KR20230128107A - 핫 스탬프 성형체 - Google Patents

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KR20230128107A
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고다이 무라사와
신고 후지나카
유리 도다
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닛폰세이테츠 가부시키가이샤
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Abstract

이 핫 스탬프 성형체는, 화학 조성이, 질량%로, C: 0.15% 이상, 0.50% 이하, Si: 0.10% 이상, 3.00% 이하, Mn: 0.10% 이상, 3.00% 이하, P: 0.10% 미만, S: 0.10% 미만, N: 0.10% 미만, Ti: 0.020% 이상, 0.150% 이하, B: 0.002% 이상, 0.010% 이하를 포함하고, 임의로, Al, Cr, Mo, Co, Ni, Cu, V, W, Ca, Mg 및 REM을 포함하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고, 마이크로 조직이, 체적 분율로, 85% 이상의 마르텐사이트와, 15% 미만의 잔류 오스테나이트를 갖고, 상기 마이크로 조직에 있어서, 나노 경도의 도수 분포의 표준 편차가 0.70GPa 이하이며, 또한 평균 결정 입경이 4.0μm 이하이다.

Description

핫 스탬프 성형체
본 발명은 핫 스탬프 성형체에 관한 것이다.
본원은, 2021년 02월 10일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2021-019911호에 기초해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
근년, 환경 보호 및 지구 온난화의 방지를 위해서, 화학 연료의 소비를 억제하는 것이 요청되고 있다. 이러한 요청은, 예를 들어 이동 수단으로서 매일의 생활이나 활동에 없어서는 안되는 자동차에 대해서도 예외가 아니다. 이러한 요청에 대하여, 자동차에서는, 차체의 경량화 등에 의한 연비의 향상 등이 검토되고 있다. 자동차의 구조 대부분은, 철, 특히 강판에 의해 형성되어 있으므로, 이 강판을 얇게 해서 중량을 저감하는 것이, 차체의 경량화에 있어서 효과가 크다. 그러나, 단순하게 강판의 두께를 얇게 해서 강판의 중량을 저감하면, 구조물로서의 강도가 저하되고, 안전성이 저하되는 것이 염려된다. 그 때문에, 강판의 두께를 얇게 하기 위해서는, 구조물의 강도를 저하시키지 않도록, 사용되는 강판의 기계적 강도를 높게 하는 것이 요구된다.
따라서, 강판의 기계적 강도를 높이는 것에 의해, 이전에 사용되고 있던 강판보다 얇게 해도 기계적 강도를 유지 또는 높이는 것이 가능한 강판에 대해서, 연구 개발이 행해지고 있다. 이러한 강판에 대한 요청은, 자동차 제조업뿐만 아니라, 여러가지 제조업에서도 마찬가지로 이루어지고 있다.
일반적으로, 높은 기계적 강도를 갖는 재료는, 굽힘 가공 등의 성형 가공에 있어서, 형상 동결성이 낮은 경향에 있고, 복잡한 형상으로 가공할 경우, 가공 자체가 곤란해진다. 이 성형성에 관한 문제를 해결하는 수단의 하나로서, 소위 「핫 스탬프법」을 들 수 있다. 이 핫 스탬프법에서는, 성형 대상인 재료를 일단 고온으로 가열하여, 가열에 의해 연화된 재료에 대하여, 프레스 가공을 행해서 성형한 후에 또는 성형과 동시에 프레스 금형과의 접촉에 의한 방열을 이용하여, 재료를 급속 냉각한다.
이 핫 스탬프법에 의하면, 재료를 일단 고온으로 가열해서 연화시키고, 재료가 연화된 상태에서 프레스 가공하므로, 재료를 용이하게 프레스 가공할 수 있다. 따라서, 이 열간 프레스 가공에 의해, 양호한 형상 동결성과 높은 기계적 강도를 양립한 프레스 성형품(핫 스탬프 성형체)이 얻어진다. 특히 재료가 강인 경우, 성형 후의 냉각에 의한 ??칭 효과에 의해, 프레스 성형품의 기계적 강도를 높일 수 있다.
예를 들어 특허문헌 1에는, 인장 강도가 500 내지 600MPa인 강판을 핫 스탬프함으로써, 인장 강도가 1400MPa 이상인 부재가 얻어지는 것이 기재되어 있다.
특허문헌 2에서는, Mn 함유량 또는 Cr, Mo, Cu, Ni 중 적어도 1종과 Mn과의 합계의 함유량을 제어하고, 냉각 공정 중에 있어서, Ms점에 도달할 때까지 강판 부재를 소정 형상으로 성형하는 프레스 가공을 1회 이상 행함으로써, 마르텐사이트의 결정 입경을 미세화시킨, 고강도 또한 고인성의 강판 부재가 개시되어 있다.
특허문헌 1 및 2에 기재된 바와 같은 부재는, 고강도이기 때문에, 자동차의 도어 임팩트 빔이나 센터 필러 어퍼 등과 같이 충돌 시에 있어서의 탑승원 보호를 목적으로 한 변형 억제 부재에 사용되는 경우가 많다.
일본 특허 공개 제2002-102980호 공보 일본 특허 공개 제2010-070806호 공보
그러나, 근년, 자동차의 안전성에 대한 요구의 고조에 수반하여, 자동차 부품에 사용되는 소재에 대하여도, 보다 우수한 내충돌 특성(충격 흡수성)이 요구되고 있다. 구체적으로는, 충돌 시의 부재의 균열을 방지한다고 하는 관점에서, 부재의 굽힘성이 우수한 것이 요구되고 있다.
본 발명자들이 검토를 행한 결과, 종래의 핫 스탬프 성형체(부재)는, 근년의 보다 높은 굽힘성의 요구에는, 응할 수 없는 경우가 있음을 알았다.
본 발명은, 상기에 감안해서 이루어졌다.
본 발명은, 고강도 또한 굽힘성이 우수한 핫 스탬프 성형체를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명자 등은, 고강도인 핫 스탬프 성형체에 있어서, 굽힘성을 향상시키는 방법에 대해서 검토를 행했다. 그 결과, 핫 스탬프 성형체의 마이크로 조직을 마르텐사이트를 주체로 하고 나서, 마이크로 조직에 있어서, 경도의 변동을 작게 함과 함께, 입경을 작게 함으로써, 고강도이고 또한 우수한 굽힘성이 얻어지는 것을 알아냈다.
또한, 상기 조직을 얻기 위해서는, 핫 스탬프 성형 시의 성형 온도와 도입되는 변형량이 중요한 것도 알아냈다.
본 발명은 상기의 지견에 감안해서 이루어졌다. 본 발명의 요지는 이하와 같다.
[1] 본 발명의 일 형태에 관한 핫 스탬프 성형체는, 화학 조성이, 질량%로, C: 0.15% 이상, 0.50% 이하, Si: 0.10% 이상, 3.00% 이하, Mn: 0.10% 이상, 3.00% 이하, P: 0.10% 미만, S: 0.10% 미만, N: 0.10% 미만, Ti: 0.020% 이상, 0.150% 이하, B: 0.002% 이상, 0.010% 이하, Al: 0% 이상, 2.0% 이하, Nb: 0% 이상, 0.150% 이하, Cr: 0% 이상, 1.0% 이하, Mo: 0% 이상, 1.0% 이하, Co: 0% 이상, 2.0% 이하, Ni: 0% 이상, 3.0% 이하, Cu: 0% 이상, 1.0% 이하, V: 0% 이상, 1.0% 이하, W: 0% 이상, 1.0% 이하, Ca: 0% 이상, 0.0100% 이하, Mg: 0% 이상, 0.0100% 이하 및 REM: 0% 이상, 0.0100% 이하를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고, 마이크로 조직이, 체적 분율로, 85% 이상의 마르텐사이트와, 15% 미만의 잔류 오스테나이트를 갖고, 상기 마이크로 조직에 있어서, 나노 경도의 도수 분포의 표준 편차가 0.70GPa 이하이며, 또한 평균 결정 입경이 4.0μm 이하인, 핫 스탬프 성형체.
[2] 상기 [1]에 기재된 핫 스탬프 성형체는, 상기 화학 조성이, 질량%로, Al: 0.0002% 이상, 2.0% 이하, Nb: 0.010% 이상, 0.150% 이하, Cr: 0.1% 이상, 1.0% 이하, Mo: 0.1% 이상, 1.0% 이하, Co: 0.1% 이상, 2.0% 이하, Ni: 0.1% 이상, 3.0% 이하, Cu: 0.1% 이상, 1.0% 이하, V: 0.1% 이상, 1.0% 이하, W: 0.1% 이상, 1.0% 이하, Ca: 0.0010% 이상, 0.0100% 이하, Mg: 0.0010% 이상, 0.0100% 이하 및REM: 0.0010% 이상, 0.0100% 이하로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다.
[3] 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 핫 스탬프 성형체는, 표면에 합금층을 갖고 있어도 된다.
본 발명의 상기 양태에 의하면, 고강도 또한 굽힘성이 우수한 핫 스탬프 성형체를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체(본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체)에 대해서 설명한다.
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체는, 소정의 화학 조성을 갖고, 마이크로 조직이, 체적 분율로, 85% 이상의 마르텐사이트와, 15% 미만의 잔류 오스테나이트를 갖고, 상기 마이크로 조직에 있어서, 나노 경도의 도수 분포의 표준 편차가 0.70GPa 이하이며, 또한 평균 결정 입경이 4.0μm 이하이다.
<화학 조성>
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체의 화학 조성에 대해서 설명한다. 화학 조성에 있어서의 각 원소의 함유량을 나타내는 「%」는, 예고가 없는 한, 질량% 이다.
C: 0.15% 이상, 0.50% 이하
C는, 핫 스탬프 성형체에 있어서, 자동차 부품 등에 원하는 인장 강도를 얻기 위해서 중요한 원소이다. C 함유량이 0.15% 미만이면, 마르텐사이트가 연해서, 충분한 인장 강도를 얻는 것이 곤란하다. 그 때문에, C 함유량은 0.15% 이상으로 한다. C 함유량은, 바람직하게는 0.30% 이상, 보다 바람직하게는 0.40% 이상이다.
한편, C 함유량이 0.50% 초과에서는, 강 중에 조대한 탄화물이 생성되어, 핫 스탬프 성형체의 인성이 저하된다. 그 때문에, C 함유량은 0.50% 이하로 한다. C 함유량은, 바람직하게는 0.48% 이하이다.
Si: 0.10% 이상, 3.00% 이하
Si는, 강의 ??칭성을 높이고, 또한 ??칭 후의 강도를 안정되게 확보하기 위해서 효과가 있는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서는, Si 함유량을 0.10% 이상으로 할 필요가 있다. Si 함유량은, 0.35% 이상이 바람직하다.
한편, Si 함유량이 3.00%를 초과하면, 핫 스탬프 시의 가열에 있어서, 오스테나이트 변태를 위해서 필요한 가열 온도가 현저하게 높아진다. 이에 의해, 열처리에 요하는 비용의 상승을 초래할 경우가 있다. 또한, Si 함유량이 3.00% 초과이면, ??칭부의 인성이 열화된다. 따라서, Si 함유량은 3.00% 이하로 한다. Si 함유량은 2.60% 이하가 바람직하다.
Mn: 0.10% 이상, 3.00% 이하
Mn은, 강의 ??칭성을 높이고, ??칭 후의 강도를 안정되게 확보하기 위해서, 매우 효과가 있는 원소이다. Mn은 또한, Ac3점을 낮추고, ??칭 처리 온도의 저온화를 촉진하는 원소이다. Mn 함유량이 0.10% 미만이면 이들 효과가 충분하지 않으므로, Mn 함유량을 0.10% 이상으로 한다. Mn 함유량은, 0.30% 이상인 것이 바람직하다.
한편, Mn 함유량이 3.00%를 초과하면 상기의 효과가 포화됨과 아울러, ??칭부의 인성이나 굽힘성이 열화된다. 그 때문에, Mn 함유량은 3.00% 이하로 한다. Mn 함유량은 2.80% 이하인 것이 바람직하고, 2.50% 이하인 것이 보다 바람직하다.
P: 0.10% 미만
P는, 입계에 편석하여, 입계의 강도를 저하시키는 원소이다. P 함유량이 0.10% 이상이면 입계의 강도가 현저하게 저하되어, 핫 스탬프 성형체의 굽힘성이 저하된다. 그 때문에, P 함유량은 0.10% 미만으로 한다. P 함유량은, 바람직하게는 0.05% 이하이다. P 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 0.0001% 미만으로 저감하면, 탈 P 비용이 대폭으로 상승하여, 경제적으로 바람직하지 않다. 그 때문에, 실용 강판 상, 0.0001%가 실질적인 하한이다.
S: 0.10% 미만
S는, 강 중에 개재물을 형성하는 원소이다. S 함유량이 0.10% 이상이면 강 중에 개재물이 생성되어 핫 스탬프 성형체의 굽힘성이 저하된다. 그 때문에, S 함유량은 0.10% 미만으로 한다. S 함유량은, 바람직하게는 0.02% 이하, 보다 바람직하게는 0.01% 이하이다. S 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 0.0010% 미만으로 저감하면, 탈 S 비용이 대폭으로 상승하여, 경제적으로 바람직하지 않다. 그 때문에, 실용 강판상, 0.0010%이 실질적인 하한이다.
N: 0.10% 미만
N은, 질화물을 형성해서 핫 스탬프 성형체의 굽힘성을 저하시키는 원소이다. N 함유량이 0.10% 이상이면 강 중에 조대한 질화물이 생성되어, 핫 스탬프 성형체의 굽힘성이 현저하게 저하된다. 그 때문에, N 함유량은 0.10% 미만으로 한다. N 함유량은, 바람직하게는 0.01% 이하 또는 0.0075% 이하 또는 0.0030% 이하이다. N 함유량의 하한은 특별히 한정되지 않지만, 0.0001% 미만으로 저감하면, 탈 N 비용이 대폭으로 상승하여, 경제적으로 바람직하지 않다. 그 때문에, 실용 강판 상, 0.0001%이 실질적인 하한이다.
Ti: 0.020% 이상, 0.150% 이하
Ti는, 고용 강화에 의해 핫 스탬프 성형체의 강도를 향상시키는 원소이다. Ti는 또한, 가열 공정에서의 오스테나이트 입자의 조대화를 억제함으로써 핫 스탬프 성형체의 인성을 향상시키는 원소이다. Ti 함유량이 0.020% 미만의 경우는 이들 효과가 충분하지 않다. 그 때문에, Ti 함유량을 0.020% 이상으로 한다.
한편, Ti 함유량이 0.150%를 초과하면, 굽힘 균열의 기점이 되는 TiN이 형성되어, 핫 스탬프 성형체의 굽힘성이 열화된다. 그 때문에, Ti 함유량은 0.150% 이하로 한다. Ti 함유량은, 바람직하게는 0.120% 이하이다.
B: 0.002% 이상, 0.010% 이하
B는, 입계에 편석해서 입계의 강도를 향상시키는 원소이다. B는 또한, 강의 ??칭성을 높이고, ??칭 후의 강도를 안정되게 확보하기 위해서, 매우 효과가 있는 원소이다. B 함유량이 0.002% 미만인 경우는 이들 효과가 충분하지 않다. 그 때문에, B 함유량을 0.002% 이상으로 한다.
한편, B 함유량이 0.010%를 초과하면, 굽힘 균열의 기점이 되는 조대한 BN이 형성되어, 핫 스탬프 성형체의 굽힘성이 열화된다. 그 때문에, B 함유량은 0.010% 이하로 한다. B 함유량은, 바람직하게는 0.008% 이하이다.
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체의 화학 조성에 있어서, 상술한 원소이외, 즉 잔부는 Fe 및 불순물이어도 된다. 또는, 각종 특성을 향상시키기 위해서, 또한, 하기에 나타내는 범위에서, Al, Nb, Cr, Mo, Co, Ni, Cu, V, W, Ca, Mg 및 REM으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소를 함유시켜도 된다. 이들 원소는 임의 원소이며, 반드시 함유할 필요가 있는 것은 아니므로, 하한은 0%이다.
여기서 「불순물」이란, 강판을 공업적으로 제조할 때에, 광석, 스크랩 등의 원료로부터 또는, 제조 공정의 다양한 요인에 의해, 혼입되는 성분이며, 본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체의 특성에 악영향을 주지 않는 범위에서 허용되는 것을 의미한다.
Al: 0% 이상, 2.0% 이하
Al은, 용강을 탈산해서 강을 건전화하는(강에 블로우 홀 등의 결함이 발생하는 것을 억제하는) 작용을 갖는 원소이다. Al을 함유시키는 경우, 충분한 효과를 얻기 위해서, Al 함유량은 0.0002% 이상으로 하는 것이 바람직하다. Al 함유량은, 보다 바람직하게는 0.001% 이상, 더욱 바람직하게는 0.010% 이상이다.
한편, Al 함유량이 2.0%를 초과하면, 조대한 산화물이 생성되어 핫 스탬프 성형체의 인성이 손상된다. 그 때문에, Al 함유량은 2.0% 이하로 한다.
Nb: 0% 이상, 0.150% 이하
Nb는, 고용 강화에 의해 핫 스탬프 성형체의 강도의 향상에 기여하는 원소이며, 필요에 따라 함유시켜도 된다. Nb를 함유시키는 경우, 충분한 효과를 얻기 위해서, Nb 함유량을 0.010% 이상으로 하는 것이 바람직하다. Nb 함유량은, 보다 바람직하게는 0.030% 이상이다.
한편, Nb 함유량을 0.150% 초과로 해도 상기 효과는 포화한다. 그 때문에, Nb 함유량은 0.150% 이하로 한다. Nb 함유량은, 바람직하게는 0.120% 이하이다.
Cr: 0% 이상, 1.0% 이하
Cr은, 고용 강화에 의해 핫 스탬프 성형체의 강도의 향상에 기여하는 원소이며, 필요에 따라 함유시켜도 된다. Cr을 함유시키는 경우, 충분한 효과를 얻기 위해서, Cr 함유량은 0.1% 이상으로 하는 것이 바람직하다. Cr 함유량은, 보다 바람직하게는 0.2% 이상이다.
한편, Cr 함유량을 1.0% 초과로 해도 상기 효과는 포화해서 경제성이 저하된다. 그 때문에, Cr 함유량은 1.0% 이하로 한다. Cr 함유량은, 바람직하게는 0.8% 이하이다.
Mo: 0% 이상, 1.0% 이하
Mo는, 고용 강화에 의해 핫 스탬프 성형체의 강도의 향상에 기여하는 원소이다. 그 때문에, 필요에 따라 함유시켜도 된다. Mo를 함유시키는 경우, 충분한 효과를 얻기 위해서, Mo 함유량은 0.1% 이상으로 하는 것이 바람직하다. Mo 함유량은, 보다 바람직하게는 0.2% 이상이다.
한편, Mo 함유량을 1.0% 초과로 해도 상기 효과는 포화해서 경제성이 저하된다. 그 때문에, Mo 함유량은 1.0% 이하로 한다. Mo 함유량은, 바람직하게는 0.8% 이하이다.
Co: 0% 이상, 2.0% 이하
Co는, 강의 ??칭성을 높이고, 또한 ??칭 후의 강의 강도를 안정되게 확보하기 위해서 유효한 원소이며, 필요에 따라 함유시켜도 된다. Co를 함유시키는 경우, 충분한 효과를 얻기 위해서, Co 함유량을 0.1% 이상으로 하는 것이 바람직하다. Co 함유량은, 보다 바람직하게는 0.2% 이상이다.
한편, Co 함유량이 2.0%를 초과하면, 상기의 효과가 포화해서 경제성이 저하된다. 따라서, Co 함유량은 2.0% 이하로 한다.
Ni: 0% 이상, 3.0% 이하
Ni는, 강의 ??칭성을 높이고, 또한 ??칭 후의 강의 강도를 안정되게 확보하기 위해서 유효한 원소이며, 필요에 따라 함유시켜도 된다. Ni를 함유시키는 경우, 충분한 효과를 얻기 위해서, Ni 함유량을 0.1% 이상으로 하는 것이 바람직하다. Ni 함유량은, 보다 바람직하게는 0.2% 이상이다.
한편, Ni 함유량이 3.0%를 초과하면, 상기의 효과가 포화해서 경제성이 저하된다. 따라서, Ni 함유량은 3.0% 이하로 한다.
Cu: 0% 이상, 1.0% 이하
Cu는, 고용 강화에 의해 핫 스탬프 성형체의 강도의 향상에 기여하는 원소이며, 필요에 따라 함유시켜도 된다. Cu를 함유시키는 경우, 충분한 효과를 얻기 위해서, Cu 함유량은 0.1% 이상으로 하는 것이 바람직하다. Cu 함유량은, 보다 바람직하게는 0.2% 이상이다.
한편, Cu 함유량을 1.0% 초과로 해도 상기 효과는 포화해서 경제성이 저하된다. 그 때문에, Cu 함유량은 1.0% 이하로 한다. Cu 함유량은, 바람직하게는 0.8% 이하이다.
V: 0% 이상, 1.0% 이하
V는, 고용 강화에 의해 핫 스탬프 성형체의 강도의 향상에 기여하는 원소이며, 필요에 따라 함유시켜도 된다. V를 함유시키는 경우, 충분한 효과를 얻기 위해서, V 함유량은 0.1% 이상으로 하는 것이 바람직하다. V 함유량은, 보다 바람직하게는 0.2% 이상이다.
한편, V 함유량을 1.0% 초과로 해도 상기 효과는 포화해서 경제성이 저하된다. 그 때문에, V 함유량은 1.0% 이하로 한다. V 함유량은, 바람직하게는 0.8% 이하이다.
W: 0% 이상, 1.0% 이하
W는, 용강을 탈산해서 강을 건전화하는 작용을 갖는 원소이며, 필요에 따라 함유시켜도 된다. W를 함유시키는 경우, 충분한 효과를 얻기 위해서, W 함유량을 0.1% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, W 함유량이 1.0%를 초과하면, 상기의 효과가 포화해서 경제성이 저하된다. 따라서, W 함유량은 1.0% 이하로 한다.
Ca: 0% 이상, 0.0100% 이하
Ca는, 용강을 탈산해서 강을 건전화하는 작용을 갖는 원소이며, 핫 스탬프 성형체의 굽힘성을 향상시키기 위해서, 필요에 따라 함유시켜도 된다. 상기 효과를 얻기 위해서, Ca 함유량은 0.0010% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, Ca 함유량이 0.0100%를 초과해도 상기 효과가 포화함과 함께, 비용의 상승을 야기한다. 그 때문에, Ca 함유량은 0.0100% 이하로 한다. Ca 함유량은, 바람직하게는 0.0080% 이하이다.
Mg: 0% 이상, 0.0100% 이하
Mg는, 용강을 탈산해서 강을 건전화하는 작용을 갖는 원소이며, 핫 스탬프 성형체의 굽힘성을 향상시키기 위해서, 필요에 따라 함유시켜도 된다. 상기 효과를 얻기 위해서, Mg 함유량은 0.0010% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, Mg 함유량이 0.0100%를 초과해도 상기 효과가 포화함과 함께, 비용의 상승을 야기한다. 그 때문에, Mg 함유량은 0.0100% 이하로 한다. 바람직하게는, 0.0080% 이하이다.
REM: 0% 이상, 0.0100% 이하
REM은, 용강을 탈산해서 강을 건전화하는 작용을 갖는 원소이며, 핫 스탬프 성형체의 굽힘성을 향상시키기 위해서, 필요에 따라 함유시켜도 된다. 상기 효과를 얻기 위해서는, REM 함유량은, 0.0010% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, REM 함유량이 0.0100%를 초과해도 상기 효과가 포화함과 함께, 비용의 상승을 야기한다. 그 때문에, REM 함유량은 0.0100% 이하로 한다. 바람직하게는, 0.0080% 이하이다.
본 실시 형태에 있어서 REM이란, Sc, Y 및 란타노이드로 이루어지는 합계 17 원소를 가리킨다. 본 실시 형태에서는, REM의 함유량이란 이들 원소의 합계 함유량을 가리킨다. 란타노이드의 경우, 공업적으로는 미슈 메탈의 형으로 첨가된다.
상술한 핫 스탬프 성형체의 화학 조성은, 일반적인 분석 방법에 의해 측정하면 된다. 예를 들어, ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)를 사용하여 측정하면 된다. C 및 S는 연소-적외선 흡수법을 사용하고, N은 불활성 가스 융해-열전도도법을 사용하여 측정하면 된다.
이어서, 본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체의 금속 조직에 대해서 설명한다.
<마이크로 조직(금속 조직)>
[체적 분율로, 85% 이상의 마르텐사이트와, 15% 미만의 잔류 오스테나이트를 갖는다]
마르텐사이트는, 핫 스탬프 성형체(핫 스탬프 후의 강판)의 인장 강도를 높이기 위해서 중요한 조직이다. 마르텐사이트의 체적 분율이 85% 미만이면, 충분한 강도(인장 강도)가 얻어지지 않는다. 그 때문에, 마르텐사이트의 체적 분율을 85% 이상으로 한다. 바람직한 마르텐사이트의 체적 분율은, 90% 이상 또는 95% 이상이다.
마르텐사이트의 체적 분율의 상한은 특별히 정할 필요가 없고 100%이어도 되지만, 마르텐사이트의 체적 분율을 크게 상승시키기 위해서는, 핫 스탬프의 공정에 있어서, 강판의 가열 온도를 높이거나, 냉각 속도를 높이거나 할 필요가 있고, 핫 스탬프 성형품의 생산성이 손상될 경우가 있다. 따라서, 마르텐사이트의 체적 분율은 99% 이하 또는 98% 이하로 해도 된다. 본 실시 형태에 있어서, 마르텐사이트란, 템퍼링 마르텐사이트 및 프레시 마르텐사이트를 포함한다.
상술한 마르텐사이트 이외의 잔부로서, 15% 미만의 잔류 오스테나이트를 포함해도 된다. 잔류 오스테나이트는 핫 스탬프 성형체의 연성을 향상시키는 작용을 갖는다. 그 때문에, 잔류 오스테나이트의 체적 분율을, 1% 이상 또는, 2% 이상으로 해도 된다. 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트 이외에, 체적 분율로 10% 이하이면 베이나이트를 더 함유해도 된다. 페라이트나 펄라이트는 포함되지 않는 것이 바람직하다.
각 상의 체적 분율은, 이하의 방법으로 구한다.
먼저, 핫 스탬프 성형체의 단부를 피한 위치(예를 들어 단부면으로부터 50mm이상 이격된 위치)로부터, 판 두께 단면을 관찰할 수 있도록 샘플을 채취한다. 샘플의 관찰면의, 강판의 표면으로부터 판 두께의 1/4(1/4 두께)의 영역을, 4.0×10-4 m2 이상의 면적의 범위에 대해서 화학 연마한다. 연마면에 대하여, X선 회절 장치(XRD)를 사용해서 잔류 오스테나이트 분율을 산출한다. 측정에는, X선 발생원으로서 Co 관구를 사용하고, 면 지수로서 bcc상의 (100), (200), (211) 피크와 fcc상의 (111), (200), (220) 피크를 사용한다.
또한, 핫 스탬프 성형체의 단부를 피한 위치(예를 들어 단부면으로부터 50mm이상 이격된 위치)로부터, 판 두께 단면을 관찰할 수 있도록 샘플을 채취하고, 샘플의 관찰면을 기계 연마하여 경면으로 마무리한 후, 나이탈 부식을 행하고, 관찰면에 있어서의 강판의 표면으로부터 1/4 두께를 중심으로 한 1/8 두께 내지 3/8 두께의 범위의 일 또는 복수의 관찰 시야에 있어서, 합계로 2.0×10-9 m2 이상의 면적에 대해서, 주사형 전자 현미경을 사용해서 2차 전자상 관찰을 행한다. 관찰의 결과, 입자 내에 하부 조직을 가지며, 또한, 시멘타이트가 복수의 밸리언트를 갖고 석출하여 있는 영역을 템퍼링 마르텐사이트라고 판단한다. 휘도가 크고, 또한 하부 조직이 에칭에 의해 현출되어 있지 않은 영역을 프레시 마르텐사이트 또는 잔류 오스테나이트라고 판단한다. 템퍼링 마르텐사이트, 프레시 마르텐사이트, 잔류 오스테나이트라고 판단된 영역의 분율로부터, XRD 측정으로 얻어진 잔류 오스테나이트 분율을 감산함으로써 마르텐사이트 분율(템퍼링 마르텐사이트 분율과 프레시 마르텐사이트 분율의 합계)을 측정한다.
또한, 2차 전자상 관찰의 결과, 입자 내에 하부 조직을 가지며, 또한, 시멘타이트가 동일한 밸리언트를 갖고 석출하여 있는 영역을 베이나이트라고 하고, 입자 내에 하부 조직을 갖지 않는 영역 중, 탄화물을 포함하지 않는 영역을 페라이트, 탄화물을 포함하는 영역을 펄라이트라고 한다.
[나노 경도의 도수 분포의 표준 편차가 0.70GPa 이하]
[평균 결정 입경이 4.0μm 이하]
본 발명자 등은, 고강도의 핫 스탬프 성형체에 있어서, 굽힘성을 향상시키는 방법에 대해서 검토를 행했다. 본 실시 형태에서는, 굽힘성의 지표로서, 부재 압괴 시의 균열 거동을 평가하는 것을 목적으로 한 판 굽힘 시험(VDA 시험)에서 얻어지는 굽힘 각(α)과, 인장 강도(TS)를 사용하여, TS×α로 산출되는 강도-굽힘 각 밸런스를 사용한다.
본 발명자들이 검토한 결과, 마이크로 조직에 있어서, 경도의 변동을 작게 함과 함께, 입경을 작게 함으로써, 고강도이고 또한 우수한 굽힘성이 얻어지는 것을 알아냈다. 구체적으로는, 표면으로부터 판 두께의 1/4(1/4 두께)의 위치를 중심으로 하는 영역에 있어서, 나노인덴테이션 시험을 행해서 얻어지는 나노 경도의 도수 분포의 표준 편차가, 0.70GPa 이하이고, 또한, 평균 결정 입경이 4.0μm 이하이면, 우수한 강도-굽힘 각 밸런스가 얻어지는 것을 알았다.
나노 경도의 도수 분포의 표준 편차를 작게 하고, 평균 결정 입경을 작게 함으로써, 강도-굽힘 각 밸런스가 향상되는 이유는, 마이크로 조직 내의 경도의 변동을 저감함으로써, 연성 파괴 기점이 되는 보이드의 생성을 억제할 수 있고, 평균 결정 입경을 작게 함으로써, 연성 파괴 균열의 진전을 억제할 수 있기 때문이라고 생각된다.
나노 경도의 도수 분포의 표준 편차가, 0.70GPa 초과이거나, 평균 결정 입경이 4.0μm 초과이면, 충분한 강도-굽힘 각 밸런스가 얻어지지 않는다.
본 실시 형태에서 말하는 결정 입경이란, bcc상의, 인접 측정 영역과의 방위 차가 5° 이상의 경계를 입계라고 하고, 그 입계에 둘러싸이는 범위를 결정립이라고 정의했을 때의, 그 결정립의 원 상당 직경이다.
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체는, 마르텐사이트를 주체로 하는 조직을 갖고 있다. 마르텐사이트 조직은, 하나의 구 오스테나이트 입자 안은 복수의 패킷으로 형성되고, 하나의 패킷은 복수의 블록으로 형성되고, 하나의 블록은 복수의 라스로 형성되는, 계층 구조를 갖는다. 인접하는 라스끼리의 방위 차는 5° 미만이고, 인접하는 블록끼리의 방위 차는 5° 이상이다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서의 평균 결정 입경은, 마르텐사이트의 평균 블록 직경을 측정한 것에 상당한다.
나노 경도의 도수 분포의 표준 편차 및 평균 결정 입경은, 핫 스탬프 성형체의 적어도 일부에 있어서 상기가 충족되면 된다. 특히, 자동차 부품으로서 사용하는 경우의 충돌 시에 심각한 변형을 받는 영역의 마이크로 조직에 있어서, 나노 경도의 도수 분포의 표준 편차 및 평균 결정 입경이 상기의 범위에 있는 것이 바람직하다.
나노 경도의 도수 분포의 표준 편차는, 이하의 요령으로 나노인덴테이션 시험을 행해서 구한다.
핫 스탬프 성형체로부터, 판 폭 방향에 수직한 단면(L 단면)을 관찰할 수 있도록, 샘플을 채취한다. 이 샘플의, 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/4의 위치(1/4 두께부)를 중심으로 하여, 판 두께 방향으로 150μm, 압연 방향으로 600μm 이상의 넓이 영역을 전해 연마한다. 그 후, 당해 영역에 대하여 30μm 간격으로, 판 두께 방향으로 5점×압연 방향으로 20점의 합계 100점에 대하여, 압입 하중 2000μN으로 Berkovich 압자로 압입함으로써, 각 점의 나노 경도를 측정한다. 얻어진 나노 경도의 도수 분포를 구하고, 표준 편차를 산출한다.
본 실시 형태에 있어서, 나노 경도는, 상술한 바와 같이, 압입 하중 2000μN으로 Berkovich 압자로 압입함으로써 측정되는, 미소한 영역의 경도이다. 통상의 비커스 경도 시험(예를 들어 하중 1kgf)으로 측정하면, 압흔이 커지고, 미소한 영역의 경도는 평가할 수 없다. 그 때문에, 비커스 경도 시험에서의 경도의 변동이 작은 재료이어도, 본 실시 형태에서 평가하는 것 같은 나노 경도의 도수 분포의 표준 편차가 0.70GPa 이하라고는 할 수 없다.
또한, 평균 결정 입경은, EBSD법을 사용해서 이하의 방법으로 측정한다.
핫 스탬프 성형체로부터, 판 폭 방향으로 수직한 단면(L 단면)을 관찰할 수 있도록, 샘플을 채취한다. 이 샘플의, 표면으로부터 판 두께 방향으로 판 두께의 1/4의 위치(1/4 두께부)를 중심으로 하여, 판 두께 방향으로 240μm, 압연 방향으로 80μm 이상의 넓이 영역을 전해 연마한다. 그 후, 당해 영역에 대하여, 가속 전압: 20kV, 조사 전류: 18mA, 측정 피치: 0.4μm 간격으로 EBSD 측정을 행하고, OIM Analysis(등록 상표)를 사용해서 해석을 행한다. 인접 측정 영역과의 방위 차가 5° 이상인 경계를 입계라고 하고, 그 입계에 둘러싸이는 범위를 결정립이라고 정의하고, 그 결정립의 원 상당 직경을 결정 입경으로 한다. 측정 영역의 결정 입경을 평균한 것을 평균 결정 입경으로 한다.
단, 본 실시 형태에서는, bcc 구조를 갖는 입자만을 대상으로 하여, 평균 결정 입경을 산출한다. 또한, 결정립의 면적이 2픽셀 미만인 입자는 입경 측정의 대상 외로 한다.
[기계적 특성]
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체는, 고강도 또한 굽힘성이 우수하다.
예를 들어, 인장 강도(TS)가 980MPa 이상, 또한, 강도-굽힘 각 밸런스(TS×α)가, 85000MPa·deg 이상인 것이 바람직하다.
<제조 방법>
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체는, 제조 방법에 관계없이, 상기의 특징을 갖고 있으면 그 효과가 얻어진다. 그러나, 이하에 나타내는 공정을 포함하는 제조 방법이라면, 안정되게 제조할 수 있으므로 바람직하다.
(I) 강판을 Ac3점 이상으로 가열하는 가열 공정,
(II) 가열된 강판에, 페라이트나 펄라이트를 석출시키지 않도록 하면서, Ms점 내지 Ms점+100℃에서의 변형량이 10% 이상이 되도록, Ms점 이상의 온도역에서 성형(가공)을 행하는, 성형 공정.
이하, 각 공정에 대해서 설명한다. 설명하지 않는 공정 또는 조건은, 공지의 조건을 적용할 수 있다.
[가열 공정]
가열 공정에서는, 핫 스탬프에 제공하는 강판을, Ac3점 이상의 온도로 가열한다. 가열 온도가 Ac3점 미만이면, 마이크로 조직이 오스테나이트로 변태하지 않고, 핫 스탬프 후에 충분한 마르텐사이트의 체적 분율을 얻을 수 없다.
Ac3점 이상으로 가열한 후에는 조직이 완전히 오스테나이트로 변태하도록, 3분 이상 유지하는 것이 바람직하다.
Ac3점(℃)은, 이하의 식으로 구할 수 있다.
Ac3(℃)=910-203×[%C]0.5+66×[%Si]-25×[%Mn]+700×[%P]-11×[%Cr]+109 ×[%Al]+400×[%Ti]-15.2×[%Ni]+104×[%V]+31.5×[%Mo]
여기서, [%원소]는 각 원소의 함유량(질량%)이다.
가열 온도의 상한을 한정할 필요는 없지만, 1100℃ 이하인 것이 바람직하다.
핫 스탬프(가열 공정+성형 공정)에 의해, 화학 조성은 실질적으로는 변화하지 않으므로, 가열 공정에 제공하는 강판의 화학 조성은, 얻고 싶은 핫 스탬프 성형체의 화학 조성과 동일하게 한다.
강판은, 화학 조성 이외(조직 등)는 한정되지 않고, 예를 들어 JIS G3113: 2018에 기재된 열연 강판이나 JIS G3135: 2018에 기재된 냉연 강판, JIS G3302: 2019에 기재된 용융 아연 도금 강판, JIS G3314: 2019에 기재된 용융 알루미늄 도금 강판, JIS G3317: 2019에 기재된 용융 아연-5% 알루미늄 합금 도금 강판, JIS G3321: 2019에 기재된 용융 55% 알루미늄-아연 합금 도금 강판 등을 사용할 수 있다.
[성형 공정]
성형 공정에서는, 가열된 강판에 대하여, 이하와 같이, 냉각 및 성형을 행한다.
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체의 제조 방법에서는, 핫 스탬프의 냉각에 있어서, 과냉 오스테나이트 영역에서 소성 변형시켜서, 과냉 오스테나이트에 전위를 도입하고, 마르텐사이트 핵 생성 사이트수를 증가시킴으로써, 최종적으로 얻어지는 마르텐사이트를 균질화시킴(나노 경도의 표준 편차를 작게 함)과 함께 미세화시킨다(평균 결정 입경을 작게 한다). 과냉 오스테나이트에 전위를 도입하여, 충분한 양의 마르텐사이트 핵 생성 사이트를 얻기 위해서는, 가열된 강판에, 이하에 1) 또는 2)와 같이 냉각 및 성형을 행한다.
1) 상부 임계 냉각 속도 이상의 냉각 속도로 Mf점 이하의 온도역까지 냉각하면서, Ms점 내지 Ms점+100℃에서의 소성 변형량이 10% 이상이 되도록, 성형을 행한다.
2) 상부 임계 냉각 속도 이상의 냉각 속도로 냉각하고, 1회 이상 일단 냉각을 중단하고, Ms점 내지 Ms점+100℃에서의 소성 변형량이 10% 이상이 되도록 성형을 행한 후, 또한, 상부 임계 냉각 속도 이상의 냉각 속도로 Mf점 이하의 온도역까지 냉각한다.
1), 2)의 어느 경우에도, 냉각 시의 냉각 속도는 항상 상부 임계 냉각 속도이상으로 한다. 상부 임계 냉각 속도란, 조직에 페라이트나 펄라이트를 석출시키지 않고, 오스테나이트를 과냉해서 마르텐사이트를 생성시키는 최소의 냉각 속도이며, 상부 임계 냉각 속도 미만의 냉각 속도로 냉각하면 페라이트나 펄라이트가 생성되어, 핫 스탬프 성형체의 강도가 부족하다. 냉각에 대해서는, 수냉이어도 되고, 금형에 끼워 넣어서 금형으로부터의 방열로 냉각해도 된다.
또한, 냉각 정지 온도가 Mf점보다 높으면, 마르텐사이트의 체적 분율이 충분히 얻어지지 않는다. 그 때문에, 냉각 정지 온도는, Mf점 이하로 한다.
1), 2)의 어느 경우에도, Ms점 내지 Ms점+100℃에서의 소성 변형량이 10% 이상이 되도록 성형을 행하면, Ms점+100℃ 초과의 온도역에서도 성형을 행해도 된다. 즉, Ms점+100℃ 초과의 온도역에서 성형을 행한 후, 재차 Ms 내지 Ms점+100℃의 온도 영역에서 소성 변형이 10% 이상이 되도록 성형을 행해도 되고, 냉각하면서 성형을 행하는 경우라면, Ms+100℃ 초과의 온도역에서부터 냉각을 개시하고, Ms 내지 Ms+100℃의 온도 영역에서의 소성 변형이 10% 이상이 되도록 성형을 종료시켜도 된다. 단, 성형 종료(예를 들어 프레스 성형이라면 다이 금형이 하사점에 도달했을 때의) 온도(복수회 행하는 경우는 최후의 성형 종료 온도)는, Ms점 이상으로 한다. Ms점 미만의 온도에서 성형을 행하면, 변태해서 생성된 마르텐사이트에 성형을 행하게 되고, 핫 스탬프 성형체의 잔여 연성이 저하됨으로써, 굽힘성이 저하된다.
Ms점 내지 Ms점+100℃에서의 소성 변형이 10% 미만이면, 마르텐사이트의 균질화 또는 미세화가 불충분해진다.
Ms점 내지 Ms점+100℃의 소성 변형량을 한정하는 것은, Ms+100℃ 초과의 온도역의 성형의 경우, 성형에 의해 도입된 전위는, 일부 또는 전부가 회복하여 소멸하기 때문이다. 전위가 일부만 회복해버릴 경우는, 입경 분포가 불균질해져서, 굽힘 변형 중에 불균질한 변형이 일어남으로써, 굽힘성이 저하될 우려가 있다. 또한, 전위가 전부 회복해버릴 경우는, 미세한 결정립을 얻을 수 없다.
상술한 바와 같이, Ms점 내지 Ms점+100℃에서의 소성 변형량이 10% 이상이면, Ms점+100℃ 이상의 온도 영역에서도 성형을 행해도 마르텐사이트의 균질화 및 미세화의 효과는 얻어지지만, Ms점+100℃ 이상의 온도 영역에서의 성형에 의해, 입경이 불균일해질 우려가 있으므로, 굽힘성의 관점에서는, Ms점 내지 Ms점+100℃의 온도 영역에서만 성형을 행하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, 소성 변형이란, 굽힘 반지름(R)과 판 두께(t)로부터, t/(2R+t)×100에 의해 구할 수 있는 굽힘 외측 표면의 변형이다.
또한, 2)의 경우, 냉각을 중단하는 시간(상부 임계 냉각 속도 이상의 냉각이 이루어지지 않는 시간)은, Time temperature transformation(TTT) 곡선에 있어서 페라이트 변태 개시 선(Fs) 혹은 베이나이트 변태 개시 선(Bs)에 도달하는 시간보다 짧게 할 필요가 있다. 중단 시간이 길어 Fs나 Bs를 초과하면, 페라이트나 펄라이트 등이 생성되어, 목적의 조직이 얻어지지 않는다.
성형 시에 면압을 부여함으로써 마르텐사이트 변태 완료 온도(Mf점)가 상승하여, 자동 템퍼링 효과가 얻어진다. 이 경우, 나노 경도 분포의 표준 편차는 저하되므로, 성형 시에 면압을 부여하는 것은 더욱 바람직한 제조 조건이다. 면압을 부여할 경우, 면압은 10MPa 이상인 것이 바람직하고, 20MPa 이상이 보다 바람직하고, 30MPa 이상이 더욱 바람직하다.
상부 임계 냉각 속도(Vc)(℃/초), Ms점(℃), Mf점(℃)은, 이하의 식에 의해 구한다. 이하의 식에서는 면압 0MPa에서의 Mf점을 구하는 식이며, 면압이 부여되었을 경우는, 이하의 식으로 구해지는 온도보다 Mf점은 증가한다.
log10(Vc)=2.94-0.75(2.7×[%C]+0.4×[%Si]+1.0×[%Mn]+0.45×[%Ni]+0.8 Cr+2×[%Mo])
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체에서는, B 함유량이 0.002% 이상이지만, B 함유량이 0.002% 미만인 경우에는, 상부 임계 냉각 속도(Vc)(℃/초)는, 이하의 식에 의해 구한다.
log10(Vc)=2.94-0.75(2.7×[%C]+0.4×[%Si]+1.0×[%Mn]+0.45×[%Ni]+0.8 Cr+2×[%Mo]-1)
Ms(℃)= 560.5-407.3×[%C]-7.3×[%Si]-37.8×[%Mn]-19.5×[%Ni]-19.8×[%Cr]-4.5 ×[%Mo]-20.5×[%Cu]
Mf(℃)=Ms-209
여기서, 식 중의 [%원소]는, 그 원소의 강 중 질량%에 의한 함유량이다.
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체에서는, 표면(편면 또는 양면)에, 합금층이 형성되어 있어도 된다.
합금층은 한정되지 않지만, 예를 들어 Fe-Al계 합금층이어도 되고, Fe-Zn계 합금층이어도 된다. Fe-Al계 합금층이란, Fe와 Al을 합계로 70질량% 이상 포함하는 합금층이며, Fe-Zn계 합금층은, Fe와 Zn을 합계로 70질량% 이상 포함하는 합금층이다. 합금층을 가짐으로써, 내식성이 향상된다.
합금층의 두께는, 10 내지 100μm인 것이 바람직하다.
합금층은, 도금층(Zn계 도금층, Al계 도금층 등)을 갖는 강판을 핫 스탬프 함으로써, 도금층이 강판 중의 Fe와 합금화해서 형성된다.
실시예
표 1A, 표 1B에 나타내는 화학 조성을 갖는 판 두께가 0.8 내지 4.0mm인 강판을 준비했다. 일부의 강판에 대해서는, 합금화 용융 아연 도금을 행했다.
이 강판에 대하여, 표 2A 내지 표 2D에 나타내는 조건에서, 핫 스탬프(가열, 냉각, 성형)를 행하여, 핫 스탬프 성형체를 얻었다.
핫 스탬프는, 1) 상부 임계 냉각 속도 이상의 냉각 속도에서 Mf점 이하의 온도역까지 냉각하면서, Ms점 내지 Ms점+100℃에서의 소성 변형량이 10% 이상이 되도록, 성형을 행하거나, 또는, 2) 상부 임계 냉각 속도 이상의 냉각 속도로 냉각하고, 1회 이상 일단 냉각을 중단하고, Ms점 내지 Ms점+100℃에서의 소성 변형량이 10% 이상이 되도록 성형을 행한 후, 또한, 상부 임계 냉각 속도 이상의 냉각 속도에서 Mf점 이하의 온도역까지 냉각하는, 패턴을 채용했다.
예를 들어, 표 중, 성형체 No.1은, 910℃에서 가열한 후, 60℃/초 이상의 냉각 속도로, 25℃까지 냉각하면서, 그 도중의, 430℃의 시점에서 성형을 행한 것을 나타내고 있다. 또한, 성형체 No.2에서는, 910℃로 가열한 후, 60℃/초 이상의 냉각 속도로, 430℃까지 냉각하고, 일단 냉각을 중단하고, 그 온도에서 성형을 행하고, 성형 후, 60℃/초 이상의 냉각 속도로, 25℃까지 냉각한 것을 나타내고 있다. 또한, 성형체 No.3에서는, 910℃로 가열한 후, 60℃/초 이상의 냉각 속도로, 580℃까지 냉각하고, 일단 냉각을 중단하고, 그 온도에서 성형(1회째)을 행하고, 성형 후, 50℃/초 이상의 냉각 속도로 430℃까지 냉각하고, 다시 냉각을 중단하고, 그 온도에서 성형(2회째)을 행하고, 성형 후, 50℃/초 이상의 냉각 속도로, 25℃까지 냉각한 것을 나타내고 있다.
냉각을 중단한 경우, 모두 중단 시간은, 10 내지 30초 정도이었다.
[표 1A]
Figure pct00001
[표 1B]
Figure pct00002
[표 2A]
[표 2B]
[표 2C]
[표 2D]
이 핫 스탬프 성형체에 대하여, 상술한 방법으로, 마이크로 조직에 있어서의 각 상의 체적 분율, 나노 경도의 도수 분포의 표준 편차, 평균 결정 입경을 측정했다. 합금층(Fe-Zn계 합금층)을 갖는 경우에는, 합금층의 두께를 측정했다. 결과를 표 3A, 표 3B에 나타낸다.
또한, 이하의 요령으로, 인장 강도 TS(MPa) 및 굽힘 각α(°)를 구했다. 결과를 표 3C, 표 3D에 나타낸다.
<인장 시험>
인장 시험은, 핫 스탬프 성형체의 평탄한 부분으로부터 압연 방향과 직교 방향이 인장 시험편의 길이 방향으로 되도록 JIS5호 형상의 시험편을 채취하고, JISZ2241: 2011에 준거해서 실시했다.
<VDA 굽힘 시험>
VDA 굽힘 시험은, 핫 스탬프 성형체가 평탄한 부분으로부터 압연 방향이 굽힘 능선과 평행 방향이 되도록 한 변이 60mm인 정사각형의 시험편을 잘라내고, VDA238-100 규격에 준거해서 실시했다.
[표 3A]
Figure pct00007
[표 3B]
Figure pct00008
[표 3C]
Figure pct00009
[표 3D]
Figure pct00010
표 1A 내지 표 3D의 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 발명예에서는, 화학 조성, 마이크로 조직(각 상의 체적 분율, 나노 경도의 도수 분포의 표준 편차, 평균 결정 입경)은 본 발명 범위에 있고, 그 결과, 고강도 및 우수한 굽힘성이 얻어졌다.
이에 대해, 비교예에서는, 화학 조성이 본 발명 범위 밖 또는, 제조 방법이 바람직하지 않음으로써, 소정의 마이크로 조직이 얻어지지 않았다. 그 결과, 강도, 굽힘성의 적어도 하나가 열위였다.
본 발명에 따르면, 고강도 또한 굽힘성이 우수한 핫 스탬프 성형체를 제공할 수 있다. 이 핫 스탬프 성형체는, 자동차의 내충돌 특성의 향상에 기여하므로, 산업상 이용가능성이 높다.

Claims (3)

  1. 화학 조성이, 질량%로,
    C: 0.15% 이상, 0.50% 이하,
    Si: 0.10% 이상, 3.00% 이하,
    Mn: 0.10% 이상, 3.00% 이하,
    P: 0.10% 미만,
    S: 0.10% 미만,
    N: 0.10% 미만,
    Ti: 0.020% 이상, 0.150% 이하,
    B: 0.002% 이상, 0.010% 이하,
    Al: 0% 이상, 2.0% 이하,
    Nb: 0% 이상, 0.150% 이하,
    Cr: 0% 이상, 1.0% 이하,
    Mo: 0% 이상, 1.0% 이하,
    Co: 0% 이상, 2.0% 이하,
    Ni: 0% 이상, 3.0% 이하,
    Cu: 0% 이상, 1.0% 이하,
    V: 0% 이상, 1.0% 이하,
    W: 0% 이상, 1.0% 이하,
    Ca: 0% 이상, 0.0100% 이하,
    Mg: 0% 이상, 0.0100% 이하 및
    REM: 0% 이상, 0.0100% 이하를 포함하고,
    잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고,
    마이크로 조직이, 체적 분율로, 85% 이상의 마르텐사이트와, 15% 미만의 잔류 오스테나이트를 갖고,
    상기 마이크로 조직에 있어서, 나노 경도의 도수 분포의 표준 편차가 0.70GPa 이하이며, 또한 평균 결정 입경이 4.0μm 이하인 것
    을 특징으로 하는 핫 스탬프 성형체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학 조성이, 질량%로,
    Al: 0.0002% 이상, 2.0% 이하,
    Nb: 0.010% 이상, 0.150% 이하,
    Cr: 0.1% 이상, 1.0% 이하,
    Mo: 0.1% 이상, 1.0% 이하,
    Co: 0.1% 이상, 2.0% 이하,
    Ni: 0.1% 이상, 3.0% 이하,
    Cu: 0.1% 이상, 1.0% 이하,
    V: 0.1% 이상, 1.0% 이하,
    W: 0.1% 이상, 1.0% 이하,
    Ca: 0.0010% 이상, 0.0100% 이하,
    Mg: 0.0010% 이상, 0.0100% 이하 및
    REM: 0.0010% 이상, 0.0100% 이하
    로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것
    을 특징으로 하는 핫 스탬프 성형체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    표면에 합금층을 갖는 것을 특징으로 하는 핫 스탬프 성형체.
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