KR20240075861A - 핫 스탬프용 강판 및 핫 스탬프 성형체 - Google Patents
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-
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Abstract
이 핫 스탬프용 강판은, 소정의 화학 조성을 갖고, 금속 조직이, 면적％로, 페라이트: 75 내지 95％, 마르텐사이트: 5 내지 25％, 펄라이트, 베이나이트 및 시멘타이트의 합계: 0 내지 5％이며, 상기 페라이트 중, GAM값이 0.5 이하인 페라이트의 비율이 백분율로 70％ 이상이며, 상기 페라이트의 평균 입경이 1.0 내지 7.0㎛이며, 상기 마르텐사이트의 평균 입경이 0.5 내지 3.0㎛이며, 고용 Nb 농도가 25ppm 이상이다.
Description
본 발명은, 핫 스탬프용 강판 및 핫 스탬프 성형체에 관한 것이다.
본원은, 2022년 1월 7일에, 일본에 출원된 특허 출원 제2022-001752호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
근년, 환경 보호 및 자원 절약화의 관점에서 자동차 차체의 경량화가 요구되고 있어, 차체 부품에 대한 고강도 강판의 적용이 가속되고 있다. 차체 부품은 프레스 성형에 의해 제조된다. 차체 부품을 구성하는 강판의 고강도화에 수반하여, 프레스 성형 시의 성형 하중이 증가될 뿐만 아니라, 성형성이 저하된다. 그 때문에, 고강도 강판을 프레스 성형하는 경우, 복잡한 형상의 부재에 대한 성형성이 과제가 된다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 강판이 연질화되는 오스테나이트역의 고온까지 가열한 후에 프레스 성형을 실시하는 핫 스탬프 기술의 적용이 진행되고 있다. 핫 스탬프는, 프레스 성형과 동시에, 금형 내에 있어서 ?칭 처리를 실시함으로써, 차체 부품으로의 성형과 강도 확보를 양립시키는 기술로서 주목받고 있다.
차체 부품 중에서도, 충격 흡수 및 골격의 변형 제어에 사용되는 부재에는, 충돌 시의 변형에 의해 파단이 발생하기 어려울 것이 요구된다. 충돌 시의 변형에 의한 파단의 발생을 억제하기 위해서는, 차체 부품은 굽힘성이 우수할 것이 요구된다. 또한, 충돌 시에 다양한 변형 모드에서 변형된 경우라도 파단의 발생을 억제할 수 있도록, 굽힘성의 이방성이 작을 것이 요구된다.
재료의 굽힘성은 인장 강도와 상관이 있으며, 인장 강도를 저하시키면 굽힘성이 향상된다. 핫 스탬프 성형체의 금속 조직의 주상은 마르텐사이트이며, 마르텐사이트의 인장 강도는 화학 조성 중 C에 크게 영향을 받는다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 전체 조직 중에서 차지하는 마르텐사이트의 면적률이 95％ 이상이며, 또한 상기 마르텐사이트의 고용 C가 0.05질량％ 이하임과 함께, 긴 직경이 200㎚ 이상인 탄화물의 밀도가 50개/㎛3 이하이며, 인장 강도가 1270㎫ 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 강판이 개시되어 있다.
특허문헌 2에는, 마이크로 조직이 마르텐사이트와 하부 베이나이트의 혼합 조직이며, 양쪽 조직의 합계 면적률이 95％ 이상인 것을 특징으로 하는 항복 강도 885㎫ 이상의 비조질 고장력 후강판이 개시되어 있다.
특허문헌 3에는, 금속 조직 중 70체적％ 이상이 마르텐사이트상 또는 템퍼링 마르텐사이트상이며, 당해 마르텐사이트상 또는 템퍼링 마르텐사이트상 중 50체적％ 이상이 미재결정 오스테나이트상으로부터 생성된 마르텐사이트상 또는 템퍼링 마르텐사이트상인 것을 특징으로 하는 내지연 파괴 특성이 우수한 고강도강이 개시되어 있다.
상기 특허문헌 1 내지 3의 기술에서는 마르텐사이트 분율을 규정하고, 금속 조직을 제어함으로써, 각종 특성을 개선하고 있다. 그러나, 굽힘성의 향상 및 굽힘성의 이방성의 저감에 대해서는 전혀 언급되어 있지 않다.
상기 과제를 감안하여, 본 발명은, 높은 강도 및 우수한 굽힘성을 갖고, 또한 굽힘성의 이방성이 작은 핫 스탬프 성형체, 그리고, 이 핫 스탬프 성형체를 제조할 수 있는 핫 스탬프용 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 지견에 기초하여 이루어진 본 발명의 요지는 이하와 같다.
[1] 본 발명의 일 양태에 관한 핫 스탬프용 강판은, 화학 조성이, 질량％로,
C: 0.050％ 이상, 0.150％ 미만,
Si: 0.010 내지 1.000％,
Mn: 1.00 내지 2.00％,
P: 0.100％ 이하,
S: 0.0100％ 이하,
Al: 0.001 내지 0.500％,
N: 0.0001 내지 0.0100％,
O: 0.1000％ 이하,
Nb: 0.015 내지 0.100％,
Ti: 0.005 내지 0.100％,
B: 0.0005 내지 0.0050％,
Cr: 0 내지 0.500％,
Mo: 0 내지 0.500％,
Ni: 0 내지 3.000％,
Cu: 0 내지 3.000％,
Co: 0 내지 0.50％,
W: 0 내지 3.00％,
Sn: 0 내지 0.500％,
V: 0 내지 0.100％,
Zr: 0 내지 0.100％,
Ca: 0 내지 0.0050％,
Mg: 0 내지 0.0050％,
REM: 0 내지 0.0050％,
Sb: 0 내지 0.0200％, 및
As: 0 내지 1.0000％를 함유하고,
잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고,
금속 조직이, 면적％로,
페라이트: 75 내지 95％,
마르텐사이트: 5 내지 25％,
펄라이트, 베이나이트 및 시멘타이트의 합계: 0 내지 5％이며,
상기 페라이트 중, GAM값이 0.5 이하인 페라이트의 비율이 백분율로 70％ 이상이며,
상기 페라이트의 평균 입경이 1.0 내지 7.0㎛이며,
상기 마르텐사이트의 평균 입경이 0.5 내지 3.0㎛이며,
고용 Nb 농도가 25ppm 이상이다.
[2] 상기 [1]에 기재된 핫 스탬프용 강판은, 상기 화학 조성이, 질량％로,
Cr: 0.100 내지 0.500％,
Mo: 0.050 내지 0.500％,
Ni: 0.050 내지 3.000％,
Cu: 0.050 내지 3.000％,
Co: 0.05 내지 0.50％,
W: 0.05 내지 3.00％,
Sn: 0.005 내지 0.500％,
V: 0.005 내지 0.100％,
Zr: 0.005 내지 0.100％,
Ca: 0.0005 내지 0.0050％,
Mg: 0.0005 내지 0.0050％,
REM: 0.0005 내지 0.0050％,
Sb: 0.0005 내지 0.0200％, 및
As: 0.0005 내지 1.0000％
로 이루어지는 군 중 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다.
[3] 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 핫 스탬프용 강판은, 표면에 도금층을 가져도 된다.
[4] 본 발명의 다른 양태에 관한 핫 스탬프 성형체는, 화학 조성이, 질량％로,
C: 0.050％ 이상, 0.150％ 미만,
Si: 0.010 내지 1.000％,
Mn: 1.00 내지 2.00％,
P: 0.100％ 이하,
S: 0.0100％ 이하,
Al: 0.001 내지 0.500％,
N: 0.0001 내지 0.0100％,
O: 0.1000％ 이하,
Nb: 0.015 내지 0.100％,
Ti: 0.005 내지 0.100％,
B: 0.0005 내지 0.0050％,
Cr: 0 내지 0.500％,
Mo: 0 내지 0.500％,
Ni: 0 내지 3.000％,
Cu: 0 내지 3.000％,
Co: 0 내지 0.50％,
W: 0 내지 3.00％,
Sn: 0 내지 0.500％,
V: 0 내지 0.100％,
Zr: 0 내지 0.100％,
Ca: 0 내지 0.0050％,
Mg: 0 내지 0.0050％,
REM: 0 내지 0.0050％,
Sb: 0 내지 0.0200％, 및
As: 0 내지 1.0000％를 함유하고,
잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고,
금속 조직이, 면적％로,
마르텐사이트: 90 내지 100％,
페라이트, 펄라이트, 베이나이트, 시멘타이트 및 잔류 오스테나이트의 합계: 0 내지 10％이며,
구오스테나이트립의 평균 입경이 1.5 내지 7.0㎛이다.
[5] 상기 [4]에 기재된 핫 스탬프 성형체는, 상기 화학 조성이, 질량％로,
Cr: 0.100 내지 0.500％,
Mo: 0.050 내지 0.500％,
Ni: 0.050 내지 3.000％,
Cu: 0.050 내지 3.000％,
Co: 0.05 내지 0.50％,
W: 0.05 내지 3.00％,
Sn: 0.005 내지 0.500％,
V: 0.005 내지 0.100％,
Zr: 0.005 내지 0.100％,
Ca: 0.0005 내지 0.0050％,
Mg: 0.0005 내지 0.0050％,
REM: 0.0005 내지 0.0050％,
Sb: 0.0005 내지 0.0200％, 및
As: 0.0005 내지 1.0000％
로 이루어지는 군 중 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다.
[6] 상기 [4] 또는 [5]에 기재된 핫 스탬프 성형체는, 상기 금속 조직의 나노인덴테이션 경도의 표준 편차 σHn이 하기 식 (1)을 충족시켜도 된다.
σHn≤0.235×Hn … (1)
단, 상기 식 (1) 중의 Hn은 상기 금속 조직의 상기 나노인덴테이션 경도의 평균값이다.
[7] 상기 [4] 내지 [6] 중 어느 한 항에 기재된 핫 스탬프 성형체는, 표면에 도금층을 가져도 된다.
본 발명에 관한 상기 양태에 의하면, 높은 강도 및 우수한 굽힘성을 갖고, 또한 굽힘성의 이방성이 작은 핫 스탬프 성형체, 그리고, 이 핫 스탬프 성형체를 제조할 수 있는 핫 스탬프용 강판을 제공할 수 있다.
