KR20230153825A - 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법 - Google Patents
핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230153825A KR20230153825A KR1020220053729A KR20220053729A KR20230153825A KR 20230153825 A KR20230153825 A KR 20230153825A KR 1020220053729 A KR1020220053729 A KR 1020220053729A KR 20220053729 A KR20220053729 A KR 20220053729A KR 20230153825 A KR20230153825 A KR 20230153825A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- hot stamping
- base material
- heating
- blank
- stamping part
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 200
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 154
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 73
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 65
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 claims description 56
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 25
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 20
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 13
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical group [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 claims description 6
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 23
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 18
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 18
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 11
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 10
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 10
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 10
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 10
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 9
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 8
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 7
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 6
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 6
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 6
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 5
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 5
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 3
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 3
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 3
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 241000219307 Atriplex rosea Species 0.000 description 1
- 229910000797 Ultra-high-strength steel Inorganic materials 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000010960 cold rolled steel Substances 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- VAKIVKMUBMZANL-UHFFFAOYSA-N iron phosphide Chemical class P.[Fe].[Fe].[Fe] VAKIVKMUBMZANL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 1
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000004781 supercooling Methods 0.000 description 1
- 239000013077 target material Substances 0.000 description 1
- 238000009966 trimming Methods 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
- C23C2/06—Zinc or cadmium or alloys based thereon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
- B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
- B21D22/02—Stamping using rigid devices or tools
- B21D22/022—Stamping using rigid devices or tools by heating the blank or stamping associated with heat treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0205—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips of ferrous alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0278—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips involving a particular surface treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/04—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing
- C21D8/0478—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips to produce plates or strips for deep-drawing involving a particular surface treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
- C21D9/46—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
- C23C2/12—Aluminium or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
- C21D2211/008—Martensite
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Abstract
본 발명은 모재의 적어도 일면 상에 도금층이 형성된 도금강판을 재단하여 블랭크를 형성하는 단계; 및 서로 다른 온도 범위를 갖는 복수의 구간을 구비한 가열로 내에서 상기 블랭크를 가열하는 단계;를 포함하고, 상기 블랭크를 가열하는 단계는, 상기 블랭크를 단계적으로 가열하는 다단 가열 단계; 및 상기 다단 가열된 블랭크를 Ac3 내지 910℃의 온도로 가열하는 균열 가열 단계;를 포함하며, 상기 균열 가열 단계의 온도(an) 및 상기 블랭크를 가열하는 단계의 총 가열 시간(bn)은 하기 관계식을 만족하는, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법이 제공된다.
<관계식>
62 ≤ 91.81 + K - 0.022 x an - 0.23 x bn
(상기 관계식에서 K는 소재 보정 계수이다.)
<관계식>
62 ≤ 91.81 + K - 0.022 x an - 0.23 x bn
(상기 관계식에서 K는 소재 보정 계수이다.)
Description
본 발명은 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법에 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.
핫 스탬핑 공정은 일반적으로 가열/성형/냉각/트림으로 이루어지며 공정 중 소재의 상변태 및 미세조직의 변화를 이용할 수 있다. 핫 스탬핑 강의 인성을 향상시키기 위해 일반적으로 합금 성분을 이용하여 모재의 인성을 향상시키는 방법으로 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
다만, 합금 성분을 변경 또는 증가시키게 되면 원가가 상승하는 등 경제성이 저하되는 문제가 있다.
이와 관련된 기술로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2021-0129902호(발명의 명칭: 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법) 등이 있다.
본 발명의 실시예들은 균열 가열 단계의 온도 및 가열 단계의 총 가열 시간이 미리 설정된 관계식을 만족함으로써, 제조된 핫 스탬핑 부품의 굽힘 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예는, 모재의 적어도 일면 상에 도금층이 형성된 도금강판을 재단하여 블랭크를 형성하는 단계; 및 서로 다른 온도 범위를 갖는 복수의 구간을 구비한 가열로 내에서 상기 블랭크를 가열하는 단계;를 포함하고, 상기 블랭크를 가열하는 단계는, 상기 블랭크를 단계적으로 가열하는 다단 가열 단계; 및 상기 다단 가열된 블랭크를 Ac3 내지 910℃의 온도로 가열하는 균열 가열 단계;를 포함하며, 상기 균열 가열 단계의 온도(an) 및 상기 블랭크를 가열하는 단계의 총 가열 시간(bn)은 하기 관계식을 만족하는, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법이 제공된다.
<관계식>
62 ≤ 91.81 + K - 0.022 x an - 0.23 x bn
(상기 관계식에서 K는 소재 보정 계수이다.)
본 실시예에 있어서, 상기 블랭크를 가열하는 단계의 총 가열 시간(bn)은 2min 내지 20min일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 소재 보정 계수(K)는 0.71 x cn - 0.025 x dn이고, 상기 소재 보정 계수(K)에서 cn는 상기 모재의 소둔로의 이슬점 온도이고, dn는 상기 모재의 소둔로의 라인 속도일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 모재의 소둔로의 이슬점 온도(cn)는 -15℃ 내지 +15℃일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 모재의 소둔로의 라인 속도(dn)는 30 mpm 내지 200 mpm일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 모재의 소둔 온도는 750℃ 내지 900℃일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 모재의 소둔은 0.5 체적% 내지 25 체적%의 수소 및 잔부 질소로 이루어지는 가스 분위기에서 수행될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 모재 상에 형성된 탈탄층을 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 탈탄층의 두께는 10㎛ 내지 100㎛일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 탈탄층의 평균 경도는 상기 모재의 표면으로부터 1/4 지점의 평균 경도 대비 80% 이하일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 도금층은 아연(Zn)계 도금층 또는 알루미늄(Al)계 도금층일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 도금층의 두께는 5㎛ 내지 30㎛일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 블랭크를 가열하는 단계 이후에, 상기 가열된 블랭크를 이송하는 단계; 상기 이송된 블랭크를 금형으로 가압하여 성형체를 성형하는 단계; 및 상기 성형된 성형체를 냉각하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는, 핫 스탬핑 부품으로서, 상기 핫 스탬핑 부품은, 모재; 상기 모재 상에 배치된 탈탄층; 및 상기 탈탄층 상에 배치된 도금층;을 포함하고, 상기 핫 스탬핑 부품은 1680 MPa 내지 2000 MPa의 인장강도(TS), 1150 MPa 내지 1500 MPa의 항복응력(YP), 및 4% 내지 10%의 연신율(EL)을 갖는, 핫 스탬핑 부품이 제공된다.
본 실시예에 있어서, 상기 탈탄층의 평균 경도는 상기 모재의 표면으로부터 1/4 지점의 평균 경도 대비 70% 이하일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 도금층에 포함된 탄소 함량은 상기 모재에 포함된 탄소 함량의 50% 이하일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 핫 스탬핑 부품은 마르텐사이트(martensite) 분율 90% 이상을 포함하는 미세조직을 가질 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 탈탄층의 두께는 10㎛ 내지 100㎛일 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 도금층의 두께는 7㎛ 내지 40㎛일 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 균열 가열 단계의 온도 및 블랭크를 가열하는 단계의 총 가열 시간이 미리 설정된 관계식을 만족함으로써, 제조된 핫 스탬핑 부품의 인성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 소둔로의 이슬점 온도를 증가시켜 모재의 표면에 탈탄층이 형성되게 함으로써, 제조된 핫 스탬핑 부품의 인성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 단계를 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 단계를 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조 방법의 가열 단계에 있어서, 복수의 구간을 구비한 가열로를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 단계를 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 단계를 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조 방법의 가열 단계에 있어서, 복수의 구간을 구비한 가열로를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
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. 예를 들어, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 "A 및/또는 B"는 A이거나, B이거나, A와 B인 경우를 나타낸다. 또한, 본 명세서에서 "A 및 B 중 적어도 어느 하나"는 A이거나, B이거나, A와 B인 경우를 나타낸다.
이하의 실시예에서, 배선이 "제1 방향 또는 제2 방향으로 연장된다"는 의미는 직선 형상으로 연장되는 것뿐 아니라, 제1 방향 또는 제2 방향을 따라 지그재그 또는 곡선으로 연장되는 것도 포함한다.
