 스탬프에 의해 연질부를 갖는 부재를 제조하는 방법으로서, 특허문헌 2에는, 유도 가열 또는 적외선 가열에 의해 강판의 가열 온도를 부분적으로 변화시켜, 저온으로 가열한 부분을 연질화하는 방법이 개시되어 있다.
특허문헌 3에는, 강판을 노 가열할 때에 강판의 일부에 단열재를 장착하고, 부분적으로 가열 온도를 저하시켜 연질화하는 방법이 개시되어 있다.
특허문헌 4 및 특허문헌 5에는, 성형 시의 강판과 금형의 접촉 면적을 바꿈으로써 강판의 냉각 속도를 부분적으로 변화시켜, 냉각 속도가 낮은 부분을 연질화하는 방법이 개시되어 있다.
특허문헌 6에는, 2매의 미가공판을 용접하여 연결시킨, 소위 테일러드 블랭크재를 사용하여 핫 스탬프하는 기술이 개시되어 있다.
핫 스탬프에서는, 통상 강판을 오스테나이트 영역까지 가열한 후, 임계 냉속 이상의 냉각 속도로 냉각함으로써, 마르텐사이트 단일의 조직을 형성함으로써 고강도화시킨다. 한편, 특허문헌 2 내지 5에 기재되는 방법에서는, 상술한 바와 같이 부분적으로 강판의 가열 온도 또는 냉각 속도를 저하시키고, 부분적으로 마르텐사이트 이외의 조직을 생성시켜 연질화를 도모하고 있다. 그러나, 마르텐사이트 이외의 조직의 분율은, 가열 온도 및 냉각 속도에 민감하게 반응하여 변화하므로, 특허문헌 2 내지 5의 방법에서는, 연질부의 강도가 안정되지 않는다고 하는 과제가 있다.
특허문헌 6에 기재되는 기술에서는, 한쪽의 미가공판에 ??칭성이 낮은 강판을 사용함으로써, 일정 가열 냉각 조건 하에서 연질부를 형성할 수 있다. 그러나, 연질부의 금속 조직 및 강도 특성은, 강판의 성분 조성에 크게 의존함에도 불구하고, 특허문헌 6에서는, ??칭성이 낮은 강판의 성분 조성에 대해서 하등 배려가 이루어져 있지 않다.
이와 같은 과제에 대해, 특허문헌 7 및 8에는, 경질부와 연질부로 이루어지는 핫 스탬프 부재, 또는, 전체적으로 연질인 핫 스탬프 부재에 있어서, 연질부의 강도를 안정화시키는 방법이 개시되어 있다.
구체적으로는, 특허문헌 7에는, C 함유량을 조금 낮게 제한함과 함께 ??칭 원소를 일정량 이상 함유시키고, 냉각 중에 페라이트, 펄라이트 및 마르텐사이트의 형성을 억제한 600 내지 1200㎫급 자동차용 고강도 부재 및 그 제조 방법이 개시되어 있다.
또한, 특허문헌 8에는, C 함유량을 조금 낮게 제한함과 함께 Ti를 함유시키고, 마르텐사이트의 생성량을 제어한, 인장 강도가 500㎫ 이상인 핫 스탬프 부재 및 그 제조 방법이 개시되어 있다.
특허문헌 7 및 8에 기재되는 기술에 의하면, 부재 내에 있어서의 강도 및 신장의 균일성을 높이는 것이 가능하게 된다. 그러나, 본 발명자들의 검토에 의하면, 특허문헌 7 및 8에 기재되는 기술에서는, 금속 조직에 베이나이트, 마르텐사이트 등의 경질 조직이 포함되므로, 열적 안정성이 낮고, 부재에 도장 베이킹 처리를 실시했을 때에 강도가 저하되는 경우가 있는 것을 알아냈다. 자동차 부재에서는, 도장 베이킹 처리가 행해지는 경우가 많으므로, 특허문헌 7 및 8에 기재된 기술에는, 개선의 여지가 남겨져 있다.
일본 특허 공개 제2002-102980호 공보 일본 특허 공개 제2005-193287호 공보 일본 특허 공개 제2009-61473호 공보 일본 특허 공개 제2003-328031호 공보 국제 공개 제2006/38868호 일본 특허 공개 제2004-58082호 공보 일본 특허 공개 제2005-248320호 공보 국제 공개 제2008/132303호
상술한 바와 같이, 핫 스탬프에 의해 연질인 부재 또는 연질부를 포함하는 부재를 제조하는 것은 용이하지 않다. 특히, 핫 스탬프에 의해, 일부 또는 전부에 연질부를 포함하는, 열적 안정성이 우수한 저강도의 핫 스탬프 부재(성형품)를 제조하는 것은, 종래 기술에 있어서는 곤란하였다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하고, 열적 안정성이 우수한, 보다 구체적으로는 도장 베이킹 처리에 수반하는 도장 베이킹 처리 전후에서의 강도(인장 강도)의 변동이 작은, 인장 강도가 440㎫ 이상, 700㎫ 미만인 부분을 갖는 핫 스탬프 성형품 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 하기의 핫 스탬프 성형품 및 그 제조 방법을 요지로 한다.
(1) 핫 스탬프 성형품이며, 상기 핫 스탬프 성형품의 전부 또는 일부가, 질량%로, C:0.001% 이상, 0.090% 미만, Si:0.50% 미만, Mn:0.50% 이상, 1.70% 미만, P:0.200% 이하, S:0.0200% 이하, sol.Al:0.001 내지 2.500%, N:0.0200% 이하, B:0.0002 내지 0.0200%, Ti:0 내지 0.300%, Nb:0 내지 0.300%, V:0 내지 0.300%, Zr:0 내지 0.300%, Cr:0 내지 2.00%, Mo:0 내지 2.00%, Cu:0 내지 2.00%, Ni:0 내지 2.00%, Ca:0 내지 0.0100%, Mg:0 내지 0.0100%, REM:0 내지 0.1000%, Bi:0 내지 0.0500%, 그리고, 잔부:Fe 및 불순물인 화학 조성을 갖고, 금속 조직이, 면적%로, 페라이트:50.0% 초과, 템퍼링 마르텐사이트:5.0% 이상, 50.0% 미만, 마르텐사이트:0% 이상, 10.0% 미만, 베이나이트:0% 이상, 20.0% 미만을 포함하고, 인장 강도가, 440㎫ 이상, 700㎫ 미만이고, 170℃에서 20분간의 열처리를 실시했을 때의, 상기 인장 강도의 저하량인 ΔTS가 100㎫ 이하이다.
(2) 상기 (1)에 기재된 핫 스탬프 성형품은, 상기 화학 조성이, 질량%로, Ti:0.001 내지 0.300%, Nb:0.001 내지 0.300%, V:0.001 내지 0.300%, Zr:0.001 내지 0.300%, Cr:0.001 내지 2.00%, Mo:0.001 내지 2.00%, Cu:0.001 내지 2.00%, Ni:0.001 내지 2.00%, Ca:0.0001 내지 0.0100%, Mg:0.0001 내지 0.0100%, REM:0.0001 내지 0.1000%, 및 Bi:0.0001 내지 0.0500%로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 핫 스탬프 성형품은, 표면에 도금층을 가져도 된다.
(4) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 핫 스탬프 성형품을 제조하는 방법이며, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 화학 조성을 갖는 핫 스탬프용 강판을, Ac3점을 초과하는 온도까지 가열하는 가열 공정과, 상기 가열 공정 후의 상기 핫 스탬프용 강판에 대하여, (Ar3점 -200℃) 이상, Ar3점 미만의 온도에서 핫 스탬프를 개시하고, 계속해서 90℃ 미만의 온도까지 냉각하는 핫 스탬프 공정과, 상기 핫 스탬프 공정 후의 성형품을, 100 내지 140℃의 온도까지 가열하고, 그 온도에서 3 내지 120분간 유지하는 재가열 공정을 구비한다.
(5) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 핫 스탬프 성형품을 제조하는 방법이며, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 화학 조성을 갖는 핫 스탬프용 강판을, 접합용 강판과 접합하여 접합 강판으로 하는 접합 공정과, 상기 접합 공정 후의 접합 강판을 상기 핫 스탬프용 강판의 Ac3점을 초과하는 온도까지 가열하는 가열 공정과, 상기 가열 공정 후의 상기 접합 강판에 대하여, 상기 핫 스탬프용 강판의 (Ar3점 -200℃) 이상, Ar3점 미만의 온도에서 핫 스탬프를 개시하고, 계속해서 90℃ 미만의 온도까지 냉각하는 핫 스탬프 공정과, 상기 핫 스탬프 공정 후의 성형품을, 100 내지 140℃의 온도까지 가열하고, 그 온도에서 3 내지 120분간 유지하는 재가열 공정을 구비한다.
(6) 상기 (3)에 기재된 핫 스탬프 성형품을 제조하는 방법이며, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 화학 조성을 갖고, 또한 표면에 도금층을 갖는 핫 스탬프용 강판을, Ac3점을 초과하는 온도까지 가열하는 가열 공정과, 상기 가열 공정 후의 상기 핫 스탬프용 강판에 대하여, (Ar3점 -200℃) 이상, Ar3점 미만의 온도에서 핫 스탬프를 개시하고, 계속해서 90℃ 미만의 온도까지 냉각하는 핫 스탬프 공정과, 상기 핫 스탬프 공정 후의 성형품을, 100 내지 140℃의 온도까지 가열하고, 그 온도에서 3 내지 120분간 유지하는 재가열 공정을 구비한다.
(7) 상기 (3)에 기재된 핫 스탬프 성형품을 제조하는 방법이며, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 화학 조성을 갖고, 또한 표면에 도금층을 갖는 핫 스탬프용 강판을, 접합용 강판과 접합하여 접합 강판으로 하는 접합 공정과, 상기 접합 공정 후의 접합 강판을, 상기 핫 스탬프용 강판의 Ac3점을 초과하는 온도까지 가열하는 가열 공정과, 상기 가열 공정 후의 상기 접합 강판에 대하여, 상기 핫 스탬프용 강판의 (Ar3점 -200℃) 이상, Ar3점 미만의 온도에서 핫 스탬프를 개시하고, 계속해서 90℃ 미만의 온도까지 냉각하는 핫 스탬프 공정과, 상기 핫 스탬프 공정 후의 성형품을, 100 내지 140℃의 온도까지 가열하고, 그 온도에서 3 내지 120분간 유지하는 재가열 공정을 구비한다.
본 발명에 따르면, 도장 베이킹 처리에 수반하는 강도의 변동이 작고(열적 안정성이 우수함), 인장 강도가 440㎫ 이상, 700㎫ 미만인 부분을 갖는 핫 스탬프 성형품을 얻을 수 있다.
도 1은 실시예 1에서 제조한 핫 스탬프 성형품의 형상을 도시하는 모식도이다.
도 2는 실시예 2에서 제조한 핫 스탬프 성형품의 형상을 도시하는 모식도이다.
본 발명자들은, 인장 강도가 440㎫ 이상, 700㎫ 미만인 핫 스탬프 성형품에 대해서, 도장 인화 시의 강도 저하를 억제하는 방법을 예의 검토하였다. 그 결과, 이하의 지견을 얻었다.
(A) 핫 스탬프 성형품의 금속 조직에 마르텐사이트 또는 베이나이트 등의 경질 조직이 다량으로 포함되면, 도장 베이킹 처리에 의해 성형품의 인장 강도가 크게 저하된다. 이것은, 경질 조직이 템퍼링되어 연질화되기 때문이라고 생각된다.
(B) 한편, 경질 조직의 분율이 낮고, 페라이트를 포함하는 연질 조직을 주체로 하는 금속 조직을 갖는 핫 스탬프 성형품이어도, 화학 조성이나 핫 스탬프 조건에 따라서는 도장 베이킹 처리에 의해 인장 강도가 크게 저하되는 경우가 있다.
(C) 핫 스탬프를 행하는 공정에 있어서, 페라이트와 오스테나이트가 공존하는 온도 영역에서 핫 스탬프를 개시하는 것 및 핫 스탬프 공정 후의 핫 스탬프 성형품에 소정의 온도 영역에서 재가열을 실시함으로써, 도장 베이킹 처리에 수반하는 인장 강도의 저하가 억제된다.
