KR102366284B1 - Hot stamping component and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 실시예들은 핫 스탬핑 부품 및 그 제조방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to hot stamping parts and methods of manufacturing the same.
자동차 등에 사용되는 부품에는 경량화 및 안정성을 위한 고강도강이 적용된다. 한편, 고강도강은 중량 대비 고강도 특성을 확보할 수 있으나, 강도가 증가함에 따라 프레스 성형성이 저하되어 가공 중 소재의 파단이 발생하거나, 스프링 백 현상이 발생하여 복잡하고 정밀한 형상의 제품의 성형에 어려움이 있다.High-strength steel for weight reduction and stability is applied to parts used in automobiles. On the other hand, high-strength steel can secure high-strength properties compared to its weight, but as the strength increases, press formability deteriorates, causing material breakage during processing or springback phenomenon, making it difficult to form products with complex and precise shapes. There are difficulties.
이러한 문제점을 개선하기 위한 방안으로 대표적으로 핫 스탬핑 공법이 있으며 이에 대한 관심이 높아지면서 핫 스탬핑용 소재에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있다. 예컨대, 한국 공개특허공보 제10-2017-0076009호 발명에 개시된 바와 같이, 핫 스탬핑 공법은 붕소 강판을 적정온도로 가열하여 프레스 금형 내에서 성형 후 급속 냉각하여 고강도 부품을 제조하는 성형기술이다. 한국 공개특허공보 제10-2017-0076009호 발명에 의하면 고강도 강판에서 문제가 되는 성형 시 균열 발생 또는 형상 동결불량 등의 문제가 억제되어 양호한 정밀도의 부품을 제조하는 것이 가능하다.As a method to improve this problem, there is a representative hot stamping method, and as interest in it increases, research on materials for hot stamping is also being actively conducted. For example, as disclosed in Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2017-0076009, the hot stamping method is a molding technology for manufacturing high-strength parts by heating a boron steel sheet to an appropriate temperature, forming it in a press mold, and then rapidly cooling it. According to the invention of Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2017-0076009, problems such as crack generation or shape freezing defect during forming, which are problems in high-strength steel sheet, are suppressed, so that it is possible to manufacture parts with good precision.
본 발명의 실시예들은 상술한 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 핫 스탬핑 부품의 잔류응력을 제어하여 우수한 기계적 물성 및 수소 취성을 확보할 수 있는 핫 스탬핑 부품 및 그 제조방법을 제공할 수 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Embodiments of the present invention are to solve various problems including the above-described problems, and to provide a hot stamping part and a method for manufacturing the same, which can secure excellent mechanical properties and hydrogen embrittlement by controlling the residual stress of the hot stamping part. can However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일 관점에 따르면, 잔류응력 분석값이 사전 설정된 조건을 만족하는 핫 스탬핑 부품을 제조하는 방법에 있어서, 블랭크를 가열하는 단계, 상기 블랭크를 핫 스탬핑하여 성형체를 형성하는 단계 및 상기 성형체를 냉각하여 핫 스탬핑 부품을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 잔류응력 분석값은, X선 회절 분석(XRD; X-ray diffraction)으로 잔류응력을 수치화한 XRD값의 크기와, 후방산란전자 회절패턴 분석(EBSD; electron backscatter diffraction)으로 방위를 수치화한 EBSD값의 크기의 곱이고, 상기 사전 설정된 조건은 2.85*10-4(Degree*MPa/㎛2) 이상 0.05(Degree*MPa/㎛2) 이하인, 핫 스탬핑 부품의 제조방법이 제공된다.According to one aspect of the present invention, in a method for manufacturing a hot stamping part in which the residual stress analysis value satisfies a preset condition, heating a blank, hot stamping the blank to form a molded body, and the molded body Cooling to form a hot stamping part, wherein the residual stress analysis value is the magnitude of the XRD value quantifying the residual stress by X-ray diffraction (XRD) and backscattered electron diffraction pattern analysis (EBSD; electron backscatter diffraction) is the product of the magnitude of the EBSD value quantifying the orientation, and the preset condition is 2.85 * 10 -4 (Degree * MPa / μm 2 ) or more and 0.05 (Degree * MPa / μm 2 ) or less, A method of manufacturing a hot stamped part is provided.
본 실시예에 따르면, 상기 블랭크를 가열하는 단계는, 상기 블랭크를 가열로 내에 구비된 복수의 구간들 중 온도 범위가 단계적으로 증가하는 구간들을 통과시키며 가열하는 다단 가열 단계 및 상기 블랭크를 Ac3 이상의 온도로 가열하는 균열 가열 단계를 포함할 수 있다.According to this embodiment, the heating of the blank includes a multi-stage heating step of heating the blank while passing sections in which the temperature range is increased stepwise among a plurality of sections provided in the heating furnace, and heating the blank to a temperature of Ac3 or higher It may include a crack heating step of heating with a furnace.
본 실시예에 따르면, 상기 복수의 구간들에서 상기 블랭크를 다단 가열하는 구간의 길이와 상기 블랭크를 균열 가열하는 구간의 길이의 비는 1:1 내지 4:1일 수 있다.According to this embodiment, the ratio of the length of the section for heating the blank in multiple stages in the plurality of sections to the length of the section for heating the blank by cracking may be 1:1 to 4:1.
본 실시예에 따르면, 상기 복수의 구간들의 온도는 상기 가열로의 입구로부터 상기 가열로의 출구 방향으로 증가할 수 있다.According to the present embodiment, the temperatures of the plurality of sections may increase in a direction from the entrance of the heating furnace to the exit direction of the heating furnace.
본 실시예에 따르면, 상기 다단 가열 단계에서 상기 블랭크의 승온 속도는 6°C/s 내지 12°C/s일 수 있다.According to this embodiment, the temperature increase rate of the blank in the multi-stage heating step may be 6 °C / s to 12 °C / s.
본 실시예에 따르면, 상기 복수의 구간들 중 상기 블랭크를 균열 가열하는 구간의 온도가 상기 블랭크를 다단 가열하는 구간들의 온도보다 높을 수 있다.According to the present embodiment, a temperature of a section in which the blank is heated by cracking among the plurality of sections may be higher than a temperature of sections in which the blank is heated in multiple stages.
본 실시예에 따르면, 상기 블랭크는 상기 가열로 내에 180초 내지 360초 동안 체류할 수 있다.According to this embodiment, the blank may stay in the furnace for 180 seconds to 360 seconds.
본 실시예에 따르면, 상기 성형체를 냉각하여 핫 스탬핑 부품을 형성하는 단계는, 상기 성형체를 마르텐사이트 변태가 시작되는 온도 이하의 온도에서 프레스 금형 내에 3초 내지 20초동안 유지하는 단계를 포함할 수 있다.According to this embodiment, the step of cooling the molded body to form the hot stamping part may include maintaining the molded body in a press mold at a temperature below the temperature at which martensitic transformation starts for 3 seconds to 20 seconds. there is.
본 실시예에 따르면, 상기 성형체는 상기 프레스 금형 내에서 마르텐사이트 변태가 종료되는 온도까지 15°C/s 이상의 평균 냉각 속도로 냉각될 수 있다.According to this embodiment, the molded body may be cooled at an average cooling rate of 15 °C/s or more to a temperature at which martensitic transformation is terminated in the press mold.
본 실시예에 따르면, 상기 핫 스탬핑 부품은, 80% 이상의 면적분율을 갖는 마르텐사이트 상 및 상기 마르텐사이트 상 내부에 위치하고, 상기 마르텐사이트 상 기준 5% 미만의 면적분율을 갖는, 철계 탄화물을 구비할 수 있다.According to this embodiment, the hot stamping part is located in the martensite phase having an area fraction of 80% or more and the martensite phase, and having an area fraction of less than 5% based on the martensite phase, iron-based carbide. can
본 실시예에 따르면, 상기 철계 탄화물은 침상 형태이고, 상기 침상 형태는 지름이 0.2㎛ 미만이고, 길이가 10㎛ 미만일 수 있다.According to this embodiment, the iron-based carbide may have a needle-like shape, and the needle-like shape may have a diameter of less than 0.2 μm and a length of less than 10 μm.
본 실시예에 따르면, 상기 마르텐사이트 상은 라스(lath) 상을 포함하고, 상기 철계 탄화물은 상기 라스 상의 길이 방향과 수평한 제1철계 탄화물과, 상기 라스 상의 길이 방향과 수직한 제2철계 탄화물을 포함하고, 상기 제1철계 탄화물의 상기 철계 탄화물 기준 면적분율은 상기 제2철계 탄화물의 상기 철계 탄화물 기준 면적분율보다 클 수 있다.According to this embodiment, the martensite phase includes a lath phase, and the iron-based carbide includes ferrous carbide horizontal to the longitudinal direction of the lath phase and ferric carbide perpendicular to the longitudinal direction of the lath phase. and a reference area fraction of the iron-based carbide of the ferrous carbide may be greater than an area fraction of the iron-based carbide of the ferric carbide.
본 실시예에 따르면, 상기 제1철계 탄화물은, 상기 라스 상의 길이 방향과 이루는 각도가 0° 이상 20° 이하이고, 상기 철계 탄화물 기준 면적분율이 50% 이상일 수 있다.According to this embodiment, in the ferrous carbide, an angle formed with the longitudinal direction of the lath may be 0° or more and 20° or less, and the reference area fraction of the iron-based carbide may be 50% or more.
본 실시예에 따르면, 상기 제2철계 탄화물은, 상기 라스 상의 길이 방향과 이루는 각도가 70° 이상 90° 이하이고, 상기 철계 탄화물 기준 면적분율이 50% 미만일 수 있다.According to this embodiment, in the ferric carbide, an angle formed with the longitudinal direction of the lath may be 70° or more and 90° or less, and the reference area fraction of the iron-based carbide may be less than 50%.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 잔류응력 분석값이 사전 설정된 조건을 만족하는 핫 스탬핑 부품에 있어서, 상기 잔류응력 분석값은, X선 회절 분석(XRD; X-ray diffraction)으로 잔류응력을 수치화한 XRD값의 크기와, 후방산란전자 회절패턴 분석(EBSD; electron backscatter diffraction)으로 방위를 수치화한 EBSD값의 크기의 곱이고, 상기 사전 설정된 조건은 2.85*10-4(Degree*MPa/㎛2) 이상 0.05(Degree*MPa/㎛2) 이하인, 핫 스탬핑 부품이 제공된다.According to another aspect of the present invention, in the hot stamping parts in which the residual stress analysis value satisfies a preset condition, the residual stress analysis value is an X-ray diffraction analysis (XRD; X-ray diffraction) to quantify the residual stress. It is the product of the magnitude of the XRD value and the magnitude of the EBSD value quantified by the orientation by electron backscatter diffraction (EBSD), and the preset condition is 2.85 * 10 -4 (Degree * MPa / μm 2 ) More than 0.05 (Degree * MPa / μm 2 ) or less, a hot stamping part is provided.
본 실시예에 따르면, 80% 이상의 면적분율을 갖는 마르텐사이트 상 및 상기 마르텐사이트 상 내부에 위치하고, 상기 마르텐사이트 상 기준 5% 미만의 면적분율을 갖는, 철계 탄화물을 구비 할 수 있다.According to this embodiment, a martensite phase having an area fraction of 80% or more and an iron-based carbide having an area fraction of less than 5% based on the martensite phase and located inside the martensite phase may be provided.
본 실시예에 따르면, 상기 철계 탄화물은 침상 형태이고, 상기 침상 형태는 지름이 0.2㎛ 미만이고, 길이가 10㎛ 미만일 수 있다.According to this embodiment, the iron-based carbide may have a needle-like shape, and the needle-like shape may have a diameter of less than 0.2 μm and a length of less than 10 μm.
본 실시예에 따르면, 상기 마르텐사이트 상은 라스(lath) 상을 포함하고, 상기 철계 탄화물은 상기 라스 상의 길이 방향과 수평한 제1철계 탄화물과, 상기 라스 상의 길이 방향과 수직한 제2철계 탄화물을 포함하고, 상기 제1철계 탄화물의 상기 철계 탄화물 기준 면적분율은 상기 제2철계 탄화물의 상기 철계 탄화물 기준 면적분율보다 클 수 있다.According to this embodiment, the martensite phase includes a lath phase, and the iron-based carbide includes ferrous carbide horizontal to the longitudinal direction of the lath phase and ferric carbide perpendicular to the longitudinal direction of the lath phase. and a reference area fraction of the iron-based carbide of the ferrous carbide may be greater than an area fraction of the iron-based carbide of the ferric carbide.
본 실시예에 따르면, 상기 제1철계 탄화물은, 상기 라스 상의 길이 방향과 이루는 각도가 0° 이상 20° 이하이고, 상기 철계 탄화물 기준 면적분율이 50% 이상일 수 있다.According to this embodiment, in the ferrous carbide, an angle formed with the longitudinal direction of the lath may be 0° or more and 20° or less, and the reference area fraction of the iron-based carbide may be 50% or more.
본 실시예에 따르면, 상기 제2철계 탄화물은, 상기 라스 상의 길이 방향과 이루는 각도가 70° 이상 90° 이하이고, 상기 철계 탄화물 기준 면적분율이 50% 미만일 수 있다.According to this embodiment, in the ferric carbide, an angle formed with the longitudinal direction of the lath may be 70° or more and 90° or less, and the reference area fraction of the iron-based carbide may be less than 50%.
본 발명의 실시예들에 의하면, 핫 스탬핑 부품의 잔류응력을 제어하여 우수한 기계적 물성 및 수소 취성을 확보할 수 있는 핫 스탬핑 부품 및 그 제조방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.According to the embodiments of the present invention, it is possible to implement a hot stamping part and a method for manufacturing the same, which can secure excellent mechanical properties and hydrogen embrittlement by controlling the residual stress of the hot stamping part. Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 일부를 도시하는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 일부를 도시하는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조방법을 개략적으로 도시하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조방법에서 블랭크가 다단 가열되는 경우의 온도 변화를 나타내는 그래프이다.
도 5는 블랭크가 다단 가열되는 경우와 단일 가열되는 경우의 온도 변화를 비교하여 나타내는 그래프이다.1 is a plan view illustrating a portion of a hot stamping part according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view illustrating a portion of a hot stamping part according to an embodiment of the present invention.
3 is a flowchart schematically illustrating a method of manufacturing a hot stamping part according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph illustrating a temperature change when a blank is heated in multiple stages in a method of manufacturing a hot stamping part according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing a comparison of the temperature change when the blank is heated in multiple stages and when the blank is heated in single stages.
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.Since the present invention can apply various transformations and can have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. Effects and features of the present invention, and a method for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various forms.
이하의 실시예에서, 제1, 제2등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.In the following embodiments, terms such as first, second, etc. are used for the purpose of distinguishing one component from another, not in a limiting sense.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.In the following examples, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise.
