KR20230018937A - Steel sheet for hot press and Hot stamping component manufactured using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시예들은 열간 프레스용 강판 및 이를 이용하여 제조된 핫 스탬핑 부품에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a steel sheet for hot pressing and a hot stamping part manufactured using the same.
근래 자동차 산업에서의 환경 규제와 안전기준이 강화됨에 따라, 자동차의 경량화 및 안정성을 위한 고강도강의 적용이 늘어나는 추세이다. 한편, 고강도강은 중량 대비 고강도 특성을 확보할 수 있으나, 가공 중 소재의 파단이 발생하거나, 스프링 백 현상이 발생하여 복잡하고 정밀한 형상의 제품의 성형에 어려움이 있다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 열간 프레스 성형의 적용이 확대되고 있다.Recently, as environmental regulations and safety standards in the automobile industry are strengthened, the application of high-strength steel for weight reduction and stability of automobiles is increasing. On the other hand, high-strength steel can secure high-strength characteristics compared to its weight, but it is difficult to form a product having a complex and precise shape due to breakage of the material or spring back phenomenon during processing. Therefore, as a method for solving these problems, the application of hot press molding is expanding.
열간 프레스 성형(핫 스탬핑)은 고온에서 강판을 가열하여 프레스 가공하므로 강재의 성형이 용이하며, 금형을 통해 급랭을 실시하므로 성형품의 강도를 확보할 수 있다. 그러나, 열간 프레스 성형을 위해 강판을 고온으로 가열하므로, 강판의 표면이 산화되는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 미국 등록특허 제6,296,805호 발명은 알루미늄 도금을 실시한 강판을 열간 프레스 성형하는 방법을 제안하고 있다. 미국 등록특허 제6,296,805호 발명에 의하면 알루미늄 도금층이 강판 표면에 존재하므로 강판의 가열에 의해 강판의 표면이 산화되는 것을 방지할 수 있다. Hot press forming (hot stamping) facilitates forming of steel materials by heating and press-processing steel sheets at high temperatures, and secures the strength of molded products by performing rapid cooling through a mold. However, since the steel sheet is heated to a high temperature for hot press forming, there is a problem in that the surface of the steel sheet is oxidized. In order to solve this problem, US Patent Registration No. 6,296,805 proposes a method of hot press forming an aluminum-plated steel sheet. According to the invention of US Patent No. 6,296,805, since the aluminum plating layer exists on the surface of the steel sheet, oxidation of the surface of the steel sheet due to heating of the steel sheet can be prevented.
이러한 알루미늄 도금층으로서, Al-Si계 도금이 핫 스탬핑에 적용되고 있다. 그러나 Al-Si계 도금은 내고온산화성은 우수하지만, 핫 스탬핑후 높은 경도의 도금층과 도금표면에 존재하는 기공으로 인하여 가공 시 도금층 크랙 및 탈락을 유발하여 성형 작업성 감소 및 도금층 손실에 의한 내식성을 감소시키는 단점을 가지고 있다. 뿐만 아니라 기존의 Al-Si계 핫스탬핑 도금재는 핫스탬핑 후 도금층이 가지는 내식성의 기능이 단순히 보호막으로만 작용하는 기능을 가지고 있어, 성형 시 마찰에 의해 손실된 도금층이 부식환경에 노출되었을때 쉽게 적청이 발생하게 된다. As such an aluminum plating layer, Al-Si-based plating is applied by hot stamping. However, Al-Si-based plating has excellent high-temperature oxidation resistance, but due to the high hardness of the plating layer and the pores present on the plating surface after hot stamping, the plating layer cracks and falls off during processing, reducing the molding workability and corrosion resistance due to the loss of the plating layer. It has the downside of reducing In addition, existing Al-Si-based hot stamping plating materials have a function of corrosion resistance of the plating layer after hot stamping, which simply acts as a protective film, so that the plating layer lost due to friction during molding is easily applied when exposed to a corrosive environment. cries will occur.
이러한 문제를 개선하기 위해서 도금층의 금속물이 희생방식성을 가지는 Zn계 핫스탬핑 도금기술이 개발되었나 Zn이 가지는 고온의 핫스탬핑 공정에서 고휘발성과 고산화성 문제점과 고온 성형이 발생하는 액체 금속 취화 현상(LME, liquid metal embrittlement)으로 인해 상용화하는데 제약이 많은 실정이다.In order to improve this problem, a Zn-based hot stamping plating technology in which the metal of the plating layer has sacrificial corrosion resistance has been developed. (LME, liquid metal embrittlement) has many limitations in commercialization.
본 발명의 실시예들은, 알루미늄계 도금층을 형성함에 있어서 Si, Zn 및 Mg를 적정 비율 첨가하여 희생방식성을 가지며 동시에 가공성이 우수한 열간 프레스용 강판 및 이를 이용하여 제조된 핫 스탬핑 부품을 제공한다.Embodiments of the present invention provide a hot-pressing steel sheet having sacrificial anticorrosiveness and excellent processability by adding Si, Zn, and Mg in an appropriate ratio in forming an aluminum-based plating layer, and hot stamping parts manufactured using the same.
본 발명의 일 관점에 따르면, 베이스 강판; 및 상기 베이스 강판 상에 배치되며, 아연(Zn): 20 wt% 내지 45 wt%, 마그네슘(Mg): 0.2 wt% 내지 3 wt%, 실리콘(Si): 1 wt% 내지 5 wt%, 잔부의 알루미늄(Al) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 도금층;을 구비하는, 열간 프레스용 강판이 제공된다.According to one aspect of the present invention, the base steel plate; And disposed on the base steel sheet, zinc (Zn): 20 wt% to 45 wt%, magnesium (Mg): 0.2 wt% to 3 wt%, silicon (Si): 1 wt% to 5 wt%, the remainder There is provided a steel sheet for hot pressing having a; plating layer containing aluminum (Al) and other unavoidable impurities.
본 실시예에 따르면, 상기 도금층 표면의 마그네슘(Mg)은 Mg계 금속간 화합물로 분포되고, 상기 Mg계 금속간 화합물의 80% 이상은 상기 도금층 표면에 위치한 아연 농화 영역(Zn rich)에 분포될 수 있다.According to this embodiment, magnesium (Mg) on the surface of the plating layer is distributed as an Mg-based intermetallic compound, and 80% or more of the Mg-based intermetallic compound is distributed in a zinc rich region located on the surface of the plating layer. can
본 실시예에 따르면, 상기 Mg계 금속간 화합물은 Mg2Si상을 포함할 수 있다.According to this embodiment, the Mg-based intermetallic compound may include Mg 2 Si phase.
본 실시예에 따르면, 상기 도금층 표면에 분포된 상기 Mg2Si상은 2% 내지 10%의 상분율을 가질 수 있다.According to this embodiment, the Mg 2 Si phase distributed on the surface of the plating layer may have a phase fraction of 2% to 10%.
본 발명의 일 관점에 따르면, 베이스 강판; 및 상기 베이스 강판 상에 배치되며, 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 잔부의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 도금층;을 구비하고, 상기 도금층은 상기 베이스 강판으로부터 순차적으로 적층된 합금화층, 중간합금층 및 표면층을 포함하고, 상기 표면층은 아연(Zn)이 농화된 제1 농화부 및 마그네슘(Mg)이 농화된 제2 농화부를 포함하는, 핫 스탬핑 부품이 제공된다.According to one aspect of the present invention, the base steel plate; and a plating layer disposed on the base steel sheet and containing zinc (Zn), magnesium (Mg), silicon (Si), aluminum (Al), iron (Fe), and other unavoidable impurities. includes an alloying layer, an intermediate alloy layer, and a surface layer sequentially stacked from the base steel sheet, wherein the surface layer includes a first enriched portion in which zinc (Zn) is enriched and a second enriched portion in which magnesium (Mg) is enriched, Hot stamping parts are provided.
본 실시예에 따르면, 상기 제1 농화부는 철(Fe): 2 wt% 내지 12 wt%, 알루미늄(Al): 0 wt% 내지10 wt%, 실리콘(Si): 0 wt% 내지 2 wt%, 마그네슘(Mg): 1 wt% 내지 10 wt% 및 아연(Zn): 40 wt% 내지 80 wt%을 포함할 수 있다.According to the present embodiment, the first enrichment unit contains iron (Fe): 2 wt% to 12 wt%, aluminum (Al): 0 wt% to 10 wt%, silicon (Si): 0 wt% to 2 wt%, Magnesium (Mg): 1 wt% to 10 wt% and zinc (Zn): 40 wt% to 80 wt%.
본 실시예에 따르면, 상기 제2 농화부는 철(Fe): 10 wt% 내지 20 wt%, 알루미늄(Al): 1 wt% 내지20 wt%, 실리콘(Si): 0 wt% 내지 2 wt%, 아연(Zn): 5 wt% 내지 20 wt% 및 마그네슘(Mg): 10 wt% 내지 40 wt%을 포함할 수 있다.According to the present embodiment, the second enrichment unit contains iron (Fe): 10 wt% to 20 wt%, aluminum (Al): 1 wt% to 20 wt%, silicon (Si): 0 wt% to 2 wt%, Zinc (Zn): 5 wt% to 20 wt% and magnesium (Mg): 10 wt% to 40 wt% may be included.
본 실시예에 따르면, 상기 합금화층은 철(Fe): 70 wt% 내지 90 wt%, 알루미늄(Al): 5 wt% 내지 15 wt% 및 실리콘(Si): 0.5 wt% 내지 4 wt%을 포함할 수 있다.According to this embodiment, the alloying layer includes iron (Fe): 70 wt% to 90 wt%, aluminum (Al): 5 wt% to 15 wt%, and silicon (Si): 0.5 wt% to 4 wt% can do.
본 실시예에 따르면, 상기 합금화층의 두께는 20㎛ 이하일 수 있다.According to this embodiment, the thickness of the alloying layer may be 20 μm or less.
본 실시예에 따르면, 상기 중간합금층은 철(Fe): 35 wt% 내지 45 wt%, 알루미늄(Al): 30 wt% 내지 45 wt%, 실리콘(Si): 0.5 wt% 내지 5 wt% 및 아연(Zn): 5 wt% 내지 20 wt%을 포함할 수 있다.According to this embodiment, the intermediate alloy layer is iron (Fe): 35 wt% to 45 wt%, aluminum (Al): 30 wt% to 45 wt%, silicon (Si): 0.5 wt% to 5 wt%, and Zinc (Zn): 5 wt% to 20 wt% may be included.
본 실시예에 따르면, 상기 표면층은 철(Fe): 20 wt% 내지 45 wt% 및 알루미늄(Al): 10 wt% 내지 35 wt%을 포함할 수 있다.According to this embodiment, the surface layer may include iron (Fe): 20 wt% to 45 wt% and aluminum (Al): 10 wt% to 35 wt%.
본 실시예에 따르면, 상기 제1 농화부는 1㎛ 이상 10㎛ 이하의 평균 두께를 가질 수 있다.According to this embodiment, the first thickening part may have an average thickness of 1 μm or more and 10 μm or less.
본 실시예에 따르면, 상기 도금층의 평균 두께는 15㎛ 내지 40㎛일 수 있다.According to this embodiment, the average thickness of the plating layer may be 15 μm to 40 μm.