이 이유는 명백하지 않지만, 본 발명자들은, 다음의 이유에 기인한다고 추측한다. (a) 핫 스탬프 성형품에 있어서, 페라이트 중에 포함되는 고용 상태의 탄소는, 도장 인화 시에 조대한 철 탄화물로서 석출되어, 페라이트의 강도가 저하되는 원인이 된다. (b) 핫 스탬프 성형품에 있어서, 미세한 철 탄화물 또는 미세한 철 탄소 클러스터는, 도장 인화 시에 조대한 철 탄화물로 변화되어, 페라이트의 강도가 저하되는 원인이 된다. (c) 페라이트가 존재하는 상태에서 핫 스탬프를 행하면, 핫 스탬프 성형품에 있어서, 페라이트 중에 전위가 도입된다. (d) 핫 스탬프 성형품을 재가열하면, 페라이트 중의 고용 탄소가 전위 상에 석출되어, 고용 탄소량이 감소됨과 함께, 미세한 철 탄화물 또는 미세한 철 탄소 클러스터가 조대화된다.
(D) 화학 조성에 B(붕소)를 함유시키면, 도장 베이킹 처리에 수반하는 인장 강도의 저하가 억제된다. 이 이유는 명백하지 않지만, B를 함유시키면, 핫 스탬프 성형품에 있어서, 페라이트에 도입되는 전위의 양이 증가되고, 재가열에 의한 탄화물의 석출이 촉진되어, 고용 탄소량이 보다 감소되는 것 및 철 탄화물 또는 철 탄소 클러스터의 조대화가 촉진되는 것에 기인한다고 추정된다.
이상 (A) 내지 (D)의 지견으로부터, 본 발명자들은, 소망량의 B(붕소)를 함유시킨 강판을 사용하고, 페라이트와 오스테나이트가 공존하는 온도 영역에서 핫 스탬프를 개시하고, 또한 핫 스탬프 공정 후의 핫 스탬프 성형품에 재가열을 행함으로써, 페라이트를 주체로 하는 금속 조직을 갖고, 적어도 일부의 인장 강도가 700㎫ 미만이고, 열적 안정성이 우수하고, 도장 베이킹 처리에 의한 강도 저하가 작은 핫 스탬프 성형품을 제조할 수 있는 것을 알아냈다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 핫 스탬프 성형품(본 실시 형태에 따른 핫 스탬프 성형품) 및 그 제조 방법의 각 요건에 대해서 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 본 실시 형태에 개시의 구성에만 제한되는 일 없이, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.
<핫 스탬프 성형품의 화학 조성>
본 실시 형태에 따른 핫 스탬프 성형품의 전부 또는 일부는, 이하에 나타내는 화학 조성을 갖는다. 각 원소의 한정 이유는 하기와 같다. 이하의 설명에 있어서, 화학 조성의 함유량에 관한 「%」는 모두, 「질량%」를 의미한다. 핫 스탬프 성형품이, 700㎫ 미만인 인장 강도를 갖는 부분과, 700㎫ 이상인 인장 강도를 갖는 부분을 구비하고 있는 경우, 적어도 인장 강도가 700㎫ 미만이 되는 부분이 이하의 화학 조성을 갖고 있으면 된다.
C:0.001% 이상, 0.090% 미만
C는, 핫 스탬프 후의 강판(핫 스탬프 성형품이 구비하는 강판)의 인장 강도를 상승시키는 효과를 갖는 원소이다. C 함유량이 0.001% 미만이면, 핫 스탬프에 의한 인장 강도의 상승을 바랄 수 없다. 그 때문에, C 함유량을 0.001% 이상으로 한다. 바람직한 C 함유량은 0.020% 이상, 0.030% 이상, 0.040% 이상 또는 0.050% 이상이다.
한편, C 함유량이 0.090% 이상이면, 핫 스탬프 후의 금속 조직에 있어서 템퍼링 마르텐사이트, 마르텐사이트 및/또는 베이나이트의 면적률이 증가하여, 핫 스탬프 성형품의 인장 강도가 700㎫ 이상이 되고, 또한 핫 스탬프 성형품의 열적 안정성을 확보할 수 없게 된다. 따라서, C 함유량은 0.090% 미만으로 한다. 바람직한 C 함유량은 0.085% 미만, 0.080% 미만, 0.075% 미만 또는 0.070% 미만이다.
Si:0.50% 미만
Si는, 강 중에 불순물로서 함유되는 원소이다. Si 함유량이 0.50% 이상이면, 후술하는 바와 같이 핫 스탬프 성형품에 재가열 처리를 실시해도, 핫 스탬프 성형품의 열적 안정성을 확보하는 것이 곤란해진다. 그 때문에, Si 함유량은 0.50% 미만으로 한다. 바람직한 Si 함유량은 0.40% 미만, 0.20% 미만, 0.10% 미만 또는 0.05% 미만이다. 핫 스탬프용 강판으로서 도금 강판을 사용하는 경우는, 도금성을 확보하기 위해 Si 함유량을 0.40% 미만으로 하는 것이 바람직하고, 0.30% 미만으로 하는 것이 보다 바람직하다.
Si 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, Si 함유량을 과도하게 저하시키는 것은 제강 비용의 상승을 일으킨다. 그 때문에, Si 함유량을 0.001% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, Si는, 핫 스탬프 후의 강판의 인장 강도를 높이는 작용을 가지므로, 적극적으로 함유시켜도 된다. 고강도화의 관점에서는, Si 함유량은 0.10% 이상 또는 0.20% 이상인 것이 바람직하다.
Mn:0.50% 이상, 1.70% 미만
Mn은, 강의 ??칭성을 향상시키는 원소이며, 페라이트 및 템퍼링 마르텐사이트를 포함하는 금속 조직을 얻기 위해 0.50% 이상 함유시킨다. 바람직한 Mn 함유량은 0.60% 이상 또는 0.70% 이상이다.
한편, Mn 함유량이 1.70% 이상이면, 후술하는 바와 같이 핫 스탬프 성형품에 재가열 처리를 실시해도, 핫 스탬프 성형품의 열적 안정성을 확보하는 것이 곤란해진다. 따라서, Mn 함유량은 1.70% 미만으로 한다. Mn 함유량은 바람직하게는 1.50% 미만, 1.20% 미만, 1.00% 미만 또는 0.80% 미만이다.
P:0.200% 이하
P는, 강 중에 불순물로서 함유되는 원소이다. P 함유량이 0.200％를 초과하면 용접성 및 핫 스탬프 후의 인성이 현저하게 열화되므로, P 함유량은 0.200% 이하로 한다. 바람직한 P 함유량은 0.100% 이하, 0.050% 이하 또는 0.020% 이하이다.
P 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, P 함유량을 과도하게 저하시키는 것은 제강 비용의 상승을 일으킨다. 그 때문에, P 함유량을 0.001% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, P는, 핫 스탬프 후의 성형품의 인장 강도를 높이는 작용을 가지므로, 적극적으로 함유시켜도 된다. 고강도화의 관점에서는, 바람직한 P 함유량은 0.010% 이상, 0.020% 이상 또는 0.030% 이상이다. 핫 스탬프용 강판으로서 도금 강판을 사용하는 경우는, 도금성을 확보하기 위해 P 함유량을 0.050% 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.040% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
S:0.0200% 이하
S는, 강 중에 불순물로서 함유되고, 강을 취화시키는 원소이다. 그 때문에, S 함유량은 적을수록 바람직하지만, S 함유량이 0.0200％를 초과하면 강의 취화가 현저해지므로, S 함유량은 0.0200% 이하로 한다. 바람직한 S 함유량은 0.0100% 이하, 0.0050% 이하 또는 0.0030% 이하이다.
S 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, S 함유량을 과도하게 저하시키는 것은 제강 비용의 상승을 일으킨다. 그 때문에, S 함유량을 0.0001% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
sol.Al:0.001 내지 2.500%
Al은, 용강을 탈산하는 작용을 갖는 원소이다. sol.Al 함유량(산 가용 Al 함유량)이 0.001% 미만이면 탈산이 불충분해진다. 그 때문에, sol.Al 함유량을 0.001% 이상으로 한다. sol.Al 함유량은 바람직하게는, 0.005% 이상, 0.010% 이상 또는 0.020% 이상이다.
한편, sol.Al 함유량이 너무 높으면, 변태점이 상승하여 핫 스탬프의 가열 공정에서 Ac3점을 초과하는 온도로 강판을 가열하는 것이 곤란해진다. 그 때문에, sol.Al 함유량은 2.500% 이하로 한다. sol.Al 함유량은 바람직하게는 0.500% 미만, 0.100% 미만, 0.050% 미만 또는 0.040% 미만이다.
N:0.0200% 이하
N은, 강 중에 불순물로서 함유되고, 강의 연속 주조 중에 질화물을 형성하는 원소이다. 이 질화물은 핫 스탬프 후의 인성을 열화시키므로, N 함유량은 낮은 쪽이 바람직하다. N 함유량이 0.0200% 초과이면, 인성의 열화가 현저해진다. 그 때문에, N 함유량은 0.0200% 이하로 한다. N 함유량은 바람직하게는 0.0100% 미만, 0.0080% 미만 또는 0.0050% 미만이다.
N 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, N 함유량을 과도하게 저하시키는 것은 제강 비용의 상승을 일으키므로, N 함유량을 0.0010% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
B:0.0002 내지 0.0200%
B는, 페라이트 및 템퍼링 마르텐사이트를 포함하는 금속 조직을 갖는 핫 스탬프 성형품의 열적 안정성을 향상시키는 작용을 갖는 원소이다. B 함유량이 0.0002% 미만인 경우, 상기 작용에 의한 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 따라서, B 함유량은 0.0002% 이상으로 한다. 바람직한 B 함유량은, 0.0006% 이상, 0.0010% 이상 또는 0.0015% 이상이다.
한편, B 함유량이 0.0200％를 초과하는 경우, 핫 스탬프 후의 강판의 인장 강도가 너무 높아져, 핫 스탬프 성형품의 열적 안정성이 열화된다. 따라서, B 함유량은 0.0200% 이하로 한다. 바람직한 B 함유량은, 0.0050% 미만, 0.0030% 미만 또는 0.0020% 미만이다.
Ti:0 내지 0.300%
Nb:0 내지 0.300%
V:0 내지 0.300%
Zr:0 내지 0.300%
Ti, Nb, V 및 Zr은 금속 조직을 미세화함으로써, 핫 스탬프 성형품의 인장 강도를 상승시키는 작용을 갖는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해, Ti, Nb, V 및 Zr로부터 선택되는 1종 이상을 필요에 따라서 함유시켜도 된다. 이들의 원소는 함유시키지 않아도 되므로, 이들의 원소 함유량의 하한은 0%이다.
상기의 효과를 얻고자 하는 경우에는, Ti, Nb, V 및 Zr로부터 선택되는 1종 이상을, 각각 0.001% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 또한, 0.005% 이상의 Ti, 0.005% 이상의 Nb, 0.010% 이상의 V 및 0.005% 이상의 Zr 중 어느 1종 이상을 함유시키는 것이 보다 바람직하다.
Ti를 함유시키는 경우에는, Ti 함유량을 0.020% 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하고, 0.030% 이상으로 하는 것이 특히 바람직하다.
Nb를 함유시키는 경우에는, Nb 함유량을 0.020% 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하고, 0.030% 이상으로 하는 것이 특히 바람직하다.
V를 함유시키는 경우에는, V 함유량을 0.020% 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
Zr을 함유시키는 경우에는, Zr 함유량을 0.010% 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
한편, Ti, Nb, V 및 Zr의 함유량이, 각각 0.300％를 초과하는 경우, 효과가 포화될 뿐만 아니라, 강판의 제조 비용이 상승한다. 그 때문에, 이들의 원소를 함유시키는 경우에도, Ti, Nb, V 및 Zr의 함유량은, 각각 0.300% 이하로 한다.
또한, Ti, Nb, V 및 Zr의 함유량이 많은 경우, 이들 원소의 탄화물이 다량으로 석출되어 핫 스탬프 후의 인성이 손상되는 경우가 있다.
따라서, Ti 함유량은 바람직하게는 0.060% 미만, 더욱 바람직하게는 0.040% 미만이다.
Nb 함유량은 바람직하게는 0.060% 미만, 더욱 바람직하게는 0.040% 미만이다.
V 함유량은 바람직하게는 0.200% 미만, 더욱 바람직하게는 0.100% 미만이다.
Zr 함유량은 바람직하게는 0.200% 미만, 더욱 바람직하게는 0.100% 미만이다.
Cr:0 내지 2.00%
Mo:0 내지 2.00%
Cu:0 내지 2.00%
Ni:0 내지 2.00%
Cr, Mo, Cu 및 Ni는, 핫 스탬프 성형품(핫 스탬프 후의 강판)의 인장 강도를 높이는 작용을 갖는다. 따라서, Cr, Mo, Cu 및 Ni로부터 선택되는 1종 이상을 필요에 따라서 함유시켜도 된다. 이들의 원소는 함유시키지 않아도 되므로, 이들의 원소 함유량의 하한은 0%이다.
상기의 효과를 얻고자 하는 경우에는, Cr, Mo, Cu 및 Ni로부터 선택되는 1종 이상을 각각 0.001% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 바람직한 Cr 함유량은 0.05% 이상이며, 바람직한 Mo 함유량은 0.05% 이상이며, 바람직한 Cu 함유량은 0.10% 이상이며, 바람직한 Ni 함유량은 0.10% 이상이다.
한편, Cr, Mo, Cu 및 Ni의 함유량이, 각각 2.00％를 초과하면, 핫 스탬프 후의 강판의 인장 강도가 너무 높아지고, 또한 핫 스탬프 성형품의 열적 안정성이 열화된다.
그 때문에, 상기 원소를 함유시키는 경우에도, Cr, Mo, Cu 및 Ni의 함유량은, 각각 2.00% 이하로 한다. 바람직한 Cr 함유량은 0.50% 미만 또는 0.20% 미만이고, 바람직한 Mo 함유량은 0.50% 미만 또는 0.20% 미만이고, 바람직한 Cu 함유량은 1.00% 미만이고, 바람직한 Ni 함유량은 1.00% 미만이다.
Ca:0 내지 0.0100%
Mg:0 내지 0.0100%
REM:0 내지 0.1000%
Ca, Mg 및 REM은, 개재물의 형상을 조정함으로써 핫 스탬프 후의 인성을 향상시키는 작용을 갖는 원소이다. 그 때문에, Ca, Mg 및 REM으로부터 선택되는 1종 이상을 필요에 따라서 함유시켜도 된다. 이들의 원소는 함유시키지 않아도 되므로, 이들의 원소 함유량의 하한은 0%이다.
상기의 효과를 얻고자 하는 경우에는, Ca, Mg 및 REM으로부터 선택되는 1종 이상을, 각각 0.0001% 이상 함유시키는 것이 바람직하다.
한편, Ca 또는 Mg의 함유량이 0.0100% 초과인 경우, 또는 REM의 함유량이 0.1000% 초과인 경우, 상기 효과가 포화되어, 강판의 제조 비용이 상승한다. 따라서, 상기 원소를 함유시키는 경우에도, Ca 및 Mg의 함유량은 각각 0.0100% 이하로 하고, REM 함유량은 0.1000% 이하로 한다.
본 실시 형태에 있어서, REM은 Sc, Y 및 란타노이드의 합계 17 원소를 가리키고, REM 함유량은 이들 원소의 합계 함유량을 의미한다. 란타노이드는, 공업적으로는, 미슈 메탈의 형태로 첨가된다.
Bi:0 내지 0.0500%
Bi는, 응고 조직을 미세화함으로써, 핫 스탬프 후의 인성을 향상시키는 작용을 갖는 원소이다. 그 때문에, Bi를 필요에 따라서 함유시켜도 된다. Bi는 함유시키지 않아도 되므로, Bi 함유량의 하한은 0%이다.
상기의 효과를 얻고자 하는 경우에는, Bi 함유량은 0.0001% 이상인 것이 바람직하다. Bi 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0003% 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.0005% 이상이다.
한편, Bi 함유량이 0.0500％를 초과하는 경우, 상기 효과가 포화되어, 강판의 제조 비용이 상승한다. 따라서, Bi를 함유시키는 경우에도, Bi 함유량은 0.0500% 이하로 한다. Bi 함유량은, 바람직하게는 0.0100% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.0050% 이하이다.
상기의 화학 조성에 있어서, 잔부는 Fe 및 불순물이다. 여기서 「불순물」이란, 강판을 공업적으로 제조할 때, 광석, 스크랩 등의 원료, 제조 공정의 다양한 요인에 의해 혼입되는 성분이며, 본 실시 형태에 따른 핫 스탬프 성형품에 악영향을 주지 않는 범위에서 허용되는 것을 의미한다.
상술한 핫 스탬프 성형품의 화학 조성은, 일반적인 분석 방법에 의해 측정하면 된다. 예를 들어, ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)를 사용하여 측정하면 된다. 또한, sol.Al은, 시료를 산으로 가열 분해한 후의 여액을 사용하여 ICP-AES에 의해 측정하면 된다. C 및 S는 연소-적외선 흡수법을 사용하고, N은 불활성 가스 융해-열전도도법을 사용하여 측정하면 된다.
<핫 스탬프 성형품의 금속 조직>
본 실시 형태에 따른 핫 스탬프 성형품의 금속 조직에 대해서 설명한다. 본 실시 형태에 따른 핫 스탬프 성형품의 전부 또는 일부는, 이하에 나타낸 바와 같은 페라이트, 템퍼링 마르텐사이트, 마르텐사이트 및 베이나이트를 포함하는 금속 조직을 갖는다. 금속 조직에 관한 이하의 설명에 있어서, 「%」는, 「면적%」를 의미한다.
페라이트:50.0% 초과
페라이트의 면적률이 50.0% 이하이면, 핫 스탬프 후의 성형품의 인장 강도가 700㎫ 이상이 되고, 열적 안정성을 확보할 수 없다. 그 때문에, 페라이트의 면적률을 50.0% 초과로 한다. 페라이트의 면적률은, 바람직하게는 60.0% 초과, 보다 바람직하게는 70.0% 초과, 더욱 바람직하게는 80.0% 초과이다.
페라이트의 면적률의 상한은 특별히 정할 필요가 없지만, 핫 스탬프 성형품의 강도를 상승시키기 위해, 95.0% 미만으로 하는 것이 바람직하고, 90.0% 미만으로 하는 것이 보다 바람직하고, 85.0% 미만으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, 페라이트에는, 폴리고날 페라이트 외에, 폴리고날 페라이트보다 전위 밀도가 높은 유사 폴리고날 페라이트 및 그래뉼라 베이니틱 페라이트, 톱니 형상의 입계를 갖는 침상 페라이트가 포함된다. 열적 안정성의 관점에서, 페라이트 전체에 대한 폴리고날 페라이트의 비율이, 면적률로 5.0% 이상인 것이 바람직하다.
템퍼링 마르텐사이트:5.0% 이상, 50.0% 미만
템퍼링 마르텐사이트는, 핫 스탬프 성형품의 열적 안정성을 유지하면서, 핫 스탬프 성형품의 강도를 높이는 작용을 갖는 조직이다. 템퍼링 마르텐사이트의 면적률이 5.0% 미만이면, 상기 작용에 의한 효과를 충분히 얻지 못하여, 핫 스탬프 성형품의 열적 안정성 및/또는 핫 스탬프 성형품의 강도를 확보하는 것이 곤란해진다. 그 때문에, 템퍼링 마르텐사이트의 면적률을 5.0% 이상으로 한다. 템퍼링 마르텐사이트의 면적률은, 바람직하게는 8.0% 이상, 보다 바람직하게는 10.0% 이상, 더욱 바람직하게는 12.0% 이상이다.
한편, 템퍼링 마르텐사이트의 면적률이 50.0% 이상이면, 핫 스탬프 후의 강판의 인장 강도가 너무 높아져, 핫 스탬프 성형품의 열적 안정성이 열화된다. 그 때문에, 템퍼링 마르텐사이트의 면적률을 50.0% 미만으로 한다. 템퍼링 마르텐사이트의 면적률은, 바람직하게는 40.0% 미만, 보다 바람직하게는 30.0% 미만, 더욱 바람직하게는 20.0% 미만이다.
마르텐사이트:0% 이상, 10.0% 미만
베이나이트:0% 이상, 20.0% 미만
금속 조직(마이크로 조직)이 마르텐사이트(템퍼링되어 있지 않은 마르텐사이트를 가리키고, 프레시 마르텐사이트라고도 말함) 및 베이나이트를 다량으로 포함하면, 핫 스탬프 성형품의 열적 안정성이 열화된다. 그 때문에, 마르텐사이트의 면적률은 10.0% 미만으로 하고, 베이나이트의 면적률은 20.0% 미만으로 한다. 마르텐사이트의 면적률은, 5.0% 미만으로 하는 것이 바람직하고, 2.0% 미만으로 하는 것이 보다 바람직하고, 1.0% 미만으로 하는 것이 더욱 바람직하다. 베이나이트의 면적률은, 10.0% 미만으로 하는 것이 바람직하고, 5.0% 미만으로 하는 것이 보다 바람직하고, 2.0% 미만으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
마르텐사이트 및 베이나이트는 반드시 함유될 필요는 없으므로, 마르텐사이트 및 베이나이트의 면적률의 하한은 모두 0%이다.
그러나, 마르텐사이트 및 베이나이트는, 핫 스탬프 성형품의 강도를 상승시키는 작용을 가지므로, 상기 범위 내라면 금속 조직에 포함되어 있어도 된다. 마르텐사이트 및 베이나이트의 면적률이 모두 0.1% 미만이면, 상기 작용에 의한 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 그 때문에, 강도를 상승시키는 경우에는, 마르텐사이트 및 베이나이트의 면적률의 하한값을, 모두 0.1% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.5% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
금속 조직의 잔부는, 펄라이트 또는 잔류 오스테나이트를 포함하고 있어도 되고, 또한 시멘타이트 등의 석출물을 포함하고 있어도 된다. 펄라이트, 잔류 오스테나이트 및 석출물을 적극적으로 함유할 필요는 없으므로, 펄라이트, 잔류 오스테나이트 및 석출물의 면적률의 하한은 모두 0%이다.
펄라이트는 핫 스탬프 성형품의 강도를 상승시키는 작용을 가지므로, 강도를 상승시키는 경우에는, 펄라이트의 면적률을 1.0% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 2.0% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 5.0% 이상으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
한편, 펄라이트를 과잉으로 함유하는 경우, 핫 스탬프 후의 인성이 열화된다. 그 때문에, 펄라이트의 면적률을 20.0% 이하로 하는 것이 바람직하고, 10.0% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
잔류 오스테나이트는 핫 스탬프 성형품의 충격 흡수성을 향상시키는 작용을 갖는다. 그 때문에, 이 효과를 얻으려는 경우, 잔류 오스테나이트의 면적률을 0.5% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 1.0% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
한편, 잔류 오스테나이트를 과잉으로 함유하면, 핫 스탬프 후의 인성이 저하된다. 그 때문에, 잔류 오스테나이트의 면적률을 3.0% 미만으로 하는 것이 바람직하고, 2.0% 미만으로 하는 것이 보다 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, 각 금속 조직의 면적률은 이하와 같이 구한다.
먼저, 핫 스탬프 성형품으로부터 시험편을 채취하고, 판 두께 단면(강판의 종단면)을 연마한 후, 비도금 강판의 경우는, 강판 표면으로부터 강판의 판 두께의 1/4 깊이 위치(강판 표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 강판 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역), 도금 강판의 경우는, 기재의 강판과 도금층의 경계로부터 기재인 강판의 판 두께의 1/4 깊이 위치(상기 경계로부터 기재인 강판의 판 두께의 1/8 깊이 내지 상기 경계로부터 기재인 강판의 판 두께의 3/8 깊이의 영역)에 있어서 조직 관찰한다. 핫 스탬프 성형품이, 700㎫ 미만인 인장 강도를 갖는 부분과, 700㎫ 이상인 인장 강도를 갖는 부분을 구비하고 있는 경우, 인장 강도가 700㎫ 미만이 되는 부분으로부터 시험편을 채취하여 관찰을 행한다.