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.In the following embodiments, terms such as include or have means that the features or components described in the specification are present, and the possibility of adding one or more other features or components is not excluded in advance.
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.In the following embodiments, when it is said that a part such as a film, region, or component is on or on another part, not only when it is directly on the other part, but also another film, region, component, etc. is interposed therebetween. Including cases where
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In the drawings, the size of the components may be exaggerated or reduced for convenience of description. For example, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily indicated for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the illustrated bar.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.In cases where certain embodiments may be implemented otherwise, a specific process sequence may be performed different from the described sequence. For example, two processes described in succession may be performed substantially simultaneously, or may be performed in an order opposite to the order described.
본 명세서에서 "A 및/또는 B"은 A이거나, B이거나, A와 B인 경우를 나타낸다. 그리고, "A 및 B 중 적어도 하나"는 A이거나, B이거나, A와 B인 경우를 나타낸다.In the present specification, "A and/or B" refers to A, B, or A and B. And, "at least one of A and B" represents the case of A, B, or A and B.
이하의 실시예에서, 막, 영역, 구성 요소 등이 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소들이 직접적으로 연결된 경우, 또는/및 막, 영역, 구성요소들 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소들이 개재되어 간접적으로 연결된 경우도 포함한다. 예컨대, 본 명세서에서 막, 영역, 구성 요소 등이 전기적으로 연결되었다고 할 때, 막, 영역, 구성 요소 등이 직접 전기적으로 연결된 경우, 및/또는 그 중간에 다른 막, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 간접적으로 전기적 연결된 경우를 나타낸다.In the following embodiments, when a film, region, or component is connected, when the film, region, or component is directly connected, or/and in the middle of another film, region, or component It includes cases where they are interposed and indirectly connected. For example, in the present specification, when it is said that a film, region, component, etc. are electrically connected, when the film, region, component, etc. are directly electrically connected, and/or another film, region, component, etc. is interposed therebetween. This indicates an indirect electrical connection.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and when described with reference to the drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals, and the overlapping description thereof will be omitted. .
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 일부를 도시하는 평면도이다.1 is a plan view illustrating a portion of a hot stamping part according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품은 강판(10)을 구비한다.Referring to FIG. 1 , a hot stamping part according to an embodiment of the present invention includes a
강판(10)은 소정의 합금 원소를 소정 함량 포함하도록 주조된 슬래브를 열연 공정 및/또는 냉연 공정을 진행하여 제조된 강판일 수 있다. 이와 같은 강판(10)은 핫 스탬핑 가열온도에서 풀 오스테나이트 조직으로 존재하고, 이후 냉각 시 마르텐사이트 조직으로 변태될 수 있다.The
일 실시예로, 강판(10)은 탄소(C), 망간(Mn), 붕소(B), 인(P), 황(S), 실리콘(Si), 크롬(Cr) 및 잔부의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 또한, 강판(10)은 티타늄(Ti), 니오븀(Nb) 및 바나듐(V) 중 적어도 어느 하나의 합금원소를 첨가제로서 더 포함할 수 있다. 또한, 강판(10)은 소정 함량의 칼슘(Ca)을 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the
탄소(C)는 강판(10) 내 오스테나이트 안정화 원소로 작용한다. 탄소는 강판(10)의 강도 및 경도를 결정하는 주요 원소이며, 핫 스탬핑 공정 이후, 강판(10)의 인장 강도(예컨대, 1,350MPa 이상의 인장 강도)를 확보하고, 소입성 특성을 확보하기 위한 목적으로 첨가된다. 이러한 탄소는 강판(10) 전체 중량에 대하여 0.19wt% 내지 0.38wt%로 포함될 수 있다. 탄소의 함량이 0.19wt% 미만인 경우, 경질상(마르텐사이트 등) 확보가 어려워 강판(10)의 기계적 강도를 만족시키기 어렵다. 이와 반대로 탄소의 함량이 0.38wt%를 초과하는 경우, 강판(10)의 취성 발생 또는 굽힘 성능 저감 문제가 야기될 수 있다.Carbon (C) acts as an austenite stabilizing element in the
망간(Mn)은 강판(10) 내 오스테나이트 안정화 원소로 작용한다. 망간은 열처리시 소입성 및 강도 증가 목적으로 첨가된다. 이러한 망간은 강판(10) 전체 중량에 대하여 0.5wt% 내지 2.0wt% 포함될 수 있다. 망간의 함량이 0.5wt% 미만인 경우, 경화능 효과가 충분하지 못하여, 소입성 미달로 핫 스탬핑 후 성형품 내의 경질상 분율이 미달될 수 있다. 반면에, 망간의 함량이 2.0wt%를 초과하는 경우, 망간 편석 또는 펄라이트 밴드에 의한 연성 및 인성이 저하될 수 있으며, 굽힘 성능 저하의 원인이 되고 불균질 미세조직이 발생할 수 있다.Manganese (Mn) acts as an austenite stabilizing element in the
붕소(B)는 페라이트, 펄라이트 및 베이나이트 변태를 억제하여 마르텐사이트 조직을 확보함으로써, 강판(10)의 소입성 및 강도를 확보하는 목적으로 첨가된다. 또한, 붕소는 결정입계에 편석되어 입계 에너지를 낮추어 소입성을 증가시키고, 오스테나이트 결정립 성장 온도 증가로 결정립 미세화 효과를 가진다. 이러한 붕소는 강판(10) 전체 중량에 대하여 0.001wt% 내지 0.005wt%로 포함될 수 있다. 붕소가 상기 범위로 포함시 경질상 입계 취성 발생을 방지하며, 고인성과 굽힘성을 확보할 수 있다. 붕소의 함량이 0.001wt% 미만인 경우, 소입성 효과가 부족하고, 이와 반대로, 붕소의 함량이 0.005wt%를 초과하는 경우, 고용도가 낮아 열처리 조건에 따라 결정립계에서 쉽게 석출되어 소입성이 열화되거나 고온 취화의 원인이 될 수 있고, 경질상 입계 취성 발생으로 인성 및 굽힘성이 저하될 수 있다.Boron (B) is added for the purpose of securing the hardenability and strength of the
인(P)은, 강판(10)의 인성 저하를 방지하기 위해, 강판(10) 전체 중량에 대하여 0 초과 0.03wt% 이하로 포함될 수 있다. 인의 함량이 0.03wt%를 초과하는 경우, 인화철 화합물이 형성되어 인성 및 용접성이 저하되고, 제조 공정 중 강판(10)에 크랙이 유발될 수 있다.Phosphorus (P) may be included in an amount greater than 0 and 0.03 wt% or less based on the total weight of the
황(S)은 강판(10) 전체 중량에 대하여 0 초과 0.003wt% 이하 포함될 수 있다. 황의 함량이 0.003wt%를 초과하면 열간 가공성, 용접성 및 충격특성이 저하되고, 거대 개재물 생성에 의해 크랙 등 표면 결함이 발생할 수 있다.Sulfur (S) may be included in an amount greater than 0 and 0.003 wt% or less based on the total weight of the
실리콘(Si)은 강판(10) 내 페라이트 안정화 원소로 작용한다. 실리콘은 고용 강화 원소로서 강판(10)의 강도를 향상시키며, 저온역 탄화물의 형성을 억제함으로써 오스테나이트 내 탄소 농화도를 향상시킨다. 또한, 실리콘은 열연, 냉연, 열간 프레스 조직 균질화(펄라이트, 망간 편석대 제어) 및 페라이트 미세 분산의 핵심 원소이다. 실리콘은 마르텐사이트 강도 불균질 제어 원소로 작용하여 충돌성능을 향상시키는 역할을 한다. 이러한 실리콘은 강판(10) 전체 중량에 대하여 0.1wt% 내지 0.6wt% 포함될 수 있다. 실리콘의 함량이 0.1wt% 미만인 경우, 상술한 효과를 얻기 어려우며 최종 핫 스탬핑 마르텐사이트 조직에서 세멘타이트 형성 및 조대화 발생할 수 있다. 이와 반대로 실리콘의 함량이 0.6wt%를 초과하는 경우, 열연, 냉연 부하가 증가하고, 강판(10)의 도금 특성이 저하될 수 있다.Silicon (Si) acts as a ferrite stabilizing element in the
크롬(Cr)은 강판(10)의 소입성 및 강도를 향상시키는 목적으로 첨가된다. 크롬은 석출경화를 통한 결정립 미세화 및 강도 확보를 가능하게 한다. 이러한 크롬은 강판(10) 전체 중량에 대하여 0.05wt% 내지 0.6wt% 포함될 수 있다. 크롬의 함량이 0.05wt% 미만인 경우, 석출 경화 효과가 저조하고, 이와 반대로, 크롬의 함량이 0.6wt%를 초과하는 경우, Cr계 석출물 및 매트릭스 고용량이 증가하여 인성이 저하되고, 원가 상승으로 생산비가 증가할 수 있다.Chromium (Cr) is added for the purpose of improving the hardenability and strength of the
한편, 기타 불가피한 불순물에는 질소(N) 등이 포함될 수 있다.Meanwhile, other unavoidable impurities may include nitrogen (N) and the like.
질소(N)는 다량 첨가시 고용 질소량이 증가하여 강판(10)의 충격특성 및 연신율을 떨어뜨릴 수 있다. 질소는 강판(10)의 전체 중량에 대하여 0 초과 0.001 wt% 이하 포함될 수 있다. 질소의 함량이 0.001 wt%를 초과하는 경우, 강판(10)의 충격특성 및 연신율이 저하될 수 있다.When a large amount of nitrogen (N) is added, the amount of dissolved nitrogen may increase to decrease impact properties and elongation of the
첨가제는 강판(10) 내에 석출물 형성에 기여하는 탄화물 생성 원소이다. 구체적으로, 첨가제는 티타늄(Ti), 니오븀(Nb) 및 바나듐(V) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The additive is a carbide generating element that contributes to the formation of precipitates in the
티타늄(Ti)은 고온에서 TiC 및/또는 TiN 등의 석출물을 형성하여, 오스테나이트 결정립 미세화에 효과적으로 기여할 수 있다. 이러한 티타늄은 강판(10) 전체 중량에 대하여 0.001wt% 내지 0.050wt% 포함될 수 있다. 티타늄이 상기 함량 범위로 포함되면, 연주 불량 및 석출물 조대화를 방지하고, 강재의 물성을 용이하게 확보할 수 있으며, 강재 표면에 크랙 발생 등의 결함을 방지할 수 있다. 반면에, 티타늄의 함량이 0.050wt%를 초과하면, 석출물이 조대화되어 연신율 및 굽힘성 하락이 발생할 수 있다.Titanium (Ti) forms precipitates such as TiC and/or TiN at a high temperature, thereby effectively contributing to austenite grain refinement. Such titanium may be included in an amount of 0.001 wt% to 0.050 wt% based on the total weight of the
니오븀(Nb)과 바나듐(V)은 마르텐사이트 패킷 크기(Packet size) 감소에 따른 강도 및 인성을 증가시킬 수 있다. 니오븀 및 바나듐 각각은 강판(10) 전체 중량에 대하여 0.01wt% 내지 0.1wt% 포함될 수 있다. 니오븀과 바나듐이 상기 범위로 포함시 열간압연 및 냉간압연 공정에서 강판(10)의 결정립 미세화 효과가 우수하고, 제강/연주시 슬래브의 크랙 발생과, 제품의 취성 파단 발생을 방지하며, 제강성 조대 석출물 생성을 최소화할 수 있다.Niobium (Nb) and vanadium (V) may increase strength and toughness according to a decrease in martensite packet size. Each of niobium and vanadium may be included in an amount of 0.01 wt% to 0.1 wt% based on the total weight of the
칼슘(Ca)은 게재물 형상 제어를 위해 첨가될 수 있다. 이러한 칼슘은 강판(10) 전체 중량에 대하여 0.003wt% 이하로 포함될 수 있다.Calcium (Ca) may be added to control the inclusion shape. Such calcium may be included in an amount of 0.003 wt% or less with respect to the total weight of the
열연 공정 및/또는 냉연 공정을 거치고 상온으로 냉각된 후, 핫 스탬핑 공정을 거쳐 제조된 핫 스탬핑 부품의 강판(10) 내에는 잔류응력이 존재한다. 여기서 '잔류응력'은 강판(10)에 외력이 작용하지 않는 상태에서 핫 스탬핑 부품 내에 존재하는 응력을 의미한다.After the hot rolling process and/or the cold rolling process and cooling to room temperature, residual stress exists in the
잔류응력은 재료 내의 결함(defect)에서 기인할 수 있다. 예컨대, 공공(vacancy), 침입자(interstitials), 불순물(impurity) 등과 같은 점 결함(point defect), 전위(dislocation) 등과 같은 선 결함(line defect) 및 외부 표현(external surface), 결정립계(grain boundary), 쌍정립계(twin boundary), 적층 결함(stacking fault), 상계면(phase boundary) 등과 같은 계면 결함(interfacial defect)은 잔류응력의 발생에 기인할 수 있다. 즉, 강판(10) 내에 결함이 많이 존재할수록, 내부 잔류응력이 큰 것으로 이해될 수 있다.Residual stresses can result from defects in the material. For example, point defects such as vacancy, interstitials, impurities, etc., line defects such as dislocations, etc. and external surfaces, grain boundaries, etc. , twin boundaries, stacking faults, and interfacial defects such as phase boundaries may be due to the generation of residual stress. That is, it can be understood that the more defects are present in the
이러한 결함 및 그에 따른 강판(10)의 잔류응력은 강판(10)의 기계적 물성(예컨대, 인장 강도) 및 수소 취성에 영향을 미친다. These defects and the resulting residual stress of the
구체적으로, 핫 스탬핑 부품의 인장 강도는 강판(10) 내부의 결함이 적정한 수준으로 존재하는 경우, 결함이 많을수록(또는 잔류응력이 클수록) 인장 강도가 높아지고, 결함이 적을수록(또는 잔류응력이 작을수록) 인장 강도가 낮아질 수 있다. 이는 내부에 결함이 많이 존재할수록 원소들이 불규칙적으로 배열되어, 재료의 변형을 유발하는 전위의 이동을 어렵게 하기 때문이다.Specifically, the tensile strength of the hot stamping part is, when defects inside the
하지만, 강판(10)의 수소 취성은 내부에 결함이 많을수록(또는 잔류응력이 클수록) 저하되고, 내부에 결함이 적을수록(또는 잔류응력이 작을수록) 향상될 수 있다. 일반적으로 내부에 유효한 수소 트랩 사이트가 많이 존재할수록, 활성화 수소량이 감소되어 제품의 수소 취성이 향상될 수 있다. 예를 들어, 내부에 존재하는 미세석출물(예컨대, 티타늄(Ti), 니오븀(Nb) 및 바나듐(V)의 질화물 또는 탄화물 등)은 유효한 수소 트랩 사이트로서 기능하여 수소 취성을 향상시키는 역할을 한다. 한편, 내부에 존재하는 결함도 수소 트랩 사이트로 제공될 수 있다. 하지만, 결함은 수소와의 결합에너지가 상대적으로 낮은 바, 결함에 트랩되어 비활성화된 수소는 활성화 수소로 되돌아갈 가능성이 크다. 따라서, 결함은 유효한 수소 트랩 사이트로서 기능하지 못하고, 오히려 결함이 많은 부분(또는 잔류응력이 큰 부분)에 활성화 수소를 국부적으로 집중시킴에 따라 수소 취성을 저하시킬 수 있다. 특히, 핫 스탬핑 부품은 자동차의 구조체 중 적용되는 위치에 따라 적어도 하나의 굴곡부를 포함할 수 있으며, 굴곡부는 핫 스탬핑 공정 중 평탄한 영역에 비해 과도하게 성형되는 부분이다. 즉, 핫 스탬핑 공정 중 프레스에 의한 응력이 상대적으로 집중되어 잔류응력이 커질 수 있으므로, 수소 취성 취약부로 작용할 수 있다.However, the hydrogen embrittlement of the
따라서, 강판(10) 내에 존재하는 결함 및 그에 따른 잔류응력은 적정한 수준으로 제어될 필요가 있다.Accordingly, defects existing in the
본 발명의 실시예들에 의하면, 강판(10) 내에 존재하는 잔류응력을 수치화한 잔류응력 분석값을 사전 설정된 조건을 만족하도록 제어함으로써, 강판(10) 내에 존재하는 결함 및 그에 따른 잔류응력을 적정한 수준으로 제어할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, by controlling the residual stress analysis value quantifying the residual stress present in the
일 실시예로, 잔류응력 분석값은 X선 회절 분석(XRD; X-ray diffraction)으로 잔류응력을 수치화한 XRD값의 크기(또는 XRD값의 절대값)와, 후방산란전자 회절패턴 분석(EBSD; electron backscatter diffraction)으로 방위를 수치화한 EBSD값의 크기(또는 EBSD값의 절대값)의 곱일 수 있다. 또한, 상기 사전 설정된 조건은 2.85*10-4(Degree*MPa/㎛2) 이상 0.05(Degree*MPa/㎛2) 이하일 수 있다. 보다 바람직하게는, XRD값의 크기가 5MPa 이상 15MPa 미만인 경우는 잔류응력 분석값이 2.95*10-4(Degree*MPa/㎛2) 이상 0.01(Degree*MPa/㎛2) 이하의 범위를 만족하도록 제어되고, XRD값의 크기가 15MPa 이상 55MPa 미만인 경우는 잔류응력 분석값이 9.31*10-4(Degree*MPa/㎛2) 이상 0.035(Degree*MPa/㎛2) 이하의 범위를 만족하도록 제어되고, XRD값의 크기가 55MPa 이상 70MPa 이하인 경우는 잔류응력 분석값이 3.96*10-3(Degree*MPa/㎛2) 이상 0.043(Degree*MPa/㎛2) 이하의 범위를 만족하도록 제어될 수 있다.In one embodiment, the residual stress analysis value is the magnitude of the XRD value quantifying the residual stress by X-ray diffraction (XRD) (or the absolute value of the XRD value), and the backscattered electron diffraction pattern analysis (EBSD). ; It can be the product of the magnitude of the EBSD value (or the absolute value of the EBSD value) that quantifies the orientation with electron backscatter diffraction. In addition, the preset condition may be 2.85*10 -4 (Degree*MPa/㎛ 2 ) or more and 0.05 (Degree*MPa/㎛ 2 ) or less. More preferably, when the size of the XRD value is 5 MPa or more and less than 15 MPa, the residual stress analysis value satisfies the range of 2.95*10 -4 (Degree*MPa/㎛ 2 ) or more and 0.01 (Degree*MPa/㎛ 2 ) or less. is controlled, and when the size of the XRD value is 15 MPa or more and less than 55 MPa, the residual stress analysis value is controlled to satisfy the range of 9.31*10 -4 (Degree*MPa/㎛ 2 ) or more and 0.035(Degree*MPa/㎛ 2 ) or less. , when the size of the XRD value is 55 MPa or more and 70 MPa or less, the residual stress analysis value can be controlled to satisfy the range of 3.96*10 -3 (Degree*MPa/㎛ 2 ) or more and 0.043(Degree*MPa/㎛ 2 ) or less. .
'X선 회절 분석(XRD)'은 결정격자의 규칙성에 의해 측정 샘플에 조사된 입사 X선이 특정방향으로 반사하는 X선 회절을 이용하여 잔류응력을 측정하는 분석 방법이다. 구체적으로, 잔류응력은 sin2φ법으로 측정될 수 있다. sin2φ법은 피측정부에 X선을 조사하여 회절선의 피크 위치를 구하는 것으로, 잔류응력이 존재하는 경우, X선의 입사각(φ)을 변경하면 회절선의 피크 위치가 변화된다. 이때, 변화된 회절선의 피크 위치를 종축, X선의 입사각의 sin2φ를 횡축으로 잡고, 최소자승법에 의해 직선 회귀하여 그 기울기를 얻고, 얻어진 경사에 영률 및 포와송비로부터 구한 응력 정수를 곱하여, 하기 수학식 1에 의해 응력값(XRD값)을 구할 수 있다.'X-ray diffraction analysis (XRD)' is an analysis method for measuring residual stress using X-ray diffraction in which incident X-rays irradiated to a measurement sample are reflected in a specific direction due to the regularity of the crystal lattice. Specifically, the residual stress can be measured by the sin 2 φ method. The sin 2 φ method irradiates an X-ray to a measurement target to obtain the peak position of the diffraction line. At this time, the peak position of the changed diffraction line is taken as the vertical axis, and sin 2 φ of the incident angle of the X-ray is taken as the horizontal axis, the slope is obtained by linear regression by the least squares method, and the obtained slope is multiplied by the stress constant obtained from the Young's modulus and Poisson's ratio. The stress value (XRD value) can be calculated|required by Formula 1.
[수학식 1][Equation 1]
σ=-E/2(1+v)*cotθ*π/180*M=K*Mσ=-E/2(1+v)*cotθ*π/180*M=K*M
σ: 응력값 또는 XRD값(MPa)σ: Stress value or XRD value (MPa)
E: 영률(MPa)E: Young's modulus (MPa)
v: 포와송비v: Poisson's ratio
M: 회귀 직선 2θ-sin2θ의 경사M: slope of regression line 2θ-sin 2θ
2θ: 무스트레인의 회절각(°)2θ: Diffraction angle of no strain (°)
K: 응력 정수(MPa)K: Stress constant (MPa)
이와 같은 X선 회절 분석(XRD)은 상대적으로 넓은 범위를 대상으로 하므로 대표성이 우수한 반면, 편차가 크고 균일성이 좋지 않은 단점이 있다. 또한, 이러한 XRD값의 편차는 제품 내부의 잔류응력이 클수록 커지는 경향을 띤다. 따라서, X선 회절 분석(XRD)으로 잔류응력을 수치화한 XRD값만으로는 재료의 잔류응력을 정확하게 분석 및 제어하기 어려운 문제점이 있다.Such X-ray diffraction analysis (XRD) has excellent representativeness because it targets a relatively wide range, but has a disadvantage in that the deviation is large and the uniformity is not good. In addition, the deviation of these XRD values tends to increase as the residual stress inside the product increases. Therefore, there is a problem in that it is difficult to accurately analyze and control the residual stress of a material only with the XRD value obtained by quantifying the residual stress by X-ray diffraction analysis (XRD).
한편, '후방산란전자 회절패턴 분석(EBSD)'은 일정 시편의 회절 패턴(pattern)을 이용하여 결정상(crystallographic phase)과 결정방위(crystallographic orientation)를 결정하고, 이를 기반으로 시편 미세조직의 형상(morphologic) 정보와 결정학적(crystallographic) 정보를 조합하여 분석하는 방법이다.On the other hand, 'backscattered electron diffraction pattern analysis (EBSD)' uses the diffraction pattern of a certain specimen to determine the crystallographic phase and crystallographic orientation, and based on this, the shape of the specimen microstructure ( It is a method to analyze by combining morphologic information and crystallographic information.
구체적으로, 주사전자현미경(SEM) 내에서 시편에 전자 빔을 조사하면 입사된 전자 빔이 시편 내에서 산란되어 시편 표면 방향으로 회절 패턴이 나타나게 된다. 이를 후방산란전자 회절패턴(EBSP; electron back scattered diffraction pattern)이라고 하며, 이 패턴은 전자 빔이 조사된 영역의 결정방위에 반응하여 재료의 결정 방위를 1° 이내의 정확도로 측정할 수 있다.Specifically, when an electron beam is irradiated to a specimen in a scanning electron microscope (SEM), the incident electron beam is scattered within the specimen, and a diffraction pattern appears in the direction of the specimen surface. This is called an electron back scattered diffraction pattern (EBSP), and this pattern responds to the crystal orientation of the area irradiated with the electron beam, and can measure the crystal orientation of a material with an accuracy of less than 1°.
이러한 후방산란전자 회절패턴 분석(EBSD)은 상대적으로 좁은 범위를 대상으로 하므로, X선 회절 분석(XRD)과 대비하여 편차가 작고 균일성이 좋은 장점이 있다. 하지만, 후방산란전자 회절패턴 분석(EBSD)으로 잔류응력을 수치화한 EBSD값 또한 대표성이 우수하지 않은 단점이 있는 바, EBSD값만으로는 재료의 잔류응력을 정확하게 분석 및 제어하기 어려운 문제점이 있다.Since such backscattered electron diffraction pattern analysis (EBSD) targets a relatively narrow range, it has an advantage of small deviation and good uniformity compared to X-ray diffraction analysis (XRD). However, the EBSD value, which quantifies the residual stress by backscattered electron diffraction pattern analysis (EBSD), also has a disadvantage in that it is not representative.
본 발명의 실시예들은 상술한 X선 회절 분석(XRD)과 후방산란전자 회절패턴 분석(EBSD) 각각의 단점을 보완하기 위하여 차별화된 잔류응력 분석값을 적용한다. 구체적으로, 잔류응력 분석값으로서, X선 회절 분석(XRD)으로 잔류응력을 수치화한 XRD값의 크기(또는 XRD값의 절대값)와, 후방산란전자 회절패턴 분석(EBSD)으로 방위를 수치화한 EBSD값의 크기(또는 EBSD값의 절대값)의 곱이 적용될 수 있다. 이에 따라, XRD값의 단점인 편차는 EBSD값에 의해 보완되고, EBSD값의 단점인 대표성은 XRD값에 의해 보완됨으로써, 잔류응력을 보다 정확하게 분석 및 제어할 수 있는 효과가 있다.Embodiments of the present invention apply a differentiated residual stress analysis value in order to compensate for the disadvantages of the aforementioned X-ray diffraction analysis (XRD) and backscattered electron diffraction pattern analysis (EBSD), respectively. Specifically, as the residual stress analysis value, the magnitude of the XRD value (or the absolute value of the XRD value) in which the residual stress is quantified by X-ray diffraction analysis (XRD), and the orientation by the backscattered electron diffraction pattern analysis (EBSD) The product of the magnitude of the EBSD value (or the absolute value of the EBSD value) may be applied. Accordingly, the deviation, which is a disadvantage of the XRD value, is compensated for by the EBSD value, and the representativeness, which is a disadvantage of the EBSD value, is supplemented by the XRD value, so that residual stress can be analyzed and controlled more accurately.
예컨대, 잔류응력 분석값은 하기 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.For example, the residual stress analysis value may be expressed as in Equation 2 below.
[수학식 2][Equation 2]
잔류응력 분석값(Degree*MPa/㎛Residual stress analysis value (Degree*MPa/㎛ 22 )=|XRD값(MPa)|*|EBSD값(Degree/㎛)=|XRD value (MPa)|*|EBSD value (Degree/㎛) 22 )|)|
이와 같은 잔류응력 분석값은 핫 스탬핑 부품 내의 결함 및 그에 따른 잔류응력과 대체로 비례 관계일 수 있다. 구체적으로, 잔류응력 분석값이 클수록 제품 내부에 결함이 많이 존재하고 잔류응력이 큰 것이고, 잔류응력 분석값이 작을수록 제품 내부에 결함이 적게 존재하고 잔류응력이 작은 것으로 이해될 수 있다. 더 나아가서 잔류응력 분석값이 클수록 제품의 인장 강도가 높은 반면 수소 취성이 우수하지 않고, 잔류응력 분석값이 작을수록 제품의 인장 강도가 낮은 반면 수소 취성이 우수한 것으로 이해될 수 있다. 따라서, 잔류응력 분석값이 사전 설정된 조건을 만족하도록 제어함으로써 제품의 기계적 물성 및 수소 취성을 적절히 확보할 수 있다.Such residual stress analysis value may be substantially proportional to the defect in the hot stamping part and the resulting residual stress. Specifically, it can be understood that the larger the residual stress analysis value is, the more defects exist and the residual stress is large inside the product, and the smaller the residual stress analysis value is, the fewer defects exist inside the product and the residual stress is small. Furthermore, it can be understood that the higher the residual stress analysis value, the higher the tensile strength of the product, but the hydrogen embrittlement is not excellent, and the smaller the residual stress analysis value, the lower the tensile strength of the product but the hydrogen embrittlement is excellent. Therefore, by controlling the residual stress analysis value to satisfy the preset condition, it is possible to properly secure the mechanical properties and hydrogen embrittlement of the product.
한편, 고온의 소재로부터 압연과 냉각을 통하여 제품을 제조하는 공정 특성 상, 결함 및 그에 따른 잔류응력은 제조 공정 과정에서 강판(10)의 폭 방향 또는 길이 방향으로 존재하는 온도 차에 의해 발생할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 의하면, 제조 공정 과정에서 차별화된 공정 조건, 예컨대, 가열 조건 및/또는 냉각 조건을 적용함으로써 전술한 잔류응력 분석값이 사전 설정된 조건을 만족하도록 제어할 수 있다. 이러한 차별화된 공정 조건에 대한 상세한 설명은 도 3 내지 도 5를 참조하여 후술한다.On the other hand, due to the characteristics of the process of manufacturing a product through rolling and cooling from a high-temperature material, defects and residual stress may be caused by a temperature difference existing in the width direction or length direction of the
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 일부를 도시하는 평면도이다.2 is a plan view illustrating a portion of a hot stamping part according to an embodiment of the present invention.
강판(10)은 면적분율로 80% 이상의 마르텐사이트 상을 포함하는 미세조직을 갖는 성분계로 이루어질 수 있다. 또한, 강판(10)은 면적분율로 20% 미만의 베이나이트 상을 포함할 수 있다.The
마르텐사이트 상은 냉각 중 마르텐사이트 변태의 개시 온도(Ms) 아래에서 오스테나이트γ의 무확산 변태 결과이다. 마르텐사이트는 오스테나이트 각각의 초기 결정립 내에서 일 방향(d)으로 배향된 로드(rod) 형태의 라스(lath) 상을 가질 수 있다.The martensitic phase is the result of diffusionless transformation of austenite γ below the onset temperature (Ms) of martensitic transformation during cooling. Martensite may have a rod-shaped lath phase oriented in one direction (d) in each initial grain of austenite.
또한, 강판(10)은 마르텐사이트 상 내부에 위치하는 철계 탄화물을 가질 수 있다. 철계 탄화물은 침상 형태일 수 있다. 일 실시예로, 철계 탄화물의 지름은 0.2㎛ 미만이고, 철계 탄화물의 길이는 10㎛ 미만일 수 있다. 여기서, '철계 탄화물의 지름'은 철계 탄화물의 단축 길이를 의미하고, '철계 탄화물의 길이'는 철계 탄화물의 장축 길이를 의미할 수 있다.In addition, the
철계 탄화물의 지름이 0.2㎛ 이상이거나, 길이가 10㎛ 이상이면, 소둔 열처리 과정에서 Ac3 이상의 온도에서도 녹지 않고 잔존하여, 강판(10)의 굽힘성 및 항복비가 저하될 수 있다. 반면에, 철계 탄화물의 지름이 0.2㎛ 미만이고, 길이가 10㎛ 미만인 경우, 강판(10)의 강도와 성형성의 밸러스가 개선될 수 있다.If the diameter of the iron-based carbide is 0.2 μm or more or the length is 10 μm or more, it remains without melting even at a temperature of Ac3 or more in the annealing heat treatment process, and the bendability and yield ratio of the
이와 같은 철계 탄화물은, 마르텐사이트 상을 기준으로 5% 미만의 면적분율을 가질 수 있다. 철계 탄화물의 면적분율이 마르텐사이트 상을 기준으로 5% 이상인 경우는 강판(10)의 강도 내지 굽힘성 확보가 어려울 수 있다.Such iron-based carbides may have an area fraction of less than 5% based on the martensite phase. When the area fraction of the iron-based carbide is 5% or more based on the martensite phase, it may be difficult to secure the strength or bendability of the
일 실시예로, 도 2에 도시된 바와 같이, 철계 탄화물은 제1철계 탄화물(C1) 및 제2철계 탄화물(C2)을 포함할 수 있다. 제1철계 탄화물(C1)은 라스 상의 길이 방향(d)과 수평한 철계 탄화물이고, 제2철계 탄화물(C2)은 라스 상의 길이 방향(d)과 수직한 철계 탄화물일 수 있다. 여기서, '수평'하다는 것은 라스 상의 길이 방향(d)과 0° 이상 20° 이하의 각도를 이루는 것을 포함하고, '수직'하다는 것은 라스 상의 길이 방향(d)과 70° 이상 90° 이하의 각도를 이루는 것을 포함할 수 있다. 예컨대, 제1철계 탄화물(C1)은 라스 상의 길이 방향(d)과 0° 이상 20° 이하의 각도를 이룰 수 있고, 제2철계 탄화물(C2)은 라스 상의 길이 방향(d)과 70° 이상 90° 이하의 각도를 이룰 수 있다.In one embodiment, as shown in FIG. 2 , the iron-based carbide may include a ferrous carbide (C1) and a ferric carbide (C2). The ferrous carbide C1 may be an iron-based carbide horizontal to the longitudinal direction d of the lath, and the ferric carbide C2 may be an iron-based carbide perpendicular to the longitudinal direction d of the lath. Here, 'horizontal' includes forming an angle of 0° or more and 20° or less with the longitudinal direction (d) of the lath, and 'vertical' refers to an angle of 70° or more and 90° or less with the longitudinal direction (d) of the lath. may include forming For example, the ferrous carbide (C1) may form an angle of 0° or more and 20° or less with the longitudinal direction (d) of the lath, and the ferric carbide (C2) is 70° or more with the longitudinal direction (d) of the lath. Angles of 90° or less can be achieved.
제1철계 탄화물(C1)의 철계 탄화물 기준 면적분율은 제2철계 탄화물의 철계 탄화물 기준 면적분율보다 클 수 있다. 이를 통해 강판(10)의 굽힘성이 향상될 수 있다. 구체적인 예로, 라스 상의 길이 방향(d)과 0° 이상 20° 이하의 각도를 이루는 제1철계 탄화물(C1)의 철계 탄화물 기준 면적분율은 50% 이상, 바람직하게는 60% 이상일 수 있다. 또한, 라스 상의 길이 방향(d)과 70° 이상 90° 이하의 각도를 이루는 제2철계 탄화물(C2)의 철계 탄화물 기준 면적분율은 50% 미만, 바람직하게는 40% 미만일 수 있다.The iron-based carbide reference area fraction of the ferrous carbide C1 may be greater than the iron-based carbide reference area fraction of the ferric ferrous carbide. Through this, the bendability of the
굽힘 변형 시 생성되는 크랙은 전위(dislocation)가 마르텐사이트 상 내에서 이동함에 따라 발생될 수 있다. 이때 주어진 소성 변형 중 국부적인 변형율 속도가 큰 값을 가질수록 마르텐사이트의 소성 변형에 대한 에너지 흡수 정도가 높아서 충돌 성능이 향상되는 것으로 이해될 수 있다.Cracks generated during bending deformation may be generated as dislocations move in the martensite phase. At this time, it can be understood that as the local strain rate among the given plastic deformations has a larger value, the degree of energy absorption for the plastic deformation of martensite increases, so that the collision performance is improved.
한편, 라스 상의 길이 방향(d)과 수평한 제1철계 탄화물(C1)의 철계 탄화물 기준 면적분율이 라스 상의 길이 방향(d)과 수직한 제2철계 탄화물(C2)의 철계 탄화물 기준 면적분율보다 크게 형성되면, 굽힘 변형 시 전위가 라스 상 내부에서 이동하는 과정에서 국부적인 변형율 속도 차이에 의한 동적 변형 시효(dynamic strain aging, DSA), 즉 압입 동적 변형 시효(Indentation dynamic strain aging)가 나타날 수 있다. 압입 동적 변형 시효는 소성 변형 흡수에너지의 개념으로서, 변형에 대한 저항 성능을 의미하기 때문에 압입 동적 변형 시효 현상이 빈번할수록 변형에 대한 저항 성능이 우수한 것으로 평가될 수 있다.On the other hand, the iron-based carbide reference area fraction of the ferrous carbide (C1) horizontal to the longitudinal direction (d) of the lath phase is higher than the iron-based carbide reference area fraction of the ferric carbide (C2) perpendicular to the longitudinal direction (d) of the lath phase. When formed large, dynamic strain aging (DSA) due to the local strain rate difference in the process of dislocation movement inside the lath phase during bending deformation, that is, indentation dynamic strain aging, may appear. . Indentation dynamic deformation aging is a concept of plastic deformation absorption energy, and since it means resistance to deformation, the more frequent the indentation dynamic deformation aging phenomenon, the better the resistance performance to deformation.
즉, 본 실시예에 의하면, 라스 상의 길이 방향(d)과 20°이하의 각도를 이루는 제1철계 탄화물(C1)의 철계 탄화물 기준 면적분율이 50% 이상으로 형성되고, 라스 상의 길이 방향(d)과 70°이상 90°이하의 각도를 이루는 제2철계 탄화물(C2)의 철계 탄화물 기준 면적분율은 50% 미만으로 형성됨에 따라, 압입 동적 변형 시효 현상이 빈번하게 발생할 수 있고, 이를 통해 V-벤딩 각도를 50°이상 확보하여 굽힘성 및 충돌 성능을 향상시킬 수 있다.That is, according to this embodiment, the iron-based carbide reference area fraction of the ferrous carbide (C1) forming an angle of 20° or less with the longitudinal direction (d) of the lath is 50% or more, and the longitudinal direction (d) of the lath is formed. ) and the ferric carbide reference area fraction of ferric carbide (C2) forming an angle of 70° or more and 90° or less is formed to be less than 50%, so indentation dynamic deformation aging phenomenon may occur frequently, and through this, V- By securing a bending angle of 50° or more, bendability and collision performance can be improved.
강판(10)에서 20% 미만의 면적분율을 갖는 베이나이트 상은 경도 분포가 균일하기 때문에, 강도와 연성 밸런스가 뛰어난 조직이다. 다만, 베이나이트는 마르텐사이트보다 연질이기 때문에, 강판(10)의 강도 및 굽힘성의 확보를 위해, 베이나이트는 20% 미만의 면적분율을 가지도록 함이 바람직하다.Since the bainite phase having an area fraction of less than 20% in the
한편, 앞서 설명한 침상 형태의 철계 탄화물은 베이나이트 상의 내부에도 석출될 수 있다. 베이나이트 내부의 철계 탄화물은 베이나이트의 강도를 상승시키고, 베이나이트와 마르텐사이트의 강도 차를 감소시키므로, 강판(10)의 항복비 및 굽힘성을 높일 수 있다. 이때 철계 탄화물은, 베이나이트 상을 기준으로, 베이나이트 상 내부에 20% 미만으로 존재할 수 있다. 철계 탄화물이 베이나이트 상을 기준으로 20% 이상인 경우는 보이드가 생성되어 굽힘성의 저하를 초래할 수 있다.On the other hand, the aforementioned acicular iron-based carbide may be precipitated inside the bainite phase. Since the iron-based carbide inside bainite increases the strength of bainite and reduces the strength difference between bainite and martensite, the yield ratio and bendability of the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조방법을 개략적으로 도시하는 흐름도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조방법에서 블랭크가 다단 가열되는 경우의 온도 변화를 나타내는 그래프이고, 도 5는 블랭크가 다단 가열되는 경우와 단일 가열되는 경우의 온도 변화를 비교하여 나타내는 그래프이다.3 is a flowchart schematically illustrating a method of manufacturing a hot stamping part according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a case in which a blank is heated in multiple stages in the manufacturing method of a hot stamping part according to an embodiment of the present invention It is a graph showing the temperature change, and FIG. 5 is a graph showing the comparison of the temperature change when the blank is heated in multiple stages and when the blank is heated in single stages.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품 제조 방법은 블랭크 투입 단계(S110), 다단 가열 단계(S120) 및 균열 가열 단계(S130)를 포함할 수 있다. 또한, 핫 스탬핑 부품 제조 방법은 균열 가열 단계(S130) 이후에 수행되는 이송 단계(S140), 형성 단계(S150) 및 냉각 단계(S160)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3 , the method for manufacturing a hot stamping part according to an embodiment of the present invention may include a blank input step ( S110 ), a multi-stage heating step ( S120 ), and a crack heating step ( S130 ). In addition, the hot stamping part manufacturing method may further include a transfer step (S140), a forming step (S150), and a cooling step (S160) performed after the crack heating step (S130).
먼저, 블랭크 투입 단계(S110)는 복수의 구간들을 구비한 가열로 내로 블랭크를 투입하는 단계일 수 있다.First, the blank input step ( S110 ) may be a step of inputting the blank into a heating furnace having a plurality of sections.
가열로 내로 투입되는 블랭크는 핫 스탬핑 부품 형성을 위한 판재를 재단하여 형성된 것일 수 있다. 상기 판재는 강 슬라브에 열간압연 또는 냉간압연을 수행한 후 소둔 열처리하는 과정을 통해 제조될 수 있다. 또한, 상기 소둔 열처리 이후에, 상기 소둔 열처리된 판재의 적어도 일면에 도금층을 형성할 수 있다. 예컨대, 도금층은 Al-Si계 도금층 또는 Zn 도금층일 수 있다.The blank input into the heating furnace may be formed by cutting a plate for forming a hot stamping part. The plate material may be manufactured by performing hot rolling or cold rolling on a steel slab, followed by annealing heat treatment. In addition, after the annealing heat treatment, a plating layer may be formed on at least one surface of the annealing heat treated plate material. For example, the plating layer may be an Al-Si-based plating layer or a Zn plating layer.
이어서 다단 가열 단계(S120) 및 균열 가열 단계(S130)가 순차로 수행될 수 있다. 가열로 내로 투입된 블랭크는 가열로가 구비하는 복수의 구간들을 통과하며 가열될 수 있다. 일 실시예로, 가열로 내로 투입된 블랭크는 롤러에 실장되어 이송 방향을 따라 이송될 수 있다.Subsequently, the multi-stage heating step (S120) and the crack heating step (S130) may be sequentially performed. The blank introduced into the heating furnace may be heated while passing through a plurality of sections provided in the heating furnace. In one embodiment, the blank introduced into the heating furnace may be mounted on a roller and transported along a transport direction.
가열로는 가열로 내에 차례대로 배치된 복수의 구간들을 구비할 수 있다. 가열로가 구비하는 복수의 구간들은 블랭크가 투입되는 가열로의 입구로부터 블랭크가 취출되는 가열로의 출구 방향으로 온도 범위가 단계적으로 증가하는 구간들과, 온도 범위가 균일하게 유지되는 구간들을 포함한다.The heating furnace may include a plurality of sections sequentially arranged in the heating furnace. The plurality of sections of the heating furnace include sections in which the temperature range is increased stepwise from the inlet of the furnace into which the blank is input to the outlet of the furnace in which the blank is taken out, and sections in which the temperature range is maintained uniformly. .
다단 가열 단계(S120)는 블랭크를 가열로 내에 구비된 복수의 구간들 중 온도 범위가 단계적으로 증가하는 구간들을 통과시키며 가열하는 단계이다. 균일 가열 단계(S130)는 다단 가열된 블랭크를 가열로 내에 구비된 복수의 구간들 중 온도 범위가 균일하게 유지되는 구간들을 통과시키며 가열하는 단계이다.The multi-stage heating step ( S120 ) is a step of heating the blank while passing the sections in which the temperature range is increased step by step among a plurality of sections provided in the heating furnace. The uniform heating step (S130) is a step of heating the multi-stage heated blank through sections in which the temperature range is maintained uniformly among a plurality of sections provided in the heating furnace.
가열로 내에 구비된 복수의 구간들의 온도 범위는 블랭크가 투입되는 가열로의 입구로부터 블랭크가 취출되는 가열로의 출구 방향으로 목표 온도(Tt) 범위까지 단계적으로 증가하다가, 목표 온도(Tt) 범위를 갖는 구간부터 가열로의 출구까지 균일한 온도 범위, 즉, 목표 온도(Tt) 범위로 유지될 수 있다. 이때, 온도 범위가 단계적으로 증가하는 구간들의 개수, 온도 범위가 균일하게 유지되는 구간들의 개수 및 구간들 각각의 온도 범위에는 제한이 없다.The temperature range of a plurality of sections provided in the heating furnace increases stepwise from the entrance of the heating furnace into which the blank is input to the exit direction of the furnace where the blank is taken out to the target temperature (Tt) range, and then increases the target temperature (Tt) range. It can be maintained in a uniform temperature range, that is, the target temperature (Tt) range from the section having the furnace to the exit of the heating furnace. In this case, the number of sections in which the temperature range is increased in stages, the number of sections in which the temperature range is uniformly maintained, and the temperature range of each section are not limited.
일 실시예로, 도 4에 도시된 것과 같이, 가열로는 제1온도 범위(T1)를 갖는 제1구간(P1), 제2온도 범위(T2)를 갖는 제2구간(P2), 제3온도 범위(T3)를 갖는 제3구간(P3), 제4온도 범위(T4)를 갖는 제4구간(P4), 제5온도 범위(T5)를 갖는 제5구간(P5), 제6온도 범위(T6)를 갖는 제6구간(P6) 및 제7온도 범위(T7)를 갖는 제7구간(P7)을 구비할 수 있다. 다른 실시예로, 도 4에 도시된 것과 달리, 가열로는 6개 이하 또는 8개 이상의 구간들을 구비할 수 있으며, 구간들 각각의 온도 범위 또한 다양하게 변경될 수 있다. 이하 설명의 편의상 도 4에 도시된 실시예를 기초로 설명한다.In one embodiment, as shown in FIG. 4 , the heating furnace includes a first section P1 having a first temperature range T1 , a second section P2 having a second temperature range T2 , and a third A third section P3 having a temperature range T3, a fourth section P4 having a fourth temperature range T4, a fifth section P5 having a fifth temperature range T5, a sixth temperature range A sixth section P6 having T6 and a seventh section P7 having a seventh temperature range T7 may be provided. In another embodiment, unlike shown in FIG. 4 , the heating furnace may have 6 or less or 8 or more sections, and the temperature range of each of the sections may also be variously changed. Hereinafter, for convenience of description, the embodiment shown in FIG. 4 will be described.
제1구간(P1) 내지 제7구간(P7)은 가열로 내에 차례대로 배치될 수 있다. 제1온도 범위(T1)를 갖는 제1구간(P1)은 블랭크가 투입되는 가열로의 입구와 인접하고, 제7온도 범위(T7)를 갖는 제7구간(P7)은 블랭크가 배출되는 가열로의 출구와 인접할 수 있다. 즉, 제1온도 범위(T1)를 갖는 제1구간(P1)이 가열로가 구비하는 복수의 구간들 중 첫 번째 구간일 수 있고, 제7온도 범위(T7)를 갖는 제7구간(P7)이 가열로가 구비하는 복수의 구간들 중 마지막 구간일 수 있다. 블랭크는 가열로가 구비하는 제1구간(P1) 내지 제7구간(P7)을 순차로 이동하며 가열될 수 있다.The first section P1 to the seventh section P7 may be sequentially disposed in the heating furnace. The first section (P1) having the first temperature range (T1) is adjacent to the inlet of the furnace into which the blank is put, and the seventh section (P7) having the seventh temperature range (T7) is the furnace through which the blank is discharged. may be adjacent to the exit of That is, the first section P1 having the first temperature range T1 may be the first section among a plurality of sections included in the heating furnace, and the seventh section P7 having the seventh temperature range T7. It may be the last section among a plurality of sections provided in this heating furnace. The blank may be heated by sequentially moving the first section (P1) to the seventh section (P7) provided in the heating furnace.
일 실시예로, 도 4에 도시된 것과 같이, 제1구간(P1) 내지 제5구간(P5)까지는 구간들의 온도 범위가 목표 온도(Tt) 범위까지 단계적으로 증가하고, 제6구간(P6) 및 제7구간(P7)은 제5구간(P5)의 온도 범위인 목표 온도(Tt) 범위와 동일한 온도 범위로 유지될 수 있다. 다만, 상술한 예시로 제한되는 것은 아니고, 온도 범위가 단계적으로 증가하는 구간들과, 온도 범위가 균일하게 유지되는 구간들 각각의 개수는 다양하게 변경될 수 있다.In one embodiment, as shown in FIG. 4 , the temperature range of the sections from the first section P1 to the fifth section P5 increases stepwise to the target temperature Tt range, and the sixth section P6 and the seventh section P7 may be maintained in the same temperature range as the target temperature Tt range, which is the temperature range of the fifth section P5 . However, it is not limited to the above-described example, and the number of sections in which the temperature range is increased in stages and sections in which the temperature range is uniformly maintained may be variously changed.
한편, 가열로 내에 구비된 복수의 구간들 중 서로 인접한 두 개의 구간들 간의 온도 차는 0°C 이상 100°C 이하일 수 있다. 예컨대, 제1구간(P1)과 제2구간(P2)의 온도 차는 0°C 이상 100°C 이하일 수 있다.Meanwhile, a temperature difference between two adjacent sections among a plurality of sections provided in the heating furnace may be 0°C or more and 100°C or less. For example, the temperature difference between the first section P1 and the second section P2 may be 0 °C or more and 100 °C or less.
일 실시예로, 제1구간(P1)의 제1온도 범위(T1)는 840°C 내지 860°C일 수 있고, 835°C 내지 865°C일 수 있다. 제2구간(P2)의 제2온도 범위(T2)는 870°C 내지 890°C일 수 있고, 865°C 내지 895°C일 수 있다. 제3구간(P3)의 제3온도 범위(T3)는 900°C 내지 920°C일 수 있고, 895°C 내지 925°C일 수 있다. 제4구간(P4)의 제4온도 범위(T4)는 920°C 내지 940°C일 수 있고, 915°C 내지 945°C일 수 있다. 제5구간(P5)의 제5온도 범위(T5)는 Ac3 내지 1,000°C일 수 있다. 바람직하게는 제5구간(P5)의 제5온도 범위(T5)는 930°C 이상 1,000°C 이하일 수 있다. 더욱 바람직하게는 제5구간(P5)의 제5온도 범위(T5)는 950°C 이상 1,000°C 이하일 수 있다. 제6구간(P6)의 제6온도 범위(T6) 및 제7구간(P7)의 제7온도 범위(T7)는 제5구간(P5)의 제5온도 범위(T5)와 동일할 수 있다.In an embodiment, the first temperature range T1 of the first section P1 may be 840 °C to 860 °C, and 835 °C to 865 °C. The second temperature range T2 of the second section P2 may be 870 °C to 890 °C, and 865 °C to 895 °C. The third temperature range T3 of the third section P3 may be 900 °C to 920 °C, and 895 °C to 925 °C. The fourth temperature range T4 of the fourth section P4 may be 920 °C to 940 °C, or 915 °C to 945 °C. The fifth temperature range T5 of the fifth section P5 may be Ac3 to 1,000 °C. Preferably, the fifth temperature range T5 of the fifth section P5 may be 930 °C or more and 1,000 °C or less. More preferably, the fifth temperature range T5 of the fifth section P5 may be 950 °C or more and 1,000 °C or less. The sixth temperature range T6 of the sixth section P6 and the seventh temperature range T7 of the seventh section P7 may be the same as the fifth temperature range T5 of the fifth section P5.
이 경우, 제1구간(P1) 내지 제4구간(P4)에서는 다단 가열 단계(S120)가 수행되고, 제5구간(P5) 내지 제7구간(P7)에서는 균일 가열 단계(S130)가 수행될 수 있다. 이와 같이 균열 가열 단계(S130)가 수행되는 구간을 하나의 구간이 아닌 복수의 구간들, 예컨대, 제5구간(P5) 내지 제7구간(P7)으로 구비함으로써, 구간 내에서 온도 차가 발생하는 것을 방지 또는 최소화할 수 있다.In this case, the multi-stage heating step (S120) is performed in the first section (P1) to the fourth section (P4), and the uniform heating step (S130) is performed in the fifth section (P5) to the seventh section (P7). can By providing the section in which the crack heating step (S130) is performed as a plurality of sections, for example, the fifth section (P5) to the seventh section (P7), not a single section, the temperature difference occurring within the section can be prevented or minimized.
균일 가열 단계(S130)는 제5구간(P5)의 온도 범위에서 수행되며, 제5구간(P5)의 온도 범위는 목표 온도(Tt) 범위로서, Ac3 이상의 온도일 수 있다. 즉, 균열 가열 단계(S130)에서는 제1구간(P1) 내지 제4구간(P4)을 통과하며 다단 가열된 블랭크를 Ac3 이상의 온도에서 균열 가열할 수 있다. 바람직하게는 균열 가열 단계(S130)에서는 다단 가열된 블랭크를 930°C 이상 1,000°C 이하의 온도에서 균열 가열할 수 있다. 더욱 바람직하게는 균열 가열 단계(S130)에서는 다단 가열된 블랭크를 950°C 이상 1,000°C 이하의 온도에서 균열 가열할 수 있다.The uniform heating step S130 is performed in the temperature range of the fifth section P5, and the temperature range of the fifth section P5 is the target temperature Tt range, and may be a temperature of Ac3 or higher. That is, in the crack heating step ( S130 ), the blank heated in multiple stages passing through the first section ( P1 ) to the fourth section ( P4 ) can be crack-heated at a temperature of Ac3 or higher. Preferably, in the crack heating step (S130), the multi-stage heated blank may be crack-heated at a temperature of 930 °C or more and 1,000 °C or less. More preferably, in the crack heating step (S130), the multi-stage heated blank may be crack-heated at a temperature of 950 °C or more and 1,000 °C or less.
일 실시예로, 가열로는 블랭크의 이송 경로를 따라 20m 내지 40m의 길이를 가질 수 있다. 가열로는 서로 다른 온도 범위를 갖는 복수의 구간들을 구비할 수 있고, 복수의 구간들 중 블랭크를 다단 가열하는 구간의 길이(D1, 도 4 참조)와 복수의 구간들 중 블랭크를 균열 가열하는 구간의 길이(D2, 도 4 참조)의 비는 1:1 내지 4:1을 만족할 수 있다. 즉, 가열로 내에 구비된 복수의 구간들 중 균일 가열 구간의 길이(D2)는 가열로의 총 길이(D1+D2)의 20% 내지 50%에 해당하는 길이를 가질 수 있다.In one embodiment, the heating furnace may have a length of 20 m to 40 m along the transport path of the blank. The heating furnace may have a plurality of sections having different temperature ranges, the length of the section for multi-stage heating of the blank among the plurality of sections (D1, see FIG. 4) and the section for crack heating the blank among the plurality of sections The ratio of the length (D2, see FIG. 4 ) of may satisfy 1:1 to 4:1. That is, the length D2 of the uniform heating section among the plurality of sections provided in the heating furnace may have a length corresponding to 20% to 50% of the total length (D1+D2) of the heating furnace.
블랭크를 균열 가열하는 구간의 길이가 증가하여 블랭크를 다단 가열하는 구간의 길이(D1)와 블랭크를 균열 가열하는 구간의 길이(D2)의 비가 1:1을 초과할 경우, 균열 가열 구간에서 오스테나이트(FCC) 조직이 생성되어 블랭크 내로 수소 침투량이 증가하여 지연파단이 증가할 수 있다. 또한, 블랭크를 균열 가열하는 구간의 길이가 감소하여 블랭크를 다단 가열하는 구간의 길이(D1)와 블랭크를 균열 가열하는 구간의 길이(D2)의 비가 4:1 미만인 경우, 균열 가열 구간(시간)이 충분히 확보되지 않아 핫 스탬핑 부품의 제조 공정에 의해 제조된 핫 스탬핑 부품의 강도가 불균일할 수 있다.When the ratio of the length (D1) of the section heating the blank in multiple stages (D1) to the length of the section heating the blank by cracking (D2) exceeds 1:1 due to the increase in the length of the section for crack heating the blank, austenite in the crack heating section (FCC) tissue may be generated, which may increase the amount of hydrogen permeation into the blank, resulting in increased delayed rupture. In addition, when the ratio of the length (D1) of the section for heating the blank in multiple stages (D1) to the length (D2) of the section for heating the blank by cracking is less than 4:1 because the length of the section for crack heating the blank is reduced, the crack heating section (time) This is not sufficiently ensured, so the strength of the hot stamping part manufactured by the manufacturing process of the hot stamping part may be non-uniform.
일 실시예로, 다단 가열 단계(S120) 및 균열 가열 단계(S130)에 있어서, 블랭크는 약 6°C/s 내지 12°C/s의 승온 속도를 가질 수 있으며, 균열 시간은 약 3분 내지 6분일 수 있다. 보다 구체적으로, 블랭크의 두께가 약 1.6mm 내지 2.3mm인 경우, 승온 속도는 약 6°C/s 내지 9°C/s이고, 균열 시간은 약 3 내지 4분일 수 있다. 또한, 블랭크의 두께가 약 1.0mm 내지 1.6mm인 경우 승온 속도는 약 9°C/s 내지 12°C/s이고, 균열 시간은 약 4분 내지 6분 일 수 있다.In one embodiment, in the multi-stage heating step (S120) and the crack heating step (S130), the blank may have a temperature increase rate of about 6 °C/s to 12 °C/s, and the cracking time is about 3 minutes to It can be 6 minutes. More specifically, when the thickness of the blank is about 1.6 mm to 2.3 mm, the temperature increase rate is about 6 °C/s to 9 °C/s, and the soaking time may be about 3 to 4 minutes. In addition, when the thickness of the blank is about 1.0 mm to 1.6 mm, the temperature increase rate is about 9 °C / s to 12 °C / s, and the soaking time may be about 4 to 6 minutes.
도 5를 참조하여 블랭크(B')가 단일 가열 되는 경우와, 블랭크(B)가 다단 가열 되는 경우의 온도 변화를 설명한다.The temperature change when the blank (B') is single-heated and when the blank (B) is heated in multiple stages will be described with reference to FIG. 5 .
비교예로서, 블랭크(B')가 단일 가열되는 경우를 가정할 수 있다. 단일 가열 단계에서는 가열로의 내부 온도가 블랭크의 목표 온도(Tt)와 동일하게 유지되도록 가열로의 온도를 설정한다. 이 경우 블랭크(B')의 목표 온도(Tt)는 Ac3 이상일 수 있다. 바람직하게는 블랭크(B')의 목표 온도(Tt)는 930°C일 수 있다. 더욱 바람직하게는 블랭크(B')의 목표 온도(Tt)는 950°C일 수 있다.As a comparative example, it can be assumed that the blank B' is single heated. In a single heating step, the temperature of the furnace is set so that the internal temperature of the furnace is kept equal to the target temperature (Tt) of the blank. In this case, the target temperature Tt of the blank B' may be equal to or greater than Ac3. Preferably, the target temperature (Tt) of the blank (B') may be 930 °C. More preferably, the target temperature (Tt) of the blank (B') may be 950 °C.
단일 가열 단계에서의 블랭크(B')의 온도는, 다단 가열 단계에서의 블랭크(B)의 온도에 비해 목표 온도(Tt)에 더 빨리 도달할 수 있다. 예를 들어, 단일 가열 단계에서 블랭크(B')의 승온 속도는 다단 가열 단계 블랭크(B)의 승온 속도에 비해 약 2°C/s 이상 빠를 수 있다. 단일 가열 단계는 다단 가열 단계에 비해 목표 온도(Tt)에 빨리 도달하기 때문에 단일 가열 단계의 균열 시간(ET2)은 다단 가열 단계의 균열 시간(ET1) 보다 길게 형성될 수 있다. 단일 가열 단계의 경우와 같이 균열 시간(ET2)이 길어지면 입계(grain boundary)의 크기가 균일하게 형성되지 않고, 전술한 결함(defect)이 필요 이상으로 과다하게 형성될 수 있다.The temperature of the blank B' in the single heating step may reach the target temperature Tt faster than the temperature of the blank B in the multi-step heating step. For example, the temperature increase rate of the blank (B') in a single heating step may be faster than the temperature increase rate of the blank (B) in a multi-stage heating stage by about 2°C/s or more. Since the single heating step reaches the target temperature Tt faster than the multi-stage heating step, the cracking time ET2 of the single heating step may be formed longer than the cracking time ET1 of the multi-step heating step. As in the case of a single heating step, if the cracking time ET2 is long, the size of the grain boundary is not formed uniformly, and the aforementioned defects may be excessively formed more than necessary.
이에 본 발명의 일 실시예에 따른 핫 스탬핑 부품의 제조방법에서는 다단 가열 방식을 통해 블랭크가 목표 온도(Tt)에 도달하는 시간을 지연시켜 적정한 균열 시간(ET1)을 확보함으로써, 입계 크기의 균일성을 확보하고 적정 수준의 결함이 형성되도록 제어할 수 있다. 따라서, 다단 가열 방식을 적용하여 제조된 핫 스탬핑 부품은 사전 설정된 범위의 결함 및 잔류응력을 갖도록 제어할 수 있으며, 상기 사전 설정된 범위 만족 여부는 전술한 잔류응력 분석값을 통해 확인할 수 있다.Accordingly, in the method of manufacturing a hot stamping part according to an embodiment of the present invention, by delaying the time for the blank to reach the target temperature (Tt) through a multi-stage heating method to secure an appropriate cracking time (ET1), the uniformity of grain boundary size can be secured and controlled to form an appropriate level of defects. Therefore, the hot stamping parts manufactured by applying the multi-stage heating method can be controlled to have defects and residual stress within a preset range, and whether the preset range is satisfied can be checked through the residual stress analysis value described above.
다시 도 3을 참조하면, 균열 가열 단계(S130) 이후에 이송 단계(S140), 형성 단계(S150) 및 냉각 단계(S160)가 더 수행될 수 있다.Referring back to FIG. 3 , after the crack heating step ( S130 ), the transferring step ( S140 ), the forming step ( S150 ), and the cooling step ( S160 ) may be further performed.
이송 단계(S140)는 가열된 블랭크를 가열로로부터 프레스 금형으로 이송하는 단계일 수 있다. 가열된 블랭크를 가열로로부터 프레스 금형으로 이송하는 단계에 있어서, 가열된 블랭크는 10초 내지 15초 동안 공랭될 수 있다.The transferring step ( S140 ) may be a step of transferring the heated blank from the heating furnace to the press mold. In the step of transferring the heated blank from the heating furnace to the press mold, the heated blank may be air-cooled for 10 to 15 seconds.
형성 단계(S150)는 이송된 블랭크를 핫 스탬핑하여 성형체를 형성하는 단계일 수 있다. 냉각 단계(S160)는 형성된 성형체를 냉각하는 단계일 수 있다.The forming step ( S150 ) may be a step of hot stamping the transferred blank to form a molded body. The cooling step ( S160 ) may be a step of cooling the formed body.
프레스 금형에서 최종 부품형상으로 성형된 후 성형체를 냉각하여 최종 제품이 형성될 수 있다. 프레스 금형에는 내부에 냉매가 순환하는 냉각 채널이 구비될 수 있다. 프레스 금형에 구비된 냉각 채널을 통하여 공급되는 냉매에 순환에 의해 가열된 블랭크를 급냉시킬 수 있게 된다. 이때, 판재의 스프링 백(spring back) 현상을 방지함과 더불어 원하는 형상을 유지하기 위해서는 프레스 금형을 닫은 상태에서 가압하면서 급랭을 실시할 수 있다. 즉, 블랭크가 프레스 금형 내에 배치된 상태에서 성형 공정(또는 형성 단계, S150)을 냉각 공정(또는 냉각 단계, S160)을 동시에 수행할 수 있다.After being molded into a final part shape in a press mold, a final product may be formed by cooling the molded body. A cooling channel through which a refrigerant circulates may be provided in the press mold. It is possible to rapidly cool the heated blank by circulating the refrigerant supplied through the cooling channel provided in the press mold. At this time, in order to prevent a spring back phenomenon of the plate material and maintain a desired shape, rapid cooling may be performed while pressurizing the press die in a closed state. That is, the forming process (or forming step, S150) and the cooling process (or cooling step, S160) may be simultaneously performed while the blank is disposed in the press mold.
일 실시예로, 가열된 블랭크에 대하여 성형 공정 및 냉각 공정을 수행함에 있어서, 블랭크는 마르텐사이트 변태가 시작되는 온도(MS 온도) 이하의 온도에서 프레스 금형 내에 사전 설정된 시간, 예컨대, 3초 내지 20초동안 유지될 수 있다. 또한, 블랭크는 마르텐사이트 변태가 종료되는 온도(Mf 온도)까지 평균 냉각 속도를 15°C/s 이상으로 유지하며 냉각될 수 있다. 이와 같이 냉각 시간을 확보함으로써, 마르텐사이트 조직을 오토템퍼링(auto-tempering)시켜 오토템퍼드(auto-tempered) 마르텐자이트를 얻고 성형된 부품의 뒤틀림을 방지할 수 있는 바, 제품 내부의 잔류응력을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.In one embodiment, in performing the forming process and the cooling process for the heated blank, the blank is a preset time in the press mold at a temperature below the temperature at which martensitic transformation starts (MS temperature), for example, 3 seconds to 20 It can be held for seconds. In addition, the blank may be cooled while maintaining the average cooling rate at 15 °C/s or more until the temperature at which martensitic transformation is terminated (Mf temperature). By securing the cooling time in this way, the martensite structure is auto-tempered to obtain auto-tempered martensite, and distortion of the molded part can be prevented. Residual stress inside the product has the effect of reducing
프레스 금형 내 유지 시간이 3초 미만일 경우, 소재의 충분한 냉각이 이뤄지지 않아 제품의 잔존 열과 부위별 온도 편차에 의해 열 변형이 발생할 수 있다. 또한, 블랭크가 프레스 금형 내에 유지되는 시간이 20초를 초과하는 경우, 필요 이상의 결함 및 그로 인한 잔류응력이 발생할 수 있고, 프레스 금형 내 유지 시간이 길어져 생산성이 저하될 수 있다.If the holding time in the press mold is less than 3 seconds, the material may not be sufficiently cooled, and thermal deformation may occur due to the residual heat of the product and the temperature deviation for each part. In addition, if the time the blank is maintained in the press mold exceeds 20 seconds, more than necessary defects and residual stress resulting therefrom may occur, and the retention time in the press mold may be prolonged, thereby reducing productivity.
일 실시예로, 핫 스탬핑 부품의 제조 방법에 의해 제조된 핫 스탬핑 부품의 인장 강도는 1350MPa 이상이고, 활성화 수소량은 0.7wppm 이하일 수 있다.In one embodiment, the tensile strength of the hot stamping part manufactured by the manufacturing method of the hot stamping part may be 1350 MPa or more, and the amount of activated hydrogen may be 0.7 wppm or less.
이하에서는, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 하기의 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 하기의 실시예 및 비교예에 의하여 한정되는 것은 아니다. 하기의 실시예 및 비교예는 본 발명의 범위 내에서 당업자에 의해 적절히 수정, 변경될 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through Examples and Comparative Examples. However, the following Examples and Comparative Examples are for explaining the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited by the following Examples and Comparative Examples. The following examples and comparative examples can be appropriately modified and changed by those skilled in the art within the scope of the present invention.
(MPa)XRD value
(MPa)
(MPa)tensile strength
(MPa)
(wppm)amount of activated hydrogen
(wppm)
상기 표 1은 시편 A-1 내지 A-9 각각에 대하여 XRD값, 인장 강도 및 활성화 수소량을 측정한 결과를 나타낸다. 구체적으로, 상기 표 1은 시편들에 대하여 측정한 XRD값의 크기가 5MPa 이상 70MPa 이하 범위를 만족하는지 여부를 확인하고, 범위를 만족하는 경우와 불만족하는 경우 각각의 인장 강도 및 활성화 수소량을 비교 분석하기 위한 데이터들을 나타낸다.Table 1 shows the results of measuring the XRD value, tensile strength, and amount of activated hydrogen for each of specimens A-1 to A-9. Specifically, Table 1 confirms whether the size of the XRD value measured for the specimens satisfies the range of 5 MPa or more and 70 MPa or less, and compares the tensile strength and the amount of activated hydrogen in the case of satisfying the range and the case of dissatisfaction Data for analysis are presented.
XRD값은 전술한 X선 회절 분석(XRD; X-ray diffraction)으로 잔류응력을 수치화한 값이다. XRD값은 시편의 코팅층을 제거하고, 목표 위치(예컨대, 1/4 지점)까지 전해연마 후 X선을 조사하여 측정하였다. 또한, 상기 전해연마는 5%의 2-부톡시에탄올(2-Butoxyethanol), 20%의 과염소산(Perchloric acid), 35%의 에탄올(Ethanol) 및 40%의 물(water)을 포함하는 전해연마액으로 수행되었다.The XRD value is a value obtained by quantifying the residual stress by the aforementioned X-ray diffraction analysis (XRD). The XRD value was measured by removing the coating layer of the specimen and irradiating X-rays after electropolishing to a target position (eg, 1/4 point). In addition, the electrolytic polishing is an electrolytic polishing solution containing 5% of 2-butoxyethanol (2-Butoxyethanol), 20% of perchloric acid, 35% of ethanol (Ethanol) and 40% of water (water) was performed with
활성화 수소량은 가열 탈가스 분석(thermal desorption spectroscopy) 방법을 이용하여 측정할 수 있다. 가열 탈가스 분석 방법은 시편을 사전 설정된 가열 속도로 가열하여 승온 시키면서, 특정 온도 이하에서 시편으로부터 방출되는 수소량을 측정하는 것으로, 시편으로부터 방출되는 수소는 시편 내에 유입된 수소 중 포획되지 못하고 수소지연파괴에 영향을 주는 활성화 수소로 이해될 수 있다. 즉, 가열 탈가스 분석 결과 측정된 수소의 량이 많으면 포획되지 않은 수소지연파괴를 일으킬 수 있는 활성화 수소가 많이 포함된 것을 의미한다.The amount of activated hydrogen can be measured using a thermal desorption spectroscopy method. The heating degassing analysis method is to measure the amount of hydrogen released from the specimen at a specific temperature or lower while heating the specimen at a preset heating rate to increase the temperature. It can be understood as activated hydrogen that affects destruction. That is, if the amount of hydrogen measured as a result of thermal degassing analysis is large, it means that a large amount of activated hydrogen that can cause delayed destruction of uncaptured hydrogen is included.
구체적으로 표 1의 활성화 수소량은 시편들 각각에 대하여 20°C/min의 가열 속도로 상온에서 500°C까지 승온시키면서 350°C 이하에서 시편으로부터 방출되는 수소량을 측정한 값이다.Specifically, the amount of activated hydrogen in Table 1 is a value obtained by measuring the amount of hydrogen emitted from the specimen at 350 °C or less while raising the temperature from room temperature to 500 °C at a heating rate of 20 °C/min for each of the specimens.
시편 A-1 내지 A-5는 측정된 XRD값의 크기가 5MPa 이상 70MPa 이하의 범위를 만족한다. 즉, 시편 A-1 내지 A-5 내부에는 적정한 수준의 결함 및 그에 따른 잔류응력이 존재하는 것으로 이해될 수 있다. 이에 따라 시편 A-1 내지 A-5의 인장 강도는 1350MPa 이상을 만족하며, 시편 A-1 내지 A-5의 활성화 수소량은 0.7wppm 이하를 만족함을 확인할 수 있다.Specimens A-1 to A-5 satisfy the range of the measured XRD value of 5 MPa or more and 70 MPa or less. That is, it can be understood that an appropriate level of defects and residual stress are present in the specimens A-1 to A-5. Accordingly, it can be confirmed that the tensile strength of specimens A-1 to A-5 satisfies 1350 MPa or more, and the activated hydrogen amount of specimens A-1 to A-5 satisfies 0.7 wppm or less.
반면에, 시편 A-6 및 A-7의 경우, 측정된 XRD값의 크기가 5MPa에 미달한다. 즉, 시편 A-6 및 A-7 내부에는 결함이 필요한 수준보다 적게 존재하며 그에 따른 잔류응력이 지나치게 작은 것을 알 수 있다. 이에 따라 시편 A-6 및 A-7 각각의 활성화 수소량은 0.7wppm 이하를 만족하는 반면, 인장 강도는 1350MPa에 미달하는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, in the case of specimens A-6 and A-7, the magnitude of the measured XRD value is less than 5 MPa. That is, it can be seen that defects exist less than the required level inside specimens A-6 and A-7, and the resulting residual stress is too small. Accordingly, it can be seen that the amount of activated hydrogen of each of specimens A-6 and A-7 satisfies 0.7 wppm or less, while the tensile strength is less than 1350 MPa.
또한, 시편 A-8 및 A-9의 경우, 측정된 XRD값의 크기가 70MPa을 초과한다. 즉, 시편 A-8 및 A-9 내부에는 결함이 필요 이상으로 존재하며 그에 따른 잔류응력이 지나치게 큰 것을 알 수 있다. 이에 따라 시편 A-8 및 A-9 각각의 인장 강도는 1350MPa 이상을 만족하는 반면, 활성화 수소량은 0.7wppm을 초과하여 수소 취성이 저하된 것을 확인할 수 있다.In addition, in the case of specimens A-8 and A-9, the magnitude of the measured XRD value exceeds 70 MPa. That is, it can be seen that defects exist more than necessary inside specimens A-8 and A-9, and the resulting residual stress is too large. Accordingly, the tensile strength of each of specimens A-8 and A-9 satisfies 1350 MPa or more, while the amount of activated hydrogen exceeds 0.7 wppm, confirming that hydrogen embrittlement is reduced.
한편, 표 1을 참조하면, XRD값의 크기가 클수록 XRD값의 편차 또한 증가하는 경향을 띠는 것을 확인할 수 있다. 즉, 내부응력이 큰 제품일수록 XRD값의 오차범위가 커지는 바, 이를 보정할 필요성이 커진다.On the other hand, referring to Table 1, it can be seen that as the size of the XRD value increases, the deviation of the XRD value also tends to increase. That is, the greater the internal stress is, the greater the error range of the XRD value, and the greater the need to correct it.
(degree/㎛2)EBSD value
(degree/㎛ 2 )
(MPa)tensile strength
(MPa)
(wppm)amount of activated hydrogen
(wppm)
상기 표 2는 시편 B-1 내지 B-8 각각에 대하여 EBSD값, 인장 강도 및 활성화 수소량을 측정한 결과를 나타낸다. 구체적으로, 상기 표 1은 시편들에 대하여 측정한 EBSD값의 크기가 5.71*10-5(degree/㎛2) 이상 7.14*10-4(degree/㎛2) 이하 범위를 만족하는지 여부를 확인하고, 범위를 만족하는 경우와 불만족하는 경우 각각의 인장 강도 및 활성화 수소량을 비교 분석하기 위한 데이터들을 나타낸다.Table 2 shows the results of measuring the EBSD value, tensile strength, and amount of activated hydrogen for each of specimens B-1 to B-8. Specifically, Table 1 confirms whether the size of the EBSD value measured for the specimens satisfies the range of 5.71*10 -5 (degree/㎛2) or more and 7.14*10 -4 (degree/㎛2) or less, and , shows data for comparative analysis of tensile strength and activated hydrogen amount, respectively, when satisfying and dissatisfied with the range.
EBSD값은 전술한 후방산란전자 회절패턴 분석(EBSD; electron backscatter diffraction)으로 방위를 수치화한 값이다. EBSD값은 4000배, 25㎛*70㎛의 시료 면적에 대하여, 50nm 스텝으로 스캔하여 측정하였다. 또한, 이러한 측정은 5개의 관찰면에 대하여 수행되었다.The EBSD value is a value obtained by quantifying the orientation by the above-described backscattered electron diffraction pattern analysis (EBSD; electron backscatter diffraction). The EBSD value was measured by scanning a sample area of 4000 times and 25 µm*70 µm in 50 nm steps. In addition, these measurements were performed for 5 observation surfaces.
활성화 수소량은 표 1과 동일한 조건 하에서 가열 탈가스 분석(thermal desorption spectroscopy) 방법을 이용하여 측정하였다.The amount of activated hydrogen was measured using a thermal desorption spectroscopy method under the same conditions as in Table 1.
시편 B-1 내지 B-4는 측정된 EBSD값의 크기가 5.71*10-5(degree/㎛2) 이상 7.14*10-4(degree/㎛2) 이하의 범위를 만족한다. 즉, 시편 B-1 내지 B-4 내부에는 적정한 수준의 결함 및 그에 따른 잔류응력이 존재하는 것으로 이해될 수 있다. 이에 따라 시편 B-1 내지 B-4의 인장 강도는 1350MPa 이상을 만족하며, 시편 B-1 내지 B-4의 활성화 수소량은 0.7wppm 이하를 만족함을 확인할 수 있다.Specimens B-1 to B-4 satisfy the range of the measured EBSD value of 5.71*10 -5 (degree/μm2) or more and 7.14*10 -4 (degree/μm2) or less. That is, it can be understood that an appropriate level of defects and residual stress are present in the specimens B-1 to B-4. Accordingly, it can be confirmed that the tensile strength of specimens B-1 to B-4 satisfies 1350 MPa or more, and the activated hydrogen amount of specimens B-1 to B-4 satisfies 0.7 wppm or less.
반면에, 시편 B-5 및 B-6의 경우, 측정된 EBSD값의 크기가 5.71*10-5(degree/㎛2)에 미달한다. 즉, 시편 B-5 및 B-6 내부에는 결함이 필요한 수준보다 적게 존재하며 그에 따른 잔류응력이 지나치게 작은 것을 알 수 있다. 이에 따라 시편 B-5 및 B-6 각각의 활성화 수소량은 0.7wppm 이하를 만족하는 반면, 인장 강도는 1350MPa에 미달하는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, in the case of specimens B-5 and B-6, the size of the measured EBSD value is less than 5.71*10 -5 (degree/㎛2). In other words, it can be seen that there are fewer defects than necessary inside specimens B-5 and B-6, and the resulting residual stress is too small. Accordingly, it can be seen that the amount of activated hydrogen of each of specimens B-5 and B-6 satisfies 0.7 wppm or less, while the tensile strength is less than 1350 MPa.
또한, 시편 B-7 및 B-8의 경우, 측정된 EBSD값의 크기가 7.14*10-4(degree/㎛2)을 초과한다. 즉, 시편 B-7 및 B-8 내부에는 결함이 필요 이상으로 존재하며 그에 따른 잔류응력이 지나치게 큰 것을 알 수 있다. 이에 따라 시편 B-7 및 B-8 각각의 인장 강도는 1350MPa 이상을 만족하는 반면, 활성화 수소량은 0.7wppm을 초과하여 수소 취성이 저하된 것을 확인할 수 있다.In addition, in the case of specimens B-7 and B-8, the size of the measured EBSD value exceeds 7.14*10 -4 (degree/㎛2). That is, it can be seen that defects exist more than necessary inside specimens B-7 and B-8, and the resulting residual stress is too large. Accordingly, the tensile strength of each of specimens B-7 and B-8 satisfies 1350 MPa or more, while the amount of activated hydrogen exceeds 0.7 wppm, confirming that hydrogen embrittlement is reduced.
(MPa)XRD value
(MPa)
(degree/㎛2)EBSD value
(degree/㎛ 2 )
(MPa*degree/㎛2)Residual stress analysis value
(MPa * degree/㎛ 2 )
강도
(MPa)Seal
burglar
(MPa)
수소량
(wppm)activate
amount of hydrogen
(wppm)
상기 표 3은 시편 C-1 내지 C-12 각각에 대하여 XRD값, EBSD값, 잔류응력 분석값, 인장 강도, 활성화 수소량 및 4점 굴곡 시험(4point bending test) 결과를 나타낸다.Table 3 shows XRD values, EBSD values, residual stress analysis values, tensile strength, activated hydrogen amount, and 4-point bending test results for each of specimens C-1 to C-12.
XRD값, EBSD값, 인장 강도 및 활성화 수소량은 표 1 및 표2와 동일한 조건 및 방법으로 측정하였다. 또한, 잔류응력 분석값은 XRD값의 크기(또는 절대값)와 EBSD값의 크기(또는 절대값)의 곱으로 산출하였다.XRD value, EBSD value, tensile strength, and amount of activated hydrogen were measured under the same conditions and methods as in Tables 1 and 2. In addition, the residual stress analysis value was calculated as the product of the magnitude (or absolute value) of the XRD value and the magnitude (or absolute value) of the EBSD value.
4점 굴곡 시험(4point bending test)은, 시편을 부식 환경에 노출시킨 상태를 재현하여 제조한 시편을 특정 지점에 탄성 한계 이하 수준의 응력을 가하며 응력부식균열의 발생 여부를 확인하는 시험 방법이다. 이때, 응력부식균열은 부식과 지속적인 인장응력이 동시에 작용할 때 발생하는 균열을 의미한다.The 4-point bending test is a test method to check whether stress corrosion cracking occurs by applying a stress level below the elastic limit to a specific point on a specimen manufactured by reproducing the state in which the specimen is exposed to a corrosive environment. At this time, stress corrosion cracking means a crack that occurs when corrosion and continuous tensile stress act simultaneously.
구체적으로, 표 1의 4점 굴곡 시험 결과는, 시편들 각각에 대하여 공기 중에서 1,000MPa의 응력을 100시간 동안 인가하여 파단 발생 여부를 확인한 결과이다.Specifically, the results of the four-point bending test in Table 1 are results of confirming whether fracture occurs by applying a stress of 1,000 MPa in air for 100 hours to each of the specimens.
본 발명의 실시예들에 의하면, 잔류응력 분석값으로서 XRD값의 크기와 EBSD값의 크기의 곱을 적용함에 따라, XRD값 및 EBSD값 각각의 부정확한 정보를 상호 보정함으로써, 제품 내부 잔류응력을 보다 정확하게 분석 및 제어할 수 있다. 구체적으로, 잔류응력 분석값은 2.85*10-4(Degree*MPa/㎛2) 이상 0.05(Degree*MPa/㎛2) 이하의 범위를 만족하도록 제어된다.According to the embodiments of the present invention, by applying the product of the magnitude of the XRD value and the magnitude of the EBSD value as the residual stress analysis value, by mutually correcting inaccurate information of each of the XRD value and the EBSD value, the residual stress inside the product is more It can be accurately analyzed and controlled. Specifically, the residual stress analysis value is controlled to satisfy the range of 2.85*10 -4 (Degree*MPa/㎛ 2 ) or more and 0.05 (Degree*MPa/㎛ 2 ) or less.
한편, 표 3의 XRD값을 참조하면, XRD값의 크기가 클수록 XRD값의 편차 또한 증가하는 경향을 띠는 것을 확인할 수 있다. 즉, 내부응력이 큰 제품일수록 XRD값의 오차범위가 커지는 바, 이를 보정할 필요성이 커진다. 따라서, 제품의 내부 잔류응력이 큰 경우(또는 XRD값의 편차가 큰 경우), 잔류응력 분석값의 역할이 보다 두드러질 수 있다.On the other hand, referring to the XRD values in Table 3, it can be seen that the deviation of the XRD values also tends to increase as the size of the XRD values increases. That is, the greater the internal stress is, the greater the error range of the XRD value, and the greater the need to correct it. Therefore, when the internal residual stress of the product is large (or the deviation of the XRD value is large), the role of the residual stress analysis value may be more pronounced.
이를 고려하여 잔류응력 분석값은 XRD값의 범위에 따라 보다 정밀하게 제어될 수 있다. 구체적으로, XRD값의 크기가 5MPa 이상 15MPa 미만인 경우는 잔류응력 분석값이 2.95*10-4(Degree*MPa/㎛2) 이상 0.01(Degree*MPa/㎛2) 이하의 범위를 만족하도록 제어되고, XRD값의 크기가 15MPa 이상 55MPa 미만인 경우는 잔류응력 분석값이 9.31*10-4(Degree*MPa/㎛2) 이상 0.035(Degree*MPa/㎛2) 이하의 범위를 만족하도록 제어되고, XRD값의 크기가 55MPa 이상 70MPa 이하인 경우는 잔류응력 분석값이 3.96*10-3(Degree*MPa/㎛2) 이상 0.043(Degree*MPa/㎛2) 이하의 범위를 만족하도록 제어될 수 있다.In consideration of this, the residual stress analysis value can be more precisely controlled according to the range of the XRD value. Specifically, when the size of the XRD value is 5 MPa or more and less than 15 MPa, the residual stress analysis value is controlled to satisfy the range of 2.95*10 -4 (Degree*MPa/㎛ 2 ) or more and 0.01(Degree*MPa/㎛ 2 ) or less, and , when the size of the XRD value is 15 MPa or more and less than 55 MPa, the residual stress analysis value is controlled to satisfy the range of 9.31*10 -4 (Degree*MPa/㎛ 2 ) or more and 0.035(Degree*MPa/㎛ 2 ) or less, and XRD When the magnitude of the value is 55 MPa or more and 70 MPa or less, the residual stress analysis value may be controlled to satisfy the range of 3.96*10 -3 (Degree*MPa/㎛ 2 ) or more and 0.043(Degree*MPa/㎛ 2 ) or less.
시편 C-1 내지 C-6는 전술한 공정 조건들을 적용하여 S110 내지 S160 단계를 통해 제조한 핫 스탬핑 부품들이다. 즉, 시편 C-1 내지 C-6은 전술한 다단 가열 단계(S120) 및 균일 가열 단계(S130)에 적용된 조건을 적용하고, 냉각 단계(S160)에서 블랭크를 마르텐사이트 변태가 종료되는 온도(Mf 온도)까지 평균 냉각 속도 15°C/s 이상을 적용하고, 마르텐사이트 변태가 시작되는 온도(MS 온도) 이하의 온도에서 프레스 금형 내에 3초 내지 20초동안 유지하여 제조된 시편들이다.Specimens C-1 to C-6 are hot stamping parts manufactured through steps S110 to S160 by applying the above-described process conditions. That is, the specimens C-1 to C-6 are subjected to the conditions applied to the multi-stage heating step (S120) and the uniform heating step (S130) described above, and the temperature (Mf) at which the martensitic transformation of the blank is terminated in the cooling step (S160). Specimens manufactured by applying an average cooling rate of 15 °C/s or more to the temperature), and maintaining them for 3 to 20 seconds in a press mold at a temperature below the temperature at which martensite transformation starts (MS temperature).
이에 따라 시편 C-1 내지 C-6은 측정된 XRD값의 크기가 5MPa 이상 70MPa 이하의 범위를 만족하고, 측정된 EBSD값의 크기가 5.71*10-5(degree/㎛2) 이상 7.14*10-4(degree/㎛2) 이하의 범위를 만족한다. 이뿐만 아니라, 시편 C-1 내지 C-6의 잔류응력 분석값(XRD값의 크기와 EBSD값의 크기의 곱)도 2.85*10-4(Degree*MPa/㎛2) 이상 0.05(Degree*MPa/㎛2) 이하의 범위를 만족한다.Accordingly, in specimens C-1 to C-6, the size of the measured XRD value satisfies the range of 5 MPa or more and 70 MPa or less, and the size of the measured EBSD value is 5.71*10 -5 (degree/㎛2) or more and 7.14*10 It satisfies the range of -4 (degree/μm2) or less. In addition to this, the residual stress analysis values (the product of the size of the XRD value and the size of the EBSD value) of specimens C-1 to C-6 are also 2.85*10 -4 (Degree*MPa/㎛ 2 ) or more and 0.05 (Degree*MPa) /㎛ 2 ) satisfies the following ranges.
보다 상세하게는, 시편 C-1 및 C-2는 XRD값의 크기가 5MPa 이상 15MPa 미만인 바, 잔류응력 분석값이 2.95*10-4(Degree*MPa/㎛2) 이상 0.01(Degree*MPa/㎛2) 이하의 범위를 만족한다. 또한, 시편 C-3 및 C-4는 XRD값의 크기가 15MPa 이상 55MPa 미만인 바, 잔류응력 분석값이 9.31*10-4(Degree*MPa/㎛2) 이상 0.035(Degree*MPa/㎛2) 이하의 범위를 만족한다. 또한, 시편 C-5 및 C-6은 XRD값의 크기가 55MPa 이상 70MPa 이하인 바, 잔류응력 분석값이 3.96*10-3(Degree*MPa/㎛2) 이상 0.043(Degree*MPa/㎛2) 이하의 범위를 만족한다.More specifically, in specimens C-1 and C-2, the size of the XRD value is 5 MPa or more and less than 15 MPa, and the residual stress analysis value is 2.95*10 -4 (Degree*MPa/㎛ 2 ) or more and 0.01 (Degree*MPa/ μm 2 ) satisfies the following ranges. In addition, in specimens C-3 and C-4, the size of the XRD value was 15 MPa or more and less than 55 MPa, and the residual stress analysis value was 9.31*10 -4 (Degree*MPa/㎛ 2 ) or more and 0.035 (Degree*MPa/㎛ 2 ) The following ranges are satisfied. In addition, specimens C-5 and C-6 had an XRD value of 55 MPa or more and 70 MPa or less, and a residual stress analysis value of 3.96*10 -3 (Degree*MPa/㎛ 2 ) or more and 0.043 (Degree*MPa/㎛ 2 ) The following ranges are satisfied.
즉, 시편 C-1 내지 C-6은 XRD값의 크기 및 EBSD값의 크기뿐만 아니라, 잔류응력 분석값도 사전 설정된 조건을 만족하는 바, 시편 C-1 내지 C-6의 내부에는 정정한 수준의 결함 및 그에 따른 잔류응력이 존재하는 것으로 이해될 수 있다. 이에 따라 시편 C-1 내지 C-6의 인장 강도는 1350MPa 이상을 만족하며, 활성화 수소량이 0.7wppm 이하를 만족함을 확인할 수 있다. 이뿐만 아니라, 시편 C-1 내지 C-6은 4점 굴곡 시험 결과 파단되지 않은 것을 확인할 수 있다. 즉, 시편 C-1 내지 C-6은 전술한 공정 조건들을 적용하여 제조함에 따라, 잔류응력 분석값이 사전 설정된 조건을 만족하도록 제어함으로써, 적정한 수준의 인장 강도 및 수소 취성이 확보되었다.That is, in specimens C-1 to C-6, not only the magnitude of the XRD value and the magnitude of the EBSD value, but also the residual stress analysis value satisfies the preset conditions. It can be understood that there is a defect and the resulting residual stress. Accordingly, it can be confirmed that the tensile strength of specimens C-1 to C-6 satisfies 1350 MPa or more, and the activated hydrogen content satisfies 0.7 wppm or less. In addition, it can be confirmed that the specimens C-1 to C-6 did not break as a result of the four-point bending test. That is, specimens C-1 to C-6 were manufactured by applying the above-described process conditions, and by controlling the residual stress analysis value to satisfy preset conditions, appropriate levels of tensile strength and hydrogen embrittlement were secured.
한편, 시편 C-7 내지 C-12는 전술한 공정 조건들 중 적어도 일부가 상이한 공정 조건을 적용하여 제조한 핫 스탬핑 부품들이다.Meanwhile, specimens C-7 to C-12 are hot stamping parts manufactured by applying different process conditions to at least some of the above-described process conditions.
표 3을 참조하면, 시편 C-7 내지 C-12는 측정된 XRD값의 크기가 5MPa 이상 70MPa 이하의 범위를 만족하고, 측정된 EBSD값의 크기가 5.71*10-5(degree/㎛2) 이상 7.14*10-4(degree/㎛2) 이하의 범위를 만족한다. 이에 따라, 시편 C-7 내지 C-12의 인장 강도는 1350MPa을 이상을 만족하며, 시편 C-7 내지 C-12의 활성화 수소량은 0.7wppm 이하를 만족함을 확인할 수 있다.Referring to Table 3, for specimens C-7 to C-12, the size of the measured XRD value satisfies the range of 5 MPa or more and 70 MPa or less, and the size of the measured EBSD value is 5.71*10 -5 (degree/㎛2) It satisfies the range of 7.14*10 -4 (degree/㎛2) or less. Accordingly, it can be confirmed that the tensile strength of specimens C-7 to C-12 satisfies 1350 MPa or more, and the activated hydrogen amount of specimens C-7 to C-12 satisfies 0.7 wppm or less.
하지만, 시편 C-7 내지 C-12의 잔류응력 분석값은 전술한 사전 설정된 조건을 만족하지 못한다.However, the residual stress analysis values of specimens C-7 to C-12 do not satisfy the aforementioned preset conditions.
시편 C-7은 XRD값의 크기가 5MPa 이상 15MPa 미만이며, 잔류응력 분석값은 2.95*10-4(Degree*MPa/㎛2)에 미달한다. 즉, 시편 C-7 내부에는 결함이 필요한 수준보다 적게 존재하며 그에 따른 잔류응력이 지나치게 작은 것으로 이해될 수 있다. 이에 따라 시편 C-7은 4점 굴곡 시험 결과 파단된 것을 확인할 수 있다.Specimen C-7 has an XRD value of 5 MPa or more and less than 15 MPa, and the residual stress analysis value is less than 2.95*10 -4 (Degree*MPa/㎛ 2 ). That is, it can be understood that there are fewer defects in the specimen C-7 than necessary and the resulting residual stress is too small. Accordingly, it can be confirmed that the specimen C-7 was fractured as a result of the four-point bending test.
시편 C-8은 XRD값의 크기가 5MPa 이상 15MPa 미만이며, 잔류응력 분석값은 0.01(Degree*MPa/㎛2)을 초과한다. 즉, 시편 C-8 내부에는 결함이 필요 이상으로 존재하며 그에 따른 잔류응력이 지나치게 큰 것으로 이해될 수 있다. 이에 따라 시편 C-8은 4점 굴곡 시험 결과 파단된 것을 확인할 수 있다.Specimen C-8 has an XRD value of 5 MPa or more and less than 15 MPa, and the residual stress analysis value exceeds 0.01 (Degree*MPa/㎛ 2 ). That is, it can be understood that defects exist more than necessary inside specimen C-8, and the resulting residual stress is too large. Accordingly, it can be confirmed that the specimen C-8 was fractured as a result of the four-point bending test.
시편 C-9는 XRD값의 크기가 15MPa 이상 55MPa 미만이며, 잔류응력 분석값은 9.31*10-4(Degree*MPa/㎛2)에 미달한다. 즉, 시편 C-9 내부에는 결함이 필요한 수준보다 적게 존재하며 그에 따른 잔류응력이 지나치게 작은 것으로 이해될 수 있다. 이에 따라 시편 C-9는 4점 굴곡 시험 결과 파단된 것을 확인할 수 있다.Specimen C-9 has an XRD value of 15 MPa or more and less than 55 MPa, and the residual stress analysis value is less than 9.31*10 -4 (Degree*MPa/㎛ 2 ). That is, it can be understood that there are fewer defects in the inside of specimen C-9 than necessary, and the resulting residual stress is too small. Accordingly, it can be confirmed that the specimen C-9 was fractured as a result of the four-point bending test.
시편 C-10은 XRD값의 크기가 15MPa 이상 55MPa 미만이며, 잔류응력 분석값은 0.035(Degree*MPa/㎛2)을 초과한다. 즉, 시편 C-10 내부에는 결함이 필요 이상으로 존재하며 그에 따른 잔류응력이 지나치게 큰 것으로 이해될 수 있다. 이에 따라 시편 C-10은 4점 굴곡 시험 결과 파단된 것을 확인할 수 있다.Specimen C-10 has an XRD value of 15 MPa or more and less than 55 MPa, and the residual stress analysis value exceeds 0.035 (Degree*MPa/㎛ 2 ). That is, it can be understood that defects exist more than necessary inside specimen C-10, and the resulting residual stress is excessively large. Accordingly, it can be confirmed that the specimen C-10 was fractured as a result of the four-point bending test.
시편 C-11은 XRD값의 크기가 55MPa 이상 70MPa 이상이며, 잔류응력 분석값은 3.96*10-3(Degree*MPa/㎛2)에 미달한다. 즉, 시편 C-11 내부에는 결함이 필요한 수준보다 적게 존재하며 그에 따른 잔류응력이 지나치게 작은 것으로 이해될 수 있다. 이에 따라 시편 C-11은 4점 굴곡 시험 결과 파단된 것을 확인할 수 있다.Specimen C-11 has an XRD value of 55 MPa or more and 70 MPa or more, and the residual stress analysis value is less than 3.96*10 -3 (Degree*MPa/㎛ 2 ). That is, it can be understood that there are fewer defects in the specimen C-11 than the required level, and the resulting residual stress is too small. Accordingly, it can be confirmed that the specimen C-11 was fractured as a result of the four-point bending test.
시편 C-12는 XRD값의 크기가 55MPa 이상 70MPa 이상이며, 잔류응력 분석값은 0.043(Degree*MPa/㎛2)을 초과한다. 즉, 시편 C-12 내부에는 결함이 필요 이상으로 존재하며 그에 따른 잔류응력이 지나치게 큰 것으로 이해될 수 있다. 이에 따라 시편 C-12는 4점 굴곡 시험 결과 파단된 것을 확인할 수 있다.Specimen C-12 has an XRD value of 55 MPa or more and 70 MPa or more, and the residual stress analysis value exceeds 0.043 (Degree*MPa/㎛ 2 ). That is, it can be understood that defects exist more than necessary inside specimen C-12, and the resulting residual stress is too large. Accordingly, it can be confirmed that the specimen C-12 was fractured as a result of the four-point bending test.
시편 C-7 내지 C-12은 XRD값의 크기 및 EBSD값의 크기 각각은 사전 설정된 조건을 만족함에도 불구하고, 잔류응력 분석값이 사전 설정된 조건을 만족하지 못하여 4점 굴곡 시험 결과 파단되었다. 이는 XRD분석 또는 EBSD분석만으로는 핫 스탬핑 부품 내부의 결함 및 그에 따른 잔류응력을 완벽하게 제어하기 어려운 것으로 이해될 수 있다.Specimens C-7 to C-12 were fractured as a result of a four-point bending test because the residual stress analysis value did not satisfy the preset conditions, although each of the size of the XRD value and the size of the EBSD value satisfies the preset conditions. It can be understood that it is difficult to completely control defects inside hot stamping parts and the resulting residual stresses only by XRD analysis or EBSD analysis.
반면에, 시편 C-1 내지 C-6과 같이 잔류응력 분석값이 사전 설정된 조건을 만족하는 경우에는 4점 굴곡 시험 결과 파단되지 않은 바, 잔류응력 분석값을 통해 핫스탬핑 부품 내부의 결함 및 그에 따른 잔류응력을 보다 정확하게 분석 및 제어할 수 있음을 확인할 수 있다.On the other hand, if the residual stress analysis value satisfies the preset condition as in specimens C-1 to C-6, the result of the four-point bending test did not break, and the residual stress analysis value determines the internal defects of hot stamping parts and It can be confirmed that the residual stress can be analyzed and controlled more accurately.
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 것 이다. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, which are merely exemplary, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
10: 강판
C1: 제1철계 탄화물
C2: 제2철계 탄화물10: steel plate
C1: ferrous carbide
C2: ferric carbide
Claims (20)
상기 잔류응력 분석값은, X선 회절 분석(XRD; X-ray diffraction)으로 잔류응력을 수치화한 XRD값의 크기와, 후방산란전자 회절패턴 분석(EBSD; electron backscatter diffraction)으로 방위를 수치화한 EBSD값의 크기의 곱이고,
상기 사전 설정된 조건은 2.85*10-4(Degree*MPa/㎛2) 이상 0.05(Degree*MPa/㎛2) 이하인, 핫 스탬핑 부품.In the hot stamping part whose residual stress analysis value satisfies a preset condition,
The residual stress analysis value is the size of the XRD value quantifying the residual stress by X-ray diffraction analysis (XRD), and EBSD quantifying the orientation by electron backscatter diffraction (EBSD) is the product of the magnitudes of the values,
The preset condition is 2.85*10 -4 (Degree*MPa/㎛ 2 ) or more and 0.05 (Degree*MPa/㎛ 2 ) or less, a hot stamping part.
80% 이상의 면적분율을 갖는 마르텐사이트 상; 및
상기 마르텐사이트 상 내부에 위치하고, 상기 마르텐사이트 상 기준 5% 미만의 면적분율을 갖는, 철계 탄화물;
을 구비하는, 핫 스탬핑 부품.According to claim 1,
a martensite phase having an area fraction of 80% or more; and
an iron-based carbide located inside the martensite phase and having an area fraction of less than 5% based on the martensite phase;
A hot stamping part comprising a.
상기 철계 탄화물은 침상 형태이고,
상기 침상 형태는 지름이 0.2㎛ 미만이고, 길이가 10㎛ 미만인, 핫 스탬핑 부품.3. The method of claim 2,
The iron-based carbide is in the form of needles,
wherein the needle shape is less than 0.2 μm in diameter and less than 10 μm in length.
상기 마르텐사이트 상은 라스(lath) 상을 포함하고,
상기 철계 탄화물은 상기 라스 상의 길이 방향과 수평한 제1철계 탄화물과, 상기 라스 상의 길이 방향과 수직한 제2철계 탄화물을 포함하고,
상기 제1철계 탄화물의 상기 철계 탄화물 기준 면적분율은 상기 제2철계 탄화물의 상기 철계 탄화물 기준 면적분율보다 큰, 핫 스탬핑 부품.3. The method of claim 2,
The martensite phase includes a lath phase,
The iron-based carbide includes a ferrous carbide horizontal to the longitudinal direction of the lath, and a ferric carbide perpendicular to the longitudinal direction of the lath,
The ferrous carbide reference area fraction of the ferrous carbide is greater than the ferrous carbide reference area fraction of the ferric carbide.
상기 제1철계 탄화물은,
상기 라스 상의 길이 방향과 이루는 각도가 0° 이상 20° 이하이고, 상기 철계 탄화물 기준 면적분율이 50% 이상인, 핫 스탬핑 부품.5. The method of claim 4,
The ferrous carbide is
An angle formed with the longitudinal direction of the lath is 0° or more and 20° or less, and the iron-based carbide reference area fraction is 50% or more, a hot stamping part.
상기 제2철계 탄화물은,
상기 라스 상의 길이 방향과 이루는 각도가 70° 이상 90° 이하이고, 상기 철계 탄화물 기준 면적분율이 50% 미만인, 핫 스탬핑 부품.5. The method of claim 4,
The ferric carbide is
An angle formed with the longitudinal direction of the lath is 70° or more and 90° or less, and the iron-based carbide reference area fraction is less than 50%, a hot stamping part.
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