KR20230100738A - 코팅 강판 및 고강도 프레스 경화 강 부품 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 중량%로, C 0.15-0.25%, Mn 0.5-1.8%, Si 0.1-1.25%, Al 0.01-0.1%, Cr 0.1-1.0%, Ti 0.01-0.1%, B 0.001-0.004%, P ≤ 0.020%, S ≤ 0.010%, N ≤ 0.010% 를 포함하고 잔부가 철 및 제련으로 인한 불가피한 불순물인 조성을 갖는 코팅 강판 및 프레스 경화 강 부품을 다룬다. 프레스 경화 강 부품은, 표면 분율로 95% 초과의 마르텐사이트 및 5% 미만의 베이나이트를 포함하는 미세조직을 갖는 벌크, 강 부품의 표면에의 코팅층, 코팅층과 벌크 사이의 페라이트 상호확산 층을 포함하고, 상호확산 층에서의 페라이트 결정립 폭 GWint 와 벌크에서의 구오스테나이트 결정립 크기 PAGSbulk 사이의 비율이 다음의 식: (GWint / PAGSbulk ) -1 ≥ 30% 을 만족시킨다.
Description
본 발명은 굽힘성이 양호한 고강도 프레스 경화 강 부품 및 코팅 강판에 관한 것이다.
고강도 프레스 경화 부품은 침입방지 또는 에너지 흡수 기능을 위한 자동차의 구조적 요소로서 사용될 수 있다. 이러한 유형의 응용에서는 높은 기계적 강도, 높은 내충격성 및 양호한 내식성을 결합한 강 부품을 생산하는 것이 바람직하다. 더욱이, 자동차 산업의 주요 과제 중 하나는 안전 요건을 소홀히 함이 없이 지구 환경 보전의 측면에서 차량의 연비를 개선하기 위해 차량의 중량을 줄이는 것이다.
이러한 중량 감소는 특히 마르텐사이트 또는 베이나이트-마르텐사이트 미세조직을 갖는 강 부품의 사용 덕분에 달성될 수 있다.
공보 WO2016104881 은 내충격특성을 요구하는, 그리고 더 구체적으로는 1300 MPa 이상의 인장 강도를 갖는, 자동차 등의 구조 부품으로서 사용되는 열간 프레스 성형 부품, 및 강재를 오스테나이트 단상이 형성될 수 있는 온도로 가열하고 몰드를 사용하여 켄칭 및 열간 성형함으로써 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이러한 특성을 얻기 위해, 베이스 강판은 표면에 50 ㎛ 미만의 얇은 페라이트층을 포함하고, 탄화물 크기 및 밀도가 제어되어야 한다. 기재 내의 이 페라이트층은 도금 층에 형성된 미세 크랙이 베이스로 전파되는 것을 억제할 수 있게 하지만, 굽힘 각도가 70°미만인 낮은 굽힘성을 초래한다.
공보 WO2018179839 는 두께 방향으로 변화하는 미세조직을 갖는 강판을 열간 프레스하여 수득되는 열간 프레스 부품에 관한 것으로, 적어도 90%의 페라이트로 이루어진 연질층, 페라이트와 마르텐사이트로 이루어진 천이층, 및 주로 마르텐사이트계인 경질층을 갖고, 고강도와 고굽힘성 쌍방을 갖는다. 이러한 특성을 얻기 위해, 냉연 강판은 노점 온도가 50℃ 내지 90℃ 인 분위기에서 어닐링되는데, 이는 알루미늄 합금 코팅에 해로울 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하고, 인장 강도 TS 가 1350 MPa 이상이고 굽힘 각도가 70°초과인 높은 기계적 특성들의 조합을 갖는 프레스 경화 강 부품을 제공하는 것이다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 프레스 경화 강 부품은 1000 MPa 이상의 항복 강도 YS 를 갖는다.
본 발명의 다른 목적은 열간 성형에 의해 이러한 프레스 경화 강 부품으로 변태될 수 있는 코팅 강판을 수득하는 것이다.
본 발명의 목적은 청구항 1 에 따른 강판을 제공함으로써 달성된다. 다른 목적은 청구항 2 에 따른 방법을 제공함으로써 달성된다. 본 발명의 다른 목적은 청구항 3 에 따른 프레스 경화 강 부품을 제공함으로써 달성된다. 강 부품은 청구항 4 내지 6 중 어느 한 항에 따른 특징을 또한 포함할 수 있다. 다른 목적은 청구항 7 에 따른 방법을 제공함으로써 달성된다.