이하의 실시예들에서, "평면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 위에서 보았을 때를 의미하며, "단면상"이라 할 때, 이는 대상 부분을 수직으로 자른 단면을 옆에서 보았을 때를 의미한다. 이하의 실시예들에서, "중첩"이라 할 때, 이는 "평면상" 및 "단면상" 중첩을 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품(1)은 모재(100), 탈탄층(200), 및 도금층(300)을 포함할 수 있다. 모재(100), 탈탄층(200), 및 도금층(300)은 핫 스탬핑 부품(1)의 두께 방향으로 순차적으로 적층될 수 있다.
일 실시예에서, 모재(100)는 탄소(C), 실리콘(Si), 망간(Mn), 인(P), 황(S), 붕소(B), 잔부의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 예컨대, 모재(100)는 탄소(C) 0.25 중량% 이상 0.5 중량% 이하, 실리콘(Si) 0.1 중량% 이상 0.8 중량% 이하, 망간(Mn) 0.3 중량% 이상 3.0 중량% 이하, 인(P) 0 초과 0.05 중량% 이하, 황(S) 0 초과 0.01 중량% 이하, 붕소(B) 0.0005 중량% 이상 0.005 중량% 이하, 잔부의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
또한, 모재(100)는 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 및 바나듐(V) 중 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있다. 또한, 모재(100)는 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 및 니켈(Ni)을 더 포함할 수 있다.
모재(100)는 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 및 바나듐(V) 중 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있고, 모재(100)에 포함된 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 및 바나듐(V) 중 하나 이상의 성분의 합은 0.01 중량% 이상 0.1 중량% 이하일 수 있다. 예를 들어, 모재(100)에는 티타늄(Ti) 및 니오븀(Nb)이 포함될 수 있고, 모재(100)에 포함된 티타늄(Ti) 및 니오븀(Nb)의 중량%의 합은 0.01 중량% 이상 0.1 중량% 이하일 수 있다.
또한, 모재(100)는 크롬(Cr) 0.01 중량% 이상 1.0 중량% 이하, 몰리브덴(Mo) 0.01 중량% 이상 1.0 중량% 이하, 및 니켈(Ni) 0.001 중량% 이상 1.0 중량% 이하를 더 포함할 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, 탄소(C)는 강재의 소입성 특성을 확보하기 위한 목적으로 첨가될 수 있다. 일 실시예에서, 탄소(C)는 모재(100)의 전체 중량에 대하여 0.25 중량% 이상 0.5 중량% 이하 포함될 수 있다. 탄소(C)가 모재(100)의 전체 중량에 대하여 0.25 중량% 미만으로 포함되는 경우, 원하는 기계적 강도를 달성하기 어려울 수 있다. 반면에, 탄소(C)가 모재(100)의 전체 중량에 대하여 0.5 중량% 초과로 포함되는 경우, 강재의 인성 저하 문제 또는 강의 취성 제어 문제가 야기될 수 있다.
실리콘(Si)은 모재(100) 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, 실리콘(Si)은 모재(100)의 전체 중량에 대하여 0.1 중량% 이상 0.8 중량% 이하 포함될 수 있다. 실리콘(Si)이 모재(100)의 전체 중량에 대하여 0.1 중량% 미만으로 포함되는 경우, 전술한 기능을 충분히 발휘하지 못할 수 있다. 반면에, 실리콘(Si)이 모재(100)의 전체 중량에 대하여 0.8 중량% 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, 망간(Mn)은 모재(100)의 전체 중량에 대하여 0.3 중량% 이상 3.0 중량% 이하 포함될 수 있다. 망간(Mn)이 모재(100)의 전체 중량에 대하여 0.3 중량% 미만으로 포함되는 경우, 소입성 미달로 핫 스탬핑 후 재질이 미달(경질상 분율 미달)될 가능성이 높을 수 있다. 반면에, 망간(Mn)이 모재(100)의 전체 중량에 대하여 3.0 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 모재(100)의 전체 중량에 대하여 0 초과 0.05 중량% 이하 포함될 수 있다. 인(P)이 모재(100)의 전체 중량에 대하여 전술한 범위로 포함되는 경우 강의 인성 저하를 방지할 수 있다. 반면에, 인(P)이 모재(100)의 전체 중량에 대하여 0.05 중량% 초과로 포함되는 경우, 공정 중 크랙이 발생할 수 있고, 인화철 화합물이 형성되어 강의 인성이 저하될 수 있다.
황(S)은 가공성 및 물성을 저해하는 원소일 수 있다. 일 실시예에서, 황(S)은 모재(100)의 전체 중량에 대하여 0 초과 0.01 중량% 이하 포함될 수 있다. 황(S)이 모재(100)의 전체 중량에 대하여 0.01 중량% 초과로 포함되는 경우, 열간 가공성이 저하될 수 있고, 거대 개재물 생성에 의해 크랙 등 표면 결함이 발생할 수 있다.
붕소(B)은 마르텐사이트 조직을 확보함으로써, 강재의 소입성 및 강도를 확보하는 목적으로 첨가되며, 오스테나이트 결정립 성장 온도 증가로 결정립 미세화 효과를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 붕소(B)은 모재(100)의 전체 중량에 대하여 0.0005 중량% 이상 0.005 중량% 이하 포함될 수 있다. 붕소(B)이 모재(100)의 전체 중량에 대하여 전술한 범위로 포함되는 경우, 경질상 입계 취성 발생을 방지하며 고인성과 굽힘성을 확보할 수 있다.
티타늄(Ti)은 핫 스탬핑 열처리 후 석출물 형성에 의한 소입성 강화 및 재질 상향 목적으로 첨가될 수 있다. 또한, 티타늄(Ti)은 고온에서 Ti(C,N) 등의 석출상을 형성하여, 오스테나이트 결정립 미세화에 효과적으로 기여할 수 있다.
니오븀(Nb)은 마르텐사이트(Martensite) 패캣 크기(Packet size) 감소에 따른 강도 및 인성 증가를 목적으로 첨가될 수 있다.
바나듐(V)은 석출물 형성에 의한 석출 강화 효과를 통하여 강재의 강도 증가를 목적으로 첨가될 수 있다.
일 실시예에서, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 및 바나듐(V)은 선택적으로 모재(100)에 포함될 수 있다. 이때, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 및 바나듐(V) 중 하나 이상이 모재(100)에 포함되는 경우, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb), 및 바나듐(V) 중 하나 이상의 성분의 합은 0.01 중량% 이상 0.1 중량% 이하일 수 있다.
크롬(Cr)은 강의 소입성 및 강도를 향상시키는 목적으로 첨가될 수 있다. 일 실시예에서, 크롬(Cr)은 모재(100)의 전체 중량에 대하여 0.01 중량% 이상 1.0 중량% 이하 포함될 수 있다. 크롬(Cr)이 모재(100)의 전체 중량에 대하여 전술한 범위로 포함되는 경우, 강의 소입성 및 강도를 향상시킬 수 있고, 생산비가 증가되는 것이 방지될 수 있으며, 강재의 인성이 저하되는 것이 방지될 수 있다.
몰리브덴(Mo)은 열간 압연 및 핫스탬핑 중 석출물의 조대화 억제 및 소입성 증대를 통해 강도 향상에 기여할 수 있다. 몰리브덴(Mo)은 모재(100)의 전체 중량에 대하여 0.01 중량% 이상 1.0 중량% 이하 포함될 수 있다. 모재(100)의 전체 중량에 대하여 몰리브덴(Mo)이 전술한 범위로 포함시, 열간 압연 및 핫 스탬핑 중 석출물의 조대화 억제 및 소입성 증대 효과가 우수할 수 있다.
니켈(Ni)은 소입성 및 강도 확보 목적으로 첨가될 수 있다. 또한, 니켈(Ni)은 오스테나이트 안정화 원소로 오스테나이트 변태 제어로 연신율 향상에 기여할 수 있다. 일 실시예에서, 니켈(Ni)은 모재(100)의 전체 중량에 대하여 0.001 중량% 이상 1.0 중량% 이하 포함될 수 있다. 모재(100)의 전체 중량에 대하여 니켈(Ni)이 0.001 중량% 미만 포함되는 경우, 상술한 효과를 제대로 구현하기 어려울 수 있다. 모재(100)의 전체 중량에 대하여 니켈(Ni)이 1.0 중량% 초과 포함되는 경우, 인성이 저하될 수 있고 냉간 가공성이 저하될 수 있으며 제품의 제조 비용이 증가할 수 있다.