구체적으로는, 연마한 판 두께 단면을 나이탈 부식 또는 전해 연마한 후, 광학 현미경 및 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하여 조직 관찰을 행하고, 얻어진 조직 사진에 대하여 화상 해석을 행함으로써, 페라이트, 펄라이트, 베이나이트 및 템퍼링 마르텐사이트의 각각의 면적률을 얻는다. 그 후, 마찬가지의 관찰 위치에 대해, 레페라 부식을 한 후, 광학 현미경 및 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하여 조직 관찰을 행하고, 얻어진 조직 사진에 대하여 화상 해석을 행함으로써, 잔류 오스테나이트 및 마르텐사이트의 합계 면적률을 산출한다.
또한, 마찬가지의 관찰 위치에 대해서, 판 두께 단면을 전해 연마한 후, 전자선 후방 산란 패턴 해석 장치(EBSP)를 구비한 SEM을 사용하여, 잔류 오스테나이트의 면적률을 측정한다.
이들의 결과에 기초하여, 페라이트, 펄라이트, 베이나이트, 템퍼링 마르텐사이트, 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 각각의 면적률을 얻는다.
또한, 템퍼링 마르텐사이트는, 내부에 철 탄화물이 존재하는 점에서 마르텐사이트와 구별할 수 있고, 또한 내부에 존재하는 철 탄화물이 복수의 방향으로 신장하고 있는 점에서, 베이나이트와 구별할 수 있다.
<핫 스탬프 성형품의 강도>
본 실시 형태에 따른 핫 스탬프 성형품의 전부 또는 일부는, 인장 강도가 440㎫ 이상, 700㎫ 미만이다. 이를 위해서는, 본 실시 형태에 따른 핫 스탬프 성형품의 모재 강판의 전부 또는 일부의 인장 강도가 440㎫ 이상, 700㎫ 미만인 것이 필요하다. 인장 강도가 700㎫ 이상이면 핫 스탬프 성형품의 열적 안정성을 확보할 수 없게 된다. 그 때문에, 핫 스탬프 성형품의 전부 또는 일부의 인장 강도를 700㎫ 미만으로 한다. 바람직하게는, 핫 스탬프 성형품의 전부 또는 일부에 있어서, 인장 강도가 650㎫ 미만 또는 600㎫ 미만이다. 한편, 핫 스탬프 성형품의 충격 흡수성을 향상시키기 위해, 핫 스탬프 성형품의 전부 또는 일부의 인장 강도를 440㎫ 이상으로 한다. 바람직하게는, 핫 스탬프 성형품의 전부 또는 일부에 있어서, 인장 강도가 460㎫ 이상, 490㎫ 이상 또는 540㎫ 이상이다.
본 실시 형태에 따른 핫 스탬프 성형품은, 핫 스탬프 성형품 내에 인장 강도가 440㎫ 이상, 700㎫ 미만인 연질부와, 인장 강도가 700㎫ 이상인 경질부가 혼재되어 있어도 된다. 강도가 다른 부위를 마련함으로써, 충돌 시의 핫 스탬프 성형품의 변형 상태를 제어하는 것이 가능하게 되어, 핫 스탬프 성형품의 충격 흡수성을 향상시킬 수 있다. 강도가 다른 부위를 갖는 핫 스탬프 성형품은, 후술하는 바와 같이, 화학 조성이 다른 2종류 이상의 강판을 접합한 후, 핫 스탬프함으로써 제조할 수 있다.
<핫 스탬프 성형품의 열적 안정성>
본 실시 형태에 따른 핫 스탬프 성형품은, 170℃에서 20분간의 열처리를 실시했을 때의, 열처리 전의 인장 강도에 대한 인장 강도의 저하량(ΔTS)이 100㎫ 이하이다. ΔTS는, 60㎫ 이하인 것이 바람직하고, 30㎫ 이하인 것이 보다 바람직하다. ΔTS의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 강판의 제조성의 관점에서, 1㎫ 이상, 5㎫ 이상 또는 10㎫ 이상인 것이 바람직하다.
페라이트를 주체(면적률로 50.0% 초과)로 하는 조직을 갖는 핫 스탬프 성형품에 있어서, 도장 인화 시에 강도가 저하되는 이유는, 도장 베이킹 처리에 의해, 페라이트 중에 존재하는 고용 상태의 탄소가 조대한 철 탄화물로서 석출되는 것 및 페라이트 중에 존재하는 미세한 철 탄화물 또는 미세한 철 탄소 클러스터가, 도장 인화 시의 열처리에 의해 조대한 철 탄화물로 변화되기 때문으로 생각된다. 이 고용 탄소 및 미세한 철 탄화물 또는 미세한 철 탄소 클러스터의 존재 상태를 직접적으로 정량적으로 평가하는 것은 용이하지 않지만, 170℃에서 20분간의 열처리를 실시했을 때의, 인장 강도의 저하량(ΔTS)에 의해 간접적으로 평가할 수 있다. ΔTS가 100㎫ 이하이면, 페라이트 중에 있어서의 고용 탄소량 및 미세한 철 탄화물 또는 미세한 철 탄소 클러스터의 생성량이 낮고, 열적 안정성이 우수하다고 판단된다.
인장 강도는, JIS13B호 인장 시험편을 채취하여, 10㎜/분의 인장 속도로 인장 시험을 행함으로써 얻는다.
<도금층>
본 실시 형태에 따른 핫 스탬프 성형품은, 표면에 도금층을 갖고 있어도 된다. 표면에 도금층을 구비함으로써, 핫 스탬프 시에 있어서의 스케일의 생성을 방지하고, 또한 핫 스탬프 성형품의 내식성을 향상시키는 것이 가능해진다. 도금의 종류는, 상기 목적에 적합한 것이면 되고, 특별히 한정되지 않는다. 도금층을 갖는 핫 스탬프 성형품은, 후술하는 바와 같이, 도금 강판을 사용하여 핫 스탬프함으로써 얻을 수 있다. 도금층을 갖는 핫 스탬프 성형품으로서, 아연계 도금 강판 또는 알루미늄계 도금 강판, 구체적으로는, 예를 들어 용융 아연 도금 강판, 합금화 용융 아연 도금 강판, 용융 알루미늄 도금 강판, 용융 Zn-Al 합금 도금 강판, 용융 Zn-Al-Mg 합금 도금 강판, 용융 Zn-Al-Mg-Si 합금 도금 강판, 전기 아연 도금 강판 및 전기 Ni-Zn 합금 도금 강판 등을 사용하여 핫 스탬프한, 아연계 도금층 또는 알루미늄계 도금층을 갖는 핫 스탬프 성형품이 예시된다. 도금층은 편면에 형성되어 있어도 되고, 양면에 형성되어 있어도 된다.
다음에, 상기의 핫 스탬프 성형품을 제조하는 데 바람직한 핫 스탬프용 강판에 대해서 설명한다.
<핫 스탬프용 강판의 화학 조성>
핫 스탬프에 의해 화학 조성은 실질적으로 변화하지 않으므로, 핫 스탬프용 강판의 화학 조성은, 상술한 핫 스탬프 성형품과 동일한 화학 조성을 갖는다.
<핫 스탬프용 강판의 금속 조직>
본 실시 형태에 따른 핫 스탬프용 강판의 금속 조직은, 철 탄화물을 포함하고, 철 탄화물의 화학 조성(철 탄화물 중의 Mn 함유량 및 Cr 함유량)이 하기 (i) 식을 만족하는 것이 바람직하다.
[Mn]θ+[Cr]θ>1.7 … (i)
단, 상기 식 중의 각 기호의 의미는 이하와 같다.
[Mn]θ:철 탄화물에 포함되는 Fe, Mn 및 Cr의 합계 함유량을 100원자%로 했을 때의, 철 탄화물 중의 Mn 함유량(원자%)
[Cr]θ:철 탄화물에 포함되는 Fe, Mn 및 Cr의 합계 함유량을 100원자%로 했을 때의, 철 탄화물 중의 Cr 함유량(원자%)
핫 스탬프용 강판의 금속 조직에 포함되는 철 탄화물의 화학 조성이, 상기 (i) 식을 만족함으로써, 핫 스탬프 후의 강판의 열적 안정성을 더욱 향상시키는 것이 가능하게 된다. 상기 (i) 식의 좌변값은, 3.0 초과인 것이 바람직하고, 4.0 초과인 것이 보다 바람직하다.
한편, 철 탄화물 중에 있어서의 Mn 함유량 및 Cr 함유량을 높이기 위해서는, 후술하는 열연판 어닐링 공정에 있어서, 열연 강판을 고온에서 어닐링할 필요가 발생하므로, 강판의 제조성이 손상된다. 그 때문에, 상기 (i) 식의 좌변값은, 20.0 미만인 것이 바람직하고, 10.0 미만인 것이 보다 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, 철 탄화물의 화학 조성은 이하의 수순에 의해 측정한다.
먼저, 강판의 임의의 위치로부터 시험편을 채취하여, 강판의 압연 방향으로 평행한 판 두께 단면(종단면)을 연마한 후, 강판 표면으로부터 판 두께의 1/4 깊이 위치(강판 표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 강판 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역)에 있어서 레플리카법에 의해 석출물을 추출한다. 이 석출물을, 투과형 전자 현미경(TEM)을 사용하여 관찰하고, 전자선 회절 및 에너지 분산형 X선 분석(EDS)에 의해 석출물의 동정 및 조성 분석을 한다.
EDS에 의한 철 탄화물의 정량 분석은, Fe, Mn 및 Cr의 3원소에 대하여 행하고, 그들의 합계 함유량을 100원자%로 했을 때의, Mn 함유량(원자%) 및 Cr 함유량(원자%)을 각각 [Mn]θ 및 [Cr]θ로서 구한다. 이 정량 분석을 복수의 철 탄화물에 대하여 행하고, 그 평균값을 그 강판에 있어서의 철 탄화물 중의 Mn 함유량 및 Cr 함유량으로 한다. 측정하는 철 탄화물의 수는 10개 이상으로 하고, 측정수는 많을수록 바람직하다. 철 탄화물이란, 펄라이트를 구성하는 시멘타이트 외에, 금속 조직 중에 고립하여 존재하는 시멘타이트를 포함한다.
본 실시 형태에서는, 열연 어닐링 강판, 냉연 강판 또는 어닐링 강판의 경우는 강판 표면으로부터 판 두께의 1/4 깊이 위치(강판 표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 강판 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역), 도금 강판의 경우는 기재인 강판과 도금층의 경계로부터 기재인 강판의 판 두께의 1/4 깊이 위치(상기 경계로부터 기재인 강판의 판 두께의 1/8 깊이 내지 상기 경계로부터 기재인 강판의 판 두께의 3/8 깊이의 영역)에 있어서, 상술한 금속 조직을 규정한다.
철 탄화물의 면적률은 특별히 정할 필요가 없지만, 핫 스탬프 후의 금속 조직을 세립화하여 인장 강도를 높이기 위해, 철 탄화물의 면적률은 1% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 3% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
한편, 철 탄화물의 면적률이 과잉이 되면, 핫 스탬프 후의 강판의 인장 강도가 너무 높아짐과 함께, 열적 안정성이 손상된다. 따라서, 철 탄화물의 면적률은 20% 이하로 하는 것이 바람직하고, 15% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
본 실시 형태에 따른 핫 스탬프용 강판의 금속 조직은, 페라이트를 주체로 하는 것이 바람직하지만, 잔부로서, 마르텐사이트, 템퍼링 마르텐사이트, 베이나이트 및 잔류 오스테나이트를 포함하고 있어도 되고, 또한 철 탄화물 이외의 석출물을 포함하고 있어도 된다. 단, 마르텐사이트, 템퍼링 마르텐사이트, 베이나이트 및 잔류 오스테나이트는, 핫 스탬프 후의 인성을 열화시키므로, 이들 조직의 면적률은 적을수록 바람직하다. 마르텐사이트, 템퍼링 마르텐사이트, 베이나이트 및 잔류 오스테나이트의 면적률은, 모두 1.0% 미만인 것이 바람직하고, 0.5% 미만인 것이 보다 바람직하다.
핫 스탬프용 강판의 금속 조직에 있어서의 면적률은, 핫 스탬프 성형품의 경우와 동일한 방법으로 구할 수 있다.
핫 스탬프용 강판의 인장 강도는 특별히 한정되지 않지만, 강판의 제조성의 관점에서는 300㎫ 이상 또는 340㎫ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 강판의 절단성의 관점에서는 650㎫ 이하 또는 590㎫ 미만으로 하는 것이 바람직하다.
<제조 방법>
본 실시 형태에 따른 핫 스탬프 성형품 및 본 실시 형태에 따른 핫 스탬프용 강판의 바람직한 제조 방법에 대해서 설명한다.
