KR20220124232A

KR20220124232A - 핫 스탬핑용 아연도금 강판, 핫 스탬핑 부품 및 핫 스탬핑 부품의 제조 방법

Info

Publication number: KR20220124232A
Application number: KR1020227027118A
Authority: KR
Inventors: 사에 하마모토; 게이스케 나카타; 다쓰야 아사이; 겐지 사이토
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2020-01-31
Filing date: 2021-01-07
Publication date: 2022-09-13
Also published as: EP4074857A1; CA3166659A1; JP2021120483A; EP4074857A4; WO2021153177A1; BR112022014677A2; JP7443635B2; US20230125053A1; CN115003836A; CN115003836B; MX2022009113A

Abstract

본 발명의 일 국면인 핫 스탬핑용 아연도금 강판은, 소지 강판이, 소정의 화학 성분 조성을 만족시키고, 또한, 고용 B량이 10ppm 이상이고, 이 소지 강판의 적어도 편면에 합금화 용융 아연도금층 또는 용융 아연도금층을 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

핫 스탬핑용 아연도금 강판, 핫 스탬핑 부품 및 핫 스탬핑 부품의 제조 방법

본 발명은, 핫 스탬핑용 아연도금 강판, 핫 스탬핑용 아연도금 강판을 이용한 핫 스탬핑 부품, 및 핫 스탬핑 부품의 제조 방법에 관한 것이다. 특히 열처리 후의 인장 강도 TS(Tensile Strength)가 1.5GPa 미만이 되는 강판이고, 핫 스탬핑 했을 때에 용융 금속 취화(Liquid Metal Embrittlement: LME)의 발생을 억제할 수 있는 핫 스탬핑용 아연도금 강판, 이와 같은 핫 스탬핑용 아연도금 강판을 이용한 핫 스탬핑 부품, 및 핫 스탬핑 부품의 제조 방법에 관한 것이다.

자동차용 부품의 제조에 있어서, 고강도화와 복잡 형상화의 양립이 가능한 기술로서, 강판을 고온에서 프레스 성형하여 제조하는 핫 스탬핑이 제안되어 있다. 이하에서는, 핫 스탬핑에 제공하는 강판을, 「블랭크」라고 부르는 경우가 있다.

핫 스탬핑은, 열간 성형, 핫 프레스 등이라고도 불리고 있으며, 상기 블랭크를 오스테나이트의 온도역, 즉 Ac₃ 변태점 이상의 고온으로까지 가열하고, 프레스 성형하는 방법이다. 블랭크의 가열 공정을, 이하에서는, 「핫 스탬핑의 가열 공정」이라고 부르는 경우가 있다. 상기 핫 스탬핑의 가열 공정과, 그것에 계속되는 블랭크를 프레스 성형하는 부품 형성 공정을 아울러, 이하에서는, 「핫 스탬핑 공정」이라고 총칭하는 경우가 있다. 이러한 핫 스탬핑 기술에 의하면, 고강도이면서, 복잡한 형상의 자동차용 부품 등의 핫 스탬핑 부품을 얻을 수 있다.

핫 스탬핑 공정에 의해 제조되는 핫 스탬핑 부품에서는, 인장 강도 TS는 1.5GPa 이상인 것이 대부분이다. 그러나 근년에는, 인장 강도 TS가 800∼1300MPa인 강 부재 등, 인장 강도 TS가 1.5GPa 미만이 되는 핫 스탬핑 부품도 각종 제안되어 있다.

상기 블랭크로서, 열간 압연 후에 산세하여 얻어지는 강판, 즉 열연 산세 강판이나, 추가로 냉간 압연하여 얻어지는 냉연 강판이 이용되는 것 외, 내식성, 스케일 억제의 관점에서, 상기 열연 산세 강판 및 냉연 강판의 적어도 편면에 도금을 실시한 도금 강판도 사용된다. 상기 도금 강판은, 주로, 아연계 도금 강판과 Al계 도금 강판으로 대별되지만, 본 발명에서는 아연도금 강판을 대상으로 한다.

상기와 같은 아연도금 강판을 핫 스탬핑 공정에 적용하는 경우, LME의 발생이 문제가 된다. 아연도금을 구성하는 Zn은, 융점이 419℃, 비점이 907℃이고, 핫 스탬핑의 가열 온도역에서는 액상 또는 기상이 된다. 상기 LME는, 블랭크인 아연도금 강판에의 핫 스탬핑의 가열 공정에서, 상기한 대로 융점이 낮은 아연이 용융 되고, 부품 성형 공정에서 소지 강판의 입계에 용융 아연이 침입하는 것에 의해 생긴다. 이 LME에 의해 발생한 크랙은, 크랙의 깊이에 따라서는, 성형 부품의 내충격성이나 내구성을 크게 해친다는 문제가 있다. 이하, 상기 LME에 의해 발생한 크랙을 「LME 크랙」이라고 부른다.

LME 크랙이 발생한다는 문제를 회피하는 기술로서, 예를 들면, 특허문헌 1과 같은 기술이 제안되어 있다. 이 기술에서는, 핫 스탬핑의 가열 공정에서 아연과 철의 합금화를 진행시켜, LME 크랙 깊이를 저감시키고 있다. 즉, 도금층 중의 Fe%를 증가시키기 위해서, 부품 성형을 행하는 전처리로서 300℃ 이상까지의 가열을 행하고, 그때의 가열 처리 시간을 길게, 예를 들면 300∼1000초로 하는 궁리를 행한다는 기술이다. 그러나, 이 특허문헌 1에 개시된 방법에서는, 핫 스탬핑 공정의 증가나, 설정 온도가 상이한 가열로를 복수개 필요로 하는 것, 나아가서는 가열 처리 시간의 연장을 강요당하기 때문에, 실용적이라고는 말하기 어렵다.

또한, 예를 들면, 특허문헌 2에는, Ni도금 후에 아연도금 처리를 행하는 방법이, 특허문헌 3에는, 아연도금층 중의 성분 제어에 의한 LME 크랙 발생을 회피하는 기술이 제안되어 있다.

또, LME 크랙 발생을 회피하기 위해서는, 소지 강판의 화학 성분의 기여도 크고, 특히 Si량의 억제가 중요한 것도 알려져 있다. 그 한편으로, Si는, 스폿 용접부의 접합 강도 향상에 기여하는 등, 고강도 강판에 있어서 유용한 원소인 것도 알려져 있다(특허문헌 4).

지금까지 제안되어 있는 핫 스탬핑 기술에서는, 핫 스탬핑의 프로세스에 의해 조직 제어를 도모하여, 인장 강도 TS를 제어하고 있다. 이러한 것으로부터, 핫 스탬핑 부품의 인장 강도 TS는, 핫 스탬핑의 프로세스에 크게 의존하고 있는 것이 실정이다. 또한 LME 크랙 발생을 회피하기 위해서는, 아연도금층 중의 성분 제어를 도모하여 도금층을 개변하는 것이나, 고강도 강판에 있어서 유용한 첨가 원소를 억제하는 등의 방법이 채용되는 것이 일반적이다.

예를 들면, 상기 특허문헌 1에서는, 핫 스탬핑의 가열 공정에서 아연과 철의 합금화를 진행시켜, LME 크랙 깊이를 저감시키고 있지만, 합금화의 진행을 적극적으로 행하지 않는 통상의 합금화 용융 아연도금 강판에서는, LME 크랙 발생을 회피할 수 없다. 또한 이와 같은 문제는, 용융 아연도금 강판에 있어서도 마찬가지로 생긴다.

일본 특허공표 2012-512747호 공보 일본 특허공개 2016-89274호 공보 일본 특허공개 2006-037141호 공보 일본 특허공개 2007-169679호 공보

본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, Si량을 억제하는 일 없이, 도금층에 있어서의 화학 성분에 의한 개변이나 핫 스탬핑의 프로세스에 그다지 의존하지 않고, LME 크랙 발생을 회피할 수 있는 핫 스탬핑용 아연도금 강판, 이와 같은 핫 스탬핑용 아연도금 강판을 이용한 핫 스탬핑 부품, 및 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은, 하기 구성에 의해 상기 목적을 달성할 수 있는 것을 발견하고, 이러한 지견에 기초하여 검토를 더 거듭하는 것에 의해 본 발명을 완성했다.

즉, 본 발명의 일 국면에 따른 핫 스탬핑용 아연도금 강판은,

소지 강판이, 질량%로,

C: 0.005∼0.14%,

Si: 1.0∼1.7%,

Mn: 1.5∼3.0%,

Ti: 0.010∼0.100%

B: 0.0010∼0.0100%,

Al: 0.01∼0.10%,

P: 0.10% 이하(0%를 포함하지 않는다),

S: 0.010% 이하(0%를 포함하지 않는다), 및

N: 0.010% 이하(0%를 포함하지 않는다)

를 만족시키고, 잔부가 철 및 불가피 불순물이며,

또한, 고용 B량이 10ppm 이상이고,

이 소지 강판의 적어도 편면에 합금화 용융 아연도금층 또는 용융 아연도금층을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해 다양한 각도로부터 검토했다. 즉, Si량을 억제하는 일 없이, 도금층에 있어서의 화학 성분에 의한 개변이나 핫 스탬핑의 프로세스에 그다지 의존하지 않고 LME 크랙 발생을 회피할 수 있는 핫 스탬핑용 아연도금 강판을 실현한다는 관점에서 예의 검토했다.

그 결과, 후술하는 바와 같이 소지 강판의 화학 성분 조성을 적절히 조정함과 함께, 소지 강판 중에 고용 상태로 존재하는 B(이하, 「고용 B」라고 부르는 경우가 있다)를 소정량 확보하도록 하면, 상기 목적이 보기 좋게 달성되는 것을 발견하여, 본 발명을 완성했다. 본 발명에 의하면, Si량을 억제하는 일 없이, 도금층에 있어서의 화학 성분에 의한 개변이나 핫 스탬핑의 프로세스에 그다지 의존하지 않고, LME 크랙 발생을 회피할 수 있는 핫 스탬핑용 아연도금 강판을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시의 형태에 대하여 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.

본 실시형태의 핫 스탬핑용 아연도금 강판에 있어서, 소지 강판의 화학 성분 조성을 설정한 이유는 하기와 같다. 이하, 화학 성분 조성에 있어서의 %는, 질량%를 의미한다.

본 실시형태의 핫 스탬핑용 아연도금 강판은, 소지 강판이, C: 0.005∼0.14%, Si: 1.0∼1.7%, Mn: 1.5∼3.0%, Ti: 0.010∼0.100%, B: 0.0010∼0.0100%, Al: 0.01∼0.10%, P: 0.10% 이하(0%를 포함하지 않는다), S: 0.010% 이하(0%를 포함하지 않는다), 및 N: 0.010% 이하(0%를 포함하지 않는다)를 만족한다.

[C: 0.005∼0.14%]

C(탄소)는, LME 크랙의 발생을 회피함에 있어서 중요한 원소이다. LME 크랙의 발생을 회피함에 있어서는, C량은 가능한 한 적은 편이 바람직하지만, C량을 과도하게 저감하는 것은, 제조상의 비용 상승으로 이어지게 되므로, 0.005% 이상으로 한다. C량은, 바람직하게는 0.007% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.010% 이상이다. 그러나, C량이 과잉이 되면, 강판의 강도 상승을 초래하는 것 외, 강판을 스폿 용접했을 때에, 스폿 용접부의 십자 인장 강도(십자형 인장 시험법에 의한 십자 이음 파단 하중)의 저하를 초래하여, LME 크랙이 생기기 쉬워지기 때문에, 그의 상한은 0.14% 이하로 할 필요가 있다. C량은, 바람직하게는 0.13% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.12% 이하이다.

[Si: 1.0∼1.7%]

Si(규소)는, 강판을 스폿 용접했을 때에, 스폿 용접부의 십자 인장 강도를 상승시키기 위해서 중요한 원소이다. 또한, 핫 스탬핑 부품에 있어서의 핫 스탬핑의 프로세스 의존성을 저감하여, 경도 안정성을 도모하는 것에도 기여하는 원소이다. 이와 같은 효과를 발휘시키기 위해서는, Si량은 1.0% 이상으로 할 필요가 있다. Si량은, 바람직하게는 1.05% 이상, 보다 바람직하게는 1.1% 이상이다. 그러나, Si량이 과잉이 되면, 강판 제조 시의 산화 스케일 증가에 의한 산세성의 열화, 도금성의 악화, Ac₃ 변태점의 상승, 스폿 용접부의 십자 인장 강도의 저하 등을 야기한다. 따라서, Si량은, 1.7% 이하로 한다. Si량은, 바람직하게는 1.6% 이하이고, 보다 바람직하게는 1.5% 이하이다.

[Mn: 1.5∼3.0%]

Mn(망가니즈)은, 강판의 담금질성을 향상시켜, 성형 후의 경도의 격차를 저감시키는 데 유용한 원소이다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는, Mn량은 1.5% 이상으로 할 필요가 있다. Mn량은, 바람직하게는 1.7% 이상, 보다 바람직하게는 2.0% 이상이다. 그러나, Mn량이 과잉이 되어 3.0%를 초과하면 그 효과가 포화되고, 비용 상승의 요인이 된다. 그 때문에, Mn량은 3.0% 이하로 할 필요가 있으며, 바람직하게는 2.8% 이하이고, 보다 바람직하게는 2.6% 이하이다.

[Ti: 0.010∼0.100%]

본 실시형태에 있어서 Ti(타이타늄)는 중요한 원소이다. Ti를 함유시킴으로써 TiN의 생성을 촉진하여, LME 크랙의 발생을 억제하는 고용 B량이 증가한다. 이와 같은 효과를 발휘시키기 위해서는, Ti량은 0.010% 이상으로 할 필요가 있다. Ti량은, 바람직하게는 0.012% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.015% 이상이다. 그러나, Ti량이 과잉이 되면, TiC가 생성되기 쉬워지고, 강 조직이 미세화되어, 담금질성을 저하시켜 버린다. 그 때문에, Ti량은, 0.100% 이하로 할 필요가 있으며, 바람직하게는 0.095% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.090% 이하이다.

[B: 0.0010∼0.0100%]

본 실시형태에 있어서 B(붕소)는 중요한 원소이다. B는 입계를 강화하는 원소로서 알려져 있고, 담금질성에 효과가 나타난다. 본 실시형태에서는, 소지 강판에 B를 함유시키는 것에 의해, 핫 스탬핑의 가열 공정에서의 LME 크랙의 발생을 억제할 수 있는 것을 발견했다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서는, B량은 0.0010% 이상으로 할 필요가 있다. B량은, 바람직하게는 0.0012% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.0015% 이상이다. 그러나, B량이 과잉이 되면 B 화합물의 생성 등에 의한 주조 시의 표면 균열 등을 야기하는 요인이 된다. 그 때문에, B량은 0.0100% 이하로 할 필요가 있다. B량은, 바람직하게는 0.0090% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.0085% 이하이다.

[Al: 0.01∼0.10%]

Al(알루미늄)은, 탈산제로서 작용하는 원소이다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서, Al량은, 0.01% 이상으로 할 필요가 있다. Al량은, 바람직하게는 0.015% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.020% 이상이다. 그러나, Al을 과잉으로 함유시키면, 제조상의 비용 상승으로 이어지기 때문에, Al량은 0.10% 이하로 한다. Al량은, 바람직하게는 0.080% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.070% 이하이다.

[P: 0.10% 이하(0%를 포함하지 않는다)]

P(인)는, 불가피적으로 함유되는 원소이지만, 강판의 용접성을 열화시키는 원소이기 때문에, 가능한 한 그 함유를 제한하는 것이 바람직하다. 강판의 용접성을 열화시키지 않기 위해서는, P량은 0.10% 이하로 할 필요가 있다. P량은, 바람직하게는 0.050% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.020% 이하이다. 한편, P는 강 중에 불가피적으로 혼입되어 오는 불순물이며, 그 양을 0%로 하는 것은 공업 생산상 불가능하고, 통상 0.0005% 이상으로 함유된다.

[S: 0.010% 이하(0%를 포함하지 않는다)]

S(황)는, 불가피적으로 함유되는 원소이며, 강판의 용접성을 열화시킨다. 따라서, S량은 0.010% 이하로 한다. S량은, 바람직하게는 0.0080% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.0050% 이하이다. S량은, 가능한 한 적은 편이 좋기 때문에, 하한은 특별히 한정되지 않지만, 그 양을 0%로 하는 것은 공업 생산상 불가능하고, 통상 0.0001% 이상으로 함유된다.

[N: 0.010% 이하(0%를 포함하지 않는다)]

N(질소)은, 불가피적으로 함유되는 원소이며, 과잉으로 포함되면 BN이 생성되기 쉬워져, 고용 B량을 저하시킨다. 따라서, N량은 0.010% 이하로 한다. N량은, 바람직하게는 0.008% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.005% 이하이다. N량은, 가능한 한 적은 편이 좋기 때문에, 하한은 특별히 한정되지 않지만, 그 양을 0%로 하는 것은 공업 생산상 불가능하고, 통상 0.0001% 이상으로 함유된다.

[고용 B: 10ppm(질량ppm) 이상]

전술한 대로, 핫 스탬핑의 가열 공정에 있어서의 LME 크랙의 발생을 억제하기 위해서는, 고용 상태로 존재하는 B를 소정량 확보하는 것이 중요하다. 이러한 관점에서, 고용 B량은 10ppm 이상으로 할 필요가 있다. 고용 B량은, 바람직하게는 20ppm 이상이고, 보다 바람직하게는 50ppm 이상이다. 고용 B량의 상한에 대해서는 전혀 한정하는 것은 아니지만, 함유하는 B의 모두가 고용된 경우에 대체로 100ppm 이하가 된다.

한편, 고용 B량을 10ppm 이상 확보하기 위한 방법은, 전혀 한정하는 것은 아니지만, B와 N이 반응하는 것에 의해 생성되는 BN의 생성을 억제하기 위해, N을 가능한 한 Ti와 반응시켜 TiN으로 하는 것이 유효하다. 예를 들면, 소지 강판 중의 Ti량(질량%)을 [Ti], N량(질량%)을 [N]으로 했을 때, 이들이 [Ti]≥(47.8/14)[N]의 관계를 만족하도록, Ti량 및 N량을 제어하면, 함유시킨 B를 효율적으로 고용 B로서 확보할 수 있다.