일 실시예에서, 모재(100)는 마르텐사이트(martensite) 분율 90% 이상을 포함하는 미세조직을 가질 수 있다. 구체적으로, 모재(100)는 마스텐사이트 90% 이상, 잔부 기타 불가피한 조직 및 기타 석출물 10% 미만을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 모재(100) 상에는 탈탄층(200)이 배치될 수 있다. 모재(100) 상에 탈탄층(200)이 형성되는 경우, 이를 포함하는 핫 스탬핑 부품(1)의 인성이 향상될 수 있다.
모재(100)의 표면으로부터 1/4 지점의 평균 경도 대비 경도가 70% 이하인 층이 탈탄층(200)으로 정의될 수 있다. 또는, 핫 스탬핑 부품(1)의 표면으로부터 1/4 지점의 평균 경도 대비 경도가 70% 이하인 층이 탈탄층(200)으로 정의될 수 있다. 즉, 탈탄층(200)의 평균 경도는 모재(100)의 표면으로부터 또는 핫 스탬핑 부품(1)의 표면으로부터 1/4 지점의 평균 경도 대비 70% 이하일 수 있다.
탈탄층(200)은 핫 스탬핑 부품(1)의 두께 방향으로 약 10㎛ 내지 약 100㎛의 두께(t1)로 구비될 수 있다. 탈탄층(200)의 두께(t1)가 10㎛ 이하인 경우, 인성 향상 효과가 미미할 수 있고, 탈탄층(200)의 두께(t1)가 100㎛ 이상인 경우, 탈탄층(200)의 두께가 너무 두꺼워 탈탄층(200)을 포함하는 핫 스탬핑 부품(1)의 강도가 저하될 수 있다. 따라서, 탈탄층(200)이 약 10㎛ 내지 약 100㎛의 두께(t1)로 구비되는 경우, 핫 스탬핑 부품(1)의 인성을 향상시키면서 핫 스탬핑 부품(1)의 강도가 저하되는 것이 방지 또는 최소화될 수 있다.
일 실시예에서, 탈탄층(200) 상에는 도금층(300)이 배치될 수 있다. 도금층(300)은 아연(Zn)계 도금층 또는 알루미늄(Al)계 도금층일 수 있다. 예컨대, 도금층(300)은 아연(Zn) 및/또는 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 도금층(300)이 아연(Zn)계 도금층으로 구비되는 경우, 도금층(300)은 철(Fe), 알루미늄(Al), 망간(Mn), 실리콘(Si), 잔부의 아연(Zn), 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 예컨대, 도금층(300)은 철(Fe) 10 중량% 이상 70 중량% 이하, 알루미늄(Al) 0 초과 5 중량% 이하, 망간(Mn) 0 초과 1 중량% 이하, 실리콘(Si) 0 초과 1 중량% 이하, 잔부의 아연(Zn) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 또한, 도금층(300)은 탄소(C)를 더 포함할 수 있다. 이때, 도금층(300)에 포함된 탄소(C) 함량은 모재(100)에 포함된 탄소(C) 함량의 50% 이하일 수 있다. 예를 들어, 모재(100)에 0.25 중량% 이상 0.5 중량% 이하의 탄소(C)가 포함되는 경우, 도금층(300)에는 0 초과 0.25 중량% 이하의 탄소(C)가 포함될 수 있다.
도금층(300)은 핫 스탬핑 부품(1)의 두께 방향으로 약 7㎛ 내지 약 40㎛의 두께(t2)로 구비될 수 있다. 도금층(300)의 두께(t2)가 7㎛ 이하인 경우, 아연 특유의 희생 방식 효과가 저하될 수 있고, 도금층(300)의 두께(t2)가 40㎛ 이상인 경우, 도금층(300)의 두께가 너무 두꺼워 도금층(300)을 포함하는 핫 스탬핑 부품(1)의 인성이 저하될 수 있다. 따라서, 도금층(300)이 약 7㎛ 내지 약 40㎛의 두께(t2)로 구비되는 경우, 모재(또는, 강재)의 표면을 보호할 수 있고, 동시에 핫 스탬핑 부품(1)의 인성이 저하되는 것이 방지 또는 최소화될 수 있다.
일 실시예에서, 핫 스탬핑 부품(1)은 약 1680 MPa 내지 약 2000 MPa의 인장강도(TS), 약 1150 MPa 내지 약 1500 MPa의 항복응력(YP), 및 약 4% 내지 약 10%의 연신율(EL)을 가질 수 있다. 또한, 핫 스탬핑 부품(1)은 약 60° 이상의 VDA 굽힘각을 가질 수 있다. 이때, VDA 굽힘각은 VDA 규격(VDA238-100)에 준거하여 측정될 수 있다.
이에, 본 발명자는 과도하게 반복된 실험을 거쳐 핫 스탬핑 부품(1)이 약 60° 이상의 VDA 굽힘각을 갖도록 하는 관계식 1을 도출하였다. 일 실시예에서, 핫 스탬핑 부품(1)은 하기 관계식 1을 만족할 수 있다.
<관계식 1>
60 ≤ 176.92 + 1.25 x cm - 0.15 x am - 0.52 x bm
관계식 1에서 am은 균열 가열 단계의 온도이고, bm은 가열 단계의 총 가열 시간(예컨대, 블랭크를 가열하는 단계의 총 가열 시간)이며, cm은 탈탄층의 두께이다.
관계식 1에서 am은 균열 가열 단계의 온도이고, 균열 가열 단계의 온도의 단위는 ℃일 수 있으며, am의 값은 ℃ 단위에서의 균열 가열 단계의 온도의 값을 의미할 수 있다. 예를 들어, 균열 가열 단계의 온도가 900℃인 경우, am의 값은 900일 수 있다.
관계식 1에서 bm은 블랭크를 가열하는 단계의 총 가열 시간이고, 블랭크를 가열하는 단계의 총 가열 시간의 단위는 분(min) 일 수 있으며, bm은 분(min) 단위에서의 블랭크를 가열하는 단계의 총 가열 시간의 값을 의미할 수 있다. 예를 들어, 블랭크를 가열하는 단계의 총 가열 시간이 5min인 경우, bm의 값은 5일 수 있다.
관계식 1에서 cm은 탈탄층의 두께이고, 탈탄층의 두께의 단위는 ㎛일 수 있으며, cm은 ㎛ 단위에서의 값을 의미할 수 있다. 예를 들어, 탈탄층의 두께가 40㎛인 경우, cm의 값은 40일 수 있다.
일 실시예에서, 탈탄층(200)의 두께(cm), 균열 가열 단계의 온도(am), 및 블랭크를 가열하는 단계의 총 가열 시간(bm)은 전술한 관계식 1을 만족할 수 있다. 이때, 탈탄층(200)의 두께(cm)는 약 10㎛ 내지 약 100㎛일 수 있고, 균열 가열 단계의 온도(am)는 약 Ac3 내지 약 910℃일 수 있으며, 블랭크를 가열하는 단계의 총 가열 시간(bm)은 약 2min 내지 약 20min일 수 있다.
탈탄층(200)의 두께(cm), 균열 가열 단계의 온도(am), 및 블랭크를 가열하는 단계의 총 가열 시간(bm)이 전술한 관계식 1을 만족하는 경우, 제조된 핫 스탬핑 부품(1)의 인성이 향상될 수 있다. 구체적으로, 탈탄층(200)의 두께(cm), 균열 가열 단계의 온도(am), 및 블랭크를 가열하는 단계의 총 가열 시간(bm)이 전술한 관계식 1을 만족하는 경우, 제조된 핫 스탬핑 부품(1)이 약 60° 이상의 VDA 굽힘각을 가질 수 있다. 또한, 탈탄층(200)의 두께(cm), 균열 가열 단계의 온도(am), 및 블랭크를 가열하는 단계의 총 가열 시간(bm)이 전술한 관계식 1을 만족하는 경우, 제조된 핫 스탬핑 부품(1)이 약 1680 MPa 내지 약 2000 MPa의 인장강도(TS), 약 1150 MPa 내지 약 1500 MPa의 항복응력(YP), 약 4% 내지 약 10%의 연신율(EL)을 가질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 개략적으로 도시한 순서도이고, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조 방법은 열간 압연 단계(S100), 냉각 / 권취 단계(S200), 냉간 압연 단계(S300), 소둔 단계(S400), 도금 단계(S500), 및 핫 스탬핑 단계(S600)를 포함할 수 있다.