본 발명의 실시예들에 의하면, 알루미늄계 도금층을 형성함에 있어서 Si, Zn 및 Mg를 적정 비율 첨가하여 희생방식성을 가지며 동시에 가공성이 우수한 열간 프레스용 강판 및 이를 이용하여 제조된 핫 스탬핑 부품을 제조할 수 있다.According to embodiments of the present invention, in forming an aluminum-based plating layer, Si, Zn, and Mg are added in an appropriate ratio to manufacture a hot-pressing steel sheet having sacrificial anticorrosiveness and excellent workability and a hot stamping part manufactured using the same. can do.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 프레스용 강판의 단면을 도시한 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 프레스용 강판의 도금층 표면에서 특정 원소를 맵핑한 이미지들이다.
도 4는 도 1의 열간 프레스용 강판의 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 단면에 대한 TEM(Transmission Electron Microscopy) 이미지들이다.
도 7a은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 단면에 대한 TEM(Transmission Electron Microscopy) 이미지이다.
도 7b 및 도 7c는 도 7a의 핫 스탬핑 부품의 단면에서 특정 원소를 맵핑한 이미지들이다.1 is a cross-sectional view showing a cross section of a steel sheet for hot pressing according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are images in which specific elements are mapped on the surface of the plating layer of the steel sheet for hot pressing according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart schematically illustrating a method of manufacturing a steel sheet for hot pressing shown in FIG. 1 .
5 and 6 are TEM (Transmission Electron Microscopy) images of a cross section of a hot stamping part according to an embodiment of the present invention.
7A is a TEM (Transmission Electron Microscopy) image of a cross section of a hot stamping part according to an embodiment of the present invention.
7B and 7C are images obtained by mapping specific elements in the cross section of the hot stamping part of FIG. 7A.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. Effects and features of the present invention, and methods for achieving them will become clear with reference to the embodiments described later in detail together with the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various forms.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and when describing with reference to the drawings, the same or corresponding components are assigned the same reference numerals, and overlapping descriptions thereof will be omitted. .
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. In this specification, terms such as first and second are used for the purpose of distinguishing one component from another component without limiting meaning.
본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In this specification, singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 명세서에서 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. In this specification, terms such as include or have mean that features or elements described in the specification exist, and do not preclude the possibility that one or more other features or elements may be added.
본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등의 부분이 다른 부분 위에 또는 상에 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다. In this specification, when a part such as a film, region, component, etc. is said to be on or on another part, not only when it is directly above the other part, but also when another film, region, component, etc. is interposed therebetween. include
본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우, 또는/및 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우, 및/또는 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우를 나타낸다. In this specification, when films, regions, components, etc. are connected, when films, regions, and components are directly connected, or/and other films, regions, and components are interposed between the films, regions, and components. Including cases of indirect connection. For example, when a film, region, component, etc. is electrically connected in this specification, when a film, region, component, etc. is directly electrically connected, and/or another film, region, component, etc. is interposed therebetween. This indicates an indirect electrical connection.
본 명세서에서 "A 및/또는 B"은 A이거나, B이거나, A와 B인 경우를 나타낸다. 그리고, "A 및 B 중 적어도 하나"는 A이거나, B이거나, A와 B인 경우를 나타낸다.In this specification, "A and/or B" represents the case of A, B, or A and B. And, "at least one of A and B" represents the case of A, B, or A and B.
본 명세서에서 x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.In this specification, the x-axis, y-axis, and z-axis are not limited to three axes on the Cartesian coordinate system, and may be interpreted in a broad sense including them. For example, the x-axis, y-axis, and z-axis may be orthogonal to each other, but may refer to different directions that are not orthogonal to each other.
본 명세서에서 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다. In this specification, when an embodiment is otherwise embodied, a specific process sequence may be performed differently from the described sequence. For example, two processes described in succession may be performed substantially simultaneously, or may be performed in an order reverse to the order described.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In the drawings, the size of components may be exaggerated or reduced for convenience of description. For example, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the illustrated bar.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 프레스용 강판의 단면을 도시한 단면도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 프레스용 강판의 도금층 표면에서 특정 원소를 맵핑한 이미지들이다.1 is a cross-sectional view showing a cross section of a steel sheet for hot pressing according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are maps of specific elements on the surface of the plating layer of the steel sheet for hot pressing according to an embodiment of the present invention. They are images.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 프레스용 강판(10)은 베이스 강판(100) 및 상기 베이스 강판(100)의 상에 위치한 도금층(200)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a
베이스 강판(100)은 소정의 합금 원소를 소정 함량 포함하도록 주조된 강 슬라브에 대해 열연 공정 및 냉연 공정을 진행하여 제조된 강판일 수 있다. 일 예로, 베이스 강판(100)은 제1 합금 조성을 포함할 수 있다. 제1 합금 조성은 탄소(C) 0.01wt% 이상 0.5wt% 이하, 실리콘(Si) 0.01wt% 이상 3.0wt% 이하, 망간(Mn) 0.3wt% 이상 5.0wt% 이하, 인(P) 0 초과 0.1wt% 이하, 황(S) 0 초과 0.1wt% 이하, 잔부의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.The
또한, 제1 합금 조성은 보론(B), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 니켈(Ni) 중 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 합금 조성은 보론(B) 0.0001wt% 이상 0.005wt% 이하, 티타늄(Ti) 0.01wt% 이상 0.1wt% 이하, 니오븀(Nb) 0.01wt% 이상 0.1wt% 이하, 크롬(Cr) 0.01wt% 이상 0.5wt% 이하, 몰리브덴(Mo) 0.01wt% 이상 0.5wt% 이하, 및 니켈(Ni) 0.01wt% 이상 1.0wt% 이하 중 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있다. In addition, the first alloy composition may further include one or more of boron (B), titanium (Ti), niobium (Nb), chromium (Cr), molybdenum (Mo), and nickel (Ni). Specifically, the first alloy composition includes boron (B) 0.0001 wt% or more and 0.005 wt% or less, titanium (Ti) 0.01 wt% or more and 0.1 wt% or less, niobium (Nb) 0.01 wt% or more and 0.1 wt% or less, chromium (Cr) ) 0.01wt% or more and 0.5wt% or less, molybdenum (Mo) 0.01wt% or more and 0.5wt% or less, and nickel (Ni) 0.01wt% or more and 1.0wt% or less may further include one or more components.
탄소(C)는 베이스 강판(100)의 강도 및 경도를 결정하는 주요 원소이며, 열간 프레스 공정 이후, 베이스 강판(100)의 인장강도를 확보하고, 소입성 특성을 확보하기 위한 목적으로 첨가된다. 이러한 탄소는 베이스 강판(100) 전체중량에 대하여 0.01wt% 내지 0.5wt%로 포함될 수 있다. 탄소의 함량이 0.01wt% 미만인 경우, 베이스 강판(100)의 기계적 강도를 확보하기 어려우며, 반면에 탄소의 함량이 0.5wt%를 초과하면, 베이스 강판(100)의 인성 저하 또는 취성 제어 문제가 야기될 수 있다. Carbon (C) is a major element that determines the strength and hardness of the
실리콘(Si)은 베이스 강판(100) 내 페라이트 안정화 원소로 작용한다. 실리콘(Si)은 고용 강화 원소로서 베이스 강판(100)의 연성을 향상시키며, 저온역 탄화물의 형성을 억제함으로써 오스테나이트 내 탄소 농화도를 향상시킬 수 있다. 또한, 실리콘(Si)은 열연, 냉연, 열간 프레스 조직 균질화(펄라이트, 망간 편석대 제어) 및 페라이트 미세 분산의 핵심 원소이다. 이러한 실리콘은 베이스 강판(100) 전체중량에 대하여 0.01wt% 내지 3.0wt% 포함될 수 있다. 실리콘이 0.01wt% 미만으로 포함되는 경우, 상술한 효과를 얻기 어려우며, 반대로 실리콘의 함량이 3.0wt%를 초과하면, 열연, 냉연 부하가 증가하며 열연 붉은형 스케일이 과다해지고 베이스 강판(100)의 도금 특성이 저하될 수 있다. Silicon (Si) acts as a ferrite stabilizing element in the
망간(Mn)은 열처리시 소입성 및 강도 증가 목적으로 첨가된다. 망간은 베이스 강판(100) 전체중량에 대하여 0.3wt% 이상 5.0wt% 이하 포함될 수 있다. 망간의 함량이 0.3wt% 미만이면, 결정립 미세화 효과가 충분하지 못하여, 열간 프레스 후 성형품 내의 경질상 분율이 미달될 수 있다. 반면에, 망간의 함량이 5.0wt%를 초과하면, 망간 편석 또는 펄라이트 밴드에 의한 연성 및 인성이 저하될 수 있으며, 굽힘 성능 저하의 원인이 되고 불균질 미세조직이 발생할 수 있다. Manganese (Mn) is added for the purpose of increasing hardenability and strength during heat treatment. Manganese may be included in an amount of 0.3 wt% or more and 5.0 wt% or less based on the total weight of the
인(P)은, 베이스 강판(100)의 인성 저하를 방지하기 위해, 베이스 강판(100) 전체중량에 대하여 0 초과 0.1wt% 이하로 포함될 수 있다. 인이 0.1wt%를 초과하여 베이스 강판(100) 포함되면, 인화철 화합물이 형성되어 인성이 저하되고, 제조 공정 중 베이스 강판(100)에 크랙이 유발될 수 있다.Phosphorus (P) may be included in an amount greater than 0 and less than 0.1 wt% with respect to the total weight of the
황(S)은 베이스 강판(100) 전체중량에 대하여 0 초과 0.1wt% 이하 포함될 수 있다. 황의 함량이 0.1wt%를 초과하면 열간 가공성이 저하되고, 거대 개재물 생성에 의해 크랙 등 표면 결함이 발생할 수 있다.Sulfur (S) may be included in an amount greater than 0 and 0.1 wt% or less based on the total weight of the
보론(B)은 마르텐사이트 조직을 확보함으로써, 베이스 강판(100)의 소입성 및 강도를 확보하는 목적으로 첨가되며, 오스테나이트 결정립 성장 온도 증가로 결정립 미세화 효과를 가진다. 보론은 베이스 강판(100) 전체중량에 대하여 0.0001wt% 내지 0.005wt%로 포함될 수 있다. 보론이 상기 범위로 포함 시 경질상 입계 취성 발생을 방지하며, 고인성과 굽힘성을 확보할 수 있다.Boron (B) is added for the purpose of securing hardenability and strength of the
티타늄(Ti)은 열간 프레스 열처리 후 석출물 형성에 의한 소입성 강화 및 재질 상향 목적으로 첨가될 수 있다. 또한, 고온에서 Ti(C,N) 등의 석출상을 형성하여, 오스테나이트 결정립 미세화에 효과적으로 기여한다. 티타늄은 베이스 강판(100) 전체중량에 대하여 0.01wt% 내지 0.1wt% 포함될 수 있다. 티타늄이 상기 함량범위로 포함되면, 연주 불량 및 석출물 조대화를 방지하고, 강재의 물성을 용이하게 확보할 수 있으며, 강재 표면에 크랙 발생 등의 결함을 방지할 수 있다. Titanium (Ti) may be added for the purpose of strengthening hardenability and improving the material by forming precipitates after hot press heat treatment. In addition, by forming a precipitate phase such as Ti(C,N) at high temperature, it effectively contributes to the refinement of austenite crystal grains. Titanium may be included in an amount of 0.01wt% to 0.1wt% based on the total weight of the
니오븀(Nb)은 마르텐사이트(Martensite) 패캣 크기(Packet size) 감소에 따른 강도 및 인성 증가를 목적으로 첨가된다. 니오븀은 베이스 강판(100) 전체 중량에 대하여 0.01wt% 내지 0.1wt 포함될 수 있다. 니오븀이 상기 범위로 포함시 열간압연 및 냉간 압연 공정에서 강재의 결정립 미세화 효과가 우수하고, 제강/연주시 슬라브의 크랙 발생과, 제품의 취성 파단 발생을 방지하며, 제강성 조대 석출물 생성을 최소화할 수 있다. Niobium (Nb) is added for the purpose of increasing strength and toughness by reducing martensite packet size. Niobium may be included in an amount of 0.01wt% to 0.1wt based on the total weight of the
크롬(Cr)은 베이스 강판(100)의 소입성 및 강도를 향상시키는 목적으로 첨가된다. 크롬은 베이스 강판(100) 전체중량에 대하여 0.01wt% 내지 0.5wt% 포함될 수 있다. 크롬이 상기 범위로 포함시 베이스 강판(100)의 소입성 및 강도를 향상시키며, 생산비 증가와 강재의 인성 저하를 방지할 수 있다. Chromium (Cr) is added for the purpose of improving hardenability and strength of the
몰리브덴(Mo)은 열간압연 및 열간 프레스 중 석출물의 조대화 억제 및 소입성 증대를 통해 베이스 강판(100)의 강도 향상에 기여할 수 있다. 이와 같은 몰리브덴(Mo)은 베이스 강판(100) 전체 중량에 대하여 0.01wt% 내지 0.5wt% 로 포함될 수 있다. Molybdenum (Mo) may contribute to improving the strength of the
도금층(200)은 베이스 강판(100)의 적어도 일면에 10㎛ 내지 50㎛의 두께로 형성될 수 있다. 여기서 도금층(200)의 두께는 도금층(200) 전체 면적에 걸친 도금층(200)의 평균두께를 의미할 수 있다. 도금층(200)의 두께가 10㎛ 미만인 경우 내식성이 저하되며, 도금층(200)의 두께가 50㎛를 초과하면 열간 프레스용 강판(10)의 생산성이 저하되고, 열간 프레스 공정 중 롤러 또는 금형에 도금층(200)이 부착되어 베이스 강판(100)으로부터 도금층(200)이 박리될 수 있다. The
도금층(200)은 실리콘(Si), 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 잔부의 알루미늄(Al) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. The
실리콘(Si)은 도금 시 합금층의 성장을 감소시킴으로써 도금층(200)의 가공성을 향상시키는 목적으로 첨가될 수 있다. 실리콘(Si)은 도금층(200) 전체 중량에 대하여 1wt% 이상 5wt% 이하 포함될 수 있으며, 바람직하게는 1wt% 내지 3wt%로 포함될 수 있다. 실리콘(Si)의 함량이 1wt% 미만인 경우에는 도금층(200)의 핫 스탬핑 열처리 공정에서 합금층 성장을 제어하는데 불충분하여 가공 시 도금층(200)의 가공성이 감소할 수 있다. 또한, 실리콘(Si)의 함량이 5wt%를 초과하는 경우 냉연 공정 도금 시 실리콘(Si)이 조대한 단상 형태로 석출되어 가공성 및 내식성이 저하될 수 있다. 이처럼 실리콘(Si)이 과도하게 포함된 경우 열간 프레스용 강판(10)은 일반 건재용이나 가전용으로 사용하기에 물성이 불충분할 수 있다. 또한, 실리콘(Si)이 과도하게 포함된 경우 열간 프레스용 강판(10)을 핫 스탬핑한 후 후술할 중간합금층(220)에 실리콘(Si) 함량이 높은 상이 증가하게 되고, 실리콘(Si) 함량이 높은 상의 분율이 증가할 수록 핫 스탬핑 후 도금층(200)의 내식성은 저하될 수 있다.Silicon (Si) may be added for the purpose of improving the workability of the
아연(Zn)은 희생 방식 능력을 향상시키기 위한 목적으로 첨가될 수 있다. 아연(Zn)은 도금층(200) 전체 중량에 대하여 20wt% 내지 45wt% 포함될 수 있으며, 바람직하게는 25wt% 내지 40wt%로 포함될 수 있다. 아연(Zn)의 함량이 20wt% 미만인 경우 도금층(200)에 포함된 아연(Zn)의 함량이 부족하여 희생 방식성을 통한 내식성을 발현하기에 부족할 수 있다. 아연(Zn)의 ?t량이 45wt%를 초과하는 경우 냉연 도금 공정에서 아연(Zn)성분이 도금욕에서 비산되어 Zn Ash(ZnO) 결함을 발생시킬 수 있는 확률이 높아지기 때문에 도금 품질이 저하될 수 있다. 또한, 아연(Zn)의 ?t량이 45wt%를 초과하는 경우 핫 스태핑 열처리 후 고온 가공 시 가공부에 액체금속 취화 현상이 일어날 확률이 높아질 수 있다.Zinc (Zn) may be added for the purpose of improving sacrificial corrosion protection. Zinc (Zn) may be included in an amount of 20 wt% to 45 wt%, preferably 25 wt% to 40 wt%, based on the total weight of the
마그네슘(Mg)은 내식성을 향상시키는 목적으로 첨가될 수 있다. 마그네슘(Mg)은 도금층(200) 전체 중량에 대하여 0.2wt% 내지 3wt% 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.2wt% 내지 1wt%로 포함될 수 있다. 마그네슘(Mg)의 함량이 0.2wt%미만인 경우 내식성 개선 효과가 충분히 발현되지 않을 수 있다. 마그네슘(Mg)의 함량이 3wt%를 초과하는 경우 과도한 마그네슘(Mg) 산화에 의해서 도금 시 표면 품질이 저해될 수 있다.Magnesium (Mg) may be added for the purpose of improving corrosion resistance. Magnesium (Mg) may be included in an amount of 0.2 wt% to 3 wt%, preferably 0.2 wt% to 1 wt%, based on the total weight of the
한편, 도금층(200) 표면에는 알루미늄 농화 영역(Al-rich) 및 아연 농화 영역(Zn-rich)이 존재할 수 있다. 알루미늄 농화 영역(Al-rich)은 알루미늄(Al)이 고비율로 집중된 영역을 의미하고, 아연 농화 영역(Zn-rich)은 아연(Zn)이 고비율로 집중된 영역을 의미할 수 있다. 또한, 도금층(200)의 표면에는 마그네슘(Mg)의 화합물 및/또는 마그네슘(Mg)의 합금상을 포함할 수 있다.Meanwhile, an aluminum-rich region (Al-rich) and a zinc-rich region (Zn-rich) may exist on the surface of the
도 2 및 도 3은 도금층(200) 표면에서 특정 원소를 맵핑한 이미지들로서, 도 2는 도금층(200) 표면에서 알루미늄(Al)을 맵핑한 이미지이고, 도 3은 도금층(200) 표면에서 마그네슘(Mg)을 맵핑한 이미지이다. 도 2에서 유색(예, 녹색)으로 표현된 부분은 알루미늄(Al)이 집중된 영역이고, 검은색으로 표현된 부분에는 주로 마그네슘(Mg)이 분포될 수 있다. 또한, 도 3에서 유색(예, 적색)으로 표현된 부분은 마그네슘(Mg)이 집중된 영역일 수 있다.2 and 3 are images in which a specific element is mapped on the surface of the
일 실시예로, 도금층(200)의 표면에 존재하는 마그네슘(Mg)은 마그네슘(Mg)을 포함하는 Mg계 금속간 화합물로 분포될 수 있다. 도금층(200)의 표면에 존재하는 Mg계 금속간 화합물의 면적 분율은 약 2% 이상 20% 이하 일 수 있다. 보다 구체적으로, 도금층(200)의 표면에 존재하는 Mg계 금속간 화합물은 주로 아연 농화 영역(Zn-rich)에 분포될 수 있다. 일 예로, 도금층(200)의 표면에 존재하는 Mg계 금속간 화합물의 80% 이상이 아연 농화 영역(Zn-rich)에 분포될 수 있다. Mg계 금속간 화합물은 견고한 내식성을 가지고 있는 알루미늄 농화 영역(Al-Rich)의 Al2O3 산화막을 붕괴시킬 수 있으므로, 분율이 2% 내지 20%인 것이 바람직하며, 그 중 80% 이상이 아연 농화 영역(Zn-Rich)에 분포되어 있는 것이 바람직하다.In one embodiment, magnesium (Mg) present on the surface of the
Mg계 금속간 화합물은 일 예로, Mg2Si상을 포함할 수 있다. Mg2Si상은 도금층(200)에 포함된 실리콘(Si)과 마그네슘(Mg)이 반응하여 형성되는 것으로, Mg2Si상은 내식성을 향상시키는 석출상일 수 있다. Mg2Si상은 도금층(200)의 표면 및 내부에 모두 분포될 수 있다. 따라서, 도금층(200)의 표면에는 Mg2Si상이 분포된다고 함은, 도금층(200)의 표면을 통해 Mg2Si상의 일부가 노출되는 것을 의미할 수 있다. 일 실시예로, 도금층(200)의 표면에 분포된 Mg2Si상의 분율은 약 2% 내지 10% 일 수 있다. 이러한 Mg2Si상은 부식환경에서 아연 농화 영역(Zn-rich)으로 빠르게 관통되어 베이스 강판(100)을 향해 내려가는 부식 속도를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, Mg2Si상으로부터 용출되어 나오는 마그네슘(Mg)은 아연 산화물 중 내식성을 향상시키는 시몬콜라이트의 생성을 안정화시키는 역할을 하게 되어 도금층(200)의 내식성을 한층 더 강화할 수 있다.The Mg-based intermetallic compound may include, for example, Mg 2 Si phase. The Mg 2 Si phase is formed by reacting silicon (Si) and magnesium (Mg) included in the
한편, 마그네슘(Mg)과 실리콘(Si)의 함량이 상술한 범위를 초과하는 경우 도금층(200) 표면에 다량의 망상형 Mg2Si상을 형성하게 되는데, 이는 부식환경에서 도금층(200) 표면의 알카리도를 상승시키는 동시에 갈바닉 부식의 생성처를 만들 수 있다. 이러한 현상은 알루미늄 산화막(Al2O3)에 의해서 견고한 내식성을 가지고 있는 알루미늄 농화 영역(Al-rich)을 산화막을 붕괴시킬 뿐만 아니라 공식을 발생시켜 내식성을 감소시킬 수 있다. 이러한 현상을 최소화하기 위해, 상술한 것과 같이 도금층(200) 표면에 분포된 Mg2Si상의 분율의 범위는 2% 내지 10%일 수 있다. 도금층(200) 표면에 분포된 Mg2Si상의 분율이 2% 미만으로 생성될 경우 아연 농화 영역(Zn-rich)의 부식 관통 제어가 부족하며, 도금층(200) 표면을 통해 노출된 Mg2Si상의 분율이 10%을 초과하여 생성될 경우 부식환경에서 공식을 발생시킬 확률이 급격히 높아질 수 있다.On the other hand, when the content of magnesium (Mg) and silicon (Si) exceeds the above-described range, a large amount of network-type Mg 2 Si phase is formed on the surface of the
한편, 이러한 Mg2Si상은 열간 프레스용 강판(10)을 핫 스탬핑한 후에는 잔존하지 않을 수 있다.Meanwhile, the Mg 2 Si phase may not remain after hot stamping the
도 4는 도 1의 열간 프레스용 강판의 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다. 이하에서는 도 1 및 도 4를 함께 참조하여 열간 프레스용 강판의 제조 방법을 설명한다.FIG. 4 is a flowchart schematically illustrating a method of manufacturing a steel sheet for hot pressing shown in FIG. 1 . Hereinafter, a method of manufacturing a steel sheet for hot pressing will be described with reference to FIGS. 1 and 4 together.
본 발명의 일 실시예에 따른 열간 프레스용 강판의 제조 방법은 강 슬라브의 열간 압연 단계(S310), 냉각/권취 단계(S320), 냉간 압연 단계(S330), 소둔 열처리 단계(S340), 및 용융 도금 단계(S350)를 포함할 수 있다.A method for manufacturing a steel sheet for hot pressing according to an embodiment of the present invention includes hot rolling of a steel slab (S310), cooling/coiling (S320), cold rolling (S330), annealing heat treatment (S340), and melting A plating step (S350) may be included.
먼저, 도금강판을 형성하는 공정의 대상이 되는 반제품 상태의 강 슬라브를 준비한다. 상기 강 슬라브는 탄소(C) 0.15wt% 내지 0.40wt%, 실리콘(Si) 0.05wt% 내지 3.0wt%, 망간(Mn) 0.1wt% 내지 5.0wt%, 인(P) 0 초과 0.05wt% 이하, 황(S) 0 초과 0.03wt% 이하, 알루미늄(Al) 0 초과 0.1wt% 이하 잔부의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 강 슬라브는 보론(B) 0.0005wt% 내지 0.01wt% 중 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있다. First, a steel slab in a semi-finished state to be subjected to a process of forming a coated steel sheet is prepared. The steel slab contains 0.15 wt% to 0.40 wt% of carbon (C), 0.05 wt% to 3.0 wt% of silicon (Si), 0.1 wt% to 5.0 wt% of manganese (Mn), and more than 0.05 wt% of phosphorus (P). , Sulfur (S) greater than 0 and 0.03 wt% or less, aluminum (Al) greater than 0 and 0.1 wt% or less, the balance of iron (Fe) and other unavoidable impurities may be included. In addition, the steel slab may further include one or more components of 0.0005wt% to 0.01wt% of boron (B).
열간 압연을 위해 상기 강 슬라브의 재가열 단계가 진행된다. 상기 강 슬라브 재가열 단계에서는 연속 주조 공정을 통해 확보한 강 슬라브를 소정의 온도로 재가열하는 것을 통하여, 주조 시 편석된 성분을 재고용하게 된다. 일 실시예에서, 슬라브 재가열 온도(slab reheating temperature, SRT)는 1200 내지 1400일 수 있다. 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1200보다 낮은 경우에는 주조 시 편석된 성분이 충분히 재고용되지 못해 합금 원소의 균질화 효과를 크게 보기 어렵고, 티타늄(Ti)의 고용 효과를 크게 보기 어렵다는 문제점이 있다. 슬라브 재가열 온도(SRT)는 고온일수록 균질화에 유리하나 1400를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정 입도가 증가하여 강도 확보가 어려울 뿐만 아니라 과도한 가열 공정으로 인하여 강판의 제조 비용만 상승할 수 있다.For hot rolling, the steel slab is reheated. In the steel slab reheating step, components segregated during casting are re-dissolved by reheating the steel slab obtained through the continuous casting process to a predetermined temperature. In one embodiment, the slab reheating temperature (SRT) is 1200 to 1400 can be The slab reheat temperature (SRT) is 1200 If it is lower than this, there is a problem in that the components segregated during casting are not sufficiently re-dissolved, so that it is difficult to see a large homogenization effect of alloy elements and a large solid solution effect of titanium (Ti). The higher the slab reheating temperature (SRT), the better homogenization is, but 1400 If it exceeds, the austenite grain size increases, making it difficult to secure strength, and only the manufacturing cost of the steel sheet may increase due to an excessive heating process.
열간 압연 단계(S310)에서는 재가열된 강 슬라브를 소정의 마무리 압연 온도에서 열간 압연한다. 일 실시 예에서, 마무리 압연 온도(Finishing Delivery Temperature: FDT)는 880 내지 950일 수 있다. 이때, 마무리 압연 온도(FDT)가 880보다 낮으면, 이상영역 압연에 의한 혼립 조직이 발생으로 강판의 가공성 확보가 어렵고, 미세조직 불균일에 따라 가공성이 저하되는 문제가 있을 뿐만 아니라 급격한 상 변화에 의해 열간압연중 통판성의 문제가 발생한다. 마무리 압연 온도(FDT)가 950를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정립이 조대화된다. 또한, TiC 석출물이 조대화되어 최종 부품 성능이 저하될 위험이 있다.In the hot rolling step (S310), the reheated steel slab is hot rolled at a predetermined finish rolling temperature. In one embodiment, the Finishing Delivery Temperature (FDT) is 880 to 950 can be At this time, the finish rolling temperature (FDT) is 880 If it is lower than this, it is difficult to secure the workability of the steel sheet due to the occurrence of a mixed structure due to abnormal region rolling, and there is a problem of deterioration of workability due to non-uniformity of the microstructure, and a problem of sheet passability during hot rolling due to a rapid phase change occurs. Finish rolling temperature (FDT) is 950 If it exceeds, the austenite grains are coarsened. In addition, there is a risk that the TiC precipitate is coarsened and the performance of the final part is deteriorated.
냉각/권취 단계(S320)에서는 열간 압연된 강판을 소정의 권취 온도(Coiling Temperature: CT)까지 냉각하여 권취한다. 일 실시 예에 있어서, 상기 권취 온도는 550 내지 800일 수 있다. 상기 권취 온도는 탄소(C)의 재분배에 영향을 미치며, 권취 온도가 550미만일 경우에는 과냉으로 인한 저온상 분율이 높아져 강도 증가 및 냉간압연 시 압연부하가 심화될 우려가 있으며, 연성이 급격히 저하되는 문제점이 있다. 반대로, 권취 온도가 800를 초과할 경우에는 이상 결정입자 성장이나 과도한 결정입자 성장으로 성형성 및 강도 열화가 발생하는 문제가 있다.In the cooling/coiling step (S320), the hot-rolled steel sheet is cooled to a predetermined coiling temperature (CT) and wound. In one embodiment, the winding temperature is 550 to 800 can be The coiling temperature affects the redistribution of carbon (C), and the coiling temperature is 550 If it is less than, there is a concern that the low-temperature phase fraction increases due to overcooling, and the rolling load during cold rolling increases in strength and intensifies, and there is a problem in that ductility rapidly deteriorates. Conversely, when the winding temperature is 800 If it exceeds, there is a problem in that moldability and strength deterioration occurs due to abnormal crystal grain growth or excessive crystal grain growth.
냉간 압연 단계(S330)에서는 권취된 강판을 언코일링(uncoiling)하여 산세 처리한 후, 냉간 압연한다. 이때, 산세는 권취된 강판, 즉 상기의 열연과정을 통하여 제조된 열연 코일의 스케일을 제거하기 위한 목적으로 실시하게 된다.In the cold rolling step (S330), the rolled steel sheet is uncoiled, pickled, and then cold rolled. At this time, pickling is performed for the purpose of removing the scale of the rolled steel sheet, that is, the hot-rolled coil manufactured through the hot-rolling process.
소둔 열처리 단계(S340)는 상기 냉연 강판을 700 이상의 온도에서 소둔 열처리하는 단계이다. 일 구체예에서 소둔 열처리 온도는 700 내지 850 일 수 있다. 소둔은 수소 10 ~ 30%, 질소 70 ~ 90%로 구성된 환원 분위기에서 실시할 수 있다. 소둔 열처리는 냉연 판재를 가열하고, 가열된 냉연 판재를 소정의 냉각속도로 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.In the annealing heat treatment step (S340), the cold-rolled steel sheet is subjected to 700 It is a step of annealing heat treatment at a temperature higher than or equal to. In one embodiment, the annealing heat treatment temperature is 700 to 850 can be Annealing may be performed in a reducing atmosphere composed of 10 to 30% hydrogen and 70 to 90% nitrogen. The annealing heat treatment may include heating the cold-rolled sheet material and cooling the heated cold-rolled sheet material at a predetermined cooling rate.
용융 도금 단계(S350)는 소둔 열처리된 강판에 대해 도금층을 형성하는 단계이다. 용융 도금 단계(S350)에서, 상기 소둔 열처리된 강판, 즉, 베이스 강판(100) 상에 도금층(200)을 형성할 수 있다. The hot-dip plating step (S350) is a step of forming a plating layer on the annealed and heat-treated steel sheet. In the hot-dip plating step (S350), the
구체적으로, 용융 도금 단계(S350)는 베이스 강판(100)을 520 내지 660, 더욱 바람직하게는 550 내지 660의 온도를 가지는 도금욕에 침지시켜 베이스 강판(100)의 표면에 용융도금층을 형성하는 단계와 상기 용융도금층이 형성된 상기 베이스 강판(100)을 냉각시켜 도금층(200)을 형성하는 냉각 단계를 포함할 수 있다.Specifically, in the hot-dip plating step (S350), the
도금욕은 실리콘(Si) 1 wt% 내지 5 wt%, 아연(Zn) 20 wt% 내지 45 wt%, 마그네슘(Mg) 0.2 wt% 내지 3 wt%, 및 잔부의 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게, 도금욕은 아연(Zn) 25 wt% 내지 45 wt%, 마그네슘(Mg) 0.2 wt% 내지 1 wt%, 실리콘(Si) 1 wt% 내지 3 wt% 및 잔부의 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.The plating bath may include 1 wt% to 5 wt% of silicon (Si), 20 wt% to 45 wt% of zinc (Zn), 0.2 wt% to 3 wt% of magnesium (Mg), and the balance of aluminum (Al). there is. More preferably, the plating bath contains 25 wt% to 45 wt% of zinc (Zn), 0.2 wt% to 1 wt% of magnesium (Mg), 1 wt% to 3 wt% of silicon (Si), and the balance of aluminum (Al). can include
특히, 도금욕에 포함된 실리콘(Si)은 도금 시 합금층의 성장을 감소시킴으로써 도금층(200)의 가공성을 향상시키는 목적으로 첨가될 수 있다. 실리콘(Si)의 함량이 1wt% 미만인 경우에는 도금층(200)의 핫 스탬핑 열처리 공정에서 합금층 성장을 제어하는데 불충분하여 가공 시 도금층(200)의 가공성이 감소할 수 있다. 또한, 실리콘(Si)의 함량이 5wt%를 초과하는 경우 냉연 공정 도금 시 실리콘(Si)이 조대한 단상 형태로 석출되어 가공성 및 내식성이 저하될 수 있다.In particular, silicon (Si) included in the plating bath may be added for the purpose of improving the workability of the
도금욕에 포함된 아연(Zn)은 희생 방식 능력을 향상시키기 위한 목적으로 첨가될 수 있다. 아연(Zn)의 함량이 20wt% 미만인 경우 도금층(200)에 포함된 아연(Zn)의 함량이 부족하여 희생 방식성을 통한 내식성을 발현하기에 부족할 수 있다. 아연(Zn)의 ?t량이 45wt%를 초과하는 경우 냉연 도금 공정에서 아연(Zn)성분이 도금욕에서 비산되어 Zn Ash(ZnO) 결함을 발생시킬 수 있는 확률이 높아지기 때문에 도금 품질이 저하될 수 있다. 또한, 아연(Zn)의 ?t량이 45wt%를 초과하는 경우 핫 스태핑 열처리 후 고온 가공 시 가공부에 액체금속 취화 현상이 일어날 확률이 높아질 수 있다.Zinc (Zn) included in the plating bath may be added for the purpose of improving sacrificial corrosion protection. When the content of zinc (Zn) is less than 20 wt%, the content of zinc (Zn) included in the
도금욕에 포함된 마그네슘(Mg)은 내식성을 향상시키는 목적으로 첨가될 수 있다. 마그네슘(Mg)의 함량이 0.2wt%미만인 경우 내식성 개선 효과가 충분히 발현되지 않을 수 있다. 마그네슘(Mg)의 함량이 3wt%를 초과하는 경우 과도한 마그네슘(Mg) 산화에 의해서 도금 시 표면 품질이 저해될 수 있다.Magnesium (Mg) included in the plating bath may be added for the purpose of improving corrosion resistance. When the content of magnesium (Mg) is less than 0.2wt%, the effect of improving corrosion resistance may not be sufficiently expressed. When the content of magnesium (Mg) exceeds 3 wt%, surface quality may be deteriorated during plating due to excessive oxidation of magnesium (Mg).
용융도금층이 형성된 상기 베이스 강판(100)을 냉각시키는 냉각 단계는, 베이스 강판(100)을 도금욕의 온도에서 상온까지 평균냉각속도로 냉각하는 냉각단계를 거칠 수 있는데, 이때 도금욕의 온도에서 상온까지 냉각하는 전체 평균냉각속도는 5/s 내지 30/s일 수 있다.The cooling step of cooling the
상술한 공정을 거쳐 형성된 도금층(200)은 Al-Si-Zn-Mg계 도금층일 수 있으며, 베이스 강판(100)의 적어도 일면 상에 20g/m2 내지 100g/m2의 부착량으로 형성될 수 있다. 도금층(200)의 두께는 용융도금층이 형성된 베이스 강판(100)을 냉각하기 전에, 공기 또는 가스를 베이스 강판(100) 상에 분사하여 용융 도금층을 와이핑함으로써, 용융도금층의 두께를 조절할 수 있다.The
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 TEM(Transmission Electron Microscopy) 이미지들이다. 도 5는 핫 스탬핑 부품의 표면에 대응하는 이미지이며, 도 6은 핫 스탬핑 부품의 단면에 대응하는 이미지이다.5 and 6 are TEM (Transmission Electron Microscopy) images of hot stamping parts according to an embodiment of the present invention. 5 is an image corresponding to the surface of the hot stamping part, and FIG. 6 is an image corresponding to the cross section of the hot stamping part.
도 5 및 도 6을 함께 참조하면, 핫 스탬핑 부품(20)은 베이스 강판(100') 및 베이스 강판(100') 상에 부착된 도금층(200')을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품(20)은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 열간 프레스용 강판(10)에 핫 스탬핑 공정을 적용함으로써 제조될 수 있다.Referring to FIGS. 5 and 6 together, the
베이스 강판(100')은 소정의 합금 원소를 소정 함량 포함하도록 주조된 슬래브에 대해 열연 공정 및/또는 냉연 공정을 진행하여 제조된 강판일 수 있다. 일 실시예로, 베이스 강판(100')은 제1 합금 조성을 포함할 수 있다. 제1 합금 조성은 탄소(C) 0.01wt% 이상 0.5wt% 이하, 실리콘(Si) 0.01wt% 이상 3.0wt% 이하, 망간(Mn) 0.3wt% 이상 5.0wt% 이하, 인(P) 0 초과 0.1wt% 이하, 황(S) 0 초과 0.1wt% 이하, 잔부의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.The
또한, 제1 합금 조성은 보론(B), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 니켈(Ni) 중 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 합금 조성은 보론(B) 0.0001wt% 이상 0.005wt% 이하, 티타늄(Ti) 0.01wt% 이상 0.1wt% 이하, 니오븀(Nb) 0.01wt% 이상 0.1wt% 이하, 크롬(Cr) 0.01wt% 이상 0.5wt% 이하, 몰리브덴(Mo) 0.01wt% 이상 0.5wt% 이하, 및 니켈(Ni) 0.01wt% 이상 1.0wt% 이하 중 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있다. In addition, the first alloy composition may further include one or more of boron (B), titanium (Ti), niobium (Nb), chromium (Cr), molybdenum (Mo), and nickel (Ni). Specifically, the first alloy composition includes boron (B) 0.0001 wt% or more and 0.005 wt% or less, titanium (Ti) 0.01 wt% or more and 0.1 wt% or less, niobium (Nb) 0.01 wt% or more and 0.1 wt% or less, chromium (Cr) ) 0.01wt% or more and 0.5wt% or less, molybdenum (Mo) 0.01wt% or more and 0.5wt% or less, and nickel (Ni) 0.01wt% or more and 1.0wt% or less may further include one or more components.
탄소(C)는 베이스 강판(100') 내 오스테나이트 안정화 원소로 작용한다. 탄소는 베이스 강판(100')의 강도 및 경도를 결정하는 주요 원소이며, 핫 스탬핑 공정 이후, 베이스 강판(100')의 인장강도를 확보하고, 소입성 특성을 확보하기 위한 목적으로 첨가된다. 탄소는 베이스 강판(100') 전체 중량에 대하여 0.01wt% 이상 0.5wt% 이하로 포함될 수 있다. 탄소의 함량이 0.01wt% 미만인 경우, 경질상(마르텐사이트 등) 확보가 어려워 베이스 강판(100')의 기계적 강도를 만족시키기 어렵다. 이와 반대로 탄소의 함량이 0.5wt%를 초과하는 경우, 베이스 강판(100')의 취성 발생 또는 굽힘 성능 저감 문제가 야기될 수 있다.Carbon (C) acts as an austenite stabilizing element in the base steel sheet 100'. Carbon is a major element that determines the strength and hardness of the base steel sheet 100', and is added for the purpose of securing tensile strength and hardenability of the base steel sheet 100' after the hot stamping process. Carbon may be included in an amount of 0.01 wt% or more and 0.5 wt% or less based on the total weight of the base steel sheet 100'. When the carbon content is less than 0.01wt%, it is difficult to secure a hard phase (martensite, etc.) and thus it is difficult to satisfy the mechanical strength of the base steel sheet 100'. Conversely, if the carbon content exceeds 0.5 wt%, brittleness of the base steel sheet 100' or reduction in bending performance may be caused.
실리콘(Si)은 베이스 강판(100') 내 페라이트 안정화 원소로 작용한다. 실리콘(Si)은 고용 강화 원소로서 베이스 강판(100')의 강도를 향상시키며, 저온역 탄화물의 형성을 억제함으로써 오스테나이트 내 탄소 농화도를 향상시킨다. 또한, 실리콘은 열연, 냉연, 열간 프레스 조직 균질화(펄라이트, 망간 편석대 제어) 및 페라이트 미세 분산의 핵심 원소이다. 실리콘은 마르텐사이트 강도 불균질 제어 원소로 작용하여 충돌성능을 향상시키는 역할을 한다. 이러한 실리콘은 베이스 강판(100') 전체중량에 대하여 0.01wt% 이상 3.0wt% 이하 포함될 수 있다. 실리콘의 함량이 0.01wt% 미만인 경우, 상술한 효과를 얻기 어려우며 최종 핫 스탬핑 마르텐사이트 조직에서 세멘타이트 형성 및 조대화 발생할 수 있고, 베이스 강판의 균일화 효과가 미미하고 V-벤딩각을 확보할 수 없게 된다. 이와 반대로 실리콘의 함량이 0.3wt%를 초과하는 경우, 열연, 냉연 부하가 증가하며 열연 붉은형 스케일이 과다해지고 베이스 강판(100')의 도금 특성이 저하될 수 있다.Silicon (Si) acts as a ferrite stabilizing element in the base steel sheet 100'. Silicon (Si), as a solid-solution strengthening element, improves the strength of the base steel sheet 100' and improves the carbon concentration in austenite by suppressing the formation of low-temperature carbides. In addition, silicon is a key element for hot rolling, cold rolling, hot press structure homogenization (perlite, manganese segregation zone control), and fine dispersion of ferrite. Silicon acts as a martensitic strength heterogeneity control element and serves to improve impact performance. Silicon may be included in an amount of 0.01 wt% or more and 3.0 wt% or less based on the total weight of the base steel sheet 100'. If the content of silicon is less than 0.01wt%, it is difficult to obtain the above-mentioned effect, cementite formation and coarsening may occur in the final hot stamping martensite structure, and the uniformity effect of the base steel sheet is insignificant and the V-bending angle cannot be secured. do. On the contrary, when the content of silicon exceeds 0.3wt%, the hot rolling and cold rolling loads increase, the hot rolled red scale becomes excessive, and the plating characteristics of the base steel sheet 100' may deteriorate.
망간(Mn)은 베이스 강판(100') 내 오스테나이트 안정화 원소로 작용한다. 망간은 열처리시 소입성 및 강도 증가 목적으로 첨가된다. 이러한 망간은 베이스 강판(100') 전체중량에 대하여 0.3wt% 이상 5.0wt% 이하 포함될 수 있다. 망간의 함량이 0.3wt% 미만인 경우, 경화능 효과가 충분하지 못하여, 소입성 미달로 핫스탬핑 후 성형품 내의 경질상 분율이 미달될 수 있다. 반면에, 망간의 함량이 5.0wt%를 초과하는 경우, 망간 편석 또는 펄라이트 밴드에 의한 연성 및 인성이 저하될 수 있으며, 굽힘 성능 저하의 원인이 되고 불균질 미세조직이 발생할 수 있다.Manganese (Mn) acts as an austenite stabilizing element in the base steel sheet 100'. Manganese is added for the purpose of increasing hardenability and strength during heat treatment. Such manganese may be included in an amount of 0.3 wt% or more and 5.0 wt% or less based on the total weight of the base steel sheet 100'. When the content of manganese is less than 0.3 wt%, the hardenability effect is not sufficient, and the hard phase fraction in the molded article after hot stamping may be insufficient due to insufficient hardenability. On the other hand, when the content of manganese exceeds 5.0 wt%, ductility and toughness may be deteriorated due to segregation of manganese or pearlite band, and a deterioration in bending performance may occur and a heterogeneous microstructure may occur.
인(P)은, 베이스 강판(100')의 인성 저하를 방지하기 위해, 베이스 강판 전체중량에 대하여 0 초과 0.1wt% 이하로 포함될 수 있다. 인의 함량이 0.1wt%를 초과하는 경우, 인화철 화합물이 형성되어 인성 및 용접성이 저하되고, 핫 스탬핑 공정 중 베이스 강판에 크랙이 유발될 수 있다.Phosphorus (P) may be included in an amount greater than 0 and less than 0.1 wt% based on the total weight of the base steel sheet in order to prevent deterioration in the toughness of the base steel sheet 100'. When the content of phosphorus exceeds 0.1 wt%, iron phosphide compounds are formed to deteriorate toughness and weldability, and cracks may be induced in the base steel sheet during the hot stamping process.
황(S)은 베이스 강판(100') 전체 중량에 대하여 0 초과 0.1wt% 이하 포함될 수 있다. 황의 함량이 0.1wt%를 초과하면 핫 스탬핑 이후 열간 가공성, 용접성 및 충격특성이 저하되고, 거대 개재물 생성에 의해 크랙 등 표면 결함이 발생할 수 있다.Sulfur (S) may be included in an amount greater than 0 and 0.1 wt% or less based on the total weight of the base steel sheet 100'. If the sulfur content exceeds 0.1 wt%, hot workability, weldability, and impact characteristics after hot stamping may deteriorate, and surface defects such as cracks may occur due to the formation of large inclusions.
보론(B)은 페라이트, 펄라이트 및 베이나이트 변태를 억제하여 마르텐사이트 조직을 확보함으로써, 베이스 강판(100')의 소입성 및 강도를 확보하는 목적으로 첨가되며, 오스테나이트 결정립 성장 온도 증가로 결정립 미세화 효과를 가진다. 보론은 베이스 강판(100') 전체중량에 대하여 0.0001wt% 내지 0.005wt%로 포함될 수 있다. 보론이 상기 범위로 포함시 경질상 입계 취성 발생을 방지하며, 고인성과 굽힘성을 확보할 수 있다.Boron (B) is added for the purpose of securing hardenability and strength of the base steel sheet 100' by suppressing ferrite, pearlite, and bainite transformation to secure martensite structure, and grain refinement by increasing austenite grain growth temperature have an effect Boron may be included in an amount of 0.0001 wt% to 0.005 wt% based on the total weight of the base steel sheet 100'. When boron is included in the above range, it is possible to prevent grain boundary brittleness in the hard phase and to secure high toughness and bendability.
티타늄(Ti)은 핫 스탬핑 공정 후 석출물 형성에 의한 소입성 강화 및 재질 상향 목적으로 첨가될 수 있다. 또한, 고온에서 Ti(C,N) 등의 석출상을 형성하여, 오스테나이트 결정립 미세화에 효과적으로 기여한다. 티타늄은 베이스 강판(100') 전체중량에 대하여 0.01wt% 내지 0.1wt% 포함될 수 있다. 티타늄이 상기 함량범위로 포함되면, 연주 불량 및 석출물 조대화를 방지하고, 강재의 물성을 용이하게 확보할 수 있으며, 강재 표면에 크랙 발생 등의 결함을 방지할 수 있다. Titanium (Ti) may be added for the purpose of strengthening hardenability and improving the material by forming precipitates after the hot stamping process. In addition, by forming a precipitate phase such as Ti(C,N) at high temperature, it effectively contributes to the refinement of austenite crystal grains. Titanium may be included in an amount of 0.01wt% to 0.1wt% based on the total weight of the base steel sheet 100'. When titanium is included in the content range, it is possible to prevent poor performance and coarsening of precipitates, easily secure physical properties of the steel, and prevent defects such as cracks on the surface of the steel.
니오븀(Nb)은 마르텐사이트(Martensite) 패캣 크기(Packet size) 감소에 따른 강도 및 인성 증가를 목적으로 첨가된다. 니오븀은 베이스 강판(100') 전체 중량에 대하여 0.01wt% 내지 0.1wt 포함될 수 있다. 니오븀이 상기 범위로 포함시 열간압연 및 냉간 압연 공정에서 강재의 결정립 미세화 효과가 우수하고, 제강/연주시 슬라브의 크랙 발생과, 제품의 취성 파단 발생을 방지하며, 제강성 조대 석출물 생성을 최소화할 수 있다. Niobium (Nb) is added for the purpose of increasing strength and toughness by reducing martensite packet size. Niobium may be included in an amount of 0.01wt% to 0.1wt based on the total weight of the base steel sheet 100'. When niobium is included in the above range, the crystal grain refinement effect of the steel material is excellent in the hot rolling and cold rolling process, cracking of the slab during steelmaking/playing, and brittle fracture of the product are prevented, and the generation of coarse precipitates in steelmaking can be minimized. can
크롬(Cr)은 베이스 강판(100')의 소입성 및 강도를 향상시키는 목적으로 첨가된다. 크롬은 베이스 강판(100') 전체중량에 대하여 0.01wt% 내지 0.5wt% 포함될 수 있다. 크롬이 상기 범위로 포함 시 베이스 강판(100')의 소입성 및 강도를 향상시키며, 생산비 증가와 강재의 인성 저하를 방지할 수 있다. Chromium (Cr) is added for the purpose of improving hardenability and strength of the base steel sheet 100'. Chromium may be included in an amount of 0.01wt% to 0.5wt% based on the total weight of the base steel sheet 100'. When chromium is included in the above range, it is possible to improve hardenability and strength of the base steel sheet 100', and to prevent an increase in production cost and a decrease in toughness of steel.
몰리브덴(Mo)은 열간압연 및 열간 프레스 중 석출물의 조대화 억제 및 소입성 증대를 통해 베이스 강판(100')의 강도 향상에 기여할 수 있다. 이와 같은 몰리브덴(Mo)은 베이스 강판(100') 전체 중량에 대하여 0.01wt% 내지 0.5wt% 로 포함될 수 있다.Molybdenum (Mo) can contribute to improving the strength of the base steel sheet 100' by suppressing coarsening of precipitates and increasing hardenability during hot rolling and hot pressing. Such molybdenum (Mo) may be included in an amount of 0.01wt% to 0.5wt% based on the total weight of the base steel sheet 100'.
본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품(20)은 베이스 강판(100') 상에 부착된 도금층(200')을 포함할 수 있다. 일 실시예로, 도금층(200')은 실리콘(Si), 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 알루미늄(Al), 잔부의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 일 실시예로, 핫 스탬핑 공정 후 도금층(200')의 두께는 15㎛ 내지 40㎛일 수 있다. 이때, 도금층(200')의 두께는 도금층(200')의 평균 두께를 의미할 수 있다. 도금층(200')의 두께가 15㎛ 미만인 경우 도금층(200')로서의 내식성을 발휘하기 충분치 않고, 도금층(200')의 두께가 40㎛를 초과하는 경우 핫 스탬핑 공정 중 도금층(200')이 박리될 우려가 있을 수 있다.The
도금층(200')은 베이스 강판(100') 상에 순차적으로 적층된 합금화층(210), 중간합금층(220) 및 표면층(230)을 포함할 수 있다.The plating layer 200' may include an
합금화층(210)은 베이스 강판(100')과 최인접하게 배치된 층으로서, 도금층(200') 내에서 철(Fe) 성분의 함량이 가능 높은 층일 수 있다. 합금화층(210)은 베이스 강판(100') 내의 철(Fe) 성분과 도금층(200') 내의 알루미늄(Al) 성분의 상호 확산에 의해 생성되는 층으로, Fe-Al 및/또는 Fe-Al-Si 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 합금화층(210)은 표면층(230)에 비해 높은 융점을 가지므로 핫 스탬핑 공정 시 표면층(230)이 용융되어 알루미늄(Al)이 베이스 강판(100')의 조직 내로 침투하게 되는 액체 금속 취화 현상(Liquid Metal Embrittlement)이 발생하는 것을 방지할 수 있다.The alloying
일 실시예로, 합금화층(210)의 두께는 20㎛이하, 보다 바람직하게 15㎛이하로 구비될 수 있다. 합금화층(210)의 두께가 20㎛를 초과하여 형성되는 경우, 핫 스탬핑 공정 시 가공 부위의 도금층(200')이 탈락되는 문제가 발생할 수 있다. 합금화층(210)의 두께는 실리콘(Si)의 함량이나 열처리 조건에 의해 제어될 수 있다. 일 실시예로, 합금화층(210)은 철(Fe) 70wt% 이상 90wt% 이하, 알루미늄(Al) 5wt% 이상 15wt% 이하 및 실리콘(Si) 0.5wt% 이상 4wt% 이하를 포함할 수 있다.In one embodiment, the alloying
중간합금층(220)은 도금층(200') 전체의 내식성을 형성하는데 주된 역할을 하는 층으로서, 합금화층(210)에 비해 상대적으로 아연(Zn)을 다량 함유할 수 있다. 중간합금층(220)에 포함된 다량의 아연(Zn)을 통해 도금층(200')의 내식성을 향상 수 있다. 일 실시예로, 중간합금층(220)은 철(Fe) 35wt% 이상 45wt% 이하, 알루미늄(Al) 30wt% 이상 45wt% 이하, 실리콘(Si) 0.5wt% 이상 5wt% 이하, 및 아연(Zn) 5wt% 이상 20wt% 이하를 포함할 수 있다.The
표면층(230)은 실질적으로 도금층(200')의 표층부에 구비되어 선결적으로 내식성을 담당하는 층으로서, 아연(Zn)이 농화된 영역(이하, 제1 농화부)과 마그네슘(Mg)이 농화된 영역(이하, 제2 농화부)을 포함할 수 있다. 일 실시예로, 표면층(230)은 철(Fe) 20wt% 이상 45wt% 이하 및 알루미늄(Al) 10wt% 이상 35wt%이하와, 아연(Zn) 및 마그네슘(Mg)을 포함할 수 있다.The
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 단면에 대한 이미지들로서, 도 7a는 핫 스탬핑 부품의 단면을 촬영한 TEM 이미지이고, 도 7b는 도 7a의 단면을 기준으로 아연(Zn) 성분을 맵핑한 이미지이며, 도 7c는 도 7a의 단면을 기준으로 마그네슘(Mg) 성분을 맵핑한 이미지이다.7A to 7C are images of a cross section of a hot stamping part according to an embodiment of the present invention, FIG. 7A is a TEM image of a cross section of the hot stamping part, and FIG. It is an image in which (Zn) components are mapped, and FIG. 7c is an image in which magnesium (Mg) components are mapped based on the cross section of FIG. 7a.
도 7a 내지 도 7c를 함께 참조하면, 표면층(230)은 아연(Zn)이 농화된 제1 농화부(231, 도 7b 참조) 및 마그네슘(Mg)이 농화된 제2 농화부(232, 도 7c 참조)를 포함할 수 있다. 제1 농화부(231) 및 제2 농화부(232)는 부식 환경에서 화학적 반응에 관여하여 생성된 부식생성물에 의해 내식성을 향상시키는 역할을 할 수 있다.Referring to FIGS. 7A to 7C , the
이러한 제1 농화부(231) 및 제2 농화부(232)는 핫 스탬핑 공정을 통해 형성될 수 있다. 즉, 제1 농화부(231) 및 제2 농화부(232)는 핫 스탬핑 공정 전 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 열간 프레스 강판(10)의 도금층(200)에는 존재하지 않는 것일 수 있다. 열간 프레스 강판(10)의 도금층(200) 내에 분포되어 있던 아연(Zn) 및 마그네슘(Mg) 성분은 핫 스탬핑 공정을 거치는 과정에서 도금층(200)의 표층부로 이동하게 되고, 핫 스탬핑 부품(20)의 표면층(230)에 제1 농화부(231) 및 제2 농화부(232)로서 분포될 수 있다. The
도 7b 및 도 7c에 도시된 것과 같이, 제1 농화부(231) 및 제2 농화부(232)는 각각이 별개의 층상 구조로 형성될 수 있다. 또는, 일부 영역에서 제1 농화부(231)와 제2 농화부(232)는 서로 혼재되어 구비될 수도 있다. 다시 말해, 일부 영역에서 제1 농화부(231) 상에 제2 농화부(232)가 배치된 구조일 수도 있고, 다른 일부 영역에서 제2 농화부(232) 상에 제1 농화부(231)가 배치된 구조일 수도 있으며, 제1 농화부(231)가 대략 층상 구조로 배치되고 제2 농화부(232)는 제1 농화부(231)를 관통하여 제1 농화부(231)의 상부 또는 하부에 배치된 구조일 수도 있다.As shown in FIGS. 7B and 7C , each of the
아연(Zn)이 농화된 제1 농화부(231)가 도금층(200')에서 충분한 내식성을 발휘하기 위해서는, 제1 농화부(231)의 평균 두께는 1㎛ 이상 10㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 1㎛ 이상 5㎛ 이하로 형성되는 것이 바람직하다. 일 실시예로, 제1 농화부(231)는 철(Fe) 2wt% 이상 12wt% 이하, 알루미늄(Al) 0wt% 이상 10wt% 이하, 실리콘(Si) 0wt% 이상 2wt% 이하, 아연(Zn) 40wt% 이상 80wt% 이하 및 마그네슘(Mg) 1wt% 이상 10wt% 이하를 포함할 수 있다.In order for the first enriched
마그네슘(Mg)이 농화된 제2 농화부(232)는 도금층(200')에서 충분한 내식성을 발휘하기 위해서는, 제2 농화부(232)의 평균 두께는 1㎛ 이상 10㎛ 이하로 형성되는 것이 바람직하다. 일 실시예로, 제2 농화부(232)는 철(Fe) 10wt% 이상 20wt% 이하, 알루미늄(Al) 1wt% 이상 20wt% 이하, 실리콘(Si) 0wt% 이상 2wt% 이하, 아연(Zn) 5wt% 이상 20wt% 이하 및 마그네슘(Mg) 10wt% 이상 40wt% 이하를 포함할 수 있다.In order for the second enriched
이하에서는, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, the following examples are intended to explain the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited by the following examples. The following examples may be appropriately modified or changed by those skilled in the art within the scope of the present invention.
<평가 방법><Evaluation method>
실시예로 사용된 강판은 탄소(C) 0.01wt% 이상 0.5wt% 이하, 실리콘(Si) 0.01wt% 이상 3.0wt% 이하, 망간(Mn) 0.3wt% 이상 5.0wt% 이하, 인(P) 0 초과 0.1wt% 이하, 황(S) 0 초과 0.1wt% 이하, 보론(B), 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 니켈(Ni) 중 하나 이상의 성분, 잔부의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.The steel sheet used as an example includes carbon (C) 0.01 wt% or more and 0.5 wt% or less, silicon (Si) 0.01 wt% or more and 3.0 wt% or less, manganese (Mn) 0.3 wt% or more and 5.0 wt% or less, phosphorus (P) More than 0 and less than 0.1wt%, sulfur (S) More than 0 and less than 0.1wt%, at least one of boron (B), titanium (Ti), niobium (Nb), chromium (Cr), molybdenum (Mo) and nickel (Ni) components, the balance of which includes iron (Fe) and other unavoidable impurities.
두께 1.0mm의 냉연강판을 50℃ 알칼리 용액에 30분동안 침지시킨 후, 물로 세척하여 표면의 이물질과 기름을 제거한 시편을 준비한다. 이 시편을 소둔처리한 후 도금한다.A cold-rolled steel sheet having a thickness of 1.0 mm is immersed in an alkali solution at 50 ° C for 30 minutes, and then washed with water to remove foreign substances and oil on the surface. This specimen is annealed and then plated.
소둔은 수소 약 10% 내지 30%, 질소 약 70% 내지 90%로 구성된 환원 분위기에서 실시하며, 소둔 열처리 온도는 700℃ 내지 850℃이다.Annealing is performed in a reducing atmosphere composed of about 10% to 30% hydrogen and about 70% to 90% nitrogen, and the annealing heat treatment temperature is 700 ° C to 850 ° C.
도금은 소둔 열처리한 시편을 도금욕 온도로 냉각한 후, 도금욕에 2초간 침적시킨 후 끌어올려 질소 와이핑으로 도금두께를 25㎛ 내외로 조절하고, 5℃/sec 내지 30℃/sec의 냉각속도로 상온까지 냉각하여 응고시킨다. 이때 도금욕 온도는 520℃ 내지 660℃로 한다. 이상의 조건으로 도금강판을 제조한 후에 핫 스탬핑을 위해 850℃ 내지 960℃로 3분 내지 10분 가열한 후에 상기 가열된 도금강판을 플레스 금형으로 핫 스탬핑 성형을 실시한다. 이때, 핫 스탬핑 성형과 동시에 25℃/초의 냉각속도로 냉각하여 시편(이하, 핫 스탬핑 부품)을 제작하였다.For plating, after cooling the annealed specimen to the plating bath temperature, immersing it in the plating bath for 2 seconds, pulling it up, adjusting the plating thickness to around 25㎛ with nitrogen wiping, and cooling at 5℃/sec to 30℃/sec Cool to room temperature at a rate to solidify. At this time, the plating bath temperature is 520 ° C to 660 ° C. After manufacturing the coated steel sheet under the above conditions, it is heated at 850° C. to 960° C. for 3 minutes to 10 minutes for hot stamping, and then hot stamping is performed on the heated coated steel sheet using a press mold. At this time, a specimen (hereinafter referred to as a hot stamping part) was manufactured by cooling at a cooling rate of 25° C./sec simultaneously with hot stamping molding.
<전착 도장전 내식성 평가><Evaluation of corrosion resistance before electrodeposition coating>
핫 스탬핑 부품에 대하여 전착 도장 전 표면에 발생한 적청 발생 영역에 대하여 상대적 평가를 실시하되, 비교예(이하, 비교예1)로서 핫 스탬핑 공정을 거친 용융아연도금강판(예, Al-Si도금강판)과 비교하여, 적청 발생 영역이 매우 우수한 경우는 ◎ (내식성 매우 우수), 우수한 경우는 ○(내식성 우수), 비슷한 경우는 △(내식성 보통), 열위한 경우는 X (내식성 열위)로 평가하였다.For hot stamping parts, a relative evaluation is conducted on the area where red rust occurs on the surface before electrodeposition coating, but as a comparative example (hereinafter, comparative example 1), a hot-dip galvanized steel sheet that has undergone a hot stamping process (e.g., Al-Si coated steel sheet) Compared to , the case where the red rust generation area was very good was evaluated as ◎ (excellent corrosion resistance), the excellent case was ○ (excellent corrosion resistance), the similar case was evaluated as △ (average corrosion resistance), and the poor case was evaluated as X (poor corrosion resistance).
<외관 평가><Appearance evaluation>
외관 평가에 대해, 핫 스탬핑 부품에 대한 비교예(이하, 비교예1)로서 핫 스탬핑 용융아연도금강판(예, Al-Si도금강판)과 비교하여, 표면 산화 얼룩이나 복합 석출물에 의한 얼룩이 동등 수준 경우는 ○(동등), 열위한 경우는 △(열위), 매우 열위한 경우는 X(매우 열위)로 평가하였다.Regarding appearance evaluation, as a comparative example for hot stamping parts (hereinafter referred to as Comparative Example 1), compared to hot stamping hot-dip galvanized steel sheet (e.g., Al-Si coated steel sheet), surface oxidation stains and stains caused by complex precipitates are at the same level. Cases were evaluated as ○ (equal), inferior cases as △ (inferior), and extremely inferior cases as X (very inferior).
평균두께1st Department of Agriculture
average thickness
평균두께alloying layer
average thickness
내식성 평가Before electrodeposition coating
Corrosion resistance evaluation
상기 [표 1]에서 알 수 있는 바와 같이, 아연(Zn): 20 wt% 내지 45 wt%, 마그네슘(Mg): 0.2 wt% 내지 3 wt%, 실리콘(Si): 1 wt% 내지 5 wt%를 포함한 본 발명의 실시예1 내지 실시예4에 비해, 상술한 조성 범위를 벗어난 도금층으로 형성된 비교예2, 비교예5 및 비교예6은 전착 도장전 내식성 평가가 열위한 것으로 나타났으며, 나머지 비교예들은 동등 수준인 것으로 나타났다. 또한, 비교예3 및 비교예7은 본 발명의 실시예1 내지 실시예4에 비해 외관 평가가 열위한 것으로 나타났으며, 나머지 비교예들은 동등 수준인 것으로 나타났다.As can be seen from [Table 1], zinc (Zn): 20 wt% to 45 wt%, magnesium (Mg): 0.2 wt% to 3 wt%, silicon (Si): 1 wt% to 5 wt% Compared to Examples 1 to 4 of the present invention, Comparative Example 2, Comparative Example 5, and Comparative Example 6 formed with a plating layer outside the above-described composition range were found to be inferior in corrosion resistance evaluation before electrodeposition coating, and the rest Comparative examples appeared to be on par. In addition, Comparative Example 3 and Comparative Example 7 were found to be inferior in appearance evaluation compared to Examples 1 to 4 of the present invention, and the remaining Comparative Examples were found to be at the same level.
보다 구체적으로, 비교예2는 아연(Zn)을 10wt% 포함하고, 비교예3은 아연(Zn)을 50wt% 포함한다. 도금층 내에 아연(Zn)의 함량이 20wt% 내지 45wt%인 실시예1 내지 실시예4와 비교할 때, 비교예2와 같이 아연(Zn)의 함량이 20wt% 미만으로 첨가시에는 도금층 포함된 아연(Zn)함량이 부족하여 희생방식성을 발현하기에 부족할 뿐만 아니라 핫 스탬핑후 표층에 생성되는 제1 농화부의 두께가 얇게 형성되어 추가적인 내식성 향상을 기대하기 어렵다. 또한, 비교예3과 같이 아연(Zn)의 함량이 45wt%를 초과하여 첨가시에는 아연(Zn)성분이 도금욕에서 비산되어 Zn Ash(ZnO) 결함을 발생시킬 확률이 높아지기 때문에 외관 평가를 통해 알 수 있듯이 도금 품질이 저해됨을 알 수 있다.More specifically, Comparative Example 2 includes 10 wt% of zinc (Zn), and Comparative Example 3 includes 50 wt% of zinc (Zn). Compared to Examples 1 to 4 in which the zinc (Zn) content in the plating layer is 20 wt% to 45 wt%, as in Comparative Example 2, when the zinc (Zn) content is added to less than 20 wt%, the zinc (Zn) included in the plating layer ( Zn) content is not enough to express sacrificial corrosion resistance, and it is difficult to expect additional corrosion resistance improvement because the thickness of the first thickened portion generated on the surface layer after hot stamping is formed thin. In addition, as in Comparative Example 3, when the zinc (Zn) content exceeds 45 wt% and is added, the zinc (Zn) component is scattered in the plating bath and the probability of generating Zn Ash (ZnO) defects increases, so through appearance evaluation As can be seen, it can be seen that the plating quality is deteriorated.
비교예4는 실리콘(Si)을 0.5wt% 포함하고, 비교예5는 실리콘(Si)을 7wt% 포함한다. 도금층 내에 실리콘(Si)의 함량이 1wt% 내지 5wt%인 실시예1 내지 실시예4와 비교할 때, 비교예4와 같이 실리콘(Si) 함량이 1wt% 미만으로 첨가시에는 도금층의 핫스탬핑 열처리 공정에서 합금층 성장을 제어하는데 불충분하여 가공 시 도금층의 가공성이 감소하게 된다. 또한, 비교예5와 같이 실리콘(Si) 함량이 5wt%를 초과하여 첨가시에는 핫 스탬핑 전후 실리콘(Si) 함유량이 높은 상을 형성하게 되어 부식환경에서 내식성을 저하됨을 알 수 있다.Comparative Example 4 includes 0.5 wt% of silicon (Si), and Comparative Example 5 includes 7 wt% of silicon (Si). Compared to Examples 1 to 4 in which the content of silicon (Si) in the plating layer is 1 wt% to 5 wt%, as in Comparative Example 4, when the content of silicon (Si) is added to less than 1 wt%, the hot stamping heat treatment process of the plating layer Insufficient to control the growth of the alloy layer, resulting in reduced workability of the plating layer during processing. In addition, when the content of silicon (Si) is added in excess of 5 wt% as in Comparative Example 5, a phase having a high content of silicon (Si) is formed before and after hot stamping, and it can be seen that corrosion resistance is deteriorated in a corrosive environment.
비교예6은 마그네슘(Mg)을 0.1wt% 포함하고, 비교예7은 마그네슘(Mg)을 4wt% 포함하고 있다. 도금층 내에 마그네슘(Mg)의 함량이 0.2wt% 내지 3wt%인 실시예1 내지 실시예4와 비교할 때, 비교예6과 같이 마그네슘(Mg)이 0.2wt%미만으로 첨가시에는 마그네슘(Mg)의 첨가량이 적어 내식성 향상 개선이 미약함을 확인할 수 있다. 또한, 비교예7과 같이 마그네슘(Mg)이 3wt%를 초과하여 첨가될 시에는 과도한 마그네슘(Mg) 산화에 의해서 도금 시 표면품질이 열위한 것을 확인할 수 있다.Comparative Example 6 includes 0.1 wt% of magnesium (Mg), and Comparative Example 7 includes 4 wt% of magnesium (Mg). Compared to Examples 1 to 4 in which the content of magnesium (Mg) in the plating layer is 0.2 wt% to 3 wt%, as in Comparative Example 6, when magnesium (Mg) is added at less than 0.2 wt%, magnesium (Mg) It can be confirmed that the corrosion resistance improvement is weak because the addition amount is small. In addition, when magnesium (Mg) is added in excess of 3wt% as in Comparative Example 7, it can be seen that the surface quality during plating is poor due to excessive magnesium (Mg) oxidation.
<열간 프레스전 도금강판의 옥외폭로 내식성 평가> <Evaluation of outdoor exposure corrosion resistance of coated steel sheet before hot pressing>
1년간 옥외 폭로를 실시하여 표면에 발생한 적청 발생 영역(공식)에 대하여 상대적 평가를 실시하되, 핫 스탬핑 부품에 대한 비교예(이하, 비교예1)로서 핫 스탬핑 공정을 거친 용융아연도금강판(예, Al-Si강판)과 비교하여, 적청 발생 영역이 우수한 경우는 ○(내식성 우수), 열위한 경우는 △(내식성 열위), 보다 열위한 경우는 X(내식성 매우 열위)로 평가하였다.A relative evaluation is conducted on the red rust generation area (pitting) generated on the surface by outdoor exposure for one year. , Al-Si steel sheet), when the red rust generation area was excellent, ○ (excellent corrosion resistance), inferior cases were evaluated as △ (poor corrosion resistance), and more inferior cases were evaluated as X (extremely poor corrosion resistance).
Mg2Si 상분율(%)plating surface
Mg2Si phase fraction (%)
내식성 평가outdoor exposure
Corrosion resistance evaluation
상기 [표 2]에서 알 수 있는 바와 같이, 도금층 내에 실리콘(Si)의 함량이 1wt% 내지 5wt%인 실시예5 및 실시예6에서는 Mg2Si상의 상분율이 2% 내지 20%로 형성되어 옥외폭로에 따른 내식성 평가가 우수한 것을 알 수 있다. 반면, 도금층 내에 실리콘(Si)의 함량이 각각 0.5wt% 및 7wt%인 비교예9 및 비교예10에서는 Mg2Si상의 상분율이 각각 본 발명의 범위를 벗어나 형성되므로, 옥외폭로에 따른 내식성 평가가 상대적으로 열위한 것을 확인할 수 있다.As can be seen from [Table 2], in Examples 5 and 6 in which the content of silicon (Si) in the plating layer was 1 wt% to 5 wt%, the phase fraction of the Mg2Si phase was formed at 2% to 20%, which was exposed outdoors. It can be seen that the corrosion resistance evaluation according to is excellent. On the other hand, in Comparative Example 9 and Comparative Example 10 in which the content of silicon (Si) in the plating layer was 0.5 wt% and 7 wt%, respectively, the phase fraction of the Mg2Si phase was formed outside the scope of the present invention, respectively, so the corrosion resistance evaluation according to outdoor exposure was relatively You can check what's hot with .
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.As such, the present invention has been described with reference to an embodiment shown in the drawings, but this is only exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and variations of the embodiment are possible therefrom. Therefore, the true technical scope of protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
100, 100': 베이스 강판
200, 200': 도금층
210: 합금화층
220: 중간합금층
230: 표면층
231: 제1 농화부
232: 제2 농화부100, 100': base steel plate
200, 200': plating layer
210: alloying layer
220: intermediate alloy layer
230: surface layer
231: first agriculture department
232: second agriculture department
Claims (13)
상기 베이스 강판 상에 배치되며, 아연(Zn): 20 wt% 내지 45 wt%, 마그네슘(Mg): 0.2 wt% 내지 3 wt%, 실리콘(Si): 1 wt% 내지 5 wt%, 잔부의 알루미늄(Al) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 도금층;
을 구비하는, 열간 프레스용 강판.base grater; and
Disposed on the base steel sheet, zinc (Zn): 20 wt% to 45 wt%, magnesium (Mg): 0.2 wt% to 3 wt%, silicon (Si): 1 wt% to 5 wt%, the balance aluminum a plating layer containing (Al) and other unavoidable impurities;
A steel sheet for hot pressing comprising a.
상기 도금층 표면의 마그네슘(Mg)은 Mg계 금속간 화합물로 분포되고,
상기 Mg계 금속간 화합물의 80% 이상은 상기 도금층 표면에 위치한 아연 농화 영역(Zn rich)에 분포되는, 열간 프레스용 강판.According to claim 1,
Magnesium (Mg) on the surface of the plating layer is distributed as an Mg-based intermetallic compound,
80% or more of the Mg-based intermetallic compound is distributed in a zinc rich region located on the surface of the plating layer, hot press steel sheet.
상기 Mg계 금속간 화합물은 Mg2Si상을 포함하는, 열간 프레스용 강판.According to claim 2,
The Mg-based intermetallic compound comprises a Mg 2 Si phase, a steel sheet for hot pressing.
상기 도금층 표면에 분포된 상기 Mg2Si상은 2% 내지 10%의 상분율을 갖는, 열간 프레스용 강판.According to claim 3,
The Mg 2 Si phase distributed on the surface of the plating layer has a phase fraction of 2% to 10%, a steel sheet for hot pressing.
상기 베이스 강판 상에 배치되며, 아연(Zn), 마그네슘(Mg), 실리콘(Si), 알루미늄(Al), 잔부의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 도금층;을 구비하고,
상기 도금층은 상기 베이스 강판으로부터 순차적으로 적층된 합금화층, 중간합금층 및 표면층을 포함하고,
상기 표면층은 아연(Zn)이 농화된 제1 농화부 및 마그네슘(Mg)이 농화된 제2 농화부를 포함하는, 핫 스탬핑 부품.base grater; and
A plating layer disposed on the base steel sheet and containing zinc (Zn), magnesium (Mg), silicon (Si), aluminum (Al), the balance of iron (Fe) and other unavoidable impurities;
The plating layer includes an alloying layer, an intermediate alloy layer, and a surface layer sequentially stacked from the base steel sheet,
The surface layer includes a first enriched portion in which zinc (Zn) is concentrated and a second enriched portion in which magnesium (Mg) is concentrated.
상기 제1 농화부는 철(Fe): 2 wt% 내지 12 wt%, 알루미늄(Al): 0 wt% 내지10 wt%, 실리콘(Si): 0 wt% 내지 2 wt%, 마그네슘(Mg): 1 wt% 내지 10 wt% 및 아연(Zn): 40 wt% 내지 80 wt%을 포함하는, 핫 스탬핑 부품.According to claim 5,
The first enrichment unit contains iron (Fe): 2 wt% to 12 wt%, aluminum (Al): 0 wt% to 10 wt%, silicon (Si): 0 wt% to 2 wt%, magnesium (Mg): 1 wt% to 10 wt% and zinc (Zn): 40 wt% to 80 wt%.
상기 제2 농화부는 철(Fe): 10 wt% 내지 20 wt%, 알루미늄(Al): 1 wt% 내지20 wt%, 실리콘(Si): 0 wt% 내지 2 wt%, 아연(Zn): 5 wt% 내지 20 wt% 및 마그네슘(Mg): 10 wt% 내지 40 wt%을 포함하는, 핫 스탬핑 부품.According to claim 5,
The second enrichment part iron (Fe): 10 wt% to 20 wt%, aluminum (Al): 1 wt% to 20 wt%, silicon (Si): 0 wt% to 2 wt%, zinc (Zn): 5 wt% to 20 wt% and Magnesium (Mg): 10 wt% to 40 wt%.
상기 합금화층은 철(Fe): 70 wt% 내지 90 wt%, 알루미늄(Al): 5 wt% 내지 15 wt% 및 실리콘(Si): 0.5 wt% 내지 4 wt%을 포함하는, 핫 스탬핑 부품.According to claim 5,
The alloying layer includes iron (Fe): 70 wt% to 90 wt%, aluminum (Al): 5 wt% to 15 wt%, and silicon (Si): 0.5 wt% to 4 wt%.
상기 합금화층의 두께는 20㎛ 이하인, 핫 스탬핑 부품.According to claim 5,
The thickness of the alloying layer is 20㎛ or less, hot stamping parts.
상기 중간합금층은 철(Fe): 35 wt% 내지 45 wt%, 알루미늄(Al): 30 wt% 내지 45 wt%, 실리콘(Si): 0.5 wt% 내지 5 wt% 및 아연(Zn): 5 wt% 내지 20 wt%을 포함하는, 핫 스탬핑 부품.According to claim 5,
The intermediate alloy layer contains iron (Fe): 35 wt% to 45 wt%, aluminum (Al): 30 wt% to 45 wt%, silicon (Si): 0.5 wt% to 5 wt%, and zinc (Zn): 5 A hot stamped part comprising from wt% to 20 wt%.
상기 표면층은 철(Fe): 20 wt% 내지 45 wt% 및 알루미늄(Al): 10 wt% 내지 35 wt%을 포함하는, 핫 스탬핑 부품.According to claim 5,
The surface layer includes iron (Fe): 20 wt% to 45 wt% and aluminum (Al): 10 wt% to 35 wt%.
상기 제1 농화부는 1㎛ 이상 10㎛ 이하의 평균 두께를 갖는, 핫 스탬핑 부품.According to claim 5,
The first thickened portion has an average thickness of 1 μm or more and 10 μm or less.
상기 도금층의 평균 두께는 15㎛ 내지 40㎛인, 핫 스탬핑 부품.According to claim 9,
The average thickness of the plating layer is 15㎛ to 40㎛, hot stamping parts.
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