KR20160042070A - Method for manufacturing press-molded article, and press-molded article - Google Patents
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Abstract
소정의 화학 성분 조성을 갖고, 강판 중에 포함되는 Ti 함유 석출물 중, 원 상당 직경이 30㎚ 이하인 것의 평균 원 상당 직경이 6㎚ 이하인 동시에, 강 중의 석출 Ti량과 전체 Ti량이 소정의 관계를 만족하는 열간 프레스용 강판을, 900℃ 이상, 1100℃ 이하의 온도로 가열한 후, 프레스 성형을 개시하고, 성형 중 및 성형 종료 후에는 금형 내에서 20℃/초 이상의 평균 냉각 속도를 확보하면서 베이나이트 변태 개시 온도(Bs)보다 100℃ 낮은 온도 이하, 마르텐사이트 변태 개시 온도(Ms) 이상의 온도까지 냉각한 후, 20℃/초 미만의 평균 냉각 속도로 200℃ 이하까지 냉각하는 것에 의해, 고강도와 신율의 밸런스를 고레벨로 달성할 수 있는 프레스 성형품을 얻을 수 있으며, 게다가 HAZ에서의 연화 방지 특성이 양호한 프레스 성형품을 얻는데 있어서 유용한 방법을 제공한다.A Ti-containing precipitate having a prescribed chemical composition and having a circle equivalent diameter of 30 nm or less and an average circle equivalent diameter of 6 nm or less among the Ti containing precipitates contained in the steel sheet and having a precipitation Ti amount and a total Ti amount satisfying a predetermined relationship The steel sheet for press is heated to a temperature of 900 DEG C or higher and 1100 DEG C or lower and then press molding is started and after bending of the bainite is started while maintaining an average cooling rate of 20 DEG C / Cooling to 200 ° C or lower at an average cooling rate of less than 20 ° C / sec after cooling to a temperature of 100 ° C lower than the temperature (Bs) or lower than the martensitic transformation start temperature (Ms) Can be obtained at a high level, and further, there is provided a useful method for obtaining a press-molded article having good anti-softening property in HAZ The.
Description
본 발명은 자동차의 구조 부품을 제조할 때에 이용되는 프레스 성형품, 및 이러한 프레스 성형품의 제조 방법에 관한 것이다. 특히 미리 가열된 강판(블랭크)을 소정의 형상으로 성형 가공할 때에, 형상 부여와 동시에 열처리를 실시하여 소정의 강도를 얻는 프레스 성형법에 적용하여 제조되는 프레스 성형품, 및 그러한 프레스 성형품을 제조하기 위한 유용한 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a press-molded article used for manufacturing a structural part of an automobile, and a method of manufacturing such a press-molded article. Particularly, the present invention relates to a press-formed article which is produced by applying to a press-molding method for obtaining a predetermined strength by performing heat treatment at the same time as the shape-imparting when a preheated steel sheet (blank) is formed into a predetermined shape, and a press- ≪ / RTI >
지구 환경 문제에서 발단된 자동차의 연비 향상 대책 중 하나로서, 차체의 경량화가 진행되고 있으며, 자동차에 사용되는 강판을 가능한 한 고강도화하는 것이 필요해진다. 반면에, 강판을 고강도화하면, 프레스 성형시의 형상 정밀도가 저하되게 된다.As one of measures to improve the fuel efficiency of automobiles started from global environmental problems, weight reduction of the vehicle body is progressing, and it is necessary to make the steel sheet used for automobiles as strong as possible. On the other hand, if the steel sheet is made to have a high strength, the shape precision at the time of press forming is lowered.
이러한 점 때문에, 강판을 소정의 온도(예를 들면, 오스테나이트상이 되는 온도)로 가열하여 강도를 낮춘 후, 강판에 비하여 저온(예를 들면, 실온)의 금형으로 성형하는 것에 의해, 형상의 부여와 동시에, 양자의 온도차를 이용한 급랭 열처리(담금질)를 실행하여, 성형 후의 강도를 확보하는 열간 프레스 성형법이 부품 제조에 채용되고 있다. 또한, 이러한 열간 프레스 성형법은, 핫 프레스법 이외에, 핫 포밍(hot forming)법, 핫 스탬핑(hot stamping)법, 핫 스탬프(hot stamp)법, 다이 ?칭(die quenching)법 등, 여러 가지 명칭으로 불리고 있다.For this reason, by heating the steel sheet at a predetermined temperature (for example, a temperature at which it is in the form of austenite) to lower the strength thereof and then molding the steel sheet at a lower temperature (for example, at room temperature) than the steel sheet, And a hot press forming method in which quenching heat treatment (quenching) using the temperature difference between them is performed to secure the strength after molding is employed in part production. Such a hot press forming method may be carried out by various methods such as a hot forming method, a hot stamping method, a hot stamp method, a die quenching method, .
도 1은 상기와 같은 열간 프레스 성형을 실시하기 위한 금형 구성을 도시하는 개략 설명도이다. 도 1 중, 1은 펀치, 2는 다이, 3은 블랭크 홀더, 4는 강판(블랭크), BHF는 블랭크 홀더력, rp는 펀치 노우즈 반경(punch nose radius), rd는 다이 반경(die radius), CL은 펀치/다이간 클리어런스를 각각 나타내고 있다. 또한, 이들 부품 중, 펀치(1)와 다이(2)에는 냉각 매체(예를 들면 물)를 통과시킬 수 있는 통로(1a, 2a)가 각각의 내부에 형성되어 있으며, 이 통로에 냉각 매체를 통과시키는 것에 의해 이들 부재가 냉각되도록 구성되어 있다.Fig. 1 is a schematic explanatory view showing a mold structure for carrying out the hot press forming as described above. 1 is a punch, 2 is a die, 3 is a blank holder, 4 is a steel plate (blank), BHF is a blank holder force, rp is a punch nose radius, rd is a die radius, And CL represents a punch / die clearance, respectively. The punch 1 and the
이러한 금형을 이용하여 열간 프레스 성형(예를 들면, 열간 딥 드로잉 가공)할 때에는, 강판(블랭크)(4)을, (Ac1 변태점 내지 Ac3 변태점)의 2상역 온도 또는 Ac3 변태점 이상의 단상역 온도로 가열하여 연화시킨 상태에서 성형을 개시한다. 즉, 고온 상태인 강판(4)을 다이(2)와 블랭크 홀더(3) 사이에 끼운 상태에서, 펀치(1)에 의해 다이(2)의 구멍 내(도 1의 2, 2 사이)에 강판(4)을 압입하여, 강판(4)의 외경을 축소하면서 펀치(1)의 외형에 대응한 형상으로 성형한다. 또한, 성형과 병행하여 펀치 및 다이를 냉각하는 것에 의해, 강판(4)으로부터 금형(펀치 및 다이)으로의 열 배출을 실행하는 동시에, 성형 하사점(펀치 선단이 최심부에 위치한 시점 : 도 1에 도시한 상태)에서 추가로 보지 냉각함으로써 소재의 담금질을 실시한다. 이러한 성형법을 실시함으로써, 치수 정밀도가 양호한 1500㎫급의 성형품을 얻을 수 있으며, 게다가 냉간에서 동일한 강도 클래스의 부품을 성형하는 경우와 비교하여, 성형 하중을 저감할 수 있으므로 프레스기의 용량이 작아도 된다.When forming hot press using such a die (e.g., hot deep drawing), steel plate (blank) (4), 2 sangyeok temperature or Ac least 3 transformation point phase inverse of (Ac 1 transformation point to Ac 3 transformation point) The molding is started in a softened state by heating at a temperature. 1) between the
현재 널리 사용되고 있는 열간 프레스용 강판으로서는, 22MnB5강을 소재로 하는 것이 알려져 있다. 이러한 강판은, 인장 강도가 1500㎫이고 신율이 6~8% 정도이며, 내충격 부재(충돌시에 극히 변형되지 않으며, 파단되지 않는 부재)에 적용되어 있다. 그렇지만, 에너지 흡수 부재와 같이 변형을 필요로 하는 부품에는, 신율(연성)이 낮아지기 때문에 적용이 곤란하다.BACKGROUND ART It is known that a 22MnB5 steel is used as a hot-press steel sheet widely used at present. Such a steel sheet has a tensile strength of 1,500 MPa and a elongation of about 6 to 8%, and is applied to an impact resistant member (a member that is not extremely deformed at the time of collision and is not broken). However, it is difficult to apply to parts requiring deformation such as an energy absorbing member because the elongation (ductility) is lowered.
양호한 신율을 발휘하는 열간 프레스용 강판으로서, 예를 들면 특허문헌 1 내지 4와 같은 기술도 제안되어 있다. 이들 기술에서는, 강판 중의 탄소 함유량을 여러 가지 범위로 설정함으로써, 각각의 강판의 기본적인 강도 클래스를 조정하는 동시에, 변형능이 높은 페라이트를 도입하고, 페라이트 및 마르텐사이트의 평균 입경을 작게 함으로써, 신율의 향상을 도모하고 있다. 이들 기술은, 신율의 향상에는 유효하지만, 강판의 강도에 따른 신율 향상의 관점에서 보자면, 여전히 불충분하다. 예를 들면, 인장 강도(TS)가 1270㎫ 이상이며 신율(EL)이 최대 12.7% 정도로, 더욱 개선이 요구되고 있다.As a steel sheet for hot pressing which exhibits a good elongation, for example, a technique similar to that of Patent Documents 1 to 4 has been proposed. In these techniques, by setting the carbon content in the steel sheet in various ranges, it is possible to adjust the basic strength class of each steel sheet, to introduce ferrite having high deformability, and to reduce the average grain size of ferrite and martensite, . These techniques are effective for improving the elongation, but still insufficient from the viewpoint of improving the elongation according to the strength of the steel sheet. For example, the tensile strength (TS) is 1270 MPa or more and the elongation (EL) is 12.7% at maximum, and further improvement is demanded.
한편, 자동차 부품은, 스팟 용접으로 접합할 필요가 있지만, 조직이 마르텐사이트를 주체로 하는 핫 스탬프 성형품에서는, 용접 열영향부(HAZ)에서의 강도 저하가 현저하며, 용접 이음매의 강도가 저하(연화)되는 것이 알려져 있다(예를 들면, 비특허문헌 1).On the other hand, automobile parts need to be bonded by spot welding. However, in a hot stamped product having a structure mainly composed of martensite, the strength of the welded heat affected zone (HAZ) Softening) (see, for example, Non-Patent Document 1).
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 고강도와 신율의 밸런스를 고레벨로 달성할 수 있는 프레스 성형품을 얻을 수 있으며, 게다가 HAZ에서의 연화 방지 특성이 양호한 프레스 성형품을 얻는데 있어서 유용한 방법, 및 상기 특성을 발휘하는 프레스 성형품을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a press molded article capable of achieving a balance between high strength and elongation at a high level, and further, a method useful for obtaining a press molded article having good anti- And a press molded product exhibiting the above characteristics.
