KR20170124115A - 3층 구조를 갖는 고인성 열처리 강관 및 이의 제조방법 - Google Patents

3층 구조를 갖는 고인성 열처리 강관 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 3층 구조를 갖는 고인성 열처리 강관 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 제조공정에 고주파 유도가열 단계를 추가 도입하고, 베이나이트 및 마르텐사이트의 3층 구조가 형성되어, 인성을 향상시켜 충돌성능이 개선된 고인성 열처리 강관 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의하면 베이나이트 조직층, 베이나이트와 마르텐사이트의 복합조직층 및 마르텐사이트 조직층을 포함하는 3층 구조를 갖는 고인성 열처리 강관을 제공한다.

Description

3층 구조를 갖는 고인성 열처리 강관 및 이의 제조방법{High toughness, heat-treated steel pipe having a three-layer structure and manufacturing method thereof}
본 발명은 3층 구조를 갖는 고인성 열처리 강관 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 제조공정에 고주파 유도가열 단계를 추가 도입하고, 베이나이트 및 마르텐사이트의 3층 구조가 형성되어, 인성을 향상시켜 충돌성능이 개선된 고인성 열처리 강관 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 전 세계적으로 온실가스 문제가 대두되며, 자동차 배기가스 규제를 더욱 강화하고 있다. 따라서 자동차 업계가 이와 같은 국제 환경규제에 대응하고 자동차 연비향상을 위해 찾아낸 가장 효과적인 방안은 차량을 경량화하는 것이다. 이에 따라 자동차 업체들은 차량 무게의 상당 부분을 차지하고 있는 차체의 무게를 줄이는 경량화 기술 개발에 매진하고 있다.
차량의 차체는 주요 골격인 BIW(Body In White)와 도어, 후드, 트렁크 등의 동작부로 이루어지며, 이 차체는 전체 자동차 중량의 상당부분을 차지한다. 따라서 현재 자동차 업계는 차체의 소재를 가볍게 하여 차량의 경량화 효과를 크게 늘리고 있다.
또한 차체는 자동차의 강성, 충돌 및 주행 안전성 등 자동차의 성능에도 결정적인 영향을 미치는 중요한 부분이다. 그러므로 차체를 경량화하는 동시에 고강도화 하는 것이 필수불가결한 기술임을 알 수 있다. 따라서, 이러한 차량의 안정성과 경량화의 양립을 도모하기 위해 자동차의 일부 구조 부재에서는 고강도화된 강관이 이용되고 있다.
이처럼 강관은 자동차 도어 내부에도 설치되는데, 이는 자동차 측면 충돌시, 차체의 피해를 최소화시키고 탑승자를 보호하기 위한 것이다. 상기 강관을 도어 임팩트 빔이라고 하며 차체의 고강도화 및 경량화를 위해 강관의 소재는 강도가 높은 고강도강으로 제조되고 있다. 나아가 강관을 제조 시, 강의 합금설계 및 열처리를 통한 조직제어를 이용하여 더욱 높은 강도를 확보 중에 있다.
이에, 종래 기술의 고강도 강관은 고주파 유도가열을 통한 910도 이상의 가열 직후, 냉각수 직분사에 의한 급냉 공정으로 제조되었다. 이 공정에 의한 종래 기술의 강관은 500~600MPa 강도의 페라이트와 마르텐사이트 조직에서 급냉 후 1500~2000MPa 강도의 마르텐사이트 단상 조직으로 변태를 하게 되었다. 이러한 마르텐사이트 단상 조직은 취성이 크다는 특징을 가지고 있다. 따라서 이러한 조직으로 이루어진 강관은 차량의 충돌 상황에서 조기에 취성 파단이 발생하여 차량 및 운전자의 안정성을 충분히 확보하지 못했다. 이와 같은 경우는 상기 강관이 차체의 피해를 최소화시키고 탑승자를 보호하기 위해 만들어진 도어 임팩트 빔의 역할을 충분히 해내지 못했던 것이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 1차 열처리 후 200도 전후로 재가열하여 취성을 풀어주는 템퍼링 공정이 추가되었다. 그러나 이러한 경우, 템퍼링 공정을 위한 추가 설비 구축 및 공정시간의 증대로 인한 원가상승이 발생하여 강관 제조 시, 템퍼링 공정은 적용되지 못하고 있다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해, 고강도를 확보하면서 인성을 향상시켜 충돌성능이 개선된 강관이 필요한 실정이다.
이에, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 차량의 도어 임팩트 빔에 사용되는 강관의 인성을 향상시켜 충돌 흡수 성능 개선을 위하여 개발된 것이다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 소재의 고강도를 확보하는 동시에 인성이 향상시키기 위한 것으로 충돌 시, 변형 중에 파단을 방지하는 강관 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 고인성 열처리 강관 및 이의 제조방법을 이용한 자동차 도어 임팩트 빔을 제조하여 자동차의 내구성 증가 및 경량화를 가능하게 하고 연비 효율을 증대하며 환경오염 또한 방지하기 위함이다.
상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 베이나이트 조직층, 베이나이트와 마르텐사이트의 복합조직층 및 마르텐사이트 조직층을 포함하는 3층 구조를 갖는 고인성 열처리 강관을 제공한다.
본 발명에서의 상기 베이나이트와 마르텐사이트의 복합조직층은 상기 마르텐사이트 조직층의 위에 형성되며, 상기 베이나이트 조직층은 상기 베이나이트와 마르텐사이트의 복합조직층의 위에 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명에서의 상기 베이나이트 조직층은 상기 강관의 단면 두께의 5~10%인 것이 바람직하다.
본 발명에서의 상기 베이나이트와 마르텐사이트의 복합조직층은이 상기 강관의 단면 두께의 10~15%인 것이 바람직하다.
본 발명에서의 상기 마르텐사이트 조직층은 상기 강관의 단면 두께의 80~85%인 것이 바람직하다.
본 발명에서의 상기 베이나이트 조직층은 상기 강관의 단면 두께의 5~10%이며, 상기 베이나이트와 마르텐사이트의 복합조직층은 상기 강관의 단면 두께의 10~15%이고, 상기 마르텐사이트 조직층은 상기 강관의 단면 두께의 80~85%인 것이 바람직하다.
한편, 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 상기 강관이 고주파에 의하여 가열되는 1차 고주파 유도가열 단계; 상기 1차 고주파 유도가열된 강관이 고주파 유도가열되는 동시에 상기 1차 고주파 유도가열된 강관의 내경부는 냉각수에 의해 냉각되는 냉각 단계;를 포함하는 3층 구조를 갖는 고인성 열처리 강관의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에서의 상기 2차 고주파 유도가열 단계에서는 강관의 외경부가 400~650℃로 가열되는 것이 바람직하다.
본 발명에서의 상기 2차 고주파 유도가열 단계에서는 강관의 외경부가 20~40초 가열되는 것이 바람직하다.
본 발명에서의 상기 냉각 단계에서는 냉각수의 온도가 0~20℃인 것이 바람직하다.
본 발명에서의 상기 냉각 단계에서는 냉각수 분사 압력이 1 bar인 것이 바람직하다.
본 발명에서의 상기 1차 고주파 유도가열 단계에서는 860~960℃인 것이 바람직하다.
본 발명의 고인성 열처리 강관 및 이의 제조방법에 의하면, 소재의 고강도를 확보하는 동시에 인성을 향상시키기 위한 것으로 충돌 시, 변형 중에 파단을 방지하는 강관을 제공하는 효과가 있다.
또한, 본 발명인 고인성 열처리 강관 및 이의 제조방법을 이용하여 제조된 자동차 도어 임팩트 빔에 의하면 자동차의 내구성 증가 및 경량화를 가능하게 하여 연비 효율을 증대하고 환경오염 또한 방지하는 데에 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 고주파 유도가열기 및 급냉기의 구성도.
도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 고인성 열처리 강관 및 그 단면의 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 고인성 열처리 강관의 1차 고주파 유도가열기, 2차 고주파 유도가열기 및 냉각기의 구성도.
도 4은 본 발명의 일실시예에 따른 고인성 열처리 강관의 단면 확대사진도.
도 5은 도어 임팩트 빔의 13km/h 충돌 후 결과사진도.
도 6은 도어 임팩트 빔의 13km/h 충돌 변위-하중 곡선의 결과그래프도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명은 3층 구조를 갖는 고인성 열처리 강관 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 일 관점에서 본 발명은 3층 구조를 갖는 고인성 열처리 강관에 관한 것이다.
도1은 종래기술에 따른 고주파 유도가열기 및 급냉기의 구성도이다. 전술한 도1은 종래기술의 강관(11), 고주파 유도가열기(13), 냉각수 직분사에 의한 급냉기(15)로 이루어진다.
종래 기술의 강관(11)은 상기 고주파 유도가열기(13)를 이용하여 910도 이상의 가열 직후, 냉각수 직분사에 의한 급냉기(15)를 통과하는 급냉 과정을 거쳐 제조되었다. 이 공정에 의한 상기 강관(11)은 500~600MPa 강도의 페라이트 및 마르텐사이트 조직에서, 급냉 후 1500~2000MPa 강도의 마르텐사이트 단상 조직으로 변태를 하게 되었다. 이러한 마르텐사이트 단상 조직은 취성이 크다는 특징을 가지고 있다. 따라서 이러한 조직으로 이루어진 상기 강관(11)은 차량의 충돌 상황에서 조기에 취성 파단이 발생하여 차량 및 운전자의 안정성을 충분히 확보하지 못했다. 이와 같은 경우, 상기 강관(11)은 차체의 피해를 최소화시키고 탑승자를 보호하기 위해 만들어진 도어 임팩트 빔의 역할을 충분히 해내지 못했던 것이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 1차 열처리 후 200도 전후로 재가열하여 취성을 풀어주는 템퍼링 공정이 추가되었다. 그러나 이 경우, 템퍼링 공정을 위한 추가 설비 구축 및 공정시간의 증대로 인한 원가상승이 발생하여 강관 제조 시, 템퍼링 공정은 적용되지 못하고 있다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해, 고강도를 확보하면서 인성을 향상시켜 충돌성능이 개선된 강관이 필요하였다.
이에, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하고자 차량의 도어 임팩트 빔에 사용되는 강관의 인성을 향상시켜 충돌 흡수 성능 개선을 위하여 개발된 것이다. 이에 따라, 종래 기술에 비해 인성이 향상된 고인성 열처리 강관 및 이의 제조방법에 대해 설명하고자 한다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 고인성 열처리 강관 및 그 단면의 구성도이다.
상기 도2는 고인성 열처리 강관(100)의 베이나이트 조직층(105), 고인성 열처리 강관(100)의 베이나이트와 마르텐사이트의 복합조직층(103) 및 고인성 열처리 강관(100)의 마르텐사이트 조직층(101)을 포함하는 3층 구조를 갖는 상기 강관(100) 및 그 단면의 구성도이다.
일반적으로, 베이나이트 조직은 마르텐사이트 조직과 대비하여 강도가 30~40% 떨어지나 인장 특성이 우수하고 인성이 높아 충돌에 유리한 조직이다. 그러나 강관의 전체 조직을 베이나이트 조직으로 열처리하는 경우, 인성은 우수하나 강도가 기존 대비 저하되는 문제가 발생한다.
따라서 본 발명에서는 고인성 열처리 강관(100)의 단면 두께의 5~10%는 베이나이트 조직층(105)으로 구성되고 10~15%는 베이나이트와 마르텐사이트의 복합조직층(103), 80~85%는 마르텐사이트 조직층(101)으로 구성되는 3층 구조를 갖는 고인성 열처리 강관을 제조한다.
본 발명에서의 고인성 열처리 강관(100)은 강관 단면의 두께방향으로 베이나이트와 마르텐사이트 조직이 층상으로 생성된다. 이를 위해 상기 강관(100)은 1차 고주파 유도가열 단계를 거친 후, 이렇게 생성된 강관의 외경부가 2차 고주파 유도가열 단계를 통과하는 동시에, 내경부는 냉각수에 의해 냉각되는 단계로 제조된다.
따라서, 도3은 본 발명의 일실시예에 따른 고인성 열처리 강관의 1차 고주파 유도가열기, 2차 고주파 유도가열기 및 냉각기의 구성도이다. 전술한 도3은 고인성 열처리 강관(100)의 1차 고주파 유도가열기(201)와 2차 고주파 유도가열기(203) 및 냉각기(205)로 구성된다.
1차 고주파 유도가열기(201)에서는 종래의 열처리 공정과 동일하게 고주파 유도가열을 통해 고인성 열처리 강관(100)을 860~960도로 가열한다. 고인성 열처리 강관(100)이 1차 고주파 유도가열기(201)를 통과하게 되면, 고인성 열처리 강관(100)의 외경부는 400~650도로 가열될 수 있는 2차 고주파 가열기(203)를 거치고, 동시에 상기 강관의 내경부는 냉각수에 의해 냉각될 수 있는 냉각기(205)를 지나게 된다.
본 발명의 목적은 고인성 열처리 강관(100)의 외경부는 400~650도 고온 유지를 통해 베이나이트 조직층(105)이 생성되고, 내경부는 냉각수에 의한 냉각을 통해 마르텐사이트 조직층(101)이 생성되어 도2에서와 같이, 상기 강관(100)의 단면 조직이 고인성 조직과 고강도 조직의 층상 구조로 형성되기 위함이다.
따라서 인장강도는 종래의 마르텐사이트강과 유사하면서 취성을 저감시킨 고인성 열처리 강관(100)이 완성된다. 특히, 이러한 층상 구조의 고인성 열처리 강관(100)이 도어 임팩트 빔으로 구성된 경우, 자동차 충돌에 의하여 강관이 꺾일 시, 인성이 높은 외경부에서 인장응력이 걸리므로, 파단이 발생하는 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.
만약 본 발명에서처럼 가열과 냉각을 동시에 하지 않고, 종래의 발명에서처럼 가열 후 특정 온도에서의 냉각만 실시한다면, 앞서 말한 층상 구조의 조직을 얻을 수 없다. 또한, 종래기술에 의하여 냉각 온도에 따라 베이나이트 조직에 일부 마르텐사이트 조직이 불균일하게 섞여 있는 조직이 생성된 강관이 제조된다면, 원하는 인장강도를 확보할 수 없다.
통상적으로 베이나이트 조직 기반에 마르텐사이트 조직이 일부 섞여 있는 경우, 인장강도가 1000~1300MPa이며 강도를 더욱 증대시키기 위해 탄소 함량을 높이거나 마르텐사이트 비율을 높이게 된다. 이는 취성 증대 문제에 직면하게 되어 차량이 충돌 시, 파단을 방지할 수 없게 된다.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명에서 실시한 2차 고주파 유도가열 단계 및 냉각 단계에서의 최적의 조건 및 그에 따른 평가 결과를 표1에 나타낸다.
구분 2차 고주파
유도가열		 냉각수 온도
(℃)		 2차 고주파 유도가열 및 냉각 후의 강관
온도(℃) 시간(초) 베이나이트 조직층의 생성 두께(%) 인장강도(MPa) 연신율(%) 고속
충돌
평가
실시예 600 30 18 7 1550 10 파단X
비교예1 미적용 미적용 18 0 1650 8 파단
비교예2 500 30 18 3 1640 8 파단
비교예3 600 10 18 1 1660 8 파단
비교예4 750 30 18 15 1450 10 파단X
비교예5 600 30 25 20 1400 6 파단X
상술한 표1에서의 제어 조건인자는 1차 고주파 가열 단계 후 2차 고주파 가열 단계에서의 가열 온도 및 가열 시간, 냉각 단계에서의 냉각수의 온도, 총 세 가지이다. 이에 따라, 고인성 열처리 강관(100)의 미세조직 및 인장물성 그리고 고속 충돌 평가 결과를 통한 도어 임팩트 빔으로서의 성능을 검증한다. 이 때, 표1에서의 고속 충돌 평가 결과는 13km/h의 조건 하에, 파단 발생 여부를 나타낸 것이다.
구체적으로, 표1에서의 2차 고주파 유도가열의 가열 온도 및 시간은 상기 강관(100)의 외경부에 생성되는 베이나이트 조직층(105)에 직접적인 영향을 주고, 냉각기(205)에서의 냉각수의 온도는 내경부에서부터 마르텐사이트 조직층(101) 및 베이나이트와 마르텐사이트의 복합조직층(103)이 생성되기 위한 조건이다.
앞서 말한, 2차 고주파 유도가열에서의 조건들은 상기 강관(100)이 통과하는 2차 고주파 유도가열기(203)의 길이 및 상기 강관의 이송속도를 조절하여 설정이 가능하다.
2차 고주파 유도가열의 최적 가열온도는 580~650도로 베이나이트 조직층(105)의 생성을 위한 등온냉각 온도인 350~550도 보다 높게 설정한다. 이러한 이유는 표1의 비교예2에서와 같이 580도 보다 낮은 경우, 강관의 내경부에 분무되는 냉각수 효과로 실제 강관의 외경부 온도가 부분적으로 350도 이하로 떨어져 목표한 두께 만큼의 베이나이트 조직층(105)이 생성되지 않기 때문이다. 이와 반대로 표1의 비교예4에서처럼 2차 고주파 유도가열 단계에서의 가열온도가 650도 보다 높은 경우, 베이나이트 조직이 목표한 두께보다 두껍게 생성되어 강도가 낮아지게 된다.
더불어 2차 고주파 유도가열 단계에서의 시간을 비교예3에서처럼 20초 보다 짧게 설정한 경우, 베이나이트 조직층(105)이 제대로 생성되지 않고, 냉각수에 의한 냉각 효과로 강관의 전체가 마르텐사이트 단상으로의 변태가 발생하여 취성이 커지게 된다. 따라서 이러한 경우, 파단 발생의 문제가 생긴다. 반대로 유도가열 시간을 40초 보다 길게 한다면, 베이나이트 조직층(105)이 과도하게 생성되어 강관 전체의 강도가 저하될 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면 고강도 및 고인성 강관을 제조하기 위한 최적의 가열 시간은 20~40초라 할 수 있다.
나아가 냉각 단계에서의 냉각수의 온도는 미세하고 치밀한 마르텐사이트 조직을 생성시키기 위한 조건이고, 0~20도로 유지되어야 한다. 이보다 높은 경우, 마르텐사이트 조직이 조대화되고 베이나이트 조직이 과도하게 생성되어 표1의 비교예5에서처럼 실시예 대비 강관의 강도가 현저히 떨어지고, 조대화된 마르텐사이트 조직의 효과로 연신율도 저하된다. 또한, 상기 냉각 단계에서의 냉각수 분사 압력은 1bar로 설정하도록 한다.
만약 본 발명에서처럼 2차 고주파 유도가열 단계 및 냉각단계를 동시에 거치지 않고, 종래의 발명에서와 같이 1차 고주파 유도가열 단계 후 냉각을 실시한다면, 표1의 비교예1에서 알 수 있듯이, 베이나이트 조직은 형성되지 않는다. 또한, 종래기술에 의하여 냉각 온도에 따라 베이나이트 조직에 일부 마르텐사이트 조직이 불균일하게 섞여 있는 조직이 생성되어 원하는 인장강도를 확보할 수 없으므로 파단에 이르게 된다.
본 발명에서 제안하는 데로, 유도가열 및 냉각 처리가 완료된 상기 강관(100) 단면의 조직은 본 발명의 일실시예에 따른 고인성 열처리 강관의 단면 확대사진도인 도4에서 나타난다. 도4의 배율은 200배이며, 이에 따른 단면 확대사진도에 대한 설명은 다음과 같다.
상기 강관(100)의 내경부인 도4의 하단 부분은 치밀한 마르텐사이트 조직층(101)이 나타나며, 상기 강관의 외경부인 도4의 상단 부분에서부터 차례대로, 베이나이트 조직층(105)과 베이나이트와 마르텐사이트의 복합조직층(103)이 나타나는 것을 확인할 수 있다.
이로써, 본 발명에서 제안한 고인성 열처리 강관(100)을 이용하여 제작한 도어 임팩트 빔과 종래 기술에 따른 도어 임팩트 빔을 가지고 자유낙하 시험기를 이용하여 고속 충돌 평가를 실시한다.
도5는 도어 임팩트 빔의 13km/h 충돌 후 결과사진도이다. 상기 도5는 종래 기술에 따른 도어 임팩트 빔(301)과 본 발명에 따른 도어 임팩트 빔(303)을 비교하여 확인할 수 있다.
본 발명에 의한 고속 충돌 평가에 따르면, 원기둥 형상의 임팩터를 일정 높이에서 자유낙하시켜 도어 임팩트 빔의 중앙부를 가격한 후, 빔의 충돌성능 및 취성을 관측한다. 임팩터가 도어 임팩트 빔에 충돌되는 속도는 최초 9km/hour부터 11km/hour, 13km/hour까지 올려가며 평가를 실시한다.
평가 결과, 11km/h까지는 두 가지의 빔 모두 취성 파단 없이 양호하게 변형되었으며 최대하중도 유사한 수준이다. 그러나 13km/h에서는 도5에서와 같이, 종래 기술에 따른 도어 임팩트 빔(301)의 경우 변형 도중 취성에 의한 파단이 발생하였으며, 본 발명에 따른 도어 임팩트 빔(303)의 경우 양호한 변형 상태를 보여준다.
도6은 도어 임팩트 빔의 13km/h 충돌 변위-하중 곡선의 결과그래프도이다. 도6의 세로축은 고속충돌 시, 도어 임팩트 빔에 전해지는 하중(N)을 나타낸 것이고, 가로축은 이에 따른 상기 빔의 변위(mm)를 나타낸 것이다.
이처럼 도어 임팩트 빔이 변형 도중 파단되는 경우, 도6의 변위-하중곡선에서 볼 수 있듯이, 파단이 발생하는 순간 더 이상 빔은 하중을 견디지 못하여 충돌 에너지를 흡수하지 못하고 기능을 상실하게 된다.
도6에서 종래 기술에 따른 도어 임팩트 빔의 변위하중곡선(401)을 살펴보면, 변위가 55~60mm일 때 파단된 것을 확인할 수 있다. 한편 본 발명에 따른 도어 임팩트 빔의 변위하중곡선(403)의 경우, 변위가 80~90mm일 때 파단된 것을 볼 수 있다.
따라서 변위-하중곡선에서의 면적을 충돌흡수 에너지라고 하였을 때, 13km/h에서의 본 발명에 따른 도어 임팩트 빔(303)은 종래기술에 따른 도어 임팩트 빔(301)과 대비하여 40% 이상 충돌흡수 성능이 향상됨을 확인할 수 있다.
따라서 본 발명의 고인성 열처리 강관 및 이의 제조방법에 의하면, 소재의 고강도를 확보하는 동시에 인성을 향상시키기 위한 것으로 충돌 시, 변형 중에 파단을 방지하는 강관을 제공하는 효과가 있다.
자세히 상술하면, 차량 도어의 내부에 상기 강관을 가진 도어 임팩트 빔을 구성하여, 측면충돌 시 취약한 도어의 중앙부가 실내로 밀려 들어오는 정도를 최소화하고, 측면충돌의 충돌에너지가 차체로 전달되도록 하여 차내의 승객에게 전달되는 충격을 최소화할 수 있다는 것이다.
뿐만 아니라 본 발명인 고인성 열처리 강관 및 이의 제조방법을 이용하여 제조된 자동차 도어 임팩트 빔에 의하면, 자동차의 내구성 증가 및 경량화를 가능하게 하여 자동차 연비 효율을 증대시키고 환경오염 또한 방지하는 데에 효과가 있다.
이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
11 : 종래기술의 강관
13 : 종래기술의 고주파 유도가열기
15 : 종래기술의 냉각수 직분사에 의한 급냉기
100 : 고인성 열처리 강관
101 : 고인성 열처리 강관의 마르텐사이트 조직층
103 : 고인성 열처리 강관의 베이나이트와 마르텐사이트의 복합조직층
105 : 고인성 열처리 강관의 베이나이트 조직층
201 : 고인성 열처리 강관의 1차 고주파 유도가열기
203 : 고인성 열처리 강관의 2차 고주파 유도가열기
205 : 고인성 열처리 강관의 냉각기
301 : 종래기술에 따른 도어 임팩트 빔
303 : 본 발명에 따른 도어 임팩트 빔
401 : 종래기술에 따른 도어 임팩트 빔의 변위하중곡선
403 : 본 발명에 따른 도어 임팩트 빔의 변위하중곡선

Claims (12)

  1. 베이나이트 조직층, 베이나이트와 마르텐사이트의 복합조직층 및 마르텐사이트 조직층을 포함하는 3층 구조를 갖는 고인성 열처리 강관.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 베이나이트와 마르텐사이트의 복합조직층은 상기 마르텐사이트 조직층의 위에 형성되며, 상기 베이나이트 조직층은 상기 베이나이트와 마르텐사이트의 복합조직층의 위에 형성되는 것을 특징으로 하는 3층 구조를 갖는 고인성 열처리 강관.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 베이나이트 조직층은 상기 강관의 단면 두께의 5~10%인 것을 특징으로 하는 3층 구조를 갖는 고인성 열처리 강관.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베이나이트와 마르텐사이트의 복합조직층은 상기 강관의 단면 두께의 10~15%인 것을 특징으로 하는 3층 구조를 갖는 고인성 열처리 강관.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 마르텐사이트 조직층은 상기 강관의 단면 두께의 80~85%인 것을 특징으로 하는 3층 구조를 갖는 고인성 열처리 강관.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 베이나이트 조직층은 상기 강관의 단면 두께의 5~10%이며, 상기 베이나이트와 마르텐사이트의 복합조직층은 상기 강관의 단면 두께의 10~15%이고, 상기 마르텐사이트 조직층은 상기 강관의 단면 두께의 80~85%인 것을 특징으로 하는 3층 구조를 갖는 고인성 열처리 강관.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 고인성 열처리 강관에 있어서,
    상기 강관이 고주파에 의하여 가열되는 1차 고주파 유도가열 단계;
    상기 1차 고주파 유도가열된 강관이 고주파 유도가열되는 동시에 상기 1차 고주파 유도가열된 강관의 내경부는 냉각수에 의해 냉각되는 냉각 단계;를 포함하는 3층 구조를 갖는 고인성 열처리 강관의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 2차 고주파 유도가열 단계는 강관의 외경부가 400~650℃로 가열되는 것을 특징으로 하는 3층 구조를 갖는 고인성 열처리 강관의 제조 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 2차 고주파 유도가열 단계는 강관의 외경부가 20~40초 가열되는 것을 특징으로 하는 3층 구조를 갖는 고인성 열처리 강관의 제조 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 냉각 단계는 냉각수의 온도가 0~20℃인 것을 특징으로 하는 3층 구조를 갖는 고인성 열처리 강관의 제조 방법.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 냉각 단계는 냉각수 분사 압력이 1 bar인 것을 특징으로 하는 3층 구조를 갖는 고인성 열처리 강관의 제조 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 1차 고주파 유도가열 단계는 860~960℃인 것을 특징으로 하는 3층 구조를 갖는 고인성 열처리 강관의 제조 방법.
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