KR20230018974A - 열간 프레스용 강판 및 이를 이용하여 제조된 알루미늄계 도금 블랭크 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는, 탄소(C): 0.03~0.15wt%, 실리콘(Si): 0.1~1.5wt%, 망간(Mn): 1.0~2.0wt%, 인(P): 0.1wt% 이하, 황(S): 0.01wt% 이하, 붕소(B): 0.0005~0.005wt%, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 바나듐(V) 중 1종 이상의 합: 0.01~1.0wt%, 크롬(Cr): 0.01~0.5wt% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 열간 프레스용 강판에 있어서, 상기 열간 프레스용 강판은 MnS계 개재물을 포함하고, 상기 MnS계 개재물의 면적분율은 5% 이하인 열간 프레스용 강판을 개시한다.
Description
본 발명은 열간 프레스용 강판 및 이를 이용하여 제조된 알루미늄계 도금 블랭크 에 관한 것이다.
세계적으로 환경 규제, 및 연비 규제가 강화되면서 보다 가벼운 차량 소재에 대한 필요성이 증가하고 있다. 이에 따라, 초고강력강과 핫 스탬핑 강에 대한 연구개발이 활발하게 이루어지고 있다. 이 중 핫 스탬핑 공정은 보편적으로 가열/성형/냉각/트림으로 이루어지며 공정 중 소재의 상변태, 및 미세조직의 변화를 이용하게 된다.
최근에는 핫 스탬핑 공정으로 제조된 핫 스탬핑 부품에서 지연 파단 및 굽힘성을 향상시키려는 연구가 활발하게 진행되고 있다. 이와 관련된 기술로는 대한민국 특허공개공보 제10-2018-0095757호(발명의 명칭: 핫 스탬핑 부품의 제조방법) 등이 있다.
한편, 핫 스탬핑 공정을 통해 핫 스탬핑 부품을 형성함에 있어서, 부분적으로 다른 강도 및 굽힘성이 요구되는 경우가 있다. 종래에는 저강도의 소재로 부품을 형성한 후, 고강도가 요구되는 부분에 별도의 보강재를 부착하는 방식을 사용하기도 하였으나, 하나의 부품이 구간적으로 다른 강도가 요구되는 경우 상부는 경화능이 높은 소재(또는 두께가 두꺼운 소재)를 사용하고, 하부는 강도가 낮고 경화능이 낮은 소재(또는 두께가 얇은 소재)를 사용하여 두 소재를 레이저로 접합하여 블랭크를 만들고 핫스탬핑 공정을 거쳐 최종 제품을 제작하고 있었다.
한편 테일러 웰디드 블랭크(TWB)는 재질 및 두께 중 하나 이상이 상이한 2 이상의 강판 소재를 접합하여 제조되는 부품이다. 이러한 TWB용 강판 소재로는 표면에 Al-Si 도금층이 사용된다.
그러나 도금강판 소재를 레이저로 접합하게 되면, 도금층의 성분이 접합(이음)부의 용융풀 내로 용입되기 때문에 접합부는 모재와 다른 물성을 가지게 된다. 도금층이 알루미늄-실리콘(Al-Si) 또는 아연(Zn)계 인 경우, 레이저 접합시에 도금성분이 접합부로 혼입되어 기계적 물성 저하를 가져오게 된다.
이에 필러 와이어의 성분에 의해 접합부의 강도 저하현상을 해결하거나 최소화할 수 있으나, 소재(도금 부착량이 많은 소재) 및 접합조건(고 접합속도)에 따라서 혼입된 도금층 성분(Al)이 골고루 모재와 희석되지 못하여 편석이 발생하는 등의 문제가 발생하여, 필러 와이어 성분에 의한 효과만으로는 불충분할 수 있다.
본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-1637084호(2016.07.06. 공고, 발명의 명칭: 필러와이어 및 이를 이용한 맞춤 용접블랭크 제조방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 결정립 미세화 및 석출 개재물 제어가 가능한 열간 프레스용 강판을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 열간 프레스용 강판을 이용한 핫 스탬핑 공정 이후 고강도를 갖는 알루미늄계 도금 블랭크를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 탄소(C): 0.03~0.15wt%, 실리콘(Si): 0.1~1.5wt%, 망간(Mn): 1.0~2.0wt%, 인(P): 0.1wt% 이하, 황(S): 0.01wt% 이하, 붕소(B): 0.0005~0.005wt%, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 바나듐(V) 중 1종 이상의 합: 0.01~1.0wt%, 크롬(Cr): 0.01~0.5wt% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 열간 프레스용 강판에 있어서, 상기 열간 프레스용 강판은 MnS계 개재물을 포함하고, 상기 MnS계 개재물의 면적분율은 5% 이하인, 열간 프레스용 강판이 제공된다.
본 실시예에 따르면, 상기 열간 프레스용 강판은 압연 방향과 수직인 폭을 갖고, 상기 MnS계 개재물의 최대 길이는 상기 폭의 1/4 지점에서 200㎛이하일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 열간 프레스용 강판은 압연 방향과 수직인 폭을 갖고, 상기 MnS계 개재물의 최대 길이는 상기 폭의 1/2 지점에서 500㎛이하일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 열간 프레스용 강판은 압연 방향에 수직인 방향으로의 폭을 갖고, 상기 MnS계 개재물의 평균 길이는 상기 폭의 1/4 지점에서 100㎛이하일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 열간 프레스용 강판은 압연 방향에 수직인 방향으로의 폭을 갖고, 상기 MnS계 개재물의 평균 길이는 상기 폭의 1/2 지점에서 200㎛이하일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 열간 프레스용 강판은 압연 방향에 수직인 방향으로의 폭을 갖고, 상기 MnS계 개재물의 평균 밀도는 상기 폭의 1/4 지점에서 20개/mm2이하일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 열간 프레스용 강판은 압연 방향과 수직인 폭을 갖고, 상기 MnS계 개재물의 평균 밀도는 상기 폭의 1/2 지점에서 40개/mm2이하일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 열간 프레스용 강판은 면적분율(%)로, 페라이트 50~90% 및 펄라이트 30% 이하를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 페라이트의 결정립 평균 크기는 1~10㎛일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 열간 프레스용 강판은 철(Fe)계 탄화물을 더 포함하고, 상기 철(Fe)계 탄화물의 평균 직경은 100nm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 제1 도금강판; 상기 제1 도금강판과 연결된 제2 도금강판; 및 상기 제1 도금강판과 상기 제2 도금강판의 경계에서 상기 제1 도금강판과 상기 제2 도금강판을 연결하는 이음부;를 포함하고, 상기 제1 도금강판은 제1 소지철과 상기 제1 소지철의 적어도 일면에 부착되며 알루미늄(Al)을 포함하는 제1 도금층을 포함하고, 상기 제2 도금강판은 제2 소지철과 상기 제2 소지철의 적어도 일면에 부착되며 알루미늄(Al)을 포함하는 제2 도금층을 포함하고, 상기 제1 소지철은 탄소(C): 0.03~0.15wt%, 실리콘(Si): 0.1~1.5wt%, 망간(Mn): 1.0~2.0wt%, 인(P): 0.1wt% 이하, 황(S): 0.01wt% 이하, 붕소(B): 0.0005~0.005wt%, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 바나듐(V) 중 1종 이상의 합: 0.01~1.0wt%, 크롬(Cr): 0.01~0.5wt% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 제2 소지철은 탄소(C) 함량이 0.15wt% 이상이고, 상기 제1 도금강판에서 MnS계 개재물의 면적분율은 5% 이하인, 알루미늄계 도금 블랭크를 제공한다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1 도금강판의 인장강도와 상기 제1 도금강판의 두께를 곱한 값은 상기 제2 도금강판의 인장강도와 상기 제2 도금강판의 두께를 곱한 값보다 작을 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제2 소지철은 탄소(C): 0.15~0.5wt%, 실리콘(Si): 0.1~0.8wt%, 망간(Mn): 0.3~2.0wt%, 인(P): 0.05wt% 이하, 황(S): 0.01wt% 이하, 붕소(B): 0.001~0.005wt%, 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 선택적으로 크롬(Cr): 0.01~0.5wt%, 티타늄(Ti): 0.01~0.1wt%, 니오븀(Nb): 0.01~0.1wt%, 바나듐(V): 0.01~0.1wt%, 몰리브데넘(Mo): 0.01~0.5wt%, 니켈(Ni): 0.01~0.5wt% 및 칼슘(Ca): 0.0001~0.005wt% 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제2 소지철은 탄소(C): 0.2~0.3wt%, 실리콘(Si): 0.1~0.8wt%, 망간(Mn): 0.8~1.5wt%, 인(P): 0.05wt% 이하, 황(S): 0.01wt% 이하, 붕소(B): 0.001~0.005wt%, 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 선택적으로 크롬(Cr): 0.05~0.3wt%, 티타늄(Ti): 0.01~0.1wt% 및 칼슘(Ca): 0.0001~0.003wt% 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제2 소지철은 탄소(C): 0.25~0.5wt%, 실리콘(Si): 0.1~0.8wt%, 망간(Mn): 0.4~1.8wt%, 인(P): 0.05wt% 이하, 황(S): 0.01wt% 이하, 붕소(B): 0.001~0.005wt%, 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 선택적으로 크롬(Cr): 0.01~0.5wt%, 티타늄(Ti): 0.01~0.1wt%, 니오븀(Nb): 0.01~0.1wt%, 몰리브데넘(Mo): 0.01~0.4wt% 및 니켈(Ni): 0.01~0.5wt% 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1 도금강판은 압연 방향에 수직인 방향으로의 폭을 갖고, 상기 폭 1/2 지점의 절단면에서 측정한 상기 MnS계 개재물의 최대 길이는 500㎛이하일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1 도금강판은 압연 방향에 수직인 방향으로의 폭을 갖고, 상기 폭 1/2 지점의 절단면에서 측정한 상기 MnS계 개재물의 평균 길이는 200㎛이하일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1 도금강판은 압연 방향에 수직인 방향으로의 폭을 갖고, 상기 폭 1/2 지점의 절단면에서 측정한 상기 MnS계 개재물의 평균 밀도는 40개/mm2이하일 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 이음부는 탄소(C) 0.05 중량% 이상 3.0 중량% 미만, 실리콘(Si) 0.01 중량% 이상 1.0 중랑% 미만, 망간(Mn) 0.5 중량% 이상 3.0 중량% 미만, 인(P) 0 초과 0.2 중량% 미만, 황(S) 0 초과 0.2 중량% 미만, 티타늄(Ti) 0 중량% 초과 0.5 중량% 미만, 보론(B) 0.0005 중량% 이상 0.01 중량% 미만, 알루미늄(Al) 0 중량% 초과 1.5 중량% 미만, 잔부의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 상기 제1 도금강판은 철(Fe)계 탄화물을 더 포함하고, 상기 철(Fe)계 탄화물의 평균 직경은 100nm 이하일 수 있다.
본 발명은 결정립 미세화 및 석출 개재물 제어가 가능하며, 이를 통해 핫 스탬핑 공정 이후 고강도를 갖는 열간 프레스용 강판 및 이를 이용하여 제조된 알루미늄계 도금 블랭크를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 프레스용 강판을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 2a는 도 1의 열간 프레스용 강판의 A단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2b는 도 1의 열간 프레스용 강판의 B단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은 도 1의 열간 프레스용 강판의 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 각각 일 실시예에 따른 알루미늄계 도금 블랭크를 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 각각 일 실시예에 따른 알루미늄계 도금 블랭크 제조 과정을 개략적으로 도시한 사시도들이다.
도 2a는 도 1의 열간 프레스용 강판의 A단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2b는 도 1의 열간 프레스용 강판의 B단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은 도 1의 열간 프레스용 강판의 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 각각 일 실시예에 따른 알루미늄계 도금 블랭크를 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 각각 일 실시예에 따른 알루미늄계 도금 블랭크 제조 과정을 개략적으로 도시한 사시도들이다.
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.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
이하의 실시예에서, 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.
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.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 프레스용 강판을 개략적으로 도시하는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열간 프레스용 강판(10)은 제1 합금 조성을 포함할 수 있다. 제1 합금 조성은 탄소(C): 0.03~0.15wt%, 실리콘(Si): 0.1~1.5wt%, 망간(Mn): 1.0~2.0wt%, 인(P): 0.1wt% 이하, 황(S): 0.01wt% 이하, 붕소(B): 0.0005~0.005wt%, 크롬(Cr): 0.01~0.5wt% 및 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
또한, 제1 합금 조성은 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 바나듐(V) 중 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 바나듐(V) 중 1종 이상의 합은 0.01~1.0wt%일 수 있다.
탄소(C)는 강의 강도, 경도를 결정하는 주요 원소이며, 핫 스탬핑(또는 열간 프레스) 공정 이후, 강재의 인장강도를 확보하는 목적으로 첨가될 수 있다. 또한, 탄소는 강재의 소입성 특성을 확보하기 위한 목적으로 첨가될 수 있다. 일 실시예에서, 탄소는 열간 프레스용 강판(10)의 전체 중량에 대하여 0.03~0.15wt% 포함될 수 있다. 열간 프레스용 강판(10)의 전체 중량에 대하여 탄소가 0.03wt% 미만으로 포함되는 경우, 본 발명의 기계적 강도를 달성하기 어려울 수 있다. 반면에, 열간 프레스용 강판(10)의 전체 중량에 대하여 탄소가 0.15wt% 초과로 포함되는 경우, 강재의 인성 저하 문제 또는 강의 취성 제어 문제가 야기될 수 있다.
실리콘(Si)은 열간 프레스용 강판(10) 내 페라이트 안정화 원소로 작용할 수 있다. 실리콘(Si)은 페라이트를 청정하게 해줌으로써 연성을 향상시키며, 저온역 탄화물 형성을 억제함으로써 오스테나이트 내 탄소 농화도를 향상시키는 기능을 수행할 수 있다. 나아가, 실리콘(Si)은 열연, 냉연, 핫 스탬핑 조직 균질화(펄라이트, 망간 편석대 제어) 및 페라이트 미세 분산의 핵심 원소일 수 있다. 일 실시예에서, 실리콘은 열간 프레스용 강판(10) 전체 중량에 대하여 0.1~1.5wt% 포함될 수 있다. 열간 프레스용 강판(10)의 전체 중량에 대하여 실리콘이 0.1wt% 미만으로 포함되는 경우, 전술한 기능을 충분히 발휘하지 못할 수 있다. 반면에, 열간 프레스용 강판(10)의 전체 중량에 대하여 실리콘이 1.5wt% 초과로 포함되는 경우, 열연 및 냉연 부하가 증가하며 열연 붉은형 스케일이 과다해지고 접합성이 저하될 수 있다.
망간(Mn)은 열처리 시 소입성 및 강도 증가 목적으로 첨가될 수 있다. 일 실시예에서, 망간은 열간 프레스용 강판(10)의 전체 중량에 대하여 1.0~2.0wt% 포함될 수 있다. 열간 프레스용 강판(10)의 전체 중량에 대하여 망간이 1.0wt% 미만으로 포함되는 경우, 소입성 미달로 핫 스탬핑 후 재질이 미달(경질상 분율 미달)할 가능성이 높을 수 있다. 반면에, 열간 프레스용 강판(10)의 전체 중량에 대하여 망간이 2.0 중량% 초과로 포함되는 경우, 망간 편석 또는 펄라이트 밴드에 의한 연성 및 인성이 저하될 수 있으며, 굽힘 성능 저하의 원인이 되며 불균질 미세조직이 발생할 수 있다.
한편, 열간 프레스용 강판(10) 내에 포함된 망간(Mn)은 후술할 황(S)과 반응하여 MnS계 개재물(도 2, 10a)을 형성할 수 있다. 망간 함유량이 2.0wt％를 초과하면 MnS계 개재물이 조대해져 우수한 내지연 파괴 특성을 얻기 어려울 수 있다.
인(P)은 편석이 잘 되는 원소로 강의 인성을 저해하는 원소일 수 있다. 일 실시예에서, 인(P)은 열간 프레스용 강판(10)의 전체 중량에 대하여 0 초과 0.1wt% 이하 포함될 수 있다. 열간 프레스용 강판(10)의 전체 중량에 대하여 인이 전술한 범위로 포함되는 경우 강의 인성 저하를 방지할 수 있다. 반면에, 열간 프레스용 강판(10)의 전체 중량에 대하여 인이 0.1 중량% 초과로 포함되는 경우, 공정 중 크랙을 유발하고, 인화철 화합물이 형성되어 강의 인성이 저하될 수 있다.
황(S)은 일종의 불순물로서, 열간 프레스용 강판(10)의 가공성 및 물성을 저해하는 원소일 수 있다. 일 실시예에서, 황은 열간 프레스용 강판(10)의 전체 중량에 대하여 0 초과 0.01wt% 이하 포함될 수 있다. 열간 프레스용 강판(10)의 전체 중량에 대하여 황이 0.01wt% 초과로 포함되는 경우, 열간 가공성이 저하될 수 있고, 거대 개재물 생성에 의해 크랙 등 표면 결함이 발생할 수 있다.
한편, 황(S)은 망간(Mn)과 반응하여 열간 프레스용 강판(10) 내에 MnS계 개재물(도 2, 10a)을 형성할 수 있다. 조대한 MnS계 개재물의 존재는 내지연 파괴 특성을 현저하게 열화 시킬 수 있다. 이 때문에, 황 함유량은 열간 프레스용 강판(10)의 강도 및 굽힘성 제어에 있어서 주요 인자로 작용할 수 있다. 황 함유량이 0.01wt％를 초과하면, 조대한 MnS계 개재물이 증가하여 우수한 내지연 파괴 특성을 얻기 어렵다. 따라서, 본 실시예에 있어서 황 함유량을 0.01wt％ 이하로 할 필요가 있다. 또한 황은 가능한 한 제거하는 것이 바람직하고, 황 함유량은 바람직하게는 0.01％ 이하, 보다 바람직하게는 0.005％ 이하일 수 있다.
붕소(B)는 마르텐사이트 조직을 확보함으로써, 강재의 소입성 및 강도를 확보하는 목적으로 첨가되며, 오스테나이트 결정립 성장 온도 증가로 결정립 미세화 효과를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 붕소는 열간 프레스용 강판(10)의 전체 중량에 대하여 0.0005~0.005wt% 포함될 수 있다. 열간 프레스용 강판(10)의 전체 중량에 대하여 보론이 전술한 범위로 포함되는 경우 경질상 입계 취성 발생을 방지하며, 고인성과 굽힘성을 확보할 수 있다.
크롬(Cr)은 강의 소입성 및 강도를 향상시키는 목적으로 첨가될 수 있다. 일 실시예에서, 크롬은 열간 프레스용 강판(10)의 전체 중량에 대하여 0.01~0.5wt% 포함될 수 있다. 열간 프레스용 강판(10)의 전체 중량에 대하여 크롬이 전술한 범위로 포함되는 경우, 강의 소입성 및 강도를 향상시키며, 생산비 증가와 강재의 인성 저하를 방지할 수 있다.
티타늄(Ti)은 핫 스탬핑 열처리 후 석출물 형성에 의한 소입성 강화 및 재질 상향 목적으로 첨가될 수 있다. 또한, 티타늄은 고온에서 Ti(C,N) 등의 석출상을 형성하여, 오스테나이트 결정립 미세화에 효과적으로 기여할 수 있다. 또한, 니오븀(Nb) 및 바나듐(V)은 마르텐사이트(Martensite) 패캣 크기(Packet size) 감소에 따른 강도 및 인성 증가를 목적으로 첨가될 수 있다.
티타늄, 니오븀 및 바나듐 중 1종 이상의 합은 열간 프레스용 강판(10)의 전체 중량에 대하여 0.01~1.0wt%일 수 있다. 열간 프레스용 강판(10)의 전체 중량에 대하여 티타늄이 전술한 범위로 포함되는 경우, 연주 불량이 방지될 수 있고 석출물 조대화가 방지될 수 있으며, 강재의 물성을 용이하게 확보할 수 있고, 강재 표면에 크랙이 발생되는 것이 방지 또는 최소화될 수 있다. 또한, 열간 프레스용 강판(10)의 전체 중량에 대하여 니오븀 및 바나듐이 전술한 범위로 포함되는 경우, 열간 압연 및 냉간 압연 공정에서 강재의 결정립 미세화 효과가 우수하고, 제강/연주시 슬라브의 크랙 발생 및 제품의 취성 파단 발생을 방지하며, 제강성 조대 석출물 생성을 최소화할 수 있다.
일 실시예로, 열간 프레스용 강판(10)은 면적분율(%)로 페라이트 50% 내지 90% 및 펄라이트 30% 이하를 포함할 수 있다. 또한, 열간 프레스용 강판(10)은 추가적으로 잔부 조직 10% 미만을 포함할 수 있다.
페라이트는 연성이 우수하지만 연질인 조직으로서, 열간 프레스용 강판(10)의 연신율 및 굽힘성을 향상시키기 위해 포함될 수 있다. 페라이트의 함량을 통해 열간 프레스용 강판(10)이 요구되는 강도 및 연성을 조절할 수 있다. 다만, 페라이트의 함량이 50% 미만인 경우 열간 프레스용 강판(10)의 굽힘성이 저하될 수 있다. 또한, 페라이트의 함량이 90%를 초과하는 경우 열간 프레스용 강판(10)의 강도를 확보하기 어려울 수 있다. 일 실시예로, 열간 프레스용 강판(10)에 포함된 페라이트의 결정립은 1㎛ 내지 10㎛일 수 있다.
펄라이트는 페라이트 중에 분산되어, 연질인 페라이트와 경질인 시멘타이트가 층상으로 배열된 경질인 조직이다. 또한, 펄라이트는, 열간 프레스용 강판(10)의 굽힘 하중을 높일 수 있는 조직이다. 표층 연질부의 펄라이트 함량이 30％을 초과하는 경우, 펄라이트와 연질인 페라이트의 계면이 많아진다. 상기 계면은 소성 변형 시에 파괴 기점이 되기 때문에, 열간 프레스용 강판(10)의 굽힘성의 열화를 초래할 수 있다.
페라이트 및 펄라이트 이외의 잔부 조직은 10% 미만으로 포함될 수 있으며, 잔부 조직이 존재하는 경우는 예컨대, 베이나이트일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 잔부 조직은 0％여도 무방하다.
일 실시예로, 열간 프레스용 강판(10)은 철(Fe)계 탄화물을 포함할 수 있다. 철계 탄화물의 평균 직경은 100nm이하, 바람직하게는 10nm 내지 100nm일 수 있다. 이러한 철계 탄화물의 평균 직경이 100nm를 초과하여 형성되는 경우 열간 프레스용 강판(10)의 굽힘성이 저하될 수 있다.
일 실시예로, 열간 프레스용 강판(10)은 MnS계 개재물(도 2, 10a)을 포함할 수 있다. 이하 도 2를 참조하여 MnS계 개재물에 대해 상세하게 설명한다.
도 2a는 도 1의 열간 프레스용 강판의 A단면을 개략적으로 도시하는 단면도이고, 도 2b는 도 1의 열간 프레스용 강판의 B단면을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, MnS계 개재물(10a)은 도 1의 열간 프레스용 강판(10)을 압연 방향("R")과 수평한 방항(예, y방향)으로 도 2a 또는 도 2b와 같이 단면을 마운팅한 후 관찰할 수 있다. MnS계 개재물(10a)은 열간 프레스용 강판(10) 형성 시 망간과 황이 반응하여 MnS 입자들이 석출된 것일 수 있다. MnS 입자들은 열간 프레스용 강판(10) 내에서 MnS 입자군을 형성할 수 있다.
일 실시예로, 열간 프레스용 강판(10)에 포함된 MnS계 개재물(10a)의 면적분율은 5% 이하일 수 있다. MnS계 개재물(10a)의 면적분율이 5%를 초과하는 경우 열간 프레스용 강판(10)의 내지연 파괴 특성을 현저하게 저하시킬 수 있다. 이와 같이, MnS계 개재물(10a)의 존재는 열간 프레스용 강판(10)의 강도 및 굽힘성을 저하시키는 주요 원인으로 작용하므로, MnS계 개재물(10a)을 제어하는 것이 중요하다.
도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 같이 MnS계 개재물(10a)은 압연 방향("R")과 동일한 방향(예, y방향)을 따라 MnS 입자군을 형성할 수 있다. MnS 입자군을 이루는 MnS계 개재물(10a)은 선형으로 신전될 수도 있고, 점열 형상으로 분포될 수도 있으며, 선형과 점열 형상이 혼재되어 나타날 수도 있다. 따라서, MnS계 개재물(10a)은 특정 방향을 따라 소정의 길이를 갖도록 구비될 수 있다. 이하 본 명세서에서, MnS계 개재물(10a)의 "길이"라 함은, MnS계 개재물(10a)이 선형으로 신전된 1개의 MnS 입자로 형성된 경우에는 MnS입자의 압연 방향("R") 길이를 의미할 수 있다. 또는, MnS계 개재물(10a)이 복수 개의 MnS 입자들의 점열 형상으로 형성되거나, 선형과 점열 형상이 혼재된 경우에는, 압연 방향("R")의 양단에 존재하는 MnS 입자들 사이의 최대 거리를 의미할 수 있다.
열간 프레스용 강판(10)에 있어서 압연 방향("R")에 직교하는 방향(예, x방향)을 따르는 너비를 폭(W)이라 정의할 때, 도 2a는 도 1의 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/2 지점의 단면을 마운팅한 것이고, 도 2b는 도 1의 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/4 지점의 단면을 마운팅한 것이다.
일 실시예로, 도 2a와 같이 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/2 지점에서 MnS계 개재물(10a)의 최대 길이는 500㎛이하일 수 있다. 또한, 도 2b와 같이 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/4 지점에서 MnS계 개재물(10a)의 최대 길이는 200㎛이하일 수 있다. 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/2 지점에서 MnS계 개재물(10a)의 최대 길이가 500㎛을 초과하거나, 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/4 지점에서 MnS계 개재물(10a)의 최대 길이가 200㎛을 초과하는 경우, 열간 프레스용 강판(10)의 강도 및 굽힘성이 저하될 수 있다.
일 실시예로, 도 2a와 같이 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/2 지점에서 MnS계 개재물(10a)의 평균 길이는 200㎛이하, 더욱 바람직하게는 0 내지 100㎛ 일 수 있다. 또한, 도 2b와 같이 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/4 지점에서 MnS계 개재물(10a)의 평균 길이는 100㎛이하, 더욱 바람직하게는 1 내지 50㎛이하일 수 있다. 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/2 지점에서 MnS계 개재물(10a)의 평균 길이가 200㎛을 초과하거나, 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/4 지점에서 MnS계 개재물(10a)의 평균 길이가 100㎛을 초과하는 경우, 열간 프레스용 강판(10)의 강도 및 굽힘성이 저하될 수 있다.
일 실시예로, 도 2a와 같이 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/2 지점에서 MnS계 개재물(10a)의 평균 밀도는 40개/mm2 이하일 수 있다. 또한, 도 2b와 같이 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/4 지점에서 MnS계 개재물(10a)의 평균 밀도는 20개/mm2 이하일 수 있다. 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/2 지점에서 MnS계 개재물(10a)의 평균 밀도는 40개/mm2 를 초과하거나, 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/4 지점에서 MnS계 개재물(10a)의 평균 밀도는 20개/mm2 를 초과하는 경우, 열간 프레스용 강판(10)의 우수한 내지연 파괴 특성을 얻기 어려울 수 있다. 본 실시예에 따른 열간 프레스용 강판(10) 내에 생성되는 MnS계 개재물(10a)이 상술한 범위를 갖도록 제어됨으로써, 열간 프레스용 강판(10)을 핫 스탬핑한 후 80도 이상의 V-벤딩각을 확보할 수 있다.
상술한 것을 통해 알 수 있듯이, MnS계 개재물(10a)은 열간 프레스용 강판(10)의 외곽에서 중앙으로 갈수록 집중되는 경향을 가질 수 있다.
도 3은 도 1의 열간 프레스용 강판의 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다. 이하에서는 도 1 및 도 3을 함께 참조하여 열간 프레스용 강판의 제조 방법을 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열간 프레스용 강판의 제조 방법은 제강/연주 단계(S300), 강 슬라브의 열간압연 단계(S310), 냉각/권취 단계(S320), 냉간압연 단계(S330), 소둔 열처리 단계(S340), 및 용융도금 단계(S350)를 포함할 수 있다.
먼저, 제강/연주 단계(S300)에서는 도금강판을 형성하는 공정의 대상이 되는 반제품 상태의 강 슬라브를 형성한다. 상기 강 슬라브는 탄소(C) 0.03wt% 내지 0.15wt%, 실리콘(Si) 0.1wt% 내지 1.5wt%, 망간(Mn) 1.0wt% 내지 2.0wt%, 인(P) 0 초과 0.01wt% 이하, 황(S) 0 초과 0.01wt% 이하, 보론(B) 0.0005wt% 내지 0.005wt%, 크롬(Cr) 0.01wt% 내지 0.5wt%, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 바나듐(V) 0.01wt% 내지 1.0wt%중 1종 이상의 합이 0.01wt% 내지 1.0wt%, 잔부의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 이때, 강 슬라브를 제조하는 과정에서 황(S)의 비율을 0 초과 0.01wt% 이하로 포함함에 따라, 도금강판 내에 생성되는 MnS계 개재물의 길이 및 밀도를 제어하여 핫 스탬핑 후 도금강판의 V-벤딩 각을 80도 이상 확보할 수 있다.
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.
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 Ms℃ 이상 640℃이하 일 수 있다. 이때, 마무리 압연 온도(FDT)가 Ms℃보다 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 640℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정립이 조대화된다. 또한, Nb계 석출물 및 TiC계 석출물이 조대화되어 최종 부품 성능이 저하될 위험이 있다.
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 800℃일 수 있다. 상기 권취 온도는 탄소(C)의 재분배에 영향을 미치며, 권취 온도가 550℃미만일 경우에는 과냉으로 인한 저온상 분율이 높아져 강도 증가 및 냉간 압연 시 압연 부하가 심화될 우려가 있으며, 연성이 급격히 저하되는 문제점이 있다. 반대로, 권취 온도가 800℃를 초과할 경우에는 이상 결정입자 성장이나 과도한 결정입자 성장으로 성형성 및 강도 열화가 발생하는 문제가 있다.
냉간 압연 단계(S330)에서는 권취된 강판을 언코일링(uncoiling)하여 산세 처리한 후, 냉간 압연한다. 이때, 압하율은 55% 이상 70% 이하일 수 있다. 압하율이 55% 미만인 경우에는 재결정 결정립이 미세화되지 않고, 압하율이 70%을 초과하는 경우 강판의 파단 제어가 어렵고, 생산성이 저하되는 문제가 있다. 냉간 압연 단계(S330)에서 산세는 권취된 강판, 즉 상기의 열연과정을 통하여 제조된 열연 코일의 스케일을 제거하기 위한 목적으로 실시하게 된다.
소둔 열처리 단계(S340)는 상기 냉연 강판을 700℃ 이상의 온도에서 소둔 열처리하는 단계이다. 소둔 열처리는 냉연 판재를 가열하고, 가열된 냉연 판재를 소정의 냉각속도로 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.
용융도금 단계(S350)는 소둔 열처리된 강판에 대해 도금층을 형성하는 단계이다. 용융도금 단계(S350)에서, 상기 소둔 열처리된 강판 상에 도금층을 형성할 수 있다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄계 도금 블랭크를 개략적으로 도시한 단면도들이고, 도 5(a)및 도 5(b)는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄계 도금 블랭크 제조 과정을 개략적으로 도시한 사시도들이며, 도 6은 레이저 빔을 조사하여 알루미늄계 도금강판을 접합하는 과정을 개략적으로 도시한 평면도이다.
먼저, 도 4(a)를 참조하면, 일 실시예에 따른 알루미늄계 도금 블랭크(100)는 제1 도금강판(10), 제1 도금강판(10)과 연결된 제2 도금강판(20) 및 제1 도금강판(10)과 제2 도금강판(20)의 경계에서 제1 도금강판(10)과 제2 도금강판(20)을 연결하는 이음부(30)를 포함할 수 있다.
알루미늄계 도금 블랭크(100)는 두께 및/또는 성분이 서로 상이한 제1 도금강판(10)과 제2 도금강판(20)을 포함하여, 알루미늄계 도금 블랭크(100)를 핫 스탬핑한 후 블랭크 일부 구간에서 충격 에너지를 흡수하도록 할 수 있다. 예컨대, 알루미늄계 도금 블랭크(100)는 서로 성분이 상이하여 핫 스탬핑 후의 강도가 다르되 두께는 동일한 제1 도금강판(10)과 제2 도금강판(20)을 포함할 수 있다. 또는, 알루미늄계 도금 블랭크(100)는 서로 성분이 상이하여 핫 스탬핑 후의 강도가 다르고, 두께가 상이한 제1 도금강판(10)과 제2 도금강판(20)을 포함할 수 있다.
이와 같이, 알루미늄계 도금 블랭크(100)가 두께 및/또는 성분이 서로 상이한 제1 도금강판(10)과 제2 도금강판(20)을 포함하는 경우, 알루미늄계 도금 블랭크(100)는 제1 도금강판(10)과 제2 도금강판(20) 중 강판의 인장강도(MPa)와 두께(mm)를 곱한 값이 작은 강판에서 충격 에너지를 흡수할 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 도금강판(10)은 제1 인장강도와 제1 두께를 갖고, 제2 도금강판(20)은 제2 인장강도와 제2 두께를 가질 수 있다. 이 경우, 제1 인장강도와 제2 인장강도는 다르며, 제1 두께와 제2 두께는 동일하거나 상이할 수 있다. 일 실시예로, 알루미늄계 도금 블랭크(100)에 있어서 제1 도금강판(10)의 제1 인장강도와 제1 두께를 곱한 값은 제2 도금강판(20)의 제2 인장강도와 제2 두께를 곱한 값보다 작을 수 있다. 이 경우, 인장강도(MPa)와 두께(mm)를 곱한 값이 상대적으로 작은 제1 도금강판(10)이 제2 도금강판(20) 보다 굽힘성이 우수하며, 따라서 알루미늄계 도금 블랭크(100)에 가해지는 충격 에너지를 제1 도금강판(10)에서 흡수할 수 있다.
일 실시예에서, 알루미늄계 도금 블랭크(100)에 포함된 제1 도금강판(10)은 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 열간 프레스용 강판(10)일 수 있다.
보다 구체적으로, 제1 도금강판(10)은 제1 소지철(12)과 제1 소지철(12)의 적어도 일면에 형성된 제1 도금층(14)을 포함할 수 있다. 또한, 제2 도금강판(20)은 제2 소지철(22)과 제2 소지철(22)의 적어도 일면에 형성된 제2 도금층(24)을 포함할 수 있다. 제1 소지철(12)과 제2 소지철(22)은 상이한 성분을 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 도금층(14)과 제2 도금층(24)은 동일한 성분을 포함할 수도 있고, 상이한 성분을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 도금강판(10)의 제1 소지철(12)은 제1 합금 조성을 포함할 수 있다. 제1 합금 조성은 탄소(C) 0.03wt% 내지 0.15wt%, 실리콘(Si) 0.1wt% 내지 1.5wt%, 망간(Mn) 1.0wt% 내지 2.0wt%, 인(P) 0 초과 0.01wt% 이하, 황(S) 0 초과 0.01wt% 이하, 보론(B) 0.0005wt% 내지 0.005wt%, 크롬(Cr) 0.01wt% 내지 0.5wt%, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 바나듐(V) 0.01wt% 내지 1.0wt%중 1종 이상의 합이 0.01wt% 내지 1.0wt%, 잔부의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 또한, 제1 합금 조성은 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 바나듐(V) 중 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 바나듐(V) 중 1종 이상의 합은 0.01~1.0wt%일 수 있다.
상술한 것과 같이, 제1 도금강판(10)이 제1 소지철(12)을 포함함으로, 제1 도금강판(10)이 제1 합금 조성을 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 따라서, 이하 설명에서 제1 도금강판(10)이 합금 상 조직, 탄화물 및 개재물 등을 포함한다고 함은 제1 소지철(12)이 이러한 합금 상 조직, 탄화물 및 개재물을 포함하는 것을 의미할 수 있다. 이는 후술할 제2 도금강판(20)의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
탄소(C)는 강의 강도, 경도를 결정하는 주요 원소이며, 핫 스탬핑(또는 열간 프레스) 공정 이후, 강재의 인장강도를 확보하는 목적으로 첨가될 수 있다. 또한, 탄소는 강재의 소입성 특성을 확보하기 위한 목적으로 첨가될 수 있다. 일 실시예에서, 탄소는 제1 소지철(12)의 전체 중량에 대하여 0.03~0.15wt% 포함될 수 있다. 제1 소지철(12)의 전체 중량에 대하여 탄소가 0.03wt% 미만으로 포함되는 경우, 본 발명의 기계적 강도를 달성하기 어려울 수 있다. 반면에, 제1 소지철(12)의 전체 중량에 대하여 탄소가 0.15wt% 초과로 포함되는 경우, 강재의 인성 저하 문제 또는 강의 취성 제어 문제가 야기될 수 있다.
실리콘(Si)은 제1 도금강판(10) 내 페라이트 안정화 원소로 작용할 수 있다. 실리콘(Si)은 페라이트를 청정하게 해줌으로써 연성을 향상시키며, 저온역 탄화물 형성을 억제함으로써 오스테나이트 내 탄소 농화도를 향상시키는 기능을 수행할 수 있다. 나아가, 실리콘(Si)은 열연, 냉연, 핫 스탬핑 조직 균질화(펄라이트, 망간 편석대 제어) 및 페라이트 미세 분산의 핵심 원소일 수 있다. 일 실시예에서, 실리콘은 제1 소지철(12) 전체 중량에 대하여 0.1~1.5wt% 포함될 수 있다. 제1 소지철(12)의 전체 중량에 대하여 실리콘이 0.1wt% 미만으로 포함되는 경우, 전술한 기능을 충분히 발휘하지 못할 수 있다. 반면에, 제1 소지철(12)의 전체 중량에 대하여 실리콘이 1.5wt% 초과로 포함되는 경우, 열연 및 냉연 부하가 증가하며 열연 붉은형 스케일이 과다해지고 접합성이 저하될 수 있다.
망간(Mn)은 열처리 시 소입성 및 강도 증가 목적으로 첨가될 수 있다. 일 실시예에서, 망간은 제1 소지철(12)의 전체 중량에 대하여 1.0~2.0wt% 포함될 수 있다. 제1 소지철(12)의 전체 중량에 대하여 망간이 1.0wt% 미만으로 포함되는 경우, 소입성 미달로 핫 스탬핑 후 재질이 미달(경질상 분율 미달)할 가능성이 높을 수 있다. 반면에, 제1 소지철(12)의 전체 중량에 대하여 망간이 2.0 중량% 초과로 포함되는 경우, 망간 편석 또는 펄라이트 밴드에 의한 연성 및 인성이 저하될 수 있으며, 굽힘 성능 저하의 원인이 되며 불균질 미세조직이 발생할 수 있다.
인(P)은 편석이 잘 되는 원소로 강의 인성을 저해하는 원소일 수 있다. 일 실시예에서, 인(P)은 제1 소지철(12)의 전체 중량에 대하여 0 초과 0.1wt% 이하 포함될 수 있다. 제1 소지철(12)의 전체 중량에 대하여 인이 전술한 범위로 포함되는 경우 강의 인성 저하를 방지할 수 있다. 반면에, 제1 소지철(12)의 전체 중량에 대하여 인이 0.1 중량% 초과로 포함되는 경우, 공정 중 크랙을 유발하고, 인화철 화합물이 형성되어 강의 인성이 저하될 수 있다.
황(S)은 일종의 불순물로서, 제1 도금강판(10)의 가공성 및 물성을 저해하는 원소일 수 있다. 일 실시예에서, 황은 제1 소지철(12)의 전체 중량에 대하여 0 초과 0.01wt% 이하 포함될 수 있다. 제1 소지철(12)의 전체 중량에 대하여 황이 0.01wt% 초과로 포함되는 경우, 열간 가공성이 저하될 수 있고, 거대 개재물 생성에 의해 크랙 등 표면 결함이 발생할 수 있다.
한편, 황(S)은 망간(Mn)과 반응하여 제1 도금강판(10) 내에 MnS계 개재물을 형성할 수 있다. 조대한 MnS계 개재물의 존재는 내지연 파괴 특성을 현저하게 열화 시킬 수 있다. 이 때문에, 황 함유량은 제1 도금강판(10)의 강도 및 굽힘성 제어에 있어서 주요 인자로 작용할 수 있다. 황 함유량이 제1 소지철(12)의 전체 중량에 대해 0.01wt％를 초과하면, 조대한 MnS계 개재물이 증가하여 우수한 내지연 파괴 특성을 얻기 어렵다. 따라서, 본 실시예에 있어서 황 함유량을 0.01wt％ 이하로 할 필요가 있다. 또한 황은 가능한 한 제거하는 것이 바람직하고, 황 함유량은 바람직하게는 0.01％ 이하, 보다 바람직하게는 0.005％ 이하일 수 있다.
붕소(B)는 마르텐사이트 조직을 확보함으로써, 강재의 소입성 및 강도를 확보하는 목적으로 첨가되며, 오스테나이트 결정립 성장 온도 증가로 결정립 미세화 효과를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 붕소는 제1 소지철(12)의 전체 중량에 대하여 0.0005~0.005wt% 포함될 수 있다. 제1 소지철(12)의 전체 중량에 대하여 보론이 전술한 범위로 포함되는 경우 경질상 입계 취성 발생을 방지하며, 고인성과 굽힘성을 확보할 수 있다.
크롬(Cr)은 강의 소입성 및 강도를 향상시키는 목적으로 첨가될 수 있다. 일 실시예에서, 크롬은 제1 소지철(12)의 전체 중량에 대하여 0.01~0.5wt% 포함될 수 있다. 제1 소지철(12)의 전체 중량에 대하여 크롬이 전술한 범위로 포함되는 경우, 강의 소입성 및 강도를 향상시키며, 생산비 증가와 강재의 인성 저하를 방지할 수 있다.
티타늄(Ti)은 핫 스탬핑 열처리 후 석출물 형성에 의한 소입성 강화 및 재질 상향 목적으로 첨가될 수 있다. 또한, 티타늄은 고온에서 Ti(C,N) 등의 석출상을 형성하여, 오스테나이트 결정립 미세화에 효과적으로 기여할 수 있다. 또한, 니오븀(Nb) 및 바나듐(V)은 마르텐사이트(Martensite) 패캣 크기(Packet size) 감소에 따른 강도 및 인성 증가를 목적으로 첨가될 수 있다.
티타늄, 니오븀 및 바나듐 중 1종 이상의 합은 제1 소지철(12)의 전체 중량에 대하여 0.01~1.0wt%일 수 있다. 제1 소지철(12)의 전체 중량에 대하여 티타늄이 전술한 범위로 포함되는 경우, 연주 불량이 방지될 수 있고 석출물 조대화가 방지될 수 있으며, 강재의 물성을 용이하게 확보할 수 있고, 강재 표면에 크랙이 발생되는 것이 방지 또는 최소화될 수 있다. 또한, 제1 소지철(12)의 전체 중량에 대하여 니오븀 및 바나듐이 전술한 범위로 포함되는 경우, 열간 압연 및 냉간 압연 공정에서 강재의 결정립 미세화 효과가 우수하고, 제강/연주시 슬라브의 크랙 발생 및 제품의 취성 파단 발생을 방지하며, 제강성 조대 석출물 생성을 최소화할 수 있다.
일 실시예로, 제1 소지철(12)은 면적분율(%)로 페라이트 50% 내지 90% 및 펄라이트 30% 이하를 포함할 수 있다. 또한, 제1 소지철(12)은 추가적으로 잔부 조직 10% 미만을 포함할 수 있다.
페라이트는 연성이 우수하지만 연질인 조직으로서, 제1 도금강판(10)의 연신율 및 굽힘성을 향상시키기 위해 포함될 수 있다. 페라이트의 함량을 통해 제1 도금강판(10)이 요구되는 강도 및 연성을 조절할 수 있다. 다만, 페라이트의 함량이 50% 미만인 경우 제1 도금강판(10)의 굽힘성이 저하될 수 있다. 또한, 페라이트의 함량이 90%를 초과하는 경우 제1 도금강판(10)의 강도를 확보하기 어려울 수 있다. 일 실시예로, 제1 도금강판(10), 즉 제1 소지철(12)에 포함된 페라이트의 결정립은 1㎛ 내지 10㎛일 수 있다.
펄라이트는 페라이트 중에 분산되어, 연질인 페라이트와 경질인 시멘타이트가 층상으로 배열된 경질인 조직이다. 또한, 펄라이트는, 제1 도금강판(10)의 굽힘 하중을 높일 수 있는 조직이다. 표층 연질부의 펄라이트 함량이 30％을 초과하는 경우, 펄라이트와 연질인 페라이트의 계면이 많아진다. 상기 계면은 소성 변형 시에 파괴 기점이 되기 때문에, 제1 도금강판(10)의 굽힘성의 열화를 초래할 수 있다.
페라이트 및 펄라이트 이외의 잔부 조직은 10% 미만으로 포함될 수 있으며, 잔부 조직이 존재하는 경우는 예컨대, 베이나이트일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 잔부 조직은 0％여도 무방하다.
일 실시예로, 제1 도금강판(10)은 철(Fe)계 탄화물을 포함할 수 있다. 철계 탄화물의 평균 직경은 100nm이하, 바람직하게는 10nm 내지 100nm일 수 있다. 이러한 철계 탄화물의 평균 직경이 100nm를 초과하여 형성되는 경우, 제1 도금강판(10)의 굽힘성이 저하될 수 있다.
일 실시예로, 제1 도금강판(10)은 도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한 MnS계 개재물(10a)을 포함할 수 있다.
도 1, 도 2a, 도 2b 및 도 4a를 함께 참조하면, 알루미늄계 도금 블랭크(100)에 포함된 제1 도금강판(10)은 도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한 열간 프레스용 강판(10)일 수 있다. 제1 도금강판(10)이 MnS계 개재물을 포함한다고 함은, 제1 소지철(12)이 MnS계 개재물을 포함하는 것을 의미할 수 있다. MnS계 개재물의 측정 방법과 형상 등에 대해서는 도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한 것과 동일한 바 이에 대해서는 전술한 내용으로 갈음한다.
일 실시예로, 제1 도금강판(10)에 포함된 MnS계 개재물(10a)의 면적분율은 5% 이하일 수 있다. MnS계 개재물(10a)의 면적분율이 5%를 초과하는 경우 제1 도금강판(10)의 내지연 파괴 특성을 현저하게 저하시킬 수 있다. 이와 같이, MnS계 개재물(10a)의 존재는 제1 도금강판(10)의 강도 및 굽힘성을 저하시키는 주요 원인으로 작용하므로, MnS계 개재물(10a)을 제어하는 것이 중요하다.
일 실시예로, 도 2a와 같이 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/2 지점에서 MnS계 개재물(10a)의 최대 길이는 500㎛이하일 수 있다. 또한, 도 2b와 같이 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/4 지점에서 MnS계 개재물(10a)의 최대 길이는 200㎛이하일 수 있다. 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/2 지점에서 MnS계 개재물(10a)의 최대 길이가 500㎛을 초과하거나, 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/4 지점에서 MnS계 개재물(10a)의 최대 길이가 200㎛을 초과하는 경우, 열간 프레스용 강판(10)의 강도 및 굽힘성이 저하될 수 있다.
일 실시예로, 도 2a와 같이 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/2 지점에서 MnS계 개재물(10a)의 평균 길이는 200㎛이하, 더욱 바람직하게는 0 내지 100㎛ 일 수 있다. 또한, 도 2b와 같이 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/4 지점에서 MnS계 개재물(10a)의 평균 길이는 100㎛이하, 더욱 바람직하게는 1 내지 50㎛이하일 수 있다. 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/2 지점에서 MnS계 개재물(10a)의 평균 길이가 200㎛을 초과하거나, 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/4 지점에서 MnS계 개재물(10a)의 평균 길이가 100㎛을 초과하는 경우, 열간 프레스용 강판(10)의 강도 및 굽힘성이 저하될 수 있다.
일 실시예로, 도 2a와 같이 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/2 지점에서 MnS계 개재물(10a)의 평균 밀도는 40개/mm2 이하일 수 있다. 또한, 도 2b와 같이 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/4 지점에서 MnS계 개재물(10a)의 평균 밀도는 20개/mm2 이하일 수 있다. 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/2 지점에서 MnS계 개재물(10a)의 평균 밀도는 40개/mm2 를 초과하거나, 열간 프레스용 강판(10)의 폭(W)의 1/4 지점에서 MnS계 개재물(10a)의 평균 밀도는 20개/mm2 를 초과하는 경우, 열간 프레스용 강판(10)의 우수한 내지연 파괴 특성을 얻기 어려울 수 있다. 본 실시예에 따른 열간 프레스용 강판(10) 내에 생성되는 MnS계 개재물(10a)이 상술한 범위를 갖도록 제어됨으로써, 열간 프레스용 강판(10)을 핫 스탬핑한 후 80도 이상의 V-벤딩각을 확보할 수 있다.
제2 도금강판(20)은 제1 도금강판(10)과는 서로 상이한 합금 조성을 가질 수 있다. 이는 다시 말해. 제2 도금강판(20)의 제2 소지철(22)과 제1 도금강판(10)의 제1 소지철(12)이 서로 상이한 합금 조성을 갖는 것을 의미할 수 있다.
일 실시예에서, 제2 도금강판(20)의 제2 소지철(22)은 제2 합금 조성을 포함할 수 있다. 제2 합금 조성은 탄소(C): 0.15~0.5wt%, 실리콘(Si): 0.1~0.8wt%, 망간(Mn): 0.3~2.0wt%, 인(P): 0.05wt% 이하, 황(S): 0.01wt% 이하, 붕소(B): 0.001~0.005wt%, 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 또한, 제2 합금 조성은 선택적으로, 크롬(Cr): 0.01~0.5wt%, 티타늄(Ti): 0.01~0.1wt%, 니오븀(Nb): 0.01~0.1wt%, 바나듐(V): 0.01~0.1wt%, 몰리브데넘(Mo): 0.01~0.5wt%, 니켈(Ni): 0.01~0.5wt% 및 칼슘(Ca): 0.0001~0.005wt% 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
제2 합금 조성에 있어서, 탄소는 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 0.15~0.5wt% 포함될 수 있다. 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 탄소가 0.15wt% 미만으로 포함되는 경우, 본 발명의 기계적 강도를 달성하기 어려울 수 있다. 반면에, 제2 도금강판(20)의 전체 중량에 대하여 탄소가 0.5wt% 초과로 포함되는 경우, 강재의 인성 저하 문제 또는 강재의 취성 제어 문제가 야기될 수 있다.
제2 합금 조성에 있어서, 실리콘은 제2 소지철(22) 전체 중량에 대하여 0.1~0.8wt% 포함될 수 있다. 제2 소지철(22) 의 전체 중량에 대하여 실리콘이 0.1wt% 미만으로 포함되는 경우, 전술한 기능을 충분히 발휘하지 못할 수 있다. 반면에, 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 실리콘이 0.8wt% 초과로 포함되는 경우, 열연 및 냉연 부하가 증가하며 열연 붉은형 스케일이 과다해지고 접합성이 저하될 수 있다.
제2 합금 조성에 있어서, 망간은 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 0.3~2.0wt% 포함될 수 있다. 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 망간이 0.3wt% 미만으로 포함되는 경우, 소입성 미달로 핫 스탬핑 후 재질이 미달(경질상 분율 미달)할 가능성이 높을 수 있다. 반면에, 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 망간이 2.0wt% 초과로 포함되는 경우, 망간 편석 또는 펄라이트 밴드에 의한 연성 및 인성이 저하될 수 있으며, 굽힘 성능 저하의 원인이 되며 불균질 미세조직이 발생할 수 있다.
제2 합금 조성에 있어서, 인(P)은 편석이 잘 되는 원소로 강의 인성을 저해하는 원소일 수 있다. 일 실시예에서, 인(P)은 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 0.05wt% 이하 포함될 수 있다. 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 인이 전술한 범위로 포함되는 경우 강의 인성 저하를 방지할 수 있다. 반면에, 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 인이 0.1 중량% 초과로 포함되는 경우, 공정 중 크랙을 유발하고, 인화철 화합물이 형성되어 강의 인성이 저하될 수 있다.
제2 합금 조성에 있어서, 황(S)은 일종의 불순물로서, 제1 도금강판(10)의 가공성 및 물성을 저해하는 원소일 수 있다. 일 실시예에서, 황은 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 0.01wt% 이하 포함될 수 있다. 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 황이 0.01wt% 초과로 포함되는 경우, 열간 가공성이 저하될 수 있고, 거대 개재물 생성에 의해 크랙 등 표면 결함이 발생할 수 있다.
제2 합금 조성에 있어서, 붕소(B)는 마르텐사이트 조직을 확보함으로써, 강재의 소입성 및 강도를 확보하는 목적으로 첨가되며, 오스테나이트 결정립 성장 온도 증가로 결정립 미세화 효과를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 붕소는 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 0.001~0.005wt% 포함될 수 있다. 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 보론이 전술한 범위로 포함되는 경우 경질상 입계 취성 발생을 방지하며, 고인성과 굽힘성을 확보할 수 있다.
일 실시예에서, 제2 도금강판(20)의 제2 소지철(22)은 제3 합금 조성을 포함할 수 있다. 제3 합금 조성은 탄소(C): 0.2~0.3wt%, 실리콘(Si): 0.1~0.8wt%, 망간(Mn): 0.8~1.5wt%, 인(P): 0.05wt% 이하, 황(S): 0.01wt% 이하, 붕소(B): 0.001~0.005wt%, 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 또한, 제3 합금 조성은 선택적으로, 크롬(Cr): 0.05~0.3wt%, 티타늄(Ti): 0.01~0.1wt% 및 칼슘(Ca): 0.0001~0.003wt% 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
제3 합금 조성에 있어서, 탄소는 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 0.2~0.3wt% 포함될 수 있다. 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 탄소가 0.2wt% 미만으로 포함되는 경우, 본 발명의 기계적 강도를 달성하기 어려울 수 있다. 반면에, 제2 도금강판(20)의 전체 중량에 대하여 탄소가 0.3wt% 초과로 포함되는 경우, 강재의 인성 저하 문제 또는 강재의 취성 제어 문제가 야기될 수 있다.
제3 합금 조성에 있어서, 실리콘은 제2 소지철(22) 전체 중량에 대하여 0.1~0.8wt% 포함될 수 있다. 제2 소지철(22) 의 전체 중량에 대하여 실리콘이 0.1wt% 미만으로 포함되는 경우, 전술한 기능을 충분히 발휘하지 못할 수 있다. 반면에, 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 실리콘이 0.8wt% 초과로 포함되는 경우, 열연 및 냉연 부하가 증가하며 열연 붉은형 스케일이 과다해지고 접합성이 저하될 수 있다.
제3 합금 조성에 있어서, 망간은 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 0.8~1.5wt% 포함될 수 있다. 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 망간이 0.8wt% 미만으로 포함되는 경우, 소입성 미달로 핫 스탬핑 후 재질이 미달(경질상 분율 미달)할 가능성이 높을 수 있다. 반면에, 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 망간이 1.5wt% 초과로 포함되는 경우, 망간 편석 또는 펄라이트 밴드에 의한 연성 및 인성이 저하될 수 있으며, 굽힘 성능 저하의 원인이 되며 불균질 미세조직이 발생할 수 있다.
제3 합금 조성에 있어서, 인(P)은 편석이 잘 되는 원소로 강의 인성을 저해하는 원소일 수 있다. 일 실시예에서, 인(P)은 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 0.05wt% 이하 포함될 수 있다. 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 인이 전술한 범위로 포함되는 경우 강의 인성 저하를 방지할 수 있다. 반면에, 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 인이 0.1 중량% 초과로 포함되는 경우, 공정 중 크랙을 유발하고, 인화철 화합물이 형성되어 강의 인성이 저하될 수 있다.
제3 합금 조성에 있어서, 황(S)은 일종의 불순물로서, 제1 도금강판(10)의 가공성 및 물성을 저해하는 원소일 수 있다. 일 실시예에서, 황은 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 0.01wt% 이하 포함될 수 있다. 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 황이 0.01wt% 초과로 포함되는 경우, 열간 가공성이 저하될 수 있고, 거대 개재물 생성에 의해 크랙 등 표면 결함이 발생할 수 있다.
제3 합금 조성에 있어서, 붕소(B)는 마르텐사이트 조직을 확보함으로써, 강재의 소입성 및 강도를 확보하는 목적으로 첨가되며, 오스테나이트 결정립 성장 온도 증가로 결정립 미세화 효과를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 붕소는 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 0.001~0.005wt% 포함될 수 있다. 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 보론이 전술한 범위로 포함되는 경우 경질상 입계 취성 발생을 방지하며, 고인성과 굽힘성을 확보할 수 있다.
일 실시예에서, 제2 도금강판(20)의 제2 소지철(22)은 제4 합금 조성을 포함할 수 있다. 제4 합금 조성은 탄소(C): 0.25~0.5wt%, 실리콘(Si): 0.1~0.8wt%, 망간(Mn): 0.4~1.8wt%, 인(P): 0.05wt% 이하, 황(S): 0.01wt% 이하, 붕소(B): 0.001~0.005wt%, 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 또한, 제4 합금 조성은 선택적으로, 크롬(Cr): 0.01~0.5wt%, 티타늄(Ti): 0.01~0.1wt%, 니오븀(Nb): 0.01~0.1wt%, 몰리브데넘(Mo): 0.01~0.4wt% 및 니켈(Ni): 0.01~0.5wt% 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
제4 합금 조성에 있어서, 탄소는 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 0.25~0.5wt% 포함될 수 있다. 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 탄소가 0.25wt% 미만으로 포함되는 경우, 본 발명의 기계적 강도를 달성하기 어려울 수 있다. 반면에, 제2 도금강판(20)의 전체 중량에 대하여 탄소가 0.5wt% 초과로 포함되는 경우, 강재의 인성 저하 문제 또는 강재의 취성 제어 문제가 야기될 수 있다.
제4 합금 조성에 있어서, 실리콘은 제2 소지철(22) 전체 중량에 대하여 0.1~0.8wt% 포함될 수 있다. 제2 소지철(22) 의 전체 중량에 대하여 실리콘이 0.1wt% 미만으로 포함되는 경우, 전술한 기능을 충분히 발휘하지 못할 수 있다. 반면에, 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 실리콘이 0.8wt% 초과로 포함되는 경우, 열연 및 냉연 부하가 증가하며 열연 붉은형 스케일이 과다해지고 접합성이 저하될 수 있다.
제4 합금 조성에 있어서, 망간은 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 0.4~1.8wt% 포함될 수 있다. 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 망간이 0.4wt% 미만으로 포함되는 경우, 소입성 미달로 핫 스탬핑 후 재질이 미달(경질상 분율 미달)할 가능성이 높을 수 있다. 반면에, 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 망간이 1.8wt% 초과로 포함되는 경우, 망간 편석 또는 펄라이트 밴드에 의한 연성 및 인성이 저하될 수 있으며, 굽힘 성능 저하의 원인이 되며 불균질 미세조직이 발생할 수 있다.
제4 합금 조성에 있어서, 인(P)은 편석이 잘 되는 원소로 강의 인성을 저해하는 원소일 수 있다. 일 실시예에서, 인(P)은 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 0.05wt% 이하 포함될 수 있다. 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 인이 전술한 범위로 포함되는 경우 강의 인성 저하를 방지할 수 있다. 반면에, 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 인이 0.1 중량% 초과로 포함되는 경우, 공정 중 크랙을 유발하고, 인화철 화합물이 형성되어 강의 인성이 저하될 수 있다.
제4 합금 조성에 있어서, 황(S)은 일종의 불순물로서, 제1 도금강판(10)의 가공성 및 물성을 저해하는 원소일 수 있다. 일 실시예에서, 황은 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 0.01wt% 이하 포함될 수 있다. 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 황이 0.01wt% 초과로 포함되는 경우, 열간 가공성이 저하될 수 있고, 거대 개재물 생성에 의해 크랙 등 표면 결함이 발생할 수 있다.
제4 합금 조성에 있어서, 붕소(B)는 마르텐사이트 조직을 확보함으로써, 강재의 소입성 및 강도를 확보하는 목적으로 첨가되며, 오스테나이트 결정립 성장 온도 증가로 결정립 미세화 효과를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 붕소는 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 0.001~0.005wt% 포함될 수 있다. 제2 소지철(22)의 전체 중량에 대하여 붕소가 전술한 범위로 포함되는 경우 경질상 입계 취성 발생을 방지하며, 고인성과 굽힘성을 확보할 수 있다.
이와 같이, 알루미늄계 도금 블랭크(100)에 포함된 제1 도금 강판(10)이 제1 합금 조성을 갖고, 제2 도금강판(20)이 제2 합금 조성, 제3 합금 조성 또는 제4 합금 조성을 갖는 경우, 제1 도금강판(10)의 제1 인장강도와 제1 두께를 곱한 값은 제2 도금강판(20)의 제2 인장강도와 제2 두께를 곱한 값보다 작을 수 있다. 따라서, 알루미늄계 도금 블랭크(100)에 가해지는 충격 에너지를 제1 도금강판(10)에서 흡수하는 것이 가능할 수 있다. 이는 다시 말해, 제1 도금강판(10)의 굽힘성이 상대적으로 더 우수한 것을 의미할 수 있다. 제1 도금강판(10)의 굽힘성은 제1 도금강판(10) 내에 포함되는 MnS계 개재물을 제어함으로써 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 제1 도금층(14)과 제2 도금층(24)은 동일한 성분을 포함할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의상 제1 도금층(14)에 대해 설명하지만, 이는 제2 도금층(24)에도 동일하게 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 도금층(14)은 편면 기준 20~100g/m2의 부착량으로 형성될 수 있다. 또한, 제1 도금층(14)은 알루미늄(Al)을 포함한다. 한 구체예에서 상기 제1 도금층(14)은 600~800℃의 용융 알루미늄 및 알루미늄 합금 중 하나 이상을 포함하는 도금욕에, 제1 소지철(12)을 침지한 다음, 평균 1~50℃/s의 냉각 속도로 냉각시키는 단계를 포함하여 형성될 수 있다.
제1 소지철(12)의 적어도 일면 상에는 제1 도금층(14)이 형성될 수 있다. 제1 도금층(14)은 제1 소지철(12) 상에 순차적으로 적층된 확산층과 표면층을 포함할 수 있다. 표면층은 알루미늄(Al)을 80 중량% 이상 포함하는 층으로, 제1 소지철(12)의 산화 등을 방지할 수 있다. 확산층은 제1 소지철(12)의 철(Fe)과 제1 도금층(14)의 알루미늄(Al)이 상호 확산되어 형성되며 알루미늄-철(Al-Fe) 및 알루미늄-철-실리콘(Al-Fe-Si) 화합물을 포함할 수 있다. 확산층은 철(Fe) 20 중량% 내지 60 중량%, 알루미늄(Al) 30 중량% 내지 80 중량%, 및 실리콘(Si) 0.1 중량% 내지 40 중량%를 포함할 수 있다
한 구체예에서, 확산층은 표면층에 비해 높은 융점을 가지므로 열간 프레스 공정 시 표면층이 용융되어 알루미늄(Al)이 제1 소지철(12)의 조직 내로 침투하게 되는 액체 금속 취화 현상{Liquid Metal Embrittlement}이 발생하는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 소지철(12)을 도금욕에 침지 후, 상기 제1 소지철(12)의 표면에 공기 및 가스 중 하나 이상을 분사하여 용융 도금층을 와이핑하며, 분사 압력을 조절함으로써 제1 도금층(14)의 도금 부착량을 조절할 수 있다.
상기 도금 부착량은 상기 제1 소지철(12)의 적어도 일면에 20~150g/m2로 형성될 수 있다. 바람직하게는 상기 제1 소지철(12)의 적어도 일면에 20~100g/m2로 형성된다. 도금 부착량이 20g/m2 미만인 경우, 핫 스탬핑 후 제1 도금층(14)과 이음부(30)가 접하는 부분의 내식성이 저하될 수 있다. 반면에, 도금 부착량이 100g/m2 초과인 경우, 제1 도금강판(10)과 제2 도금강판(20)을 접합 시 이음부(30)로 혼입되는 알루미늄(Al)의 양이 증가하여 알루미늄(Al) 편석이 발생할 수 있다.
일 실시예에서, 도금층의 단면적에 대한 표면층의 단면적의 비율인 표면층의 면적분율(표면층의 단면적 / 제1 도금층의 단면적)은 97% 이하, 바람직하게는, 65% 이상 97% 이하일 수 있다. 여기서, 제1 도금층의 단면적과 표면층의 단면적은 동일한 임의의 위치에서의 단면적들을 의미한다.
일 실시예에서, 표면층은 알루미늄(Al)을 80 중량% 내지 100 중량% 포함할 수 있고, 표면층의 평균 두께는 10㎛ 내지 40㎛ 일 수 있다. 표면층은 알루미늄(Al) 함량이 높은 층으로서, 표면층의 면적분율이 97%를 초과하거나 표면층의 평균 두께가 40㎛를 초과하는 경우, 이음부(30)로 혼입되는 알루미늄(Al)의 양이 증가하여 알루미늄(Al) 편석이 발생할 수 있다. 또한, 확산층의 두께가 얇아지게 되므로 핫 스탬핑 중 표면층의 알루미늄(Al)이 용융되어 용융된 알루미늄(Al)이 제1 소지철(12)의 조직 내로 침투하거나 제1 소지철(12)의 조직을 통해 이음부(30)와 제1 소지철(12) 간의 계면 부위로 침투하는 현상이 발생할 수 있다. 또한, 표면층의 면적분율이 65% 미만이거나 표면층의 평균 두께가 10㎛ 미만인 경우, 확산층의 두께가 두꺼워지게 되므로 핫 스탬핑 부품의 생산성이 저하될 수 있다. 이와 같이, 표면층의 평균두께 및/또는 면적분율을 상술한 범위 내로 제어함으로써, 제1 도금층(14) 내의 알루미늄(Al)이 용융되어 이음부(30) 내로 침투하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 핫 스탬핑 후 충격흡수능이 우수한 핫 스탬핑 부품을 얻을 수 있다.
한 구체예에서 상기 제1 도금층(14)은, 상기 제1 소지철(12)의 표면에 형성되며 알루미늄(Al)을 80 중량% 이상 포함하는 표면층 및 상기 표면층과 제1 소지철(12) 사이에 형성되며 알루미늄-철(Al-Fe) 및 알루미늄-철-실리콘(Al-Fe-Si) 금속간 화합물을 포함하며, 철(Fe)을 20~70 중량% 포함하는 합금화층을 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 표면층은 알루미늄을 80~100 중량% 포함할 수 있고, 평균두께가 10~40㎛ 일 수 있다. 예를 들면 표면층의 평균두께는 10~30㎛일 수 있다.
한 구체예에서 상기 합금화층은 철(Fe)을 20~70 중량% 포함할 수 있다. 상기 조건에서 상기 합금화층은 높은 융점을 가지게 되어 핫스탬핑 가열로에서 상기 표면층이 용융되어 상기 제1 소지철(12)의 조직으로 침투하게 되는 액체 금속 취화 현상(Liquid Metal Embrittlement)이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면 상기 합금화층은 철(Fe)을 20~60 중량% 포함할 수 있다.
이음부(30)는 제1 도금강판(10)의 측면과 제2 도금강판(20)의 측면을 서로 마주보게 정렬한 후, 제1 도금강판(10)과 제2 도금강판(20)의 경계에 레이저를 조사하여 제1 도금강판(10) 및 제2 도금강판(20)의 계면을 용융시켜 형성될 수 있다. 따라서, 이음부(30)는 알루미늄(Al) 0 중량% 초과 1.5 중량% 이하, 잔부 제1 도금강판(10) 및 제2 도금강판(20)에서 혼입된 성분을 포함할 수 있다.
일 실시예로, 이음부(30)는 탄소(C) 0.05 중량% 이상 3.0 중량% 미만, 실리콘(Si) 0.05 중량% 이상 1.0 중랑% 미만, 망간(Mn) 1.0 중량% 이상 3.0 중량% 미만, 인(P) 0 초과 0.2 중량% 미만, 황(S) 0 초과 0.2 중량% 미만, 티타늄(Ti) 0.01 중량% 이상 0.5 중량% 미만, 보론(B) 0.0005 중량% 이상 0.01 중량% 미만, 알루미늄(Al) 0 중량% 초과 1.5 중량% 이하, 잔부의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 또한, 이음부(30)는 니오븀(Nb) 0.01 중량% 이상 1.5 중량% 미만 및 크롬(Cr) 0.05 중량% 이상 2.0 중량% 미만 중 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있다.
이음부(30)는 알루미늄(Al) 0 중량% 초과 1.5 중량% 이하를 포함할 수 있다. 이음부(30)의 알루미늄(Al) 함량이 1.5 중량% 초과인 경우, 이음부(30)가 연화될 수 있고, 핫스탬핑 이후 이음부의 마르텐사이트 분율이 저하되어 알루미늄 도금 블랭크(100)의 기계적 성질이 저하된다. 또한, 이음부(30)에 알루미늄(Al) 편석이 발생하여 핫스탬핑 후 충격이 가해지는 경우 제1 도금강판(10)에서 충격이 흡수되지 못하고 이음부(30)에서 파단이 발생할 수 있다.
이음부(30)는 탄소(C)를 0.05 중량% 이상 3.0 중량% 미만 포함할 수 있다. 이음부(30)의 탄소(C)의 함량이 0.05 중량% 미만이면, 이음부(30)가 연화되어 이음부(30)의 경도가 제1 도금강판(10) 및 제2 도금강판(20)의 경도보다 작아 이음부(30)에 파단이 발생할 수 있다. 이에 반해, 탄소(C)의 함량이 1.0 중량% 이상인 경우, 이음부(30)의 경도가 지나치게 상승하여 외부 충격 등에 의해 이음부(30)에 취성 파괴가 발생할 수 있다.
이음부(30)는 실리콘(Si)을 0.05 중량% 이상 1.0 중량% 미만 포함할 수 있다. 이음부(30)에 포함된 실리콘(Si)의 함량이 0.05 중량% 미만인 경우, 이음부(30)에 취성 파괴가 발생할 수 있다. 반면에, 이음부(30)에 포함된 실리콘(Si)의 함량이 1.0 중량% 이상인 경우, 비드 표면에 슬래그가 발생할 수 있다.
이음부(30)는 망간(Mn)을 1.0 중량% 이상 3.0 중량% 미만 포함할 수 있다. 이음부(30)의 망간(Mn)의 함량이 1.0 중량% 미만인 경우, 핫 스템핑 시 이음부(30)가 연화되어 이음부(30)의 경도가 제1 도금강판(10) 및 제2 도금강판(20)의 경도보다 작아 이음부(30)에 파단이 발생할 수 있다. 반면에, 망간(Mn)의 함량이 3.0 중량% 이상인 경우, 이음부(30)의 경도가 지나치게 상승하여 외부 충격 등에 의해 이음부(30)에 취성 파괴가 발생할 수 있고, 이음부(30)의 용융시 점성 하락과 고상으로의 변태시 팽창 계수의 확대에 의해 이음부(30) 형상의 품질저하 및 이음부(30)에 크랙 등이 발생할 수 있다.
이음부(30)는 인(P)을 0 초과 0.2 중량% 미만 포함할 수 있다. 이음부(30)의 인(P)의 함량이 0.2 중량% 이상인 경우, 이음부(30)에 편석에 의한 취성 파괴가 발생할 수 있다.
이음부(30)는 황(S)을 0 초과 0.2 중량% 미만 포함할 수 있다. 이음부(30)의 황(S)의 함량이 0.2 중량% 이상인 경우, 이음부(30)에 개재물 형성에 의한 크랙이 발생할 수 있다.
이음부(30)는 티타늄(Ti)을 0.01 중량% 이상 0.5 중량% 미만 포함할 수 있다. 이음부(30)의 티타늄(Ti)의 함량이 0.01 중량% 미만인 경우, 핫 스템핑 시 이음부(30)가 연화되어 이음부(30)의 경도가 제1 도금강판(10) 및 제2 도금강판(20)의 경도보다 작아 이음부(30)에 파단이 발생할 수 있다. 반면에, 이음부(30)의 티타늄(Ti)의 함량이 0.5 중량% 이상인 경우, 이음부(30)에 취성 파괴가 발생할 수 있다.
이음부(30)는 보론(B)을 0.0005 중량% 이상 0.01 중량% 미만 포함할 수 있다. 이음부(30)의 보론(B)의 함량이 0.0005 중량% 미만인 경우 핫 스템핑 시 이음부(30)가 연화되어 이음부(30)의 경도가 제1 도금강판(10) 및 제2 도금강판(20)의 경도보다 작아 이음부(30)에 파단이 발생할 수 있다. 반면에, 이음부(30)의 보론(B)의 함량이 0.01 중량% 이상인 경우, 이음부(30)에 취성 파괴가 발생할 수 있다.
도 4(b)를 참조하면, 일 실시예에서, 이음부(30)는 제1 측부(31), 제2 측부(33), 및 중심부(35)를 포함할 수 있다. 제1 측부(31)는 이음부(30) 중 제1 도금강판(10)과 인접한 부분일 수 있고, 제2 측부(33)는 이음부(30) 중 제2 도금강판(20)과 인접한 부분일 수 있으며, 중심부(35)는 제1 측부(31)와 제2 측부(33) 사이에 위치한 부분일 수 있다. 즉, 이음부(30)의 중심부(35)는 이음부(30)의 중심(또는, 가운데) 부분일 수 있다.
일 실시예에서, 이음부(30)의 제1 측부(31), 제2 측부(33), 및 중심부(35)는 동일한 폭으로 구비될 수 있다. 예를 들어, 제1 측부(31)의 폭은 이음부(30)의 전체 폭의 1/3일 수 있고, 제2 측부(33)의 폭은 이음부(30)의 전체 폭의 1/3일 수 있으며, 중심부(35)의 폭은 이음부(30)의 전체 폭의 1/3일 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 이음부(30)의 전체 폭은 이음부(30)와 제1 도금강판(10)의 경계 및 이음부(30)와 제2 도금강판(20)의 경계 사이의 폭을 의미할 수 있다.
일 실시예에서, 제1 측부(31)는 제1 부분(31a), 제2 부분(31b), 및 제3 부분(31c)을 포함할 수 있다. 제1 측부(31)의 제1 부분(31a), 제2 부분(31b), 및 제3 부분(31c)은 이음부(30)의 폭 방향과 교차하는 방향으로 순차적으로 배열될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 측부(33)는 제4 부분(33a), 제5 부분(33b), 및 제6 부분(33c)을 포함할 수 있다. 제2 측부(33)의 제4 부분(33a), 제5 부분(33b), 및 제6 부분(33c)은 이음부(30)의 폭 방향과 교차하는 방향으로 순차적으로 배열될 수 있다.
일 실시예에서, 중심부(35)는 제7 부분(35a), 제8 부분(35b), 및 제9 부분(35c)을 포함할 수 있다. 중심부(35)의 제7 부분(35a), 제8 부분(35b), 및 제9 부분(35c)은 이음부(30)의 폭 방향과 교차하는 방향으로 순차적으로 배열될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 측부(31), 제2 측부(33), 및 중심부(35)를 포함하는 이음부(30)의 알루미늄(Al)의 평균 함량은 0 중량% 초과 1.5 중량% 이하일 수 있다. 구체적으로, 이음부(30)의 제1 부분(31a) 내지 제9 부분(35c)에서 측정한 알루미늄(Al)의 함량의 평균값은 0 중량% 초과 1.5 중량% 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 제1 측부(31), 제2 측부(33), 및 중심부(35)를 포함하는 이음부(30)의 알루미늄(Al) 함량의 표준 편차는 0 이상 0.25 이하일 수 있다. 구체적으로, 이음부(30)의 제1 부분(31a) 내지 제9 부분(35c)에서 측정한 알루미늄(Al) 함량의 표준 편차는 0 이상 0.25 이하일 수 있다.
이음부(30)의 알루미늄(Al) 함량의 표준 편차가 0.25 초과인 경우, 이음부(30) 내에 알루미늄(Al)이 불균등하게 분포되어 있다는 것을 의미할 수 있다. 즉, 이음부(30)의 알루미늄(Al) 함량의 표준 편차가 0.25 초과인 경우, 이음부(30) 내에 알루미늄(Al)이 불균등하게 분포되어 존재하므로 핫 스탬핑 후 이음부(30)에 국부적인 알루미늄(Al) 편석이 발생할 수 있다. 따라서, 이음부(30)의 알루미늄(Al) 함량의 표준 편차가 0 이상 0.25 이하인 경우, 이음부(30) 내에 알루미늄(Al)이 고르게 분포되어 존재하므로 핫 스탬핑 후 이음부(30)에 국부적인 알루미늄(Al) 편석이 발생하는 것을 방지할 수 있고 핫 스탬핑 후 이음부(30)의 미세조직을 균일하게 할 수 있으며 동시에 이음부(30)에 파단이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
이음부(30)는 제1 도금강판(10)의 측면과 제2 도금강판(20)의 측면을 서로 마주보게 정렬한 후, 제1 도금강판(10)과 제2 도금강판(20)의 경계에 레이저를 조사하여 제1 도금강판(10) 및 제2 도금강판(20)을 용융시켜 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 도금강판(10)과 제2 도금강판(20)의 경계에 레이저 빔을 조사하여, 제1 도금강판(10)과 제2 도금강판(20)의 경계부에서 제1 도금강판(10)과 제2 도금강판(20)을 연결하는 이음부(30)를 형성한다.
한 구체예에서 제1 도금강판(10)과 제2 도금강판(20)의 경계에 조사되는 레이저는 1kW 이상 20kW 이하의 파워를 가질 수 있으며, 빔의 반경은 0.1mm 이상 1.0mm 이하일 수 있고, 파장이 0.1㎛ 이상 20㎛ 이하일 수 있다. 한편, 이음부의 형성 속도는 1 m/min 이상 10m/min 이하, 바람직하게는 15mm/sec 이상 170mm/sec 이하일 수 있다. 레이저 파워, 빔 반경, 파장 및 이음부 형성 속도에 대하여는 후술하는 실시예를 통하여 상세히 설명한다.
선택적 실시예로, 제1 도금강판(10)과 제2 도금강판(20)을 접합함에 있어서 필러 와이어(200)를 사용할 수도 있다. 전술한 것과 같이, 이음부(30)는 탄소(C) 0.05 중량% 이상 3.0 중량% 미만, 실리콘(Si) 0.05 중량% 이상 1.0 중랑% 미만, 망간(Mn) 1.0 중량% 이상 3.0 중량% 미만, 인(P) 0 초과 0.2 중량% 미만, 황(S) 0 초과 0.2 중량% 미만, 티타늄(Ti) 0.01 중량% 이상 0.5 중량% 미만, 보론(B) 0.0005 중량% 이상 0.01 중량% 미만, 알루미늄(Al) 0 중량% 초과 1.5 중량% 이하, 잔부의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있고, 선택적으로, 니오븀(Nb) 0.01 중량% 이상 1.5 중량% 미만 및 크롬(Cr) 0.05 중량% 이상 2.0 중량% 미만 중 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있는데, 제1 도금강판(10)과 제2 도금강판(20)의 성분 함량을 통해 상술한 이음부(30)의 성분을 만족하는 경우 필러 와이어(200)를 사용하지 않아도 무방하다. 다만, 1 도금강판(10)과 제2 도금강판(20)의 성분 함량을 통해 상술한 이음부(30)의 성분을 만족하기 어려운 경우, 추가적으로 필러 와이어(200)를 사용함으로써 상기 이음부(30)의 성분을 만족하도록 설계할 수 있다.
이하에서는, 도 5(a)와 도 5(b)를 참조하여, 필러 와이어(200)를 사용하여 형성된 알루미늄계 도금 블랭크(100) 및 이의 제조방법에 대해 설명한다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 이음부(30)는 제1 도금강판(10)의 측면과 제2 도금강판(20)의 측면을 서로 마주보게 정렬한 후, 제1 도금강판(10)과 제2 도금강판(20)의 경계에 필러 와이어(200)를 공급하고, 레이저를 조사하여 제1 도금강판(10), 제2 도금강판(20) 및 필러 와이어(200)를 용융시켜 형성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 도금강판(10)과 제2 도금강판(20)의 경계에는 필러 와이어(200)가 제공되고, 레이저 헤드(300)에서 레이저 빔(310)을 조사하여, 제1 도금강판(10)과 제2 도금강판(20)의 경계부에서 제1 도금강판(10)과 제2 도금강판(20)을 연결하는 이음부(30)를 형성한다.
필러 와이어(200)를 사용하여 형성된 이음부(30)는 알루미늄(Al) 0 중량% 초과 1.5 중량% 이하, 잔부 제1 도금강판(10), 제2 도금강판(20) 및 필러 와이어(200)에서 혼입된 성분을 포함할 수 있다.
일 실시예에서 필러 와이어(200)를 사용하여 형성된 이음부(30)는 탄소(C) 0.05 중량% 이상 3.0 중량% 미만, 실리콘(Si) 0.05 중량% 이상 1.0 중랑% 미만, 망간(Mn) 1.0 중량% 이상 3.0 중량% 미만, 인(P) 0 초과 0.2 중량% 미만, 황(S) 0 초과 0.2 중량% 미만, 티타늄(Ti) 0.01 중량% 이상 0.5 중량% 미만, 보론(B) 0.0005 중량% 이상 0.01 중량% 미만, 알루미늄(Al) 0 중량% 초과 1.5 중량% 이하, 잔부의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 또한, 이음부(30)는 니오븀(Nb) 0.01 중량% 이상 1.5 중량% 미만 및 크롬(Cr) 0.05 중량% 이상 2.0 중량% 미만 중 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있다.
이음부(30)는 알루미늄(Al) 0 중량% 초과 1.5 중량% 이하를 포함할 수 있다. 이음부(30)에 포함된 알루미늄(Al)의 함량은 용융된 제1 도금강판(10), 제2 도금강판(20) 및 필러 와이어(200)로부터 혼입되는 알루미늄(Al)의 합일 수 있다. 이음부(30)의 알루미늄(Al) 함량이 1.5 중량% 초과인 경우, 이음부(30)가 연화될 수 있고, 핫스탬핑 이후 이음부의 마르텐사이트 분율이 저하되어 알루미늄 도금 블랭크(100)의 기계적 성질이 저하된다. 또한, 이음부(30)에 알루미늄(Al) 편석이 발생하여 핫스탬핑 후 충격이 가해지는 경우 제1 도금강판(10)에서 충격이 흡수되지 못하고 이음부(30)에서 파단이 발생할 수 있다.
이음부(30)는 탄소(C)를 0.05 중량% 이상 3.0 중량% 미만 포함할 수 있다. 이음부(30)에 포함된 탄소(C)의 함량은 용융된 제1 도금강판(10), 제2 도금강판(20) 및 필러 와이어(200)로부터 혼입되는 탄소(C)의 합일 수 있다. 이음부(30)의 탄소(C)의 함량이 0.05 중량% 미만이면, 이음부(30)가 연화되어 이음부(30)의 경도가 제1 도금강판(10) 및 제2 도금강판(20)의 경도보다 작아 이음부(30)에 파단이 발생할 수 있다. 이에 반해, 탄소(C)의 함량이 1.0 중량% 이상인 경우, 이음부(30)의 경도가 지나치게 상승하여 외부 충격 등에 의해 이음부(30)에 취성 파괴가 발생할 수 있다.
이음부(30)는 실리콘(Si)을 0.05 중량% 이상 1.0 중량% 미만 포함할 수 있다. 이음부(30)에 포함된 실리콘(Si)의 함량은 용융된 제1 도금강판(10), 제2 도금강판(20) 및 필러 와이어(200)로부터 혼입되는 실리콘(Si)의 합일 수 있다. 이음부(30)에 포함된 실리콘(Si)의 함량이 0.05 중량% 미만인 경우, 이음부(30)에 취성 파괴가 발생할 수 있다. 반면에, 이음부(30)에 포함된 실리콘(Si)의 함량이 1.0 중량% 이상인 경우, 비드 표면에 슬래그가 발생할 수 있다.
이음부(30)는 망간(Mn)을 1.0 중량% 이상 3.0 중량% 미만 포함할 수 있다. 이음부(30)에 포함된 망간(Mn)의 함량은 용융된 제1 도금강판(10), 제2 도금강판(20) 및 필러 와이어(200)로부터 혼입되는 망간(Mn)의 합일 수 있다. 이음부(30)의 망간(Mn)의 함량이 1.0 중량% 미만인 경우, 핫 스템핑 시 이음부(30)가 연화되어 이음부(30)의 경도가 제1 도금강판(10) 및 제2 도금강판(20)의 경도보다 작아 이음부(30)에 파단이 발생할 수 있다. 반면에, 망간(Mn)의 함량이 3.0 중량% 이상인 경우, 이음부(30)의 경도가 지나치게 상승하여 외부 충격 등에 의해 이음부(30)에 취성 파괴가 발생할 수 있고, 이음부(30)의 용융시 점성 하락과 고상으로의 변태시 팽창 계수의 확대에 의해 이음부(30) 형상의 품질저하 및 이음부(30)에 크랙 등이 발생할 수 있다.
이음부(30)는 인(P)을 0 초과 0.2 중량% 미만 포함할 수 있다. 이음부(30)에 포함된 인(P)의 함량은 용융된 제1 도금강판(10), 제2 도금강판(20) 및 필러 와이어(200)로부터 혼입되는 인(P)의 합일 수 있다. 이음부(30)의 인(P)의 함량이 0.2 중량% 이상인 경우, 이음부(30)에 편석에 의한 취성 파괴가 발생할 수 있다.
이음부(30)는 황(S)을 0 초과 0.2 중량% 미만 포함할 수 있다. 이음부(30)에 포함된 황(S)의 함량은 용융된 제1 도금강판(10), 제2 도금강판(20) 및 필러 와이어(200)로부터 혼입되는 황(S)의 합일 수 있다. 이음부(30)의 황(S)의 함량이 0.2 중량% 이상인 경우, 이음부(30)에 개재물 형성에 의한 크랙이 발생할 수 있다.
이음부(30)는 티타늄(Ti)을 0.01 중량% 이상 0.5 중량% 미만 포함할 수 있다. 이음부(30)에 포함된 티타늄(Ti)의 함량은 용융된 제1 도금강판(10), 제2 도금강판(20) 및 필러 와이어(200)로부터 혼입되는 티타늄(Ti)의 합일 수 있다. 이음부(30)의 티타늄(Ti)의 함량이 0.01 중량% 미만인 경우, 핫 스템핑 시 이음부(30)가 연화되어 이음부(30)의 경도가 제1 도금강판(10) 및 제2 도금강판(20)의 경도보다 작아 이음부(30)에 파단이 발생할 수 있다. 반면에, 이음부(30)의 티타늄(Ti)의 함량이 0.5 중량% 이상인 경우, 이음부(30)에 취성 파괴가 발생할 수 있다.
이음부(30)는 보론(B)을 0.0005 중량% 이상 0.01 중량% 미만 포함할 수 있다. 이음부(30)에 포함된 보론(B)의 함량은 용융된 제1 도금강판(10), 제2 도금강판(20) 및 필러 와이어(200)로부터 혼입되는 보론(B)의 합일 수 있다. 이음부(30)의 보론(B)의 함량이 0.0005 중량% 미만인 경우 핫 스템핑 시 이음부(30)가 연화되어 이음부(30)의 경도가 제1 도금강판(10) 및 제2 도금강판(20)의 경도보다 작아 이음부(30)에 파단이 발생할 수 있다. 반면에, 이음부(30)의 보론(B)의 함량이 0.01 중량% 이상인 경우, 이음부(30)에 취성 파괴가 발생할 수 있다.
이와 같이 필러 와이어(200)를 사용하여 이음부(30)를 형성함으로써, 제1 도금강판(10)과 제2 도금강판(20) 각각의 합금 조성 및 제1 도금층(14)과 제2 도금층(24)에 포함된 알루미늄(Al)의 함량을 고려할 때 핫 스탬핑 후의 이음부(30)에 과도하게 많은 페라이트가 형성됨으로써 이음부(30)의 강도가 저하되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제1 도금강판(10)과 제2 도금강판(20) 사이의 갭이 큰 경우에도 필러 와이어(200)를 사용할 수 있다. 또한, 복수의 도금강판을 접합하여 액자 형상과 같이 중앙부가 개방된 폐루프 형태의 블랭크를 형성하는 경우에도 필러 와이어(200)를 사용할 수 있다.
이음부(30)는 레이저 빔(310)에 의해 제1 도금강판(10), 제2 도금강판(20) 및 필러 와이어(200)가 용융되어 형성되며, 이 과정을 통해 이음부(30)에는 제1 도금강판(10)의 제1 도금층(14)과 제2 도금강판(20)의 제2 도금층(24)의 성분이 용입된다. 따라서, 필러 와이어(200)는 레이저 용접시 제1 도금층(14)과 제2 도금층(24)의 성분 용입을 고려하여 그 조성이 결정될 수 있다.
일 실시예에서, 필러 와이어(200)는 오스테나이트 안정화 원소를 포함할 수 있다. 예를 들면, 필러 와이어(200)는 탄소(C) 및 망간(Mn) 중 하나 이상의 오스테나이트 안정화 원소와 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 이때, 필러 와이어(200) 중 탄소(C) 함량은 0.1 중량% 이상 1.0 중량% 이하이고, 망간(Mn) 함량은 0.1 중량% 이상 10.0중량% 이하일 수 있다. 이러한 필러 와이어(200)는 이음부(30)에 용입되며, 이음부(30)의 성분계를 조절할 수 있다.
한 구체예에서, 필러 와이어(200)는 탄소(C) 0.1 중량% 이상 1.0 중량% 이하, 실리콘(Si) 0.1 중랑% 이상 2.0 중랑% 이하, 망간(Mn) 0.1 중량% 이상 10.0 중량% 이하, 인(P) 0 초과 0.1 중량% 이하, 황(S) 0 초과 0.1 중량% 이하, 잔부의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 필러 와이어(200)는 탄소(C) 0.4 중량% 이상 0.9 중량% 이하, 실리콘(Si) 0.15 중랑% 이상 0.35 중랑% 이하, 망간(Mn) 0.3 중량% 이상 4.5 중량% 이하, 인(P) 0 초과 0.03 중량% 이하, 황(S) 0 초과 0.03 중량% 이하, 잔부의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
필러 와이어(200)는 탄소(C)를 0.1 중량% 이상 1.0 중량% 이하 포함할 수 있다. 바람직하게는, 필러 와이어(200)는 탄소(C)를 0.4 중량% 이상 0.9 중량% 이하 포함할 수 있다. 필러 와이어(200)에 포함된 탄소(C)의 함량이 0.4 중량% 미만인 경우, 이음부(30)가 연화되어 이음부(30)의 경도가 제1 도금강판(10) 및 제2 도금강판(20)의 경도보다 작아 이음부(30)에 파단이 발생할 수 있다. 반면에, 필러 와이어(200)에 포함된 탄소(C)의 함량이 0.9 중량% 초과인 경우, 이음부(30)에 취성 파괴가 발생할 수 있다.
필러 와이어(200)는 실리콘(Si)을 0.1 중랑% 이상 2.0 중랑% 이하 포함할 수 있다. 바람직하게는, 필러 와이어(200)는 실리콘(Si)을 0.15 중랑% 이상 0.35 중랑% 이하 포함할 수 있다. 필러 와이어(200)에 포함된 실리콘(Si)의 함량이 0.15 중랑% 미만인 경우, 이음부(30)에 취성 파괴가 발생할 수 있다. 반면에, 필러 와이어(200)에 포함된 실리콘(Si)의 함량이 0.35 중랑% 초과인 경우, 비드 표면에 슬래그가 발생할 수 있다.
필러 와이어(200)는 망간(Mn)을 0.1 중량% 이상 10.0 중량% 이하 포함할 수 있다. 바람직하게는, 필러 와이어(200)는 망간(Mn)을 0.3 중량% 이상 4.5 중량% 이하 포함할 수 있다. 필러 와이어(200)에 포함된 망간(Mn)의 함량이 0.3 중량% 미만인 경우, 이음부(30)가 연화되어 이음부(30)의 경도가 제1 도금강판(10) 및 제2 도금강판(20)의 경도보다 작아 이음부(30)에 파단이 발생할 수 있다. 반면에, 필러 와이어(200)에 포함된 망간(Mn)의 함량이 4.5 중량% 초과인 경우, 이음부(30)에 취성 파괴가 발생할 수 있다.
필러 와이어(200)는 인(P)을 0 초과 0.1 중량% 이하 포함할 수 있다. 바람직하게는, 필러 와이어(200)는 인(P)을 0 초과 0.03 중량% 이하 포함할 수 있다. 필러 와이어(200)에 포함된 인(P)의 함량이 0.03 중량% 초과인 경우, 편석에 의한 취성 파괴가 발생할 수 있다.
필러 와이어(200)는 황(S)을 0 초과 0.1 중량% 이하 포함할 수 있다. 바람직하게는, 필러 와이어(200)는 황(S)을 0 초과 0.03 중량% 이하 포함할 수 있다. 필러 와이어(200)에 포함된 황(S)의 함량이 0.03 중량% 초과인 경우, 개재물 형성에 의한 크랙이 발생할 수 있다.
구체적으로, 제1 도금층(14)과 제2 도금층(24)의 알루미늄(Al)이 이음부(30)의 용융풀에 혼입되더라도 필러 와이어(200)에 첨가되어 있는 오스테나이트 안정화 원소에 의해 이음부(30)의 미세조직이 핫스탬핑 후 면적분율로 90% 이상의 마르텐사이트 조직, 바람직하게는 풀 마르텐사이트 조직을 가질 수 있다. 즉, 본 발명에 의하면 제1 도금층(14)과 제2 도금층(24)을 제거하지 않고 제1 도금층(14)과 제2 도금층(24)의 성분이 이음부(30)로 혼입 되더라고 이음부(30)의 경도 및 강도 저하를 방지할 수 있게 되어 이음부(30)의 파단 현상을 방지할 수 있다.
또한, 제1 도금강판(10)과 제2 도금강판(20)의 성분이 상이한 경우, 제1 도금층(14)과 제2 도금층(24)의 알루미늄(Al)이 이음부(30)의 용융풀에 혼입되더라도 필러 와이어(200)에 첨가되어 있는 오스테나이트 안정화 원소에 의해 핫 스탬핑 후 이음부(30)의 미세조직이 페라이트를 과도하게 포함하지 않도록 하여 이음부(30)에서 파단이 방지하는 것을 방지할 수 있다.
일 예로, 도 5(a)는 제1,2 도금강판(10, 20)이 이동하면서 이음부(30)를 형성하는 과정을 모식적으로 나타낸 것이다. 도 5(a)를 참조하면, 레이저 헤드(300)는 고정된 상태로 제1,2 도금강판(10, 20)의 마주보는 부위를 향하여 필러 와이어(200)가 공급되며, 레이저 빔(310)이 조사될 수 있다. 한편, 제1, 2 도금강판(10, 20)은 이음부(30)가 형성되는 방향(Y2)에 대하여 반대 방향(D1)으로 평행하게 이동하면서, 레이저 빔(310)이 조사되어 이음부(30)를 형성할 수 있다.
다른 예로, 도 5(b)는 레이저 헤드(300)가 이동하면서 이음부(30)를 형성하는 과정을 모식적으로 나타낸 것이다. 도 5(b)를 참조하면, 제1,2 도금강판(10, 20)은 고정된 상태로, 제1,2 도금강판(10, 20)이 서로 마주보는 부위를 향하여 필러 와이어(200)가 공급되며, 레이저 헤드(300)가 운동하여 레이저 빔(310)이 조사될 수 있다. 이때 레이저 헤드(300)는 이음부(30)가 형성되는 방향(Y2)과 동일한 방향(D2)으로 평행하게 이동하면서, 레이저 빔(310)이 조사되어 이음부(30)를 형성할 수 있다.
한 구체예에서 알루미늄계 도금 블랭크(100) 제조시, 이음부(30)의 형성속도는 1m/min 이상, 레이저 빔(310) 파워는 20kW 이하가 되어야 최소한의 생산성 및 사업성 확보가 가능할 수 있다. 레이저 빔(310) 파워는 높을수록 좋지만, 20kW를 초과하는 파워를 구현하기 위해서는 고성능의 설비가 필요하므로 설비 크기가 커지고 설비 가격이 비싸지는 문제가 있다. 또한, 최소한의 생산성 확보를 위해서는 이음부(30)의 형성 속도를 1m/min 이상으로 유지할 필요가 있다. 이음부(30) 형성 속도는 상기 레이저 헤드(300)가 이음부(30) 형성 방향(Y2)과 평행하게 상대 운동한 단위 시간당 변위를 의미한다.
한 구체예에서 이음부(30)의 형성 속도는 1~10m/min일 수 있다. 이음부(30)의 형성 속도가 10m/min를 초과하는 경우, 레이저 빔(310)에 의해 제1, 2 도금층(14, 24) 및 제1, 2 소지철(12, 22)이 충분히 용융되지 못할 수 있고, 이음부에 성분이 균일하게 분포되지 않을 수 있다.
한 구체예에서 이음부(30)의 형성 속도는 15~170mm/sec 이다. 바람직하게는 1~7m/min 일 수 있다. 바람직하게는 이음부(30) 형성 속도는 15~120mm/sec 일 수 있다.
한 구체예에서 레이저 빔(310)의 반경은 0.1~1.0mm일 수 있다. 레이저 빔(310)의 반경이 1.0mm를 초과하기 위해서는 필러 와이어(200)와 제1,2 도금강판(10, 20)과 레이저 헤드(300) 간의 거리가 가까워야 하는데, 이러한 경우는 필러 와이어(200)가 공급되는 공간 또는 필러 와이어(200)가 소비된 경우 이를 교체할 공간이 충분하지 못하여 제조 공정 효율이 저하될 수 있다. 또한, 제1,2 도금강판(10, 20)이 서로 마주보는 부위에서의 에너지 밀도가 저하될 수 있다. 반면, 레이저 빔(310) 반경이 0.1mm 미만인 경우는 이음부의 폭이 좁게 형성될 수 있다.
또한, 레이저 빔(310)의 파워가 1kW 미만인 경우에는, 제1,2 도금강판(10, 20)으로 전달되는 에너지가 부족하여 레이저 빔(310)을 조사하더라도, 제1,2 도금층(14, 24)의 성분이 제1,2 소지철(12, 22) 성분에 충분히 희석되지 못하는 부분이 존재할 수 있다.
한 구체예에서 레이저 빔(310) 파장은 0.1㎛ 내지 20㎛일 수 있다. 레이저 빔(310)의 파장이 20㎛을 초과하는 경우, 제1,2 도금강판(10, 20)의 레이저 흡수율이 낮아져 용융이 잘 되지 않아 이음부(30)를 형성하기 어렵고, 이음부(30)에 성분이 균일하게 분포되지 않을 수 있다. 또한, 필러 와이어(200)를 사용하는 경우, 제1,2 도금강판(10, 20) 및 필러 와이어(200)에서 혼입되는 성분을 이음부(30)에 균일하게 분포시키기 어렵다.
선택적 실시예로, 레이저 빔(310) 조사시 서로 이격된 제1 레이저빔 및 제2 레이저빔을 조사할 수 있다. 예를 들면 제1 레이저빔이 필러 와이어(200)와 제1, 2 도금층(14, 24) 및 제1, 2 소지철(12, 22)을 용융 시키며, 제2 레이저빔으로 상기 용융된 상태를 유지시켜, 용융된 부위의 균일한 교반이 이루어져 이음부(30)의 편석 발생을 방지하며, 품질 및 기계적 물성이 우수할 수 있다. 한편, 상기 제1 레이저 빔 및 제2 레이저 빔을 사용하는 경우, 상기 제1 레이저 빔 제2 레이저 빔의 파워의 합이 1~20kW 일 수 있다.
일 실시예로, 이음부(30)의 두께와 핫 스탬핑 후 이음부(30)의 인장강도를 곱한 값은 제1 도금강판(10)의 두께와 핫 스탬핑 후 제1 도금강판(10)의 인장강도를 곱한 값과 제2 도금강판(10)의 두께와 핫 스탬핑 후 제2 도금강판(20)의 인장강도를 곱한 값 중 적어도 하나 보다 클 수 있다. 구체적으로, 이음부(30)의 두께 최대값과 핫 스탬핑 후 이음부(30)의 인장강도를 곱한 값은 제1 도금강판(10)의 두께와 핫 스탬핑 후 제1 도금강판(10)의 인장강도를 곱한 값 보다 크거나, 제2 도금강판(20)의 두께와 핫 스탬핑 후 제2 도금강판(20)의 인장강도를 곱한 값 보다 클 수 있다. 이를 통해, 이음부(30)의 파단을 발생시키지 않고 차체 설계 시 고려된 것처럼 제1 도금강판(10) 또는 제2 도금강판(20)에서 파단이 발생하도록 할 수 있다. 본 발명에 따른 일 실시예에서는, 제1 도금강판(10)의 두께와 핫 스탬핑 후 제1 도금강판(10)의 인장강도를 곱한 값이 제2 도금강판(20)의 두께와 핫 스탬핑 후 제2 도금강판(20)의 인장강도를 곱한 값보다 작아, 알루미늄계 도금 블랭크(100)에 가해지는 충격 에너지를 제1 도금강판(10)에서 흡수하도록 할 수 있다.
상술한 내용을 바탕으로 형성된 알루미늄 도금 블랭크(100)를 핫 스탬핑하여 핫 스탬핑 부품을 제조할 수 있다.
구체적으로, 핫 스탬핑 공정은 알루미늄계 도금 블랭크(100)를 3℃/초 이상의 승온속도로 Ac3 내지 980℃까지 가열하여 프레스 성형을 하는 단계를 거칠 수 있다. 이때, Ac3는 제1 도금강판(10) 및 제2 도금강판(20) 중 높은 인장강도를 갖는 강판의 Ac3 이상으로 설정하여야 한다. 그 후, Ms(±50℃)까지 30℃/s 이상의 냉각속도로 냉각하여 핫 스탬핑 성형을 할 수 있다.
일 실시예로, 핫 스탱핑 후 제1 도금강판(10), 즉 핫 스탬핑 부품에 포함된 제1 도금강판(10)은 면적분율(%)로 마르텐사이트 및 템퍼트마르텐사이트를 70%이상, 베이나이트 및 페라이트를 30% 이하, 및 잔량의 기타 불가피한 조직, 탄화물 및 개재물을 10% 이하로 포함할 수 있다. 상기 탄화물은 도 1을 참조하여 설명한 철(Fe)계 탄화물을 포함할 수 있다. 상기 개재물은 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한 MnS계 개재물을 포함할 수 있다. 철(Fe)계 탄화물 및 MnS계 개재물은 핫 스탬핑 공정에 따른 영향이 적어, 핫 스탬핑 공정 후 부품에도 잔존할 수 있다. 이와 같이, 제1 도금강판(10)이 상술한 분율 범위의 조직을 포함함으로써 굽힘성을 향상시킬 수 있다.
이 경우 제1 도금강판(10) 조직의 결정립을 미세화함으로써 제1 도금강판(10)의 굽힙성을 더욱 효율적으로 확보할 수 있다. 예컨대, 제1 도금강판(10) 조직의 평균 결정립의 크기는 5㎛ 내지 20㎛, 보다 구체적으로 8㎛ 내지 12㎛으로 제어함이 바람직하다.
핫 스탬핑 공정을 통해 제조된 핫 스탬핑 부품에 있어서, 제1 도금강판(10)의 인장강도는 약 750Mpa 이상, 보다 구체적으로 750Mpa 이상 1180MPa 미만일 수 있다. 또한, 핫 스탬핑 후 제1 도금강판(10)의 항복 강도는 약 500Mpa 이상, 보다 구체적으로 500MPa 내지 900MPa일 수 있다. 또한, 핫 스탬핑 후 제1 도금강판(10)의 연신율은 7%이상, 더욱 바람직하게는 7% 내지 12%일 수 있다. 또한, 핫 스탬핑 후 제1 도금강판(10)의 V-벤딩각은 80도 이상, 보다 바람직하게 80도 내지 100도일 수 있다.
이와 같이 핫 스탬핑 후 제1 도금강판(10)의 물성이 상술한 범위를 만족하는 경우, 제1 도금강판(10)은 충격 흡수능이 우수한 것을 의미할 수 있다. 따라서, 제1 도금강판(10) 및 제2 도금강판(20)이 접합하여 형성된 알루미늄계 도금 블랭크(100)에 있어서, 알루미늄계 도금 블랭크(100)에 가해지는 충격을 제1 도금강판(10)에서 흡수하는 것이 가능하다.
제2 도금강판(20)의 인장강도는 제1 도금강판(10)의 인장강도 보다 높을 수 있다. 핫 스탬핑 후 제2 도금강판(20)의 인장강도는 1350MPa 이상 2300MPa 이하일 수 있다. 보다 구체적으로, 상술한 것과 같이, 제2 도금강판(20)의 제2 소지철(22)은 제2 합금 조성, 제3 합금 조성 또는 제4 합금 조성을 포함할 수 있다. 제2 합금 조성을 포함하는 제2 도금강판(20)의 핫 스탬핑 후 인장강도는 1350MPa 내지 2300MPa일 수 있다. 또한, 제3 합금 조성을 포함하는 제2 도금강판(20)의 핫 스탬핑 후 인장강도는 1350MPa 내지 1680MPa일 수 있다. 또한, 제4 합금 조성을 포함하는 제2 도금강판(20)의 핫 스탬핑 후 인장강도는 1680MPa 내지 2300MPa일 수 있다.
일 실시예로, 핫 스탱핑 후 제2 도금강판(20), 즉 핫 스탬핑 부품에 포함된 제2 도금강판(20)은 면적분율(%)로 마르텐사이트 90% 이상 및 잔량의 기타 불가피한 조직을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
하기 [표 1]은 본 발명의 실시예들 및 비교예들 각각의 MnS계 개재물의 최대 길이(㎛), MnS계 개재물의 평균 길이(㎛) 및 MnS계 개재물의 평균 밀도(개/mm2)를 측정한 표이다. 하기 [표 1]에서 측정한 '폭방향 1/2 지점' 및 '폭방향 1/4 지점'은 도 1, 도 2a 및 도 2b를 참조하여 설명한 것과 동일한 방식으로 측정되었다.
| 폭방향 1/2 지점 | 폭방향 1/4 지점 | |||||
| MnS개재물의 최대 길이 (㎛) |
MnS개재물의 평균 길이 (㎛) |
MnS개재물의 평균 밀도 (개/mm2) |
MnS개재물의 최대 길이 (㎛) |
MnS개재물의 평균 길이 (㎛) |
MnS개재물의 평균 밀도 (개/mm2) |
|
| 시 65 | 15 | 4.7 | 30 | 6 | 1.5 | 127° |
| 시 87 | 32 | 0.4 | 31 | 20 | 0.3 | 121° |
| 시 91 | 76 | 38.3 | 85 | 65 | 19.3 | 101° |
| 시 198 | 16 | 3.2 | 70 | 13 | 2.9 | 116° |
| 시 296 | 150 | 12.2 | 125 | 95 | 7.9 | 98° |
| 시 491 | 88 | 28.6 | 196 | 55 | 13.6 | 85° |
| 교 526 | 81 | 26.7 | 216 | 53 | 15.1 | 78° |
| 교 183 | 221 | 4.0 | 67 | 115 | 2.2 | 77° |
| 교 89 | 80 | 42.0 | 90 | 59 | 22.8 | 72° |
상기 [표 1]을 참조하여 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예1 내지 실시예6의 경우 열간 프레스용 강판의 폭의 1/2 지점에서 MnS계 개재물의 최대 길이는 500㎛이하, 열간 프레스용 강판의 폭의 1/4 지점에서 MnS계 개재물의 최대 길이는 200㎛이하로 나타났다. 또한, 본 발명의 실시예1 내지 실시예6의 경우 열간 프레스용 강판의 폭의 1/2 지점에서 MnS계 개재물의 평균 길이는 200㎛이하, 열간 프레스용 강판의 폭의 1/4 지점에서 MnS계 개재물의 최대 길이는 100㎛이하로 나타났다. 또한, 본 발명의 실시예1 내지 실시예6의 경우 열간 프레스용 강판의 폭의 1/2 지점에서 MnS계 개재물의 평균 밀도는 40개/mm2이하, 열간 프레스용 강판의 폭의 1/4 지점에서 MnS계 개재물의 평균 밀도는 20개/mm2이하로 나타났다. 상기 범위를 만족하는 실시예1 내지 실시예6의 경우 80°이상의 V-벤딩각을 확보할 수 있어, 우수한 굽힘성 및 내지연 파괴 특성을 갖는 것을 확인할 수 있다.
반면, 비교예1 내지 비교예3에서는 MnS계 개재물의 최대 길이, MnS계 개재물의 평균 길이 및/또는 MnS계 개재물의 평균 밀도가 실시예1 내지 실시예6의 범위를 벗어난 것을 알 수 있다. 이러한 비교예1 내지 비교예3은 80°미만의 V-벤딩각을 갖는 것으로 나타났다. 따라서 비교예1 내지 비교예3의 경우 본 발명이 설계하고자 하는 충분한 굽힘성 및 내지연 파괴 특성을 구현하기 어려운 것을 확인할 수 있다.
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.
10: 열간 프레스용 강판, 제1 도금강판
20: 제2 도금강판
30: 이음부
100: 알루미늄계 도금 블랭크
200: 필러 와이어
300: 레이저 헤드
20: 제2 도금강판
30: 이음부
100: 알루미늄계 도금 블랭크
200: 필러 와이어
300: 레이저 헤드
Claims (20)
- 탄소(C): 0.03~0.15wt%, 실리콘(Si): 0.1~1.5wt%, 망간(Mn): 1.0~2.0wt%, 인(P): 0.1wt% 이하, 황(S): 0.01wt% 이하, 붕소(B): 0.0005~0.005wt%, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 바나듐(V) 중 1종 이상의 합: 0.01~1.0wt%, 크롬(Cr): 0.01~0.5wt% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 열간 프레스용 강판에 있어서,
상기 열간 프레스용 강판은 MnS계 개재물을 포함하고, 상기 MnS계 개재물의 면적분율은 5% 이하인, 열간 프레스용 강판. - 제1항에 있어서,
상기 열간 프레스용 강판은 압연 방향과 수직인 폭을 갖고,
상기 MnS계 개재물의 최대 길이는 상기 폭의 1/4 지점에서 200㎛이하인, 열간 프레스용 강판. - 제1항에 있어서,
상기 열간 프레스용 강판은 압연 방향과 수직인 폭을 갖고,
상기 MnS계 개재물의 최대 길이는 상기 폭의 1/2 지점에서 500㎛이하인, 열간 프레스용 강판. - 제1항에 있어서,
상기 열간 프레스용 강판은 압연 방향에 수직인 방향으로의 폭을 갖고,
상기 MnS계 개재물의 평균 길이는 상기 폭의 1/4 지점에서 100㎛이하인, 열간 프레스용 강판. - 제1항에 있어서,
상기 열간 프레스용 강판은 압연 방향에 수직인 방향으로의 폭을 갖고,
상기 MnS계 개재물의 평균 길이는 상기 폭의 1/2 지점에서 200㎛이하인, 열간 프레스용 강판. - 제1항에 있어서,
상기 열간 프레스용 강판은 압연 방향에 수직인 방향으로의 폭을 갖고,
상기 MnS계 개재물의 평균 밀도는 상기 폭의 1/4 지점에서 20개/mm2이하인, 열간 프레스용 강판. - 제1항에 있어서,
상기 열간 프레스용 강판은 압연 방향과 수직인 폭을 갖고,
상기 MnS계 개재물의 평균 밀도는 상기 폭의 1/2 지점에서 40개/mm2이하인, 열간 프레스용 강판. - 제1항에 있어서,
상기 열간 프레스용 강판은 면적분율(%)로,
페라이트 50~90% 및 펄라이트 30% 이하를 포함하는, 열간 프레스용 강판. - 제8항에 있어서,
상기 페라이트의 결정립 평균 크기는 1~10㎛인, 열간 프레스용 강판. - 제1항에 있어서,
상기 열간 프레스용 강판은 철(Fe)계 탄화물을 더 포함하고, 상기 철(Fe)계 탄화물의 평균 직경은 100nm 이하인, 열간 프레스용 강판. - 제1 도금강판;
상기 제1 도금강판과 연결된 제2 도금강판; 및
상기 제1 도금강판과 상기 제2 도금강판의 경계에서 상기 제1 도금강판과 상기 제2 도금강판을 연결하는 이음부;를 포함하고,
상기 제1 도금강판은 제1 소지철과 상기 제1 소지철의 적어도 일면에 부착되며 알루미늄(Al)을 포함하는 제1 도금층을 포함하고, 상기 제2 도금강판은 제2 소지철과 상기 제2 소지철의 적어도 일면에 부착되며 알루미늄(Al)을 포함하는 제2 도금층을 포함하고,
상기 제1 소지철은 탄소(C): 0.03~0.15wt%, 실리콘(Si): 0.1~1.5wt%, 망간(Mn): 1.0~2.0wt%, 인(P): 0.1wt% 이하, 황(S): 0.01wt% 이하, 붕소(B): 0.0005~0.005wt%, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 바나듐(V) 중 1종 이상의 합: 0.01~1.0wt%, 크롬(Cr): 0.01~0.5wt% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
상기 제2 소지철은 탄소(C) 함량이 0.15wt% 이상이고, 상기 제1 도금강판에서 MnS계 개재물의 면적분율은 5% 이하인, 알루미늄계 도금 블랭크. - 제11항에 있어서,
상기 제1 도금강판의 인장강도와 상기 제1 도금강판의 두께를 곱한 값은 상기 제2 도금강판의 인장강도와 상기 제2 도금강판의 두께를 곱한 값보다 작은, 알루미늄계 도금 블랭크. - 제11항에 있어서,
상기 제2 소지철은 탄소(C): 0.15~0.5wt%, 실리콘(Si): 0.1~0.8wt%, 망간(Mn): 0.3~2.0wt%, 인(P): 0.05wt% 이하, 황(S): 0.01wt% 이하, 붕소(B): 0.001~0.005wt%, 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
선택적으로 크롬(Cr): 0.01~0.5wt%, 티타늄(Ti): 0.01~0.1wt%, 니오븀(Nb): 0.01~0.1wt%, 바나듐(V): 0.01~0.1wt%, 몰리브데넘(Mo): 0.01~0.5wt%, 니켈(Ni): 0.01~0.5wt% 및 칼슘(Ca): 0.0001~0.005wt% 중 1종 이상을 더 포함하는, 알루미늄계 도금 블랭크. - 제11항에 있어서,
상기 제2 소지철은 탄소(C): 0.2~0.3wt%, 실리콘(Si): 0.1~0.8wt%, 망간(Mn): 0.8~1.5wt%, 인(P): 0.05wt% 이하, 황(S): 0.01wt% 이하, 붕소(B): 0.001~0.005wt%, 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
선택적으로 크롬(Cr): 0.05~0.3wt%, 티타늄(Ti): 0.01~0.1wt% 및 칼슘(Ca): 0.0001~0.003wt% 중 1종 이상을 더 포함하는, 알루미늄계 도금 블랭크. - 제11항에 있어서,
상기 제2 소지철은 탄소(C): 0.25~0.5wt%, 실리콘(Si): 0.1~0.8wt%, 망간(Mn): 0.4~1.8wt%, 인(P): 0.05wt% 이하, 황(S): 0.01wt% 이하, 붕소(B): 0.001~0.005wt%, 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
선택적으로 크롬(Cr): 0.01~0.5wt%, 티타늄(Ti): 0.01~0.1wt%, 니오븀(Nb): 0.01~0.1wt%, 몰리브데넘(Mo): 0.01~0.4wt% 및 니켈(Ni): 0.01~0.5wt% 중 1종 이상을 더 포함하는, 알루미늄계 도금 블랭크. - 제11항에 있어서,
상기 제1 도금강판은 압연 방향에 수직인 방향으로의 폭을 갖고,
상기 폭 1/2 지점의 절단면에서 측정한 상기 MnS계 개재물의 최대 길이는 500㎛이하인, 알루미늄계 도금 블랭크. - 제11항에 있어서,
상기 제1 도금강판은 압연 방향에 수직인 방향으로의 폭을 갖고,
상기 폭 1/2 지점의 절단면에서 측정한 상기 MnS계 개재물의 평균 길이는 200㎛이하인, 알루미늄계 도금 블랭크. - 제11항에 있어서,
상기 제1 도금강판은 압연 방향에 수직인 방향으로의 폭을 갖고,
상기 폭 1/2 지점의 절단면에서 측정한 상기 MnS계 개재물의 평균 밀도는 40개/mm2이하인, 알루미늄계 도금 블랭크. - 제10항에 있어서,
상기 이음부는 탄소(C) 0.05 중량% 이상 3.0 중량% 미만, 실리콘(Si) 0.01 중량% 이상 1.0 중랑% 미만, 망간(Mn) 0.5 중량% 이상 3.0 중량% 미만, 인(P) 0 초과 0.2 중량% 미만, 황(S) 0 초과 0.2 중량% 미만, 티타늄(Ti) 0 중량% 초과 0.5 중량% 미만, 보론(B) 0.0005 중량% 이상 0.01 중량% 미만, 알루미늄(Al) 0 중량% 초과 1.5 중량% 미만, 잔부의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는, 알루미늄계 도금 블랭크. - 제10항에 있어서,
상기 제1 도금강판은 철(Fe)계 탄화물을 더 포함하고, 상기 철(Fe)계 탄화물의 평균 직경은 100nm 이하인, 알루미늄계 도금 블랭크.
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