상기 목적을 달성할 수 있었던 본 발명의 프레스 성형품의 제조 방법이란,The production method of the press-molded article of the present invention,
C : 0.15~0.5%(질량%의 의미. 이하, 화학 성분 조성에 대하여 동일함),C: 0.15-0.5% (meaning% by mass, hereinafter the same with respect to chemical composition)
Si : 0.2~3%,Si: 0.2 to 3%
Mn : 0.5~3%,Mn: 0.5 to 3%
P : 0.05% 이하(0%를 포함하지 않음),P: not more than 0.05% (not including 0%),
S : 0.05% 이하(0%를 포함하지 않음), S: not more than 0.05% (not including 0%),
Al : 0.01~1%,Al: 0.01 to 1%
B : 0.0002~0.01%B: 0.0002 to 0.01%
Ti : 3.4[N]+0.01% 이상, 3.4[N]+0.1% 이하(단, [N]은 N의 함유량(질량%)을 나타냄), 및 Ti: 3.4 [N] + 0.01% or more, 3.4 [N] + 0.1% or less (where [N] represents the content of N (mass%
N : 0.001~0.01%,N: 0.001 to 0.01%
를 각각 함유하고, 잔부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지며,Respectively, the balance being iron and inevitable impurities,
강판 중에 포함되는 Ti 함유 석출물 중, 원 상당 직경이 30㎚ 이하인 것의 평균 원 상당 직경이 6㎚ 이하인 동시에, 강 중의 석출 Ti량과 전체 Ti량이 하기 수학식 1의 관계를 만족하는 열간 프레스용 강판을, 900℃ 이상, 1100℃ 이하의 온도로 가열한 후, 프레스 성형을 개시하고, 성형 중 및 성형 종료 후에는 금형 내에서 20℃/초 이상의 평균 냉각 속도를 확보하면서 베이나이트 변태 개시 온도(Bs)보다 100℃ 낮은 온도 이하, 마르텐사이트 변태 개시 온도(Ms) 이상의 온도까지 냉각한 후, 20℃/초 미만의 평균 냉각 속도로 200℃ 이하까지 냉각하는 것을 특징으로 한다. 또한, "원 상당 직경"이란, Ti 함유 석출물(예를 들면, TiC)의 크기(면적)에 주목했을 때에, 동일 면적의 원으로 환산했을 때의 직경("평균 원 상당 직경"은 그 평균값)이다.A steel sheet for hot press having a circle equivalent diameter of not more than 30 nm and an average circle equivalent diameter of not more than 6 nm among the Ti containing precipitates contained in the steel sheet and satisfying the relation of the following formula , Press molding is started after heating to a temperature of 900 DEG C or more and 1100 DEG C or less and the bainite transformation start temperature (Bs) is maintained while maintaining an average cooling rate of 20 DEG C / Cooling to a temperature not higher than 100 占 폚 lower than the martensitic transformation start temperature (Ms), and then cooled to 200 占 폚 or lower at an average cooling rate lower than 20 占 폚 / sec. The term "circle equivalent diameter" refers to the diameter (average diameter) of a Ti-containing precipitate (for example, TiC) to be.
[수학식 1][Equation 1]
석출 Ti량(질량%)-3.4[N] < 0.5×[전체 Ti량(질량%)-3.4[N]](% By mass) - 3.4 [N] < 0.5 占 Total Ti amount (mass%) - 3.4 [N]
(수학식 1 중, [N]은 강 중의 N의 함유량(질량%)을 나타냄)(In the formula (1), [N] represents the content (mass%) of N in the steel)
본 발명의 제조 방법에서 이용하는 열간 프레스용 강판은, 필요에 따라서, 또 다른 원소로서, 하기 (a) 내지 (c) 중 적어도 하나를 함유시키는 것도 유용하다. 필요에 따라 함유되는 원소의 종류에 따라서, 프레스 성형품의 특성이 더욱 개선된다.The steel sheet for hot press used in the production method of the present invention may contain at least one of the following (a) to (c) as another element, if necessary. The properties of the press-molded article are further improved, depending on the kind of element contained, if necessary.
(a) V, Nb 및 Zr으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 합계로 0.1% 이하(0%를 포함하지 않음)(a) a total of at least 0.1% (excluding 0%) of at least one element selected from the group consisting of V, Nb and Zr;
(b) Cu, Ni, Cr 및 Mo으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 합계로 1% 이하(0%를 포함하지 않음)(b) at least one selected from the group consisting of Cu, Ni, Cr, and Mo in a total amount of not more than 1% (not including 0%),
(c) Mg, Ca 및 REM으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 합계로 0.01% 이하(0%를 포함하지 않음)(c) a total of 0.01% or less (not including 0%) of at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca and REM,
이러한 제조 방법에 의해서 얻어진 프레스 성형품에서는, 금속 조직이, 베이나이틱 페라이트(bainitic ferrite) : 60~97 면적%, 마르텐사이트 : 37 면적% 이하, 잔류 오스테나이트 : 3~20 면적%, 잔부 조직 : 5 면적% 이하이며, 프레스 성형품 중에 포함되는 Ti 함유 석출물 중, 원 상당 직경이 30㎚ 이하인 것의 평균 원 상당 직경이 10㎚ 이하인 동시에, 상기 수학식 1의 관계를 만족하게 되며, 프레스 성형품 내에서 고강도와 신율의 밸런스를 고레벨로 균일한 특성으로서 달성할 수 있게 된다.In the press-formed article obtained by this manufacturing method, the metal structure is composed of 60 to 97% by area of bainitic ferrite, 37% by area or less of martensite, 3 to 20% by area of retained austenite, Of the Ti-containing precipitates contained in the press-molded article is not more than 5% by area and the average equivalent circle diameter of the Ti-containing precipitates having a circle equivalent diameter of 30 nm or less is 10 nm or less, satisfies the relationship of the above- And the elongation can be achieved as a uniform characteristic at a high level.
본 발명에 의하면, 화학 성분 조성을 엄밀하게 규정하는 동시에, Ti 함유 석출물의 크기를 제어하고, 또한 TiN을 형성하지 않는 Ti에 대해서는 그 석출률을 제어한 강판을 이용하고 있기 때문에, 이것을 소정의 조건으로 열간 프레스함으로써, 성형품의 강도-신율 밸런스를 고레벨로 할 수 있으며, 게다가 HAZ에서의 연화 방지 특성을 양호하게 할 수 있다.According to the present invention, since the chemical composition is strictly regulated, and the Ti-containing precipitate is controlled in size, and the precipitation rate of Ti not forming TiN is controlled, a steel sheet is used. By hot pressing, the strength-elongation balance of the molded article can be made high, and further, the anti-softening property in the HAZ can be improved.
도 1은 열간 프레스 성형을 실시하기 위한 금형 구성을 도시하는 개략 설명도. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic explanatory view showing a mold structure for performing hot press forming; Fig.
본 발명자들은, 강판을 소정의 온도로 가열한 후, 열간 프레스 성형하여 프레스 성형품을 제조할 때에, 프레스 성형 후에 고강도를 확보하면서 양호한 연성(신율)도 나타내는 프레스 성형품을 실현하기 위해, 다양한 각도로 검토했다.DISCLOSURE OF THE INVENTION The present inventors have studied at various angles in order to realize a press molded article exhibiting good ductility (elongation) while ensuring high strength after press forming when a steel sheet is heated at a predetermined temperature and then subjected to hot press forming to produce a press molded article did.
그 결과, 열간 프레스용 강판의 화학 성분 조성을 엄밀하게 규정하는 동시에, Ti 함유 석출물의 크기 및 석출 Ti량의 제어를 도모한 것으로 하면, 해당 강판을 소정 조건으로 열간 프레스 성형함으로써, 성형 후에 소정량의 잔류 오스테나이트를 확보하여, 내재하는 연성(잔존 연성)을 높이며, 게다가 HAZ에서의 연화 방지 특성이 양호한 프레스 성형품이 얻어진다는 것을 발견하여, 본 발명을 완성했다.As a result, if the chemical composition of the steel sheet for hot press is strictly regulated and the size of the Ti-containing precipitate and the amount of precipitated Ti are controlled, the steel sheet is subjected to hot press forming under predetermined conditions, The inventors of the present invention have found that a retained austenite is secured to enhance the inherent ductility (residual ductility), and furthermore, a press molded article having a good anti-softening property in HAZ is obtained.
본 발명에서 이용하는 열간 프레스용 강판에서는, 화학 성분 조성을 엄밀하게 규정할 필요가 있지만, 각 화학 성분의 범위 한정 이유는 하기와 같다.In the steel sheet for hot press used in the present invention, it is necessary to strictly specify the chemical composition, but the reason for limiting the range of each chemical component is as follows.
(C : 0.15~0.5%) (C: 0.15-0.5%)
C는, 베이나이트 변태 개시 온도(Bs)를 저하시킴으로써, 냉각 과정에서 생성되는 베이나이틱 페라이트를 미세하게 하고, 또한 베이나이틱 페라이트 중의 전위 밀도를 상승시킴으로써 강도를 향상시키는데 있어서 중요한 원소이다. 또한, 베이나이틱 페라이트의 라스(lath) 사이에 형성되는 미세한 잔류 오스테나이트량을 증가시킴으로써, 고강도와 신율의 밸런스를 고레벨로 확보할 수 있다. C 함유량이 0.15% 미만에서는, 베이나이트 변태 개시 온도(Bs)가 상승하고, 베이나이틱 페라이트가 조대·저전위 밀도가 되어, 열간 프레스 성형품의 강도를 확보할 수 없다. 또한, C 함유량이 과잉으로 되어 0.5%를 초과하면, 강도가 너무 높아져서 양호한 연성을 얻을 수 없다. C 함유량의 바람직한 하한은 0.18% 이상(보다 바람직하게는 0.20% 이상)이며, 바람직한 상한은 0.45% 이하(보다 바람직하게는 0.40% 이하)이다.C is an important element for improving the strength by decreasing the bainite transformation start temperature (Bs), making the bainitic ferrite produced in the cooling process fine, and increasing the dislocation density in the bainitic ferrite. In addition, by increasing the amount of fine retained austenite formed between the laths of the bainitic ferrite, it is possible to secure a balance of high strength and elongation at a high level. When the C content is less than 0.15%, the bainite transformation initiation temperature (Bs) rises and the bainite ferrite becomes coarse and low dislocation density, and the strength of the hot press molded product can not be secured. Further, if the C content is excessive and exceeds 0.5%, the strength becomes too high, and good ductility can not be obtained. The lower limit of the C content is preferably 0.18% or more (more preferably 0.20% or more), and the preferred upper limit is 0.45% or less (more preferably 0.40% or less).
(Si : 0.2~3%)(Si: 0.2 to 3%)
Si는, 금형 담금질의 냉각 중에 베이나이틱 페라이트의 라스 사이에 형성된 잔류 오스테나이트가 분해되어 시멘타이트가 형성되는 것을 억제함으로써, 잔류 오스테나이트를 형성시키는 효과를 발휘한다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는, Si 함유량은 0.2% 이상으로 할 필요가 있다. 또한, Si 함유량이 과잉으로 되어 3%를 초과하면, 페라이트가 형성되기 쉬워져서, 가열시에 오스테나이트 단상화가 어려워지고, 열간 프레스용 강판에 있어서 베이나이틱 페라이트 및 잔류 오스테나이트 이외의 조직 분율이 5 면적%를 초과하게 된다. Si 함유량의 바람직한 하한은 0.5% 이상(보다 바람직하게는 1.0% 이상)이며, 바람직한 상한은 2.5% 이하(보다 바람직하게는 2.0% 이하)이다.Si suppresses the formation of cementite by decomposing the retained austenite formed between the laths of the bainite ferrite during cooling of the quenching mold, thereby exhibiting the effect of forming the retained austenite. In order to exhibit such an effect, the Si content needs to be 0.2% or more. When the Si content exceeds 3% and exceeds 3%, ferrite tends to be formed, which makes it difficult to single-phase the austenite at the time of heating, and the steel sheet for hot press has a structure fraction other than the bainite ferrite and retained austenite 5 area%. The lower limit of the Si content is preferably 0.5% or more (more preferably 1.0% or more), and the preferable upper limit is 2.5% or less (more preferably 2.0% or less).
(Mn : 0.5~3%) (Mn: 0.5 to 3%)
Mn은, 담금질성을 높여, 금형 담금질의 냉각중에 페라이트나 펄라이트 등의 연질인 조직의 형성을 억제하는데 유효한 원소이다. 또한, 베이나이트 변태 개시 온도(Bs)를 저하시킴으로써, 냉각 과정에서 생성되는 베이나이틱 페라이트를 미세하게 하고, 또한 베이나이틱 페라이트 중의 전위 밀도를 상승시킴으로써, 강도를 향상시키는데 있어서 중요한 원소이다. 또한, 오스테나이트를 안정화시키는 원소이며, 잔류 오스테나이트량의 증가에 기여하는 원소이다. 이들 효과를 발휘시키기 위해서는, Mn은 0.5% 이상 함유시킬 필요가 있다. 특성만을 고려한 경우는, Mn 함유량은 많은 것이 바람직하지만, 합금 첨가의 비용이 상승하므로, 3% 이하로 했다. Mn 함유량의 바람직한 하한은 0.7% 이상(보다 바람직하게는 1.0% 이상)이며, 바람직한 상한은 2.5% 이하(보다 바람직하게는 2.0% 이하)이다.Mn is an element effective for increasing the hardenability and suppressing the formation of a soft texture such as ferrite or pearlite during cooling of the mold quenching. Further, by lowering the bainite transformation start temperature (Bs), it is an important element for improving the strength by making the bainitic ferrite produced in the cooling process finer and increasing the dislocation density in the bainitic ferrite. It is also an element that stabilizes austenite and contributes to an increase in the amount of retained austenite. In order to exhibit these effects, Mn should be contained in an amount of 0.5% or more. When only the characteristics are taken into account, it is preferable that the Mn content is large, but the cost of adding the alloy increases, so that it is 3% or less. The lower limit of the Mn content is preferably 0.7% or more (more preferably 1.0% or more), and the upper limit is preferably 2.5% or less (more preferably 2.0% or less).
(P : 0.05% 이하(0%를 포함하지 않음)) (P: not more than 0.05% (not including 0%))
P는 강 중에 불가피적으로 포함되는 원소이지만 연성을 열화시키므로, P는 극히 저감하는 것이 바람직하다. 그렇지만, 극단적인 저감은 제강 비용의 증대를 초래하며, 0%로 하는 것은 제조상 곤란하므로 0.05% 이하(0%를 포함하지 않음)로 했다. P 함유량의 바람직한 상한은 0.045% 이하(보다 바람직하게는 0.040% 이하)이다.P is an element which is inevitably included in the steel, but deteriorates ductility, so that it is preferable that P is extremely reduced. However, extreme reductions lead to an increase in steelmaking costs, and it is less than 0.05% (0% is not included) because 0% is difficult to manufacture. The preferable upper limit of the P content is 0.045% or less (more preferably 0.040% or less).
(S : 0.05% 이하(0%를 포함하지 않음))(S: not more than 0.05% (not including 0%))
S도 P과 마찬가지로 강 중에 불가피적으로 포함되는 원소이며, 연성을 열화시키므로, S은 극히 저감하는 것이 바람직하다. 그렇지만, 극단적인 저감은 제강 비용의 증대를 초래하며, 0%로 하는 것은 제조상 곤란하므로 0.05% 이하(0%를 포함하지 않음)로 했다. S 함유량의 바람직한 상한은 0.045% 이하(보다 바람직하게는 0.040% 이하)이다.S is an element inevitably included in the steel as in P and deteriorates ductility, so that it is preferable that S is extremely reduced. However, extreme reductions lead to an increase in steelmaking costs, and it is less than 0.05% (0% is not included) because 0% is difficult to manufacture. The preferable upper limit of the S content is 0.045% or less (more preferably 0.040% or less).
(Al : 0.01~1%) (Al: 0.01 to 1%)
Al은, 탈산 원소로서 유용한 동시에, 강 중에 존재하는 고용 N을 AlN으로서 고정하며, 연성의 향상에 유용하다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Al 함유량은 0.01% 이상으로 할 필요가 있다. 그렇지만, Al 함유량이 과잉으로 되어 1%를 초과하면, Al2O3이 과잉으로 생성되어, 연성을 열화시킨다. 또한, Al 함유량의 바람직한 하한은 0.02% 이상(보다 바람직하게는 0.03% 이상)이며, 바람직한 상한은 0.8% 이하(보다 바람직하게는 0.6% 이하)이다.Al is useful as a deoxidizing element and is also useful for improving ductility by fixing solid solution N present in the steel as AlN. In order to effectively exhibit such an effect, the Al content needs to be 0.01% or more. However, if the Al content is excessive and exceeds 1%, Al 2 O 3 is excessively produced, and the ductility is deteriorated. The lower limit of the Al content is preferably 0.02% or more (more preferably 0.03% or more), and the preferable upper limit is 0.8% or less (more preferably 0.6% or less).
(B : 0.0002~0.01%) (B: 0.0002 to 0.01%)
B는, 페라이트 변태나 펄라이트 변태를 억제하는 작용을 갖기 때문에, (Ac1 변태점 내지 Ac3 변태점)의 2상역 온도로 가열 후의 냉각 중에, 페라이트, 펄라이트의 형성을 방지하고, 잔류 오스테나이트의 확보에 기여하는 원소이다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는, B는 0.0002% 이상 함유시킬 필요가 있지만, 0.01%를 초과하여 과잉으로 함유시켜도 효과가 포화된다. B 함유량의 바람직한 하한은 0.0003% 이상(보다 바람직하게는 0.0005% 이상)이며, 바람직한 상한은 0.008% 이하(보다 바람직하게는 0.005% 이하)이다.B has an effect of suppressing ferrite transformation and pearlite transformation, it is possible to prevent the formation of ferrite and pearlite during cooling after heating at a bimodal temperature (from Ac 1 transformation point to Ac 3 transformation point) to secure a retained austenite It is a contributing element. In order to exhibit such an effect, it is necessary to contain B in an amount of 0.0002% or more, but if the amount of B exceeds 0.01%, the effect is saturated. The lower limit of the B content is preferably 0.0003% or more (more preferably 0.0005% or more), and the preferable upper limit is 0.008% or less (more preferably 0.005% or less).
(Ti : 3.4[N]+0.01% 이상, 3.4[N]+0.1% 이하 : [N]은 N의 함유량(질량%))(Ti: 3.4 [N] + 0.01% or more, 3.4 [N] + 0.1%
Ti는 N를 고정하고, B를 고용 상태로 유지시킴으로써 담금질성의 개선 효과를 발현시킨다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는, Ti과 N의 화학량론비(N의 함유량의 3.4배)보다 0.01% 이상 많이 함유시키는 것이 중요하다. 또한, N에 대하여 과잉으로 첨가된 Ti을 핫 스탬프 성형품 내에 고용 상태로 존재시키고, 또한 석출한 화합물을 미세하게 분산시켜 둠으로써, 핫 스탬프 성형품을 용접했을 때에 고용된 Ti이 TiC로서 형성되는 것에 의한 석출 강화나, TiC에 의한 전위의 이동 방지 효과에 의한 전위 밀도의 증가 지연 등의 효과에 의해, HAZ에서의 강도 저하를 억제할 수 있다. 단, Ti 함유량이 과잉으로 되어 3.4[N]+0.1%보다 많아지면, 형성되는 Ti 함유 석출물(예를 들면, TiN)이 조대화되며, 강판의 연성이 저하된다. Ti 함유량의 바람직한 하한은 3.4[N]+0.02% 이상(보다 바람직하게는 3.4[N]+0.05% 이상)이며, 바람직한 상한은 3.4[N]+0.09% 이하(보다 바람직하게는 3.4[N]+0.08% 이하)이다.Ti fixes N and fixes B in a solid state, thereby exhibiting an effect of improving the hardenability. In order to exhibit such an effect, it is important to contain at least 0.01% more than the stoichiometric ratio of Ti and N (3.4 times the content of N). Further, Ti added in excess to N is allowed to exist in a solid state in the hot stamped molded article, and the precipitated compound is finely dispersed, whereby Ti solidified when the hot stamped product is welded is formed as TiC It is possible to suppress the decrease in strength in the HAZ by effects such as precipitation strengthening and delay in increasing the dislocation density due to the effect of preventing the dislocation of the dislocations by TiC. However, if the Ti content becomes excessive and exceeds 3.4 [N] + 0.1%, the formed Ti containing precipitate (for example, TiN) is coarsened and the ductility of the steel sheet is lowered. The preferable lower limit of the Ti content is 3.4 [N] + 0.02% or more (more preferably 3.4 [N] + 0.05% or more), and the preferable upper limit is 3.4 [N] + 0.09% [N] + 0.08% or less).
(N : 0.001~0.01%)(N: 0.001 to 0.01%)
N는, B를 BN로서 고정하는 것에 의해, 담금질성 개선 효과를 저하시키기 때문에, 가능한 한 저감하는 것이 바람직하지만, 실제 프로세스 내에서 저감하려면 한계가 있기 때문에, 0.001%를 하한으로 했다. 또한, N 함유량이 과잉으로 되면, 형성되는 Ti 함유 석출물(예를 들면, TiN)이 조대화되고, 이 석출물이 파괴의 기점으로 작용하여, 강판의 연성을 저하시키기 때문에, 상한을 0.01%로 했다. N 함유량의 바람직한 상한은 0.008% 이하(보다 바람직하게는 0.006% 이하)이다.N is preferably reduced as much as possible because the effect of improving the hardenability is deteriorated by fixing B as BN. However, since there is a limit to reduction in the actual process, N is set to a lower limit of 0.001%. Further, when the N content is excessive, Ti-containing precipitates (for example, TiN) to be formed are coarsened and this precipitate acts as a starting point of fracture and lowers the ductility of the steel sheet, so that the upper limit is set to 0.01% . The preferable upper limit of the N content is 0.008% or less (more preferably 0.006% or less).
본 발명에서 이용하는 열간 프레스용 강판에 있어서의 기본적인 화학 성분은 상기와 같으며, 잔부는 철, 및 P, S, N 이외의 불가피 불순물(예를 들면, O, H 등)이다. 또한 본 발명에서 이용하는 열간 프레스용 강판에는, 필요에 따라서 또 다른 원소로서, 하기 (a) 내지 (c) 중 적어도 하나를 함유시키는 것도 유용하다. 필요에 따라 함유되는 원소의 종류에 따라서, 프레스 성형품의 특성이 더욱 개선된다. 이들 원소를 함유할 때의 바람직한 범위 및 그 범위 한정 이유는 하기와 같다.The basic chemical components in the hot-press steel sheet used in the present invention are as described above, and the balance is iron and unavoidable impurities (for example, O, H, etc.) other than P, S and N. It is also useful to add at least one of the following elements (a) to (c) as another element, if necessary, to the hot-press steel sheet used in the present invention. The properties of the press-molded article are further improved, depending on the kind of element contained, if necessary. The preferable range for containing these elements and the reason for limiting the range are as follows.
(a) V, Nb 및 Zr으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 합계로 0.1% 이하(0%를 포함하지 않음)(a) a total of at least 0.1% (excluding 0%) of at least one element selected from the group consisting of V, Nb and Zr;
(b) Cu, Ni, Cr 및 Mo으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 합계로 1% 이하(0%를 포함하지 않음)(b) at least one selected from the group consisting of Cu, Ni, Cr, and Mo in a total amount of not more than 1% (not including 0%),
(c) Mg, Ca 및 REM으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 합계로 0.01% 이하(0%를 포함하지 않음)(c) a total of 0.01% or less (not including 0%) of at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca and REM,
(V, Nb 및 Zr으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 합계로 0.1% 이하(0%를 포함하지 않음))(0.1% or less (excluding 0%) in total of at least one selected from the group consisting of V, Nb and Zr)
V, Nb 및 Zr은, 미세한 탄화물을 형성하고, 피닝(pinning) 효과에 의해 조직을 미세하게 하는 효과가 있다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는, 합계로 0.001% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 그렇지만, 이들 원소의 함유량이 과잉으로 되면, 조대한 탄화물이 형성되어, 파괴의 기점이 되므로 반대로 연성을 열화시킨다. 이러한 점 때문에, 이들 원소는 합계로 0.1% 이하로 하는 것이 바람직하다. 이들 원소 함유량의 보다 바람직한 하한은 합계로 0.005% 이상(더욱 바람직하게는 0.008% 이상)이며, 보다 바람직한 상한은 합계로 0.08% 이하(더욱 바람직하게는 0.06% 이하)이다.V, Nb and Zr form fine carbides and have the effect of making the structure finer by the pinning effect. In order to exhibit such effects, it is preferable that the total content is 0.001% or more. However, when the content of these elements is excessive, coarse carbides are formed, which is a starting point of fracture, which in turn deteriorates ductility. For this reason, it is preferable that the total of these elements is 0.1% or less. A more preferable lower limit of the content of these elements is 0.005% or more (more preferably 0.008% or more) in total, and a more preferable upper limit is 0.08% or less (more preferably 0.06% or less) in total.
(Cu, Ni, Cr 및 Mo으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상 : 합계로 1% 이하(0%를 포함하지 않음))(At least one selected from the group consisting of Cu, Ni, Cr and Mo: not more than 1% in total (not including 0%))
Cu, Ni, Cr 및 Mo는, 페라이트 변태 및 펄라이트 변태를 억제하기 때문에, 가열 후의 냉각 중에, 페라이트, 펄라이트의 형성을 방지하여, 잔류 오스테나이트의 확보에 유효하게 작용한다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는, 합계로 0.01% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 특성만을 고려하면 함유량은 많은 편이 바람직하지만, 합금 첨가의 비용이 상승하므로, 합계로 1% 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 오스테나이트의 강도를 대폭 높이는 작용을 갖기 때문에, 열간 압연의 부하가 커져, 강판의 제조가 곤란하게 되므로, 제조성의 관점에서도 1% 이하로 하는 것이 바람직하다. 이들 원소 함유량의 보다 바람직한 하한은 합계로 0.05% 이상(더욱 바람직하게는 0.06% 이상)이며, 보다 바람직한 상한은 합계로 0.5% 이하(더욱 바람직하게는 0.3% 이하)이다.Since Cu, Ni, Cr, and Mo inhibit ferrite transformation and pearlite transformation, formation of ferrite and pearlite is prevented during cooling after heating, thereby effectively retaining retained austenite. In order to exhibit such effects, it is preferable that the total amount is 0.01% or more. Considering the characteristics alone, the content is preferably as large as possible, but since the cost of adding the alloy increases, it is preferable that the total content is 1% or less. In addition, since the steel has an effect of greatly increasing the strength of austenite, the load of hot rolling becomes large, and it becomes difficult to manufacture a steel sheet. Therefore, it is preferable to be 1% or less from the viewpoint of productivity. A more preferable lower limit of the content of these elements is 0.05% or more (more preferably 0.06% or more) in total, and a more preferable upper limit is 0.5% or less (more preferably 0.3% or less) in total.
(Mg, Ca 및 REM으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 합계로 0.01% 이하(0%를 포함하지 않음)) (0.01% or less (excluding 0%) in total of at least one selected from the group consisting of Mg, Ca and REM)
이들 원소는, 개재물을 미세화하기 때문에, 연성 향상에 유효하게 작용한다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는, 합계로 0.0001% 이상 함유시키는 것이 바람직하다. 특성만을 고려하면 함유량은 많은 편이 바람직하지만, 효과가 포화되므로, 합계로 0.01% 이하로 하는 것이 바람직하다. 이들 원소 함유량의 보다 바람직한 하한은 합계로 0.0002% 이상(더욱 바람직하게는 0.0005% 이상)이며, 보다 바람직한 상한은 합계로 0.005% 이하(더욱 바람직하게는 0.003% 이하)이다.Since these elements make the inclusions finer, they act effectively for improving the ductility. In order to exhibit such effects, it is preferable that the total content is 0.0001% or more. Considering the characteristics alone, it is preferable that the content is large, but since the effect is saturated, the total content is preferably 0.01% or less. A more preferable lower limit of the content of these elements is 0.0002% or more (more preferably 0.0005% or more) in total, and a more preferable upper limit is 0.005% or less (more preferably 0.003% or less) in total.
본 발명에서 이용하는 열간 프레스용 강판에서는, (A) 강판 중에 포함되는 Ti 함유 석출물 중, 원 상당 직경이 30㎚ 이하인 것의 평균 원 상당 직경이 6㎚ 이하인 것, (B) 석출 Ti량(질량%)-3.4[N] < 0.5×[전체 Ti량(질량%)-3.4[N]]의 관계(상기 수학식 1의 관계)를 만족하는 것도 중요한 요건이다.In the steel sheet for hot press used in the present invention, the average circle equivalent diameter of the Ti-containing precipitates (A) having a circle equivalent diameter of 30 nm or less in the steel sheet is 6 nm or less, (B) It is also an important requirement to satisfy the relationship of -3.4 [N] < 0.5 x [total Ti amount (mass%) - 3.4 [N]]
Ti 함유 석출물이나 수학식 1의 제어는, HAZ의 연화를 방지하기 위한 것으로서, 본래, 성형품에 대하여 필요한 제어이지만, 열간 프레스 성형 전후에서 이들 값의 변화는 작다. 따라서 성형 전(열간 프레스용 강판)의 단계에서 미리 제어해 둘 필요가 있다. 성형 전의 강판 중에서 N에 대하여 과잉인 Ti을, 고용 상태 혹은 미세 상태로 존재시켜 둠으로써, 열간 프레스의 가열시에서 Ti 함유 석출물을 고용 상태 혹은 미세 상태로 유지할 수 있게 된다. 이에 의해서, 프레스 성형품 중의 석출 Ti량을 소정량 이하로 제어할 수 있어, HAZ에서의 연화를 방지함으로써 이음매 특성을 개선할 수 있다.The Ti-containing precipitates and the control of the formula (1) are intended to prevent the softening of the HAZ. Essentially, the control is necessary for the molded article, but the change of these values is small before and after the hot press forming. Therefore, it is necessary to control in advance at the stage before molding (steel sheet for hot press). By allowing excess Ti in the steel sheet before molding to exist in a solid state or in a fine state, Ti-containing precipitates can be maintained in a solid state or a fine state at the time of heating the hot press. Thereby, the amount of precipitated Ti in the press-molded article can be controlled to a predetermined amount or less, and the softening in the HAZ can be prevented to improve the seam characteristics.
이러한 관점에서, Ti 함유 석출물을 미세하게 분산시켜 둘 필요가 있으며, 그렇게 하기 위해서는 강판 중에 포함되는 Ti 함유 석출물 중, 원 상당 직경이 30㎚ 이하인 것의 평균 원 상당 직경이 6㎚ 이하로 할 필요가 있다(상기 (A)의 요건). Ti 함유 석출물의 크기(평균 원 상당 직경)는 바람직하게는 5㎚ 이하이며, 보다 바람직하게는 3㎚ 이하이다. 또한, 본 발명에서 대상으로 하는 Ti 함유 석출물이란, TiC 및 TiN 이외에, TiVC, TiNbC, TiVCN, TiNbCN 등의 Ti을 함유하는 석출물도 포함하는 취지이다.From this point of view, it is necessary to finely disperse the Ti-containing precipitates. To do so, the Ti-containing precipitates contained in the steel sheet must have an average circle equivalent diameter of 6 nm or less in the circle equivalent diameter of 30 nm or less (The requirement of (A) above). The size (average circle equivalent diameter) of the Ti-containing precipitate is preferably 5 nm or less, and more preferably 3 nm or less. The Ti-containing precipitates to be subjected in the present invention include precipitates containing Ti such as TiVC, TiNbC, TiVCN and TiNbCN in addition to TiC and TiN.
또한, 후술하는 바와 같이, 프레스 성형품에서의 Ti 함유 석출물의 평균 원 상당 직경을 10㎚ 이하로 규정하고 있는 것에 반하여, 성형 전(열간 프레스용 강판)에서는 6㎚ 이하로 규정하고 있다. 그 이유는, 강판 중에 미세한 석출물 혹은 고용 상태로 Ti이 존재하고 있지만, 800℃ 부근에 15분 이상의 가열을 가하면, Ti 함유 석출물이 약간 조대화되기 때문에, 강판보다 성형품이 석출물 사이즈를 크게 규정하고 있다. 성형품으로서의 특성을 확보하려면, Ti 함유 석출물의 평균 원 상당 직경이 10㎚ 이하인 것이 필요하며, 그 석출 상태를 핫 스탬프 성형품으로 실현하려면, 핫 스탬프용 강판의 단계에서 30㎚ 이하의 미세한 석출물의 평균 원 상당 직경을 6㎚ 이하로 하고, 또한 Ti의 대부분을 고용 상태로 존재시킬 필요가 있다.As described later, the average circle-equivalent diameter of the Ti-containing precipitates in the press-molded article is specified to be 10 nm or less, whereas the shape before molding (hot press steel sheet) is specified to be 6 nm or less. The reason for this is that although the steel sheet contains fine precipitates or Ti in a solid state, the Ti-containing precipitates are slightly coarse when heated at about 800 DEG C for 15 minutes or more, so that the molded article has a larger size of the precipitate than the steel sheet . In order to ensure the properties as a molded article, it is necessary that the average circle-equivalent diameter of the Ti-containing precipitates is 10 nm or less. To realize the precipitation state as a hot stamped product, the average number of fine precipitates of 30 nm or less It is necessary that the equivalent diameter is 6 nm or less and most of Ti is present in a solid state.
또한, 열간 프레스용 강판에 있어서는, Ti 중 N를 석출 고정하는데 사용되는 이외의 Ti의 대부분을 고용 상태 혹은 미세 상태로 존재시킬 필요가 있다. 그러기 위해서는, TiN 이외의 석출물로서 존재하는 Ti량(즉, 석출 Ti량-3.4[N])은 전체 Ti 중 TiN을 형성하는 Ti을 뺀 나머지의 0.5배보다 적게(즉, 0.5×[전체 Ti량(%)-3.4[N]]보다 적게) 할 필요가 있다(상기 (B)의 요건). 석출 Ti량-3.4[N]은 바람직하게는 0.4×[전체 Ti량(%)-3.4[N]]이하이며, 보다 바람직하게는 0.3×[전체 Ti량(%)-3.4[N]] 이하이다.In the steel sheet for hot pressing, most of the Ti other than that used for precipitation fixing of N in Ti needs to be present in a solid state or a fine state. In order to do so, the amount of Ti present as a precipitate other than TiN (i.e., the amount of precipitated Ti of -3.4 [N]) is less than 0.5 times the remainder obtained by subtracting Ti forming TiN from the whole Ti (%) - 3.4 [N]]) (the requirement of (B) above). The precipitation Ti amount -3.4 [N] is preferably 0.4 x [total Ti amount (%) - 3.4 [N]] or less, more preferably 0.3 x [total Ti amount to be.
상기와 같은 강판(열간 프레스용 강판)을 제조하려면, 상기와 같은 화학 성분 조성을 갖는 강재를 용제한 슬래브를, 가열 온도 : 1100℃ 이상(바람직하게는 1150℃ 이상), 1300℃ 이하(바람직하게는 1250℃ 이하)로 하고, 마무리 압연 온도를 850℃ 이상(바람직하게는 900℃ 이상), 1000℃ 이하(바람직하게는 950℃ 이하)로 하여 열간 압연을 실행하고, 그 후 바로, 500℃ 이하(바람직하게는 450℃ 이하)까지 20℃/초 이상(바람직하게는 30℃/초 이상)의 평균 냉각 속도로 냉각(급랭)하고, 200℃ 이상(바람직하게는 250℃ 이상), 500℃ 이하(바람직하게는 450℃ 이하)에서 권취하도록 하면 좋다.In order to produce such a steel sheet (steel sheet for hot press), a slab made of a steel material having the chemical composition as described above is heated at a heating temperature of 1100 DEG C or higher (preferably 1150 DEG C or higher) and 1300 DEG C or lower 1250 占 폚 or less), the hot rolling is performed at a finish rolling temperature of 850 占 폚 or higher (preferably 900 占 폚 or higher) and 1000 占 폚 or lower (preferably 950 占 폚 or lower) (Preferably at least 450 ° C) at an average cooling rate of at least 20 ° C / second (preferably at least 30 ° C / second) Preferably 450 DEG C or less).
상기 방법은, (1) 열간 압연에 의해서 오스테나이트 중에 도입된 전위가 잔존하는 온도역에서 압연을 종료하고, (2) 그 직후에 급랭함으로써 전위상에 TiC 등의 Ti 함유 석출물을 미세하게 형성시키고, (3) 더욱 급랭시킨 후 권취함으로써, 베이나이트 변태 혹은 마르텐사이트 변태하도록 제어하는 것이다.The method comprises (1) finishing rolling at a temperature range where a potential introduced into austenite by hot rolling remains, and (2) quenching immediately thereafter to finely form a Ti-containing precipitate such as TiC in the entire phase , (3) further quenched and then wound up to control bainite transformation or martensitic transformation.
상기와 같은 화학 성분 조성 및 Ti 석출 상태를 갖는 열간 프레스용 강판을, 그대로 열간 프레스의 제조에 제공해도 좋고, 산세(酸洗) 후에 압하율 : 10~80%(바람직하게는 20~70%)로 냉간 압연을 실시하고 나서 열간 프레스의 제조에 제공해도 좋다. 또한, 열간 프레스용 강판 또는 그 냉간 압연재를, 830℃ 이상(바람직하게는 850℃ 이상, 900℃ 이하)으로 가열 후, 500℃ 이하(바람직하게는 450℃ 이하)까지 20℃/초 이상(바람직하게는 30℃/초 이상)의 냉각 속도로 급랭시킨 후, 500℃ 이하에서 10초 이상, 1000초 이하의 보지, 또는 500℃ 이하의 온도에서 뜨임을 실시하는 열처리를 실시해도 좋다. 또한, 본 발명의 열간 프레스용 강판에는, 그 표면(소지(素地) 강판 표면)에, Al, Zn, Mg, Si 중 1종 이상을 포함한 도금을 실시해도 좋다.The hot-rolled steel sheet having the chemical composition and the Ti precipitation state as described above may be provided as it is in the production of a hot press as it is, and a reduction ratio of 10 to 80% (preferably 20 to 70%) after pickling (pickling) And then subjected to cold rolling to provide a hot press. The steel sheet for hot press or the cold rolled steel sheet is heated at a temperature of 830 DEG C or higher (preferably 850 DEG C or higher and 900 DEG C or lower) and then heated to 500 DEG C or lower (preferably 450 DEG C or lower) at 20 DEG C / Preferably 30 ° C / second or more), and then subjected to heat treatment at 500 ° C or less for 10 seconds or more, 1000 seconds or less, or at a temperature of 500 ° C or less. The steel sheet for hot press according to the present invention may be plated with at least one of Al, Zn, Mg, and Si on its surface (base steel sheet surface).
상기와 같은 열간 프레스용 강판을 이용하여, 900℃ 이상, 1100℃ 이하의 온도로 가열한 후, 프레스 성형을 개시하고, 성형 중 및 성형 종료 후에는 금형 내에서 20℃/초 이상의 평균 냉각 속도를 확보하면서 베이나이트 변태 개시 온도(Bs)보다 100℃ 낮은 온도(Bs-100℃) 이하, 마르텐사이트 변태 개시 온도(Ms) 이상의 온도까지 냉각한 후, 20℃/초 미만의 평균 냉각 속도로 200℃ 이하까지 냉각함으로써, 단일 특성을 갖는 프레스 성형품이며, 소정의 강도이고 또한 고연성인 것으로서 최적인 조직(베이나이틱 페라이트를 주체로 하는 조직)으로 만들 수 있다. 이러한 성형법에 있어서의 각 요건을 규정한 이유는 하기와 같다.After the above-mentioned hot press steel sheet is heated to a temperature of 900 DEG C or higher and 1100 DEG C or lower, press molding is started, and an average cooling rate of 20 DEG C / sec or more (Bs-100 deg. C) lower than the bainite transformation initiation temperature (Bs) to a temperature equal to or higher than the martensitic transformation starting temperature (Ms), and then cooled at an average cooling rate of less than 20 deg. C / , It is possible to obtain a structure which is a press-molded article having a single characteristic and which is optimal in that it has a predetermined strength and high cohesion (a structure mainly composed of bainitic ferrite). The reason for defining each of the requirements in this molding method is as follows.
강판의 가열 온도가 900℃보다 낮으면, 가열시에 충분한 오스테나이트가 얻어지지 않으며, 최종 조직(성형품의 조직)에서 마르텐사이트 분율이 과잉으로 된다. 또한, 강판의 가열 온도가 1100℃를 초과하면, 가열시에 오스테나이트의 입경이 커지고, 마르텐사이트 변태 개시 온도(Ms) 및 마르텐사이트 종료 온도(Mf)가 상승하여, 담금질 시에 잔류 오스테나이트를 확보할 수 없으며, 양호한 성형성이 달성되지 않는다. 가열 온도는 바람직하게는 950℃ 이상, 1050℃ 이하이다. 또한, 이 때의 가열 시간이 너무 길면 강판 중의 Ti 함유 석출물이 미세화되기 어렵고, 또한 소량인 것으로 해도 가열 중에 Ti 함유 석출물이 형성, 조대화되어 용접성의 개선 효과가 작아지기 때문에, 가열 시간은 짧은 것이 바람직하다. 가열 시간의 바람직한 범위는 3600초 이하, 보다 바람직하게는 20초 이하이다.When the heating temperature of the steel sheet is lower than 900 캜, sufficient austenite is not obtained at the time of heating, and the martensite fraction becomes excessive in the final structure (the structure of the molded article). When the heating temperature of the steel sheet exceeds 1100 占 폚, the grain size of austenite becomes large at the time of heating, the martensite transformation start temperature (Ms) and the martensite finish temperature (Mf) rise and the retained austenite It can not be ensured and good moldability is not achieved. The heating temperature is preferably 950 DEG C or more and 1050 DEG C or less. If the heating time at this time is too long, the Ti-containing precipitates in the steel sheet are hardly miniaturized, and even if the Ti-containing precipitates are small, the Ti-containing precipitates are formed and coarsened during heating, desirable. The preferable range of the heating time is 3600 seconds or less, more preferably 20 seconds or less.
상기 가열 공정에서 형성된 오스테나이트를, 페라이트 혹은 펄라이트 등의 조직의 생성을 저지하면서, 소망의 조직(베이나이틱 페라이트를 주체로 하는 조직)으로 하기 위해서는, 성형 중 및 성형 후의 평균 냉각 속도 및 냉각 종료 온도를 적절히 제어할 필요가 있다. 이러한 관점에서, 성형 중의 평균 냉각 속도는 20℃/초 이상으로 하고, 냉각 종료 온도는 베이나이트 변태 개시 온도(Bs)보다 100℃ 낮은 온도 이하, 마르텐사이트 변태 개시 온도(Ms) 이상으로 할 필요가 있다. 성형 중의 평균 냉각 속도는, 바람직하게는 30℃/초 이상(보다 바람직하게는 40℃/초 이상)이다. 냉각 종료 온도를 베이나이트 변태 개시 온도(Bs)보다 100℃ 낮은 온도 이하로 하는 것에 의해, 페라이트 혹은 펄라이트 등의 조직의 생성을 저지하면서, 가열시에 존재한 오스테나이트를 베이나이트로 변태시켜, 베이나이틱 페라이트량을 확보하면서, 베이나이틱 페라이트의 라스의 사이에 미세한 오스테나이트를 잔류시켜 소정량의 잔류 오스테나이트를 확보한다.In order to convert austenite formed in the heating step into a desired structure (a structure mainly composed of bainitic ferrite) while preventing the formation of a structure such as ferrite or pearlite, the average cooling rate during molding and after molding and the cooling end It is necessary to appropriately control the temperature. From this point of view, it is necessary to set the average cooling rate during molding to not less than 20 占 폚 / second and the cooling end temperature to be not more than 100 占 폚 lower than the bainite transformation start temperature Bs and not more than the martensitic transformation start temperature (Ms) have. The average cooling rate during molding is preferably 30 DEG C / second or more (more preferably 40 DEG C / second or more). By making the cooling end temperature lower than the bainite transformation starting temperature (Bs) by 100 占 폚 or lower, the austenite existing at the time of heating is transformed into bainite while inhibiting formation of a structure such as ferrite or pearlite, Minute austenite is retained between the laths of the bayite ferrite while securing the amount of the niacitic ferrite to secure a predetermined amount of the retained austenite.
상기 냉각 종료 온도가 베이나이트 변태 개시 온도(Bs)보다 100℃ 낮은 온도보다 높아지거나, 평균 냉각 속도가 20℃/초 미만에서는, 페라이트나 펄라이트 등의 조직이 형성되어, 소정량의 잔류 오스테나이트를 확보할 수 없어, 성형품의 신율(연성)이 열화된다. 또한, 마르텐사이트 변태 개시 온도(Ms)보다 낮은 온도까지 냉각하면, 마르텐사이트의 생성량이 증가하여, 성형품의 신율(연성)이 열화된다.If the cooling end temperature is higher than the bainite transformation start temperature (Bs) by 100 占 폚 or the average cooling rate is less than 20 占 폚 / sec, a structure such as ferrite or pearlite is formed and a predetermined amount of retained austenite And the elongation (ductility) of the molded article is deteriorated. Further, when the temperature is lowered to a temperature lower than the martensitic transformation starting temperature (Ms), the amount of martensite produced increases and the elongation (ductility) of the molded article is deteriorated.
베이나이트 변태 개시 온도(Bs)보다 100℃ 낮은 온도 이하, 마르텐사이트 변태 개시 온도(Ms) 이상의 온도가 된 단계에서 급속 냉각을 정지하고, 그 후 20℃/초 미만의 평균 냉각 속도로 200℃ 이하까지의 냉각을 실행한다. 이러한 냉각 공정을 부가하는 것에 의해, 베이나이틱 페라이트 변태가 촉진되게 된다. 이 때의 평균 냉각 속도가 20℃/초 이상이 되면, 마르텐사이트가 형성되어, 강도는 높아지지만 양호한 신율이 얻어지지 않게 된다. 이 때의 평균 냉각 속도는, 바람직하게는 15℃/초 이하이며, 보다 바람직하게는 10℃/초 이하이다. 또한, 이러한 냉각으로 200℃ 이하까지 냉각하는 것은 베이나이틱 페라이트로부터 미변태 오스테나이트에 탄소를 분배시켜 실온에서 잔존하는 잔류 오스테나이트의 양을 증가시킨다는 이유 때문이다.Rapid cooling is stopped at a temperature lower than the bainite transformation start temperature (Bs) by 100 占 폚 or lower and a temperature higher than the martensitic transformation start temperature (Ms), and thereafter an average cooling rate of less than 20 占 폚 / Is performed. By adding such a cooling step, the transformation of the bainitic ferrite is accelerated. When the average cooling rate at this time is 20 DEG C / second or more, martensite is formed and the strength is increased, but a good elongation is not obtained. The average cooling rate at this time is preferably 15 占 폚 / second or less, and more preferably 10 占 폚 / second or less. The reason for this cooling by cooling to 200 ° C or less is that carbon is distributed from non-ferrite austenite to ferrite to increase the amount of retained austenite remaining at room temperature.
상기와 같은 2단계의 냉각을 실행한 후에는, 평균 냉각 속도의 제어는 기본적으로 불필요하게 되지만, 예를 들어 1℃/초 이상, 100℃/초 이하의 평균 냉각 속도로 실온까지 냉각해도 좋다. 또한, 프레스 성형 중 및 성형 종료 후의 평균 냉각 속도의 제어는, (a) 성형 금형의 온도를 제어하는 것(상기 도 1에 도시한 냉각 매체), (b) 금형의 열전도율을 제어하는 것 등의 수단에 의해서 달성할 수 있다.After performing the above-described two-stage cooling, the control of the average cooling rate is basically unnecessary. However, it may be cooled to room temperature at an average cooling rate of 1 deg. C / sec or more and 100 deg. The control of the average cooling rate during press molding and after completion of molding is carried out by controlling the temperature of the molding die (the cooling medium shown in Fig. 1), (b) controlling the thermal conductivity of the mold Can be achieved by means.
이러한 제조 방법에 의해서 얻어진 프레스 성형품에서는, 금속 조직이, 베이나이틱 페라이트 : 60~97 면적%, 마르텐사이트 : 37 면적% 이하, 잔류 오스테나이트 : 3~20 면적%, 잔부 조직 : 5 면적% 이하이고, 잔류 오스테나이트 중의 탄소량이 0.50% 이상인 것으로 되어, 성형품 내에서 고강도와 신율의 밸런스를 고레벨로 균일한 특성으로서 달성할 수 있게 된다. 이러한 열간 프레스 성형품에서의 각 요건(기본 조직 및 잔류 오스테나이트 중의 탄소량)의 범위 설정 이유는 다음과 같다.In the press-formed article obtained by this manufacturing method, the metal structure is composed of 60 to 97% by area of bainitic ferrite, 37% by area or less of martensite, 3 to 20% by area of retained austenite, , And the amount of carbon in the retained austenite is 0.50% or more. Thus, a balance between high strength and elongation can be achieved at a high level as a uniform property in a molded article. The reason for setting the ranges of the respective requirements (basic structure and amount of carbon in retained austenite) in such hot press formed products is as follows.
프레스 성형품의 주요 조직을, 고강도이며 또한 연성이 풍부한 베이나이틱 페라이트로 함으로써, 프레스 성형품의 고강도와 고연성을 양립시킬 수 있다. 이러한 관점에서, 베이나이틱 페라이트의 면적 분율은 60 면적% 이상으로 할 필요가 있다. 그렇지만, 이 분율이 97 면적%를 초과하면, 잔류 오스테나이트의 분율이 부족하여, 연성(잔존 연성)이 저하된다. 베이나이틱 페라이트 분율의 바람직한 하한은 65 면적% 이상(보다 바람직하게는 70 면적% 이상)이며, 바람직한 상한은 95 면적% 이하(보다 바람직하게는 90 면적% 이하)이다.By making the main structure of the press-molded article to be a high-strength and ductile baynitic ferrite, high strength and high ductility of the press-molded article can be achieved. From this point of view, the area fraction of the baynitic ferrite needs to be not less than 60% by area. However, when the content exceeds 97% by area, the fraction of the retained austenite is insufficient and the ductility (residual ductility) is lowered. The preferable lower limit of the proportion of the baynitic ferrite is 65% by area or more (more preferably 70% by area or more), and the preferable upper limit is 95% by area or less (more preferably 90% by area or less).
고강도의 마르텐사이트를 일부 포함시킴으로써, 열간 프레스 성형품의 고강도화를 도모할 수 있지만, 그 양이 많아지면 연성(잔존 연성)이 저하된다. 이러한 관점에서, 마르텐사이트의 면적 분율은 37 면적% 이하로 할 필요가 있다. 마르텐사이트 분율의 바람직한 하한은 5 면적% 이상(보다 바람직하게는 10 면적% 이상)이며, 바람직한 상한은 30 면적% 이하(보다 바람직하게는 25 면적% 이하)이다.By including a part of the high-strength martensite, the strength of the hot-press molded article can be increased. However, when the amount of martensite is increased, the ductility (residual ductility) is lowered. From this viewpoint, it is necessary that the area fraction of martensite is 37% by area or less. The preferable lower limit of the martensite fraction is 5% by area or more (more preferably 10% by area or more), and the preferable upper limit is 30% by area or less (more preferably 25% by area or less).
잔류 오스테나이트는, 소성 변형 중에 마르텐사이트로 변태함으로써, 가공 경화율을 상승시켜(변태 유기 소성), 성형품의 연성을 향상시키는 효과가 있다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는, 잔류 오스테나이트 분율을 3 면적% 이상으로 할 필요가 있다. 연성에 대해서는, 잔류 오스테나이트 분율이 많으면 많을수록 양호하게 된다. 자동차용 강판에 이용되는 조성에서는, 확보할 수 있는 잔류 오스테나이트는 한정되어 있고, 20 면적% 정도가 상한이 된다. 잔류 오스테나이트의 바람직한 하한은 5 면적% 이상(보다 바람직하게는 7 면적% 이상)이다.The retained austenite is transformed into martensite during plastic deformation, thereby increasing the work hardening rate (transformational organic plasticity) and improving the ductility of the molded product. In order to exhibit such an effect, it is necessary to set the residual austenite fraction to 3% by area or more. Regarding ductility, the greater the retained austenite fraction, the better. In the composition used for steel sheets for automobiles, the retained austenite that can be secured is limited, and the upper limit is about 20% by area. The preferable lower limit of the retained austenite is 5% by area or more (more preferably 7% by area or more).
상기 조직 이외에는, 페라이트, 펄라이트 등을 잔부 조직으로서 포함할 수 있지만, 이들 조직은 강도에 대한 기여나, 연성에 대한 기여가 다른 조직에 비해 낮아, 기본적으로 함유하지 않는 것이 바람직하다(0 면적%라도 좋음). 단, 5 면적%까지라면 허용할 수 있다. 잔부 조직은 보다 바람직하게는 4 면적% 이하이며, 더욱 바람직하게는 3 면적% 이하이다.In addition to the above-described structure, ferrite, pearlite, and the like can be included as the residual structure. However, these tissues are preferably basically not included because their contribution to strength and contribution to ductility are lower than those of other tissues good). However, it is acceptable if it is up to 5 area%. The residual structure is more preferably 4% by area or less, and more preferably 3% by area or less.
상기 프레스 성형품에서는, 프레스 성형품 중(즉, 프레스 성형품을 구성하는 강판 중)에 포함되는 Ti 함유 석출물 중, 원 상당 직경이 30㎚ 이하인 것의 평균 원 상당 직경이 10㎚ 이하이다. 이러한 요건을 만족시키는 것에 의해, 고강도와 신율의 밸런스를 고레벨로 달성할 수 있는 프레스 성형품을 얻을 수 있다. Ti 함유 석출물의 평균 원 상당 직경은 바람직하게는 8㎚ 이하이며, 보다 바람직하게는 6㎚ 이하이다.In the above press-molded article, among the Ti-containing precipitates contained in the press-molded articles (that is, the steel plates constituting the press-molded article), the average circle equivalent diameter of those having a circle equivalent diameter of 30 nm or less is 10 nm or less. By satisfying these requirements, it is possible to obtain a press-molded article capable of achieving a balance between high strength and elongation at a high level. The average circle-equivalent diameter of the Ti-containing precipitates is preferably 8 nm or less, and more preferably 6 nm or less.
또한 프레스 성형품에서는, TiN 이외의 석출물로서 존재하는 Ti량(석출 Ti량-3.4[N])이, 전체 Ti 중 TiN을 형성하는 Ti을 뺀 나머지의 Ti의 0.5배보다 적게(즉, 0.5×[전체 Ti량(%)-3.4[N]]보다 적게) 되어 있다. 이러한 요건을 만족시킴으로써, 용접시에 고용되어 있는 Ti이 HAZ에 미세 석출되거나 기존의 미세 Ti 함유 석출물이 전위의 회복 등을 억제함으로써, HAZ에서의 연화를 방지하여, 용접성이 양호해진다. 석출 Ti량-3.4[N]은 바람직하게는 0.4×[전체 Ti량(%)-3.4[N]] 이하이며, 보다 바람직하게는 0.3×[전체 Ti량(%)-3.4[N]] 이하이다.Further, in the press-molded article, the amount of Ti (precipitated Ti amount -3.4 [N]) existing as a precipitate other than TiN is smaller than 0.5 times of the remaining amount of Ti minus Ti forming TiN among the whole Ti The total Ti content (%) - 3.4 [N]). By satisfying these requirements, the Ti dissolved in the welding is finely precipitated in the HAZ, or the existing fine Ti-containing precipitates inhibit the recovery of the dislocation and the like, thereby preventing the softening in the HAZ and improving the weldability. The precipitation Ti amount -3.4 [N] is preferably 0.4 x [total Ti amount (%) - 3.4 [N]] or less, more preferably 0.3 x [total Ti amount to be.
본 발명의 방법에 의하면, 프레스 성형 조건(가열 온도나 냉각 속도)을 적절히 조정하는 것에 의해, 성형품의 강도나 신율 등의 특성을 제어할 수 있으며, 게다가 고연성(잔존 연성)의 프레스 성형품을 얻을 수 있으므로, 지금까지의 열간 프레스 성형품에서는 적용하기 어려웠던 부위(예를 들면, 에너지 흡수 부재)에도 적용이 가능해져, 열간 프레스 성형품의 적용 범위를 확장시키는데 있어서 극히 유용하다.According to the method of the present invention, it is possible to control properties such as strength and elongation of a molded article by appropriately adjusting press molding conditions (heating temperature and cooling rate), and furthermore, to obtain a press molded article having high ductility Therefore, it can be applied to a region (for example, an energy absorbing member) which has been difficult to apply in the conventional hot press molded products, and is extremely useful in expanding the application range of hot press formed products.
이하, 본 발명의 효과를 실시예에 의해 더욱 구체적으로 나타내지만, 하기 실시예는 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 상기·후기의 취지에 비추어보아 설계 변경하는 것은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다.Hereinafter, the effects of the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the present invention is not limited to the following Examples, and all of the design changes in light of the above and the following will be included in the technical scope of the present invention will be.
[실시예][Example]
하기 표 1에 나타낸 화학 성분 조성을 갖는 강재(강 No. 1~31)를 진공 용제하여, 실험용 슬래브로 한 후, 열간 압연을 실행하여 강판으로 하고, 그 후에 냉각하여 권취를 모의한 처리를 실시했다(판 두께 : 3.0㎜). 권취 모의 처리 방법은, 권취 온도까지 냉각한 후, 권취 온도로 가열한 노에 시료를 넣고 30분 보지한 후 노 냉각했다. 이 때의 강판 제조 조건을 하기 표 2에 나타낸다. 또한, 표 1 중의 Ac3 변태점, Ms점 및 Bs점은, 하기의 수학식 2 내지 4를 이용하여 구한 것이다(예를 들면, "레슬리 철강재료학" 마루젠,(1985) 참조). 또한, 표 2의 비고란에 나타낸 처리 (1) 및 (2)는, 하기에 나타내는 각 처리(압연, 냉각, 합금화)를 실행한 것이다.Steel materials (steel Nos. 1 to 31) having the chemical composition shown in the following Table 1 were vacuum-melted and turned into experimental slabs, followed by hot rolling to obtain steel sheets, which were then cooled and subjected to simulated winding (Plate thickness: 3.0 mm). In the method of the wrapping simulation, after cooling to the winding temperature, the sample was placed in a furnace heated to the winding temperature, held for 30 minutes, and then cooled. The steel sheet production conditions at this time are shown in Table 2 below. The Ac 3 transformation point, Ms point and Bs point in Table 1 are obtained by using the following equations (2) to (4) (see, for example, "Leslie Steel Materials" Maruzen, (1985)). The treatments (1) and (2) shown in the remarks column of Table 2 are performed by the following treatments (rolling, cooling and alloying).
[수학식 2]&Quot; (2) "
Ac3 변태점(℃) = 910-203×[C]1/2+44.7×[Si]-30×[Mn]+700×[P]+400×[Al]+400×[Ti]+104×[V]-11×[Cr]+31.5×[Mo]-20×[Cu]-15.2×[Ni]Ac 3 transformation point (℃) = 910-203 × [C ] 1/2 + 44.7 × [Si] -30 × [Mn] + 700 × [P] + 400 × [Al] + 400 × [Ti] + 104 × [V] -11 x [Cr] + 31.5 x [Mo] -20 x [Cu] -15.2 x [Ni]
[수학식 3]&Quot; (3) "
Ms점(℃) = 550-361×[C]-39×[Mn]-10×[Cu]-17×[Ni]-20×[Cr]-5×[Mo]+30×[Al]Ms point (° C) = 550-361 × C -39 × [Mn] -10 × [Cu] -17 × [Ni] -20 × [Cr] -5 × [
[수학식 4]&Quot; (4) "
Bs점(℃)=830-270×[C]-90×[Mn]-37×[Ni]-70×[Cr]-83×[Mo]-70 占 폚 -70 占 [Cr] -83 占 [Mo] -70 占 [Ni]
단, [C], [Si], [Mn], [P], [Al], [Ti], [V], [Cr], [Mo], [Cu] 및 [Ni]는, 각각 C, Si, Mn, P, Al, Ti, V, Cr, Mo, Cu 및 Ni의 함유량(질량%)을 나타낸다. 또한, 상기 수학식 2 내지 4의 각 항에 나타낸 원소가 포함되지 않는 경우는, 그 항이 없는 것으로 계산한다.[C], [Si], [Mn], [P], [Al], [Ti], [V], [Cr], [Mo], [Cu] and [Ni] (Mass%) of Si, Mn, P, Al, Ti, V, Cr, Mo, Cu and Ni. Further, in the case where the elements shown in the respective items of the equations (2) to (4) are not included, it is calculated that there is no such term.
처리 (1) : 열간 압연 강판을 냉간 압연 후(판 두께 : 1.6㎜), 열처리 시뮬레이터로 연속 어닐링을 모의하고, 800℃로 가열한 후 90초 보지하고, 20℃/초의 평균 냉각 속도로 500℃까지 냉각하고, 300초 보지했다.Process (1): The hot-rolled steel sheet was cold-rolled (plate thickness: 1.6 mm), and the continuous annealing was simulated using a heat treatment simulator, heated at 800 ° C, held for 90 seconds, cooled at an average cooling rate of 20 ° C / And kept for 300 seconds.
처리 (2) : 열간 압연 강판을 냉간 압연 후(판 두께 : 1.6㎜), 열처리 시뮬레이터로 연속 용융 아연 도금 라인을 모의하기 위해 860℃로 가열한 후, 30℃/초의 평균 냉각 속도로 400℃까지 냉각하고, 보지한 후, 도금욕으로의 침지-합금화 처리를 모의하기 위해서 500℃×10초 더 보지한 후, 20℃/초의 평균 냉각 속도로 실온까지 냉각했다.(2): After hot-rolled steel sheet was cold-rolled (plate thickness: 1.6 mm), it was heated to 860 ° C to simulate a continuous hot-dip galvanizing line with a heat treatment simulator and then cooled to 400 ° C at an average cooling rate of 30 ° C / After cooling and holding, the wafer was held at 500 ° C for 10 seconds to simulate an immersion-alloying treatment into a plating bath, and then cooled to room temperature at an average cooling rate of 20 ° C / second.
[표 1][Table 1]
[표 2][Table 2]
얻어진 강판(프레스 성형용 강판)에 대하여, Ti의 석출 상태의 분석(석출 Ti량-3.4[N], Ti 함유 석출물의 평균 원 상당 직경)을 하기 요령으로 실행했다. 그 결과를, 0.5×[전체 Ti량-3.4[N]]의 계산값과 함께 하기 표 3에 나타낸다.Analysis of the precipitation state of Ti (amount of precipitated Ti: -3.4 [N], average circle equivalent diameter of Ti-containing precipitates) was performed on the obtained steel sheet (press forming steel sheet) in the following manner. The results are shown in Table 3 together with the calculated values of 0.5 占 total Ti amount -3.4 [N].
(강판의 Ti의 석출 상태의 분석)(Analysis of the precipitation state of Ti in the steel sheet)
추출 모형 샘플을 제작하고, 투과형 전자 현미경(TEM)으로 Ti 함유 석출물의 투과형 전자 현미경상(배율 : 10만배)을 촬영했다. 이 때, 에너지 분산형 X선 분광기(EDX)에 의해 석출물의 조성 분석을 하는 것에 의해, Ti 함유 석출물(원 상당 직경에서 30㎚ 이하인 것)을 특정했다. 적어도 100개 이상의 Ti 함유 석출물의 면적을 화상 해석에 의해 측정하고, 그것으로부터 원 상당 직경을 구하여, 그 평균값을 석출물 사이즈(Ti 함유 석출물의 평균 원 상당 직경)로 했다. 또한, 석출 Ti량-3.4[N](석출물로서 존재하는 Ti량)은, 메쉬 직경 : 0.1㎛의 메쉬를 이용하여 추출 잔사(殘渣) 분석을 실행하고(추출 처리 시에, 석출물이 응집되어 미세한 석출물도 측정할 수 있음), 석출 Ti량-3.4[N]을 구했다. 또한, Ti 함유 석출물이 V이나 Nb을 일부 함유하고 있는 경우는, 이들 석출물의 함유량에 대해서도 측정했다.An extraction model sample was prepared, and a transmission electron microscope (magnification: 100,000 times) of the Ti-containing precipitate was photographed by a transmission electron microscope (TEM). At this time, the composition of the precipitate was analyzed by an energy dispersive X-ray spectroscope (EDX) to determine a Ti-containing precipitate (having a circle equivalent diameter of 30 nm or less). An area of at least 100 Ti-containing precipitates was measured by image analysis, and a circle equivalent diameter was determined from the area. The average value was determined as the precipitate size (average circle equivalent diameter of Ti-containing precipitates). Further, the amount of precipitated Ti of -3.4 [N] (amount of Ti present as a precipitate) was subjected to extraction residue analysis using a mesh having a mesh diameter of 0.1 탆 (in the extraction treatment, Precipitate can also be measured), and the amount of precipitated Ti of -3.4 [N] was obtained. When the Ti-containing precipitate partially contains V or Nb, the content of these precipitates was also measured.
[표 3][Table 3]
상기 각 강판(1.6㎜t×150㎜×200㎜)에 대하여(상기 처리 (1), (2) 이외의 것에 대해서는 열간 압연에 의해서 두께(t)를 1.6㎜로 조정), 가열로에서 소정의 온도로 가열한 후, 해트(hat) 형상의 금형(상기 도 1)으로 프레스 성형 및 냉각 처리를 실시하여, 성형품으로 했다. 프레스 성형 조건(프레스 성형시의 가열 온도, 가열 시간, 평균 냉각 속도, 급속 냉각 종료 온도)을 하기 표 4에 나타낸다.For each of the above steel plates (1.6 mm t x 150 mm x 200 mm) (except for the above treatments (1) and (2), the thickness t was adjusted to 1.6 mm by hot rolling) After heating to a temperature, press molding and cooling treatment were performed with a hat-shaped mold (Fig. 1) to obtain a molded article. Table 4 shows press molding conditions (heating temperature, press time, heating time, average cooling rate, and rapid cooling termination temperature).
[표 4][Table 4]
얻어진 프레스 성형품에 대하여, 인장 강도(TS), 신율(전체 신율(EL)), 금속 조직의 관찰(각 조직의 분율), 및 열처리 후의 경도 저하량을 하기의 방법으로 측정하는 동시에, Ti의 석출 상태를 상기한 방법으로 측정했다.The tensile strength (TS), the elongation (total elongation (EL)), the observation of the metal structure (the fraction of each structure) and the degree of decrease in hardness after heat treatment were measured for the obtained press-molded article by the following method, The state was measured by the above-mentioned method.
(인장 강도(TS) 및 신율(전체 신율(EL))의 측정)(Measurement of tensile strength (TS) and elongation (total elongation (EL)))
JIS 5호 시험편을 이용하여 인장 시험을 실행하여, 인장 강도(TS), 신율(EL)을 측정했다. 이 때, 인장 시험의 변형 속도 : 10㎜/초로 했다. 본 발명에서는, 인장 강도(TS)가 1180㎫ 이상이며 신율(EL)이 12.0% 이상을 만족하고, 강도-신율 밸런스(TS×EL)가 16000(㎫·%) 이상일 때에 합격으로 평가했다.The tensile strength (TS) and elongation (EL) were measured using a JIS No. 5 test piece. At this time, the strain rate of the tensile test was 10 mm / sec. In the present invention, when the tensile strength (TS) is 1180 MPa or more and the elongation (EL) is 12.0% or more and the strength-elongation balance (TS x EL) is 16000 (MPa.
(금속 조직의 관찰(각 조직의 분율))(Observation of metal structure (fraction of each tissue))
(1) 성형품 중의, 베이나이틱 페라이트, 마르텐사이트, 페라이트의 조직에 대해서는, 강판을 나이탈(nital)로 부식시키고, SEM(배율 : 1000배 또는 2000배) 관찰에 의해, 베이나이틱 페라이트, 마르텐사이트, 페라이트를 구별하여, 각각의 분율(면적율)을 구했다.(1) For the structure of the bainite ferrite, martensite and ferrite in the molded product, the steel sheet was corroded with nital and subjected to SEM (magnification: 1000 or 2000) Martensite, and ferrite, and the respective fractions (area ratio) were obtained.
(2) 성형품 중의 잔류 오스테나이트 분율은, 강판의 1/4의 두께까지 연삭한 후, 화학 연마하고 나서 X선 회절법에 의해서 측정했다(예를 들면, ISJJ Int. Vol.33. 1933, No.7, P.776).(2) The retained austenite fraction in the molded product was measured by X-ray diffractometry after grinding to a thickness of 1/4 of the steel sheet, followed by chemical polishing (see, for example, ISJJ Int. Vol. 7, p. 766).
(열처리 후의 경도 저하량)(Reduction in hardness after heat treatment)
스팟 용접에 준하는 열이력으로 하여, 열처리 시뮬레이터로 평균 가열 속도 50℃/초로 700℃로 가열한 후, 평균 냉각 속도 50℃/초로 냉각하고, 원래의 경도(비커스 경도)에 대한 경도 저하량(△Hv)을 측정했다. 경도 저하량(△Hv)이 50Hv 이하일 때에, HAZ에서의 연화 방지 특성이 양호하다고 판단했다.The sample was heated to 700 ° C at an average heating rate of 50 ° C / second with a heat treatment simulator, followed by cooling at an average cooling rate of 50 ° C / sec to obtain a thermal degradation amount corresponding to the spot hardness (Vickers hardness) Hv) was measured. When the degree of hardness decrease (? Hv) was 50 Hv or less, it was judged that the anti-softening property in HAZ was good.
금속 조직의 관찰 결과(각 조직의 분율, Ti의 석출 상태, 석출 Ti량-3.4[N])를 하기 표 5에 나타낸다. 또한, 프레스 성형품의 기계적 특성(인장 강도(TS), 신율(ELTS×EL) 및 경도 저하량(△Hv))을 하기 표 6에 나타낸다. 또한, 프레스 성형품에서의 석출 Ti량-3.4[N]의 값은, 프레스 성형용 강판에 있어서의 석출 Ti량-3.4[N]의 값과 약간 상이하지만,이것은 측정 오차이다.The results of observation of the metal structure (the fraction of each structure, the precipitation state of Ti, and the amount of precipitated Ti -3.4 [N]) are shown in Table 5 below. The mechanical properties (tensile strength TS, elongation (ELTS x EL) and hardness decrease amount (Hv)) of the press-molded article are shown in Table 6 below. The value of the precipitated Ti amount -3.4 [N] in the press-molded article is slightly different from the value of the precipitated Ti amount -3.4 [N] in the steel sheet for press forming, which is a measurement error.
[표 5][Table 5]
[표 6][Table 6]
이들 결과로부터, 다음과 같이 고찰할 수 있다. 강 No. 1, 2, 4~6, 8~10, 15, 16, 18~20, 22~31의 것은, 본 발명에서 규정하는 요건을 만족하는 실시예이며, 강도-연성 밸런스가 양호하며, 연화 방지 특성이 양호한 성형품이 얻어지고 있다는 것을 알 수 있다.From these results, it can be considered as follows. River No. 1, 2, 4 to 6, 8 to 10, 15, 16, 18 to 20, and 22 to 31 are examples satisfying the requirements defined in the present invention, and are excellent in strength-ductility balance, It can be seen that this good molded article is obtained.
이에 반하여, 강 No. 3, 7, 11~14, 17, 21의 것은, 본 발명에서 규정하는 어느 하나의 요건을 만족하지 않는 비교예이며, 어느 하나의 특성이 열화되어 있다. 즉, 강 No. 3의 것은, Si 함유량이 적은 강판을 이용한 것이며, 프레스 성형품 중의 잔류 오스테나이트 분율이 확보되지 않아, 낮은 신율(EL)밖에 얻어지지 않으며, 강도-신율 밸런스(TS×EL)도 열화되어 있다. 강 No. 7의 것은, 강판 제조시의 마무리 압연 온도가 낮고, 수학식 1의 관계를 만족하지 않은 것으로 되어 있으며, Ti 함유 석출물이 조대화되어 강도-신율 밸런스(TS×EL)가 저하되는 동시에, 연화 방지 특성이 열화되고 있다.On the contrary, 3, 7, 11 to 14, 17 and 21 are comparative examples which do not satisfy any one of the requirements specified in the present invention, and any one of the characteristics is deteriorated. That is, 3 uses a steel sheet having a small Si content and does not secure the retained austenite fraction in the press-molded article, and only a low elongation (EL) is obtained, and the strength-elongation balance (TS x EL) also deteriorates. River No. 7 is that the finishing rolling temperature at the time of steel sheet production is low and does not satisfy the relation of the formula (1), and the Ti-containing precipitates are coarse to lower the strength-elongation balance (TS x EL) The characteristics are deteriorating.
강 No. 11의 것은, 프레스 성형시의 급속 냉각 후의 냉각 속도가 빠르게 되어 있고, 마르텐사이트의 생성이 과잉으로 되어, 강도가 너무 높아져 낮은 신율(EL)밖에 얻어지지 않으며, 강도-신율 밸런스(TS×EL)도 열화되고 있다. 강 No. 12의 것은, 프레스 성형시의 급속 냉각 종료 온도가 낮게 되어 있고, 마르텐사이트의 생성이 과잉으로 되어, 강도가 너무 높아져 낮은 신율(EL)밖에 얻어지지 않으며, 강도-신율 밸런스(TS×EL)도 열화되고 있다.River No. 11 is that the cooling rate after rapid cooling at the time of press forming is high and the production of martensite becomes excessive and the strength becomes too high to obtain only a low elongation (EL) and the strength-elongation balance (TS EL) Is also deteriorating. River No. 12 is that the rapid cooling termination temperature at the time of press forming is low and martensite is excessively produced and the strength is too high to obtain only a low elongation (EL), and the strength-elongation balance (TS x EL) Is deteriorating.
강 No. 13의 것은, 프레스 성형시의 평균 냉각 속도가 느리게 되어 있고, 베이나이틱 페라이트의 면적율을 확보할 수 없어, 강도가 너무 낮아져, 강도-신율 밸런스(TS×EL)도 열화되고 있다. 강 No. 14의 것은, 프레스 성형시의 급속 냉각 종료 온도가 높게 되어 있고, 페라이트가 생성되어 베이나이틱 페라이트의 면적율을 확보할 수 없어, 강도가 너무 낮아져, 강도-신율 밸런스(TS×EL)도 열화되고 있다.River No. 13, the average cooling rate at the time of press forming is slow, the area ratio of the bayonetic ferrite can not be ensured, the strength becomes too low, and the strength-elongation balance (TS x EL) also deteriorates. River No. 14 is that the rapid cooling termination temperature at the time of press forming becomes high and ferrite is generated and the area ratio of the bayonetic ferrite can not be secured and the strength becomes too low and the strength-elongation balance (TS x EL) also deteriorates have.
강 No. 17의 것은, C 함유량이 과잉인 강판을 이용한 것이며, 성형품의 강도가 높아져 낮은 신율(EL)밖에 얻어지지 않는다. 강 No. 21의 것은, Ti 함유량이 과잉인 강판을 이용한 것이며, 프레스 성형품이 수학식 1의 관계를 만족하지 않게 되어 있고, 성형품에서의 Ti 함유 석출물이 조대화되는 동시에, 연화 방지 특성이 열화되고 있다.River No. 17 uses a steel sheet having an excess C content, and the strength of the molded product is increased, and only a low elongation (EL) is obtained. River No. 21 is a steel sheet in which the Ti content is excessive, the press-molded article does not satisfy the relationship of the formula (1), the Ti-containing precipitate in the molded article is coarsened, and the anti-softening property is deteriorated.
[산업상의 이용 가능성][Industrial Availability]
본 발명에서는, 소정의 화학 성분 조성을 갖고, 강판 중에 포함되는 Ti 함유 석출물 중, 원 상당 직경이 30㎚ 이하인 것의 평균 원 상당 직경이 6㎚ 이하인 동시에, 강 중의 석출 Ti량과 전체 Ti량이 소정의 관계를 만족하는 열간 프레스용 강판을, 900℃ 이상, 1100℃ 이하의 온도로 가열한 후, 프레스 성형을 개시하고, 성형 중 및 성형 종료 후에는 금형 내에서 20℃/초 이상의 평균 냉각 속도를 확보하면서 베이나이트 변태 개시 온도(Bs)보다 100℃ 낮은 온도 이하, 마르텐사이트 변태 개시 온도(Ms) 이상의 온도까지 냉각한 후, 20℃/초 미만의 평균 냉각 속도로 200℃ 이하까지 냉각함으로써, 고강도와 신율의 밸런스를 고레벨로 달성할 수 있는 프레스 성형품을 얻을 수 있으며, 게다가 HAZ에서의 연화 방지 특성이 양호한 프레스 성형품을 실현할 수 있다.A Ti-containing precipitate having a prescribed chemical composition and having a circle equivalent diameter of 30 nm or less among the Ti-containing precipitates contained in a steel sheet has an average circle equivalent diameter of 6 nm or less and a precipitated Ti amount and a total Ti amount in the steel have a predetermined relationship Is heated to a temperature of 900 占 폚 or more and 1100 占 폚 or lower and then press molding is started and the average cooling rate of 20 占 폚 / After cooling to a temperature not higher than the bainite transformation start temperature (Bs) by 100 占 폚 or lower and a temperature higher than the martensitic transformation start temperature (Ms), and then cooled to 200 占 폚 or lower at an average cooling rate of less than 20 占 폚 / sec, Can be obtained at a high level of balance, and a press-molded article having good anti-softening property in HAZ can be realized.
1 : 펀치
2 : 다이
3 : 블랭크 홀더
4 : 강판(블랭크)1: punch 2: die
3: blank holder 4: steel plate (blank)
Claims (3)
Si : 0.2~3%,
Mn : 0.5~3%,
P : 0.05% 이하(0%를 포함하지 않음),
S : 0.05% 이하(0%를 포함하지 않음),
Al : 0.01~1%,
B : 0.0002~0.01%,
Ti : 3.4[N]+0.01% 이상, 3.4[N]+0.1% 이하(단, [N]은 N의 함유량(질량%)을 나타냄), 및
N : 0.001~0.01%
를 각각 함유하고, 잔부가 철 및 불가피 불순물로 이루어지며,
강판 중에 포함되는 Ti 함유 석출물 중, 원 상당 직경이 30㎚ 이하인 것의 평균 원 상당 직경이 6㎚ 이하인 동시에, 강 중의 석출 Ti량과 전체 Ti량이 하기 수학식 1의 관계를 만족하는 열간 프레스용 강판을, 900℃ 이상, 1100℃ 이하의 온도로 가열한 후, 프레스 성형을 개시하고, 성형 중 및 성형 종료 후에는 금형 내에서 20℃/초 이상의 평균 냉각 속도를 확보하면서 베이나이트 변태 개시 온도(Bs)보다 100℃ 낮은 온도 이하, 마르텐사이트 변태 개시 온도(Ms) 이상의 온도까지 냉각한 후, 20℃/초 미만의 평균 냉각 속도로 200℃ 이하까지 냉각하는 것을 특징으로 하는
프레스 성형품의 제조 방법.
[수학식 1]
석출 Ti량(질량%)-3.4[N] < 0.5×[전체 Ti량(질량%)-3.4[N]]
(수학식 1 중, [N]은 강 중의 N의 함유량(질량%)을 나타냄)C: 0.15-0.5% (meaning% by mass, hereinafter the same with respect to chemical composition)
Si: 0.2 to 3%
Mn: 0.5 to 3%
P: not more than 0.05% (not including 0%),
S: not more than 0.05% (not including 0%),
Al: 0.01 to 1%
B: 0.0002 to 0.01%
Ti: 3.4 [N] + 0.01% or more, 3.4 [N] + 0.1% or less (where [N] represents the content of N (mass%
N: 0.001 to 0.01%
Respectively, the balance being iron and inevitable impurities,
A steel sheet for hot press having a circle equivalent diameter of not more than 30 nm and an average circle equivalent diameter of not more than 6 nm among the Ti containing precipitates contained in the steel sheet and satisfying the relation of the following formula , Press molding is started after heating to a temperature of 900 DEG C or more and 1100 DEG C or less and the bainite transformation start temperature (Bs) is maintained while maintaining an average cooling rate of 20 DEG C / Cooling to a temperature not higher than 100 占 폚 lower than the martensitic transformation start temperature (Ms), and then cooled to 200 占 폚 or lower at an average cooling rate lower than 20 占 폚 / sec.
A method of manufacturing a press molded article.
[Equation 1]
(% By mass) - 3.4 [N] < 0.5 占 Total Ti amount (mass%) - 3.4 [N]
(In the formula (1), [N] represents the content (mass%) of N in the steel)
상기 열간 프레스용 강판은 또 다른 원소로서, 하기 (a) 내지 (c) 중 적어도 하나를 함유하는 것인
프레스 성형품의 제조 방법.
(a) V, Nb 및 Zr으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 합계로 0.1% 이하(0%를 포함하지 않음)
(b) Cu, Ni, Cr 및 Mo으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 합계로 1% 이하(0%를 포함하지 않음)
(c) Mg, Ca 및 REM으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 합계로 0.01% 이하(0%를 포함하지 않음)The method according to claim 1,
The steel sheet for hot press comprises, as another element, at least one of the following (a) to (c):
A method of manufacturing a press molded article.
(a) a total of at least 0.1% (excluding 0%) of at least one element selected from the group consisting of V, Nb and Zr;
(b) at least one selected from the group consisting of Cu, Ni, Cr, and Mo in a total amount of not more than 1% (not including 0%),
(c) a total of 0.01% or less (not including 0%) of at least one element selected from the group consisting of Mg, Ca and REM,
상기 프레스 성형품의 금속 조직이, 베이나이틱 페라이트 : 60~97 면적%, 마르텐사이트 : 37 면적% 이하, 잔류 오스테나이트 : 3~20 면적%, 잔부 조직 : 5 면적% 이하이며, 프레스 성형품 중에 포함되는 Ti 함유 석출물 중, 원 상당 직경이 30㎚ 이하인 것의 평균 원 상당 직경이 10㎚ 이하인 동시에, 상기 수학식 1의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는
프레스 성형품.A press-molded article of a steel sheet having the chemical composition according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the metal structure of the press-molded article comprises 60 to 97% by area of baynitic ferrite, 37% by area of martensite, 3 to 20% by area of retained austenite and 5% Of the Ti-containing precipitates having a circle equivalent diameter of 30 nm or less and having an average circle equivalent diameter of 10 nm or less and satisfying the relationship of the formula
Pressed products.
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