이하, 본 실시 형태에 관한 핫 스탬프용 강판 및 핫 스탬프 성형체에 대하여 상세하게 설명한다. 먼저, 본 실시 형태에 관한 핫 스탬프용 강판의 화학 조성의 한정 이유에 대하여 설명한다.
또한, 이하에 기재하는 「내지」를 사이에 두고 기재되는 수치 한정 범위에는, 하한값 및 상한값이 그 범위에 포함된다. 「미만」, 「초과」로 나타내는 수치에는, 그 값이 수치 범위에 포함되지 않는다. 화학 조성에 대한 ％는 모두 질량％를 나타낸다.
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프용 강판은, 화학 조성이, 질량％로, C: 0.050％ 이상, 0.150％ 미만, Si: 0.010 내지 1.000％, Mn: 1.00 내지 2.00％, P: 0.100％ 이하, S: 0.0100％ 이하, Al: 0.001 내지 0.500％, N: 0.0001 내지 0.0100％, O: 0.1000％ 이하, Nb: 0.015 내지 0.100％, Ti: 0.005 내지 0.100％, B: 0.0005 내지 0.0050％, 그리고, 잔부가 Fe 및 불순물을 포함한다.
이하, 각 원소에 대하여 상세하게 설명한다.
C: 0.050％ 이상, 0.150％ 미만
C는, 핫 스탬프 성형체의 강도에 크게 영향을 미치는 원소이다. C 함유량이 0.050％ 미만이면, 핫 스탬프 성형체의 강도가 낮아진다. 그 때문에, C 함유량은 0.050％ 이상으로 한다. 바람직하게는, 0.070％ 이상, 0.090％ 이상이다.
한편, C 함유량이 0.150％ 이상이면, 핫 스탬프 성형체의 강도가 너무 높아져, 굽힘성이 열화되는 경우 및 굽힘성의 이방성이 높아진다. 그 때문에, C 함유량은 0.150％ 미만으로 한다. 바람직하게는, 0.130％ 이하, 0.120％ 이하이다.
Si: 0.010 내지 1.000％
Si는, 템퍼링 연화 저항을 갖고 있어, 핫 스탬프 ?칭 시의 오토 템퍼에 의한 강도 저하를 억제하는 효과가 있다. Si 함유량이 0.010％ 미만이면 상기 효과가 얻어지지 않아 강도가 저하되는 경우 또는 굽힘성이 열화되는 경우가 있다. 그 때문에, Si 함유량은 0.010％ 이상으로 한다. 바람직하게는, 0.020％ 이상, 0.030％ 이상, 0.150％ 이상 또는 0.200％ 이상이다.
한편, Si 함유량이 1.000％ 초과이면, 표면 스케일의 문제가 발생한다. 즉, 열간 압연 시에 생성되는 스케일을 산세한 후에, 표면 요철에 기인한 모양이 발생하여, 표면 외관이 열위로 된다. 또한, 핫 스탬프용 강판의 표면에 도금 처리를 행하는 경우에는, 도금성이 열화된다. 그 때문에, Si 함유량은 1.000％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.700％ 이하, 0.500％ 이하, 0.450％ 이하 또는 0.400％ 이하이다.
Mn: 1.00 내지 2.00％
Mn은, 핫 스탬프 성형체의 강도 및 강의 ?칭성을 향상시키는 원소이다. Mn 함유량이 1.00％ 미만이면, 핫 스탬프 성형체의 강도가 저하된다. 그 때문에, Mn 함유량은 1.00％ 이상으로 한다. 바람직하게는, 1.20％ 이상, 1.40％ 이상이다.
한편, 2.00％를 초과하여 Mn을 함유시켜도 상기 효과가 포화됨과 함께, 핫 스탬프 성형체의 굽힘성이 저하되고, 또한 굽힘성의 이방성이 높아진다. 그 때문에, Mn 함유량은 2.00％ 이하로 한다. 바람직하게는, 2.00％ 미만, 1.80％ 이하, 1.60％ 이하이다.
P: 0.100％ 이하
P는, 입계에 편석되어, 입계의 강도를 저하시키는 원소이다. P 함유량이 0.100％ 초과이면, 입계의 강도가 현저하게 저하되어, 핫 스탬프 성형체의 인성 및 굽힘성이 저하된다. 그 때문에, P 함유량은 0.100％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.080％ 이하, 0.050％ 이하이다.
P 함유량의 하한은 특별히 규정하지는 않지만, P 함유량을 과도하게 저감하면 정련 비용이 증가되기 때문에, P 함유량은 0.001％ 이상으로 해도 된다.
S: 0.0100％ 이하
S는, 강 중의 비금속 개재물에 영향을 미쳐 핫 스탬프 성형체의 굽힘성을 열화시키는 원소이다. 그 때문에, S 함유량은 0.0100％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.0080％ 이하, 0.0050％ 이하이다.
S 함유량의 하한은 특별히 규정하지는 않지만, S 함유량을 과도하게 저감하면 탈황 공정의 제조 비용이 증가되기 때문에, S 함유량은 0.0001％ 이상으로 해도 된다.
Al: 0.001 내지 0.500％
Al은, 용강의 탈산재로서 사용되는 원소이다. 탈산이 불충분하면, 과잉으로 생성된 산화물에 의해 핫 스탬프 성형체의 굽힘성이 저하된다. 용강을 충분히 탈산시키기 위해, Al 함유량은 0.001％ 이상으로 한다. 바람직하게는, 0.010％ 이상, 0.030％ 이상이다.
한편, Al 함유량이 0.500％를 초과하면, 비금속 개재물이 많이 형성되어, 핫 스탬프 성형체에 있어서 표면흠이 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, Al 함유량은 0.500％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.300％ 이하, 0.200％ 이하, 0.100％ 이하이다.
N: 0.0001 내지 0.0100％
N 함유량이 0.0100％ 초과이면, 강 중에 조대한 질화물이 생성되어, 핫 스탬프 성형체의 굽힘성이 현저하게 저하된다. 그 때문에, N 함유량은 0.0100％ 이하로 한다. N 함유량은, 바람직하게는 0.0080％ 이하, 0.0060％ 이하이다.
N 함유량을 0.0001％ 미만으로 저감하면, 탈N 비용이 대폭 상승되어, 경제적으로 바람직하지 않다. 그 때문에, N 함유량은 0.0001％ 이상으로 한다. N 함유량은, 0.0005％ 이상으로 해도 된다.
O: 0.1000％ 이하
O는, 강 중에 많이 포함되면 파괴의 기점이 되는 조대한 산화물을 형성한다. 그 결과, 핫 스탬프 성형체의 굽힘성이 열화된다. 그 때문에, O 함유량은 0.1000％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.0080％ 이하 또는 0.0050％ 이하이다.
용강의 탈산 시에 미세한 산화물을 다수 분산시키기 위해, O 함유량은 0.0005％ 이상 또는 0.0010％ 이상으로 해도 된다.
Nb: 0.015 내지 0.100％
Nb는, 고용 원소로서 조직을 세립화함으로써, 핫 스탬프 성형체의 굽힘성을 향상시키는 효과 및 굽힘의 이방성을 저감하는 효과가 있다. Nb 함유량이 0.015％ 미만이면, 상기 효과를 얻을 수 없어, 핫 스탬프 성형체의 굽힘성이 열화된다. 또한, Nb 함유량이 0.015％ 미만이면, 핫 스탬프 성형체의 굽힘성의 이방성이 높아진다. 그 때문에, Nb 함유량은 0.015％ 이상으로 한다. 바람직하게는, 0.020％ 이상, 0.030％ 이상 또는 0.040％ 이상이다.
한편, Nb 함유량이 0.100％ 초과이면, 다량으로 탄질화물이 생성되어 핫 스탬프 성형체의 굽힘성이 저하되고, 또한 굽힘성의 이방성이 높아진다. 그 때문에, Nb 함유량은 0.100％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.080％ 이하 또는 0.070％ 이하이다.
Ti: 0.005 내지 0.100％
Ti는, 강 중에 탄질화물을 형성하여, 석출 강화에 의해 핫 스탬프 성형체의 강도를 향상시키는 효과를 갖는다. 또한, N을 질화물로서 고정하여 BN 생성을 억제하여, B의 ?칭성 향상 효과를 발현시키는 효과가 있다. Ti 함유량이 0.005％ 미만이면, 상기 효과를 얻을 수 없어, 핫 스탬프 성형체의 강도가 저하된다. 그 때문에, Ti 함유량은 0.005％ 이상으로 한다. 바람직하게는, 0.010％ 이상, 0.020％ 이상 또는 0.030％ 이상이다.
한편, Ti 함유량이 0.100％ 초과이면, 다량으로 탄질화물이 생성되어 핫 스탬프 성형체의 굽힘성이 저하된다. 그 때문에, Ti 함유량은 0.100％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.080％ 이하 또는 0.070％ 이하이다.
B: 0.0005 내지 0.0050％
B는, 핫 스탬프 중 혹은 핫 스탬프 후의 냉각에서의 ?칭성을 향상시켜 핫 스탬프 성형체의 강도를 향상시키는 효과가 있다. B 함유량이 0.0005％ 미만이면, 상기 효과를 얻을 수 없어, 핫 스탬프 성형체의 강도가 저하된다. 그 때문에, B 함유량은 0.0005％ 이상으로 한다. 바람직하게는, 0.0007％ 이상, 0.0010％ 이상이다.
한편, B 함유량이 0.0050％ 초과이면, 상기 효과가 포화됨과 함께, 열간 압연 시에 균열이 발생하는 경우 및 붕화물에 의해 핫 스탬프 성형체의 굽힘성이 저하되는 경우가 있다. 그 때문에, B 함유량은 0.0050％ 이하로 한다. 바람직하게는, 0.0040％ 이하 또는 0.0030％ 이하이다.
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프용 강판의 화학 조성의 잔부는, Fe 및 불순물이어도 된다. 불순물로서는, 강 원료 혹은 스크랩으로부터 및/또는 제강 과정에서 불가피하게 혼입되며, 본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체의 특성을 저해하지 않는 범위에서 허용되는 원소가 예시된다.
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프용 강판은, Fe의 일부 대신에, 임의 원소로서, 이하의 원소를 함유해도 된다. 이하의 임의 원소를 함유하지 않는 경우의 함유량은 0％이다.
Cr: 0.100 내지 0.500％
Mo: 0.050 내지 0.500％
Ni: 0.050 내지 3.000％
Cu: 0.050 내지 3.000％
Cr, Mo, Ni 및 Cu는 강의 ?칭성을 향상시키는 원소이며, 핫 스탬프 성형체의 강도를 향상시키는 효과가 있다. 또한, 이들 원소는 핫 스탬프 성형체의 내식성을 향상시키는 효과가 있다. 그 때문에, 이들 원소 중 1종 또는 2종 이상을 필요에 따라서 함유시켜도 된다. 상기 효과를 확실하게 발휘시키기 위해서는, Cr 함유량을 0.100％ 이상으로 하거나, 혹은, Mo, Ni 및 Cu 중 1종이라도 그 함유량을 0.050％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, Cr 함유량 또는 Mo 함유량이 0.500％를 초과하면, 혹은 Ni 함유량 또는 Cu 함유량이 3.000％를 초과하면, 열간 압연 후, 냉간 압연 후 또는 어닐링 후(도금 처리 후도 포함함)에 존재하는 탄화물이 안정화되어, 핫 스탬프 시의 가열에서의 탄화물의 용해를 지연시켜 ?칭성이 저하되는 경우가 있다. 그 결과, 핫 스탬프 성형체의 강도가 저하되는 경우가 있다. 그 때문에, Cr 및 Mo의 함유량은 각각 0.500％ 이하로 하고, Ni 및 Cu의 함유량은 각각 3.000％ 이하로 한다.
Co: 0.05 내지 0.50％
Co는, Ms점을 상승시키는 작용을 갖는 원소이며, 핫 스탬프 성형체의 굽힘성을 향상시킨다. 그 때문에, 필요에 따라서 Co를 함유시켜도 된다. 상기 효과를 확실하게 발휘시키기 위해서는, Co 함유량은 0.05％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, Co 함유량이 0.50％를 초과하면 강의 ?칭성이 저하된다. 그 때문에, Co 함유량은 0.50％ 이하로 한다.
W: 0.05 내지 3.00％
W는, 고온에서의 상 변태를 억제하여, 핫 스탬프 성형체의 강도의 향상에 기여하는 원소이다. 또한, W는, 핫 스탬프 성형체의 내식성을 향상시키는 효과가 있다. 그 때문에, 필요에 따라서 W를 함유시켜도 된다. 상기 효과를 확실하게 발휘시키기 위해서는, W 함유량은 0.05％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, W 함유량이 3.00％ 초과이면, 열간 가공성이 열화되어 생산성이 저하되는 경우 또는 핫 스탬프 성형체의 강도가 저하되는 경우가 있다. 그 때문에, W 함유량은 3.00％ 이하로 한다.
Sn: 0.005 내지 0.500％
Sn은 핫 스탬프 성형체의 내식성을 향상시키는 효과를 갖는다. 그 때문에, 필요에 따라서 Sn을 함유시켜도 된다. 이 효과를 확실하게 발휘시키기 위해서는, Sn 함유량은 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, 0.500％ 초과의 Sn을 함유시켜도 상기 효과는 포화되기 때문에, Sn 함유량은 0.500％ 이하로 한다.
V: 0.005 내지 0.100％
V는, 강 중에 탄질화물을 형성하여, 석출 강화에 의해 핫 스탬프 성형체의 강도를 향상시키는 효과를 갖는다. 또한, 고용 원소로서도 조직을 세립화함으로써, 핫 스탬프 성형체의 강도 및 굽힘성을 향상시키는 효과가 있다. 그 때문에, 필요에 따라서 V를 함유시켜도 된다. 상기 효과를 확실하게 발휘시키기 위해서는, V 함유량은 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, V 함유량이 0.100％ 초과이면, 다량으로 탄질화물이 생성되어 핫 스탬프 성형체의 굽힘성이 열화된다. 그 때문에, V 함유량은 0.100％ 이하로 한다.
Zr: 0.005 내지 0.100％
Zr은, 강 중에 탄질화물을 형성하여, 석출 강화에 의해 핫 스탬프 성형체의 강도를 향상시키는 효과를 갖는다. 또한, N을 질화물로서 고정하여 BN 생성을 억제하여, B의 ?칭성 향상 효과를 발현시키는 효과가 있다. 그 때문에, 필요에 따라서 Zr을 함유시켜도 된다. 상기 효과를 확실하게 발휘시키기 위해서는, Zr 함유량은 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, Zr 함유량이 0.100％ 초과이면, 다량으로 탄질화물이 생성되어 핫 스탬프 성형체의 굽힘성이 저하된다. 그 때문에, Zr 함유량은 0.100％ 이하로 한다.
Ca: 0.0005 내지 0.0050％
Mg: 0.0005 내지 0.0050％
REM: 0.0005 내지 0.0050％
Ca, Mg 및 REM은, 강 중의 개재물을 미세화하여, 개재물에 의한 핫 스탬프 시의 균열의 발생을 방지하는 효과를 갖는다. 그 때문에, 필요에 따라서 이들 원소 중 1종 또는 2종 이상을 함유시켜도 된다. 상기 효과를 확실하게 발휘시키기 위해서는, Ca, Mg 및 REM 중 1종이라도 그 함유량을 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, Ca, Mg 또는 REM의 함유량이 0.0050％를 초과하면, 강 중의 개재물을 미세화하는 효과는 포화되고, 합금 비용이 증가된다. 따라서, Ca, Mg 및 REM의 함유량은 각각 0.0050％ 이하로 한다.
또한, 본 실시 형태에 있어서 REM은, Sc, Y 및 란타노이드로 이루어지는 합계 17원소를 가리키고, REM의 함유량은, 이들 원소의 합계의 함유량을 가리킨다.
Sb: 0.0005 내지 0.0200％
Sb는, 열간에서의 탈탄을 억제하기 위해, 필요에 따라서 함유시켜도 된다. Sb를 함유시킴으로써, 열간 압연 및 도금 없음의 냉연 강판을 사용한 경우의 핫 스탬프에 있어서 탈탄을 억제할 수 있다. 이 효과를 확실하게 발휘시키기 위해서는, Sn 함유량은 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, Sb 함유량을 0.0200％ 초과로 해도 상기 효과가 포화되기 때문에, Sb 함유량은 0.0200％ 이하로 한다.
As: 0.0005 내지 1.0000％
As는, 입계 이동을 저해하여 입성장을 억제하는 효과가 있다. 이에 의해, 어닐링 후의 페라이트 입경 및 핫 스탬프 후의 구오스테나이트 입경을 작게 함으로써, 핫 스탬프 성형체의 굽힘성을 향상시킨다. 그 때문에, 필요에 따라서 As를 함유시켜도 된다. 상기 효과를 확실하게 발휘시키기 위해서는, As 함유량은 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
한편, As 함유량이 1.0000％ 초과이면, 열간에서의 연성이 저하되어, 주조 시 및 열간 압연 시에 균열이 발생한다. 그 때문에, As 함유량은 1.0000％ 이하로 한다.
상술한 핫 스탬프용 강판의 화학 조성은, 일반적인 분석 방법에 의해 측정하면 된다. 예를 들어, ICP-AES(Inductively Coupled Plasma-Atomic Emission Spectrometry)를 사용하여 측정하면 된다. 또한, C 및 S는 연소-적외선 흡수법을 사용하고, N은 불활성 가스 융해-열전도도법을 사용하고, O는 불활성 가스 융해-비분산형 적외선 흡수법을 사용하여 측정하면 된다.
핫 스탬프용 강판이 표면에 도금층을 구비하는 경우에는, 기계 연삭에 의해 표면의 도금층을 제거하고 나서, 화학 조성의 분석을 행하면 된다.
다음으로, 본 실시 형태에 관한 핫 스탬프용 강판의 금속 조직에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프용 강판의 금속 조직은, 면적％로, 페라이트: 75 내지 95％, 마르텐사이트: 5 내지 25％, 펄라이트, 베이나이트 및 시멘타이트의 합계: 0 내지 5％이며, 상기 페라이트 중, GAM값이 0.5 이하인 페라이트의 비율이 백분율로 70％ 이상이며, 상기 페라이트의 평균 입경이 1.0 내지 7.0㎛이며, 상기 마르텐사이트의 평균 입경이 0.5 내지 3.0㎛이며, 고용 Nb 농도가 25ppm 이상이다.
본 실시 형태에서는, 핫 스탬프용 강판의 판 두께의 1/4 위치(표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역)의 금속 조직을 규정한다. 그 이유는, 이 위치에 있어서의 금속 조직이 핫 스탬프용 강판의 대표적인 금속 조직을 나타내기 때문이다.
페라이트의 면적률: 75 내지 95％
페라이트의 면적률이 75％ 미만이면, 핫 스탬프 성형체에 있어서 원하는 금속 조직을 얻을 수 없다. 그 때문에, 페라이트의 면적률은 75％ 이상으로 한다. 바람직하게는 80％ 이상 또는 85％ 이상이다.
한편, 페라이트의 면적률이 95％ 초과이면, 핫 스탬프 성형체에 있어서 원하는 금속 조직을 얻을 수 없다. 그 때문에, 페라이트의 면적률은 95％ 이하로 한다. 바람직하게는 90％ 이하이다.
마르텐사이트의 면적률: 5 내지 25％
마르텐사이트의 면적률이 5％ 미만이면, 핫 스탬프 성형체에 있어서 원하는 금속 조직을 얻을 수 없다. 그 때문에, 마르텐사이트의 면적률은 5％ 이상으로 한다. 바람직하게는 10％ 이상이다.
한편, 마르텐사이트의 면적률이 25％ 초과이면, 핫 스탬프 성형체에 있어서 원하는 금속 조직을 얻을 수 없다. 그 때문에, 마르텐사이트의 면적률은 25％ 이하로 한다. 바람직하게는 20％ 이하이다.
펄라이트, 베이나이트 및 시멘타이트의 면적률의 합계: 0 내지 5％
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프용 강판은, 잔부 조직으로서, 펄라이트, 베이나이트 및 시멘타이트 중 1종 또는 2종 이상을 포함하고 있어도 된다. 이들 잔부 조직은 포함되어 있지 않아도 되기 때문에, 면적률은 0％여도 된다.
잔부 조직의 면적률이 5％ 초과이면, 핫 스탬프 성형체에 있어서 원하는 금속 조직을 얻을 수 없다. 그 때문에, 잔부 조직의 면적률은 5％ 이하로 한다. 바람직하게는, 3％ 이하, 2％ 이하 또는 1％ 이하이다.
또한, 본 실시 형태에 있어서의 시멘타이트에는, 펄라이트 중의 판상의 시멘타이트는 포함되지 않는다. 본 실시 형태에 있어서의 시멘타이트란, 펄라이트에 포함되어 있지 않은 입상의 것을 말한다.
각 조직의 면적률은 이하의 방법에 의해 측정한다.
핫 스탬프용 강판으로부터, 표면에 직각인 판 두께 단면이며, 판 두께의 1/4 위치(표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역)를 관찰할 수 있도록 샘플을 잘라낸다. 이 샘플의 판 두께 단면을 #600 내지 #1500의 탄화규소 페이퍼를 사용하여 연마한 후, 입도 1 내지 6㎛의 다이아몬드 파우더를 알코올 등의 희석액 또는 순수에 분산시킨 액체를 사용하여 경면으로 마무리하고, 나이탈 에칭을 실시한다.
이어서, 샘플 단면의 길이 방향의 임의의 위치에 있어서, 서멀 전계 방사형 주사 전자 현미경(JEOL제 JSM-7001F)을 사용하여, 적어도 5시야의 사진을 촬영한다. 촬영 사진 상에 등간격의 격자를 그리고, 격자점에 있어서의 조직을 동정한다. 각 조직에 해당하는 격자 점수를 구하고, 총 격자 점수로 제산함으로써, 각 조직의 면적률을 얻는다. 총 격자 점수가 많을수록 면적률을 정확하게 구할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 격자 간격은 2㎛×2㎛로 하고, 총 격자 점수는 1500점으로 한다.
촬영 사진의 화상 해석에 있어서, 각 조직은 이하의 방법으로 판별한다.
입자 내에 시멘타이트가 라멜라상으로 석출되어 있는 영역을 펄라이트로 판단한다.
휘도가 크고 입경(원 상당 직경)이 2㎛ 이하인 입상의 영역을 시멘타이트로 판단한다.
휘도가 작고, 또한 하부 조직이 보이지 않는 영역을 페라이트로 판단한다.
휘도가 크고, 또한 하부 조직이 에칭에 의해 현출되어 있지 않은 영역을 마르텐사이트로 판단한다.
상기 중 어느 것에도 해당되지 않는 영역을 베이나이트로 판단한다.
페라이트 중, GAM값이 0.5 이하인 페라이트의 비율: 백분율로 70％ 이상
본 실시 형태에서는, 상술한 페라이트 중, 재결정에 의해 생성된 페라이트(재결정 페라이트)의 면적률을 높인다. GAM값이 0.5 이하인 페라이트는, 재결정 페라이트라고 판단할 수 있다. 핫 스탬프용 강판에 있어서, 페라이트 중 재결정 페라이트의 비율이 백분율로 70％ 미만인 것은, 다량의 미재결정 페라이트가 잔존하고 있는 것을 나타낸다. 미재결정 페라이트의 주위에는 압연 방향을 따른 열상의 마르텐사이트가 생성된다. 핫 스탬프의 가열에 의해, 열상의 마르텐사이트 부분에 C 농화 부분이 형성되고, 핫 스탬프 후에 있어서 그 C 농화 부분의 경도가 높아진다. 그 결과, 핫 스탬프 성형체에 있어서, 압연 방향을 따른 방향의 굽힘성이 열화되기 때문에, 굽힘성의 이방성이 높아진다.
상기 이유로부터, GAM값이 0.5 이하인 페라이트의 비율은 백분율로 70％ 이상으로 한다. 바람직하게는 75％ 이상, 80％ 이상 또는 85％ 이상이다.
상한은 특별히 한정되지는 않지만 100％로 해도 된다.
페라이트 중, GAM값이 0.5 이하인 페라이트의 비율은 이하의 방법에 의해 측정한다.
상술한 조직 면적률을 측정한 영역과 동일한 영역에 대하여, 실온에서 알칼리성 용액을 포함하지 않는 콜로이달 실리카를 사용하여 8분간 연마하여, 샘플의 표층에 도입된 변형을 제거한다.
시료 단면의 표면으로부터 판 두께의 1/4 위치(표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역)에 있어서, 0.1㎛의 측정 간격으로 전자 후방 산란 회절법에 의해 측정하여 결정 방위 정보를 얻는다. 측정에는, 서멀 전계 방사형 주사 전자 현미경(JEOL제 JSM-7001F)과 EBSD 검출기(TSL제 DVC5형 검출기)로 구성된 EBSD 해석 장치를 사용한다. 이때, EBSD 해석 장치 내의 진공도는 9.6×10-5Pa 이하, 가속 전압은 15kV, 조사 전류 레벨은 13, 전자선의 조사 레벨은 62로 한다.
얻어진 결정 방위 정보로부터, EBSD 해석 장치에 부속된 소프트웨어 「OIM Analysis(등록 상표)」에 탑재된 「Phase Map」 기능을 사용하여, 결정 구조가 fcc인 영역과, 결정 구조가 bcc인 영역을 특정한다. 결정 구조가 bcc인 영역에 있어서, 방위차가 5° 이상인 결정립계로 둘러싸인 결정립을 특정한다. 특정된 결정립의 각각에 대해, 결정립 내의 방위차(GAM값: Grain Average Misorientation값)가 0.5 이하인 영역을 특정하고, 이 영역을 GAM값이 0.5 이하인 페라이트로 간주한다. 상술한 조작을 적어도 5영역에 있어서 행하고, GAM값이 0.5 이하인 페라이트의 면적률의 평균값을 산출한다. 이에 의해, GAM값이 0.5 이하인 페라이트의 면적률을 얻는다. 얻어진 GAM값이 0.5 이하인 페라이트의 면적률을, 상술한 촬영 사진의 화상 해석에 의해 얻어진 페라이트의 면적률로 제산하여 100을 곱함으로써, 페라이트 중, GAM값이 0.5 이하인 페라이트의 비율의 백분율((GAM값이 0.5 이하인 페라이트의 면적률/페라이트의 면적률)×100)을 얻는다.
페라이트의 평균 입경: 1.0 내지 7.0㎛
페라이트 입계에는 마르텐사이트가 생성되기 때문에, 페라이트의 평균 입경이 작으면, 핫 스탬프의 가열 시에 C 분포를 균일하게 할 수 있다. 그 결과, 핫 스탬프 성형체의 굽힘성의 이방성을 저감할 수 있다. 페라이트의 평균 입경이 7.0㎛ 초과이면, 핫 스탬프 성형체의 구오스테나이트립이 조대화되는 결과, 굽힘성이 열화되고, 또한 굽힘성의 이방성이 높아진다. 그 때문에, 페라이트의 평균 입경은 7.0㎛ 이하로 한다. 바람직하게는 6.0㎛ 이하, 5.0㎛ 이하 또는 4.0㎛ 이하이다.
한편, 페라이트의 평균 입경이 1.0㎛ 미만이면, 핫 스탬프 성형체에 있어서 원하는 금속 조직을 얻을 수 없어, 굽힘성을 향상시키는 것, 또한 굽힘성의 이방성을 저감할 수 없다. 그 때문에, 페라이트의 평균 입경은 1.0㎛ 이상으로 한다. 바람직하게는, 1.5㎛ 이상 또는 2.0㎛ 이상이다.
마르텐사이트의 평균 입경: 0.5 내지 3.0㎛
마르텐사이트는 페라이트보다도 C 농도가 높아, 핫 스탬프의 가열 시에 C 공급원이 된다. 마르텐사이트의 평균 입경이 작으면, 핫 스탬프의 가열 시에 C가 균일하게 공급되어, C 분포가 균일해진다. 그 결과, 핫 스탬프 성형체의 굽힘성의 이방성을 저감할 수 있다. 마르텐사이트의 평균 입경이 3.0㎛ 초과이면, 핫 스탬프 성형체의 이방성이 높아진다. 그 때문에, 마르텐사이트의 평균 입경은 3.0㎛ 이하로 한다. 바람직하게는 2.5㎛ 이하, 2.0㎛ 이하 또는 1.5㎛ 이하이다.
한편, 마르텐사이트의 평균 입경이 0.5㎛ 미만이면, 핫 스탬프 성형체에 있어서 원하는 금속 조직을 얻을 수 없어, 굽힘성이 열화되고, 또한 굽힘성의 이방성을 저감할 수 없다. 그 때문에, 마르텐사이트의 평균 입경은 0.5㎛ 이상으로 한다. 바람직하게는 1.0㎛ 이상이다.
페라이트 및 마르텐사이트의 평균 입경은 이하의 방법에 의해 측정한다.
상술한 조직 면적률을 측정하였을 때의 촬영 사진을 사용하여, 페라이트 및 마르텐사이트의 각각의 원 상당 직경을 산출한다. 얻어진 페라이트의 원 상당 직경의 평균값 및 마르텐사이트의 원 상당 직경의 평균값을 산출함으로써, 페라이트의 평균 입경 및 마르텐사이트의 평균 입경을 얻는다. 또한, JIS G 0551:2020의 부속서 A에 기재된 계수 방법에 기초하여, 페라이트 및 마르텐사이트의 평균 입경을 측정한다.
고용 Nb 농도: 25ppm 이상
고용 Nb 농도를 높게 함으로써, 핫 스탬프의 가열 시에 오스테나이트립의 성장을 억제할 수 있다. 이에 의해, 핫 스탬프 성형체에 있어서 구오스테나이트립을 세립화할 수 있다. 그 결과, 핫 스탬프 성형체의 굽힘성을 향상시키고, 또한 굽힘성의 이방성을 저감할 수 있다. 고용 Nb 농도가 25ppm 미만이면, 상기 효과를 얻을 수 없다. 그 때문에, 고용 Nb 농도는 25ppm 이상으로 한다. 바람직하게는 30ppm 이상, 35ppm 이상 또는 40ppm 이상이다.
고용 Nb 농도의 상한은 특별히 한정되지는 않지만, 200ppm 초과로 하기 위해서는 통상의 제철 프로세스와는 다른 특수한 열처리를 추가할 필요가 있어 과대한 비용이 들기 때문에, 200ppm 이하로 해도 된다. 또한, 100ppm 이하로 해도 된다.
고용 Nb 농도는 이하의 방법에 의해 측정한다.
핫 스탬프용 강판으로부터 시험편을 채취하고, 이 시험편을 테트라메틸암모늄글로니드: 200g, 에틸렌글리콜: 1L, 말레산: 1000g, 잔부가 메탄올인 전해액 5L에 침지한다. 10 내지 15mA/㎠의 전류 범위에서 1g 전해한다. 흡인 여과에 의해 잔사를 얻고, 황산수소나트륨에 의해 이 잔사를 융해한다. 얻어진 융해액을 ICP(유도 결합 플라스마) 분석함으로써, Nb 농도(질량％)를 얻는다. 상술한 화학 조성의 측정에 의해 얻어지는 Nb 함유량(질량％)으로부터 이 Nb 농도(질량％)를 차감함으로써, 고용 Nb 농도(질량％)를 얻는다.
핫 스탬프용 강판이 표면에 도금층을 구비하는 경우에는, 기계 연삭에 의해 표면의 도금층을 제거하고 나서, 상술한 분석을 행하면 된다.
도금층
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프용 강판은, 내식성을 보다 향상시킬 목적으로, 표면에 도금층을 가져도 된다. 도금층은, 예를 들어 용융 알루미늄 도금층 및 알루미늄-아연 도금층 등의 Al계 도금층, 용융 아연 도금층, 합금화 용융 아연 도금층, 전기 아연 도금층, 아연 니켈 도금층 등의 Zn계 도금층을 생각할 수 있다.
도금층은, 핫 스탬프용 강판의 어느 한쪽의 표면에 배치되어 있어도, 양면에 배치되어 있어도 된다. 부착량은 특별히 제한되지는 않지만, Al계 도금층: 편면당 15 내지 120g/㎡, 용융 아연 도금층: 편면당 30 내지 120g/㎡, 합금화 용융 아연 도금층: 편면당 30 내지 120g/㎡, 전기 아연 도금층 및 아연 니켈 도금층: 편면당 5 내지 100g/㎡인 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서 Al계 도금층이란, 50질량％ 이상의 Al을 함유하는 도금층을 의미한다. Al 이외의 원소로서는, Si: 0.1 내지 20질량％, Fe: 0.1 내지 10질량％ 및 Zn: 0.1 내지 45질량％, 잔부(Cu, Na, K, Co, Ni, Mg 등): 0.5질량％ 미만 포함되어 있어도 된다.
본 실시 형태에 있어서 Zn계 도금층이란, 50질량％ 이상의 Zn을 함유하는 도금층을 의미한다. Zn 이외의 원소로서는, Si: 0.01 내지 20질량％, Fe: 0.1 내지 10질량％, Al: 0.01 내지 45질량％ 및 잔부(Cu, Na, K, Co, Ni, Mg 등): 0.5질량％ 미만 포함되어 있어도 된다.
도금층의 성분 분석은 이하의 방법에 의해 행한다.
핫 스탬프용 강판의 단부면으로부터 50㎜ 이상 이격된 임의의 위치(이 위치로부터 채취할 수 없는 경우에는 단부를 피한 위치)로부터 판 두께 단면을 관찰할 수 있도록 샘플을 잘라낸다. 샘플의 크기는, 측정 장치에도 의하지만, 압연 방향으로 10㎜ 정도 관찰할 수 있는 크기로 한다.
상기 샘플을 수지에 매립하여, 연마한 후에, 판 두께 단면의 층 구조를, 주사 전자 현미경(SEM: Scanning Electron Microscope)으로 관찰한다. 구체적으로는, 관찰 시야 중에 강판 및 도금층이 들어가는 배율로 SEM으로 관찰한다. 예를 들어, 반사 전자 조성상(COMPO상)에서 관찰하면, 단면 구조가 몇 층으로 구성되어 있는지를 유추할 수 있다.
다음으로, 전자 프로브 마이크로애널라이저(EPMA)를 사용하여, 판면 방향으로 50㎛, 판 두께 방향으로 도금층 두께+30㎛의 범위를 매핑으로 분석한다.
도금층이 Al계 도금층인 경우에는, 판면 방향의 Fe 농도 및 Al 농도의 각각의 평균값을 구한다. 다음으로, 판 두께 위치와 Al 농도의 관계, 및 판 두께 위치와 Fe 농도의 관계를 구한다. Al 농도 및 Fe 농도가, 강판의 Al 농도 및 Fe 농도와 동일한 농도가 된 판 두께 위치를, 강판과 Al계 도금층의 계면으로 판단하면 된다. 여기에서 말하는 강판의 Al 농도 및 Fe 농도는, EPMA에 의한 측정으로 얻어지는 것이다.
또한, 도금층이 Zn계 도금층인 경우에는, 판면 방향의 Fe 농도 및 Zn 농도의 각각의 평균값을 구한다. 다음으로, 판 두께 위치와 Zn 농도의 관계, 및 판 두께 위치와 Fe 농도의 관계를 구한다. Zn 농도 및 Fe 농도가, 강판의 Zn 농도 및 Fe 농도와 동일한 농도가 된 판 두께 위치를, 강판과 Zn계 도금층의 계면으로 판단하면 된다. 여기에서 말하는 강판의 Zn 농도 및 Fe 농도는, EPMA에 의한 측정으로 얻어지는 것이다.
판 두께
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프용 강판의 판 두께는 특별히 규정하지는 않지만, 차체 경량화의 관점에서, 0.5 내지 3.5㎜로 해도 된다.
다음으로, 상술한 핫 스탬프용 강판을 핫 스탬프함으로써 얻어지는, 핫 스탬프 성형체에 대하여 설명한다.
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체는, 상술한 핫 스탬프용 강판과 동일한 화학 조성을 갖는다. 그 때문에, 화학 조성에 관한 설명은 생략한다.
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체는, 금속 조직이, 면적％로, 마르텐사이트: 90 내지 100％, 페라이트, 펄라이트, 베이나이트, 시멘타이트 및 잔류 오스테나이트의 합계: 0 내지 10％이며, 구오스테나이트립의 평균 입경이 1.5 내지 7.0㎛이다.
본 실시 형태에서는, 핫 스탬프 성형체의 판 두께의 1/4 위치(표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역)의 금속 조직을 규정한다. 그 이유는, 이 위치에 있어서의 금속 조직이 핫 스탬프 성형체의 대표적인 금속 조직을 나타내기 때문이다.
마르텐사이트의 면적률: 90 내지 100％
마르텐사이트는 높은 강도를 갖는 조직이다. 또한, 마르텐사이트의 면적률이 높을수록, 금속 조직이 균질한 것이 되어, 굽힘성의 이방성을 저감할 수 있다. 마르텐사이트의 면적률이 90％ 미만이면, 강도가 열화되는 경우 및/또는 굽힘성의 이방성이 높아지는 경우가 있다. 그 때문에, 마르텐사이트의 면적률은 90％ 이상으로 한다. 바람직하게는 92％ 이상, 95％ 이상 또는 98％ 이상이다. 마르텐사이트의 면적률은 높을수록 바람직하기 때문에, 100％인 것이 보다 바람직하다.
페라이트, 펄라이트, 베이나이트, 시멘타이트 및 잔류 오스테나이트의 면적률의 합계: 0 내지 10％
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체는, 잔부 조직으로서, 페라이트, 펄라이트, 베이나이트, 시멘타이트 및 잔류 오스테나이트 중 1종 또는 2종 이상을 포함하고 있어도 된다. 이들 잔부 조직은 포함되어 있지 않아도 되기 때문에, 면적률은 0％여도 된다.
잔부 조직의 면적률이 10％ 초과이면, 마르텐사이트의 면적률이 감소함으로써, 핫 스탬프 성형체의 강도가 저하되는 경우 및/또는 굽힘성의 이방성이 높아지는 경우가 있다. 그 때문에, 잔부 조직의 면적률은 10％ 이하로 한다. 바람직하게는 8％ 이하, 5％ 이하 또는 2％ 이하이다.
각 조직의 면적률은 이하의 방법에 의해 측정한다.
핫 스탬프 성형체로부터, 표면에 직각인 판 두께 단면이며, 판 두께의 1/4 위치(표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역)를 관찰할 수 있도록 샘플을 잘라낸다. 이 샘플에 대하여, 상술한 핫 스탬프용 강판에 대한 측정과 마찬가지의 방법에 의해, 각 조직의 면적률을 측정한다.
또한, 잔류 오스테나이트에 대해서는 X선 회절에 의해 면적률을 측정한다. 핫 스탬프 성형체에 있어서, 압연 방향에 평행인 판 두께 단면의, 표면의 1/4 위치(표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역)에 있어서, Co-Kα선을 사용하여, α(110), α(200), α(211), γ(111), γ(200), γ(220)의 합계 6피크의 적분 강도를 구하고, 강도 평균법을 사용하여 잔류 오스테나이트의 체적률을 산출한다. 이 잔류 오스테나이트의 체적률을 잔류 오스테나이트의 면적률로 간주한다.
구오스테나이트립의 평균 입경: 1.5 내지 7.0㎛
구오스테나이트립이 미세할수록, 세립화된 마르텐사이트가 생성되기 쉬워, 금속 조직이 보다 균질한 것이 된다. 그 결과, 핫 스탬프 성형체의 굽힘성의 이방성을 저감할 수 있다. 구오스테나이트립의 평균 입경이 7.0㎛ 초과이면, 핫 스탬프 성형체의 굽힘성의 이방성이 높아진다. 그 때문에, 구오스테나이트립의 평균 입경은 7.0㎛ 이하로 한다. 바람직하게는 6.5㎛ 이하 또는 6.0㎛ 이하이다.
구오스테나이트립의 평균 입경이 1.5㎛ 미만이면, ?칭성이 크게 저하된다. 그 결과, 페라이트 변태, 펄라이트 변태 및 베이나이트 변태를 발생시키기 쉬워져, 핫 스탬프 성형체의 강도가 열화된다. 그 때문에, 구오스테나이트립의 평균 입경은 1.5㎛ 이상으로 한다. 바람직하게는 2.5㎛ 이상, 3.5㎛ 이상 또는 4.0㎛ 이상이다.
구오스테나이트립의 평균 입경은 이하의 방법에 의해 측정한다.
핫 스탬프 성형체로부터, 압연 방향에 평행인 판 두께 단면이며, 표면으로부터 판 두께의 1/4 위치(표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역)에 있어서의 금속 조직을 관찰할 수 있도록 시험편을 채취한다. 시험편의 관찰면을 피크르산 포화 수용액으로 부식함으로써, 구오스테나이트 입계를 현출시킨다.
부식 처리한 관찰면의, 표면으로부터 판 두께의 1/4 위치(표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역)의 확대 사진을, 광학 현미경을 사용하여, 배율 1000배로, 5시야 이상 촬영한다. JIS G 0551:2020의 부속서 A의 「A. 2 절단법」에 기초하여, 각 촬영 사진에 포함되는, 적어도 20개의, 구오스테나이트립의 평균 선분 길이를 구하고, 이들 평균값을 산출한다. 이에 의해, 구오스테나이트립의 평균 입경을 얻는다.
σHn≤0.235×Hn … (1)
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체에서는, 금속 조직의 나노인덴테이션 경도의 표준 편차 σHn이 상기 식 (1)을 충족시키는 것이 바람직하다. 단, 상기 식 (1) 중의 Hn은 상기 금속 조직의 상기 나노인덴테이션 경도의 평균값이다.
상기 식 (1)을 충족시키는 것은, 금속 조직에 있어서 경도가 보다 균일한 것을 나타낸다. 상기 식 (1)을 충족시킴으로써, 핫 스탬프 성형체의 굽힘성을 보다 높일 수 있고, 또한 굽힘성의 이방성을 보다 저감할 수 있다.
핫 스탬프 성형체의 금속 조직의 나노인덴테이션 경도는 이하의 방법에 의해 측정한다.
핫 스탬프 성형체로부터, 표면에 직각인 판 두께 단면이며, 판 두께의 1/4 위치(표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역)에 대하여 측정할 수 있도록 샘플을 잘라낸다. 얻어진 샘플의 판 두께의 1/4 위치(표면으로부터 판 두께의 1/8 깊이 내지 표면으로부터 판 두께의 3/8 깊이의 영역)에 대하여, 나노인덴테이션법에 의한 경도 측정을 행한다. 적어도 50점 이상에 있어서의 나노인덴테이션 경도를 측정하고, 평균값을 산출함으로써, 나노인덴테이션 경도의 평균값 Hn을 얻는다. 또한, 전체 측정점에 있어서의 나노인덴테이션 경도의 표준 편차를 산출함으로써, 나노인덴테이션 경도의 표준 편차 σHn을 얻는다.
또한, 측정에는, Hysitron사제 TriboScope/TriboIndenter를 사용하고, 측정 하중은 1mN으로 하면 된다.
도금층
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체는, 내식성을 보다 향상시킬 목적으로, 상술한 핫 스탬프용 강판과 마찬가지의 도금층을 가져도 된다. 도금층의 종류, 정의, 측정 방법 등은 핫 스탬프용 강판의 것과 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.
판 두께
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체의 판 두께는 특별히 규정하지는 않지만, 차체 경량화의 관점에서, 0.5 내지 3.5㎜로 해도 된다.
인장 강도
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체는, 차체 경량화의 효과를 높이기 위해, 인장 강도는 980㎫ 이상인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 1000㎫ 이상, 1050㎫ 이상 또는 1100㎫ 이상이다. 인장 강도가 너무 높으면 굽힘성이 저하되기 때문에, 인장 강도는 1380㎫ 이하로 해도 된다.
인장 강도는, JIS Z 2241:2011에 기재된 5호 시험편을 제작하고, JIS Z 2241:2011에 기재된 시험 방법에 따라서 구한다. 인장 시험편의 채취 위치는, 판 폭 방향 중앙 위치로 하고, 압연 방향에 수직인 방향을 길이 방향으로 한다.
다음으로, 본 실시 형태에 관한 핫 스탬프용 강판의 적합한 제조 방법에 대하여 설명한다. 이하의 공정을 구비하는 제조 방법에 의해, 본 실시 형태에 관한 핫 스탬프용 강판을 안정적으로 제조할 수 있다.
또한, 이하에 설명하는 온도는 슬래브 또는 강판의 표면 온도이다.
본 실시 형태에 관한 핫 스탬프용 강판의 적합한 제조 방법은, 이하의 공정을 구비한다.
(1) 상술한 화학 조성을 갖는 슬래브를 1200℃ 이상의 온도역으로 가열한다.
(2) 1050℃ 이하의 온도역에서의 누적 압하율이 88％ 이하가 되고, 1050℃로부터 마무리 압연 개시 온도까지의 체류 시간이 210초 이하가 되도록 조압연을 행한다.
(3) 마무리 압연 완료 온도가 Ar3(℃) 이상의 온도역이 되도록 마무리 압연을 행한다.
또한, Ar3(℃)는 하기 식 (A)에 의해 나타내어진다. 하기 식 (A) 중의 각 원소 기호는, 각 원소의 질량％로의 함유량을 나타낸다.
Ar3=901-325×C+33×Si-92×Mn+287×P+40×Al … (A)
(4) 650℃ 이하의 온도역에서 권취를 행한다.
(5) Ta(℃) 이상의 온도역으로 가열하고, 5초 이상 유지한 후, 유지 온도로부터 700℃까지의 평균 냉각 속도가 3 내지 30℃/s가 되고, 또한, 650℃ 내지 Tb(℃)의 온도역에서의 체류 시간이 250초 이하가 되도록 냉각하는, 어닐링을 행한다.
또한, Ta(℃)는 하기 식 (B)에 의해 나타내어지고, Tb(℃)는 하기 식 (C)에 의해 나타내어진다. 하기 식 (B) 중의 각 원소 기호는, 각 원소의 질량％로의 함유량을 나타내고, 당해 원소를 함유하지 않는 경우에는 0을 대입한다.
Ta=885-1500×(Nb+0.65×Ti+0.45×V+0.45×Zr)+20×Sn+20×Sb+20×As+6×Cu+2000×B+1000×O … (B)
Tb=Ta-40 … (C)
이하, 각 공정에 대하여 설명한다.
슬래브 가열
슬래브는 상술한 화학 조성을 갖는 것이면 특별히 한정되지는 않는다. 슬래브는 통상의 방법으로 제조한 것이면 되고, 예를 들어 연속 주조 슬래브, 박 슬래브 캐스터 등의 일반적인 방법으로 제조한 슬래브이면 된다. 가열 온도를 1200℃ 이상으로 함으로써, 합금 탄화물을 충분히 용해시킬 수 있다. 그 때문에, 가열 온도는 1200℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 1200℃ 이상의 온도역에 있어서의 유지 시간은 20분 이상으로 하면 된다.
가열 온도의 상한은 특별히 한정되지는 않지만, 생산성의 관점에서 1400℃ 이하로 해도 된다.
조압연
조압연에 있어서, 1050℃ 이하의 온도역에서의 누적 압하율을 88％ 이하로 함으로써, 누적 변형을 충분히 부여할 수 있어, Nb계 화합물의 석출을 억제할 수 있다. 그 결과, 핫 스탬프용 강판의 고용 Nb 농도를 높일 수 있다. 그 때문에, 1050℃ 이하의 온도역에서의 누적 압하율은 88％ 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 조압연에 있어서, 생산성 향상의 관점에서, 1050℃ 이하의 온도역에서의 누적 압하율은 10％ 이상으로 해도 되고, 20％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에 있어서 누적 압하율은, 1단째의 입측 판 두께를 t0으로 하고, 최종단의 출측 판 두께를 t1로 하였을 때, {1-(t1/t0)}×100(％)으로 나타낼 수 있다.
조압연에 있어서, 1050℃로부터 마무리 압연 개시 온도까지의 체류 시간을 210초 이하로 함으로써, Nb계 화합물의 석출을 억제할 수 있다. 그 결과, 핫 스탬프용 강판의 고용 Nb 농도를 높일 수 있다. 그 때문에, 1050℃로부터 마무리 압연 개시 온도까지의 체류 시간은 210초 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 체류 시간은, 강판 온도가 1050℃에 도달하였을 때부터 마무리 압연 개시 온도에 도달할 때까지의 경과 시간을 나타낸다.
마무리 압연
마무리 압연에 있어서, 마무리 압연 완료 온도를 Ar3(℃) 이상의 온도역으로 함으로써, 판 두께 방향으로 균일한 조직이 얻어지고, 또한 리징(강판 표면에 발생하는 요철)의 발생을 억제할 수 있다. 강판 표층만 Ar3(℃)를 하회한 경우에는, 표층에 중심보다도 입경이 큰 조직이 발생하여 판 두께 방향으로 불균일한 조직이 된다. 이 조직은 냉간 압연, 어닐링, 핫 스탬프 후에까지 인계되기 때문에, 핫 스탬프 성형체의 조직이 판 두께 방향으로 불균일해진다. 그 결과, 핫 스탬프 부품의 강도 및 굽힘성이 열화되는 경우가 있다. 또한, 표층뿐만 아니라 강판 전체가 Ar3(℃)를 하회한 경우에는, 집합 조직이 발달하여 냉간 압연 시에 리징이 발생하기 쉬워진다. 리징이 발생하면, 강판의 판 두께가 장소에 따라서 불균일해져, 핫 스탬프의 금형 ?칭 시에 금형과 강판의 접촉 상태가 불균일해진다. 그 결과, 핫 스탬프 성형체의 강도 및 굽힘성이 열화된다. 그 때문에, 마무리 압연 완료 온도는 Ar3(℃) 이상의 온도역으로 하는 것이 바람직하다.
권취
권취 온도를 650℃ 이하의 온도역으로 함으로써, Nb계 화합물의 석출을 억제할 수 있다. 그 결과, 핫 스탬프용 강판의 고용 Nb 농도를 높일 수 있다. 또한, 페라이트의 평균 입경을 바람직하게 제어할 수 있다. 그 때문에, 권취 온도는 650℃ 이하의 온도역으로 하는 것이 바람직하다. 권취 온도는, 600℃ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 권취 온도가 너무 낮으면, 강판이 경화되어 냉간 압연성이 저하되는 경우가 있기 때문에, 권취 온도는 400℃ 이상으로 해도 된다.
권취를 행한 후에는, 산세하고 나서 냉간 압연을 행하는 것이 바람직하다. 냉간 압연 시의 누적 압하율은, 생산성을 저해하지 않는 범위이면 되고, 예를 들어 30 내지 80％로 하면 된다.
어닐링
냉간 압연 후에는, 어닐링을 실시하는 것이 바람직하다. 어닐링 시의 유지 온도를 Ta(℃) 이상으로 하고, 이 유지 온도에서 5초 이상 유지함으로써, 핫 스탬프용 강판의 고용 Nb 농도를 높일 수 있다. 그 때문에, 어닐링 시의 유지 온도는 Ta(℃) 이상으로 하고, 유지 시간은 5초 이상으로 하는 것이 바람직하다. 어닐링 시의 유지 온도는, 연속 어닐링의 통판성의 관점에서 950℃ 이하로 하고, 유지 시간은 연속 어닐링의 생산성의 관점에서 600초 이하로 해도 된다.
상술한 온도역에서 유지한 후, 유지 온도로부터 700℃까지의 평균 냉각 속도를 3 내지 30℃/s로 하고, 또한, 650℃ 내지 Tb(℃)의 온도역에서의 체류 시간을 250초 이하로 하는 냉각을 행함으로써, 핫 스탬프용 강판의 고용 Nb 농도를 높일 수 있다. 그 때문에, 유지 온도로부터 700℃까지의 평균 냉각 속도를 3 내지 30℃/s로 하고, 또한, 650℃ 내지 Tb(℃)의 온도역에서의 체류 시간을 250초 이하로 하는 냉각을 행하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 체류 시간은, 유지 온도로부터의 냉각 개시 시로부터, 700℃에 도달할 때까지의 경과 시간을 나타낸다.
또한, 용융 아연 도금을 실시하지 않고 연속 어닐링만을 행하는 경우에는, 600 내지 350℃의 온도역의 평균 냉각 속도를, 용융 아연 도금을 실시하는 경우에는 도금욕을 통과한 후로부터 350℃까지의 온도역의 평균 냉각 속도를, 생산성의 관점에서 5 내지 50℃/s로 하는 것이 바람직하다. 연속 어닐링만을 행하는 경우에는 과시효를 실시해도 되지만, 생산성의 관점에서, 가열 온도는 350℃ 이하로 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에 있어서 평균 냉각 속도란, 설정하는 범위의 시점과 종점의 온도차를, 시점으로부터 종점까지의 경과 시간으로 제산한 값으로 한다.
이상 설명한 제조 방법에 의해, 본 실시 형태에 관한 핫 스탬프용 강판을 얻는다.
핫 스탬프용 강판의 어느 한쪽의 표면 또는 양면에, 상술한 도금을 형성해도 된다. 도금은, 통상의 도금 조건에 의해 부여하면 된다.
알루미늄 도금이면, 욕 중 Si 농도는 5 내지 12질량％, 욕 중 Fe 농도는 0 내지 5질량％, 잔부는 알루미늄 및 0.5질량％ 미만의 불순물로 하는 것이 바람직하다. 알루미늄-아연 도금이면, 욕 중 Zn 농도는 40 내지 50질량％, 잔부는 알루미늄 및 0.5질량％ 미만의 불순물로 하는 것이 바람직하다. 또한, 알루미늄 도금 중에 Mg나 Zn이 혼재되어도, 알루미늄-아연 도금 중에 Mg가 혼재되어도 특별히 문제는 없다.
도금 부여 시의 분위기는, 무산화로를 갖는 연속식 도금 설비에서도, 무산화로를 갖지 않는 연속식 도금 설비에서도, 통상의 도금 조건으로 하면 된다.
아연 도금이면, 욕 중 Al 농도는 0.05 내지 0.5질량％, 잔부는 아연 및 0.5질량％ 미만의 불순물로 하는 것이 바람직하다.
아연 도금에서는, 용융 아연 도금, 전기 아연 도금, 합금화 용융 아연 도금 등의 방법을 채용해도 된다.
도금 전에, 강판 표면에 금속 예비 도금을 실시해도 된다. 금속 예비 도금으로서는, Ni 예비 도금, Fe 예비 도금, 및 기타 도금성을 향상시키는 금속 예비 도금을 들 수 있다. 또한, 도금층 표면에 이종의 금속 도금이나 무기계, 유기계 화합물의 피막 등을 부여해도 특별히 문제는 없다.
다음으로, 본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체의 적합한 제조 방법에 대하여 설명한다. 상술한 방법에 의해 얻어진 핫 스탬프용 강판에 대하여, 이하의 핫 스탬프 조건을 적용함으로써, 본 실시 형태에 관한 핫 스탬프 성형체를 안정적으로 제조할 수 있다.
핫 스탬프용 강판을 Ac3(℃) 이상의 온도역으로 가열하고, 빠르게 금형 상으로 반송하여, Ar3(℃) 이상의 온도역에서 핫 스탬프를 행한다. 그 후, 강판과 금형의 열전달에 의해, 금형 내에서, 30℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 냉각한다.
또한, Ac3(℃)는 하기 식에 의해 구할 수 있다.
Ac3=exp(X)+31.5×Mo-28
X=6.8165-0.47132×C-0.057321×Mn+0.0660261×Si-0.050211×Cr+0.10593 ×Ti+2.0272×N+1.0536×S-0.12024×Si×C+0.11629×Cr×C+0.29225×C2+0.01566×Mn2+0.017315×Cr2
또한, 상기 식 중의 원소 기호는, 당해 원소의 질량％로의 함유량이며, 함유하지 않는 경우에는 0을 대입한다.
Ac3(℃) 이상의 온도역으로 가열함으로써, 금속 조직을 충분히 오스테나이트화할 수 있다. 충분히 오스테나이트화해 둠으로써, 후술하는 냉각에 의해 원하는 양의 마르텐사이트를 얻을 수 있다. 그 때문에, 핫 스탬프 전의 가열 온도는 Ac3(℃) 이상의 온도역으로 하는 것이 바람직하다.
또한, Ac3(℃) 이상의 온도역에서의 유지 시간은 0.1 내지 30.0분으로 하면 된다.
Ar3(℃) 이상의 온도역에서 핫 스탬프를 행함으로써, 페라이트 변태, 펄라이트 변태 및 베이나이트 변태가 개시되기 전에 냉각하는 것이 가능해져, 마르텐사이트 변태를 발생시킬 수 있다. 그 때문에, 핫 스탬프 개시 온도(성형 개시 온도)는 Ar3(℃) 이상의 온도역으로 하는 것이 바람직하다.
핫 스탬프 후에 30℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 냉각함으로써, 원하는 양의 마르텐사이트를 얻을 수 있다. 그 때문에, 핫 스탬프 후에는 30℃/s 이상의 평균 냉각 속도로 냉각하는 것이 바람직하다.
실시예
다음으로, 본 발명의 실시예에 대하여 설명하지만, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 일 조건예이며, 본 발명은, 이 일 조건예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.
표 1A 내지 표 2C에 나타내는 화학 조성을 갖는 슬래브를 사용하여, 표 3A 내지 표 3C에 나타내는 조건에 의해, 표 4A 내지 표 4C에 기재된 핫 스탬프용 강판(냉연 강판 및 도금 강판)을 제조하였다.
얻어진 핫 스탬프용 강판에 대하여, 상술한 방법에 의해 금속 조직 관찰 및 고용 Nb 농도의 측정을 행하였다.
표 4A 내지 표 4C 및 표 6A 내지 표 6C에 기재된 「도금종」은, 각각 이하와 같다.
CR: 도금층 없음
GI: 용융 아연 도금층(목표 단위 면적당 중량 편면 60g/㎡, 양면 도금)
GA: 합금화 용융 아연 도금층(목표 단위 면적당 중량 편면 45g/㎡, 양면 도금)
Al: Al계 도금층(목표 단위 면적당 중량 편면 80g/㎡, 양면 도금)
EG: 전기 아연 도금층(목표 단위 면적당 중량 편면 20g/㎡, 양면 도금)
제조한 냉연 강판 및 도금 강판을 사용하여, 표 5A 내지 표 5C에 나타내는 조건에서 핫 스탬프를 행하였다. 핫 스탬프는, 인장 시험 및 금속 조직 관찰을 행하기 위한 시험편을 제작하기 쉽도록, 평판상의 핫 스탬프용 강판을 수랭 금형 사이에 넣고, 면압 20㎫로 10초간 가압함으로써 행하였다. 이에 의해, 표 6A 내지 표 6C에 나타내는 핫 스탬프 성형체를 얻었다.
얻어진 핫 스탬프 성형체에 대하여, 상술한 방법에 의해, 금속 조직 관찰 및 인장 강도의 측정을 행하였다.
얻어진 인장 강도가 980㎫ 이상이었던 경우, 높은 강도를 갖는 핫 스탬프 성형체인 것으로서 합격으로 판정하였다. 한편, 얻어진 인장 강도가 980㎫ 미만이었던 경우, 높은 강도를 갖지 않는 핫 스탬프 성형체인 것으로서 불합격으로 판정하였다. 또한, 얻어진 인장 강도가 1380㎫ 초과였던 경우, 강도가 너무 높은 핫 스탬프 성형체인 것으로서 불합격으로 판정하였다.
굽힘성은, 독일 자동차 공업회에서 규정된 VDA 기준(VDA238-100)에 기초하여, 이하의 방법에 의해 평가하였다. 본 실시예에서는, 굽힘 시험에서 얻어지는 최대 하중 시의 변위를 VDA 기준으로 각도로 변환하여, 굽힘 각도 α(°)를 구하였다.
굽힘 시험에 있어서의 조건은 이하와 같이 하였다.
시험편 치수: 60㎜(압연 방향)×30㎜(판 폭 방향에 평행인 방향)
굽힘 능선: 압연 방향에 평행, 45° 방향, 직각 방향
시험 방법: 롤 지지, 펀치 압입
롤 직경: φ30㎜
펀치 형상: 선단 R=0.4㎜
롤간 거리: 2.0×판 두께(㎜)+0.5㎜
압입 속도: 20㎜/min
시험기: SHIMADZU AUTOGRAPH 20kN
3방향의 굽힘 시험으로부터, 평균 굽힘각 αm(°) 및 굽힘의 이방성 Δα(％)를 하기와 같이 구하였다.
Δα=(αm-αmin)/αm×100
αm=(αL+2×αD+αC)/4
αmin: αL, αD, αC 중 최솟값
αL: 압연 방향에 평행인 축에서 구부렸을 때의 α
αD: 압연 방향으로 45°의 축에서 구부렸을 때의 α
αC: 압연 방향에 직각인 축에서 구부렸을 때의 α
또한, 압연 방향이 불분명한 경우에는, 22.5° 간격으로 5방향의 시험을 행하여, 굽힘 각도 α의 최솟값이 얻어진 방향을 압연 방향으로 간주하여, αL, αD 및 αC를 구해도 된다. 이 방법에서도 압연 방향이 불분명한 경우에는, 11.25° 간격으로 10방향의 시험을 행하여, 굽힘 각도 α의 최솟값이 얻어지는 방향을 압연 방향으로 간주하여, αL, αD 및 αC를 구해도 된다.
αm은 판 두께 및 인장 강도에 영향을 받는다. 또한, αm은 핫 스탬프 성형체의 도금층의 영향도 받는다. 알루미늄 도금을 사용한 경우에는 핫 스탬프의 가열로 표면에 경질의 Fe-Al 합금층이 형성되기 때문에, GA, GI, EG 또는 CR(핫 스탬프 후에 쇼트 블라스트를 실시한 것)보다도 αm이 저위로 된다.
본 실시예에서는, αm이 표 7 및 표 8에 나타내는 하한값 이상인 경우, 굽힘성이 우수한 것으로서 합격으로 판정하였다. 한편, αm이 표 7 및 표 8에 나타내는 하한값 미만이었던 경우, 굽힘성이 떨어지는 것으로서 불합격으로 판정하였다.
또한, Δα가 15％ 이하였던 경우, 굽힘성의 이방성이 작은 것으로서 합격으로 판정하였다. 한편, Δα가 15％ 초과였던 경우, 굽힘성의 이방성이 큰 것으로서 불합격으로 판정하였다.
도장 후 내식성은, 자동차 기술회 제정의 JASO M609-91에 규정하는 방법에 의해 평가하였다. 구체적으로는, 다음 방법에 의해 평가하였다.
핫 스탬프 성형체로부터 시료를 채취하고, 두께 15㎛로 전착 도막을 부여한 시료 평면부에 커터로 길이 70㎜의 흠을 내어, 사이클 부식 시험에 제공하였다. 120사이클 후의 시료를 꺼내고, 시판되고 있는 도막 박리제에 30분 침지한 후, 브러시로 도막을 박리하였다. 그 후, 강판용의 인히비터를 함유하는 5체적％ 시트르산암모늄 수용액에 시료를 침지하고, 부식된 부분에 생성된 녹을 브러시로 제거하였다. 키엔스사제 디지털 마이크로스코프 VHX-7000을 사용하여, 70㎜의 흠의 중앙부를 경계로 하여, 흠의 길이 35㎜마다, 기준면으로부터의 판 두께 감소의 최댓값을 측정하였다. 기준면은, 도금 유무에 관계없이, 도막 박리 후의 부식되어 있지 않은 부위의 표면으로 하였다. 얻어진 2개의 판 두께 감소의 최댓값의 평균값을 산출하였다.
얻어진 판 두께 감소의 최댓값의 평균값에 대하여, 이하의 기준으로 평가하였다. 평가가 E인 경우, 특히 우수한 내식성을 갖는 핫 스탬프 성형체라고 판단하였다.
E(Excellent): 0.05㎜ 미만
V(Very Good): 0.05㎜ 이상, 0.10㎜ 미만
G(Good): 0.10㎜ 이상, 0.15㎜ 미만
B(Bad): 0.15㎜ 이상
표 6A 내지 표 6C를 보면, 본 발명예에 있어서는, 높은 강도 및 우수한 굽힘성을 갖고, 또한 굽힘성의 이방성이 작은 핫 스탬프 성형체가 얻어진 것을 알 수 있다. 한편, 비교예에 있어서는, 상기 특성 중 1개 이상이 합격 기준을 만족시키지 않은 것을 알 수 있다.
[표 1A]
[표 1B]
[표 1C]
[표 2A]
[표 2B]
[표 2C]
[표 3A]
[표 3B]
[표 3C]
[표 4A]
[표 4B]
[표 4C]
[표 5A]
[표 5B]
[표 5C]
[표 6A]
[표 6B]
[표 6C]
[표 7]
[표 8]
본 발명에 관한 상기 양태에 의하면, 높은 강도 및 우수한 굽힘성을 갖고, 또한 굽힘성의 이방성이 작은 핫 스탬프 성형체, 그리고, 이 핫 스탬프 성형체를 제조할 수 있는 핫 스탬프용 강판을 제공할 수 있다.
Claims (7)
- 화학 조성이, 질량％로,
C: 0.050％ 이상, 0.150％ 미만,
Si: 0.010 내지 1.000％,
Mn: 1.00 내지 2.00％,
P: 0.100％ 이하,
S: 0.0100％ 이하,
Al: 0.001 내지 0.500％,
N: 0.0001 내지 0.0100％,
O: 0.1000％ 이하,
Nb: 0.015 내지 0.100％,
Ti: 0.005 내지 0.100％,
B: 0.0005 내지 0.0050％,
Cr: 0 내지 0.500％,
Mo: 0 내지 0.500％,
Ni: 0 내지 3.000％,
Cu: 0 내지 3.000％,
Co: 0 내지 0.50％,
W: 0 내지 3.00％,
Sn: 0 내지 0.500％,
V: 0 내지 0.100％,
Zr: 0 내지 0.100％,
Ca: 0 내지 0.0050％,
Mg: 0 내지 0.0050％,
REM: 0 내지 0.0050％,
Sb: 0 내지 0.0200％, 및
As: 0 내지 1.0000％를 함유하고,
잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고,
금속 조직이, 면적％로,
페라이트: 75 내지 95％,
마르텐사이트: 5 내지 25％,
펄라이트, 베이나이트 및 시멘타이트의 합계: 0 내지 5％이며,
상기 페라이트 중, GAM값이 0.5 이하인 페라이트의 비율이 백분율로 70％ 이상이며,
상기 페라이트의 평균 입경이 1.0 내지 7.0㎛이며,
상기 마르텐사이트의 평균 입경이 0.5 내지 3.0㎛이며,
고용 Nb 농도가 25ppm 이상인 것을 특징으로 하는 핫 스탬프용 강판. - 제1항에 있어서,
상기 화학 조성이, 질량％로,
Cr: 0.100 내지 0.500％,
Mo: 0.050 내지 0.500％,
Ni: 0.050 내지 3.000％,
Cu: 0.050 내지 3.000％,
Co: 0.05 내지 0.50％,
W: 0.05 내지 3.00％,
Sn: 0.005 내지 0.500％,
V: 0.005 내지 0.100％,
Zr: 0.005 내지 0.100％,
Ca: 0.0005 내지 0.0050％,
Mg: 0.0005 내지 0.0050％,
REM: 0.0005 내지 0.0050％,
Sb: 0.0005 내지 0.0200％, 및
As: 0.0005 내지 1.0000％
로 이루어지는 군 중 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 핫 스탬프용 강판. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
표면에 도금층을 갖는 것을 특징으로 하는, 핫 스탬프용 강판. - 화학 조성이, 질량％로,
C: 0.050％ 이상, 0.150％ 미만,
Si: 0.010 내지 1.000％,
Mn: 1.00 내지 2.00％,
P: 0.100％ 이하,
S: 0.0100％ 이하,
Al: 0.001 내지 0.500％,
N: 0.0001 내지 0.0100％,
O: 0.1000％ 이하,
Nb: 0.015 내지 0.100％,
Ti: 0.005 내지 0.100％,
B: 0.0005 내지 0.0050％,
Cr: 0 내지 0.500％,
Mo: 0 내지 0.500％,
Ni: 0 내지 3.000％,
Cu: 0 내지 3.000％,
Co: 0 내지 0.50％,
W: 0 내지 3.00％,
Sn: 0 내지 0.500％,
V: 0 내지 0.100％,
Zr: 0 내지 0.100％,
Ca: 0 내지 0.0050％,
Mg: 0 내지 0.0050％,
REM: 0 내지 0.0050％,
Sb: 0 내지 0.0200％, 및
As: 0 내지 1.0000％를 함유하고,
잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고,
금속 조직이, 면적％로,
마르텐사이트: 90 내지 100％,
페라이트, 펄라이트, 베이나이트, 시멘타이트 및 잔류 오스테나이트의 합계: 0 내지 10％이며,
구오스테나이트립의 평균 입경이 1.5 내지 7.0㎛인 것을 특징으로 하는 핫 스탬프 성형체. - 제4항에 있어서,
상기 화학 조성이, 질량％로,
Cr: 0.100 내지 0.500％,
Mo: 0.050 내지 0.500％,
Ni: 0.050 내지 3.000％,
Cu: 0.050 내지 3.000％,
Co: 0.05 내지 0.50％,
W: 0.05 내지 3.00％,
Sn: 0.005 내지 0.500％,
V: 0.005 내지 0.100％,
Zr: 0.005 내지 0.100％,
Ca: 0.0005 내지 0.0050％,
Mg: 0.0005 내지 0.0050％,
REM: 0.0005 내지 0.0050％,
Sb: 0.0005 내지 0.0200％, 및
As: 0.0005 내지 1.0000％
로 이루어지는 군 중 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 핫 스탬프 성형체. - 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 금속 조직의 나노인덴테이션 경도의 표준 편차 σHn이 하기 식 (1)을 충족시키는 것을 특징으로 하는, 핫 스탬프 성형체.
σHn≤0.235×Hn … (1)
단, 상기 식 (1) 중의 Hn은 상기 금속 조직의 상기 나노인덴테이션 경도의 평균값이다. - 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
표면에 도금층을 갖는 것을 특징으로 하는, 핫 스탬프 성형체.
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