먼저, 도 1에서 전술한 조성으로 구비된 모재(100, 예컨대, 강 슬라브)의 재가열 단계가 진행될 수 있다. 강 슬라브 재가열 단계에서는 연속 주조 공정을 통해 확보된 강 슬라브를 소정의 온도로 재가열함으로써, 주조 시 편석된 성분이 재고용될 수 있다. 일 실시예에서, 슬라브 재가열 온도(Slab Reheating Temperature, SRT)는 1,200℃ 내지 1,400℃일 수 있다. 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1,200℃보다 낮은 경우에는 주조 시 편석된 성분이 충분히 재고용되지 못해 합금 원소의 균질화 효과를 크게 보기 어렵고, 티타늄(Ti)의 고용 효과를 크게 보기 어려울 수 있다. 슬라브 재가열 온도(SRT)가 높을수록 균질화에 유리하나, 슬라브 재가열 온도(SRT)가 1,400℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정 입도가 증가하여 강도 확보가 어려울 뿐만 아니라 과도한 가열 공정으로 인하여 강판의 제조 비용이 상승할 수 있다.
열간 압연 단계(S100)에서는 재가열된 모재(100)를 소정의 마무리 압연 온도에서 열간 압연할 수 있다. 열간 압연 단계(S100)를 통해 열연 강판이 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 마무리 압연 온도(Finishing Delivery Temperature: FDT)는 880℃ 내지 950℃일 수 있다. 이때, 마무리 압연 온도(FDT)가 880℃ 보다 낮으면, 이상 영역 압연에 의한 혼립 조직이 발생으로 강판의 가공성 확보가 어렵고, 미세조직 불균일에 따라 가공성이 저하되는 문제가 있을 뿐만 아니라 급격한 상 변화에 의해 열간 압연 중 통판성의 문제가 발생할 수 있다. 마무리 압연 온도(FDT)가 950℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정립이 조대화될 수 있고, TiC 석출물이 조대화되어 핫 스탬핑 부품의 성능이 저하될 수 있다.
냉각 / 권취 단계(S200)에서는 열간 압연된 모재(100)를 소정의 권취 온도(Coiling Temperature: CT)까지 냉각하여 권취할 수 있다. 일 실시예에서, 냉각 / 권취 단계(S300)의 권취 온도는 550℃ 내지 800℃일 수 있다. 권취 온도는 탄소(C)의 재분배에 영향을 미치며, 권취 온도가 550℃ 미만일 경우에는 과냉으로 인한 저온상 분율이 높아져 강도가 증가할 수 있고, 냉간 압연 시 압연 부하가 심화될 우려가 있으며, 연성이 급격히 저하될 수 있다. 반대로, 권취 온도가 800℃를 초과할 경우에는 이상 결정 입자 성장이나 과도한 결정 입자 성장으로 성형성 열화 및 강도 열화가 발생할 수 있다.
냉간 압연 단계(S300)에서는 권취된 모재(100)를 언코일링(uncoiling)하여 산세 처리한 후, 냉간 압연할 수 있다. 이때, 산세는 권취된 강판(또는, 모재), 즉 상기의 열연 과정을 통하여 제조된 열연 코일의 스케일을 제거하기 위한 목적으로 실시될 수 있다. 냉간 압연 단계(S300)를 통해 냉연 강판이 제조될 수 있다.
소둔 단계(S400)는 냉간 압연된 모재(100)를 700℃ 이상의 온도에서 소둔할 수 있다. 예컨대, 소둔 단계(S400)는 냉간 압연된 모재(100)를 가열하고, 가열된 모재(100)를 소정의 냉각 속도로 냉각하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 소둔 단계(S400)에서 모재가 소둔될 수 있다. 소둔 단계(S400)는 소둔로에서 이루어질 수 있다.
모재(100)의 소둔은 0.5 체적% 내지 25 체적%의 수소 및 잔부 질소로 이루어지는 가스 분위기에서 수행될 수 있다. 이때, 소둔로에 수소 가스 및 질소 가스와 함께 물이 분사될 수 있다. 소둔로 내에 물이 분사되는 경우 소둔로의 이슬점 온도가 증가될 수 있다. 따라서, 소둔로 내로 분사되는 물의 양을 조절하여 소둔로의 이슬점 온도를 조절할 수 있다.
또한, 소둔로의 이슬점 온도가 증가하는 경우, 모재(100) 상에 탈탄층(200)이 형성될 수 있다. 예컨대, 모재(100)의 표면에서 탄소가 소실되어 탈탄층(200)이 형성될 수 있다. 이때, 모재(100)의 표면에 형성되는 탈탄층(200)의 두께(t3)는 모재(100)의 두께 방향으로 약 10㎛ 내지 약 100㎛일 수 있다. 탈탄층(200)의 두께(t3)가 10㎛ 이하인 경우, 탈탄층(200)의 두께(t3)가 너무 얇아 제조된 핫 스탬핑 부품의 인성 향상 효과가 미미할 수 있고, 탈탄층(200)의 두께(t3)가 100㎛ 이상인 경우 탈탄층(200)의 두께가 너무 두꺼워 제조된 핫 스탬핑 부품의 강도가 저하될 수 있다. 따라서, 탈탄층(200)이 약 10㎛ 내지 약 100㎛의 두께(t3)로 형성되는 경우, 제조된 핫 스탬핑 부품의 인성을 향상시키면서 제조된 핫 스탬핑 부품(1)의 강도가 저하되는 것이 방지 또는 최소화될 수 있다.
일 실시예에서, 모재(100)의 표면으로부터 1/4 지점의 평균 경도 대비 경도가 80% 이하인 층이 탈탄층(200)으로 정의될 수 있다. 즉, 탈탄층(200)의 평균 경도는 모재(100)의 표면으로부터 1/4 지점의 평균 경도 대비 80% 이하일 수 있다.
일 실시예에서, 모재(100)의 소둔이 수행되는 소둔로의 이슬점 온도는 약 -15℃ 내지 약 +15℃일 수 있다. 소둔로의 이슬점 온도가 -15℃ 이하인 경우, 형성되는 탈탄층(200)의 두께(t3)가 너무 얇아 제조된 핫 스탬핑 부품의 인성 향상 효과가 미미할 수 있고 소둔로의 이슬점 온도가 +15℃ 이상인 경우, 설비 산화에 의한 조업성이 감소될 수 있다. 예컨대, 소둔로의 이슬점 온도를 증가시키기 위해서는 소둔로에 많은 양의 물을 공급해야 되는데, 소둔로에 많은 양의 물이 공급되는 경우 소둔로의 설비가 산화될 수 있고, 이를 청소하는데 많은 시간이 소요되어 조업성이 감소될 수 있다. 따라서, 모재(100)의 소둔이 수행되는 소둔로의 이슬점 온도가 약 -15℃ 내지 약 +15℃를 만족함으로써, 제조된 핫 스탬핑 부품의 인성을 향상시키면서 제조 공정의 효율을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 모재(100)의 소둔이 수행되는 소둔로의 라인 속도는 약 30 mpm(meters per minute) 내지 약 200 mpm 일 수 있다. 소둔로의 라인 속도가 30 mpm 이하에서는 모재(100)의 이동 속도가 너무 느려 생산성이 급감할 수 있고, 소둔로의 라인 속도가 200 mpm 이상에서는 모재(100)의 이동 속도가 너무 빨라 형성되는 탈탄층(200)의 두께가 감소될 수 있고, 이로 인해 제조된 핫 스탬핑 부품의 인성 향상 효과가 미미할 수 있다. 따라서, 모재(100)의 소둔이 수행되는 소둔로의 라인 속도가 약 30 mpm(meters per minute) 내지 약 200 mpm을 만족하는 경우, 핫 스탬핑 부품의 생산성을 향상시킬 수 있고, 동시에 제조된 핫 스탬핑 부품의 인성을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 모재(100)의 소둔 온도는 약 750℃ 내지 약 900℃일 수 있다. 모재(100)의 소둔 온도가 750℃ 미만인 경우 원하는 조직을 얻을 수 없고, 재결정이 충분히 완료되지 않을 수 있다. 반면에, 모재(100)의 소둔 온도가 900℃ 초과인 경우, 소둔 온도가 너무 높아 제조 공정의 효율이 저하될 수 있다. 따라서, 모재(100)의 소둔 온도가 약 750℃ 내지 약 900℃를 만족하는 경우, 원하는 조직을 얻을 수 있고, 재결정이 충분히 완료될 수 있으며, 제조 공정의 효율이 향상될 수 있다.
도금 단계(S500)는 소둔된 모재(100) 상에 도금층을 형성하는 단계일 수 있다. 일 실시예에서, 도금 단계(S500)를 통해 소둔된 모재(100) 상에 도금층(300)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 도금 단계(S500)를 통해 탈탄층(200) 상에 도금층(300)이 형성될 수 있다. 이때, 도금층(300)은 아연(Zn)계 도금층 또는 알루미늄(Al)계 도금층을 포함할 수 있다.
구체적으로, 도금 단계(S500)에서는 소둔된 모재(100)를 도금욕에 침지시킬 수 있다. 이때, 도금욕은 400℃ 내지 700℃의 온도를 유지할 수 있다. 도금층은 모재(100, 또는, 탈탄층(200))의 양면 기준 40 g/m2 내지 200 g/m2 으로 도금됨으로써 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 모재(100) 또는 탈탄층(200) 상에 형성된 도금층(300)의 두께(t4)는 약 5㎛ 내지 약 30㎛일 수 있다. 도금층(300)의 두께(t4)가 5㎛ 이하인 경우, 도금층(300)의 희생 방식 능력이 부족할 수 있고, 도금층(300)의 두께(t4)가 30㎛ 이상인 경우, 도금층(300)을 형성하는데 드는 비용이 증가하여 경제성이 감소될 수 있다. 따라서, 도금층(300)의 두께(t4)가 약 5㎛ 내지 약 30㎛을 만족하는 경우, 핫 스탬핑 부품의 모재(100)가 부식되는 것이 방지 또는 최소화될 수 있다.
일 실시예에서, 소둔 단계(S400)와 도금 단계(S500)는 동일한 라인에서 수행될 수 있다. 따라서, 도금 단계(S500)가 수행되는 라인 속도는 약 30 mpm 내지 약 200 mpm일 수 있다. 라인 속도가 30 mpm 이하인 경우, 라인 속도가 너무 느려 생산성이 저하될 수 있다. 에어 나이프(Air knife)를 이용하여 도금량을 제어하는데, 라인 속도가 200 mpm 이상인 경우, 라인 속도가 너무 빨라 에어 나이프를 이용한 도금량 제어가 힘들 수 있다. 따라서, 도금 단계(S500)가 수행되는 라인 속도가 약 30 mpm 내지 약 200 mpm을 만족하는 경우, 생산성을 향상시킬 수 있고, 동시에 도금량을 용이하게 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 도금 단계(S500)를 통해 모재(100)의 적어도 일면 상에 도금층(300)이 형성된 도금강판이 제조될 수 있다. 이때, 도금강판은 모재(100), 모재(100) 상에 배치된 탈탄층(200), 및 탈탄층(200) 상에 배치된 도금층(300)을 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 단계를 개략적으로 도시한 순서도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열 단계를 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 3 및 도 6을 참조하면, 도금 단계(S500) 이후에 핫 스탬핑 단계(S600)가 수행될 수 있다. 핫 스탬핑 단계(S600)는 가열 단계(S610), 이송 단계(S620), 성형 단계(S630), 및 냉각 단계(S640)를 포함할 수 있다.
먼저, 모재(100)의 적어도 일면 상에 도금층(300)이 형성된 도금강판을 재단하여 블랭크를 형성할 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
가열 단계(S610)에서는 서로 다른 온도 범위를 갖는 복수의 구간을 구비한 가열로 내에서 블랭크를 가열할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 가열 단계(S610)는 다단 가열 단계(S611) 및 균열 가열 단계(S612)를 포함할 수 있다. 다단 가열 단계(S611) 및 균열 가열 단계(S612)는 블랭크가 가열로 내에 구비된 복수의 구간을 통과하며 가열되는 단계일 수 있다.
일 실시예에서, 가열로 전체 온도는 680℃ 내지 910℃ 일 수 있다. 구체적으로, 다단 가열 단계(S611) 및 균열 가열 단계(S612)가 수행되는 가열로 전체 온도는 680℃ 내지 910℃ 일 수 있다. 이때, 다단 가열 단계(S611)가 수행되는 가열로의 온도는 680℃ 내지 Ac3 일 수 있고, 균열 가열 단계(S612)가 수행되는 가열로의 온도는 Ac3 내지 910℃일 수 있다.
다단 가열 단계(S611)에서는 블랭크가 가열로 내에 구비된 복수의 구간을 통과하며 단계적으로 가열(또는, 승온)될 수 있다. 가열로 내에 구비된 복수의 구간 중 다단 가열 단계(S611)가 수행되는 구간은 복수 개 존재할 수 있고, 블랭크가 투입되는 가열로의 입구로부터 블랭크가 취출되는 가열로의 출구 방향으로 온도가 높아지도록 각 구간별로 온도가 설정되어 블랭크가 단계적으로 가열(또는,승온)될 수 있다.
다단 가열 단계(S611) 이후에 균열 가열 단계(S612)가 이루어질 수 있다. 균열 가열 단계(S612)에서는 다단 가열된 블랭크가 Ac3 내지 910℃의 온도로 설정된 가열로의 구간을 통과하며 가열(또는, 균열 가열)될 수 있다. 가열로 내에 구비된 복수의 구간 중 균열 가열 단계(S612)가 수행되는 구간은 적어도 하나 이상일 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조 방법의 가열 단계에 있어서, 복수의 구간을 구비한 가열로를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 가열로는 서로 다른 온도 범위를 가지는 복수의 구간을 구비할 수 있다. 구체적으로, 가열로는 제1 온도 범위(T1)를 가지는 제1 구간(P1), 제2 온도 범위(T2)를 가지는 제2 구간(P2), 제3 온도 범위(T3)를 가지는 제3 구간(P3), 제4 온도 범위(T4)를 가지는 제4 구간(P4), 제5 온도 범위(T5)를 가지는 제5 구간(P5), 제6 온도 범위(T6)를 가지는 제6 구간(P6), 및 제7 온도 범위(T7)를 가지는 제7 구간(P7)을 구비할 수 있다.
일 실시예에서, 다단 가열 단계(S611)에서는 블랭크가 가열로 내에 정의된 제1 구간(P1) 내지 제4 구간(P4)을 통과하며 단계적으로 가열될 수 있다. 또한, 균열 가열 단계(S612)에서는 제1 구간(P1) 내지 제4 구간(P4)에서 다단 가열된 블랭크가 제5 구간(P5) 내지 제7 구간(P7)을 통과하며 균열 가열될 수 있다.
제1 구간(P1) 내지 제7 구간(P7)은 차례대로 가열로 내에 배치될 수 있다. 제1 온도 범위(T1)를 가지는 제1 구간(P1)은 블랭크가 투입되는 가열로의 입구와 인접하고, 제7 온도 범위(T7)를 가지는 제7 구간(P7)은 블랭크가 배출되는 가열로의 출구와 인접할 수 있다. 따라서, 제1 온도 범위(T1)를 가지는 제1 구간(P1)이 가열로의 첫 번째 구간일 수 있고, 제7 온도 범위(T7)를 가지는 제7 구간(P7)이 가열로의 마지막 구간일 수 있다.
가열로 내에 구비된 복수의 구간의 온도, 예컨대 제1 구간(P1) 내지 제7 구간(P7)의 온도는 블랭크가 투입되는 가열로의 입구로부터 블랭크가 취출되는 가열로의 출구 방향으로 증가할 수 있다. 다만, 제5 구간(P5), 제6 구간(P6), 및 제7 구간(P7)의 온도는 동일할 수 있다. 또한, 가열로 내에 구비된 복수의 구간 중 서로 인접한 두 개의 구간들 간의 온도 차는 0℃ 보다 크고 100℃ 이하일 수 있다. 예를 들어, 제1 구간(P1)과 제2 구간(P2)의 온도 차는 0℃ 보다 크고 100℃ 이하일 수 있다.
균열 가열 단계(S612)의 가열로 온도는 Ac3 내지 910℃일 수 있다. 균열 가열 단계(S612)의 가열로 온도가 Ac3 이하일 경우, 제조된 핫 스탬핑 부품이 원하는 재질을 갖지 않을 수 있다. 반면에, 균열 가열 단계(S612)의 가열로 온도가 910℃ 이상인 경우, 도금층(300)에 포함된 아연(Zn)이 기화되어 도금층(300)의 손실이 발생할 수 있다. 따라서, 균열 가열 단계(S612)의 가열로 온도가 Ac3 내지 910℃를 만족하는 경우, 제조된 핫 스탬핑 부품이 원하는 재질로 형성될 수 있고, 도금층(300)이 손실되는 것이 방지 또는 최소화될 수 있다.
도 8에서는 일 실시예에 따른 가열로가 서로 다른 온도 범위를 가지는 일곱 개의 구간을 구비한 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 가열로 내에는 서로 다른 온도 범위를 가지는 다섯 개, 여섯 개, 또는 여덟 개 등의 구간이 구비될 수도 있다.
일 실시예에서, 가열 단계(S610)가 다단 가열 단계(S611) 및 균열 가열 단계(S612)로 구비됨으로써, 가열로의 온도를 단계적으로 설정할 수 있어 가열로의 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에서, 가열로는 블랭크의 이송 경로를 따라 20m 내지 40m의 길이를 가질 수 있다. 가열로는 서로 다른 온도 범위를 가지는 복수의 구간을 구비할 수 있고 복수의 구간 중 블랭크가 다단 가열되는 구간의 길이와 복수의 구간 중 블랭크가 균열 가열되는 구간의 길이의 비는 1:1 내지 4:1을 만족할 수 있다. 가열로 내에서 블랭크가 균열 가열되는 구간의 길이가 증가하여 블랭크가 다단 가열되는 구간의 길이와 블랭크가 균열 가열되는 구간의 길이의 비가 1:1을 초과할 경우, 균열 가열 구간에서 블랭크 내로 침투되는 수소량이 증가하여 지연파단이 증가할 수 있다. 반면에, 블랭크가 균열 가열되는 구간의 길이가 감소하여 블랭크가 다단 가열되는 구간의 길이와 블랭크가 균열 가열되는 구간의 길이의 비가 4:1 미만인 경우, 균열 가열 구간(또는, 시간)이 충분히 확보되지 않아 핫 스탬핑 부품의 제조 공정에 의해 제조된 핫 스탬핑 부품의 강도가 불균일할 수 있다. 예컨대, 가열로 내에 구비된 복수의 구간 중 균일 가열 구간의 길이는 가열로의 총 길이의 20% 내지 50%일 수 있다.
일 실시예에서, 가열 단계(S610)가 수행되는 총 가열 시간은 약 2min 내지 약 20min일 수 있다. 즉, 블랭크가 가열로에 체류하는 총 시간은 약 2min 내지 약 20min일 수 있다. 가열 단계(S610)가 수행되는 총 가열 시간이 약 2min 이하인 경우, 가열 시간이 부족하여 제조된 핫 스탬핑 부품의 원하는 재질을 갖지 않을 수 있다. 반면에, 가열 단계(S610)가 수행되는 총 가열 시간이 약 20min 이상인 경우, 가열 시간이 너무 길어 생산 속도가 저하되어 경제성이 저하될 수 있다. 따라서, 가열 단계(S610)가 수행되는 총 가열 시간이 약 2min 내지 약 20min을 만족하는 경우, 제조된 핫 스탬핑 부품이 원하는 재질을 가질 수 있고, 동시에 제조 공정의 경제성이 저하되는 것이 방지 또는 최소화될 수 있다.
가열 단계(S610) 이후에, 이송 단계(S620), 성형 단계(S630), 및 냉각 단계(S640)가 더 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 이송 단계(S620)는 가열된 블랭크를 가열로로부터 금형으로 이송하는 단계일 수 있다. 이때, 이송 단계(S620)에서는 가열된 블랭크가 대기 온도(또는, 상온)에서 냉각될 수 있다. 즉, 가열된 블랭크는 이송 중 공랭될 수 있다. 가열된 블랭크가 공랭되지 않으면 금형진입온도(예컨대, 성형개시온도)가 높아져 제조된 핫 스탬핑 부품의 표면에 주름(또는, 굴곡)이 발생할 수 있다. 또한, 냉매를 사용시 후공정(핫 스탬핑)에 영향을 미칠 수 있으므로 이송 중 가열된 블랭크가 공랭되는 것이 바람직할 수 있다.
일 실시예에서, 성형 단계(S630)는 이송된 블랭크를 핫 스탬핑하여 성형체를 성형하는 단계일 수 있다. 구체적으로, 성형 단계(S400)에서는 금형으로 블랭크를 가압하여 성형체를 성형할 수 있다.
일 실시예에서, 성형개시온도는 500℃ 이상 700℃ 이하일 수 있다. 성형개시온도|가 500℃ 미만인 경우, 성형 개시 온도가 너무 낮아 블랭크의 성형성이 저하될 수 있고, 제조된 핫 스탬핑 부품이 목표한 조직과 물성을 갖지 못할 수 있다. 반면에, 성형개시온도가 700℃ 초과인 경우, 제조된 핫 스탬핑 부품의 표면에 주름(또는 굴곡)이 발생할 수 있다. 또한, 도금층이 금형에 소착될 수 있다. 따라서, 성형개시온도가 500℃ 이상 700℃ 이하인 경우 블랭크의 성형성이 향상될 수 있고, 제조된 핫 스탬핑 부품이 목표한 조직과 물성을 가질 수 있으며, 제조된 핫 스탬핑 부품의 표면에 주름(또는, 굴곡)이 발생하는 것이 방지 또는 최소화될 수 있다.
일 실시예에서, 냉각 단계(S500)는 성형된 성형체를 냉각하는 단계일 수 있다. 냉각 단계(S500)에서는 블랭크를 가압한 금형 내에서 이루어질 수 있다.
구체적으로, 금형에서 최종 부품형상으로 성형하는 것과 동시에 성형체를 냉각하여 최종 제품이 형성될 수 있다. 금형에는 내부에 냉매가 순환하는 냉각 채널이 구비될 수 있다. 금형에 구비된 냉각 채널을 통하여 공급되는 냉매에 순환에 의해 성형체를 급랭시킬 수 있게 된다. 이때, 판재의 스프링 백(spring back) 현상을 방지함과 더불어 원하는 형상을 유지하기 위해서는 금형을 닫은 상태에서 가압하면서 급랭을 실시할 수 있다. 성형체를 성형 및 냉각 조작을 함에 있어, 마르텐사이트 종료 온도까지 평균냉각속도를 최소 10℃/s 이상으로 냉각할 수 있다.
일 실시예에서, 냉각 단계(S640)가 종료되는 냉각종료온도는 약 상온 이상 약 200℃ 이하일 수 있다. 냉각종료온도가 상온 미만인 경우 제조 공정의 생산성이 저하될 수 있다. 반면에, 냉각종료온도가 200℃ 초과인 경우, 제조된 핫 스탬핑 부품이 상온에서 공랭되는데, 이때, 핫 스탬핑 부품에 뒤틀림이 발생할 수 있으며, 목표한 재질 확보가 어려울 수 있다. 따라서, 냉각 단계(S500)가 종료되는 냉각종료온도가 상온 이상 약 200℃ 이하의 범위를 만족하는 경우, 제조 공정의 생산성을 향상시킬 수 있고, 제조된 핫 스탬핑 부품에 뒤틀림이 발생하는 것이 방지 또는 최소화될 수 있다.
핫 스탬핑 부품의 충돌 흡수 성능을 확보하기 위해서는 핫 스탬핑 부품이 일정 수준 이상(또는, 미리 설정된 수준 이상)의 인성을 가질 필요가 있다. 이때, 합금 성분을 추가하여 핫 스탬핑 부품의 인성을 향상시킬 수 있으나, 합금 성분을 추가하는 경우 핫 스탬핑 부품의 제조 원가가 상승하는 등 경제성이 저하될 수 있다. 따라서, 핫 스탬핑 부품을 제조하는 공정 조건들을 제어하여 핫 스탬핑 부품이 일정 수준 이상(또는, 미리 설정된 수준 이상)의 인성을 갖도록 할 필요가 있다. 다만, 다양한 종류의 소재를 사용해도 일정 수준 이상(또는, 미리 설정된 수준 이상)의 인성을 가지는 핫 스탬핑 부품을 제조할 수 있는 공정 조건들이 필요할 수 있다.
이에, 본 발명자는 과도하게 반복된 실험을 거쳐 제조된 핫 스탬핑 부품이 약 60° 이상의 VDA 굽힘각을 갖도록 하는 관계식 2를 도출하였다. 일 실시예에서, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법은 하기 관계식 2를 만족할 수 있다. 구체적으로, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법의 균열 가열 단계의 온도(an) 및 가열 단계의 총 가열 시간(bn)은 하기 관계식 2를 만족할 수 있다.
<관계식 2>
62 ≤ 91.81 + K - 0.022 x an - 0.23 x bn
관계식 2에서 K는 소재 보정 계수이다. 이때, 소재 보정 계수(K)는 0.71 x cn - 0.025 x dn이고, 소재 보정 계수(K)에서 cn은 모재의 소둔로의 이슬점 온도이고, dn은 모재의 소둔로의 라인 속도이다.
관계식 2에서 an은 균열 가열 단계의 온도이고, 균열 가열 단계의 온도의 단위는 ℃일 수 있으며, an의 값은 ℃ 단위에서의 균열 가열 단계의 온도의 값을 의미할 수 있다. 예를 들어, 균열 가열 단계의 온도가 900℃인 경우, an의 값은 900일 수 있다.
관계식 2에서 bn은 가열 단계의 총 가열 시간(예컨대, 블랭크를 가열하는 단계의 총 가열 시간)이고, 가열 단계의 총 가열 시간의 단위는 분(min)일 수 있으며, bn은 분(min) 단위에서의 가열 단계의 총 가열 시간의 값을 의미할 수 있다. 예를 들어, 가열 단계의 총 가열 시간이 5min인 경우, bn의 값은 5일 수 있다.
전술한 바와 같이, 관계식 2에서 K는 소재 보정 계수일 수 있다. 이때, 소재 보정 계수(K)는 0.71 x cn - 0.025 x dn일 수 있다. 소재 보정 계수(K)에서 cn은 모재의 소둔로의 이슬점 온도이고, 모재의 소둔로의 이슬점 온도의 단위는 ℃일 수 있으며, cn은 ℃ 단위에서의 모재의 소둔로의 이슬점 온도의 값을 의미할 수 있다. 예를 들어, 모재의 소둔로의 이슬점 온도가 +10℃인 경우, cn의 값은 10일 수 있다. 또한, 소재 보정 계수(K)에서 dn은 모재의 소둔로의 라인 속도이고, 모재의 소둔로의 라인 속도의 단위는 mpm(meters per minute) 일 수 있으며, dn은 mpm 단위에서의 모재의 소둔로의 라인 속도의 값을 의미할 수 있다. 예를 들어, 모재의 소둔로의 라인 속도가 100 mpm인 경우, dn의 값은 100일 수 있다.
일 실시예에서, 균열 가열 단계의 온도(an) 및 가열 단계의 총 가열 시간(bn)은 전술한 관계식 2를 만족할 수 있다. 이때, 소재 보정 계수(K)는 모재의 소둔로의 이슬점 온도(cn) 및 모재의 소둔로의 라인 속도(dn)에 따른 계수이므로, 균열 가열 단계의 온도(an), 가열 단계의 총 가열 시간(bn), 모재의 소둔로의 이슬점 온도(cn), 및 모재의 소둔로의 라인 속도(dn)가 전술한 관계식 2를 만족한다고 볼 수도 있다.
이때, 균열 가열 단계의 온도(an)는 약 Ac3 내지 약 910℃일 수 있고, 가열 단계의 총 가열 시간(bn)은 약 2min 내지 약 20min일 수 있으며, 모재의 소둔로의 이슬점 온도(cn)는 약 -15℃ 내지 약 +15℃일 수 있고, 모재의 소둔로의 라인 속도(dn)는 약 30mpm 내지 약 200mpm일 수 있다.
균열 가열 단계의 온도(an) 및 가열 단계의 총 가열 시간(bn)이 전술한 관계식 2를 만족하는 경우, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 통해 제조된 핫 스탬핑 부품(1)의 인성이 향상될 수 있다. 구체적으로, 균열 가열 단계의 온도(an) 및 가열 단계의 총 가열 시간(bn)이 전술한 관계식 2를 만족하는 경우, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 통해 제조된 핫 스탬핑 부품(1)이 약 60° 이상의 VDA 굽힘각을 가질 수 있다. 또한, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 통해 제조된 핫 스탬핑 부품(1)이 약 1680 MPa 내지 약 2000 MPa의 인장강도(TS), 약 1150 MPa 내지 약 1500 MPa의 항복응력(YP), 약 4% 내지 약 10%의 연신율(EL)을 가질 수 있다.
다른 표현으로, 균열 가열 단계의 온도(an), 가열 단계의 총 가열 시간(bn), 모재의 소둔로의 이슬점 온도(cn), 및 모재의 소둔로의 라인 속도(dn)가 전술한 관계식 2를 만족하는 경우, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 통해 제조된 핫 스탬핑 부품(1)의 인성이 향상될 수 있다. 구체적으로, 균열 가열 단계의 온도(an), 가열 단계의 총 가열 시간(bn), 모재의 소둔로의 이슬점 온도(cn), 및 모재의 소둔로의 라인 속도(dn)가 전술한 관계식 2를 만족하는 경우, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 통해 제조된 핫 스탬핑 부품(1)이 약 60° 이상의 VDA 굽힘각을 가질 수 있다. 또한, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법을 통해 제조된 핫 스탬핑 부품(1)이 약 1680 MPa 내지 약 2000 MPa의 인장강도(TS), 약 1150 MPa 내지 약 1500 MPa의 항복응력(YP), 약 4% 내지 약 10%의 연신율(EL)을 가질 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 모재
200: 탈탄층
300: 도금층
200: 탈탄층
300: 도금층
Claims (19)
- 모재의 적어도 일면 상에 도금층이 형성된 도금강판을 재단하여 블랭크를 형성하는 단계; 및
서로 다른 온도 범위를 갖는 복수의 구간을 구비한 가열로 내에서 상기 블랭크를 가열하는 단계;를 포함하고,
상기 블랭크를 가열하는 단계는,
상기 블랭크를 단계적으로 가열하는 다단 가열 단계; 및
상기 다단 가열된 블랭크를 Ac3 내지 910℃의 온도로 가열하는 균열 가열 단계;를 포함하며,
상기 균열 가열 단계의 온도(an) 및 상기 블랭크를 가열하는 단계의 총 가열 시간(bn)은 하기 관계식을 만족하는, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법.
<관계식>
62 ≤ 91.81 + K - 0.022 x an - 0.23 x bn
(상기 관계식에서 K는 소재 보정 계수이다.) - 제1항에 있어서,
상기 블랭크를 가열하는 단계의 총 가열 시간(bn)은 2min 내지 20min인, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 소재 보정 계수(K)는 0.71 x cn - 0.025 x dn이고,
상기 소재 보정 계수(K)에서 cn는 상기 모재의 소둔로의 이슬점 온도이고, dn는 상기 모재의 소둔로의 라인 속도인, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법. - 제3항에 있어서,
상기 모재의 소둔로의 이슬점 온도(cn)는 -15℃ 내지 +15℃인, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법. - 제3항에 있어서,
상기 모재의 소둔로의 라인 속도(dn)는 30 mpm 내지 200 mpm인, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 모재의 소둔 온도는 750℃ 내지 900℃인, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 모재의 소둔은 0.5 체적% 내지 25 체적%의 수소 및 잔부 질소로 이루어지는 가스 분위기에서 수행되는, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 모재 상에 형성된 탈탄층을 더 포함하는, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법. - 제8항에 있어서,
상기 탈탄층의 두께는 10㎛ 내지 100㎛ 인, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법. - 제8항에 있어서,
상기 탈탄층의 평균 경도는 상기 모재의 표면으로부터 1/4 지점의 평균 경도 대비 80% 이하인, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 도금층은 아연(Zn)계 도금층 또는 알루미늄(Al)계 도금층인, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 도금층의 두께는 5㎛ 내지 30㎛ 인, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
상기 블랭크를 가열하는 단계 이후에,
상기 가열된 블랭크를 이송하는 단계;
상기 이송된 블랭크를 금형으로 가압하여 성형체를 성형하는 단계; 및
상기 성형된 성형체를 냉각하는 단계;
를 더 포함하는, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법. - 핫 스탬핑 부품으로서,
상기 핫 스탬핑 부품은,
모재;
상기 모재 상에 배치된 탈탄층; 및
상기 탈탄층 상에 배치된 도금층;을 포함하고,
상기 핫 스탬핑 부품은 1680 MPa 내지 2000 MPa의 인장강도(TS), 1150 MPa 내지 1500 MPa의 항복응력(YP), 및 4% 내지 10%의 연신율(EL)을 갖는, 핫 스탬핑 부품. - 제14항에 있어서,
상기 탈탄층의 평균 경도는 상기 모재의 표면으로부터 1/4 지점의 평균 경도 대비 70% 이하인, 핫 스탬핑 부품. - 제14항에 있어서,
상기 도금층에 포함된 탄소 함량은 상기 모재에 포함된 탄소 함량의 50% 이하인, 핫 스탬핑 부품. - 제14항에 있어서,
상기 핫 스탬핑 부품은 마르텐사이트(martensite) 분율 90% 이상을 포함하는 미세조직을 갖는, 핫 스탬핑 부품. - 제14항에 있어서,
상기 탈탄층의 두께는 10㎛ 내지 100㎛ 인, 핫 스탬핑 부품. - 제14항에 있어서,
상기 도금층의 두께는 7㎛ 내지 40㎛ 인, 핫 스탬핑 부품.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220053729A KR102671434B1 (ko) | 2022-04-29 | 2022-04-29 | 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법 |
| PCT/KR2022/020566 WO2023210911A1 (ko) | 2022-04-29 | 2022-12-16 | 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법 |
| KR1020240068879A KR20240084517A (ko) | 2022-04-29 | 2024-05-27 | 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220053729A KR102671434B1 (ko) | 2022-04-29 | 2022-04-29 | 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020240068879A Division KR20240084517A (ko) | 2022-04-29 | 2024-05-27 | 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230153825A true KR20230153825A (ko) | 2023-11-07 |
| KR102671434B1 KR102671434B1 (ko) | 2024-05-31 |
Family
ID=88519158
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020220053729A KR102671434B1 (ko) | 2022-04-29 | 2022-04-29 | 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법 |
| KR1020240068879A KR20240084517A (ko) | 2022-04-29 | 2024-05-27 | 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020240068879A KR20240084517A (ko) | 2022-04-29 | 2024-05-27 | 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (2) | KR102671434B1 (ko) |
| WO (1) | WO2023210911A1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190001493A (ko) * | 2017-06-27 | 2019-01-04 | 현대제철 주식회사 | 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조방법 |
| KR20210080176A (ko) * | 2019-12-20 | 2021-06-30 | 현대제철 주식회사 | 핫 스탬핑용 블랭크, 이의 제조 방법, 핫 스탬핑 부품, 및 이의 제조 방법 |
| KR20210120477A (ko) * | 2020-03-27 | 2021-10-07 | 현대제철 주식회사 | 테일러 롤드 블랭크, 테일러 롤드 블랭크를 이용한 핫스탬핑 부품 제조방법 및 이에 의해 제조된 핫스탬핑 부품 |
| KR20210129902A (ko) | 2020-04-21 | 2021-10-29 | 현대제철 주식회사 | 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조방법 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102275914B1 (ko) * | 2019-09-27 | 2021-07-12 | 현대제철 주식회사 | 핫 스탬핑 부품의 제조방법 및 이에 의해 제조된 핫 스탬핑 부품 |
| KR102310965B1 (ko) * | 2019-12-20 | 2021-10-12 | 현대제철 주식회사 | 핫 스탬핑 부품, 및 이의 제조 방법 |
-
2022
- 2022-04-29 KR KR1020220053729A patent/KR102671434B1/ko active IP Right Grant
- 2022-12-16 WO PCT/KR2022/020566 patent/WO2023210911A1/ko active Application Filing
-
2024
- 2024-05-27 KR KR1020240068879A patent/KR20240084517A/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190001493A (ko) * | 2017-06-27 | 2019-01-04 | 현대제철 주식회사 | 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조방법 |
| KR20210080176A (ko) * | 2019-12-20 | 2021-06-30 | 현대제철 주식회사 | 핫 스탬핑용 블랭크, 이의 제조 방법, 핫 스탬핑 부품, 및 이의 제조 방법 |
| KR20210120477A (ko) * | 2020-03-27 | 2021-10-07 | 현대제철 주식회사 | 테일러 롤드 블랭크, 테일러 롤드 블랭크를 이용한 핫스탬핑 부품 제조방법 및 이에 의해 제조된 핫스탬핑 부품 |
| KR20210129902A (ko) | 2020-04-21 | 2021-10-29 | 현대제철 주식회사 | 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023210911A1 (ko) | 2023-11-02 |
| KR102671434B1 (ko) | 2024-05-31 |
| KR20240084517A (ko) | 2024-06-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106133173B (zh) | 材质均匀性优异的高强度冷轧钢板及其制造方法 | |
| US20100218857A1 (en) | High tensile strength galvanized steel sheet excellent in formability and method for manufacturing the same | |
| WO2022063244A1 (zh) | 一种700MPa级热成型桥壳钢及其制备方法 | |
| KR102280797B1 (ko) | 핫 스탬핑용 블랭크, 이의 제조 방법, 핫 스탬핑 부품, 및 이의 제조 방법 | |
| KR102310965B1 (ko) | 핫 스탬핑 부품, 및 이의 제조 방법 | |
| JP4650006B2 (ja) | 延性および伸びフランジ性に優れた高炭素熱延鋼板およびその製造方法 | |
| WO2016024371A1 (ja) | 高強度鋼板の製造方法 | |
| KR102671434B1 (ko) | 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법 | |
| KR102671433B1 (ko) | 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법 | |
| US12054844B2 (en) | Blank for hot stamping, method for manufacturing the same, hot stamping component, and method for manufacturing the same | |
| JP7421650B2 (ja) | クランプ用高強度フェライト系ステンレス鋼及びその製造方法 | |
| JP6780804B1 (ja) | 高強度鋼板およびその製造方法 | |
| KR20230166779A (ko) | 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법 | |
| KR20230166780A (ko) | 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법 | |
| CN119452109A (zh) | 热冲压组件及其制造方法 | |
| CN119452110A (zh) | 热冲压部件及其制造方法 | |
| KR102606996B1 (ko) | 굽힘 가공성이 우수한 고강도 강판 및 그 제조방법 | |
| US20230111843A1 (en) | Steel sheet for hot stamping and method of manufacturing the same | |
| KR20230153887A (ko) | 핫스탬핑용 강판 및 그 제조방법 | |
| KR20240031793A (ko) | 핫 스탬핑 부품 | |
| JP2024108012A (ja) | ホットスタンピング部品の製造方法 | |
| KR20240081145A (ko) | 핫 스탬핑용 강판, 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법 | |
| KR20240074954A (ko) | 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법 | |
| KR20240106706A (ko) | 초고장력 냉연강판 및 그 제조방법 | |
| KR20230132018A (ko) | 핫 스탬핑 부품 및 이의 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20220429 |
|
| PA0201 | Request for examination | ||
| PG1501 | Laying open of application | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20231208 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20240227 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20240528 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20240529 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration |