KR20220079295A - 충돌성능이 우수한 핫스탬핑 강재 및 그 제조방법 - Google Patents

충돌성능이 우수한 핫스탬핑 강재 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 합금성분 제어에 의하여 충돌성능이 우수한 핫스탬핑 강재를 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 핫스탬핑 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.20% ~ 0.25%, 실리콘(Si): 0.10% ~ 0.50%, 망간(Mn): 1.0% ~ 1.6%, 티타늄(Ti): 0.015% ~ 0.040%, 크롬(Cr): 0.10% ~ 0.35%, 보론(B): 15 ppm ~ 50 ppm, 칼슘(Ca): 10 ppm ~ 30 ppm, 인(P): 0% 초과 ~ 0.018%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 굽힘각(VDA): 60도 이상을 만족한다.

Description

충돌성능이 우수한 핫스탬핑 강재 및 그 제조방법{Hot stamping coating steel sheet having excellent collision capacity and method of manufacturing the same}
본 발명은 핫스탬핑 강재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 합금성분 제어에 의하여 충돌성능이 우수한 핫스탬핑 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
지구 환경 대응, 차량 연비개선, 및 안전 기준 확보를 위하여 차량 경량화와 고강도화는 전세계적인 이슈이다. 차량 경량화를 위해서는 경량재료 적용, 차량 디자인이나 재료 변경을 통한 마찰계수 저감을 통한 방법도 있다. 한편, 차량 경량화 및 충돌 안전성 법 규제를 회피하기 위하여, 재료적인 측면에서 초고강도강의 적용은 필수적이다. 초고강도강은 열을 가해 성형성을 높인 핫스탬핑 공법과 상온에서 가공하는 콜드 스탬핑 공법으로 나뉜다. 각각의 장단점이 있지만 핫스탬핑 공법은 성형후 스프링백을 억제하면서 쉽게 부품을 성형할 수 있다는 장점이 있지만, 공정 비용이 높고 고온에서 표면산화를 억제하는 방법이 필요하다. 현재 핫스탬핑이 적용된 자동차 부품 비율은 꾸준히 증가하는 추세이다.
강재의 용강 내에 불순물로서 포함되는 황(S)은 망간(Mn)과 반응하게 되고, 연속 주조 공정을 수행한 후에, 상기 강재 내에 MnS 가 정출된다. 상기 MnS 는 열간 압연 및 냉간 압연 중에 압연방향으로 연신되며, 이와 같이 연신된 MnS 은 핫스탬핑 부품의 충돌 특성을 약화시킨다. 따라서, 핫스탬핑 강재 내에서 MnS의 형성을 방지하거나 또는 MnS의 길이를 제어할 필요가 있다.
한국특허출원번호 제10-2017-0168404호
본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제는 합금성분 제어에 의하여 충돌성능이 우수한 핫스탬핑 강재 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의하면, 핫스탬핑 강재 및 그 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 핫스탬핑 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.20% ~ 0.25%, 실리콘(Si): 0.10% ~ 0.50%, 망간(Mn): 1.0% ~ 1.6%, 티타늄(Ti): 0.015% ~ 0.040%, 크롬(Cr): 0.10% ~ 0.35%, 보론(B): 15 ppm ~ 50 ppm, 칼슘(Ca): 10 ppm ~ 30 ppm, 인(P): 0% 초과 ~ 0.018%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 굽힘각(VDA): 60도 이상을 만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 핫스탬핑 강재는, 인장강도(TS): 1350 MPa 이상, 항복강도(YS): 950 MPa 이상, 및 연신율(EL): 6% 이상을 만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 핫스탬핑 강재는, MnS를 포함하고, 상기 핫스탬핑 강재의 두께가 1.0 mm ~ 1.6 mm 인 경우에, 상기 MnS의 단위 면적당 갯수가 최대 8 개/mm2 이하이고, 상기 MnS의 최대 길이가 200 μm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 핫스탬핑 강재는, 마르텐사이트, 베이나이트, 페라이트 및 잔류 오스테나이트가 혼합된 혼합조직을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 핫스탬핑 강재는, 상기 베이나이트의 분율은 10% ~ 20% 범위이고, 상기 페라이트와 상기 잔류 오스테나이트의 합의 분율은, 0% 초과 ~ 5% 범위이고, 상기 마르텐사이트의 분율은 나머지 분율일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 핫스탬핑 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.20% ~ 0.25%, 실리콘(Si): 0.10% ~ 0.50%, 망간(Mn): 1.0% ~ 1.6%, 티타늄(Ti): 0.015% ~ 0.040%, 크롬(Cr): 0.10% ~ 0.35%, 보론(B): 15 ppm ~ 50 ppm, 인(P): 0% 초과 ~ 0.018%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.002%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 인장강도(TS): 1350 MPa 이상, 항복강도(YS): 950 MPa 이상, 연신율(EL): 6% 이상, 및 굽힘각(VDA): 60도 이상을 만족하고, MnS를 포함하고, 상기 핫스탬핑 강재의 두께가 1.0 mm ~ 1.6 mm 인 경우에, 상기 MnS의 단위 면적당 갯수가 최대 8 개/mm2 이하이고, 상기 MnS의 최대 길이가 200 μm 이하이고, 마르텐사이트, 베이나이트, 페라이트 및 잔류 오스테나이트가 혼합된 혼합조직을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 핫스탬핑 강재의 제조방법은, 중량%로, 탄소(C): 0.20% ~ 0.25%, 실리콘(Si): 0.10% ~ 0.50%, 망간(Mn): 1.0% ~ 1.6%, 티타늄(Ti): 0.015% ~ 0.040%, 크롬(Cr): 0.10% ~ 0.35%, 보론(B): 15 ppm ~ 50 ppm, 칼슘(Ca): 10 ppm ~ 30 ppm, 인(P): 0% 초과 ~ 0.018%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 이용하여 열연강판을 제조하는 단계; 상기 열연강판을 냉간 압연하여 냉연강판을 제조하는 단계; 및 상기 냉연강판을 소둔 열처리하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 소둔 열처리하는 단계를 수행한 후에, 상기 냉연강판을 도금하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 열연강판을 제조하는 단계는, 상기 강재를 1,180℃ ~ 1,250℃ 범위의 재가열 온도에서 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강재를 860℃ ~ 910℃ 범위의 마무리압연 종료온도로 열간압연하는 단계; 및 상기 열간압연된 강재를 540℃ ~ 660℃ 범위의 권취온도까지 냉각하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 소둔 열처리하는 단계는, 상기 냉연강판을 3℃/초 ~ 10℃/초 범위의 승온속도로 가열하는 단계; 상기 냉연강판을 770℃ ~ 790℃의 온도에서 소둔 열처리하는 단계; 및 상기 냉연강판을 5℃/초 ~ 50℃/초 범위의 냉각속도로, Ac3 온도 ~ Ms 온도로 냉각하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 냉연강판을 소둔 열처리하는 단계를 수행한 후에, 상기 냉연강판을 핫스탬핑하는 단계;를 더 포함하고, 상기 핫스탬핑하는 단계는, 상기 냉연강판을 6℃/초 이상의 승온속도로 880℃ ~ 930℃로 가열하는 단계; 가열된 상기 냉연강판을 프레스 금형으로 이송하는 단계; 상기 프레스 금형을 형폐하고 상기 냉연강판을 프레스 성형하여 성형체를 제조하는 단계; 및 상기 성형체를 30℃/초 이상의 냉각 속도로 급랭하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 핫스탬핑하는 단계를 수행하여 얻은 핫스탬핑 강재는, 인장강도(TS): 1350 MPa 이상, 항복강도(YS): 950 MPa 이상, 연신율(EL): 6% 이상, 및 굽힘각(VDA): 60도 이상을 만족하고, MnS를 포함하고, 상기 핫스탬핑 강재의 두께가 1.0 mm ~ 1.6 mm 인 경우에, 상기 MnS의 단위 면적당 갯수가 최대 8 개/mm2 이하이고, 상기 MnS의 최대 길이가 200 μm 이하이고, 마르텐사이트, 베이나이트, 페라이트 및 잔류 오스테나이트가 혼합된 혼합조직을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 강재의 제조방법은, 중량%로, 탄소(C): 0.20% ~ 0.25%, 실리콘(Si): 0.10% ~ 0.50%, 망간(Mn): 1.0% ~ 1.6%, 티타늄(Ti): 0.015% ~ 0.040%, 크롬(Cr): 0.10% ~ 0.35%, 보론(B): 15 ppm ~ 50 ppm, 칼슘(Ca): 10 ppm ~ 30 ppm, 인(P): 0% 초과 ~ 0.018%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 이용하여 열연강판을 제조하는 단계; 및 상기 열연강판을 냉간 압연하여 냉연강판을 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 열연강판을 제조하는 단계는, 상기 강재를 1,180℃ ~ 1,250℃ 범위의 재가열 온도에서 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강재를 860℃ ~ 910℃ 범위의 마무리압연 종료온도로 열간압연하는 단계; 및 상기 열간압연된 강재를 540℃ ~ 660℃ 범위의 권취온도까지 냉각하는 단계;를 포함하고, 상기 열연강판은 페라이트와 펄라이트가 혼합된 혼합 조직을 가질 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의할 경우, 핫스탬핑 강재의 황의 함량을 엄격하게 제어하거나 칼슘을 미량 첨가함으로써, MnS의 단위 면적당 갯수를 감소시키고 최대 길이를 감소시켜, 굽힘각을 상승시키고 또한 충돌성능을 향상시킬 수 있다.
상술한 본 발명의 효과들은 예시적으로 기재되었고, 이러한 효과들에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 핫스탬핑 강재의 제조방법을 나타낸 공정 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 핫스탬핑 강재의 미세조직을 나타낸 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 기술적 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 본 명세서에서 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
본 발명의 기술적 사상은 핫스탬핑 강재의 충돌성능을 확보하기 위하여, 원소 성분 및 공정 조건을 제어하여, 충돌성능에 악영향을 끼지는 MnS의 단위 면적당 갯수와 크기를 제어하는 것이다.
핫스탬핑 부품에 포함된 핫스탬핑 강재는 보론(B) 첨가강으로 지칭된다. 상기 핫스탬핑 강재가 1.0 GPa급의 경우에는 0.1 중량% 이하의 탄소를 포함하는 보론 첨가강이고, 상기 핫스탬핑 강재가 1.5 GPa급의 경우에는 0.20 중량% ~ 0.25 중량%의 탄소를 포함하는 보론 첨가강이다.
핫스탬핑 부품은 충돌부재로 운전자의 생존 공간을 확보하는데 매우 중요한 역할을 한다. 따라서 운전자의 안전을 위하여 충돌성능을 개선하는데 많은 연구가 이루어지고 있으며, 충돌성능을 모사하기 위한 평가방법으로 단품 테스트 및 실차 평가(조립 후 측면 등 충돌 평가)를 이용하고 있다. 이들 시험은 부품의 접합에 따른 영향 그리고 연속적인 굽힘 변형의 정량 평가가 어려워 소재 자체의 직접적인 충돌성능 평가가 힘들다. 이러한 이유로 충돌성능을 정량적으로 모사할 수 있는 굽힘 시험법(VDA238-100, 독일규격)이 제안되었고, 상기 굽힘 시험법에서 얻은 굽힘각(또는, V-벤딩 각도)을 핫스탬핑강의 정량적인 충돌성능의 지표로서 활용하고 있다. 여기에서, 굽힘각의 성능 기준은 압연 수평방향에 대한 값을 기준으로 평가한다.
핫스탬핑 강재는 일반적으로 마르텐사이트 조직을 가진다. 상기 핫스탬핑 강재가 압연에 의하여 연신된 MnS을 포함하는 경우에는, 압연 수평방향 V-벤딩 시 성능 약화가 10% 수준으로 관찰된다. 이방성 관련 분석 결과, 이러한 성능 약화는 크랙부에 생성된 크랙에 기인한 것으로 추정되며, 상기 크랙이 형성된 영역에 MnS이 형성되어 있음을 발견하였다. 상기 MnS이 단위 면적당 갯수가 증가되고 또한 연신된 최대 길이가 증가되면, 굽힘각이 감소되었으며, 이는 충돌성능이 감소됨을 의미한다. 따라서, 상기 MnS의 단위 면적당 갯수와 연신된 최대 길이를 최소화하여, 굽힘각을 향상시킬 필요가 있다. 또한, 핫스탬핑 강재의 두께가 증가되면, 굽힘각은 감소하므로, 이를 보정하기 위하여, 1.0T 환산값(VDA238-100 규격)을 적용할 필요가 있다.
이하, 본 발명의 일 측면인 충돌성능이 우수한 핫스탬핑 강재에 대하여 설명한다.
핫스탬핑 강재
본 발명의 일 측면인 충돌성능이 우수한 핫스탬핑 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.20% ~ 0.25%, 실리콘(Si): 0.10% ~ 0.50%, 망간(Mn): 1.0% ~ 1.6%, 티타늄(Ti): 0.015% ~ 0.040%, 크롬(Cr): 0.10% ~ 0.35%, 보론(B): 15 ppm ~ 50 ppm, 칼슘(Ca): 10 ppm ~ 30 ppm, 인(P): 0% 초과 ~ 0.018%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함한다. 또한, 상기 핫스탬핑 강재는, 질소(N): 0 ppm 초과 ~ 50 ppm 을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 충돌성능이 우수한 핫스탬핑 강재에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다. 이때, 성분 원소의 함유량은 모두 중량%를 의미한다.
탄소(C): 0.20% ~ 0.25%
탄소는 마르텐사이트 및 베이나이트와 같은 경질상을 형성하여 강도를 확보하기 위해 첨가된다. 탄소의 함량이 0.20% 미만인 경우에는, 강도 확보에 어려움이 따를 수 있다. 탄소의 함량이 0.25%를 초과하는 경우에는, 취성이 발생할 수 있고, 굽힘 성능이 저감될 수 있다. 따라서, 탄소는 강재 전체 중량의 0.20% ~ 0.25%로 첨가하는 것이 바람직하다.
실리콘(Si): 0.10% ~ 0.50%
실리콘은 열연강재, 냉연강재, 및 핫스탬핑 강재의 조직을 균질화하고, 펄라이트와 망간 편석대 제어하고, 페라이트를 미세하게 분산시키는 핵심 원소이며, 마르텐사이트의 강도 불균질을 제어할 수 있고, 이에 따라 충돌성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 실리콘은 세멘타이트의 형성을 억제하고, 탄화물의 조대화를 억제할 수 있다. 실리콘의 함량이 0.10% 미만인 경우에는, 핫스탬핑 강재의 마르텐사이트 조직에서 세멘타이트가 형성될 수 있고, 조대화 발생할 수 있고, 균일화 효과가 감소되고, 굽힘각의 확보가 어려울 시 있다. 실리콘의 함량이 0.50%를 초과하는 경우에는, 압연 시 압연 부하가 증가되고, 열간압연 후 붉은형 스케일의 형성이 과다하게 되고, 도금 품질이 저하될 수 있다. 따라서, 실리콘은 강재 전체 중량의 0.10% ~ 0.50%로 첨가하는 것이 바람직하다.
망간(Mn): 1.0% ~ 1.6%
망간은 열처리시 소입성 증가와 강도 증가를 목적으로 첨가한다. 망간은 황과 결합하여 MnS 석출물을 형성하게 되므로, 함량을 제어할 필요가 있다. 망간의 함량이 1.0% 미만인 경우에는, 소입성 미달로 핫스탬핑 후 경질상 분율이 부족하게 될 수 있다. 망간의 함량이 1.6%를 초과하는 경우에는, 망간편석, 밴드 등 불균질 미세조직 발생할 수 있고, 굽힘성 특성이 저하될 수 있다. 따라서, 망간은 강재 전체 중량의 1.0% ~ 1.6%로 첨가하는 것이 바람직하다.
티타늄(Ti): 0.015% ~ 0.040%
티타늄은 결정립을 미세화할 수 있고, 핫스탬핑 열처리 후 석출물 형성에 의하여 특성을 향상시킬 수 있고, TiN 형성하여 보론의 소입성 효과를 확보할 수 있다. 티타늄의 함량이 0.015% 미만인 경우에는, 티타늄 첨가 효과가 불충분하다. 티타늄의 함량이 0.040%를 초과하는 경우에는, 석출물이나 정출물이 조대화되어, 연신율과 굽힘성 특성이 저하될 수 있다. 따라서, 티타늄은 강재 전체 중량의 0.015% ~ 0.040%로 첨가하는 것이 바람직하다.
크롬(Cr): 0.10% ~ 0.35%
크롬은 마르텐사이트 조직을 균질화하고, 소입성 및 강도를 증가시킬 수 있다. 크롬의 함량이 0.10% 미만인 경우에는, 크롬 첨가 효과가 불충분하다. 크롬의 함량이 0.35%를 초과하는 경우에는, 인성이 저하되고 원가가 상승할 수 있다. 따라서, 크롬은 강재 전체 중량의 0.10% ~ 0.35%로 첨가하는 것이 바람직하다.
보론(B): 15 ppm ~ 50 ppm
보론은 마르텐사이트 및 베이나이트 등의 저온상 조직을 확보하고, 소입성 고강도 및 소입성 확보할 수 있다. 보론의 함량이 15 ppm 미만인 경우에는, 보론 첨가 효과가 불충분하다. 보론의 함량이 50 ppm을 초과하는 경우에는, 경질상의 입계 취성이 발생하여, 고인성 및 굽힘성을 확보하지 못할 수 있다. 따라서, 보론은 강재 전체 중량의 15 ppm ~ 50 ppm으로 첨가하는 것이 바람직하다.
칼슘(Ca): 10 ppm ~ 30 ppm
칼슘은 CaMnS계 개재물을 형성하여 연신 개재물을 제어할 수 있고, 굽힘각 특성저하를 방지할 수 있다. 칼슘의 함량이 10 ppm 미만인 경우에는, 칼슘 첨가 효과가 불충분하다. 칼슘의 함량이 30 ppm을 초과하는 경우에는, 구형 개재물이 조대화되고, 그 밀도가 증가되어 재질 성능이 저하될 수 있다. 따라서, 칼슘은 강재 전체 중량의 10 ppm ~ 30 ppm으로 첨가하는 것이 바람직하다.
인(P): 0% 초과 ~ 0.018%
인은 강도 향상 및 점용접성 향상에 일부 기여하나, 인성을 저하시키고, 중심 편석은 물론 미세 편석도 형성하여 재질에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다. 따라서, 인은 함량이 낮으면 낮을수록 좋다. 따라서, 인은 강재 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.018%로 제한하는 것이 바람직하다.
황(S): 0% 초과 ~ 0.003%
황은 인과 함께 강의 제조 시 불가피하게 함유되는 원소로서, 청정도와 연신 개재물을 제어하며, MnS 와 같은 비금속개재물을 형성하고, 저융점 원소로서 입계 편석 가능성이 높아 인성을 저하시킨다. 황의 함량이 0.003%를 초과하면 모재 및 용접부 인성을 크게 저하시킬 수 있고, MnS을 과도하게 형성할 수 있다. 따라서, 황은 강재 전체 중량의 0% 초과 ~ 0.003%로 제한하는 것이 바람직하다.
질소(N): 0 ppm 초과 ~ 50 ppm
질소(N)는 불가피한 불순물로서 첨가될 수 있고, Ti(C)N과 같은 탄질화물을 형성하며, 그 밀도와 크기를 제어함으로써 결정립을 미세화하는데 기여할 수 있다. 질소의 함량이 50 ppm을 초과하는 경우에는,고용 질소가 증가하여 강의 충격특성 및 연신율을 저해시키고, 아울러 용접부 인성을 크게 저해할 수 있다. 따라서, 질소는 강재 전체 중량의 0 ppm 초과 ~ 50 ppm로 제한하는 것이 바람직하다.
상기 강재의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않은 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 본 명세서에서 특별히 언급하지는 않는다.
전술한 합금 조성의 구체적인 성분 및 이들의 함량 범위를 제어하고, 후술하는 본 발명의 기술적 사상에 따른 강재의 제조 방법을 통해 형성된 핫스탬핑 강재는, 인장강도(TS): 1350 MPa 이상, 항복강도(YS): 950 MPa 이상, 연신율(EL): 6% 이상, 및 굽힘각(VDA): 60도 이상을 만족할 수 있다. 상기 핫스탬핑 강재는, 인장강도(TS): 1350 MPa ~ 1600 MPa, 항복강도(YS): 950 MPa ~ 1200 MPa, 연신율(EL): 6% ~ 10%, 및 굽힘각(VDA): 60도 ~ 80도를 만족할 수 있다. 여기에서, 상기 굽힘각은 1.0T (즉, 1 mm )를 기준으로 환산한 값임에 유의한다.
상기 핫스탬핑 강재는, 최종 상온 미세조직으로, 마르텐사이트, 베이나이트, 페라이트 및 잔류 오스테나이트가 혼합된 혼합조직을 가질 수 있다. 상기 베이나이트의 분율은, 예를 들어 10% ~ 20% 범위일 수 있다. 상기 페라이트와 상기 잔류 오스테나이트의 합의 분율은, 예를 들어 0% 초과 ~ 5% 범위일 수 있다. 상기 마르텐사이트의 분율은, 나머지 분율로서 포함될 수 있고, 예를 들어 75% ~ 90% 범위일 수 있다. 또한, 상기 마르텐사이트는 10%~20%의 분율을 가지는 템퍼드 마르텐사이트를 포함할 수 있다. 상기 분율은 상기 핫스탬핑 강재의 미세조직 사진을 이미지 분석기를 통하여 도출한 면적비율을 의미한다.
상기 핫스탬핑 강재는 100 nm 이하의 크기를 가지는 철계 탄화물을 포함할 수 있다. 상기 철계 탄화물은, 예를 들어 10 nm ~ 100 nm의 크기를 가질 수 있다.
상기 핫스탬핑 강재는, MnS를 포함할 수 있다. 상기 핫스탬핑 강재의 두께가 1.0 mm ~ 1.6 mm 인 경우에, 상기 MnS의 단위 면적당 갯수가, 예를 들어 최대 8 개/mm2 이하일 수 있고, 예를 들어 0 개/mm2 초과 ~ 8 개/mm2 이하일 수 있다. 상기 MnS의 최대 길이가, 예를 들어 200 μm 이하일 수 있다. 상기 MnS의 길이가, 예를 들어 10 μm ~ 200 μm 이하일 수 있다.
예를 들어, 상기 MnS는 압연에 의하여 연신된 형태를 가질 수 있다. 상기 MnS는 폭에 대한 길이의 비율(길이/폭)이 3 이상인 것에 대하여, 예를 들어 평균 10 개/mm2 이하일 수 있고, 예를 들어 평균 10 개/mm2 이하일 수 있다. 상기 MnS는 냉연강판의 전체 폭을 기준으로 1/4폭 및 1/3폭의 위치의 단면에서 상기 갯수를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 일 측면인 충돌성능이 우수한 핫스탬핑 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.20% ~ 0.25%, 실리콘(Si): 0.10% ~ 0.50%, 망간(Mn): 1.0% ~ 1.6%, 티타늄(Ti): 0.015% ~ 0.040%, 크롬(Cr): 0.10% ~ 0.35%, 보론(B): 15 ppm ~ 50 ppm, 인(P): 0% 초과 ~ 0.018%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.002%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 상기 핫스탬핑 강재는, 칼슘을 포함하지 않으나, 황을 0.002 중량%(20 ppm) 이하로 엄격하게 제어한 함량을 가질 수 있다.
상기 핫스탬핑 강재는, 인장강도(TS): 1350 MPa 이상, 항복강도(YS): 950 MPa 이상, 연신율(EL): 6% 이상, 및 굽힘각(VDA): 60도 이상을 만족할 수 있다. 상기 핫스탬핑 강재는, 인장강도(TS): 1350 MPa ~ 1600 MPa, 항복강도(YS): 950 MPa ~ 1200 MPa, 연신율(EL): 6% ~ 10%, 및 굽힘각(VDA): 60도 ~ 80도를 만족할 수 있다.
상기 핫스탬핑 강재는, 최종 상온 미세조직으로, 마르텐사이트, 베이나이트, 페라이트 및 잔류 오스테나이트가 혼합된 혼합조직을 가질 수 있다. 상기 베이나이트의 분율은, 예를 들어 10% ~ 20% 범위일 수 있다. 상기 페라이트와 상기 잔류 오스테나이트의 합의 분율은, 예를 들어 0% 초과 ~ 5% 범위일 수 있다. 상기 마르텐사이트의 분율은, 나머지 분율로서 포함될 수 있고, 예를 들어 75% ~ 90% 범위일 수 있다. 또한, 상기 마르텐사이트는 10%~20%의 분율을 가지는 템퍼드 마르텐사이트를 포함할 수 있다.
상기 핫스탬핑 강재는, MnS를 포함할 수 있다. 상기 핫스탬핑 강재의 두께가 1.0 mm ~ 1.6 mm 인 경우에, 상기 MnS의 단위 면적당 갯수가, 예를 들어 최대 8 개/mm2 이하일 수 있고, 예를 들어 0 개/mm2 초과 ~ 8 개/mm2 이하일 수 있다. 상기 MnS의 최대 길이가, 예를 들어 200 μm 이하일 수 있다. 상기 MnS의 길이가, 예를 들어 10 μm ~ 200 μm 이하일 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 기술적 사상에 따른 핫스탬핑 강재의 제조방법을 설명하기로 한다.
핫스탬핑 강재의 제조방법
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 핫스탬핑 강재의 제조방법을 나타낸 공정 흐름도이다.
본 발명에 따른 핫스탬핑 강재의 제조방법에서 열연공정의 대상이 되는 반제품은 예시적으로 슬라브(slab)일 수 있다. 반제품 상태의 슬라브는 제강공정을 통해 소정의 조성의 용강을 얻은 다음에 연속주조공정을 통해 확보할 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 핫스탬핑 강재의 제조방법은, 중량%로, 탄소(C): 0.20% ~ 0.25%, 실리콘(Si): 0.10% ~ 0.50%, 망간(Mn): 1.0% ~ 1.6%, 티타늄(Ti): 0.015% ~ 0.040%, 크롬(Cr): 0.10% ~ 0.35%, 보론(B): 15 ppm ~ 50 ppm, 칼슘(Ca): 10 ppm ~ 30 ppm, 인(P): 0% 초과 ~ 0.018%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 이용하여 열연강판을 제조하는 단계(S110); 상기 열연강판을 냉간 압연하여 냉연강판을 제조하는 단계(S120); 상기 냉연강판을 소둔 열처리하는 단계(S130); 및 상기 냉연강판을 핫스탬핑하는 단계(S150);를 포함한다.
또한, 상기 핫스탬핑 강재의 제조방법은, 소둔 열처리하는 단계(S130)를 수행한 후에, 상기 냉연강판을 도금하는 단계(S140)를 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 핫스탬핑 부품의 제조방법을 단계별로 상세히 설명하도록 한다.
열연강판 제조단계(S110)
상기 합금 조성을 갖는 강재를 준비하고, 상기 강재를, 예를 들어 1,180℃ ~ 1,250℃ 범위의 재가열 온도(Slab Reheating Temperature, SRT)에서 재가열한다. 이러한 재가열을 통해, 주조 시 편석된 성분의 재고용 및 석출물의 재고용이 발생할 수 있다. 특히, 상기 재가열에 의하여 티타늄이 일부 고용됨으로써 티타늄 탄화물을 확보할 수 있다. 상기 재가열 온도가 1,180℃ 미만인 경우에는, 석출물이 충분히 재고용되지 못하여 열간압연 이후의 공정에서 석출물이 감소하게 되고, 합금원소의 균질화가 이루어지지 않을 수 있다. 상기 재가열 온도가 1,250℃를 초과하는 경우에는, 표면 스케일량이 증가하여 재료의 손실로 이어질 수 있고, 에너지가 낭비될 수 있다.
상기 재가열 후 통상의 방법으로 열간압연을 행하고, 예를 들어 860℃ ~ 910℃ 범위의 마무리압연 종료온도(finish delivery temperature, FDT)에서 열간 마무리 압연을 수행하여 열연강판을 제조할 수 있다. 상기 열간압연에 의하여 균일한 석출물의 분산이 향상될 수 있다. 상기 마무리 압연 종료온도가 860℃ 미만인 경우에는, 이상영역 압연에 의한 혼립 조직의 발생으로 강판의 가공성 확보가 어렵고, 미세조직 불균일에 따라 가공성이 저하될 수 있다. 상기 마무리 압연 종료온도가 910℃를 초과할 경우에는, 많은 냉각량과 함께 강판의 취성 증가 및 강판의 표면 스케일 발생으로 강판의 품질저하 우려가 있다.
이어서, 상기 열연강판을, 예를 들어 540℃ ~ 660℃ 범위의 권취온도까지 냉각한다. 또는, 700℃ 이상의 권취온도까지 냉각할 수 있다. 상기 냉각은 공냉 또는 수냉 모두 가능하다. 상기 냉각은 권취 온도까지 냉각하는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 열연강판을, 예를 들어 540℃ ~ 660℃ 범위의 권취온도(coiling temperature, CT)에서 권취한다. 상기 귄취온도의 범위는 티타늄계 석출물이 조대화되는 것을 방지할 수 있다. 상기 권취온도가 540℃ 미만인 경우에는, 베이나이트나 마르텐사이트 조직이 형성되어 후속의 냉간압연이 어렵게 되고, 결정립 미세화에 인해 강도 상승 및 연성 저하로 인하여 가공성이 저하될 수 있다. 상기 권취 온도가 660℃를 초과할 경우에는, 티타늄계 석출물이 조대화될 수 있다. 탄소의 재분배 억제가 충분치 못해 펄라이트 밴드 저감이 어려우며, 최종 미세조직이 조대해져 강도와 가공성이 저하될 수 있다. 또는 상기 권취 온도가 700℃ 이상인 경우도 본 발명의 기술적 사상에 포함된다.
상기 열연강판은 페라이트와 펄라이트가 혼합된 혼합 조직을 가질 수 있다.
냉연강판 제조단계(S120)
상기 열연강판을 산으로 세정하는 산세 처리를 수행한다. 이어서, 상기 산세 처리된 열연강판을, 예를 들어 40% ~ 60%의 평균 압하율로 냉간압연을 실시하여 냉연강판을 형성한다. 상기 평균 압하율이 높을수록, 조직 미세화 효과로 인한 성형성이 상승되는 효과가 있다. 상기 평균 압하율 40% 미만인 경우에는, 균일한 미세조직을 얻기 어렵다. 상기 평균 압하율이 60%를 초과하는 경우에는, 롤 힘이 증가되어 공정부하가 증가된다.
소둔 열처리 단계(S130)
상기 냉연강판을 통상의 서냉각 구간이 있는 연속 소둔로에서 소둔 열처리한다. 상기 소둔 열처리는, 예를 들어 3℃/초 ~ 10℃/초 범위의 승온속도로 가열하고, 예를 들어 770℃ ~ 790℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 소둔 열처리의 범위에서 결정립 미세화가 이루어질 수 있다.
소둔 열처리를 종료한 후에, 5℃/초 ~ 50℃/초 범위의 냉각속도로, Ac3 온도 ~ Ms 온도 범위까지 냉각 후, 50℃ 이하로 냉각하여 소둔 열처리를 완료하여 최종 냉연강판으로 제조하거나, 다음 도금단계를 위하여 5℃/초 ~ 50℃/초 범위의 냉각속도로 600 ~ 700℃까지 냉각 후 다음 도금단계로 투입될 수 있다.
상기 소둔 열처리가 수행된 냉연강판은 페라이트와 펄라이트가 혼합되고, 일부 마르텐사이트 또는 베이나이트와 같은 저온상을 포함하는 혼합 조직을 가질 수 있다.
도금 단계(S140)
소둔 열처리가 수행된 냉연강판을, 예를 들어 알루미늄과 실리콘을 포함하는 도금욕에 침지하여 상기 냉연강판을 도금한다. 참고로, 상기 도금 단계(S140)는 선택적이며, 생략될 수 있다. 상기 냉연강판의 표면에 형성된 도금층은 알루미늄과 실리콘을 포함할 수 있다. 상기 도금욕의 온도는, 예를 들어 600℃ ~ 700℃로 유지될 수 있고, 예를 들어 650℃ ~ 670℃로 유지될 수 있다. 상기 온도 조건에서 도금층의 표면 품질과 부착력이 우수할 수 있다.
이어서, 상기 도금층을 질소 가스를 이용하여 와이핑하여, 상기 강판의 표면에 부착되는 도금욕 부착량을 제어할 수 있다. 상기 도금층의 두께는, 예를 들어 평균 10 μm ~ 40 μm일 수 있다. 상기 도금층은 상기 냉연강판의 한면 또는 양면에 형성될 수 있고, 예를 들어 편면 기준 80 g/m2 ~ 150 g/m2 의 부착량으로 형성될 수 있다. 상기 부착량의 범위에서, 방청 성능을 확보할 수 있다.
이어서, 상기 도금층이 형성된 도금 냉연강판을 5℃/초 ~ 30℃/초의 냉각속도로 상온까지, 예를 들어 10℃ ~ 40℃까지 냉각하여, 상기 도금층을 응고시킨다.
상기 도금층이 형성된 도금 냉연강판은 페라이트와 펄라이트가 혼합된 혼합 조직을 가질 수 있다.
핫스탬핑 단계(S150)
상기 냉연강판을, 예를 들어 6℃/초 이상, 예를 들어 6℃/초 ~ 20℃/초의 승온속도로 880℃ ~ 930℃로 가열한다. 상기 냉연강판은 도금층이 형성되지 않은 냉연강판이거나 또는 도금층이 형성된 도금 냉연강판일 수 있다. 상기 강판을 880℃ 미만의 온도에서 가열시 최종 미세조직이 마르텐사이트 조직으로 변태되지 않아 강도 확보가 어려울 수 있다. 상기 강판을 930℃를 초과하여 가열시 오스테나이트 결정립이 과대하게 성장하여 핫스탬핑 강재의 강도가 저하될 수 있다.
이어서, 상기 가열된 냉연강판을 프레스 금형으로 이송하여 핫 스탬핑 성형한다. 상기 핫스탬핑 단계(S150)는, 가열로에 장입되어 가열된 상기 냉연강판을 가열로로부터 취출하여 프레스 금형으로 이송하는 단계; 상기 프레스 금형을 형폐하고 상기 냉연강판을 프레스 성형하여 성형체를 제조하는 단계; 및 상기 성형체를 급랭하는 단계;를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 성형체 제조 단계와 상기 급랭하는 단계는 동시에 이루어질 수 있다.
상기 급랭하는 단계는, 예를 들어 30℃/초 이상, 예를 들어 30℃/초 ~ 100℃/초의 냉각속도로 수행될 수 있다. 상기 냉각속도가 30℃/초 미만인 경우에는, 고온으로 가열된 상태에서 성형된 성형체의 조직이 펄라이트(pearlite) 또는 베이나이트(bainite) 조직을 가지게 되어 충분한 강도를 가질 수 없을 수 있다. 상기 냉각속도가 100℃/초를 초과하는 경우에는, 성형체의 소지철 부분이 마르텐사이트 조직구조로의 상변태가 용이하게 이루어지기 어려울 수 있다.
냉각종료온도는, 예를 들어 Ms±50℃의 범위일 수 있고, 예를 들어 350℃ ~ 450℃ 일 수 있다. 상기 냉각종료온도에서, 예를 들어 10초 ~ 20초간 유지할 수 있다. 이에 따라, 핫스탬핑 강재를 형성할 수 있다.
상기 핫스탬핑 강재의 최종 상온 미세조직은 마르텐사이트, 베이나이트, 페라이트 및 잔류 오스테나이트가 혼합된 혼합조직을 가질 수 있다.
상술한 바와 같은 핫스탬핑 강재를 제조하기 위한 원재료로서 사용되는 강재는 하기의 특징을 가질 수 있다.
상기 강재는, 중량%로, 탄소(C): 0.20% ~ 0.25%, 실리콘(Si): 0.10% ~ 0.50%, 망간(Mn): 1.0% ~ 1.6%, 티타늄(Ti): 0.015% ~ 0.040%, 크롬(Cr): 0.10% ~ 0.35%, 보론(B): 15 ppm ~ 50 ppm, 칼슘(Ca): 10 ppm ~ 30 ppm, 인(P): 0% 초과 ~ 0.018%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 페라이트와 펄라이트가 혼합된 혼합 조직을 가지고, 인장강도(TS): 1350 MPa 이상, 항복강도(YS): 950 MPa 이상, 및 연신율(EL): 6% 이상을 만족할 수 있다.
상기 강재의 제조방법은, 중량%로, 탄소(C): 0.20% ~ 0.25%, 실리콘(Si): 0.10% ~ 0.50%, 망간(Mn): 1.0% ~ 1.6%, 티타늄(Ti): 0.015% ~ 0.040%, 크롬(Cr): 0.10% ~ 0.35%, 보론(B): 15 ppm ~ 50 ppm, 칼슘(Ca): 10 ppm ~ 30 ppm, 인(P): 0% 초과 ~ 0.018%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 이용하여 열연강판을 제조하는 단계; 및 상기 열연강판을 냉간 압연하여 냉연강판을 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 열연강판을 제조하는 단계는, 상기 강재를 1,180℃ ~ 1,250℃ 범위의 재가열 온도에서 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강재를 860℃ ~ 910℃ 범위의 마무리압연 종료온도로 열간압연하는 단계; 및 상기 열간압연된 강재를 540℃ ~ 660℃ 범위의 권취온도까지 냉각하는 단계;를 포함하고, 상기 열연강판은 페라이트와 펄라이트가 혼합된 혼합 조직을 가질 수 있다.
실험예
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 바람직한 실험예를 제시한다. 다만, 하기의 실험예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
표 1은 비교예들과 실시예들의 강재들의 조성을 나타낸다. 표 1에서 잔부는 철(Fe)과 제강 공정 등에서 불가피하게 함유되는 불순물로 이루어진다. 단위는 중량%이다.
구분 C Si Mn Ti Cr B
(ppm)		 Ca
(ppm)		 P S
(ppm)
비교예1 0.231 0.24 1.21 0.026 0.15 30 0 0.016 28
비교예2 0.235 0.23 1.19 0.025 0.21 24 9 0.017 28
비교예3 0.243 0.27 1.25 0.024 0.25 26 19 0.018 46
실시예1 0.229 0.21 1.23 0.031 0.24 25 30 0.012 26
실시예2 0.235 0.22 1.29 0.034 0.19 29 18 0.013 28
실시예3 0.236 0.25 1.18 0.032 0.23 31 0 0.011 7
실시예4 0.237 0.29 1.15 0.029 0.27 21 0 0.016 17
표 1를 참조하면, 실시예들은 본 발명에서 제안한 조성 범위를 만족하고 있다. 실시예1 및 실시예2는 칼슘을 포함하고, 황을 30 ppm 이하로 포함하는 경우이다. 실시예3 및 실시예4는 칼슘을 포함하지 않으나, 황을 20 ppm 이하로 포함하는 경우이다.
비교예1은 칼슘을 포함하지 않는 경우이고, 비교예2는 칼슘을 제안한 조성 범위의 하한 이하인 9 ppm을 포함하는 경우이고, 비교예3은 칼슘의 함량은 제안한 조성범위 이내이지만, 황의 함량이 46ppm (즉, 0.0046 중량%)로서 제안한 조성 범위의 상한 이상인 경우이다.
상기 비교예들과 상기 실시예들은 상술한 바와 같은 동일한 공정 조건 하에서 일련의 공정들을 수행하여 핫스탬핑 강재를 형성하였다.
표 2는 상기 제조된 핫스탬핑 강의 평균 굽힘각과 연신된 MnS 갯수와 최대 길이를 나타낸다.
구분 평균 굽힘각
(도)		 연신된 MnS 갯수
(개/mm2)		 연신된 MnS의
최대 길이 (μm)
비교예1 51 13.8 361
비교예2 55 8.3 213
비교예3 53 11.1 232
실시예1 63 4.3 56
실시예2 62 5.1 79
실시예3 65 없음 없음
실시예4 61 3.1 168
표 2를 참조하면, 실시예들은 평균 굽힘각(VDA)이 모두 60도 이상으로서 목표 물성을 만족하고 있으나, 비교예들은 모두 60도 이하로 나타났다. 따라서, 본 발명에 따른 실시예들이 충돌성능이 개선됨을 알 수 있다.
실시예1 및 실시예2는, 상기 핫스탬핑 강재가 상대적으로 높은 함량으로 황을 포함하고, 또한 칼슘을 포함하는 경우이다. 이 경우에, 최대 30 ppm의 황을 포함하는 경우에는, 칼슘을 10 ppm ~ 30 ppm로 포함함으로써, 칼슘의 작용에 의하여 MnS의 단위 면적당 갯수를 감소시키거나, 연신된 MnS의 최대 길이를 감소시켜, 충돌성능을 개선할 수 있다고 분석된다.
실시예3 및 실시예4는 상기 핫스탬핑 강재가 상대적으로 낮은 함량으로 황을 포함하고, 칼슘을 포함하지 않는 경우이다. 이 경우에, 최대 20 ppm의 황을 포함하는 경우에는, 칼슘을 포함하지 않아도, 황의 함량이 낮아 MnS의 단위 면적당 갯수를 감소시키거나, 연신된 MnS의 최대 길이를 감소시켜, 충돌성능을 개선할 수 있다고 분석된다.
비교예1은 황의 함량이 28 ppm 으로 20 ppm을 초과하고, 칼슘이 포함하지 않는 경우로서, MnS의 단위 면적당 갯수가 크고, 연신된 MnS의 최대 길이가 361 μm로 크게 나타나게 되어, 이에 따라 굽힘각이 가장 많이 저하된 것으로 분석된다.
비교예2는 황의 함량이 28 ppm 으로 30 ppm 이하이지만, 칼슘을 9 ppm으로 하한 값인 10 ppm 미만으로 포함하는 경우로서, MnS의 단위 면적당 갯수가 비교예에서는 적게 나타났지만, 연신된 MnS의 최대 길이가 213 μm로 크게 나타나게 되어, 이에 따라 굽힘각이 저하된 것으로 분석된다. 상기 굽힘각의 저하 정도는 비교예들 중에서는 가장 작았다.
비교예3은 칼슘을 19 ppm 포함하지만, 황의 함량이 48 ppm 으로 상한 값인 30 ppm을 초과하는 경우로서, MnS의 단위 면적당 갯수와 최대 길이가 목표 범위를 벗어나며, 이에 따라 굽힘각이 저하된 것으로 분석된다. 상기 굽힘각의 저하 정도는 비교예들 중에서는 중간이었다.
참고로, 실시예들은 모두 1350 MPa 이상의 인장강도, 950 MPa 이상의 항복강도, 및 6% 이상 연신율을 가짐을 확인하였다.
이와 같이, 충돌성능에 대하여 핫스탬핑 강재 내에 MnS의 단위 면적당 갯수와 최대 길이가 영향을 끼치는 것으로 분석된다.
상기 핫스탬핑 강재의 두께가 1.0 mm ~ 1.6 mm 인 경우에, 상기 MnS의 단위 면적당 갯수가 최대 8 개/mm2 이하로 제한되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 MnS의 최대 길이가 200 μm 이하로 제한되는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 핫스탬핑 강재의 미세조직을 나타낸 사진이다.
도 2를 참조하면, 비교예의 경우에는 강판의 압연방향 단면에 긴 길이의 MnS이 형성되어 있다. 따라서, 이러한 MnS이 형성되고 압연에 의하여 연신됨에 따라, 핫스탬핑 부품의 충돌 특성이 저하될 수 있다.
반면, 실시예의 경우에는 강판의 압연방향 단면에 상기 MnS이 형성되지 않았다. 따라서, 핫스탬핑 부품의 충돌 특성 저하를 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 기술적 사상이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명의 기술적 사상이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (13)

  1. 중량%로, 탄소(C): 0.20% ~ 0.25%, 실리콘(Si): 0.10% ~ 0.50%, 망간(Mn): 1.0% ~ 1.6%, 티타늄(Ti): 0.015% ~ 0.040%, 크롬(Cr): 0.10% ~ 0.35%, 보론(B): 15 ppm ~ 50 ppm, 칼슘(Ca): 10 ppm ~ 30 ppm, 인(P): 0% 초과 ~ 0.018%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    굽힘각(VDA): 60도 이상을 만족하는,
    핫스탬핑 강재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 핫스탬핑 강재는,
    인장강도(TS): 1350 MPa 이상, 항복강도(YS): 950 MPa 이상, 및 연신율(EL): 6% 이상을 만족하는,
    핫스탬핑 강재.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 핫스탬핑 강재는,
    MnS를 포함하고, 상기 핫스탬핑 강재의 두께가 1.0 mm ~ 1.6 mm 인 경우에, 상기 MnS의 단위 면적당 갯수가 최대 8 개/mm2 이하이고, 상기 MnS의 최대 길이가 200 μm 이하인,
    핫스탬핑 강재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 핫스탬핑 강재는,
    마르텐사이트, 베이나이트, 페라이트 및 잔류 오스테나이트가 혼합된 혼합조직을 가지는,
    핫스탬핑 강재.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 핫스탬핑 강재는,
    상기 베이나이트의 분율은 10% ~ 20% 범위이고,
    상기 페라이트와 상기 잔류 오스테나이트의 합의 분율은, 0% 초과 ~ 5% 범위이고,
    상기 마르텐사이트의 분율은 나머지 분율인,
    핫스탬핑 강재.
  6. 중량%로, 탄소(C): 0.20% ~ 0.25%, 실리콘(Si): 0.10% ~ 0.50%, 망간(Mn): 1.0% ~ 1.6%, 티타늄(Ti): 0.015% ~ 0.040%, 크롬(Cr): 0.10% ~ 0.35%, 보론(B): 15 ppm ~ 50 ppm, 인(P): 0% 초과 ~ 0.018%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.002%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    인장강도(TS): 1350 MPa 이상, 항복강도(YS): 950 MPa 이상, 연신율(EL): 6% 이상, 및 굽힘각(VDA): 60도 이상을 만족하고,
    MnS를 포함하고, 상기 핫스탬핑 강재의 두께가 1.0 mm ~ 1.6 mm 인 경우에, 상기 MnS의 단위 면적당 갯수가 최대 8 개/mm2 이하이고, 상기 MnS의 최대 길이가 200 μm 이하이고,
    마르텐사이트, 베이나이트, 페라이트 및 잔류 오스테나이트가 혼합된 혼합조직을 가지는,
    핫스탬핑 강재.
  7. 중량%로, 탄소(C): 0.20% ~ 0.25%, 실리콘(Si): 0.10% ~ 0.50%, 망간(Mn): 1.0% ~ 1.6%, 티타늄(Ti): 0.015% ~ 0.040%, 크롬(Cr): 0.10% ~ 0.35%, 보론(B): 15 ppm ~ 50 ppm, 칼슘(Ca): 10 ppm ~ 30 ppm, 인(P): 0% 초과 ~ 0.018%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 이용하여 열연강판을 제조하는 단계;
    상기 열연강판을 냉간 압연하여 냉연강판을 제조하는 단계; 및
    상기 냉연강판을 소둔 열처리하는 단계;를 포함하는,
    핫스탬핑 강재의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 소둔 열처리하는 단계를 수행한 후에,
    상기 냉연강판을 도금하는 단계;를 더 포함하는,
    핫스탬핑 강재의 제조방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 열연강판을 제조하는 단계는,
    상기 강재를 1,180℃ ~ 1,250℃ 범위의 재가열 온도에서 재가열하는 단계;
    상기 재가열된 강재를 860℃ ~ 910℃ 범위의 마무리압연 종료온도로 열간압연하는 단계; 및
    상기 열간압연된 강재를 540℃ ~ 660℃ 범위의 권취온도까지 냉각하는 단계;를 포함하는,
    핫스탬핑 강재의 제조방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 소둔 열처리하는 단계는,
    상기 냉연강판을 3℃/초 ~ 10℃/초 범위의 승온속도로 가열하는 단계;
    상기 냉연강판을 770℃ ~ 790℃의 온도에서 소둔 열처리하는 단계; 및
    상기 냉연강판을 5℃/초 ~ 50℃/초 범위의 냉각속도로, Ac3 온도 ~ Ms 온도로 냉각하는 단계;를 포함하는,
    핫스탬핑 강재의 제조방법.
  11. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉연강판을 소둔 열처리하는 단계를 수행한 후에,
    상기 냉연강판을 핫스탬핑하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 핫스탬핑하는 단계는,
    상기 냉연강판을 6℃/초 이상의 승온속도로 880℃ ~ 930℃로 가열하는 단계;
    가열된 상기 냉연강판을 프레스 금형으로 이송하는 단계;
    상기 프레스 금형을 형폐하고 상기 냉연강판을 프레스 성형하여 성형체를 제조하는 단계; 및
    상기 성형체를 30℃/초 이상의 냉각 속도로 급랭하는 단계;를 포함하는,
    핫스탬핑 강재의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 핫스탬핑하는 단계를 수행하여 얻은 핫스탬핑 강재는,
    인장강도(TS): 1350 MPa 이상, 항복강도(YS): 950 MPa 이상, 연신율(EL): 6% 이상, 및 굽힘각(VDA): 60도 이상을 만족하고,
    MnS를 포함하고, 상기 핫스탬핑 강재의 두께가 1.0 mm ~ 1.6 mm 인 경우에, 상기 MnS의 단위 면적당 갯수가 최대 8 개/mm2 이하이고, 상기 MnS의 최대 길이가 200 μm 이하이고,
    마르텐사이트, 베이나이트, 페라이트 및 잔류 오스테나이트가 혼합된 혼합조직을 가지는,
    핫스탬핑 강재의 제조방법.
  13. 중량%로, 탄소(C): 0.20% ~ 0.25%, 실리콘(Si): 0.10% ~ 0.50%, 망간(Mn): 1.0% ~ 1.6%, 티타늄(Ti): 0.015% ~ 0.040%, 크롬(Cr): 0.10% ~ 0.35%, 보론(B): 15 ppm ~ 50 ppm, 칼슘(Ca): 10 ppm ~ 30 ppm, 인(P): 0% 초과 ~ 0.018%, 황(S): 0% 초과 ~ 0.003%, 및 잔부는 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 이용하여 열연강판을 제조하는 단계; 및
    상기 열연강판을 냉간 압연하여 냉연강판을 제조하는 단계;를 포함하고,
    상기 열연강판을 제조하는 단계는,
    상기 강재를 1,180℃ ~ 1,250℃ 범위의 재가열 온도에서 재가열하는 단계;
    상기 재가열된 강재를 860℃ ~ 910℃ 범위의 마무리압연 종료온도로 열간압연하는 단계; 및
    상기 열간압연된 강재를 540℃ ~ 660℃ 범위의 권취온도까지 냉각하는 단계;를 포함하고,
    상기 열연강판은 페라이트와 펄라이트가 혼합된 혼합 조직을 가지는,
    강재의 제조방법.
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