이제 첨부 도면을 참조하여 어떠한 제한을 도입함이 없이 본 발명은 상세하게 설명되고 예로써 실증될 것이다.
도 1a 는 본 발명에 따르지 않는 시험 4 의 코팅 강판의 개략적인 단면을 나타낸다.
도 1b 는 본 발명에 따르지 않는 시험 4 로부터의 프레스 경화 강 부품의 개략적인 단면을 나타낸다.
도 2a 는 본 발명에 따르지 않는 시험 5 의 코팅 강판의 개략적인 단면을 나타낸다.
도 2b 는 본 발명에 따르지 않는 시험 5 로부터의 프레스 경화 강 부품의 개략적인 단면을 나타낸다.
도 3a 는 본 발명에 따른, 시험 1 및 2 의 코팅 강판의 개략적인 단면을 나타낸다.
도 3b 는 본 발명에 따른 시험 1 및 2 로부터의 프레스 경화 강 부품의 개략적인 단면을 나타낸다.
도 4a 는 본 발명에 따른 시험 3 의 코팅 강판의 개략적인 단면을 나타낸다.
도 4b 는 본 발명에 따른 시험 3 으로부터의 프레스 경화 강 부품의 개략적인 단면을 나타낸다.
도 5a 는 본 발명에 따르지 않는 시험 9 의 코팅 강판의 개략적인 단면을 나타낸다.
도 5b 는 본 발명에 따르지 않는 시험 9 로부터의 프레스 경화 강 부품의 개략적인 단면을 나타낸다.
도 1b 는 본 발명에 따르지 않는 시험 4 로부터의 프레스 경화 강 부품의 개략적인 단면을 나타낸다.
도 2a 는 본 발명에 따르지 않는 시험 5 의 코팅 강판의 개략적인 단면을 나타낸다.
도 2b 는 본 발명에 따르지 않는 시험 5 로부터의 프레스 경화 강 부품의 개략적인 단면을 나타낸다.
도 3a 는 본 발명에 따른, 시험 1 및 2 의 코팅 강판의 개략적인 단면을 나타낸다.
도 3b 는 본 발명에 따른 시험 1 및 2 로부터의 프레스 경화 강 부품의 개략적인 단면을 나타낸다.
도 4a 는 본 발명에 따른 시험 3 의 코팅 강판의 개략적인 단면을 나타낸다.
도 4b 는 본 발명에 따른 시험 3 으로부터의 프레스 경화 강 부품의 개략적인 단면을 나타낸다.
도 5a 는 본 발명에 따르지 않는 시험 9 의 코팅 강판의 개략적인 단면을 나타낸다.
도 5b 는 본 발명에 따르지 않는 시험 9 로부터의 프레스 경화 강 부품의 개략적인 단면을 나타낸다.
이제, 본 발명에 따른 강의 조성을 설명하며, 함량은 중량% 로 표현된다.
본 발명에 따르면, 탄소 함량은 만족스러운 강도를 확보하기 위해 0.15% 내지 0.25 % 이다. 탄소가 0.25% 를 초과하면, 강판의 용접성 및 굽힘성이 저하될 수 있다. 탄소 함량이 0.15% 미만이면, 인장 강도가 목표치에 도달하지 않을 것이다.
망간 함량은 0.5% 내지 1.8 % 이다. 1.8% 초과로 첨가하면, 중심 편석 위험이 증가하여 굽힘성을 손상시킨다. 0.5% 미만에서는 강판의 경화능이 감소된다. 바람직하게는, 망간 함량은 0.8% 내지 1.5% 이다.
본 발명에 따르면, 규소 함량은 0.1% 내지 1.25% 이다. 규소는 고용체 경화에 참여하는 원소이다. 규소는 탄화물 형성을 제한하기 위해 첨가된다. 1.25% 초과에서, 표면에 규소 산화물이 형성되고, 이는 강의 코팅성을 손상시킨다. 더욱이, 강판의 용접성이 감소될 수 있다. 바람직하게는, 규소 함량은 0.2% 내지 1.25% 이다. 더 바람직하게는, 규소 함량은 0.3% 내지 1.25% 이다.
알루미늄이 정교화 (elaboration) 동안 액상의 강을 탈산시키기에 매우 효과적인 원소이므로, 알루미늄 함량은 0.01% 내지 0.1% 이다. 알루미늄은 티타늄 함량이 충분하지 않으면 붕소를 보호할 수 있다. 알루미늄 함량은 프레스 경화 동안 페라이트 형성 및 산화 문제를 피하기 위해 0.1% 미만이다. 바람직하게는, 알루미늄 함량은 0.01% 내지 0.05% 이다.
본 발명에 따르면, 크롬 함량은 0.1% 내지 1.0 % 이다. 크롬은 고용체 경화에 참여하는 원소이고, 0.1% 보다 높아야 한다. 가공성 문제 및 비용을 제한하기 위해 크롬 함량은 1.0% 미만이다.
티타늄 함량은 BN 의 형성으로부터 붕소를 보호하기 위해 0.01% 내지 0.1% 이다. 티타늄 함량은 TiN 형성을 피하기 위해 0.1% 로 제한된다.
본 발명에 따르면, 붕소 함량은 0.001% 내지 0.004% 이다. 붕소는 강의 경화능을 향상시킨다. 연속 주조 동안 슬래브 파괴 위험을 피하기 위해, 붕소 함량은 0.004% 이하이다.
일부 원소들이 선택적으로 첨가될 수 있다.
몰리브덴 함량은 선택적으로 0.40% 까지 첨가될 수 있다. 붕소처럼, 몰리브덴은 강의 경화능을 향상시킨다. 몰리브덴은 비용을 제한하기 위해 0.40% 이하이다.
본 발명에 따르면, 강의 연성을 향상시키기 위해 니오븀이 선택적으로 0.08% 까지 첨가될 수 있다. 0.08% 초과로 첨가하면, NbC 또는 Nb(C,N) 탄화물의 형성 위험이 증가하여 굽힘성을 손상시킨다. 바람직하게는, 니오븀 함량은 0.05% 이하이다.
또한 선택적 원소로서 칼슘이 0.1% 까지 첨가될 수 있다. 액체 단계에서 Ca 의 첨가는 연속 주조의 주조성을 촉진하는 미세 산화물을 생성할 수 있게 한다.
강의 조성의 잔부는 철 및 제련으로 인한 불순물이다. 이 점에서, P, S 및 N 은 적어도 불가피한 불순물인 잔류 원소로서 간주된다. S 함량은 0.010 % 미만, P 함량은 0.020 % 미만, N 함량은 0.010 % 미만이다.
이제, 본 발명에 따른 코팅 강판의 미세조직을 설명한다.
본 발명의 코팅 강판의 단면이 도 3a 및 도 4a 에 개략적으로 도시되어 있다. 코팅 강판은 상부에 두께 1 ㎛ 내지 100 ㎛ 의 페라이트층 (4) 및 코팅층 (1) 을 포함하는 탈탄층 (3) 으로 덮인 벌크 (2) 를 포함한다. 바람직하게, 페라이트층의 두께는 20 ㎛ 내지 100 ㎛ 이다. 더 바람직하게는, 페라이트층의 두께는 25 ㎛ 내지 100 ㎛ 이다. 더 바람직하게는, 페라이트층의 두께는 25 ㎛ 내지 80 ㎛ 이다.
피복 강판 (2) 의 벌크는, 표면 분율로 60% 내지 90% 의 페라이트를 포함하며 잔부가 마르텐사이트-오스테나이트 아일랜드들, 펄라이트 또는 베이나이트인 미세조직을 갖는다.
이 페라이트는 냉연 강판의 임계간 어닐링 동안에 형성된다. 미세조직의 잔부는 소킹 종료 시의 오스테나이트이며, 이는 강판의 냉각 동안에 마르텐사이트-오스테나이트 아일랜드들, 펄라이트 또는 베이나이트로 변태된다.
벌크 위에 존재하는 탈탄층은 노점 온도를 엄격하게 -10℃ 초과 20℃ 이하로 설정하도록 노 내의 분위기의 제어 덕분에 냉연 강판의 어닐링 동안에 수득된다.
본 발명에 따른 코팅 강판은 임의의 적절한 제조 방법에 의해 제조될 수 있고, 당업자는 이를 규정할 수 있다. 그렇지만, 이하의 단계들을 포함하는 본 발명에 따른 방법을 사용하는 것이 바람직하다:
전술한 강 조성을 갖는, 추가로 열간 압연될 수 있는 반제품이 제공된다. 반제품을 1150℃ 내지 1300℃의 온도에서 재가열한다.
이어서, 강판을 800℃ 내지 950℃ 의 마무리 열간 압연 온도에서 열간 압연한다.
이어서, 열연 강을 670℃ 미만의 온도 Tcoil 에서 냉각 및 코일링하고, 선택적으로 산화를 제거하기 위해 산세한다.