본 실시형태의 핫 스탬핑용 아연도금 강판에서 이용하는 소지 강판의 기본 성분은 상기한 대로이고, 잔부는, 철, 및 상기 P, S, N 이외의 불가피 불순물이다. 이 불가피 불순물로서는, 하기와 같이 억제하는 것이 바람직한 O(산소) 외, 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위에서, 원료, 자재, 제조 설비 등의 상황에 따라 도입되는 트럼프 원소(Pb, Bi, Sb, Sn, V 등)의 혼입이 허용된다.

[O: 0.010% 이하(0%를 포함하지 않는다)]

O는, 불가피적으로 함유되는 원소이며, 과잉으로 포함되면 산화물을 형성하여, 고용 Si를 저하시킬 우려가 있다. 그 때문에, O량은 0.010% 이하로 하는 것이 바람직하다. O량은, 보다 바람직하게는 0.005% 이하이고, 더 바람직하게는 0.003% 이하이다. O량은, 가능한 한 적은 편이 좋기 때문에, 하한은 특별히 한정되지 않지만, 그 양을 0%로 하는 것은 공업 생산상 불가능하고, 통상 0.0001% 이상으로 함유한다.

본 실시형태의 핫 스탬핑용 강판에서 이용하는 소지 강판에는, 다른 원소로서, Cr(크로뮴) 및 Mo(몰리브데넘)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 추가로 포함시킬 수 있고, 이들 원소를 함유시키는 것에 의해 강판의 특성이 더 개선된다.

[Cr: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않는다) 및 Mo: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않는다)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상]

Cr 및 Mo는, Mn과 마찬가지로 담금질성을 향상시키는 원소이며, 핫 스탬핑 공정 후의 강판 강도를 향상시킨다. 이와 같은 효과는, 그 함유량이 증가함에 따라 커지지만, 과잉으로 함유시키는 것은 비용 상승이 되기 때문에, 모두 0.5% 이하로 함유시키는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 모두 0.4% 이하이다. 이들은 어느 1종을 함유해도 되고, 2종 모두 함유시켜도 된다.

본 실시형태의 핫 스탬핑용 아연도금 강판은, 열연 강판이나 냉연 강판을 소지 강판으로 하고, 그 적어도 편면에, 용융 아연도금층(GI: Hot Dip-Galvanized), 또는 합금화 용융 아연도금층(GA: Alloyed Hot Dip-Galvanized)을 갖는 용융 아연도금 강판(GI 강판), 또는 합금화 용융 아연도금 강판(GA 강판)을 포함한다.

소지 강판이 상기와 같은 화학 성분 조성을 갖는 본 실시형태의 핫 스탬핑용 아연도금 강판에서는, 소지 강판의 Ac₃ 변태점에서 열간 프레스한 후의 최대 인장 강도를 800MPa 이상 1300MPa 이하로 할 수 있다. 즉, 상기와 같은 구성의 핫 스탬핑용 아연도금 강판을 채용하는 것에 의해, 핫 스탬핑 공정 후의 최대 인장 강도가 800MPa 이상 1300MPa 이하가 되는 핫 스탬핑 부품을, 핫 스탬핑의 프로세스에 그다지 의존하지 않고 제조할 수 있다.

본 실시형태의 핫 스탬핑용 아연도금 강판은, 열처리 후의 인장 강도가 1000MPa 이상이 되는 강판과, 테일러드 블랭크 부품을 제조하기 위한 강판으로서 유용하다. 통상의 핫 스탬핑 공정에서는, 핫 스탬핑의 가열 공정 시의 온도는, 오스테나이트의 단상역 온도(즉, Ac₃ 변태점보다도 높은 온도)로 설정된다. 그리고 이 온도역으로 가열된 강판을, 금형에 의해 냉각하면서 프레스 성형하여, 핫 프레스 부품으로 한다.

핫 스탬핑 공정 후의 인장 강도가 1000MPa 이상이 되는 강판에서는, 당해 강판의 Ac₃ 변태점은, 비교적 낮은 온도로 설정되어 있다. 따라서, 핫 스탬핑 공정 후의 인장 강도가 1000MPa 이상이 되는 강판과, 당해 강판은 Ac₃ 변태점이 상이한 소지 강판을 포함하는 본 실시형태의 핫 스탬핑용 아연도금 강판을, 용접 등에 의해 테일러드 블랭크를 행하고, 그 후 어느 강판의 Ac₃ 변태점보다도 높은 온도 범위로 가열하고 나서, 열간 프레스를 행하면, 인장 강도가 1000MPa 이상인 영역과, 인장 강도가 800MPa 이상 1300MPa 이하가 되는 영역을 갖는 테일러드 블랭크재가 얻어진다. 이와 같은 테일러드 블랭크재에 있어서, 어느 쪽의 영역이 고강도측 또는 저강도측이 되는지는, 각각의 강판의 Ac₃ 변태점과, 핫 스탬핑의 가열 공정 온도의 관계에 의해 정해진다.

한편, 본 명세서에 있어서, Ac₃ 변태점이란, 하기 식(1)에 기초하여 계산되는 값이다. 하기 식(1)은, 「레슬리 철강 재료학」(마루젠 주식회사 1985년 5월 31일 발행, 273페이지)에 나타난 식에 기초하여, 본 실시형태의 핫 스탬핑용 아연도금 강판에서 이용하는 소지 강판의 화학 성분 조성을 고려하여 간략화한 식이다.

Ac₃ 변태점(℃)=910-203×[C]^1/2+44.7×[Si]-30×[Mn]+700×[P]+400×[Al]+400×[Ti] ···(1)

상기 식(1) 중, [C], [Si], [Mn], [P], [Al], [Ti]는, 각각 C, Si, Mn, P, Al, Ti의 함유율을 질량%로 나타낸 값이다.

상기 테일러드 블랭크재의 제조 방법으로부터 분명한 바와 같이, 본 실시형태의 핫 스탬핑 부품의 제조 방법은, 상기와 같은 핫 스탬핑용 아연도금 강판을, 소지 강판의 Ac₃ 변태점 이상으로 가열하고, 열간 프레스하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 본 실시형태의 핫 스탬핑용 아연도금 강판을 이용하는 것에 의해, 원하는 특성을 발휘하는 핫 스탬핑 부품이 얻어진다.

본 실시형태에서 이용하는 소지 강판을 제조하기 위해서는, 통상의 수순에 따르면 된다. 예를 들면, 상기와 같은 화학 성분 조성을 만족하는 강재를 통상적 방법에 따라 용해시키고, 연속 주조에 의해 슬래브 등의 강편을 얻은 후, 1300℃ 이하로 가열하고, 이어서 열간 압연을 행하고, 권취한 후에 산세하고, 냉간 압연을 실시하여 냉연 강판으로 한다. 그 후, 필요에 따라 냉연 강판에 대해서 소둔 처리를 행하여, 소지 강판으로 한다. 이렇게 해서 얻어지는 소지 강판의 적어도 편면에, 용융 아연도금 처리 또는 합금화 용융 아연도금 처리를 행한다.

본 명세서에는, 상기와 같이 다양한 형태의 기술을 개시하고 있지만, 그 중 주된 기술을 이하에 정리한다.

본 실시형태의 핫 스탬핑용 아연도금 강판은, 소지 강판이, 질량%로,

C: 0.005∼0.14%,

Si: 1.0∼1.7%,

Mn: 1.5∼3.0%,

Ti: 0.010∼0.100%

B: 0.0010∼0.0100%,

Al: 0.01∼0.10%,

P: 0.10% 이하(0%를 포함하지 않는다),

S: 0.010% 이하(0%를 포함하지 않는다), 및

N: 0.010% 이하(0%를 포함하지 않는다)

를 만족시키고, 잔부가 철 및 불가피 불순물이며,

또한, 고용 B량이 10ppm 이상이고,

이 소지 강판의 적어도 편면에 합금화 용융 아연도금층 또는 용융 아연도금층을 갖는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑용 아연도금 강판이다.

이와 같은 구성을 채용하는 것에 의해, Si량을 억제하는 일 없이, 도금층에 있어서의 화학 성분에 의한 개변이나 핫 스탬핑의 프로세스에 그다지 의존하지 않고, LME 크랙 발생을 회피할 수 있는 핫 스탬핑용 아연도금 강판을 실현할 수 있다.

본 실시형태의 핫 스탬핑용 아연도금 강판에서는, 소지 강판에는, Cr: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않는다) 및 Mo: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않는다)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 추가로 함유시킬 수 있다. 이들 성분을 함유시키는 것에 의해 핫 스탬핑 공정 후의 핫 스탬핑 부품의 강도를 더 높일 수 있다.

바람직한 실시형태로서, 상기와 같은 화학 성분 조성을 갖고, 소지 강판의 Ac₃ 변태점 이상에서 열간 프레스한 후의 최대 인장 강도가 800MPa 이상 1300MPa 이하가 된다. 즉, 본 실시형태의 핫 스탬핑용 아연도금 강판을 이용하는 것에 의해, 핫 스탬핑 공정 후의 최대 인장 강도가 800MPa 이상 1300MPa 이하가 되는 핫 스탬핑 부품을, 핫 스탬핑의 프로세스에 그다지 의존하지 않고 제조할 수 있다.

본 실시형태의 핫 스탬핑용 아연도금 강판은, 핫 스탬핑 공정 후의 인장 강도가 1000MPa 이상이 되는 강판과, 테일러드 블랭크 부품을 제조하기 위한 강판으로서 유용하다.

본 실시형태의 핫 스탬핑 부품의 제조 방법은, 상기와 같은 핫 스탬핑용 아연도금 강판을, 소지 강판의 Ac₃ 변태점 이상으로 가열하고, 열간 프레스하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 실시형태의 핫 스탬핑용 아연도금 강판을, 소지 강판의 Ac₃ 변태점 이상으로 가열하고, 열간 프레스하는 것을 포함하는 것에 의해, 테일러드 블랭크재에 한하지 않고, 원하는 특성을 발휘하는 핫 스탬핑 부품을 제조할 수 있다.

이하, 실시예에 기초하여, 본 발명의 작용 효과를 보다 구체적으로 나타내지만, 본 발명은 당연히 하기 실시예에는 한정되지 않고, 상기 및 후기의 취지에 비추어 설계 변경하는 것은, 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

실시예

하기 표 1에 나타내는 화학 성분 조성(강종 A∼M)의 각종 강재를 공장에서 용해시키고, 주조, 열간 압연, 냉간 압연, 및 도금 공정을 거쳐 GA 강판으로 했다. 이들 성분은, 대표 성분치를 나타내고 있다. 또한, 표 1에 나타낸 Ac₃ 변태점은, 상기 식(1)에 기초하여 계산한 값이다. 표 1 중, [-]의 난은 첨가하고 있지 않는 것, 또는 측정 한계 미만인 것을 의미한다. P, S, V, N은, 전술한 대로 불가피 불순물이고, P, S, V, N의 난에 나타낸 값은 불가피적으로 포함된 양을 의미한다. 한편, [Ti]≥[47.8/14]×[N]을 만족하는 경우는, 첨가한 B는 모두 고용 상태로 존재하고 있다고 간주할 수 있지만, 표 1에는, Ti량 및 N량에 기초하여 구한 고용 B량을 추정치로서 나타내고 있다. 또한 잔부에는, 철, 및 상기에서 나타낸 불가피 불순물 이외의 불가피 불순물이 포함된다.

핫 스탬핑의 가열 공정을 모의하여, 900℃까지의 가열로 오스테나이트화 처리를 행한 후, 800℃까지 냉각하고, 그 온도에서 인장 시험을 행했다. 한편, 인장 시험편은 GA 강판인 채의 시험편, 및 GA층을 산세로 제거한 시험편(도금 제거재)의 2종류의 시험편을 준비하고, 인장 시험 결과의 비교를 행했다. 표 1에 나타낸 강종 A∼C, 및 K∼M을 이용했을 때의 결과(시험 No. 1∼6)를, 적용 강종, 및 Si량과 함께, 하기 표 2에 나타낸다.

하기 표 2에 나타낸 판두께는, GA 강판의 두께이다. 또한 하기 표 2에 나타낸 △TS/TS는, {(도금 제거재의 인장 강도 TS-GA 강판인 채의 인장 강도 TS)/(도금 제거재의 인장 강도 TS)}×100을 나타내고 있다. 즉 △TS/TS의 값의 절대치가 작을수록(예를 들면, 5 이하), 800℃에서의 인장 시험에 있어서의 도금 유/무의 차가 없고, LME 크랙 발생에 의한 인장 강도의 저하가 적은 것을 나타내고 있다. 한편, 표 2의 시험 No. 1∼3에 나타낸 GA 강판인 채의 800℃에서의 인장 강도 TS는, 191∼213MPa의 값을 나타내고 있지만, 이 인장 강도 TS는, 핫 스탬핑 공정에서의 조건을 상정한 경우, 상온에서의 최대 인장 강도 TS는 800∼1300MPa 정도가 된다.

이들 결과로부터 다음과 같이 고찰할 수 있다. 시험 No. 1∼3은, 본 발명에서 규정하는 모든 요건을 만족하는 실시예이며, △TS/TS의 값(절대치)이 5 이하가 되어 있어, LME 크랙 발생이 저감되어 있는 것을 알 수 있다.

이에 비해 시험 No. 4∼6은, 본 발명에서 규정하는 어느 요건을 만족시키지 않는 비교예이고, 원하는 특성이 얻어져 있지 않다.

시험 No. 4는, 고용 B량이 확보되어 있지 않아(표 1의 강종 K), LME 크랙 발생이 저감되어 있지 않다. 시험 No. 5, 6은, 고용 B량과 Si량, C량 중 어느 것, 혹은 모두의 영향에 의해(표 1의 강종 L, M), LME 크랙 발생이 저감되어 있지 않다.

한편, 표 1의 강종 D∼J를 이용한 시험에서는, △TS/TS의 값(절대치)이 5 이하가 되어, LME 크랙 발생이 저감되어 있었지만, 하기의 이유에 의해 어떠한 문제가 생길 것이 예상되는 예이다.

강종 D를 이용한 예는, LME 크랙 발생이 저감되었지만, 이는 Ti 및 B가 함께 함유되어 있어, 고용 B가 많기 때문이다. 그러나, Si량이 과잉이어도 C량도 많기 때문에, Ac₃ 변태점이 저하되어 있고, 또한 C량이 본 발명에서 규정하는 상한보다도 과잉이 되어 있어, 십자 인장 강도가 저하될 염려가 있다(예를 들면, 「고강도 박강판의 스폿 용접 특성에 미치는 성분 원소의 영향」 저항 용접 연구 위원회 자료 RW-78-75 제15페이지, 도 11 1975년(쇼와 50년) 12월 4일 발행). 또한 상온에서의 인장 강도가 바람직한 범위 외인 1500MPa 정도가 되는 것이 상정된다.

강종 E∼I를 이용한 예에서는, LME 크랙 발생이 저감되었지만, 이는 Si량이 저감되어 있기 때문이다. 그러나, Si량이 적어지는 것에 의해, 십자 인장 강도, 경도 안정성 열화의 염려가 있다.

강종 J를 이용한 예에서는, LME 크랙 발생이 저감되었지만, 이는 C량이 비교적 적기 때문이다. 그러나, Si량이 본 발명에서 규정하는 상한보다도 과잉이 되어 있기 때문에 Ac₃ 변태점이 907℃보다도 높아져 있어, 아연도금층이 증발할 정도의 가열을 필요로 한다고 추정되어, 효과적인 핫 스탬핑을 실시할 수 없을 것이 예상된다.

이 출원은, 2020년 1월 31일에 출원된 일본 특허출원 특원 2020-014489를 기초로 하고, 그 내용은, 본원에 포함되는 것이다.

본 발명을 표현하기 위해서, 전술에 있어서 구체예 등을 참조하면서 실시형태를 통해 본 발명을 적절하게 충분히 설명했지만, 당업자이면 전술한 실시형태를 변경 및/또는 개량하는 것은 용이하게 할 수 있는 것으로 인식해야 한다. 따라서, 당업자가 실시하는 변경 형태 또는 개량 형태가, 청구범위에 기재된 청구항의 권리 범위를 이탈하는 수준의 것이 아닌 한, 당해 변경 형태 또는 당해 개량 형태는, 당해 청구항의 권리 범위에 포괄된다고 해석된다.

본 발명은, 핫 스탬핑용 아연도금 강판, 그것을 이용한 핫 스탬핑 부품, 및 그들의 제조 방법 등에 관한 기술 분야에 있어서, 광범위한 산업상의 이용가능성을 갖는다.

Claims

소지 강판이, 질량%로,
C: 0.005∼0.14%,
Si: 1.0∼1.7%,
Mn: 1.5∼3.0%,
Ti: 0.010∼0.100%,
B: 0.0010∼0.0100%,
Al: 0.01∼0.10%,
P: 0.10% 이하(0%를 포함하지 않는다),
S: 0.010% 이하(0%를 포함하지 않는다), 및
N: 0.010% 이하(0%를 포함하지 않는다)
를 만족시키고, 잔부가 철 및 불가피 불순물이며,
또한, 고용 B량이 10ppm 이상이고,
이 소지 강판의 적어도 편면에 합금화 용융 아연도금층 또는 용융 아연도금층을 갖는 것을 특징으로 하는 핫 스탬핑용 아연도금 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 소지 강판은, Cr: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않는다) 및 Mo: 0.5% 이하(0%를 포함하지 않는다)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 추가로 함유하는, 핫 스탬핑용 아연도금 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 화학 성분 조성을 갖고, 소지 강판의 Ac₃ 변태점 이상에서 열간 프레스한 후의 최대 인장 강도가 800MPa 이상 1300MPa 이하가 되는 핫 스탬핑용 아연도금 강판.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
핫 스탬핑한 후의 인장 강도가 1000MPa 이상이 되는 강판과, 테일러드 블랭크 부품을 제조하기 위해서 사용되는, 핫 스탬핑용 아연도금 강판.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 핫 스탬핑용 아연도금 강판을, 소지 강판의 Ac₃ 변태점 이상으로 가열하고, 열간 프레스하는 것을 포함하는, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 핫 스탬핑용 아연도금 강판을 이용하는, 핫 스탬핑 부품.