[핫 스탬프 성형품의 제조 방법]
본 실시 형태에 따른 핫 스탬프 성형품의 제조 방법은, 상술한 화학 조성을 갖는 핫 스탬프용 강판을 가열하는 가열 공정과, 가열된 핫 스탬프용 강판에 대하여 핫 스탬프를 행하고, 계속해서 냉각하는 핫 스탬프 공정과, 핫 스탬프 공정 후의 성형품을 재가열하는 재가열 공정을 포함한다. 핫 스탬프 공정에서는, 금형에 의한 성형 및 냉각이 행해져, 핫 스탬프 성형품이 얻어진다.
핫 스탬프용 강판을 가열하는 가열 공정에서는, 가열 온도를 Ac3점 초과로 한다. Ac3점이란, 소재 강판을 가열했을 때에 금속 조직 중에서 페라이트가 소실되는 온도이며, 가열 공정에 있어서의 강판의 열팽창 변화로부터 구할 수 있다. 가열 온도가 Ac3점 이하이면, 가열 중의 탄화물의 용해가 불충분해져, 핫 스탬프 성형품의 강도가 저하된다. 가열 온도는 (Ac3점+20℃) 이상인 것이 바람직하고, (Ac3점+40℃) 이상인 것이 보다 바람직하다.
또한, 가열에 제공하는 핫 스탬프용 강판은, 상기의 조직을 갖고 있는 것이 바람직하다.
가열 온도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 가열 온도가 너무 높으면 오스테나이트가 조대화되어, 핫 스탬프 성형품의 강도가 저하된다. 그 때문에, 가열 온도는 1000℃ 이하인 것이 바람직하고, 950℃ 이하인 것이 보다 바람직하고, 900℃ 이하인 것이 더욱 바람직하다.
또한, 바람직한 핫 스탬프의 가열 온도에서의 유지 시간은, 1 내지 5분간이다.
가열된 핫 스탬프용 강판에 대하여 핫 스탬프를 실시하는 핫 스탬프 공정에서는, 핫 스탬프의 개시 온도는, (Ar3점 -200℃) 이상, Ar3점 미만으로 한다. Ar3점이란, 소재 강판을 Ac3점 초과의 온도로부터 냉각했을 때에 금속 조직 중에 페라이트가 생성되기 시작하는 온도이다. Ar3점은, 가열 공정의 후, 강판을 냉각할 때의 열팽창 변화로부터 구해진다. 핫 스탬프 개시 온도가 Ar3점 이상이면, 페라이트 중에 도입되는 전위의 양이 부족하고, 핫 스탬프 성형품의 열적 안정성이 손상된다. 핫 스탬프 개시 온도가 (Ar3점 -200℃) 미만이면, 핫 스탬프 성형품의 금속 조직에 있어서 템퍼링 마르텐사이트의 면적률이 감소되어, 핫 스탬프 성형품의 강도가 부족하다. 핫 스탬프 개시 온도가 바람직한 상한은, (Ar3점 -20℃) 미만, (Ar3점 -40℃) 미만 또는 (Ar3점 -60℃) 미만이다. 핫 스탬프 개시 온도가 바람직한 하한은, (Ar3점 -170℃) 이상, (Ar3점 -140℃) 이상 또는 (Ar3점 -110℃) 이상이다.
핫 스탬프에 의해 성형을 행한 후, 금형 내에서 성형품을 유지하는 것 및/또는, 금형으로부터 성형품을 취출하여 임의의 방법으로 냉각함으로써, 성형품을 90℃ 미만의 온도까지 냉각한다. 냉각 정지 온도가 90℃ 이상이면, 핫 스탬프 성형품의 금속 조직에 있어서, 템퍼링 마르텐사이트의 면적률이 감소되어, 핫 스탬프 성형품의 강도가 부족하다. 냉각 정지 온도는 50℃ 미만인 것이 바람직하고, 실온인 것이 보다 바람직하다. 생산성을 높이기 위해서는, 90℃ 미만의 온도까지 금형 내에서 유지하는 것이 바람직하다.
상기의 핫 스탬프 성형품에 대하여 재가열을 실시하는 재가열 공정에서는, 재가열 온도를 100 내지 140℃로 하고, 재가열 온도에서의 유지 시간을 3 내지 120분으로 한다. 재가열 온도가 100℃ 미만이면, 미세한 철 탄화물 또는 미세한 철 탄소 클러스터가 생성되고, 핫 스탬프 성형품의 열적 안정성이 열화된다. 한편, 재가열 온도가 140℃ 초과이면, 핫 스탬프 성형품의 강도가 저하된다.
유지 시간이 3분 미만이면, 핫 스탬프 성형품의 금속 조직에 있어서 페라이트 중에 고용 탄소가 다량으로 잔존하고, 핫 스탬프 성형품의 열적 안정성이 열화된다. 한편, 유지 시간이 120분을 초과하면, 핫 스탬프 성형품의 강도가 저하된다. 유지 시간은, 재가열 온도에 따라서 조정하는 것이 바람직하고, 재가열 온도가 100℃ 이상, 120℃ 미만인 경우는, 유지 시간은 바람직하게는 60분 초과, 70분 초과 또는 80분 초과이며, 또한 유지 시간은 바람직하게는 110분 미만, 100분 미만 또는 90분 미만이다. 재가열 온도가 120 내지 140분인 경우는, 유지 시간은 바람직하게는 5분 초과, 7분 초과 또는 9분 초과이며, 유지 시간은 바람직하게는 30분 미만, 20분 미만 또는 15분 미만이다. 생산성의 관점에서는, 재가열 온도를 120 내지 140℃로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에 따른 핫 스탬프 성형품의 다른 제조 방법은, 상술한 화학 조성을 갖는 강판(핫 스탬프용 강판)을 접합용 강판과 접합하여 접합 강판으로 하는 접합 공정과, 상기의 접합 강판을 가열하는 공정과, 그 후에, 상기의 가열된 접합 강판에 대하여 핫 스탬프를 행하고, 계속해서 냉각하는 공정과, 핫 스탬프 공정 후의 핫 스탬프 성형품을 재가열하는 공정을 포함한다. 접합 방법으로서는, 예를 들어 핫 스탬프용 강판과 접합용 강판을 맞대거나, 또는 중첩하여, 용접에 의해 접합하는 방법을 들 수 있다.
상기의 접합 강판을, 핫 스탬프용 강판의 Ac3점을 초과하는 온도까지 가열하고, 핫 스탬프용 강판의 (Ar3점 -200℃) 이상, Ar3점 미만의 온도에서 핫 스탬프를 개시하고, 계속해서 90℃ 미만의 온도까지 냉각한다. 그 후, 핫 스탬프 성형품을 100 내지 140℃의 온도까지 재가열하고, 그 온도에서 3 내지 120분 유지한다. 접합 강판을 가열하는 공정에 있어서의 바람직한 가열 온도, 접합 강판을 핫 스탬프하는 공정에 있어서의 바람직한 핫 스탬프 개시 온도 및 바람직한 냉각 정지 온도, 그리고, 핫 스탬프 성형품을 재가열하는 공정에 있어서의 바람직한 재가열 온도 및 바람직한 유지 시간은, 접합 공정을 포함하지 않는 핫 스탬프 성형품의 제조 방법과 동일하며, 그들의 이유도, 접합 강판을 포함하지 않는 경우와 동일하다.
접합용 강판의 화학 조성 및 기계 특성에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 그러나, 핫 스탬프 성형품의 충격 흡수 에너지를 높이기 위해, 접합용 강판은 재가열 후의 인장 강도가 700㎫ 이상인 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 재가열 후의 접합용 강판의 인장 강도는, 1000㎫ 초과, 1200㎫ 초과 또는 1500㎫ 초과이다.
핫 스탬프 후의 접합용 강판의 인장 강도를 확보하기 위해, 접합용 강판의 C 함유량은 0.090% 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 0.100% 이상, 0.120% 이상 또는 0.200% 이상이다. 마찬가지의 이유로부터, 접합용 강판의 Mn 함유량은 0.50% 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 0.80% 이상, 1.00% 이상 또는 1.20% 이상이다.
상기의 소재로서 사용되는 강판(핫 스탬프용 강판)은 후술하는 바와 같이 열연판 어닐링이 실시되어 있는 것이 바람직하다. 열연판 어닐링 후에, 또한 냉간 압연 또는 냉간 압연 및 연속 어닐링이 행해져 있어도 된다. 한편, 접합용 강판으로서는, 열연 강판, 열연 강판에 냉간 압연을 실시한 냉연 강판, 열연 강판에 어닐링을 실시한 열연 어닐링 강판 및 냉연 강판에 어닐링을 실시한 냉연 어닐링 강판의 어느 것을 사용해도 된다.
핫 스탬프 성형품의 내식성을 향상시키기 위해, 핫 스탬프용 강판 및 접합용 강판에는, 표면에 도금이 실시된 도금 강판을 사용해도 된다. 도금 강판의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 용융 아연 도금 강판, 합금화 용융 아연 도금 강판, 용융 알루미늄 도금 강판, 용융 Zn-Al 합금 도금 강판, 용융 Zn-Al-Mg 합금 도금 강판, 용융 Zn-Al-Mg-Si 합금 도금 강판, 전기 아연 도금 강판 및 전기 Ni-Zn 합금 도금 강판 등이 예시된다.
[핫 스탬프용 강판의 제조 방법]
본 실시 형태에 따른 핫 스탬프용 강판은, 상술한 화학 조성을 갖는 슬래브에 대하여 열간 압연을 실시한 후, 800℃ 이하의 온도 영역에서 권취하여 열연 강판으로 하는 열간 압연 공정과, 상기 열연 강판을, 650℃를 초과하는 온도 영역까지 가열하는 열연판 어닐링을 실시하여 열연 어닐링 강판으로 하는 열연판 어닐링 공정을 포함하는 제조 방법에 의해 제조되는 것이 바람직하다.
열간 압연 공정에서는, 열간 압연 후의 권취 온도를 800℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 권취 온도가 800℃ 초과이면, 열연 강판의 금속 조직이 과도하게 조대화되어, 핫 스탬프 후의 강판의 인장 강도가 저하된다. 더욱 바람직한 권취 온도는 650℃ 미만, 600℃ 미만 또는 550℃ 미만이다. 또한, 권취 온도가 너무 낮으면, 열연 강판이 경질화되고 냉간 압연이 곤란해지므로, 권취 온도는 400℃ 이상인 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에 따른 핫 스탬프용 강판의 제조 방법에 제공되는 슬래브의 제조 방법은, 특별히 한정되지 않는다. 예시되는 슬래브의 바람직한 제조 방법에서는, 상술한 성분 조성(화학 조성)을 갖는 강은, 공지된 수단에 의해 용제된 후에, 연속 주조법에 의해 강괴로 되거나, 또는, 임의의 주조법에 의해 강괴로 한 후에 분괴 압연하는 방법 등에 의해 강편이 된다. 연속 주조 공정에서는, 개재물에 기인하는 표면 결함의 발생을 억제하기 위해, 주형 내에서 전자 교반 등의 외부 부가적인 유동을 용강에 발생시키는 것이 바람직하다. 강괴 또는 강편은, 일단 냉각된 것을 재가열하여 열간 압연에 제공해도 되고, 연속 주조 후의 고온 상태에 있는 강괴 또는 분괴 압연 후의 고온 상태에 있는 강편을 그대로, 혹은 보온하여, 혹은 보조적인 가열을 행하여 열간 압연에 제공해도 된다. 본 실시 형태에서는, 이와 같은 강괴 및 강편을, 열간 압연의 소재로서 「슬래브」라고 총칭한다.
열간 압연에 제공하는 슬래브의 온도는, 오스테나이트의 조대화를 방지하기 위해, 1250℃ 미만으로 하는 것이 바람직하고, 1200℃ 미만으로 하는 것이 보다 바람직하다. 열간 압연은, 압연 완료 후에 오스테나이트를 변태시킴으로써 열연 강판의 금속 조직을 미세화하기 위해, Ar3점 이상의 온도 영역에서 완료시키는 것이 바람직하다.