이어서, 코일링된 강판을 선택적으로 냉간 압연하여 냉연 강판을 수득한다. 냉간 압하율은 바람직하게는 20% 내지 80% 이다. 20% 미만에서, 후속 열처리 동안의 재결정이 바람직하지 않고, 이는 강판의 연성을 손상시킬 수 있다. 80% 초과에서, 냉간압연 동안 가장자리 균열 위험이 존재한다.
이어서 강판을 0% 내지 15% 의 H2 를 갖는 HNx 분위기에서 700℃ 내지 850℃의 어닐링 온도 TA 로 어닐링하고, 상기 어닐링 온도 TA 에서 10s 내지 1200s의 유지 시간 tA 동안 유지하여, 어닐링된 강판을 수득한다. 700℃ 미만에서는, 그 상부에 페라이트층을 수득하기에는 탈탄층의 형성의 속도가 너무 느리다. 유지 시간 tA 는 페라이트층이 형성되도록 10s 이상이며, 이 페라이트층의 두께를 제한하기 위해 1200s 이하이다.
이러한 어닐링 동안, 노 내의 분위기는 본 발명에 따른 탈탄층을 형성하기 위해 엄격하게 -10℃ 초과 그리고 +20℃ 이하의 노점 온도 TDP1 을 갖도록 제어된다. TDP1 이 -10℃ 이하이면, 탈탄층의 형성이 느려지고, 그 상부에 페라이트층이 형성되지 않는다. 강 부품의 굽힘성이 너무 낮을 것이다. TDP1 이 20℃ 초과이면, 강판 표면이 완전히 산화되어 강판의 도금성 및 기계적 특성을 손상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 어닐링된 강판은 700℃ 내지 850℃ 의 어닐링 온도 T2 로 가열되고, 10s 내지 1200s 의 유지 시간 t2 동안 상기 온도 T2 에서 유지되며, 분위기는 엄격하게 -10℃ 초과 및 +20℃ 이하인 노점 TDP2 를 갖는다. 이어서, 강판은 알루미늄 합금 코팅으로 코팅된다.
이제, 본 발명에 따른 프레스 경화 강 부품의 미세조직을 설명한다. 프레스 경화 강 부품의 단면이 도 3b 및 도 4b 에 개략적으로 도시되어 있다.
강 부품은 벌크로부터 강 부품의 표면까지 연속적으로 다음을 포함한다:
- 표면 분율로, 95% 초과의 마르텐사이트 및 5% 미만의 베이나이트를 포함하는 미세조직을 갖는 벌크 (7),
- 페라이트 상호확산 층 (6),
- 알루미늄에 기초한 코팅층(5).
본 발명에 따른 강판에서 잘라 낸 강 블랭크의 가열 동안, 벌크의 모든 미세조직 엘리먼트들은 오스테나이트로 변태되고, 탈탄층의 페라이트는 벌크의 오스테나이트보다 더 넓은 결정립 크기를 갖는 오스테나이트로 변태된다. 열간 성형 후에, 강 부품은 이어서 다이-켄칭된다. 상호확산 층은 이전의 넓은 결정립 크기 오스테나이트 층으로부터 성장하여, 벌크에서의 구오스테나이트 결정립 크기보다 더 큰 결정립 폭을 갖는다. 상호확산 층에서의 페라이트 결정립 폭 GWint 와 벌크에서의 구오스테나이트 결정립 크기 PAGSbulk 사이의 비율은, 기계적 특성을 저하시키지 않으면서 강판의 굽힘성을 향상시키기 위해, 다음의 식을 만족시킨다: (GWint / PAGSbulk ) -1 ≥ 30%. 페라이트 결정립 폭은 2 개의 평행한 결정립계들 사이의 평균 거리이며, 결정립계들은 강판 두께의 방향으로 배향된다. 본 발명에 따른 어닐링 온도 TA, 어닐링 시간 tA 및 노점 온도 TDP1 의 조합은 상호확산 층에서 큰 결정립 폭을 수득할 수 있게 한다. 더욱이, 프레스 성형 전에 강 블랭크의 가열은 벌크에서 작은 PAGS 를 수득할 수 있게 한다.
일 실시형태에서, 프레스 경화 강 부품은 도 4b 에 (8) 로 나타낸 바와 같이, 벌크와 상호확산 층 사이에 탄소 구배를 갖는 마르텐사이트 층을 더 포함할 수 있다. 강 블랭크의 가열 동안, 탄소는 벌크로부터 표면으로 확산된다. 이어서, 탈탄층의 페라이트 상부가 탄소 구배를 갖는 오스테나이트 층에서 변태된다. 다이-켄칭 동안, 탄소 구배를 갖는 이 오스테나이트 층은 탄소 구배를 갖는 마르텐사이트 층에서 변태된다.
본 발명에 따른 프레스 경화 강 부품은 1350 MPa 이상의 인장 강도 TS 및 70°초과의 굽힘 각도를 갖는다. 굽힘 각도는 방법 VDA238-100 굽힘 표준 (1.5 mm 의 두께로 정규화함) 에 따라 프레스 경화 부품들에서 결정되었다.
본 발명의 바람직한 실시형태에서, 항복 강도 YS 는 1000 MPa 이상이다.
TS 및 YS 는 ISO 표준 ISO 6892-1 에 따라 측정된다.
본 발명에 따른 프레스 경화 강 부품은 임의의 적절한 제조 방법에 의해 제조될 수 있고, 당업자는 이를 규정할 수 있다. 그렇지만, 이하의 단계들을 포함하는 본 발명에 따른 방법을 사용하는 것이 바람직하다:
본 발명에 따른 코팅 강판을 미리 결정된 형상으로 절단하여 강 블랭크를 수득한다. 이어서, 강 블랭크를 10s 내지 900s 동안 880℃ 내지 950℃ 의 온도로 가열하여, 가열된 강 블랭크를 수득한다. 이어서, 가열된 블랭크는 열간 성형 및 다이-켄칭 전에 성형 프레스로 이송된다.
이제, 결코 제한적이지 않은 이하의 예에 의해 본 발명을 설명한다.
예
7 개의 그레이드 (그 조성은 표 1 에 수집되어 있음) 가 반제품으로 주조되고 강판으로 가공된 후, 표 2 에 수집된 공정 파라미터들을 따라 강 부품으로 가공되었다.
표 1 - 조성
테스트된 조성은 아래의 표에 수집되어 있고, 원소 함량은 중량% 로 표현된다:
강 A-D 는 본 발명에 따른다.
밑줄 친 값: 본 발명에 해당하지 않음
표 2 - 공정 파라미터
주조된 상태의 강 반제품을 1200℃ 에서 재가열하고, 800 내지 950℃ 의 마무리 열간압연 온도로 열간압연하고, 550℃ 에서 코일링하고, 압하율 60% 로 냉간압연하였다. 이어서, 강판을 온도 TA 로 가열하고, 제어된 노점을 갖고, 5% 의 H2 를 갖는 HNx 분위기에서, 유지 시간 tA 동안 상기 온도에서 유지하였다. 이어서, 강판을 560 내지 700℃의 온도로 냉각시킨 다음, 10%의 규소를 포함하는 알루미늄-규소 코팅으로 용융 도금하였다.
샘플 3 은 코팅 전에 온도 T2 에서 2차 어닐링을 거쳤으며, 강판은 5%의 H2 및 제어된 노점을 갖는 HNx 분위기에서 유지 시간 t2 동안 상기 온도 T2 에서 유지된다. 다음의 특정 조건이 적용되었다:
코팅 강판을 분석하였고, 탈탄층의 대응 특성을 표 3 에 수집하였다.
표 3 - 코팅 강판의 탈탄층의 특성
이어서, 코팅 강판을 절단하여 강 블랭크를 수득하고, 900℃에서 6분 동안 가열하고, 열간 성형하였다. 강 부품들을 분석하였고, 대응하는 미세조직, 상호확산 층에서의 페라이트 결정립 폭 GWint, 및 벌크 내의 구오스테나이트 결정립 크기 PAGSbulk 를 표 4 에 수집한다. 기계적 특성들을 표 5 에 수집한다.
표 4 - 프레스 경화 강 부품의 미세조직
표면 분율, 상호확산 층에서의 페라이트 결정립 폭 및 PAGS 는 다음의 방법을 통해 결정된다: 프레스 경화 강 부품에서 시편을 절단하고, 미세조직이 드러나도록 연마하고 그 자체로 알려진 시약으로 에칭한다. 그 후 단면을 BSE (Back Scattered Electron) 디바이스에 커플링된, 5000x 이상의 배율로 광학 또는 주사 전자 현미경을 통해, 예컨대 "FEG-SEM" (Scanning Electron Microscope with a Field Emission Gun) 으로 검사한다.
표 5 - 프레스 경화 강 부품의 기계적 특성
테스트된 샘플들의 기계적 특성을 결정하였고, 아래의 표에 수집하였다:
예들은 본 발명에 따른 강 부품들, 즉 예 1-3 이 그들의 특정 조성 및 미세조직 덕분에 모든 목표 특성을 나타내는 것임을 보여준다.
도 3a 는 시험 1 및 2 의 코팅 강판의 개략적인 단면을 보여준다. 본 발명의 공정 파라미터들, 어닐링 온도 TA, 어닐링 시간 tA 및 노점 온도 TDP1 의 조합은 탈탄층 (3) 을 수득할 수 있게 하며, 여기서 상부 (4) 에 페라이트 층이 형성된다.
이어서, 코팅 강판은 열간 성형된다. 도 3b 는 시험 1 및 2 의 프레스 경화 강 부품의 개략적인 단면을 보여준다.
상호확산 층 (6) 에 형성된 페라이트의 결정립 폭은 가열 시에 오스테나이트 형성이 일어나는 순수 페라이트층의 유산이며, 결정립 크기가 더 크다. 상호확산 층은 이러한 큰 오스테나이트 결정립 크기에서 성장한다. 그리고, 상호확산 층 (6) 에서의 페라이트의 결정립 폭은 벌크 (7) 에서의 구오스테나이트 결정립 크기보다 더 커서, 70°보다 더 높은 굽힘 각도를 갖는 양호한 굽힘성을 유도한다.
도 4a 는 시험 3 의 코팅 강판의 개략적인 단면을 보여준다. 본 발명의 공정 파라미터들, 어닐링 온도 TA, 어닐링 시간 tA 및 노점 온도 TDP1 의 조합은, 더 긴 어닐링 시간 덕분에 시험 1 및 2 에서보다 상부에 더 깊게 페라이트 층 (4) 이 있는 탈탄층 (3) 을 형성하게 한다.
이어서, 코팅 강판은 열간 성형된다. 도 4b 는 시험 3 으로부터의 프레스 경화 강의 개략적인 단면을 나타낸다.
상호확산 층 (6) 에서의 페라이트의 결정립 크기는 강 부품의 가열 동안에 오스테나이트 형성이 일어나는 순수 페라이트 층의 유산이며, 결정립 크기가 더 크다. 상호확산 층은 이러한 더 큰 오스테나이트 결정립 크기에서 성장한다. 그리고, 상호확산 층 (6) 에서의 페라이트 결정립 폭은 벌크 (7) 에서의 구오스테나이트 결정립 크기보다 더 커서, 70°보다 더 높은 굽힘 각도를 갖는 양호한 굽힘성을 유도한다. 또한, 코팅 강판의 두꺼운 페라이트층 (3) 으로 인해, 프레스 경화 강 부품의 상호확산 층과 벌크 사이에 탄소 구배를 갖는 마르텐사이트 층이 형성되어, 1350 MPa 보다 높은 인장 강도를 초래한다.
시험 4 에서, 강판의 조성은 본 발명에 따른 시험 1 과 동일하다. 시험 1 과의 비교에 의해, 강판의 어닐링 동안의 노점 온도는 코팅 강판에서 상부 페라이트 부분이 있는 탈탄층을 수득하기에는 너무 낮다. 도 1a 는 코팅층 (1) 및 벌크 (2) 를 갖는 이 시험들의 코팅 강판의 개략적인 단면을 보여준다.
이어서, 코팅 강판은 열간 성형된다. 도 1b 는 시험 4 로부터의 프레스 경화 강 부품의 개략적인 단면을 나타낸다. 페라이트 층의 부존재로 인해, 상호확산 층 (6) 에서의 페라이트 결정립 폭은 벌크 (7) 에서의 구오스테나이트 결정립 크기와 동등하여, 70°미만의 낮은 굽힘 각도를 초래한다.
시험 5 에서, 코팅 강판은 도 2a 에 개략적으로 나타낸 바와 같이 상부에 페라이트층이 없는 탈탄층을 갖는다. 페라이트층의 부존재는 탈탄 동역학을 늦추는 -10℃ 의 낮은 노점 온도 TDP1 때문이다.
이어서, 코팅 강판은 열간 성형된다. 도 2b 는 시험 5 로부터의 프레스 경화 강 부품의 개략적인 단면을 나타낸다. 페라이트 층의 부존재로 인해, 상호확산 층 (6) 에서의 페라이트 결정립 폭은 벌크 (7) 에서의 구오스테나이트 결정립 크기와 동등하여, 70°미만의 낮은 굽힘 각도를 초래한다.
시험 6 및 7 에서, 강판은 0.14% 의 낮은 탄소 수준을 갖는다. 시험 6 에서, -35℃ 의 낮은 노점 온도 TDP1 은 코팅 강판에서 탈탄층 및 페라이트층이 성장하게 할 수 없다. 그에 비해, 시험 7 에서, 시험 6 과 동일한 온도 및 동일한 시간 동안, 하지만 -10℃ 의 노점 온도로 강판을 어닐링하였다. 이 더 높은 노점 온도는 강판의 낮은 탄소 수준 덕분에 페라이트 층과 함께, 탈탄층을 수득할 수 있게 한다. 그러나, 이러한 낮은 탄소 수준은 프레스 경화 강 부품에서 원하는 기계적 특성을 얻는 것을 허용하지 않는다. 특히, 인장 강도가 1350 MPa 미만이다.
시험 8 에서, 강판은 0.08% 의 낮은 탄소 수준을 갖는다. 공정 파라미터에 결합된 이 낮은 탄소 함량은 페라이트층 없이 코팅 강판에서 탈탄층을 초래한다. 그럼에도 불구하고, 낮은 탄소 수준 때문에 프레스 경화 강 부품의 항복 강도 및 인장 강도가 획득되지 않는다.
시험 9 에서, 강판은 3600s 동안 소킹 온도에서 유지되며, 이는 코팅 강판에서 이전 시험들보다 탈탄층에서 더 두꺼운 페라이트 층을 형성한다. 도 5a 는 시험 9 의 코팅된 강판의 개략적인 단면을 나타내며, 코팅 층 (1), 탈탄층 (3), 더 조대한 결정립 크기를 갖는 더 두꺼운 페라이트 층 (4), 및 벌크 (2) 를 갖는다.
이어서, 코팅 강판을 열간 성형하고, 도 5b 는 시험 9 로부터의 프레스 경화 강 부품의 개략적인 단면을 나타낸다. 강 부품의 가열 동안, 벌크의 미세조직은 오스테나이트이고, 두꺼운 페라이트 층은 탄소 구배를 갖는 오스테나이트 층에서 변태된다. 그러나, 100 ㎛ 보다 높은 페라이트 층의 두께로 인해, 페라이트 층은 탄소 구배를 갖는 오스테나이트 층과 상호확산 층 사이에 남아 존재한다.
강 부품의 다이 켄칭 동안, 페라이트 층은 여전히 존재하고, 탄소 구배를 갖는 오스테나이트 층은 탄소 구배를 갖는 마르텐사이트 층으로 변태되어, 다상 층을 초래한다. 이는 항복 강도 및 인장 강도의 감소를 촉발한다.
시험 10 에서, 강판은 0.25% 보다 높은 탄소 함량을 갖는다. -40℃ 의 낮은 노점 온도 TDP1 은 탈탄층의 성장을 허용하지 않아서, 코팅 강판에 페라이트 층이 부존재하고, 프레스 경화 부품에서 70°미만의 낮은 굽힘 각도를 초래한다.
Claims (7)
- 중량% 로,
C : 0.15 - 0.25 %
Mn : 0.5 - 1.8 %
Si : 0.1 - 1.25 %
Al : 0.01 - 0.1 %
Cr : 0.1 - 1.0 %
Ti : 0.01 - 0.1 %
B : 0.001 - 0.004 %
P ≤ 0.020 %
S ≤ 0.010 %
N ≤ 0.010 %
를 포함하고, 중량% 로,
Mo ≤ 0.40 %
Nb ≤ 0.08 %
Ca ≤ 0.1 %
중 하나 이상을 선택적으로 포함하는 조성을 갖는 강으로 이루어진 코팅 강판으로서,
상기 조성의 잔부는 철 및 제련으로 인한 불가피한 불순물이고,
상기 코팅 강판은, 벌크로부터 상기 코팅 강판의 표면까지,
- 표면 분율로 60% 내지 90% 의 페라이트를 포함하고 잔부가 마르텐사이트-오스테나이트 아일랜드들, 펄라이트 또는 베이나이트인 미세조직을 갖는 벌크,
- 상기 벌크를 덮는 (top) 탈탄층으로서, 상부에 두께 1 ㎛ 내지 100 ㎛ 의 페라이트층을 포함하는, 상기 탈탄층,
- 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진 코팅층
을 포함하는, 코팅 강판. - 코팅 강판의 제조 방법으로서, 하기 연속적인 단계들:
- 제 1 항에 따른 조성을 갖는 강을 주조하여, 슬래브를 수득하는 단계,
- 상기 슬래브를 1100℃ 내지 1300℃ 의 온도 Treheat 로 재가열하는 단계,
- 재가열된 상기 슬래브를 800℃ 내지 950℃ 의 마무리 열간압연 온도에서 열간압연하는 단계,
- 열간압연된 상기 강판을 670℃ 미만의 코일링 온도 Tcoil 에서 코일링하여, 코일링된 강판을 수득하는 단계,
- 선택적으로 상기 코일링된 강판을 산세하는 단계,
- 선택적으로 상기 코일링된 강판을 냉간압연하여, 냉간압연 강판을 수득하는 단계,
- 열간압연 강판 또는 냉간압연 강판을 700℃ 내지 850℃ 의 어닐링 온도 TA 로 가열하고, 상기 강판을 상기 온도 TA 에서 10s 내지 1200s 의 유지 시간 tA 동안 유지하여, 어닐링된 강판을 수득하는 단계로서, 분위기는 0% 내지 15% 의 H2 를 포함하고 엄격하게 -10℃ 초과 그리고 +20℃ 이하의 노점 TDP1 을 갖는, 상기 어닐링된 강판을 수득하는 단계,
- 상기 어닐링된 강판을 560℃ 내지 700℃ 의 온도 범위로 냉각시키는 단계,
- 상기 어닐링된 강판을 알루미늄 또는 알루미늄 합금 코팅으로 코팅하는 단계,
- 코팅 강판을 실온으로 냉각시키는 단계
를 포함하는, 코팅 강판의 제조 방법. - 프레스 경화 강 부품으로서, 상기 강 부품은 중량% 로,
C : 0.15 - 0.25 %
Mn : 0.5 - 1.8 %
Si : 0.1 - 1.25 %
Al : 0.01 - 0.1 %
Cr : 0.1 - 1.0 %
Ti : 0.01 - 0.1 %
B : 0.001 - 0.004 %
P ≤ 0.020 %
S ≤ 0.010 %
N ≤ 0.010 %
를 포함하고, 중량% 로,
Mo ≤ 0.40 %
Nb ≤ 0.08 %
Ca ≤ 0.1 %
중 하나 이상을 선택적으로 포함하는 조성을 갖고,
상기 조성의 잔부는 철 및 제련으로 인한 불가피한 불순물이고,
상기 강 부품은, 벌크로부터 상기 강 부품의 표면까지 연속적으로,
- 표면 분율로 95% 초과의 마르텐사이트 및 5% 미만의 베이나이트를 포함하는 미세조직을 갖는 벌크,
- 페라이트 상호확산 층,
- 알루미늄에 기초한 코팅층을 포함하고,
상기 상호확산 층에서의 페라이트 결정립 폭 GWint 와 상기 벌크에서의 구오스테나이트 결정립 크기 PAGSbulk 사이의 비율이 다음의 식:
(GWint / PAGSbulk ) -1 ≥ 30%
을 만족시키는, 프레스 경화 강 부품 - 제 3 항에 있어서,
상기 프레스 경화 강 부품은 상기 벌크와 상기 페라이트 상호확산 층 사이에 탄소 구배를 갖는 마르텐사이트 층을 포함하는, 프레스 경화 강 부품. - 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
상기 프레스 경화 강 부품은 1350 MPa 이상의 인장 강도 TS 및 70°초과의 굽힘 각도를 갖는, 프레스 경화 강 부품. - 제 5 항에 있어서,
상기 프레스 경화 강 부품은 1000 MPa 이상의 항복 강도 YS 를 갖는, 프레스 경화 강 부품. - 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 프레스 경화 강 부품의 제조 방법으로서, 하기 연속적인 단계들:
- 제 1 항에 따른 조성을 갖는 강의 또는 제 2 항에 따른 방법에 의해 제조된 강판을 제공하는 단계,
- 상기 강판을 미리 결정된 형상으로 절단하여, 강 블랭크를 수득하는 단계,
- 상기 강 블랭크를 10s 내지 900s 동안 880℃ 내지 950℃ 의 온도로 가열하여, 가열된 강 블랭크를 수득하는 단계,
- 상기 가열된 강 블랭크를 성형 프레스 (forming press) 로 이송하는 단계,
- 상기 가열된 강 블랭크를 상기 성형 프레스에서 열간 성형하여, 성형 부품을 수득하는 단계,
- 상기 성형 부품을 다이-켄칭하는 단계
를 포함하는, 프레스 경화 강 부품의 제조 방법.
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