KR102119373B1

KR102119373B1 - 핫 프레스용 강판 및 그 제조 방법, 그리고 핫 프레스 부재 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR102119373B1
Application number: KR1020187027653A
Authority: KR
Inventors: 고이치 나카가와; 요시키요 다마이
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2017-01-13
Publication date: 2020-06-05
Anticipated expiration: 2037-01-13
Also published as: US20190249268A1; KR20180119616A; JP6260676B2; CN108884541A; JP2017179589A; MX2018011880A; US10858718B2

Abstract

핫 프레스용 강판으로서, 소정의 성분 조성으로 함과 함께, 강 조직을, 페라이트와 세멘타이트를 갖고, 그 페라이트와 그 세멘타이트의 Mn 농도를 각각 Mnα, Mnθ 로 했을 때, Mnθ/Mnα 가 1.4 이상인 조직으로 한다.

Description

핫 프레스용 강판 및 그 제조 방법, 그리고 핫 프레스 부재 및 그 제조 방법{STEEL SHEET FOR HOT PRESS AND METHOD OF MANUFACTURING SAME, AND HOT-PRESS FORMING PART AND METHOD OF MANUFACTURING SAME}

본 발명은, 핫 프레스용 강판 및 그 제조 방법, 그리고 핫 프레스 부재 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 핫 프레스 부재란, 강판을 핫 프레스에 의해 성형하여 이루어지는 프레스 부재이다.

최근, 지구 환경의 보전이라는 관점에서, 자동차의 연비 향상이 강하게 요망되고 있다. 그 때문에, 자동차 차체의 경량화가 요구되고 있다. 그래서, 자동차용 부재를 얇게 해도 안전성이 저해되지 않도록, 자동차용 부재의 소재가 되는 강판의 고강도화가 요구되고 있다.

그러나, 일반적으로, 강판의 강도가 높아짐에 따라 성형성이 저하되기 때문에, 고강도 강판을 소재로 한 자동차용 부재의 제조에 있어서는, 성형이 곤란해지거나, 형상 동결성이 악화되거나 하는 문제가 발생하고 있었다.

이와 같은 문제에 대해, 핫 프레스 공법을 적용하여, 고강도의 자동차용 부재를 제조하는 기술이 제안되어 있다. 여기서, 핫 프레스 공법이란, 강판을 오스테나이트역으로 가열한 후, 프레스기에 반송하고, 프레스기 내, 즉 금형으로 원하는 형상의 부재로 성형함과 동시에 급랭하는 기술이다. 그리고, 금형 내에서의 냉각 과정 (급랭) 에 있어서, 부재의 조직은 오스테나이트로부터 마텐자이트로 상변태되고, 이것에 의해, 고강도의 원하는 형상 부재가 얻어진다. 또한, 「핫 프레스 공법 (성형)」은, 「열간 성형」이나 「핫 스탬프」, 「다이 ?치」등이라고도 칭해진다.

또, 최근에는, 승객의 안전성을 확보한다는 관점에서, 자동차용 부재의 내충격 특성의 향상도 요망되고 있다. 이 요망에 부응하기 위해서는, 충돌시의 에너지를 흡수하는 능력 (충격 에너지 흡수능) 을 높일 필요가 있고, 이 관점에서는, 충돌시에 자동차용 부재가 균열되어 충격 에너지 흡수능이 저하되지 않도록, 자동차용 부재의 균일 연신율을 높게 하는 것이 효과적이다. 그 때문에, 고강도이면서, 균일 연신율이 우수한 핫 프레스 부재의 개발이 강하게 요망되고 있다.

이와 같은 요망에 대해, 예를 들어, 특허문헌 1 에는, 열간 프레스 성형법에 의해 박강판을 프레스 성형한 열간 프레스 성형품으로서, 질량％ 로, C : 0.15 ∼ 0.35 ％, Si : 0.5 ∼ 3 ％, Mn : 0.5 ∼ 2 ％, P : 0.05 ％ 이하, S : 0.05 ％ 이하, Al : 0.01 ∼ 0.1 ％, Cr : 0.01 ∼ 1 ％, B : 0.0002 ∼ 0.01 ％, Ti : (N 의 함유량) × 4 ∼ 0.1 ％, N : 0.001 ∼ 0.01 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성과, 면적률로, 마텐자이트 : 80 ∼ 97 ％, 잔류 오스테나이트 : 3 ∼ 20 ％, 잔부 조직 : 5 ％ 이하로 이루어지는 조직을 갖는, 열간 프레스 성형품이 개시되어 있다. 이 기술에 의하면, 성형 조건을 적절히 제어함으로써, 열간 프레스 부품의 조직을, 적정량의 잔류 오스테나이트를 잔존시킨 금속 조직으로 할 수 있고, 이것에 의해, 성형품에 내재되는 연성을 보다 높게 한 열간 프레스 부품이 얻어진다고 기재되어 있다.

또, 특허문헌 2 에는, 질량％ 로, C : 0.20 ∼ 0.40 ％, Si : 0.05 ∼ 3.0 ％, Mn : 1.0 ∼ 4.0 ％, P : 0.05 ％ 이하, S : 0.05 ％ 이하, Al : 0.005 ∼ 0.1 ％, N : 0.01 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성과, 조직 전체에서 차지하는 페라이트상의 면적률이 5 ∼ 55 ％ 이고, 마텐자이트상의 면적률이 45 ∼ 95 ％ 이며, 또한 페라이트상과 마텐자이트상의 평균 입경이 7 ㎛ 이하인 마이크로 조직을 갖는, 연성이 우수한 핫 프레스 부재가 개시되어 있다. 이 기술에 의하면, 인장 강도 (TS) : 1470 ∼ 1750 ㎫ 의 고강도와, 전체 연신율 (El) : 8 ％ 이상의 고연성을 갖는 핫 프레스 부재가 얻어진다고 기재되어 있다.

또한, 부재 강도의 상승에 수반하여, 수소에서 기인되는 파괴, 즉 수소 취화 (脆化) 가 우려되게 되어, 내지연 파괴 특성의 향상도 요구되고 있다.

이와 같은 요구에 대해, 예를 들어, 특허문헌 3 에는, 질량％ 로, S : 0.001 ∼ 0.005 ％, REM : 0.005 ∼ 0.03 ％, 및 O : 0.003 ∼ 0.007 ％ 를 함유하는 핫 스탬프용 강판에 있어서, S, O (산소), 및 REM 의 2 종 이상을 함유하는 직경 0.1 ㎛ 이하의 구상 개재물이 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 핫 스탬프용 강판이 개시되어 있다.

또, 특허문헌 4 에는, 질량％ 로, C : 0.1 ∼ 0.5 ％, Si : 0.05 ∼ 2 ％, Mn : 0.1 ∼ 3 ％, Al : 0.003 ∼ 2 ％ 를 함유하고, P : 0.05 ％ 이하, S : 0.03 ％ 이하, N : 0.01 ％ 이하로 제한하고, 또한, Si + Al ≥ 1.0 ％ 로 함과 함께, 화학 성분에 의존하는 ?칭성의 지표를 적정하게 조정한 핫 프레스용의 강판이 개시되어 있다.

일본 공개특허공보 2013-79441호 일본 공개특허공보 2010-65293호 일본 공개특허공보 2012-237048호 일본 공개특허공보 2012-41613호

그러나, 특허문헌 1 및 2 에 기재된 기술에서는, C 에 의한 마텐자이트의 강화에 의해 핫 프레스 부재에 있어서의 고강도화를 도모하고 있기 때문에, 이것을 이용하여 인장 강도를 더욱 높이고자 하면, 충격 에너지 흡수능의 향상이라는 관점에서 필요시되는 균일 연신율이 얻어지지 않는 경우가 있었다. 또, 이들 기술에서는, 내지연 파괴 특성에 대해서는 고려되어 있지 않았다.

또한, 특허문헌 3 에 기재된 기술에서도, 충격 에너지 흡수능의 향상이라는 관점에서 필요시되는 균일 연신율이 반드시 충분히 얻어지지 않는다는 문제가 있었다.

추가로, 특허문헌 4 에 기재된 기술에서는, 핫 프레스 부재에 있어서의 인장 강도를 1800 ㎫ 초과로 높이고자 하면, 충분히 잔류 오스테나이트를 생성시키지 못하고, 결과적으로, 원하는 내지연 파괴 특성, 나아가서는 원하는 균일 연신율이 얻어지지 않는다는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기의 현 상황을 감안하여 개발된 것으로, 핫 프레스에 의해 얻어지는 핫 프레스 부재에 있어서, 인장 강도 (TS) : 1800 ㎫ 이상의 고강도와, 균일 연신율 (uEl) : 6.0 ％ 이상의 고연성, 나아가서는 우수한 내지연 파괴 특성을 동시에 얻는 것이 가능해지는, 핫 프레스용 강판을, 그 유리한 제조 방법과 함께 제공하는 것을 목적으로 한다.

또, 본 발명은, 인장 강도 (TS) : 1800 ㎫ 이상의 고강도와, 균일 연신율 (uEl) : 6.0 ％ 이상의 고연성을 겸비하고, 나아가서는 내지연 파괴 특성도 우수한 핫 프레스 부재를 및 그 제조 방법과 함께 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 여기서 말하는 「우수한 내지연 파괴 특성」이란, 후술하는 내지연 파괴 특성의 평가 (4 점 굽힘 시험법) 에 있어서, 시험액에 100 시간 (바람직하게는 200 시간) 침지한 후에도 균열이 발생하지 않은 것을 의미한다.

그런데, 발명자들은, 인장 강도 (TS) : 1800 ㎫ 이상의 고강도와, 균일 연신율 (uEl) : 6.0 ％ 이상의 고연성을 겸비하고, 나아가서는 내지연 파괴 특성도 우수한 핫 프레스 부재를 얻기 위해, 특히 균일 연신율 (uEl) 과 내지연 파괴 특성에 영향을 미치는 각종 요인에 대해 검토한 결과, 이하의 지견을 얻었다.

(A) 인장 강도 (TS) : 1800 ㎫ 이상으로 하면서, 균일 연신율 (uEl) 을 6.0 ％ 이상으로 하기 위해서는, 적정량의 잔류 오스테나이트를 갖는 조직으로 하는 것이 필요하다. 또, C : 0.300 질량％ 미만에서, 잔류 오스테나이트를 적정량 갖는 조직으로 하기 위해서는, Mn 을 3.50 질량％ 이상 함유시킬 필요가 있다. 또한, Mn 은 강도 증가에도 기여하여, C : 0.300 질량％ 미만으로 해도, 원하는 강도를 확보할 수 있다.

(B) 잔류 오스테나이트는 수소의 흡장 사이트로서의 역할을 하여, 내지연 파괴 특성의 향상에 기여한다. 이 때문에, 내지연 파괴 특성을 향상시키기 위해서는, 핫 프레스에 의해 얻어지는 핫 프레스 부재에 있어서, 적절한 사이즈의 잔류 오스테나이트를 분산시킨 조직을 얻는 것이 중요하다.

(C) 또, 핫 프레스 부재에 있어서, 적절한 사이즈의 잔류 오스테나이트를 분산시킨 조직을 얻기 위해서는, 소재로 하는 핫 프레스용 강판의 Mn 량을 높임과 함께, 핫 프레스용 강판의 제조 과정에 있어서, 냉간 압연 후, Ac₁―150 ℃ 이상 Ac₁ 점 미만의 온도역으로 가열하고, 그 온도역에서 소정 시간 유지하는 열 처리를 실시하여, 세멘타이트에 Mn 을 농화시키는 것이 중요하다.

그리고, 이러한 Mn 을 농화시킨 세멘타이트가, 잔류 오스테나이트의 생성 사이트의 역할을 하여, 결과적으로, 이러한 핫 프레스용 강판으로부터 얻어지는 핫 프레스 부재에 있어서, 적절한 사이즈의 잔류 오스테나이트를 분산시킨 조직을 얻는 것이 가능해진다.

본 발명은, 상기의 지견에 기초하여, 추가로 검토를 더한 끝에 완성된 것이다.

즉, 본 발명의 요지 구성은 다음과 같다.

1. 질량％ 로,

C : 0.180 ％ 이상 0.300 ％ 미만,

Mn : 3.50 ％ 이상 11.0 ％ 미만,

Si : 0.01 ∼ 1.5 ％,

P : 0.05 ％ 이하,

S : 0.05 ％ 이하,

Al : 0.005 ∼ 0.1 ％ 및

N : 0.01 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 가짐과 함께,

페라이트와 세멘타이트를 갖고, 그 페라이트와 그 세멘타이트의 Mn 농도를 각각 Mnα, Mnθ 로 했을 때, Mnθ/Mnα 가 1.4 이상인 조직을 갖는, 핫 프레스용 강판.

2. 상기 성분 조성이 추가로, 질량％ 로, 하기 A ∼ E 군 중에서 선택된 1 군 또는 2 군 이상을 함유하는, 상기 1 에 기재된 핫 프레스용 강판.

A 군 : Ni : 0.01 ∼ 5.0 ％, Cu : 0.01 ∼ 5.0 ％, Cr : 0.01 ∼ 5.0 ％ 및 Mo : 0.01 ∼ 3.0 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상

B 군 : Ti : 0.005 ∼ 3.0 ％, Nb : 0.005 ∼ 3.0 ％, V : 0.005 ∼ 3.0 ％ 및 W : 0.005 ∼ 3.0 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상

C 군 : REM : 0.0005 ∼ 0.01 ％, Ca : 0.0005 ∼ 0.01 ％ 및 Mg : 0.0005 ∼ 0.01 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상

D 군 : Sb : 0.002 ∼ 0.03 ％

E 군 : B : 0.0005 ∼ 0.05 ％

3. 표면에 도금층을 갖는, 상기 1 또는 2 에 기재된 핫 프레스용 강판.

4. 상기 도금층이, Zn 계 도금층 또는 Al 계 도금층인, 상기 3 에 기재된 핫 프레스용 강판.

5. 상기 Zn 계 도금층이, Ni : 10 ∼ 25 질량％ 를 함유하는, 상기 4 에 기재된 핫 프레스용 강판.

6. 질량％ 로,

C : 0.180 ％ 이상 0.300 ％ 미만,

Mn : 3.50 ％ 이상 11.0 ％ 미만,

Si : 0.01 ∼ 1.5 ％,

P : 0.05 ％ 이하,

S : 0.05 ％ 이하,

Al : 0.005 ∼ 0.1 ％ 및

N : 0.01 ％ 이하를 함유하고,

잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 슬래브를 가열하고, 열간 압연하여 열연 강판으로 하고, 상기 열연 강판을 냉간 압연하여 냉연 강판으로 하고, 추가로 상기 냉연 강판을 Ac₁―150 ℃ 이상 Ac₁ 점 미만의 온도역으로 가열한 후, 그 온도역에서 1 시간 이상 유지하고, 이어서 냉각시키는 어닐링을, 상기 냉연 강판에 실시하는, 핫 프레스용 강판의 제조 방법.

7. 상기 성분 조성이 추가로, 질량％ 로, 하기 A ∼ E 군 중에서 선택된 1 군 또는 2 군 이상을 함유하는, 상기 6 에 기재된 핫 프레스용 강판의 제조 방법.

D 군 : Sb : 0.002 ∼ 0.03 ％

E 군 : B : 0.0005 ∼ 0.05 ％

8. 상기 어닐링 후에, 상기 핫 프레스 강판의 표면에 도금층을 형성하는, 상기 6 또는 7 에 기재된 핫 프레스용 강판의 제조 방법.

9. 상기 도금층이, Zn 계 도금층 또는 Al 계 도금층인, 상기 8 에 기재된 핫 프레스용 강판의 제조 방법.

10. 상기 Zn 계 도금층이, Ni : 10 ∼ 25 질량％ 를 함유하는, 상기 9 에 기재된 핫 프레스용 강판의 제조 방법.

11. 상기 도금층의 부착량이, 편면당으로 10 ∼ 90 g/㎡ 인, 상기 8 ∼ 10 중 어느 한 항에 기재된 핫 프레스용 강판의 제조 방법.

12. 질량％ 로,

C : 0.180 ％ 이상 0.300 ％ 미만,

Mn : 3.50 ％ 이상 11.0 ％ 미만,

Si : 0.01 ∼ 1.5 ％,

P : 0.05 ％ 이하,

S : 0.05 ％ 이하,

Al : 0.005 ∼ 0.1 ％ 및

체적률로 70.0 ％ 이상의 마텐자이트와, 체적률로 3.0 ％ 이상 30.0 ％ 이하의 잔류 오스테나이트를 갖고, 또한 원 상당 직경으로 0.3 ㎛ 이상의 잔류 오스테나이트가 2.0 × 10⁵ 개/㎟ 이상으로 존재하는 조직을 갖는, 핫 프레스 부재.

13. 상기 성분 조성이 추가로, 질량％ 로, 하기 A ∼ E 군 중에서 선택된 1 군 또는 2 군 이상을 함유하는, 상기 12 에 기재된 핫 프레스 부재.

D 군 : Sb : 0.002 ∼ 0.03 ％

E 군 : B : 0.0005 ∼ 0.05 ％

14. 표면에 도금층을 갖는, 상기 12 또는 13 에 기재된 핫 프레스 부재.

15. 상기 도금층이, Zn 계 도금층 또는 Al 계 도금층인, 상기 14 에 기재된 핫 프레스 부재.

16. 상기 Zn 계 도금층이, Ni : 10 ∼ 25 질량％ 를 함유하는, 상기 15 에 기재된 핫 프레스 부재.

17. 질량％ 로,

C : 0.180 ％ 이상 0.300 ％ 미만,

Mn : 3.50 ％ 이상 11.0 ％ 미만,

Si : 0.01 ∼ 1.5 ％,

P : 0.05 ％ 이하,

S : 0.05 ％ 이하,

Al : 0.005 ∼ 0.1 ％ 및

페라이트와 세멘타이트를 갖고, 그 페라이트와 그 세멘타이트의 Mn 농도를 각각 Mnα, Mnθ 로 했을 때, Mnθ/Mnα 가 1.4 이상인 조직을 갖는 강판을 소재로 하고,

상기 강판을, Ac₃ 점 이상 1000 ℃ 이하의 온도역으로 가열하고, 이 온도역에서 10 초 이상 900 초 이하 유지하고, 이어서, 상기 강판에, 성형용 금형을 사용하여 프레스 성형과 ?칭을 동시에 실시하는 것에 의해,

체적률로 70.0 ％ 이상의 마텐자이트와, 체적률로 3.0 ％ 이상 30.0 ％ 이하의 잔류 오스테나이트를 갖고, 또한 원 상당 직경으로 0.3 ㎛ 이상의 잔류 오스테나이트가 2.0 × 10⁵ 개/㎟ 이상으로 존재하는 조직을 갖는 핫 프레스 부재를 얻는, 핫 프레스 부재의 제조 방법.

18. 상기 성분 조성이 추가로, 질량％ 로, 하기 A ∼ E 군 중에서 선택된 1 군 또는 2 군 이상을 함유하는, 상기 17 에 기재된 핫 프레스 부재의 제조 방법.

D 군 : Sb : 0.002 ∼ 0.03 ％

E 군 : B : 0.0005 ∼ 0.05 ％

19. 상기 강판이 그 표면에 도금층을 갖는, 상기 17 또는 18 에 기재된 핫 프레스 부재의 제조 방법.

20. 상기 도금층이, Zn 계 도금층 또는 Al 계 도금층인, 상기 19 에 기재된 핫 프레스 부재의 제조 방법.

21. 상기 Zn 계 도금층이, Ni : 10 ∼ 25 질량％ 를 함유하는, 상기 20 에 기재된 핫 프레스용 핫 프레스 부재의 제조 방법.

본 발명의 핫 프레스 강판을 소재로서 사용함으로써, 인장 강도 (TS) : 1800 ㎫ 이상의 고강도와, 균일 연신율 (uEl) : 6.0 ％ 이상의 고연성을 겸비하고, 나아가서는 내지연 파괴 특성도 우수한 핫 프레스 부재를 제조하는 것이 가능해진다.

그리고, 이러한 핫 프레스 부재를 자동차용 부재에 적용함으로써, 충돌시에 충돌 에너지를 흡수하는 차체 구조 설계를 실시하면서, 차체 경량화에 의한 연비 개선을 도모하는 것이 가능해지므로, 산업상 각별한 효과를 갖는다.

도 1 은, 내지연 파괴 특성의 평가에서 사용하는 시험 지그의 개략도이다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.

먼저, 본 발명의 일 실시형태의 핫 프레스용 강판에 있어서의 성분 조성의 한정 이유를 이하에 나타낸다. 또한, 성분 조성에 있어서의 단위는 모두 「질량％」이지만, 이하, 특별히 언급하지 않는 한 간단히 「％」로 나타낸다.

C : 0.180 ％ 이상 0.300 ％ 미만

C 는, 강의 강도를 증가시키는 원소이다. 이와 같은 효과를 얻어, 인장 강도 (TS) : 1800 ㎫ 이상을 확보하는 관점에서, C 함유량은 0.180 ％ 이상으로 한다. 한편, C 함유량이 0.300 ％ 이상인 경우, C 에 의한 고용 강화량이 과대해져, 핫 프레스 부재의 균일 연신율 (uEl) 을 6.0 ％ 이상으로 하는 것, 나아가서는 인장 강도 (TS) 를 2300 ㎫ 미만으로 조정하는 것이 곤란해진다. 따라서, C 함유량은 0.180 ％ 이상 0.300 ％ 미만으로 한다. 바람직하게는 0.200 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는 0.285 ％ 이하이다.

Mn : 3.50 ％ 이상 11.0 ％ 미만

Mn 은, 강의 강도를 증가시킴과 함께, 핫 프레스 부재에 있어서, 잔류 오스테나이트의 안정성을 향상시키는 중요한 원소이다. 이와 같은 효과를 얻어, 핫 프레스 부재의 인장 강도 (TS) : 1800 ㎫ 이상과, 균일 연신율 (uEl) : 6.0 ％ 이상을 동시에 확보하기 위해서는, Mn 함유량을 3.50 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, Mn 함유량이 11.0 ％ 이상인 경우, Mn 에 의한 고용 강화량이 과대해지고, 핫 프레스 부재의 균일 연신율 (uEl) 을 6.0 ％ 이상으로 조정하는 것, 나아가서는 인장 강도 (TS) 를 2300 ㎫ 미만으로 조정하는 것이 곤란해진다. 따라서, Mn 함유량은 3.50 ％ 이상 11.0 ％ 미만으로 한다. 바람직하게는 4.00 ％ 이상, 보다 바람직하게는 4.50 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 5.00 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는 10.0 ％ 이하, 보다 바람직하게는 8.00 ％ 이하, 더욱 바람직하게는 7.00 ％ 이하이다.

Si : 0.01 ％ 이상 1.5 ％ 이하

Si 는, 고용 강화에 의해, 강의 강도를 증가시키는 원소이다. 이와 같은 효과를 얻기 위해, Si 함유량은 0.01 ％ 이상으로 한다. 한편, Si 함유량이 1.5 ％ 를 초과하는 경우, 핫 프레스용 강판 제조시의 어닐링 공정에 있어서의, 세멘타이트의 석출이 억제된다. 이 때문에, 이러한 핫 프레스용 강판을 소재로 한 핫 프레스 부재에서는, 적절한 사이즈의 잔류 오스테나이트를 분산시킨 조직으로 하는 것이 어려워, 원하는 내지연 파괴 특성이 얻어지지 않는다. 따라서, Si 함유량은 0.01 ％ 이상 1.5 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.02 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는 1.2 ％ 이하이다.

P : 0.05 ％ 이하

P 는, 강 중에서는 불가피적 불순물로서 존재하고, 결정 입계 등에 편석되어, 핫 프레스 부재의 인성을 저하시키거나 하는 악영향을 미치는 원소이다. 이 때문에, P 는, 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하지만 0.05 ％ 까지는 허용할 수 있다. 따라서, P 함유량은 0.05 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.02 ％ 이하이다. 단, 과도한 탈 P 처리는 정련 비용의 상승을 초래하기 때문에, P 함유량은 0.0005 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

S : 0.05 ％ 이하

S 는, 강 중에 불가피적으로 함유되어, 황화물계 개재물로서 존재하여 핫 프레스 부재의 연성이나 인성 등을 저하시킨다. 이 때문에, S 는 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하지만 0.05 ％ 까지는 허용할 수 있다. 따라서, S 함유량은 0.05 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.005 ％ 이하이다. 단, 과도한 탈 S 처리는 정련 비용의 상승을 초래하기 때문에 S 함유량은 0.0005 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Al : 0.005 ∼ 0.1 ％

Al 은, 탈산제로서 작용하는 원소이다. 이와 같은 효과를 발현시키기 위해, Al 함유량은 0.005 ％ 이상으로 한다. 한편, Al 함유량이 0.1 ％ 를 초과하는 경우, 질소와 결합하여 다량의 질화물이 생성되고, 소재가 되는 핫 프레스용 강판의 블랭킹 가공성이나 ?칭성이 저하된다. 따라서, Al 함유량은 0.005 ％ 이상 0.1 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.02 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는 0.05 ％ 이하이다.

N : 0.01 ％ 이하

N 은, 통상적으로, 강 중에 불가피적으로 함유되지만, N 함유량이 0.01 ％ 를 초과하는 경우, 열간 압연이나 핫 프레스의 가열시에 AlN 등의 질화물이 생성되고, 소재가 되는 핫 프레스용 강판의 블랭킹 가공성이나 ?칭성이 저하된다. 따라서, N 함유량은 0.01 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.0050 ％ 이하이다.

또한, 특별히 조정하지 않고, N 이 불가피적으로 함유되는 경우에는, N 함유량은 0.0025 ％ 정도인 바, 과도한 탈 N 은 정련 비용의 상승을 초래하기 때문에, N 함유량은 0.0025 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.0030 ％ 이상이다.

또, 상기한 기본 성분에 더하여, 추가로 이하의 A ∼ E 군 중에서 선택된 1 군 또는 2 군 이상을 함유시켜도 된다.

Ni, Cu, Cr 및 Mo 는 모두, 강의 강도를 증가시킴과 함께, ?칭성 향상에 기여하는 원소이며, 필요에 따라 1 종 또는 2 종 이상을 선택하여 함유할 수 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해, 각 원소의 함유량은 0.01 ％ 이상으로 한다. 한편, 과도한 비용의 증가를 피하는 관점에서, Ni, Cu 및 Cr 함유량은 5.0 ％ 이하, Mo 함유량은 3.0 ％ 이하로 한다. 따라서, Ni, Cu, Cr 및 Mo 를 함유하는 경우, 이것들의 함유량은 각각, Ni : 0.01 ∼ 5.0 ％, Cu : 0.01 ∼ 5.0 ％, Cr : 0.01 ∼ 5.0 ％ 및 Mo : 0.01 ∼ 3.0 ％ 로 한다. 각 원소 모두, 바람직하게는 0.01 ％ 이상이다. 또, 각 원소 모두, 바람직하게는 1.0 ％ 이하이다.

Ti, Nb, V 및 W 는 모두, 석출 강화에 의해 강의 강도 증가에 기여함과 함께, 결정립의 미세화에 의해 인성 향상에도 기여하는 원소이며, 필요에 따라 1 종 또는 2 종 이상을 선택하여 함유시킬 수 있다.

여기에, Ti 는, 강도 증가 및 인성 향상의 효과를 갖는다. 추가로, Ti 는, B 보다 우선하여 질화물을 형성하기 때문에, 고용 B 에 의한 ?칭성을 향상시킨다. 이와 같은 효과를 얻는 관점에서, Ti 함유량은 0.005 ％ 이상으로 한다. 한편, Ti 함유량이 3.0 ％ 를 초과하는 경우, 열간 압연시에 압연 하중이 극단적으로 증대됨과 함께, 핫 프레스 부재의 인성이 저하된다. 따라서, Ti 를 함유하는 경우, 그 함유량은 0.005 ％ 이상 3.0 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.01 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는 1.0 ％ 이하이다.

또, 상기한 강도 증가 및 인성 향상의 효과를 얻는 관점에서, Nb 함유량은 0.005 ％ 이상으로 한다. 한편, Nb 함유량이 3.0 ％ 를 초과하는 경우, Nb 탄질화물의 양이 증대되어, 연성이나 내지연 파괴 특성이 저하된다. 따라서, Nb 를 함유하는 경우, 그 함유량은 0.005 ％ 이상 3.0 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.01 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는 0.05 ％ 이하이다.

V 는, 강도 증가 및 인성 향상의 효과에 추가로, 석출물이나 정출물로서 석출되어, 수소의 트랩 사이트로서 내수소 취성을 향상시키는 효과를 갖는다. 이와 같은 효과를 얻는 관점에서, V 함유량은 0.005 ％ 이상으로 한다. 한편, V 함유량이 3.0 ％ 를 초과하는 경우, V 탄질화물의 양이 현저하게 증대되어, 연성이 저하된다. 따라서, V 를 함유하는 경우, 그 함유량은 0.005 ％ 이상 3.0 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.01 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는 2.0 ％ 이하이다.

W 는, 강도 증가 및 인성 향상의 효과에 추가로, 내수소 취성을 향상시키는 효과를 갖는다. 이와 같은 효과를 얻는 관점에서, W 함유량은 0.005 ％ 이상으로 한다. 한편, W 함유량이 3.0 ％ 를 초과하는 경우, 연성이 저하된다. 따라서, W 를 함유하는 경우, 그 함유량은 0.005 ％ 이상 3.0 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.01 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는 2.0 ％ 이하이다.

REM, Ca 및 Mg 는, 모두 개재물의 형태 제어에 의해, 연성이나 내수소 취성을 향상시키는 원소이며, 필요에 따라 선택하여 1 종 또는 2 종 이상을 함유시킬 수 있다. 이와 같은 효과를 얻는 관점에서, 각 원소의 함유량은 0.0005 ％ 이상으로 한다. 한편, 열간 가공성을 저하시키지 않는 관점에서, REM 함유량 및 Ca 함유량은 0.01 ％ 이하로 한다. 또, 조대한 산화물이나 황화물의 생성에 의해 연성을 저하시키지 않는 관점에서, Mg 함유량은 0.01 ％ 이하로 한다. 따라서, REM, Ca 및 Mg 를 함유하는 경우, 이들 함유량은 각각, REM : 0.0005 ∼ 0.01 ％, Ca : 0.0005 ∼ 0.01 ％ 및 Mg : 0.0005 ∼ 0.01 ％ 로 한다. 각 원소 모두, 바람직하게는 0.0006 ％ 이상이다. 또, 각 원소 모두, 바람직하게는 0.01 ％ 이하이다.

D 군 : Sb : 0.002 ∼ 0.03 ％

Sb 는, 강판의 가열 및 냉각시에, 강판 표층에 있어서의 탈탄층의 형성을 억제하기 위해서, 필요에 따라 함유시킬 수 있다. 이와 같은 효과를 얻는 관점에서, Sb 함유량은 0.002 ％ 이상으로 한다. 한편, Sb 함유량이 0.03 ％ 를 초과하는 경우, 압연 하중의 증대를 초래하여, 생산성을 저하시킨다. 따라서, Sb 를 함유하는 경우, 그 함유량은 0.002 ％ 이상 0.03 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.002 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는 0.02 ％ 이하이다.

E 군 : B : 0.0005 ∼ 0.05 ％

B 는, 핫 프레스시의 ?칭성 향상이나 핫 프레스 후의 인성 향상에 기여하기 위해서, 필요에 따라 함유시킬 수 있다. 이와 같은 효과를 얻는 관점에서, B 함유량은 0.0005 ％ 이상으로 한다. 한편, B 함유량이 0.05 ％ 를 초과하는 경우, 열간 압연시의 압연 하중의 증가나, 열간 압연 후에 마텐자이트나 베이나이트가 발생하는 것에 의해, 강판에 균열이 생기는 경우가 있다. 따라서, B 를 함유하는 경우, 그 함유량은 0.0005 ％ 이상 0.05 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.0005 ％ 이상 0.01 ％ 이하이다.

또한, 상기 이외의 성분은 Fe 및 불가피적 불순물이다. 또한, 불가피적 불순물로는, 예를 들어, O (산소) 를 들 수 있고, O 는 0.0100 ％ 이하이면 허용할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 핫 프레스용 강판의 조직에 대해, 설명한다.

본 발명의 핫 프레스용 강판의 조직은, 페라이트와 세멘타이트를 갖고, 그 페라이트와 그 세멘타이트의 Mn 농도를 각각 Mnα, Mnθ 로 했을 때, Mnθ/Mnα 가 1.4 이상인 조직으로 한다.

여기서, 페라이트는 체적률로 92.0 ％ 이상 99.0 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 그렇다고 하는 것은, 페라이트의 체적률이 92.0 ％ 미만에서는 인장 강도가 590 ㎫ 를 상회하여 성형성의 저하를 초래하는 한편, 99.0 ％ 초과에서는, 인장 강도가 340 ㎫ 를 하회하여 프레스 성형품의 강도가 저하되기 때문이다. 보다 바람직하게는 95.0 ％ 이상, 더욱 바람직하게는 96.0 ％ 이상이다. 또, 보다 바람직하게는 99.0 ％ 이하, 더욱 바람직하게는 98.4 ％ 이하이다.

또, 세멘타이트는, 체적률로 1.0 ％ 이상 5.0 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 그렇다고 하는 것은, 세멘타이트의 체적률이 1.0 ％ 미만에서는 연신율이 45 ％ 를 상회하여 프레스 응력이 가해지는 부위의 판 두께가 극단적으로 얇아져, 프레스 성형 후의 판 두께의 편차가 증가하는 한편, 5.0 ％ 초과에서는 연신율이 25 ％ 를 하회하여 성형성의 저하를 초래하기 때문이다. 보다 바람직하게는 1.6 ％ 이상이다. 또, 보다 바람직하게는 4.4 ％ 이하이다.

또한, 본 발명의 핫 프레스용 강판의 조직은, 기본적으로 상기한 페라이트 및 세멘타이트에 의해 구성되지만, 페라이트 및 세멘타이트 이외의 잔부 조직으로서 베이나이트나 펄라이트가 미량이면 함유되어 있어도 되고, 이들 잔부 조직의 합계의 체적률이 5.0 ％ 이하이면 허용할 수 있다.

또, 핫 프레스용 강판의 조직의 동정 (同定) 및 체적률의 측정은 이하와 같이 하여 실시한다.

즉, 핫 프레스용 강판으로부터, 압연 방향과 평행하고, 또한 압연면에 수직인 면이 관찰면이 되도록, 조직 관찰용 시험편을 채취한다. 관찰면을 연마하여, 3 vol.％ 나이탈액으로 부식시켜 조직을 현출 (現出) 하고, 판 두께 1/4 이 되는 위치의 조직을 주사형 전자 현미경 (배율 : 1500 배) 으로 관찰하여 촬상한다. 얻어진 조직 사진으로부터, 화상 해석에 의해 조직을 동정한다. 여기서, 비교적 평활한 면에서 검게 관찰되는 상을 페라이트로, 필름상 또는 괴상으로 희게 관찰되는 상을 세멘타이트로, 페라이트와 세멘타이트가 층상으로 형성된 상을 펄라이트로, 라스간에 탄화물이 생성된 상 및 입 내에 탄화물을 갖지 않는 베이나이틱 페라이트로 구성되는 상을 베이나이트로 하여 동정한다. 그리고, 조직 사진에 있어서 각 상이 점유하는 면적률을 구하고, 이들 상이 삼차원적으로 균질하다고 간주하여, 이들 각 상의 점유 면적률을 체적률로 한다.

또한, 「잔부 조직의 체적률」은, 100 ％ 로부터 상기한 「페라이트의 체적률」및 「세멘타이트의 체적률」을 뺌으로써 구한다.

페라이트의 Mn 농도에 대한 세멘타이트의 Mn 농도의 비 Mnθ/Mnα : 1.4 이상

핫 프레스용 강판의 조직에 함유되는 세멘타이트는, 핫 프레스 부재에 있어서의 잔류 오스테나이트의 생성 사이트로서 작용한다. 그리고, 핫 프레스 부재에 있어서, 소정량의 잔류 오스테나이트를 확보함과 함께, 소정 이상의 크기가 되는 잔류 오스테나이트를 분산시킨 조직으로 하기 위해서는, 모상인 페라이트에 대한 세멘타이트로의 Mn 의 농화 정도를 높이는 것이 중요하다. 여기서, 페라이트와 세멘타이트의 Mn 농도를 각각 Mnα, Mnθ 로 했을 때, Mnθ/Mnα 가 1.4 미만인 경우, 세멘타이트로의 Mn 의 농화가 낮기 때문에, 핫 프레스 부재에 있어서, 원하는 잔류 오스테나이트의 체적률이 얻어지지 않거나, 소정 이상의 크기가 되는 잔류 오스테나이트를 적절히 분산시킨 조직으로 할 수 없게 된다.

따라서, Mnθ/Mnα 는, 1.4 이상으로 한다. 바람직하게는 1.5 이상, 보다 바람직하게는 1.8 이상이다. 또한, Mnθ/Mnα 의 상한은, 특별히 제한되지 않지만, 실질적으로 10.0 정도이다.

또한, 페라이트의 Mn 농도에 대한 세멘타이트의 Mn 농도의 비 Mnθ/Mnα 는, 이하와 같이 하여 구한다.

즉, 핫 프레스용 강판으로부터, 압연 방향과 평행하고, 또한 압연면에 수직인 면이 관찰면이 되도록, 조직 관찰용 시험편을 채취한다. 관찰면을 연마하여, 3 vol.％ 나이탈액으로 부식시켜 조직을 현출하고, 판 두께 1/4 이 되는 위치의 조직을 EPMA (Electron Probe Micro Analyzer ; 전자 프로브 마이크로 애널라이저) 로 관찰하여, 페라이트 및 세멘타이트의 각각 30 입자에 대해 Mn 의 정량 분석을 실시한다. Mn 의 정량 분석 결과로부터, 페라이트 및 세멘타이트의 각 결정립의 Mn 농도를 각각 평균하고, 그 평균치를 Mnα 및 Mnθ 로 하였다. 그리고, Mnθ 를 Mnα 로 나눈 값을 Mnθ/Mnα 로 하였다.

다음으로, 본 발명의 핫 프레스용 강판의 제조 방법에 대해 설명한다.

본 발명의 핫 프레스용 강판의 제조 방법은, 상기의 성분 조성을 갖는 슬래브를 가열하고, 열간 압연하여, 열연 강판을 얻는 공정과, 상기 열연 강판을 냉간 압연하여, 냉연 강판을 얻는 공정과, 상기 냉연 강판을 Ac₁―150 ℃ 이상 Ac₁ 점 미만의 온도역으로 가열한 후, 그 온도역에서 1 시간 이상 유지하고, 이어서 냉각시키는 어닐링 공정을 갖는 것이다.

＜열연 강판을 얻는 공정＞

열연 강판을 얻는 공정은 특별히 한정되지 않고, 정법에 따르면 된다.

예를 들어, 상기의 성분 조성을 갖는 용강을, 전로 (轉爐) 등으로 용제하고, 매크로 편석을 방지하기 위해서 연속 주조법으로 슬래브로 하는 것이 바람직하다. 또한, 연속 주조법 대신에, 조괴법 (造塊法), 혹은 박 (薄) 슬래브 연주법 (連鑄法) 을 이용해도 된다.

또한, 슬래브는, 일단, 실온까지 냉각된 후, 재가열을 위해 가열로에 장입된다. 단, 슬래브를 실온까지 냉각시키지 않고, 온편인 채로 가열로에 장입하는 프로세스나, 슬래브를 단시간 보열 (保熱) 한 후, 즉시 열간 압연하는 프로세스 등의 에너지 절약 프로세스도 적용할 수 있다.

이와 같이 하여 얻어진 슬래브를 소정의 가열 온도로 가열한 후, 열간 압연하여, 열연 강판으로 한다. 가열 온도로는 1000 ∼ 1300 ℃ 가 바람직하다. 가열한 슬래브는, 통상적으로, 마무리 압연 입측 온도가 1100 ℃ 이하이고, 마무리 압연 출측 온도가 800 ∼ 950 ℃ 의 조건에서 열간 압연되고, 평균 냉각 속도 : 5 ℃/초 이상의 조건에서 냉각되어, 300 ∼ 750 ℃ 의 권취 온도에서 코일상으로 권취되어, 열연 강판이 된다.

또, 마무리 압연에 대해, 상기한 이외의 조건은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 950 ℃ 이상의 온도역에서의 누적 압하율을 40 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 950 ℃ 이상의 온도역에서의 누적 압하율이 높아지면, 오스테나이트의 재결정이 진행되어 결정립이 미세화된다. 오스테나이트의 미세화는, 최종적으로 얻어지는 핫 프레스 부재의 구 (舊) 오스테나이트 입경을 작게 하여, 내지연 파괴 특성을 향상시킨다. 보다 바람직한 950 ℃ 이상의 온도역에서의 누적 압하율은 60 ％ 이상이다.

＜냉연 강판을 얻는 공정＞

그 후, 열연 강판을 냉간 압연하여, 냉연 강판으로 한다. 냉간 압연시의 압하율은, 그 후의 어닐링 공정이나 핫 프레스 직전의 가열 공정을 실시할 때의 이상 입 성장을 방지하기 위해서, 30 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 50 ％ 이상으로 한다. 또, 압연 부하가 증가하여, 생산성이 저하되기 때문에, 압하율은 85 ％ 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 냉간 압연을 실시하기 전에, 열연 강판에 대해 산세 등에 의한 스케일 박리 공정을 실시해도 된다. 또, 냉간 압연에서의 압연 부하가 높아지는 경우에는, 열연 강판에 대해, 연화 어닐링 공정을 실시해도 된다.

＜어닐링 공정＞

이렇게 하여 얻어진 냉연 강판을, Ac₁―150 ℃ 이상 Ac₁ 점 미만의 온도역으로 가열한 후, 그 온도역에서 1 시간 이상 유지하고, 이어서 냉각시킨다. 이하, 어닐링 공정에 있어서의 어닐링 온도 등의 한정 이유에 대해 설명한다.

가열 온도 : Ac₁―150 ℃ 이상 Ac₁ 점 미만

상기 서술한 바와 같이, 본 어닐링 공정에서는, 세멘타이트에 Mn 을 농화시키는 것이 중요하다. 여기서, 가열 온도 Ac₁―150 ℃ 미만에서는, Mn 의 확산 속도가 불충분해져, 세멘타이트로의 충분한 Mn 농화가 일어나지 않고, 나아가서는, 핫 프레스 부재에 있어서, 원하는 잔류 오스테나이트의 체적률이 얻어지지 않거나, 및/또는 소정 이상의 크기가 되는 잔류 오스테나이트를 적절히 분산시킨 조직을 얻을 수 없게 된다. 한편, Ac₁ 점 이상에서는, 페라이트-오스테나이트의 2 상역이 되기 때문에, 세멘타이트에 Mn 을 충분히 농화시키지 못하고, 역시 핫 프레스 부재에 있어서, 소정 이상의 크기가 되는 잔류 오스테나이트를 적절히 분산시킨 조직을 얻을 수 없게 된다.

따라서, 가열 온도는, Ac₁―150 ℃ 이상 Ac₁ 점 미만으로 한다. 바람직하게는 Ac₁―130 ℃ 이상이다. 또, 바람직하게는 Ac₁―10 ℃ 이하이다.

유지 시간 : 1 시간 이상

또, 유지 시간이 1 시간 미만인 경우, 세멘타이트로의 Mn 의 농화가 불충분해져, 소정의 Mnθ/Mnα 가 얻어지지 않는다. 또한, 핫 프레스 부재에 있어서의 잔류 오스테나이트의 생성 사이트가 되는 세멘타이트의 사이즈가 작아지기 때문에, 핫 프레스 부재에 있어서, 원하는 잔류 오스테나이트의 체적률이 감소함과 함께, 소정 이상의 크기가 되는 잔류 오스테나이트를 적절히 분산시킨 조직을 얻을 수 없게 되어, 결과적으로, 원하는 내지연 파괴 특성과 균일 연신율이 얻어지지 않게 된다.

따라서, 유지 시간 (어닐링 시간) 은, 1 시간 이상으로 한다. 또한, 상한은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 생산성의 관점에서, 48 시간 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1.5 시간 이상이다. 또, 보다 바람직하게는 24 시간 이하이다.

또한, 유지 후의 냉각은, 특별히 한정되지 않고, 사용하는 가열로 등에 따라 적절히, 방랭 (서랭), 또는 제어 냉각으로 하면 된다.

또, 이 어닐링 공정은, 배치 어닐링로에서 실시하는 것이 바람직하다. 배치 어닐링로에서 어닐링을 실시하는 경우, 상기한 조건 이외에는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 평균 가열 속도는 10 ℃/시간 이상 150 ℃/시간 이하로 하고, 유지 후의 평균 냉각 속도는, 10 ℃/시간 이상 150 ℃/시간 이하로 하는 것이, 세멘타이트로의 Mn 의 농화의 관점에서는 바람직하다.

보다 바람직하게는 가열 속도 : 20 ℃/시간 이상이다. 또, 보다 바람직하게는 가열 속도 : 100 ℃/시간 이하이다.

또한, 보다 바람직하게는 냉각 속도 : 20 ℃/시간 이상이다. 또, 보다 바람직하게는 냉각 속도 : 100 ℃/시간 이하이다.

또한, 상기 서술한 Ac₁ 점 (℃) 및 후술하는 Ac₃ 점 (℃) 은, 이하의 식을 사용하여 산출한다.

Ac₁ 점 (℃) = 751 － 16 C ＋ 11 Si － 28 Mn － 5.5 Cu － 16 Ni ＋ 13 Cr ＋ 3.4 Mo

Ac₃ 점 (℃) = 910 － 203 C^1/2 ＋ 44.7 Si － 4 Mn ＋ 11 Cr

여기서, 식 중의 C, Si, Mn, Cu, Ni, Cr 및 Mo 는, 각 원소의 함유량 (질량％) 이고, 상기 원소가 함유되어 있지 않은 경우에는, 당해 원소의 함유량은 영으로 하여 산출하는 것으로 한다.

＜도금 공정＞

또, 상기와 같이 하여 얻어진 핫 프레스용 강판의 표면에 도금층을 형성해도 된다. 표면에 도금층이 형성되어 있지 않은 핫 프레스용 강판을 소재로 하는 경우, 핫 프레스 공정 후에, 핫 프레스 부재에 쇼트 블라스트 등의 스케일 박리 처리를 실시할 필요가 있지만, 핫 프레스용 강판의 표면에 도금층을 형성하는 경우, 핫 프레스의 가열시에 스케일 생성이 억제되기 때문에, 핫 프레스 공정 후의 스케일 박리 처리가 불필요해져, 생산성이 향상된다.

또한, 도금층은, Zn 계 도금층 또는 Al 계 도금층으로 하는 것이 바람직하다. 내식성이 필요시되는 경우에는, Al 계 도금층보다 Zn 계 도금층이 우수하다. 이것은, 아연의 희생 방식 작용에 의해, 지철 (地鐵) 의 부식 속도를 저하시킬 수 있기 때문이다. 또, 도금 강판을 핫 프레스하는 경우, 핫 프레스 공정에 있어서의 가열 초기에 산화 아연막이 형성되어, 그 후의 핫 프레스 부재의 처리에 있어서 Zn 의 증발을 방지할 수 있다는 이점도 있다.

또, Zn 계 도금으로는, 일반적인 용융 아연 도금 (GI), 합금화 용융 아연 도금 (GA), Zn-Ni 계 도금 등을 들 수 있지만, 그 중에서도, Zn-Ni 계 도금이 바람직하다. Zn-Ni 계 도금층은, 핫 프레스 가열시의 스케일 생성을 현저하게 억제하는 것에 추가로, 액체 금속 취화 균열도 방지할 수 있다. 이 효과를 얻는 관점에서, Zn-Ni 계 도금층은 10 ∼ 25 질량％ 의 Ni 를 함유하는 것이 바람직하다. 또한, Ni 가 25 질량％ 를 초과하여 함유되면, 이 효과는 포화된다.

또한, Al 계 도금층으로는, Al-10 질량％ Si 도금 등을 들 수 있다.

또한, 도금층의 부착량은, 편면당으로 10 ∼ 90 g/㎡ 로 하는 것이 바람직하다. 부착량이 10 g/㎡ 이상이면, 가열시의 스케일 생성을 억제하는 효과가 충분히 얻어지고, 부착량이 90 g/㎡ 이하이면, 생산성이 저해되지 않기 때문이다. 보다 바람직하게는 30 g/㎡ 이상이다. 또, 보다 바람직하게는 70 g/㎡ 이하이다.

또한, 상기한 각 공정 사이에, 산세나 조질 압연을 적절히 실시해도 되는 것은 말할 필요도 없다.

다음으로, 본 발명의 핫 프레스 부재에 대해 설명한다.

본 발명의 핫 프레스 부재는, 상기한 핫 프레스용 강판의 성분 조성을 가짐과 함께, 체적률로 70.0 ％ 이상의 마텐자이트와, 체적률로 3.0 ％ 이상 30.0 ％ 이하의 잔류 오스테나이트를 갖고, 또한 원 상당 직경으로 0.3 ㎛ 이상의 잔류 오스테나이트가 2.0 × 10⁵ 개/㎟ 이상으로 존재하는 조직을 갖는 것이다.

또, 본 발명의 핫 프레스 부재는, 예를 들어, 상기의 핫 프레스용 강판을 소재로 하여, 소정의 조건에서 핫 프레스를 실시하는 것에 의해 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 핫 프레스 부재의 조직에 대해, 설명한다.

마텐자이트의 체적률 : 70.0 ％ 이상

핫 프레스 부재에 있어서 인장 강도 (TS) : 1800 ㎫ 이상을 확보하기 위해서는, 마텐자이트를 주상으로 할, 구체적으로는, 체적률로 70.0 ％ 이상으로 할 필요가 있다. 바람직하게는 80.0 ％ 이상이다. 또한, 마텐자이트의 체적률은, 원하는 양의 잔류 오스테나이트를 함유하기 위해, 97.0 ％ 이하가 된다.

잔류 오스테나이트의 체적률 : 3.0 ∼ 30.0 ％

잔류 오스테나이트는, 변형시의 TRIP 효과 (변태 야기 소성) 에 의해 균일 연신율을 높이는 중요한 조직이다. 여기서는, 균일 연신율 (uEl) : 6.0 ％ 이상을 실현하기 위해서, 체적률로 3.0 ％ 이상의 잔류 오스테나이트를 함유시킬 필요가 있다. 한편, 잔류 오스테나이트의 체적률이 30.0 ％ 를 초과하면, TRIP 효과를 발현한 후에 변태된 경질인 마텐자이트가 지나치게 많아져, 인성이 저하된다. 따라서, 잔류 오스테나이트의 체적률은, 3.0 ％ 이상 30.0 ％ 이하로 한다. 바람직하게는 5.0 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는 20.0 ％ 이하이다.

또한, 본 발명의 핫 프레스 부재의 조직은, 기본적으로 상기한 마텐자이트 및 잔류 오스테나이트에 의해 구성되지만, 마텐자이트 및 잔류 오스테나이트 이외의 잔부 조직으로서, 베이나이트나 페라이트, 세멘타이트, 펄라이트가 미량이면 함유되어 있어도 되고, 이것들의 잔부 조직의 합계의 체적률이 10 ％ 이하 (0 ％ 를 포함한다) 이면 허용할 수 있다.

또, 핫 프레스 부재의 조직의 체적률의 측정은 이하와 같이 하여 실시한다.

먼저, 핫 프레스 부재의 해트 천판부로부터, X 선 회절용 시험편을 잘라내고, 두께 1/4 면이 측정면이 되도록 기계 연마, 화학 연마를 실시한 후, X 선 회절을 실시한다. 입사 X 선에는 CoKα 선을 사용하고, 잔류 오스테나이트 (γ) 의 {200} 면, {220} 면, {311} 면의 피크의 적분 강도와, 페라이트 (α) 의 {200} 면, {211} 면의 피크의 적분 강도를 측정한다. α {200} ― γ {200}, α {200} ― γ {220}, α {200} ― γ {311}, α {211} ― γ {200}, α {211} ― γ {220}, α {211} ― γ {311} 의 합계 6 방법에 대해, 적분 강도비로부터 구해지는 잔류 γ 체적률을 각각 산출한다. 이것들의 평균치를 「잔류 오스테나이트의 체적률」이라고 한다.

다음으로, 핫 프레스 부재의 해트 천판부로부터, 압연 방향과 평행하고, 또한 해트 천판면에 수직인 면이 관찰면이 되도록, 조직 관찰용 시험편을 채취한다. 관찰면을 연마하여, 3 vol.％ 나이탈액으로 부식시켜 조직을 현출하고, 판 두께 1/4 이 되는 위치의 조직을 주사형 전자 현미경 (배율 : 1500 배) 으로 관찰하여, 촬상한다. 얻어진 조직 사진으로부터, 화상 해석에 의해, 조직의 동정을 실시한다. 여기서, 비교적 평활한 면에서 검게 관찰되는 상은 페라이트로, 결정 입계에 필름상 또는 괴상으로 희게 관찰되는 상은 세멘타이트로, 페라이트와 세멘타이트가 층상으로 형성된 상을 펄라이트로, 라스간에 탄화물이 생성된 상 및 입 내에 탄화물을 갖지 않는 베이나이틱 페라이트로 구성되는 상을 베이나이트로 하여 동정한다. 이어서, 조직 사진에 있어서 각 상이 점유하는 면적률을 구하고, 이들 상이 삼차원적으로 균질한 것으로 간주하여, 이들 각 상의 점유 면적률의 체적률로 하고, 이것들의 합계를 「마텐자이트 및 잔류 오스테나이트 이외의 잔부 조직의 체적률」로 한다.

그리고, 「마텐자이트의 체적률」을, 100 ％ 로부터 상기한 「잔류 오스테나이트의 체적률」및 「마텐자이트 및 잔류 오스테나이트 이외의 잔부 조직의 체적률」을 뺌으로써 구한다.

원 상당 직경으로 0.3 ㎛ 이상의 잔류 오스테나이트 : 2.0 × 10⁵ 개/㎟ 이상

잔류 오스테나이트는, 수소의 흡장 사이트로서 작용하고, 내지연 파괴 특성을 높이는 조직이다. 특히, 인장 강도 (TS) : 1800 ㎫ 이상의 고강도를 확보한 다음, 우수한 내지연 파괴 특성을 얻기 위해서는, 핫 프레스 부재의 조직을, 비교적 사이즈가 큰 원 상당 직경으로 0.3 ㎛ 이상의 잔류 오스테나이트를 2.0 × 10⁵ 개/㎟ 이상으로 분산시킨 조직으로 하는 것이 불가결하다. 여기서, 원 상당 직경으로 0.3 ㎛ 이상의 잔류 오스테나이트가 2.0 × 10⁵ 개/㎟ 미만에서는, 강판에 진입한 수소를 균일하게 흡장할 수 없어, 원하는 내지연 파괴 특성이 얻어지지 않는다. 따라서, 원 상당 직경으로 0.3 ㎛ 이상의 잔류 오스테나이트는 2.0 × 10⁵ 개/㎟ 이상으로 존재시키는 것으로 한다. 또한, 잔류 오스테나이트의 체적률이 30 ％ 에 도달하는 데에 상당하는 값이 상한이 되어, 잔류 오스테나이트의 원 상당 직경이 0.3 ㎛ 인 경우에는, 4.3 × 10⁶ 개/㎟ 이다.

또한, 상기 서술한 바와 같이, 상기한 적정량의 잔류 오스테나이트를 갖고, 소정 이상의 크기가 되는 잔류 오스테나이트를 적절히 분산시킨 조직을 얻기 위해서는, Mn 함유량을 적정하게 제어한 성분 조성을 갖고, Mn 을 세멘타이트 중에 농화시킨 조직을 갖는 강판을, 소재 강판으로서 사용하고, 그 강판을 소정의 조건에서 가열하여 핫 프레스를 실시하는 것이 중요해진다.

또한, 원 상당 직경으로 0.3 ㎛ 이상의 잔류 오스테나이트의 단위 면적당의 개수는 이하와 같이 하여 구한다.

즉, 상기와 동일하게 하여, 조직 관찰용 시험편을 채취한다. 관찰면을 전해 연마하여, 판 두께 1/4 이 되는 위치를 EBSP (Electron Back-Scattering Pattern) 가 부대 (附帶) 된 주사형 전자 현미경 (배율 : 1500 배) 으로 촬영한다. 이어서, EBSP 데이터에 대해 화상 처리를 실시하고, 이것에 의해, 잔류 오스테나이트로 동정한 결정립만을 추출한다. 그리고, 각각의 결정립의 면적으로부터 원 상당 직경을 산출하고, 원 상당 직경이 0.3 ㎛ 이상인 잔류 오스테나이트의 개수를 세어, 1 ㎜ × 1 ㎜ 당의 개수를 산출한다.

또, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 핫 프레스 부재의 조직에 있어서는, 구오스테나이트 입경은 100 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 그렇다고 하는 것은, 결정 입경이 미세할수록, 입계의 면적이 증가한다. 이것에 의해, 단위 입계 면적당의 수소의 피복률이 저감되어, 지연 파괴 특성이 향상되기 때문이다. 보다 바람직하게는 3 ∼ 20 ㎛ 의 범위이다.

또한, 구오스테나이트 입경의 측정은, 이하와 같이 하여 실시한다.

즉, 상기와 동일하게 하여, 조직 관찰용 시험편을 채취한다. 이어서, 채취한 조직 관찰용 시험편에 있어서, 관찰면을 연마하고, 피크린산 및 계면 활성제로 부식시켜 조직을 현출하고, 판 두께 1/4 이 되는 위치의 조직을 광학 현미경 (배율 : 500 배) 으로 관찰하여, 촬상한다. 얻어진 조직 사진을 사용하여, 구오스테나이트립이 점유하는 면적으로부터, 구오스테나이트립마다 원 상당 직경을 산출하고, 그 평균치를 구오스테나이트 입경으로 한다.

이상과 같은 성분 조성 및 조직으로 함으로써, 본 발명의 핫 프레스 부재에서는, 인장 강도 (TS) : 1800 ㎫ 이상 (바람직하게는 2300 ㎫ 미만) 의 고강도와, 균일 연신율 (uEl) : 6.0 ％ 이상 (20 ％ 이하) 의 고연성을 겸비함과 함께, 우수한 내지연 파괴 특성이 얻어지는 것이다.

다음으로, 본 발명의 핫 프레스 부재를 제조할 때의 바람직한 프레스 조건에 대해 설명한다.

＜핫 프레스 가열 공정＞

상기한 핫 프레스용 강판을, Ac₃ 점 이상 1000 ℃ 이하의 온도역으로 가열하고, 이 온도역에서 10 초 이상 900 초 이하 유지한다.

가열 온도 : Ac₃ 점 이상 1000 ℃ 이하

가열 온도가 오스테나이트 단상역인 Ac₃ 점보다 낮으면, 오스테나이트화가 불충분해져, 핫 프레스 부재에 있어서 원하는 마텐자이트량을 확보할 수 없어, 원하는 인장 강도가 얻어지지 않는다.

또, 가열 과정에 있어서, 세멘타이트는 오스테나이트에 역변태된다. 이 세멘타이트로부터 역변태된 오스테나이트는, 페라이트로부터 역변태된 오스테나이트에 비해, Mn 농도가 높다. 또, Mn 은 오스테나이트를 안정화시키는 원소이다. 따라서, Mn 이 농화된 세멘타이트로부터 역변태된 오스테나이트는, Mn 농도가 높고, 핫 프레스 부재에 있어서, 잔류 오스테나이트의 생성 사이트로서 작용한다.

한편, 가열 온도가 1000 ℃ 를 초과하면, 세멘타이트에 농화된 Mn 이 균일화되어, 원하는 잔류 오스테나이트량을 확보할 수 없어, 원하는 균일 연신율이 얻어지지 않는다. 또, 소정 이상의 크기가 되는 잔류 오스테나이트를 적절히 분산시킨 조직으로 할 수 없어, 원하는 내지연 파괴 특성이 얻어지지 않는다.

따라서, 가열 온도는 Ac₃ 점 이상 1000 ℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, (Ac₃ 점 ＋ 30) ℃ 이상이다. 또, 보다 바람직하게는 950 ℃ 이하이다.

또한, 가열 온도에 대한 평균 가열 속도는, 특별히 한정되지 않지만, 1 ∼ 400 ℃/초로 하는 것이 바람직하다. 여기에, 평균 가열 속도가 1 ℃/초 이상이면, 생산성을 저해하지 않고, 400 ℃/초 이하이면, 온도 제어의 불안정화를 회피할 수 있다. 보다 바람직하게는 10 ℃/초 이상이다. 또, 보다 바람직하게는 150 ℃/초 이하이다.

유지 시간 : 10 초 이상 900 초 이하

유지 시간의 경과에 수반하여, 농화된 Mn 이 주위에 확산되어 균일화된다. 그 때문에, 유지 시간이 900 초를 초과하면, 원하는 잔류 오스테나이트량을 확보할 수 없어, 원하는 균일 연신율이 얻어지지 않는다. 또, 소정 이상의 크기가 되는 잔류 오스테나이트를 적절히 분산시킨 조직으로 할 수 없어, 원하는 지연 파괴 특성이 얻어지지 않는다. 또, 유지 시간이 10 초 이하이면, 세멘타이트로부터 오스테나이트에 대한 역변태가 불충분해져, 역시 소정 이상의 크기가 되는 잔류 오스테나이트를 적절히 분산시킨 조직으로 할 수 없어, 원하는 지연 파괴 특성이 얻어지지 않는다. 따라서, 유지 시간은 10 초 이상 900 초 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 가열 방법은 특별히 한정되지 않고, 일반적인 가열 방법인, 전기로, 가스로, 적외선 가열, 고주파 가열 및 직접 통전 가열 등을 모두 적용할 수 있다. 또, 분위기에 대해서도 특별히 한정되지 않고, 대기 중이나 불활성 가스 분위기 중 등, 모두 적용할 수 있다.

＜핫 프레스 성형 공정＞

핫 프레스 성형 공정에서는, 상기의 핫 프레스 가열 공정을 거친 핫 프레스용 강판에, 성형용 금형을 사용하여 프레스 성형 및 ?칭을 동시에 실시하여, 소정 형상의 핫 프레스 부재를 얻는다. 여기서, 「핫 프레스 성형」은, 가열된 강판을 금형으로 프레스 성형함과 동시에 급랭하는 공법으로, 「열간 성형」, 「핫 스탬프」, 「다이 ?치」 등이라고도 칭해진다.

또한, 프레스기 내에서의 성형 개시 온도는, 특별히 한정되지 않지만, Ms 점 이상으로 하는 것이 바람직하다. 성형 개시 온도가 Ms 점 미만인 경우, 성형 하중이 증대되어, 프레스기에 가해지는 부하가 증가한다. 또한, 성형 개시까지의 소재 강판을 반송 중에는, 일반적으로 공랭으로 한다. 그 때문에, 성형 개시 온도의 상한은, 상기의 가열 공정에서의 가열 온도이다. 또, 가스나 액체 등에 의해 냉각 속도가 빨라지는 환경 하에서 반송되는 경우, 보열 상자 등의 보온 지그에 의해 냉각 속도를 저감시키는 것이 바람직하다.

또, 금형 내에서의 냉각 속도는 특별히 한정되지 않지만, 생산성의 관점에서, 200 ℃ 까지의 평균 냉각 속도를 바람직하게는 20 ℃/초 이상, 보다 바람직하게는 40 ℃/초 이상으로 한다.

금형으로부터의 취출 시간과, 취출 후의 냉각 속도에 대해서도, 특별히 한정되지 않는다. 냉각 방법으로는, 예를 들어, 펀치 금형을 하사점 (下死點) 에서 1 ∼ 60 초간 유지하고, 다이 금형과 펀치 금형을 사용하여 프레스 부재를 냉각시킨다. 그 후, 금형으로부터 프레스 부재를 취출하여, 냉각시킨다. 금형 내, 또, 금형으로부터 취출 후의 냉각은, 가스나 액체 등의 냉매에 의한 냉각 방법을 조합할 수 있고, 그것에 의해 생산성을 향상시킬 수도 있다.

실시예

표 1 및 표 4 에 나타내는 성분 조성 (잔부는 Fe 및 불가피적 불순물) 을 갖는 용강을 소형 진공 용해로에서 용제하여, 슬래브로 하였다. 슬래브를 1250 ℃ 로 가열하고, 추가로 조 (粗) 압연 및 마무리 압연을 포함하는 열간 압연을 실시하여, 열연 강판을 얻었다. 열간 압연 조건은, 마무리 압연 입측 온도 : 1100 ℃, 마무리 압연 출측 온도 : 850 ℃ 로 하고, 950 ℃ 이상의 온도역에서의 누적 압하율을 표 2 및 표 5 에 나타내는 값으로 하였다. 또, 열간 압연 후, 800 ∼ 650 ℃ 의 온도역에 있어서의 평균 냉각 속도를 15 ℃/초로 하여 냉각시키고, 권취 온도를 650 ℃ 로 하여 권취하였다.

얻어진 열연 강판을 산세하고, 압하율 54 ％ 로 냉간 압연하여, 냉연 강판 (판 두께 : 1.6 ㎜) 을 얻었다. 이어서, 표 2 및 표 5 에 나타내는 가열 온도 T1 에 평균 가열 속도 40 ℃/시간으로 가열하고, 표 2 및 표 5 에 나타내는 시간 유지하고, 그 후, 평균 냉각 속도 : 40 ℃/시간으로 냉각시켜, 핫 프레스용 강판을 얻었다.

이렇게 하여 얻어진 핫 프레스용 강판에 대해, 상기 서술한 방법에 의해, 조직의 동정 및 체적률의 측정, 그리고 Mnθ/Mnα 의 도출을 실시하였다. 결과를 표 2 및 표 5 에 나타낸다.

또한, 표 2 및 표 5 에 나타내는 바와 같이, 일부의 핫 프레스용 강판에서는, 도금 처리를 실시하였다. 표 2 및 표 5 중, 「Zn-Ni 도금」은 Zn-12 질량％ Ni 도금층, 「Al-Si 도금」은 Al-10 질량％ Si 도금층이다. 또한, 도금층의 부착량은 모두 편면당으로 60 g/㎡ 로 하였다.

이어서, 이들 핫 프레스용 강판을, 표 3 및 표 6 에 나타내는 조건에서 가열하고, 이어서 핫 프레스를 실시하여 해트 단면 형상의 핫 프레스 부재를 얻었다. 또한, 핫 프레스는, 폭 : 70 ㎜, 숄더 반경 R : 6 ㎜ 의 펀치 금형과 숄더 반경 R : 6 ㎜ 의 다이 금형을 사용하여, 성형 깊이 : 30 ㎜ 로 실시하였다.

또한, 상기의 가열을, 전기 가열로에 의해 대기 중에서 실시한 경우, 실온으로부터 750 ℃ 까지의 평균 가열 속도를 7.5 ℃/초, 750 ℃ 로부터 가열 온도까지의 평균 가열 속도를 2.0 ℃/초로 하였다. 또, 상기의 가열을, 직접 통전 가열 장치에 의해 대기 중에서 실시한 경우, 실온으로부터 가열 온도까지의 평균 가열 속도를 100 ℃/초로 하였다. 그리고, 가열 온도에 도달 후, 당해 가열 온도에서 유지하였다.

또, 핫 프레스에 있어서의 성형 개시 온도는 모두 750 ℃ 로 하였다. 또한, 금형 내에서의 냉각은, 다음과 같이 하여 실시하였다. 즉, 펀치 금형을 하 사점에서 15 초간 유지하고, 다이 금형과 펀치 금형에 의한 끼임과, 끼임으로부터 개방된 다이 상에서의 공랭의 조합에 의해, 150 ℃ 이하까지 냉각시켰다. 또한, 성형 개시 온도로부터 200 ℃ 까지의 평균 냉각 속도는 100 ℃/초였다.

이렇게 하여 얻어진 핫 프레스 부재의 해트 천판부의 위치로부터 JIS 5 호인장 시험편 (평행부 : 25 ㎜ 폭, 평행부 길이 : 60 ㎜, GL = 50 ㎜) 을 채취하고, JIS Z 2241 에 준거하여 인장 시험을 실시하여, 항복 응력 (YS), 인장 강도 (TS), 균일 연신율 (uEl), 및 전체 연신율 (tEl) 을 구하였다. 결과를 표 3 및 표 6 에 나타낸다.

또, 상기의 핫 프레스 부재에 대해, 상기 서술한 방법에 의해, 조직의 동정 및 체적률의 측정, 구오스테나이트 입경의 측정, 그리고 원 상당 직경으로 0.3 ㎛ 이상의 잔류 오스테나이트의 개수의 측정을 실시하였다. 결과를 표 3 및 표 6 에 나타낸다.

또한, 상기의 핫 프레스 부재의 해트 천판부의 위치로부터 내지연 파괴 특성 평가용의 사각형 시험편 (폭 20 ㎜, 길이 115 ㎜) 을 채취하고, 채취한 사각형 시험편을, 도 1 에 나타내는 4 점 굽힘 시험 지그에 의해, 응력을 부가한 상태에서 시험액 (염산, pH : 1) 에 침지하여, 내지연 파괴 특성의 평가를 실시하였다. 또한, 시험액에 200 시간 이상 침지시켜도 균열이 발생하지 않은 경우를 ◎ (합격, 특히 우수하다), 100 시간 이하 200 시간 미만에서 균열이 발생한 경우를 ○ (합격), 100 시간 미만에서 균열이 발생한 경우를 × (불합격) 로 하였다.

결과를 표 3 및 표 6 에 나타낸다.

또한, 사각형 시험편에 부가하는 응력 σ (㎏/㎟) 는, 상기의 인장 시험에 의해 얻어진 YS 의 90 ％ 의 응력을 부가하는 것으로 하고, 나사의 조임량 y (㎜) 에 의해, 부가하는 응력을 조절하였다. 또한, 사각형 시험편에 부가하는 응력 σ 는, 나사의 조임량 y (㎜) 로부터 다음 식에 의해 구할 수 있다.

여기서, y : 조임량 (㎜), σ : 부가 응력 (㎏/㎟), E : 영률, t : 판 두께 (㎜) 이고, 또 L1 = 30 ㎜, L2 = 40 ㎜ 이다. 또한, 영률은 2.1 × 10⁴ (㎏/㎟) 로 하여 계산하였다.

표 3 및 표 6 으로부터, 발명예는 모두, 인장 강도 (TS) : 1800 ㎫ 이상의 고강도와, 균일 연신율 (uEl) : 6.0 ％ 이상의 고연성에 추가로, 우수한 내지연 파괴 특성이 얻어지고 있는 것을 알 수 있다. 이에 반해, 비교예에서는, 적어도 어느 특성을 만족하지 않았다.

산업상 이용가능성

본 발명의 핫 프레스 부재는, 자동차의 임펙트 빔, 센터 필러, 범퍼 등과 같은, 높은 충돌 에너지 흡수능과 우수한 내지연 파괴 특성을 필요로 하는 구조 부재로서 바람직하게 사용할 수 있으므로, 산업상 매우 유용하다.

Claims

질량％ 로,
C : 0.180 ％ 이상 0.300 ％ 미만,
Mn : 3.50 ％ 이상 11.0 ％ 미만,
Si : 0.01 ∼ 1.5 ％,
P : 0.05 ％ 이하,
S : 0.05 ％ 이하,
Al : 0.005 ∼ 0.1 ％,
N : 0.01 ％ 이하 및
C 군 : REM : 0.0005 ∼ 0.01 ％, Ca : 0.0005 ∼ 0.01 ％ 및 Mg : 0.0005 ∼ 0.01 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상
을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 가짐과 함께,
페라이트와 세멘타이트를 갖고, 그 페라이트와 그 세멘타이트의 Mn 농도를 각각 Mnα, Mnθ 로 했을 때, Mnθ/Mnα 가 1.4 이상인 조직을 갖는, 핫 프레스용 강판.
제 1 항에 있어서,
상기 성분 조성이 추가로, 질량％ 로, 하기 A, B, D 및 E 군 중에서 선택된 1 군 또는 2 군 이상을 함유하는, 핫 프레스용 강판.
A 군 : Ni : 0.01 ∼ 5.0 ％, Cu : 0.01 ∼ 5.0 ％, Cr : 0.01 ∼ 5.0 ％ 및 Mo : 0.01 ∼ 3.0 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상
B 군 : Ti : 0.005 ∼ 3.0 ％, Nb : 0.005 ∼ 3.0 ％, V : 0.005 ∼ 3.0 ％ 및 W : 0.005 ∼ 3.0 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상
D 군 : Sb : 0.002 ∼ 0.03 ％
E 군 : B : 0.0005 ∼ 0.05 ％
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
표면에 도금층을 갖는, 핫 프레스용 강판.
제 3 항에 있어서,
상기 도금층이, Zn 계 도금층 또는 Al 계 도금층인, 핫 프레스용 강판.
제 4 항에 있어서,
상기 Zn 계 도금층이, Ni : 10 ∼ 25 질량％ 를 함유하는, 핫 프레스용 강판.
질량％ 로,
C : 0.180 ％ 이상 0.300 ％ 미만,
Mn : 3.50 ％ 이상 11.0 ％ 미만,
Si : 0.01 ∼ 1.5 ％,
P : 0.05 ％ 이하,
S : 0.05 ％ 이하,
Al : 0.005 ∼ 0.1 ％,
N : 0.01 ％ 이하 및
C 군 : REM : 0.0005 ∼ 0.01 ％, Ca : 0.0005 ∼ 0.01 ％ 및 Mg : 0.0005 ∼ 0.01 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상
을 함유하고,
잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖는 슬래브를 가열하고, 열간 압연하여 열연 강판으로 하고, 상기 열연 강판을 냉간 압연하여 냉연 강판으로 하고, 추가로 상기 냉연 강판을 Ac₁―150 ℃ 이상 Ac₁ 점 미만의 온도역으로 가열한 후, 그 온도역에서 1 시간 이상 유지하고, 이어서 냉각시키는 어닐링을, 상기 냉연 강판에 실시하는, 핫 프레스용 강판의 제조 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 성분 조성이 추가로, 질량％ 로, 하기 A, B, D 및 E 군 중에서 선택된 1 군 또는 2 군 이상을 함유하는, 핫 프레스용 강판의 제조 방법.
A 군 : Ni : 0.01 ∼ 5.0 ％, Cu : 0.01 ∼ 5.0 ％, Cr : 0.01 ∼ 5.0 ％ 및 Mo : 0.01 ∼ 3.0 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상
B 군 : Ti : 0.005 ∼ 3.0 ％, Nb : 0.005 ∼ 3.0 ％, V : 0.005 ∼ 3.0 ％ 및 W : 0.005 ∼ 3.0 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상
D 군 : Sb : 0.002 ∼ 0.03 ％
E 군 : B : 0.0005 ∼ 0.05 ％
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 어닐링 후에, 상기 핫 프레스 강판의 표면에 도금층을 형성하는, 핫 프레스용 강판의 제조 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 도금층이, Zn 계 도금층 또는 Al 계 도금층인, 핫 프레스용 강판의 제조 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 Zn 계 도금층이, Ni : 10 ∼ 25 질량％ 를 함유하는, 핫 프레스용 강판의 제조 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 도금층의 부착량이, 편면당으로 10 ∼ 90 g/㎡ 인, 핫 프레스용 강판의 제조 방법.
제 9 항에 있어서,
상기 도금층의 부착량이, 편면당으로 10 ∼ 90 g/㎡ 인, 핫 프레스용 강판의 제조 방법.
제 10 항에 있어서,
상기 도금층의 부착량이, 편면당으로 10 ∼ 90 g/㎡ 인, 핫 프레스용 강판의 제조 방법.
질량％ 로,
C : 0.180 ％ 이상 0.300 ％ 미만,
Mn : 3.50 ％ 이상 11.0 ％ 미만,
Si : 0.01 ∼ 1.5 ％,
P : 0.05 ％ 이하,
S : 0.05 ％ 이하,
Al : 0.005 ∼ 0.1 ％,
N : 0.01 ％ 이하 및
C 군 : REM : 0.0005 ∼ 0.01 ％, Ca : 0.0005 ∼ 0.01 ％ 및 Mg : 0.0005 ∼ 0.01 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상
을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 가짐과 함께,
체적률로 70.0 ％ 이상의 마텐자이트와, 체적률로 3.0 ％ 이상 30.0 ％ 이하의 잔류 오스테나이트를 갖고, 또한 원 상당 직경으로 0.3 ㎛ 이상의 잔류 오스테나이트가 2.0 × 10⁵ 개/㎟ 이상으로 존재하는 조직을 갖는, 핫 프레스 부재.
제 14 항에 있어서,
상기 성분 조성이 추가로, 질량％ 로, 하기 A, B, D 및 E 군 중에서 선택된 1 군 또는 2 군 이상을 함유하는, 핫 프레스 부재.
A 군 : Ni : 0.01 ∼ 5.0 ％, Cu : 0.01 ∼ 5.0 ％, Cr : 0.01 ∼ 5.0 ％ 및 Mo : 0.01 ∼ 3.0 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상
B 군 : Ti : 0.005 ∼ 3.0 ％, Nb : 0.005 ∼ 3.0 ％, V : 0.005 ∼ 3.0 ％ 및 W : 0.005 ∼ 3.0 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상
D 군 : Sb : 0.002 ∼ 0.03 ％
E 군 : B : 0.0005 ∼ 0.05 ％
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
표면에 도금층을 갖는, 핫 프레스 부재.
제 16 항에 있어서,
상기 도금층이, Zn 계 도금층 또는 Al 계 도금층인, 핫 프레스 부재.
제 17 항에 있어서,
상기 Zn 계 도금층이, Ni : 10 ∼ 25 질량％ 를 함유하는, 핫 프레스 부재.
질량％ 로,
C : 0.180 ％ 이상 0.300 ％ 미만,
Mn : 3.50 ％ 이상 11.0 ％ 미만,
Si : 0.01 ∼ 1.5 ％,
P : 0.05 ％ 이하,
S : 0.05 ％ 이하,
Al : 0.005 ∼ 0.1 ％,
N : 0.01 ％ 이하 및
C 군 : REM : 0.0005 ∼ 0.01 ％, Ca : 0.0005 ∼ 0.01 ％ 및 Mg : 0.0005 ∼ 0.01 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상
을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 가짐과 함께,
페라이트와 세멘타이트를 갖고, 그 페라이트와 그 세멘타이트의 Mn 농도를 각각 Mnα, Mnθ 로 했을 때, Mnθ/Mnα 가 1.4 이상인 조직을 갖는 강판을 소재로 하고,
상기 강판을, Ac₃ 점 이상 1000 ℃ 이하의 온도역으로 가열하고, 이 온도역에서 10 초 이상 900 초 이하 유지하고, 이어서, 상기 강판에, 성형용 금형을 사용하여 프레스 성형과 ?칭을 동시에 실시하는 것에 의해,
체적률로 70.0 ％ 이상의 마텐자이트와, 체적률로 3.0 ％ 이상 30.0 ％ 이하의 잔류 오스테나이트를 갖고, 또한 원 상당 직경으로 0.3 ㎛ 이상의 잔류 오스테나이트가 2.0 × 10⁵ 개/㎟ 이상으로 존재하는 조직을 갖는 핫 프레스 부재를 얻는, 핫 프레스 부재의 제조 방법.
제 19 항에 있어서,
상기 성분 조성이 추가로, 질량％ 로, 하기 A, B, D 및 E 군 중에서 선택된 1 군 또는 2 군 이상을 함유하는, 핫 프레스 부재의 제조 방법.
A 군 : Ni : 0.01 ∼ 5.0 ％, Cu : 0.01 ∼ 5.0 ％, Cr : 0.01 ∼ 5.0 ％ 및 Mo : 0.01 ∼ 3.0 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상
B 군 : Ti : 0.005 ∼ 3.0 ％, Nb : 0.005 ∼ 3.0 ％, V : 0.005 ∼ 3.0 ％ 및 W : 0.005 ∼ 3.0 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상
D 군 : Sb : 0.002 ∼ 0.03 ％
E 군 : B : 0.0005 ∼ 0.05 ％
제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
상기 강판이 그 표면에 도금층을 갖는, 핫 프레스 부재의 제조 방법.
제 21 항에 있어서,
상기 도금층이, Zn 계 도금층 또는 Al 계 도금층인, 핫 프레스 부재의 제조 방법.
제 22 항에 있어서,
상기 Zn 계 도금층이, Ni : 10 ∼ 25 질량％ 를 함유하는, 핫 프레스용 핫 프레스 부재의 제조 방법.