열간 압연이 조압연과 마무리 압연으로 이루어지는 경우에는, 마무리 압연을 상기 온도에서 완료하기 위해, 조압연과 마무리 압연 사이에서 조압연재를 가열해도 된다. 이때, 조압연재의 후단이 선단보다도 고온이 되도록 가열함으로써 마무리 압연의 개시 시에 있어서의 조압연재의 전체 길이에 걸치는 온도의 변동을 140℃ 이하로 억제하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 권취 공정 후의 코일 내의 제품 특성의 균일성이 향상된다.
조압연재의 가열 방법은 공지된 수단을 사용하여 행하면 된다. 예를 들어, 조압연기와 마무리 압연기 사이에 솔레노이드식 유도 가열 장치를 마련해 두고, 이 유도 가열 장치의 상류측에 있어서의 조압연재 길이 방향의 온도 분포 등에 기초하여 가열 승온량을 제어해도 된다.
열간 압연되고, 권취된 강판은, 필요에 따라서 공지된 방법에 따라서 탈지 등의 처리가 실시된 후, 어닐링되는 것이 바람직하다. 열연 강판에 실시하는 어닐링을 열연판 어닐링이라고 하고, 열연판 어닐링 후의 강판을 열연 어닐링 강판이라고 한다. 열연판 어닐링 전에, 산세 등에 의해 탈스케일을 행해도 된다.
열연판 어닐링 공정에 있어서의 가열 온도는 650℃ 초과로 하는 것이 바람직하다. 이것은, 열연 어닐링 강판의 금속 조직에 있어서, 철 탄화물 중의 Mn 함유량 및 Cr 함유량을 높이기 위함이다. 열연판 어닐링 공정에 있어서의 가열 온도는 680℃ 초과인 것이 보다 바람직하고, 700℃ 초과인 것이 더욱 바람직하다. 한편, 열연판 어닐링 공정에 있어서의 가열 온도가 너무 높아지면, 열연 어닐링 강판의 금속 조직이 조대화되어, 핫 스탬프 후의 인장 강도가 저하된다. 따라서, 열연판 어닐링 공정에 있어서의 가열 온도의 상한값은 750℃ 미만인 것이 보다 바람직하고, 720℃ 미만인 것이 더욱 바람직하다.
열연판 어닐링의 효과를 충분히 얻기 위해서는, 가열 온도에서 30분 이상 유지하는 것이 바람직하다. 한편, 유지 시간이 너무 길어지면, 열연 어닐링 강판의 금속 조직이 조대화되어, 핫 스탬프 후의 인장 강도가 저하된다. 따라서, 열연판 어닐링 공정에 있어서의 가열 온도에서의 유지 시간은 10시간 미만인 것이 바람직하고, 5시간 미만이면 보다 바람직하고, 2시간 미만인 것이 더욱 바람직하다.
상술한 열연판 어닐링 공정의 후, 열연 어닐링 강판에 냉간 압연을 실시하여 판 두께가 2.8㎜ 이하인 냉연 강판으로 하는 것이 바람직하다. 핫 스탬프 성형품을 경량화하기 위해, 냉연 강판의 판 두께는 2.3㎜ 이하인 것이 보다 바람직하고, 2.0㎜ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 1.8㎜ 이하이면 특히 바람직하고, 1.6㎜ 이하이면 보다 한층 바람직하다. 또한, 강판의 제조성의 관점에서, 냉연 강판의 판 두께는, 0.6㎜ 이상인 것이 바람직하다.
냉간 압연은 통상의 방법에 따라서 행하면 되고, 냉간 압연 전에 산세 등에 의해 탈스케일을 행해도 된다. 냉간 압연은 핫 스탬프 후의 금속 조직을 미세화하여, 인장 강도를 높이기 위해, 냉압율(냉간 압연에 있어서의 누적 압하율)을 30% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 40% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 냉압율이 너무 높으면, 핫 스탬프 후의 인성이 열화된다. 그 때문에, 냉압율을 65% 이하로 하는 것이 바람직하고, 60% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 후술하는 바와 같이, 냉간 압연 후에 연속 어닐링을 행하는 경우는, 어닐링 강판의 금속 조직을 미세화하기 위해, 냉압율을 60% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 70% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
냉연 강판에 연속 어닐링을 실시하여 어닐링 강판으로 해도 된다. 연속 어닐링은 통상의 방법에 따라서 행하면 되고, 연속 어닐링을 행하기 전에, 공지된 방법에 의해 탈지 등의 처리를 실시해도 된다. 재결정에 의해 어닐링 강판의 금속 조직을 미세화하기 위해, 연속 어닐링에 있어서의 균열 온도를 600℃ 이상, 650℃ 이상 또는 700℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, 연속 어닐링 시의 가열 속도가 너무 느리거나, 균열 온도가 너무 높거나, 균열 시간이 너무 길거나 하면, 입성장에 의해 어닐링 강판의 금속 조직이 조대화되어, 핫 스탬프 후의 인장 강도가 저하된다. 그 때문에, 어닐링에 있어서의 균열 온도까지의 평균 가열 속도를 1℃/초 이상으로 하는 것이 바람직하고, 균열 온도를 800℃ 이하 또는 760℃ 이하로 하는 것이 바람직하고, 균열 시간을 300초 미만 또는 120초 미만으로 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하여 얻어진 열연 어닐링 강판, 냉연 강판 및 어닐링 강판에는, 통상의 방법에 따라서 조질 압연을 행해도 된다.
본 실시 형태에 따른 핫 스탬프용 강판은, 핫 스탬프 시에 있어서의 스케일의 생성 방지 및 핫 스탬프 후의 강판의 내식성 향상을 목적으로, 표층에 도금층을 구비하고 있어도 된다. 도금의 종류는, 상기 목적에 알맞는 것이면 되고, 특별히 한정되지 않지만, 용융 아연 도금 강판, 합금화 용융 아연 도금 강판, 용융 알루미늄 도금 강판, 용융 Zn-Al 합금 도금 강판, 용융 Zn-Al-Mg 합금 도금 강판, 용융 Zn-Al-Mg-Si 합금 도금 강판, 전기 아연 도금 강판 및 전기 Ni-Zn 합금 도금 강판 등이 예시된다.
용융 도금 강판을 제조하는 경우는, 상술한 방법으로 제조된 열연 어닐링 강판, 냉연 강판 또는 어닐링 강판을 소재 강판으로 하여, 통상의 방법에 따라서 도금을 행하면 된다. 소재 강판에 냉연 강판을 사용하는 경우, 재결정에 의해 도금 강판의 금속 조직을 미세화하기 위해, 연속 용융 도금의 어닐링 과정에 있어서의 균열 온도를, 600℃ 이상, 650℃ 이상 또는 700℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, 균열 온도가 너무 높으면, 입성장에 의해 어닐링 강판의 금속 조직이 조대화되기 때문에, 소재 강판의 종류에 관계 없이, 연속 용융 도금의 어닐링 과정에 있어서의 균열 온도를 800℃ 이하 또는 760℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 용융 도금 후에 강판을 재가열하여 합금화 처리를 행해도 된다.
전기 도금 강판을 제조하는 경우는, 상술한 방법으로 제조된 열연 어닐링 강판, 냉연 강판 또는 어닐링 강판을 소재 강판으로 하여, 필요에 따라서 표면의 청정화 및 조정을 위한 주지의 전처리를 실시한 후, 통상의 방법에 따라서 전기 도금을 행하면 된다. 이와 같이 하여 얻어진 도금 강판에는, 통상의 방법에 따라서 조질 압연을 행해도 된다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
(실시예 1)
진공 용해로를 사용하여 용강을 주조하여, 표 1에 나타내는 화학 조성을 갖는 강 A 내지 N을 제조하였다. 표 1 중의 Ac1점 및 Ac3점은, 강 A 내지 N의 냉연 강판을 2℃/초로 가열했을 때의 열팽창 변화로부터 구하였다. 또한, 표 1 중의 Ar3점은, 강 A 내지 N의 냉연 강판을 920℃로 가열한 후 10℃/초로 냉각했을 때의 열팽창 변화로부터 구하였다. 강 A 내지 N을 1200℃로 가열하고 60분간 유지한 후, 표 2에 나타내는 열연 조건에서 열간 압연을 행하였다.
Figure pct00001
Figure pct00002
구체적으로는, Ar3점 이상의 온도 영역에서, 강 A 내지 N에 10 패스의 압연을 실시하여, 두께 3.6㎜의 열연 강판으로 하였다. 열간 압연 후, 물 스프레이로, 열연 강판을 540 내지 580℃까지 냉각하고, 냉각 종료 온도를 권취 온도로 하고, 이 권취 온도로 유지한 전기 가열로 중에 열연 강판을 장입하여 60분간 유지하고, 그 후, 열연 강판을 20℃/시간의 평균 냉각 속도로 실온까지 노 냉각하여, 권취 후의 서랭을 시뮬레이트하였다.
서냉 후, 일부의 열연 강판에 대해, 열연판 어닐링을 실시하였다. 구체적으로는, 열연 강판을, 전기 가열로를 사용하여 50℃/시의 평균 가열 속도로 710℃까지 가열한 후, 1시간 유지하고, 계속해서 20℃/시의 평균 냉각 속도로 냉각하여 열연 어닐링 강판으로 하였다.
열연 강판 및 열연 어닐링 강판을 산세하여 냉간 압연용의 모재로 하고, 냉압율 61%로 냉간 압연을 실시하여, 두께 1.4㎜의 냉연 강판으로 하였다. 일부의 냉연 강판을, 연속 어닐링 시뮬레이터를 사용하여, 10℃/초의 평균 가열 속도로 표 2에 나타내는 어닐링의 균열 온도까지 가열하고 60초간 균열하였다. 계속해서 400℃까지 냉각하고 180초간 유지한 후, 실온까지 냉각하여 어닐링 강판으로 하였다. 얻어진 어닐링 강판에 대해서는, 표 3 중의 「강종」의 란에 「ACR」이라고 기재하고, 「도금종」의 란에 「-」라고 기재하였다. 또한, 냉연 강판에 대해서는, 표 3 중의 「강종」의 란에 「CR」이라고 기재하고, 「도금종」의 란에 「-」라고 기재하였다.
또한, 일부의 냉연 강판을, 용융 도금 시뮬레이터를 사용하여, 10℃/초의 평균 가열 속도로 표 2에 나타내는 어닐링의 균열 온도까지 가열하고 60초간 균열하였다. 계속해서 냉각하고, 용융 아연 도금욕 또는 용융 알루미늄 도금욕에 침지하여, 용융 아연 도금 또는 용융 알루미늄 도금을 실시하여, 용융 아연 도금 강판 또는 용융 알루미늄 도금 강판으로 하였다. 일부의 강판에는 용융 아연 도금의 후, 520℃까지 가열하여 합금화 처리를 실시하여, 합금화 용융 아연 도금 강판으로 하였다. 얻어진 도금 강판에 대해서는, 표 3 중의 「강종」의 란에 「ACR」이라고 기재하고, 「도금종」의 란에 「GI」, 「GA」 또는 「AL」이라고 기재하였다.
이와 같이 하여 얻어진 냉연 강판, 어닐링 강판, 용융 아연 도금 강판, 합금화 용융 아연 도금 강판 및 용융 알루미늄 도금 강판(이들의 강판을 총칭하여 핫 스탬프용 강판이라고 칭함)으로부터, 조직 관찰용 시험편을 채취하여, 조직 관찰을 행하였다.
구체적으로는, 비도금 강판(냉연 강판 및 어닐링 강판)의 경우는, 압연 방향으로 평행한 판 두께 단면을 연마한 후, 강판 표면으로부터 강판의 판 두께의 1/4 깊이 위치(강판 표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 강판 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역), 도금 강판의 경우는, 기재의 강판과 도금층의 경계로부터 기재인 강판의 판 두께의 1/4 깊이 위치(상기 경계로부터 기재인 강판의 판 두께의 1/8 깊이 내지 상기 경계로부터 기재인 강판의 판 두께의 3/8 깊이의 영역)로부터 레플리카법에 의해 석출물을 추출하여, TEM을 사용하여 철 탄화물을 동정하였다. 10개의 철 탄화물에 대해, EDS를 사용하여 Fe, Mn 및 Cr의 3원소에 대하여 정량 분석을 행하였다. Fe, Mn 및 Cr의 함유량의 합계를 100원자%로 했을 때의, 철 탄화물 중의 Mn 함유량(원자%) 및 Cr 함유량(원자%)을 각각 [Mn]θ 및 [Cr]θ라 하고, [Mn]θ와 [Cr]θ의 합의 평균값을 구하였다.
또한, 상기 핫 스탬프용 강판으로부터, 압연 방향으로 직행하는 방향을 따라서 JIS13B호 인장 시험편을 채취하고, 10㎜/분의 인장 속도로 인장 시험을 행하여, 인장 강도를 구하였다. 표 3에, 핫 스탬프용 강판의 금속 조직을 관찰한 결과 및 핫 스탬프용 강판의 기계 특성을 조사한 결과를 나타낸다.
Figure pct00003
상기 핫 스탬프용 강판으로부터, 폭 240㎜, 길이 170㎜의 핫 스탬프용 미가공판을 채취하고, 핫 스탬프에 의해 도 1에 도시하는 형상의 해트 부재를 제조하였다. 핫 스탬프 공정에서는 가스 가열로를 사용하여, 미가공판을 표 4에 나타내는 가열 온도에서 4분간 가열한 후, 가열로로부터 취출하여 방랭하고, 표 4에 나타내는 개시 온도에서, 냉각 장치를 구비한 금형에 끼워 해트 성형하고, 계속해서 표 4에 나타내는 냉각 정지 온도까지 금형 내에서 냉각하였다. 또한, 일부의 해트 부재를, 전기 가열로를 사용하여, 표 4에 나타내는 조건에서 재가열하였다. 표 4의 핫 스탬프 조건의 RT는 실온인 것을 나타내고, 「-」는 재가열 공정을 행하지 않은 것을 나타낸다.
일부의 해트 부재(핫 스탬프 성형품)에, 전기 가열로를 사용하여 170℃에서 20분간의 열처리를 실시하였다.
열처리 전의 해트 부재의 종벽부로부터, SEM 관찰용 시험편을 채취하고, 이 시험편의 강판의 압연 방향에 평행한 판 두께 단면을 연마한 후, 이 판 두께 단면에 나이탈 부식 및 레페라 부식을 행하고, 비도금 강판의 경우는, 강판 표면으로부터 강판의 판 두께의 1/4 깊이 위치(강판 표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 강판 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역), 도금 강판의 경우는, 기재의 강판과 도금층의 경계로부터 기재인 강판의 판 두께의 1/4 깊이 위치(상기 경계로부터 기재인 강판의 판 두께의 1/8 깊이 내지 상기 경계로부터 기재인 강판의 판 두께의 3/8 깊이의 영역)에 있어서의 금속 조직을 관찰하였다. 상술한 방법을 사용하여, 화상 처리에 의해, 페라이트, 펄라이트, 잔류 오스테나이트, 템퍼링 마르텐사이트, 마르텐사이트 및 베이나이트의 면적률을 측정하였다. 결과를 표 4에 나타낸다. 표 4에 나타내는 조직의 잔부는 펄라이트, 잔류 오스테나이트 및/또는 석출물이었다. 또한, 표 중, 본 발명의 규정을 만족하는 시험 번호에서는, 핫 스탬프 성형품의 금속 조직에 있어서, 페라이트 중에 차지하는 폴리고날 페라이트의 비율은 5.0% 이상이었다.
또한, 열처리 전후의 해트 부재의 종벽부로부터, 부재의 길이 방향을 따라서 JIS13B호 인장 시험편을 채취하고, 10㎜/분의 인장 속도로 인장 시험을 행하여, 인장 강도를 구하였다. 열처리를 실시하고 있지 않은 해트 부재의 인장 강도와, 열처리를 실시한 해트 부재의 인장 강도의 차(ΔTS)를 구하고, ΔTS가 100㎫ 이하이면, 해트 부재의 열적 안정성이 양호하다고 판단하였다.
열처리 전의 인장 강도가 440㎫ 이상, 700㎫ 미만이고, 또한 ΔTS가 100㎫ 이하인 경우를, 본 발명의 규정을 만족한다고 하여 합격이라고 판정하였다. 한편, 열처리 전의 인장 강도가 440㎫ 미만 또는 700㎫ 이상이든지, ΔTS가 100㎫ 초과인 경우를, 본 발명의 규정을 만족하지 않는다고 하여 불합격이라고 판정하였다.
표 4에, 해트 부재의 금속 조직을 관찰한 결과 및 해트 부재의 기계 특성을 평가한 결과를 나타낸다. 표 1 내지 4에 있어서, 하선을 그은 수치는, 본 발명의 범위 외인 것, 또는 바람직한 제조 조건을 벗어나는 것을 의미한다.
Figure pct00004
본 발명의 규정을 만족하는 시험 번호 1 내지 3, 9 내지 11, 14 내지 17 및 25 내지 33은, 모두, 핫 스탬프 성형품의 인장 강도가 440㎫ 이상, 700㎫ 미만으로, 양호한 강도 특성을 나타내고 있고, 또한, ΔTS가 100㎫ 이하이고, 양호한 열적 안정성을 나타내고 있다.
또한, 핫 스탬프용 강판의 제조 공정에 있어서, 열연판 어닐링을 행한 시험 번호 2, 10, 16, 25 및 27은 핫 스탬프 성형품의 ΔTS가 30㎫ 이하로, 열적 안정성이 특히 양호하였다.
이들에 비해, 화학 조성이 본 발명의 범위로부터 벗어나는 강판을 사용한 비교예의 시험 번호 20 내지 24는, 핫 스탬프 성형품의 인장 강도가 440㎫ 미만으로, 강도 특성이 떨어졌거나, 또는, ΔTS가 100㎫ 이상으로, 열적 안정성이 떨어졌다.
구체적으로는, 강 E를 사용한 시험 번호 21은 강의 Mn 함유량이 너무 낮았기 때문에, 핫 스탬프 성형품의 금속 조직에 있어서 템퍼링 마르텐사이트 면적률이 부족하여, 핫 스탬프 성형품의 인장 강도가 낮았다.
강 D를 사용한 시험 번호 20은 강의 Mn 함유량이 너무 높았기 때문에, 핫 스탬프 성형품의 인장 강도가 700㎫ 이상이며 ΔTS가 컸다.
강 F를 사용한 시험 번호 22는 강의 C 함유량이 너무 높았기 때문에, 핫 스탬프 성형품의 금속 조직에 있어서 페라이트 면적률이 부족하고, 핫 스탬프 성형품의 인장 강도가 700㎫ 이상이며 ΔTS가 컸다.
강 G를 사용한 시험 번호 23은 강의 Si 함유량이 너무 높았기 때문에, ΔTS가 컸다.
강 H를 사용한 시험 번호 24는 강의 B 함유량이 너무 낮았기 때문에, ΔTS가 컸다.
화학 조성은 본 발명의 범위 내이지만, 핫 스탬프 성형품의 제조 조건이 본 발명의 범위로부터 벗어나는 비교예의 시험 번호 4 내지 8, 12, 13, 18 및 19는 핫 스탬프 성형품의 인장 강도가 440㎫ 미만으로, 강도 특성이 떨어졌거나, 또는, ΔTS가 100㎫ 이상으로, 열적 안정성이 떨어졌다.
구체적으로는, 강 A를 사용한 시험 번호 4 및 5는 재가열 공정에 있어서의 유지 시간이 너무 길었거나, 또는 재가열 온도가 너무 높았기 때문에, 핫 스탬프 성형품의 인장 강도가 낮았다.
강 A를 사용한 시험 번호 6은 가열 공정에 있어서의 가열 온도가 너무 낮았기 때문에, 인장 강도가 낮았다.
강 A를 사용한 시험 번호 7 및 8은 핫 스탬프 공정에 있어서의 성형 개시 온도가 너무 낮았거나, 또는 냉각 정지 온도가 너무 높았기 때문에, 인장 강도가 낮았다.
강 B를 사용한 시험 번호 12 및 13은 재가열 공정에 있어서의 유지 시간이 너무 짧았거나 또는 재가열 온도가 너무 낮았기 때문에, 핫 스탬프 성형품의 금속 조직에 있어서 템퍼링 마르텐사이트 면적률이 부족하고, ΔTS가 컸다.
강 C를 사용한 시험 번호 18은 핫 스탬프 공정에 있어서의 성형 개시 온도가 너무 높았기 때문에, ΔTS가 컸다. 강 C를 사용한 시험 번호 19는 재가열 공정이 행해지지 않았기 때문에, 템퍼링 마르텐사이트 면적률이 부족하고, ΔTS가 컸다.
(실시예 2)
진공 용해로를 사용하여 용강을 주조하여, 실시예 1에 있어서, 표 1에 나타낸 화학 조성을 갖는 강 A 내지 C를 제조하였다. 강 A 내지 C를 사용하여, 실시예 1과 마찬가지로, 표 5에 나타내는 조건에서, 열간 압연, 열연판 어닐링, 냉간 압연 및 어닐링을 행하고, 이어서 도금 처리를 행하여, 용융 아연 도금 강판, 합금화 용융 아연 도금 강판 및 용융 알루미늄 도금 강판(핫 스탬프용 강판)을 제조하였다.
Figure pct00005
이들의 핫 스탬프용 강판의 금속 조직 및 기계 특성을, 실시예 1과 마찬가지로 하여 조사하였다. 표 6에, 핫 스탬프용 강판의 금속 조직을 관찰한 결과 및 핫 스탬프용 강판의 기계 특성을 조사한 결과를 나타낸다.
Figure pct00006
이들의 핫 스탬프용 강판으로부터, 두께 1.4㎜, 폭 240㎜, 길이 170㎜의 핫 스탬프용 미가공판을 채취하였다. 이 미가공판을, 동일 치수의 접합용 강판과 레이저 용접에 의해 접합하여, 두께 1.4㎜, 폭 240㎜, 길이 340㎜의 접합 강판을 제작하였다. 접합용 강판에는 화학 조성이 질량%로, 0.21%C-0.13%Si-1.31%Mn-0.012%P-0.0018%S-0.043%sol.Al-0.0030%N-0.21%Cr-0.0018%B인 냉연 강판을 사용하였다.
접합 강판을, 실시예 1과 마찬가지로, 표 7에 나타내는 조건에서 핫 스탬프 하고, 도 2에 도시하는 형상의 해트 부재를 제조하였다. 그 후, 일부의 해트 부재에, 전기 가열로를 사용하여 170℃에서 20분간의 열처리를 실시하였다.
그리고, 열처리 전후의 해트 부재에 있어서, 강 A 내지 C로 이루어지는 부분의 금속 조직 및 기계 특성을, 실시예 1과 마찬가지로 하여 조사하였다. 표 7에, 해트 부재(핫 스탬프 성형품)의 금속 조직을 관찰한 결과 및 해트 부재의 기계 특성을 평가한 결과를 나타낸다.
Figure pct00007
시험 번호 34 내지 36의 어느 것의 시험 결과도, 핫 스탬프 성형품의 인장 강도가 440㎫ 이상 700㎫ 미만이고, 또한, ΔTS가 100㎫ 이하로, 양호한 강도 특성 및 열적 안정성을 나타내고 있다. 해트 부재의 접합용 강판 부분의 인장 강도는, 시험 번호 34 내지 36에 대해, 각각 1545㎫, 1540㎫, 1536㎫이었다.
본 발명에 따르면, 도장 베이킹 처리에 수반하는 강도의 변동이 작은, 인장 강도가 440㎫ 이상, 700㎫ 미만인 부분을 갖는 열적 안정성이 우수한 핫 스탬프 성형품을 얻는 것이 가능해진다.

Claims (7)

  1. 핫 스탬프 성형품이며,
    상기 핫 스탬프 성형품의 전부 또는 일부가,
    질량%로,
    C:0.001% 이상, 0.090% 미만,
    Si:0.50% 미만,
    Mn:0.50% 이상, 1.70% 미만,
    P:0.200% 이하,
    S:0.0200% 이하,
    sol.Al:0.001 내지 2.500%,
    N:0.0200% 이하,
    B:0.0002 내지 0.0200%,
    Ti:0 내지 0.300%,
    Nb:0 내지 0.300%,
    V:0 내지 0.300%,
    Zr:0 내지 0.300%,
    Cr:0 내지 2.00%,
    Mo:0 내지 2.00%,
    Cu:0 내지 2.00%,
    Ni:0 내지 2.00%,
    Ca:0 내지 0.0100%,
    Mg:0 내지 0.0100%,
    REM:0 내지 0.1000%,
    Bi:0 내지 0.0500%, 그리고
    잔부:Fe 및 불순물인 화학 조성을 갖고,
    금속 조직이, 면적%로,
    페라이트:50.0% 초과,
    템퍼링 마르텐사이트:5.0% 이상, 50.0% 미만,
    마르텐사이트:0% 이상, 10.0% 미만,
    베이나이트:0% 이상, 20.0% 미만을 포함하고,
    인장 강도가, 440㎫ 이상, 700㎫ 미만이고,
    170℃에서 20분간의 열처리를 실시했을 때의, 상기 인장 강도의 저하량인 ΔTS가 100㎫ 이하인,
    핫 스탬프 성형품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학 조성이, 질량%로,
    Ti:0.001 내지 0.300%,
    Nb:0.001 내지 0.300%,
    V:0.001 내지 0.300%,
    Zr:0.001 내지 0.300%,
    Cr:0.001 내지 2.00%,
    Mo:0.001 내지 2.00%,
    Cu:0.001 내지 2.00%,
    Ni:0.001 내지 2.00%,
    Ca:0.0001 내지 0.0100%,
    Mg:0.0001 내지 0.0100%,
    REM:0.0001 내지 0.1000%, 및
    Bi:0.0001 내지 0.0500%
    로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는, 핫 스탬프 성형품.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    표면에 도금층을 갖는 핫 스탬프 성형품.
  4. 제1항 또는 제2항에 기재된 핫 스탬프 성형품을 제조하는 방법이며,
    제1항 또는 제2항에 기재된 화학 조성을 갖는 핫 스탬프용 강판을, Ac3점을 초과하는 온도까지 가열하는 가열 공정과,
    상기 가열 공정 후의 상기 핫 스탬프용 강판에 대하여, (Ar3점 -200℃) 이상, Ar3점 미만의 온도에서 핫 스탬프를 개시하고, 계속해서 90℃ 미만의 온도까지 냉각하는 핫 스탬프 공정과,
    상기 핫 스탬프 공정 후의 성형품을, 100 내지 140℃의 온도까지 가열하고, 그 온도에서 3 내지 120분간 유지하는 재가열 공정을 구비하는,
    핫 스탬프 성형품의 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 기재된 핫 스탬프 성형품을 제조하는 방법이며,
    제1항 또는 제2항에 기재된 화학 조성을 갖는 핫 스탬프용 강판을, 접합용 강판과 접합하여 접합 강판으로 하는 접합 공정과,
    상기 접합 공정 후의 접합 강판을 상기 핫 스탬프용 강판의 Ac3점을 초과하는 온도까지 가열하는 가열 공정과,
    상기 가열 공정 후의 상기 접합 강판에 대하여, 상기 핫 스탬프용 강판의 (Ar3점 -200℃) 이상, Ar3점 미만의 온도에서 핫 스탬프를 개시하고, 계속해서 90℃ 미만의 온도까지 냉각하는 핫 스탬프 공정과,
    상기 핫 스탬프 공정 후의 성형품을, 100 내지 140℃의 온도까지 가열하고, 그 온도에서 3 내지 120분간 유지하는 재가열 공정을 구비하는,
    핫 스탬프 성형품의 제조 방법.
  6. 제3항에 기재된 핫 스탬프 성형품을 제조하는 방법이며,
    제1항 또는 제2항에 기재된 화학 조성을 갖고, 또한 표면에 도금층을 갖는 핫 스탬프용 강판을, Ac3점을 초과하는 온도까지 가열하는 가열 공정과,
    상기 가열 공정 후의 상기 핫 스탬프용 강판에 대하여, (Ar3점 -200℃) 이상, Ar3점 미만의 온도에서 핫 스탬프를 개시하고, 계속해서 90℃ 미만의 온도까지 냉각하는 핫 스탬프 공정과,
    상기 핫 스탬프 공정 후의 성형품을, 100 내지 140℃의 온도까지 가열하고, 그 온도에서 3 내지 120분간 유지하는 재가열 공정을 구비하는
    핫 스탬프 성형품의 제조 방법.
  7. 제3항에 기재된 핫 스탬프 성형품을 제조하는 방법이며,
    제1항 또는 제2항에 기재된 화학 조성을 갖고, 또한 표면에 도금층을 갖는 핫 스탬프용 강판을, 접합용 강판과 접합하여 접합 강판으로 하는 접합 공정과,
    상기 접합 공정 후의 접합 강판을, 상기 핫 스탬프용 강판의 Ac3점을 초과하는 온도까지 가열하는 가열 공정과,
    상기 가열 공정 후의 상기 접합 강판에 대하여, 상기 핫 스탬프용 강판의 (Ar3점 -200℃) 이상, Ar3점 미만의 온도에서 핫 스탬프를 개시하고, 계속해서 90℃ 미만의 온도까지 냉각하는 핫 스탬프 공정과,
    상기 핫 스탬프 공정 후의 성형품을, 100 내지 140℃의 온도까지 가열하고, 그 온도에서 3 내지 120분간 유지하는 재가열 공정을 구비하는,
    핫 스탬프 성형품의 제조 방법.
KR1020217026339A 2019-04-01 2020-03-31 핫 스탬프 성형품 및 그 제조 방법 KR102633542B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019070212 2019-04-01
JPJP-P-2019-070212 2019-04-01
PCT/JP2020/014822 WO2020204027A1 (ja) 2019-04-01 2020-03-31 ホットスタンプ成形品およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210117316A true KR20210117316A (ko) 2021-09-28
KR102633542B1 KR102633542B1 (ko) 2024-02-06

Family

ID=72668993

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217026339A KR102633542B1 (ko) 2019-04-01 2020-03-31 핫 스탬프 성형품 및 그 제조 방법

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP7127735B2 (ko)
KR (1) KR102633542B1 (ko)
CN (1) CN113490759B (ko)
WO (1) WO2020204027A1 (ko)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002102980A (ja) 2000-07-28 2002-04-09 Aisin Takaoka Ltd 車輌用衝突補強材の製造方法および車輌用衝突補強材
JP2003328031A (ja) 2002-05-13 2003-11-19 Nissan Motor Co Ltd プレス部品の焼入れ方法および焼入れ装置およびプレス部品
JP2004058082A (ja) 2002-07-26 2004-02-26 Aisin Takaoka Ltd テーラードブランクプレス成形品の製造方法
JP2005193287A (ja) 2004-01-09 2005-07-21 Nippon Steel Corp 形状精度に優れた高強度部品の製造方法
JP2005248320A (ja) 2004-02-06 2005-09-15 Nippon Steel Corp 部材内の強度均一性に優れる６００〜１２００ＭＰａ級自動車用高強度部材およびその製造方法
WO2006038868A1 (en) 2004-10-04 2006-04-13 Gestamp Hardtech Ab A method of hot stamping and hardening a metal sheet
WO2008132303A1 (fr) 2007-03-14 2008-11-06 Arcelormittal France Acier pour formage a chaud ou trempe sous outil, a ductilite amelioree
JP2009061473A (ja) 2007-09-06 2009-03-26 Sumitomo Metal Ind Ltd 高強度部品の製造方法
KR20130086062A (ko) * 2010-11-12 2013-07-30 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 균일 연신과 도금성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판 및 그 제조 방법
WO2014162984A1 (ja) * 2013-04-02 2014-10-09 新日鐵住金株式会社 ホットスタンプ成形体、冷延鋼板、及びホットスタンプ成形体の製造方法
KR20190108128A (ko) * 2017-02-20 2019-09-23 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 핫 스탬프 성형체

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140095101A (ko) * 2011-12-27 2014-07-31 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 저온 인성과 내식성이 우수한 프레스 가공용 용융 도금 고강도 강판과 그 제조 방법
PL2803748T3 (pl) * 2012-01-13 2018-08-31 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Wyrób kształtowany przez tłoczenie na gorąco i sposób wytwarzania wyrobu kształtowanego przez tłoczenie na gorąco
JP6372070B2 (ja) * 2013-11-26 2018-08-15 新日鐵住金株式会社 フェライト・マルテンサイト二相鋼及び油井用鋼管
WO2016148045A1 (ja) * 2015-03-18 2016-09-22 株式会社神戸製鋼所 熱間プレス用鋼板およびその製造方法
WO2017017484A1 (en) * 2015-07-30 2017-02-02 Arcelormittal Method for the manufacture of a hardened part which does not have lme issues
EP3693485A4 (en) * 2017-10-02 2021-01-20 Nippon Steel Corporation HOT STAMP MOLDED ARTICLE, HOT STAMPED STEEL SHEET, AND PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF THE SAME

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002102980A (ja) 2000-07-28 2002-04-09 Aisin Takaoka Ltd 車輌用衝突補強材の製造方法および車輌用衝突補強材
JP2003328031A (ja) 2002-05-13 2003-11-19 Nissan Motor Co Ltd プレス部品の焼入れ方法および焼入れ装置およびプレス部品
JP2004058082A (ja) 2002-07-26 2004-02-26 Aisin Takaoka Ltd テーラードブランクプレス成形品の製造方法
JP2005193287A (ja) 2004-01-09 2005-07-21 Nippon Steel Corp 形状精度に優れた高強度部品の製造方法
JP2005248320A (ja) 2004-02-06 2005-09-15 Nippon Steel Corp 部材内の強度均一性に優れる６００〜１２００ＭＰａ級自動車用高強度部材およびその製造方法
WO2006038868A1 (en) 2004-10-04 2006-04-13 Gestamp Hardtech Ab A method of hot stamping and hardening a metal sheet
WO2008132303A1 (fr) 2007-03-14 2008-11-06 Arcelormittal France Acier pour formage a chaud ou trempe sous outil, a ductilite amelioree
JP2009061473A (ja) 2007-09-06 2009-03-26 Sumitomo Metal Ind Ltd 高強度部品の製造方法
KR20130086062A (ko) * 2010-11-12 2013-07-30 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 균일 연신과 도금성이 우수한 고강도 용융 아연 도금 강판 및 그 제조 방법
WO2014162984A1 (ja) * 2013-04-02 2014-10-09 新日鐵住金株式会社 ホットスタンプ成形体、冷延鋼板、及びホットスタンプ成形体の製造方法
KR20150121163A (ko) * 2013-04-02 2015-10-28 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 핫 스탬프 성형체, 냉연 강판 및 핫 스탬프 성형체의 제조 방법
KR20190108128A (ko) * 2017-02-20 2019-09-23 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 핫 스탬프 성형체

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020204027A1 (ja) 2020-10-08
CN113490759A (zh) 2021-10-08
JPWO2020204027A1 (ja) 2021-12-02
KR102633542B1 (ko) 2024-02-06
CN113490759B (zh) 2022-10-04
JP7127735B2 (ja) 2022-08-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107709598B (zh) 高强度冷轧钢板、高强度热浸镀锌钢板、以及高强度合金化热浸镀锌钢板
KR102119373B1 (ko) 핫 프레스용 강판 및 그 제조 방법, 그리고 핫 프레스 부재 및 그 제조 방법
KR101621639B1 (ko) 강판, 도금 강판 및 그들의 제조 방법
KR101597058B1 (ko) 냉연 강판
KR102433938B1 (ko) 고강도 냉연강판, 고강도 도금강판 및 그것들의 제조방법
KR102477508B1 (ko) 용융 아연 도금 강판 및 합금화 용융 아연 도금 강판
KR102404647B1 (ko) 핫 스탬프 성형품 및 핫 스탬프용 강판 그리고 그들의 제조 방법
KR102512770B1 (ko) 피복강 부재, 피복강판 및 그것들의 제조 방법
WO2021162084A1 (ja) ホットスタンプ成形品
KR20220070329A (ko) 피복 강 부재, 피복 강판 및 그것들의 제조 방법
KR20230049120A (ko) 핫 스탬프용 강판 및 그 제조 방법, 그리고, 핫 스탬프 부재 및 그 제조 방법
KR102603637B1 (ko) 핫 스탬프 성형품 및 핫 스탬프용 강판, 그리고 그것들의 제조 방법
CN115151673B (zh) 钢板、构件和它们的制造方法
KR102633542B1 (ko) 핫 스탬프 성형품 및 그 제조 방법
JP5440370B2 (ja) 合金化溶融亜鉛めっき鋼板およびその製造方法
CN114945690B (zh) 钢板及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant