KR102422579B1 - Method of manufacturing tailor weleded blanks for hot stamping - Google Patents
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Abstract
이종 두께나 재질의 블랭크들을 서로 용접하여 얻어지는 핫스탬핑용 테일러 웰디드 블랭크의 제조방법이 소개된다. 그 제조방법은 도금 강판의 가장자리 용접부를 따라서 표면에 레이저를 조사하여 도금층의 45~55%를 제거하는 단계; 및 전단계에서 얻어진 도금 강판들을 서로 맞대고 가장자리 용접부를 따라 레이저로 용접하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a tailor welded blank for hot stamping obtained by welding blanks of different thicknesses or materials to each other is introduced. The manufacturing method includes the steps of removing 45-55% of the plating layer by irradiating a laser on the surface along the edge welded portion of the plated steel sheet; and butting the plated steel sheets obtained in the previous step to each other and welding the plated steel sheets along the edge welds with a laser.
Description
본 발명은 블랭크 제조방법, 특히 이종 두께나 재질의 블랭크들을 서로 용접하여 얻어지는 핫스탬핑용 테일러 웰디드 블랭크의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a blank manufacturing method, in particular to a manufacturing method of a Taylor welded blank for hot stamping obtained by welding blanks of different thicknesses or materials to each other.
전세계적인 환경규제 및 안전법규의 강화 추세에 따라 차량 산업 분야에서 경량화 및 고강도화 요구가 높다. 전통적인 내연기관 차량은 물론 전기차, 수소차 등 소위 친환경 차량에 있어서도 경량화는 필수이며, 경량화와 더불어 안전성 보장을 위해 부품들의 고강도화가 필요하다.With the global trend of strengthening environmental and safety regulations, there is a high demand for light weight and high strength in the vehicle industry. Light weight is essential for so-called eco-friendly vehicles such as electric vehicles and hydrogen vehicles as well as traditional internal combustion engine vehicles, and high strength of parts is required to ensure safety as well as light weight.
고강도 차량 부품의 제조를 위해 초고장력강이 사용되고 있으나, 초고장력 강판은 성형성이 열악하여 그 적용범위에 한계가 있다. 고강도와 고성형성의 동시 구현을 위해 핫스탬핑 기술이 개발되어 그 적용이 널리 확대되고 있다.Although ultra-high tensile steel is used for manufacturing high-strength vehicle parts, the ultra-high tensile strength steel sheet has poor formability, so there is a limit to its application range. For simultaneous realization of high strength and high formability, hot stamping technology has been developed and its application is widely expanding.
핫스탬핑은 강판을 오스테나이트 변태온도(AC3) 이상, 예로서 900℃ 이상의 고온으로 가열한 후 프레스 금형 내에서 성형과 동시에 급냉시켜 1400Mpa급 이상의 고강도 부품을 얻고자 하는 기술이다. 핫스탬핑 소재로는 0.2중량% 내외의 탄소와 열처리 성능 향상 위해 망간(Mn), 보론(B)이 소량 함유된 이른바 보론강이 사용된다.Hot stamping is a technique to obtain high-strength parts of 1400Mpa or higher by heating a steel sheet to a high austenite transformation temperature (AC 3 ) or higher, for example, 900°C or higher, and then rapidly cooling it while forming in a press mold. As a hot stamping material, so-called boron steel containing about 0.2 wt% of carbon and a small amount of manganese (Mn) and boron (B) to improve heat treatment performance is used.
핫스탬핑은 성형 및 열처리가 동시에 수행되므로 생산성이 우수할 뿐만 아니라 고온에서 강판이 성형되므로 성형성 및 치수 정밀도가 우수하다. 또한 핫스탬핑은 초고장력 강판의 냉간 성형 시 특히 문제되는 스프링백이나 지연파괴를 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.Hot stamping not only has excellent productivity because forming and heat treatment are performed at the same time, but also has excellent formability and dimensional accuracy because the steel sheet is formed at a high temperature. In addition, hot stamping has an advantage in that it can reduce springback or delayed fracture, which is a problem especially when cold forming of ultra-high strength steel sheet.
핫스탬핑은 공정이 900℃ 이상의 고온에서 수행되기 때문에, 비도금 강판을 사용하는 경우 성형과정에 강판 표면에 스케일이 발생한다. 이 스케일은 후공정에서 제거되어야 하는데, 번거로운 이 디스케일링 공정을 생략하기 위해 제안된 것이 Al, Zn 도금층을 갖는 강판이다. Al 도금 강판에 관해서는 미국특허 제6296805호가 참고될 수 있다.Since the hot stamping process is performed at a high temperature of 900° C. or higher, scale occurs on the surface of the steel sheet during the forming process when an uncoated steel sheet is used. This scale should be removed in a post-process, and a steel sheet having Al and Zn plating layers is proposed to omit this cumbersome descaling process. Regarding the Al-coated steel sheet, reference may be made to US Patent No. 6296805.
차량 바디 부품의 제조분야에서 TWB(Tailor Welded Blank) 기술이 적용되고 있다. TWB 기술은 제조하고자 하는 부품에서 요구되는 특성에 부합하도록 두께나 강도가 서로 다른 블랭크들을 맞대기 용접하여 하나의 블랭크(테일러 웰디드 블랭크)로 만드는 기술이다. TWB와 핫스탬핑을 함께 활용하여 바디 부품들의 경량화 및 충돌성능의 향상이 가능하다.TWB (Tailor Welded Blank) technology is being applied in the manufacturing field of vehicle body parts. TWB technology is a technology that makes one blank (Taylor welded blank) by butt-welding blanks of different thicknesses or strengths to meet the characteristics required by the part to be manufactured. By using TWB and hot stamping together, it is possible to reduce the weight of body parts and improve collision performance.
TWB는 도금층을 갖는 핫스탬핑용 강판, 예로서 Al 도금 강판에 적용하기 어렵다. 용접과정에 Al 도금층의 Al-Si 성분들이 용접부 내에 혼입되어 용접부 강도를 저하시키기 때문이다.TWB is difficult to apply to a steel sheet for hot stamping having a plating layer, for example, an Al-coated steel sheet. This is because, during the welding process, Al-Si components of the Al plating layer are mixed in the welded part to lower the weld strength.
본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제를 해결하기 위한 핫스탬핑용 테일러 웰디드 블랭크 제조방법을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a tailor welded blank for hot stamping in order to solve the problems of the prior art.
또한 본 발명은 용접부의 용접 품질과 강도가 우수할 수 있는 핫스탬핑용 테일러 웰디드 블랭크 제조방법을 제공하고자 한다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a tailor welded blank for hot stamping, which can have excellent welding quality and strength of the welded part.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 반드시 위에 언급된 사항에 국한되지 않으며, 미처 언급되지 않은 또 다른 과제들은 이하 기재되는 사항에 의해서도 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved in the present invention are not necessarily limited to the above-mentioned matters, and other problems not mentioned will be understood by the matters described below.
위 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 핫스탬핑용 테일러 웰디드 블랭크 제조방법은 도금 강판의 가장자리 용접부를 따라서 표면에 레이저를 조사하여 도금층의 45~55%를 제거하는 단계; 및 전단계에서 얻어진 도금 강판들을 서로 맞대고 가장자리 용접부를 따라 레이저로 용접하는 단계를 포함한다.A method for manufacturing a Taylor welded blank for hot stamping according to the present invention for achieving the above object includes: removing 45 to 55% of the plating layer by irradiating a laser on the surface along the edge welded portion of a plated steel sheet; and butting the plated steel sheets obtained in the previous step to each other and welding the plated steel sheets along the edge welds with a laser.
본 발명에 의하면 도금 강판은 기재 강판을 Al 도금욕에 침지하여 도금을 한 후 670~900℃의 온도에서 열처리한 것으로서, 도금층은 Fe-Al계 금속간 화합물층과 이 금속간 화합물층 상에 형성된 알루미늄층을 구비하며, 도금층 두께는 5~20㎛이고 Fe-Al계 금속간 화합물층 두께는 5~18㎛이다.According to the present invention, the plated steel sheet is plated by immersing the base steel sheet in an Al plating bath and then heat-treated at a temperature of 670 to 900 ° C. The plating layer is an Fe-Al-based intermetallic compound layer and an aluminum layer formed on the intermetallic compound layer and, the thickness of the plating layer is 5 to 20 μm, and the thickness of the Fe-Al-based intermetallic compound layer is 5 to 18 μm.
본 발명에 의하면 테일러 웰디드 블랭크의 도금층이 미리 합금화되어 Fe-Al계 금속간 화합물층이 도금층의 주요 구성부일 뿐만 아니라, Fe-Al계 금속간 화합물층을 포함하여 도금층의 45~55%가 제거되므로, 도금층의 두께가 얇고 용접부에 경질의 Fe-Al계 금속간 화합물층이 존재하므로 용접이 용이하며, 용접부에서의 용접 품질과 강도가 우수할 수 있다.According to the present invention, since the plating layer of the Taylor welded blank is pre-alloyed, not only the Fe-Al-based intermetallic compound layer is a major component of the plating layer, but also 45-55% of the plating layer including the Fe-Al-based intermetallic compound layer is removed, Since the thickness of the plating layer is thin and there is a hard Fe-Al-based intermetallic compound layer in the welding part, welding is easy, and the welding quality and strength in the welding part can be excellent.
또한 도금 강판의 가장자리 용접부를 따라서 표면에 레이저를 조사하여 도금층을 제거하므로, 레이저 가공속도가 신속할 수 있다.In addition, since the plated layer is removed by irradiating a laser on the surface along the edge welded portion of the plated steel sheet, the laser processing speed can be fast.
이하 본 발명의 여러 특징적인 측면들을 이해할 수 있도록 실시예들을 들어 보다 구체적으로 살펴본다. 도면들에서 동일 또는 동등한 구성요소들은 동일한 참조부호로 표시될 수 있고, 도면들은 본 발명의 특징들에 대한 직관적인 이해를 위해 과장되거나 개략적으로 도시될 수 있다.Hereinafter, examples will be given in more detail so that various characteristic aspects of the present invention can be understood. In the drawings, the same or equivalent elements may be denoted by the same reference numerals, and the drawings may be exaggerated or schematically illustrated for an intuitive understanding of the features of the present invention.
실시예에 따른 테일러 웰디드 블랭크 제조방법이 설명된다.A method for manufacturing a tailor welded blank according to an embodiment is described.
두께나 강도가 서로 다른 알루미늄계 도금 강판들이 준비된다. 도금 강판들은 편면 또는 양면에 도금층을 가지며, 이 도금층은 Fe-Al계 금속간 화합물층과 이 금속간 화합물층 상에 형성된 알루미늄층을 구비한다. 도금 강판은 기재 강판을 Al 도금욕에 침지하여 도금을 한 후 670~900℃의 온도에서 열처리한 것으로서, 도금층 두께는 5~20㎛이고 Fe-Al계 금속간 화합물층 두께는 5~18㎛이다.Aluminum-based plated steel sheets having different thicknesses or strengths are prepared. The plated steel sheets have a plating layer on one side or both sides, and the plating layer includes an Fe-Al-based intermetallic compound layer and an aluminum layer formed on the intermetallic compound layer. The plated steel sheet is plated by immersing the base steel sheet in an Al plating bath and then heat-treated at a temperature of 670 to 900 ° C.
준비된 도금 강판들의 용접부에서 도금층의 45~55%가 제거된다. 도금 강판의 용접부는 맞대기 용접될 도금 강판의 가장자리를 따라서 마련된다. 도금층의 부분적인 박리를 위해 도금 강판들의 가장자리 용접부를 따라서 레이저가 조사된다. 레이저는 가장자리 용접부에 경사진 방향으로 조사될 수 있다. 경사진 방향으로 도금 강판의 중앙 측에서 가장자리를 향하는 방향이다. 가장자리의 용접부를 따라서 표면에 레이저를 조사하여 도금층이 제거되므로, 레이저 가공은 신속하게 수행될 수 있다.45-55% of the plated layer is removed from the welds of the prepared plated steel sheets. The welded portion of the plated steel sheet is provided along the edge of the plated steel sheet to be butt welded. A laser is irradiated along the edge welds of the plated steel sheets for partial peeling of the plated layer. The laser may be irradiated in an inclined direction to the edge weld. It is a direction from the center side of the plated steel sheet toward the edge in the inclined direction. Since the plating layer is removed by irradiating a laser to the surface along the edge welded portion, laser processing can be performed quickly.
도금 강판의 알루미늄층은 10% 미만이다. 도금층의 45~55%가 제거되므로, 금속간 화합물층의 40% 정도가 제거된다. 금속간 화합물층은 금속간 화합물이 주요 구성부이나 완전히 100% 금속간 화합물로만 이루어진다고 할 수는 없다. 표면 도금층의 합금화 과정을 통해 기재인 강판과 Al 도금간의 상호 확산이 되며, 도금층의 상부에는 알루미늄이 풍부하고, 도금층의 하부에는 철이 풍부할 수 있다. 용접을 방해하며 용접부의 품질을 열악하게 하는 알루미늄층은 물론 금속간 화합물층 또한 제거함을 통해 용접부에서의 용접 품질이 향상될 수 있다.The aluminum layer of the plated steel sheet is less than 10%. Since 45-55% of the plating layer is removed, about 40% of the intermetallic compound layer is removed. Although the intermetallic compound is a major component of the intermetallic compound layer, it cannot be said that it is completely composed of 100% intermetallic compound. Through the alloying process of the surface plating layer, inter-diffusion between the steel sheet and Al plating, which is the base material, is obtained, and the upper portion of the plating layer may be rich in aluminum, and the lower portion of the plating layer may be rich in iron. By removing the intermetallic compound layer as well as the aluminum layer that interferes with the welding and deteriorates the quality of the weld, the quality of the weld in the weld can be improved.
용접부의 도금층이 부분 제거된 도금 강판들을 서로 맞대어 놓고 용접하여 테일러 웰디드 블랭크를 얻는다. 용접은 레이저로 수행된다.The plated steel sheets from which the plated layer of the weld has been partially removed are placed face to face and welded to obtain a tailor welded blank. Welding is performed with a laser.
위와 같이 얻어진 테일러 웰디드 블랭크를 가열로에 투입하여 오스테나이트화 온도 이상으로 가열한 후, 프레스 금형을 이용하여 포밍 및 급냉시킨다. 급냉에 의해 마르텐사이트 상을 갖는 고강도의 부품이 얻어진다.The Taylor welded blank obtained as above is put into a heating furnace and heated to an austenitizing temperature or higher, followed by forming and rapid cooling using a press mold. A high-strength component having a martensitic phase is obtained by quenching.
본 발명의 실시예에 따른 알루미늄계 도금 강판은 기재 강판, 및 기재 강판 표면에 형성된 도금층을 포함하고, 도금층은 기재 강판의 표면에 형성되고 Fe3Al, FeAl(Si), Fe2Al5 및 FeAl3 중 하나 이상을 포함하는 금속간 화합물층, 및 금속간 화합물층 상에 형성되고 두께가 도금층 두께의 10% 미만인 알루미늄층을 포함하고, 도금층의 두께는 5~20㎛ 이고, 도금층의 표면으로부터 0.1㎛ 깊이에서 GDS로 측정한 산소가 10중량% 이하이다.The aluminum-based plated steel sheet according to an embodiment of the present invention includes a base steel sheet and a plating layer formed on the surface of the base steel sheet, the plating layer is formed on the surface of the base steel sheet and Fe 3 Al, FeAl(Si), Fe 2 Al 5 and FeAl an intermetallic compound layer comprising at least one of 3 , and an aluminum layer formed on the intermetallic compound layer and having a thickness of less than 10% of the plating layer thickness, the plating layer having a thickness of 5 to 20 µm, and 0.1 µm deep from the surface of the plating layer Oxygen as measured by GDS is 10% by weight or less.
본 발명의 일 구현례에 따른 알루미늄계 도금 강판은 기재 강판 및 기재 강판 표면에 형성된 도금층을 포함한다. 또한 도금층은 기재 강판의 표면에 형성되고 Fe3Al, FeAl(Si), Fe2Al5 및 FeAl3 중 하나 이상을 포함하는 금속간 화합물층, 및 금속간 화합물층 위에 형성된 알루미늄층을 포함한다.An aluminum-based plated steel sheet according to an embodiment of the present invention includes a base steel sheet and a plating layer formed on the surface of the base steel sheet. In addition, the plating layer is formed on the surface of the base steel sheet and includes an intermetallic compound layer including at least one of Fe 3 Al, FeAl(Si), Fe 2 Al 5 and FeAl 3 , and an aluminum layer formed on the intermetallic compound layer.
본 발명의 일 구현례에 따르면, 금속간 화합물층은 Fe3Al, FeAl(Si), Fe2Al5 및 FeAl3 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 금속간 화합물층은 Fe3Al, FeAl(Si), Fe2Al5 및 FeAl3 중 하나 이상을 주로 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the intermetallic compound layer may include at least one of Fe 3 Al, FeAl(Si), Fe 2 Al 5 and FeAl 3 . In addition, the intermetallic compound layer may mainly include one or more of Fe 3 Al, FeAl(Si), Fe 2 Al 5 and FeAl 3 .
본 발명의 일 구현례에 따르면, 금속간 화합물층은 Fe3Al, FeAl(Si), Fe2Al5 및 FeAl3 중 하나 이상을 50% 이상 포함할 수 있고, 바람직하게는 80% 이상 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 90% 이상 포함할 수 있고, 가장 바람직하게는 95% 이상 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the intermetallic compound layer may include 50% or more of at least one of Fe3Al, FeAl(Si), Fe2Al5 and FeAl3, preferably 80% or more, more preferably It may contain 90% or more, and most preferably 95% or more.
본 발명의 일 구현례에 따르면, 금속간 화합물층은 Fe3Al, FeAl(Si), Fe2Al5 및 FeAl3 중 하나 이상의 합금상을 주로 포함하되, 불가피하게 포함되는 불순물 및 도금욕에 포함될 여지가 있는 다른 원소들도 소량 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the intermetallic compound layer mainly includes one or more alloy phases of Fe3Al, FeAl(Si), Fe2Al5, and FeAl3, but impurities and other elements that may be included in the plating bath are also unavoidably included. It may contain small amounts.
본 발명에 있어서, 하나의 예로서 Mg을 첨가하면, 함금화층 중의 Al-Fe계 합금상에 Mg이 일부 포함될 수도 있고, 금속간 화합물층은 Al-Fe-Mg계 합금상을 포함하는 다른 합금상들도 포함할 수 있다.In the present invention, when Mg is added as an example, Mg may be partially included in the Al-Fe-based alloy phase in the alloying layer, and the intermetallic compound layer is another alloy phase including the Al-Fe-Mg-based alloy phase. may also include
기재 강판에 알루미늄 도금한 후 합금화 열처리를 실시하면, 기재 강판의 Fe 가 Al 함량이 높은 알루미늄 도금층으로 확산된다. 그 결과, 기재 강판 상에는 확산의 결과 형성된 Al 및 Fe의 금속간 화합물로 주로 이루어지는 금속간 화합물층이 형성될 수 있다. 이것으로 제한되는 것은 아니나 금속간 화합물층을 주로 이루는 Al-Fe계 금속간화합물의 합금상으로는 Fe3Al, FeAl(Si), Fe2Al5, FeAl3 등을 들 수 있다. 상술한 합금화 층의 위에는 원래 도금층 성분과 동일하거나 기재 강판으로부터 소량 확산된 Fe를 포함하는 알루미늄층이 존재할 수도 있으며, 경우에 따라서는 완전 합금화에 의하여 알루미늄층은 존재하지 않을 수도 있다.When an alloying heat treatment is performed after aluminum plating on the base steel sheet, Fe of the base steel sheet is diffused into the aluminum plating layer having a high Al content. As a result, an intermetallic compound layer mainly composed of an intermetallic compound of Al and Fe formed as a result of diffusion may be formed on the base steel sheet. Although not limited thereto, the alloy phase of the Al-Fe-based intermetallic compound mainly constituting the intermetallic compound layer may include Fe3Al, FeAl(Si), Fe2Al5, FeAl3, and the like. On the above-described alloying layer, an aluminum layer may be present that is the same as the original plating layer component or contains Fe diffused in a small amount from the base steel sheet, and in some cases, the aluminum layer may not exist due to complete alloying.
도금층의 두께는 5~20㎛ 일 수 있다. 도금층의 두께가 5㎛ 미만이면 내식성이 열위해지고, 반면 도금층의 두께가 20㎛ 를 초과하면 용접성이 저하되는 문제가 발생한다. 따라서 본 발명에서 합금 도금층의 두께는 5~20㎛ 두께로 제한하는 것이 바람직하다. 한편, 도금층의 두께는 바람직하게는 6.2~19.5㎛일 수 있고, 보다 바람직하게는 5~15㎛ 두께일 수 있다. The thickness of the plating layer may be 5 to 20 μm. If the thickness of the plating layer is less than 5㎛, corrosion resistance is inferior, whereas if the thickness of the plating layer exceeds 20㎛, there is a problem that the weldability is lowered. Therefore, in the present invention, it is preferable to limit the thickness of the alloy plating layer to a thickness of 5 to 20 μm. On the other hand, the thickness of the plating layer may be preferably 6.2 ~ 19.5㎛, more preferably 5 ~ 15㎛ thickness.
도금층의 표면으로부터 0.1㎛ 깊이에서 GDS(Glow Discharge Spectrometer)로 측정한 산소가 10중량% 이하일 수 있고, 보다 바람직하게는 7.4중량%일 수 있다. 즉, 본 발명에 있어서, 도금층의 표면으로부터 0.1㎛ 깊이에서 GDS로 측정한 산소는 작으면 작을수록 좋기 때문에 하한은 별도로 한정하지 않을 수 있다.Oxygen measured by GDS (Glow Discharge Spectrometer) at a depth of 0.1 μm from the surface of the plating layer may be 10 wt% or less, and more preferably 7.4 wt%. That is, in the present invention, the lower the oxygen measured by GDS at a depth of 0.1 μm from the surface of the plating layer, the better, so the lower limit may not be separately limited.
다만, 본 발명의 일 구현례에 의하면, 오차범위를 포함하여 도금층의 표면으로부터 0.1㎛ 깊이에서 GDS로 측정한 산소는 0% 초과 10중량% 이하일 수 있고, 혹은 0% 초과 7.4% 이하일 수 있다.However, according to one embodiment of the present invention, oxygen measured by GDS at a depth of 0.1 μm from the surface of the plating layer including the error range may be greater than 0% and less than or equal to 10% by weight, or greater than 0% and less than or equal to 7.4%.
본 발명에서는 알루미늄 도금층의 합금화 시, 용융 알루미늄 도금 후 냉각하지 않고 승온하여 짧은 시간으로 합금화 열처리를 실시하기 때문에 도금층 표면의 산소 함량이 높아지는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 도금층 표면의 산소 함량이 10중량%를 초과하면 도금 강판의 표면 품질이 열위해질 수 있다. 반면 도금층 표면에서의 산소 함량은 적을수록 유리하므로, 그 하한은 별도로 제한하지 않을 수 있다.In the present invention, when the aluminum plating layer is alloyed, it is possible to effectively suppress an increase in the oxygen content on the surface of the plating layer because the alloying heat treatment is performed in a short time by increasing the temperature without cooling after the hot-dip aluminum plating. If the oxygen content of the surface of the plating layer exceeds 10% by weight, the surface quality of the coated steel sheet may be inferior. On the other hand, since it is advantageous as the oxygen content on the surface of the plating layer is small, the lower limit thereof may not be separately limited.
한편, 도금층 내 표면 측, 그리고 금속간 화합물층 위에는 주로 알루미늄으로 이루어진 알루미늄층이 형성되어 있을 수 있다. 본 발명에서 알루미늄층의 두께는 도금층 두께의 10% 미만으로 제어될 수 있으며, 경우에 따라서는 충분한 합금화가 이루어져 알루미늄층이 존재하지 않을 수도 있다. 알루미늄계 도금 강판에서 알루미늄층과 금속간 화합물층 사이의 계면은 불안정하기 때문에 알루미늄층의 두께가 도금층 두께의 10% 이상으로 두꺼우면 합금화 열처리 후 권취할 때 알루미늄층의 박리가 발생할 수 있다. 한편 알루미늄층의 두께는 작을수록 바람직하다. 알루미늄층의 두께는 5% 미만일 수 있고, 보다 바람직하게는 1% 미만일 수 있으며, 0%일 수 있다.Meanwhile, an aluminum layer mainly made of aluminum may be formed on the surface side of the plating layer and on the intermetallic compound layer. In the present invention, the thickness of the aluminum layer may be controlled to be less than 10% of the thickness of the plating layer, and in some cases, the aluminum layer may not exist due to sufficient alloying. Since the interface between the aluminum layer and the intermetallic compound layer in the aluminum-based plated steel sheet is unstable, if the thickness of the aluminum layer is 10% or more of the thickness of the plating layer, peeling of the aluminum layer may occur when winding after alloying heat treatment. On the other hand, the smaller the thickness of the aluminum layer, the more preferable. The thickness of the aluminum layer may be less than 5%, more preferably less than 1%, and may be 0%.
본 발명의 일 구현례에 따르면 도금층은 중량%로, 기재 강판으로부터 확산된 Fe 함량을 제외한 나머지 합금 조성을 100%로 할 때, Si: 4% 초과 15% 이하, 잔부 Al 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. Si는 도금층 내에서 Fe 와의 합금화를 균일하게 하는 역할을 하며, 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 적어도 4% 초과하여 포함되어야 한다. 반면 Si는 Fe의 확산을 억제하는 역할도 하므로 15% 를 초과하여 함유될 경우 Fe 확산이 과도하게 억제되어 본 발명에서 원하는 도금층 구조를 얻지 못하게 될 수 있다. Si 함량은 바람직하게 는 4.5~14.1%일 수 있고, 보다 바람직하게는 6~13% 일 수 있으며, 가장 바람직하게는 8~11% 일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the plating layer is 100% by weight except for the Fe content diffused from the base steel sheet, Si: more than 4% and 15% or less, the remainder Al and other unavoidable impurities. can Si serves to uniformly alloy with Fe in the plating layer, and must be contained in an amount exceeding at least 4% in order to obtain such an effect. On the other hand, since Si also serves to suppress the diffusion of Fe, when contained in an amount exceeding 15%, Fe diffusion is excessively suppressed, and thus a desired plating layer structure may not be obtained in the present invention. The Si content may be preferably 4.5 to 14.1%, more preferably 6 to 13%, and most preferably 8 to 11%.
또한 일 구현례로서 도금층은 선택적으로 중량%로 1.1% 이하의 Mg 을 추가로 포함할 수 있다. Mg 는 첨가될 경우 도금 강판의 내식성을 향상시키는 역할을 하며, 합금화 속도를 증가시키는 효과도 얻을 수 있다. 다만 Mg 함량이 1.1% 를 초과하는 경우에는 합금화 후 및/또는 열간프레스 성형 후 표면에 다량의 Mg 산화물이 생성되어 용접성이 저하되는 문제가 발생할 수 있으므로, 본 발명에서는 Mg 함량을 1.1% 이하로 제한할 수 있다. 또한, 보다 바람직하게는 Mg를 0.9% 이하로 제한할 수 있고, 경우에 따라서는 Mg를 0.1% 이하로 제한할 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 도금층은 Mg을 포함하지 않을 수 있다.In addition, as an embodiment, the plating layer may optionally further include 1.1% or less of Mg by weight. When Mg is added, it serves to improve the corrosion resistance of the plated steel sheet, and an effect of increasing the alloying rate can also be obtained. However, when the Mg content exceeds 1.1%, a large amount of Mg oxide is generated on the surface after alloying and/or after hot press forming, which may cause a problem in that weldability is deteriorated. Therefore, in the present invention, the Mg content is limited to 1.1% or less. can do. In addition, more preferably, Mg may be limited to 0.9% or less, and in some cases, Mg may be limited to 0.1% or less. Also, in some cases, the plating layer may not include Mg.
본 발명의 일 구현례에 따르면, 기재 강판은 열간 프레스 성형용 강판으로서, 열간 프레스 성형에 사용된다면 특별히 제한하지 않을 수 있다. 다만 한가지 비제한적인 예를 든다면 기재 강판은 중량%로, C: 0.04~0.5%, Si: 0.01~2%, Mn: 0.01~10%, Al: 0.001~1.0%, P: 0.05% 이하, S: 0.02% 이하 및 N: 0.02% 이하를 포함하는 조성을 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the base steel sheet is a steel sheet for hot press forming, and may not be particularly limited as long as it is used for hot press forming. However, if one non-limiting example is given, the base steel sheet is, by weight, C: 0.04 to 0.5%, Si: 0.01 to 2%, Mn: 0.01 to 10%, Al: 0.001 to 1.0%, P: 0.05% or less, It may have a composition including S: 0.02% or less and N: 0.02% or less.
C는 열처리 부재의 강도를 상향시키기 위해 필수적인 원소로서 적정한 양으로 첨가될 수 있다. 즉, 열처리 부재의 강도를 충분하기 확보하기 위해서 C는 0.04% 이상 첨가될 수 있다. 바람직하게는 C 함량의 하한은 0.1%이상일 수 있다. 다만, 그 함량이 너무 높으면 냉연재를 생산하는 경우 열연재를 냉간압연할 때 열연재 강도가 너무 높아 냉간압연성이 크게 열위하게 될 뿐만 아니라, 점용접성을 크게 저하시키기 때문에, 충분한 냉간압연성과 점용접성을 확보하기 위해 0.5% 이하로 첨가될 수 있다. 또한, C 함량은 0.45% 이하일 수 있으며, 보다 바람직하게는 0.4% 이하로 그 함량을 제한할 수도 있다.C is an essential element in order to increase the strength of the heat treatment member, and may be added in an appropriate amount. That is, in order to sufficiently secure the strength of the heat treatment member, C may be added in an amount of 0.04% or more. Preferably, the lower limit of the C content may be 0.1% or more. However, if the content is too high, in the case of producing cold-rolled materials, the strength of the hot-rolled material is too high when cold-rolling the hot-rolled material, so that not only the cold-rollability is greatly inferior, but also the spot weldability is greatly reduced. In order to secure weldability, 0.5% or less may be added. In addition, the C content may be 0.45% or less, and more preferably, the content may be limited to 0.4% or less.
Si는 제강에서 탈산제로 첨가되어야 할 뿐만 아니라, 열간 프레스 성형 부재의 강도에 가장 크게 영향을 미치는 탄화물 생성을 억제하는 역할을 한다. 본 발명에서는 열간 프레스 성형에 있어서 마르텐사이트 생성 후 마르텐사이트 라스(lath) 입계로 탄소를 농화시켜 잔류오스테나이트를 확보하기 위하여 0.01% 이상의 함량으로 첨가될 수 있다. 또한, 압연 후 강판에 알루미늄 도금을 행할 때 충분한 도금성을 확보하기 위해서 Si 함량의 상한을 2%로 정할 수 있다. 바람직하게는 Si 함량을 1.5% 이하로 제한할 수도 있다.Si not only has to be added as a deoxidizer in steelmaking, but also serves to suppress the formation of carbides, which have the greatest influence on the strength of a hot press-formed member. In the present invention, it may be added in an amount of 0.01% or more in order to secure retained austenite by concentrating carbon at the martensite lath grain boundary after the formation of martensite in hot press forming. In addition, the upper limit of the Si content may be set to 2% in order to secure sufficient plating properties when aluminum plating is performed on the steel sheet after rolling. Preferably, the Si content may be limited to 1.5% or less.
Mn은 고용강화 효과를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 열간 프레스 성형 부재에 있어서 마르텐사이트를 확보하기 위한 임계냉각속도를 낮추기 위하여 0.01% 이상의 함량으로 첨가될 수 있다. 또한, 강판의 강도를 적절하게 유지함으로써 열간 프레스 성형 공정 작업성을 확보하고, 제조원가를 절감하며, 점용접성을 향상시킨다는 점에서 Mn 함량은 10% 이하로 제한 할 수 있다. 바람직하게는 Mn 함량은 9% 이하일 수 있으며, 경우에 따라서는 8% 이하일 수 있다.Mn may be added in an amount of 0.01% or more in order to not only secure a solid solution strengthening effect, but also lower a critical cooling rate for securing martensite in a hot press-formed member. In addition, the Mn content can be limited to 10% or less in terms of securing the workability of the hot press forming process by properly maintaining the strength of the steel sheet, reducing the manufacturing cost, and improving the spot weldability. Preferably, the Mn content may be 9% or less, and in some cases may be 8% or less.
Al은 Si과 더불어 제강에서 탈산 작용을 하여 강의 청정도를 높일 수 있으며, 효과를 얻기 위해 0.001% 이상의 함량으로 첨가될 수 있다. 또한, Ac3 온도가 너무 높아지지 않도록 하여 열간 프레스 성형시 필요한 가열을 적절한 온도범위에서 할 수 있도록 하기 위하여 Al의 함량은 1.0% 이하로 제한할 수 있다.Al can increase the cleanliness of steel by deoxidizing in steel making along with Si, and may be added in an amount of 0.001% or more to obtain an effect. In addition, the content of Al may be limited to 1.0% or less in order to prevent the Ac3 temperature from becoming too high so that heating required for hot press molding can be performed in an appropriate temperature range.
P는 강 내에 불순물로서 존재하며, 가급적 그 함량이 적을수록 유리하다. 따라서, 본 발명에서 P 함량을 0.05% 이하로 제한할 수 있으며, 바람직하게는 0.03% 이하로 제한될 수도 있다. P는 적으면 적을수록 유리한 불순물 원소이기 때문에 그 함량의 상한을 특별히 정할 필요는 없다. 다만, P 함량을 과도하게 낮추기 위해서는 제조비용이 상승할 우려가 있으므로, 이를 고려할 경우에는 그 하한을 0.001%로 할 수 있다.P exists as an impurity in the steel, and it is advantageous as its content is as small as possible. Therefore, in the present invention, the P content may be limited to 0.05% or less, preferably limited to 0.03% or less. Since P is an impurity element which is advantageous as it is small, it is not necessary to specifically set an upper limit of its content. However, in order to excessively lower the P content, there is a concern that the manufacturing cost may increase, and in this case, the lower limit may be set to 0.001%.
S는 강 중에 불순물로서, 부재의 연성, 충격특성 및 용접성을 저해하는 원소이기 때문에 최대함량을 0.02%로 제한하며, 바람직하게는 0.01% 이하로 제한할 수 있다. 또한 그 최소함량이 0.0001% 미만에서는 제조비용이 상승될 수 있으므로, 그 함량의 하한을 0.0001%로 할 수 있다.S is an impurity in steel, and since it is an element that impairs ductility, impact properties and weldability of members, the maximum content is limited to 0.02%, and preferably 0.01% or less. In addition, if the minimum content is less than 0.0001%, the manufacturing cost may increase, so the lower limit of the content may be 0.0001%.
N은 강 중에 불순물로 포함되는 원소로서, 슬라브 연속주조 시에 크랙 발생에 대한 민감도를 감소시키고, 충격특성을 확보하기 위해서는 그 함량이 낮을 수록 유리하며, 따라서 0.02% 이하로 포함할 수 있다. 하한을 특별히 정할 필요는 없으나, 제조비용의 상승 등을 고려하면 N 함량을 0.001% 이상으로 정할 수도 있다.N is an element included as an impurity in steel, and in order to reduce the sensitivity to cracking during continuous casting of slabs and to secure impact properties, the lower the content, the more advantageous, so it can be included in 0.02% or less. There is no need to set the lower limit in particular, but considering the increase in manufacturing cost, the N content may be set to 0.001% or more.
본 발명에서는 필요에 따라 선택적으로, 상술한 강 조성에 더하여 Cr, Mo 및 W으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상의 합: 0.01~4.0%, Ti, Nb, Zr 및 V으로 이루어진 그룹에서 1종 이상의 합: 0.001~0.4%, Cu + Ni: 0.005~2.0%, Sb + Sn: 0.001~1.0% 및 B: 0.0001~0.01% 중에서 하나 이상을 추가로 첨가할 수 있다.In the present invention, optionally, in addition to the above-described steel composition, the sum of at least one selected from the group consisting of Cr, Mo and W: 0.01 to 4.0%, Ti, Nb, Zr and the sum of at least one from the group consisting of V One or more of: 0.001 to 0.4%, Cu + Ni: 0.005 to 2.0%, Sb + Sn: 0.001 to 1.0%, and B: 0.0001 to 0.01% may be additionally added.
Cr, Mo 및 W으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상의 합 : 0.01~4.0%The sum of one or more selected from the group consisting of Cr, Mo and W: 0.01 to 4.0%
Cr, Mo 및 W 은 경화능 향상과, 석출강화 효과를 통한 강도 및 결정립 미세화를 확보할 수 있으므로, 이들 1종 이상을 함량 합계 기준으로 0.01% 이상 첨가할 수 있다. 또한, 부재의 용접성을 확보하기 위해서 그 함량을 4.0% 이하로 제한할 수도 있다. 또한, 이들 원소의 함량이 4.0%를 초과하면 효과가 포화되기 때문에 함량을 4.0% 이하로 제한할 수 있다.Cr, Mo, and W can improve hardenability and secure strength and grain refinement through the precipitation strengthening effect, so that at least one of these may be added in an amount of 0.01% or more based on the total content. In addition, in order to secure the weldability of the member, the content may be limited to 4.0% or less. In addition, if the content of these elements exceeds 4.0%, the effect may be saturated, so the content may be limited to 4.0% or less.
Ti, Nb, Zr 및 V로 이루어진 그룹 중 선택된 1종 이상의 합 : 0.001~0.4%The sum of one or more selected from the group consisting of Ti, Nb, Zr and V: 0.001 to 0.4%
Ti, Nb 및 V 은 미세 석출물 형성으로 열처리 부재의 강판 향상과, 결정립 미세화에 의해 잔류 오스테나이트 안정화와 충격인성 향상에 효과가 있으므로 이들 중 1종 이상을 함량의 합계로 0.001% 이상 첨가할 수 있다. 다만, 그 첨가량이 0.4%를 초과하면 그 효과가 포화될 뿐만 아니라 과다한 합금철 첨가로 비용 상승을 초래할 수 있다.Ti, Nb and V are effective in improving the steel sheet of heat-treated members by forming fine precipitates and stabilizing retained austenite and improving impact toughness by refining grains. . However, if the added amount exceeds 0.4%, the effect is not only saturated, but also may cause cost increase due to excessive addition of ferroalloy.
Cu와 Ni는 미세 석출물을 형성시켜 강도를 향상시키는 원소이다. 상술한 효과를 얻기 위해서 이들 중 하나 이상의 성분의 합을 0.005% 이상으로 할 수 있다. 다만, 그 값이 2.0%를 초과하면 과다한 비용 증가가 되기 때문에 그 상한을 2.0% 로 할 수 있다.Cu and Ni are elements that improve strength by forming fine precipitates. In order to obtain the above-described effect, the sum of one or more of these components may be 0.005% or more. However, if the value exceeds 2.0%, the upper limit may be set to 2.0% because excessive cost increases.
Sb와 Sn은 Al-Si도금을 위한 소둔 열처리 시, 표면에 농화되어 Si 또는 Mn 산화물이 표면에 형성되는 것을 억제하여 도금성을 향상시킬 수 있다. 이와 같은 효과를 얻기 위해서 0.001% 이상 첨가될 수 있다. 다만, 그 첨가량이 1.0%를 초과하면 과다한 합금철 비용이 소요될 뿐만 아니라 슬라브 입계에 고용되어 열간압연 시 코일 에지(edge) 크랙을 유발시킬 수 있기 때문에 그 상한을 1.0%로 한다.Sb and Sn are concentrated on the surface during annealing heat treatment for Al-Si plating to suppress the formation of Si or Mn oxide on the surface, thereby improving plating properties. In order to obtain such an effect, 0.001% or more may be added. However, if the addition amount exceeds 1.0%, the upper limit is set to 1.0% because not only excessive ferroalloy cost is required, but also it is dissolved in the slab grain boundary and may cause coil edge cracks during hot rolling.
B은 소량의 첨가로도 경화능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 구오스테나이트 결정립계에 편석되어 P 및/또는 S 의 입계 편석에 의한 열간 프레스 성형 부재의 취성을 억제할 수 있는 원소이다. 따라서 B는 0.0001% 이상 첨가될 수 있다. 다만, 0.01%를 초과하면 그 효과가 포화될 뿐만 아니라, 열간압연에서 취성을 초래하므로 그 상한을 0.01%로 할 수 있으며, 한가지 구현례에서는 B 함량을 0.005% 이하로 할 수 있다.B is an element capable of not only improving hardenability even with a small amount of addition, but also segregating at prior austenite grain boundaries to suppress brittleness of hot press-formed members due to grain boundary segregation of P and/or S. Therefore, B may be added in an amount of 0.0001% or more. However, if it exceeds 0.01%, the effect is not only saturated, but also causes brittleness in hot rolling, so the upper limit may be 0.01%, and in one embodiment, the B content may be 0.005% or less.
상술한 성분 이외의 잔부로서는 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 들 수 있으며, 또한 열간 프레스 성형용 강판에 포함될 수 있는 성분이라면 특별히 추가적인 첨가를 제한하지 않는다.The remainder other than the above-mentioned components may include iron (Fe) and unavoidable impurities, and additional addition is not particularly limited as long as the components may be included in the steel sheet for hot press forming.
상술한 구성의 도금층으로 이루어진 알루미늄계 도금 강판을 880~950℃의 온도범위에서 3~10분의 열처리 후 열간 프레스 성형하여 열간 프레스 성형 부재를 제조하면, 도금층의 90% 이상이 FeAlSi 및 Fe3Al 중 하나 이상으로 이루어진 확산층으로 형성될 수 있으므로, 열간 프레스 성형 시에 강재 내로 침투한 수소가 용이하게 빠져나가 강재 내 확산성 수소 함량이 0.1 ppm 이하를 만족하여 내수소 특성이 향상될 수 있다. 또한 점용접 전류범위가 1 kA 이상을 만족하여 점용접성이 향상될 수 있다.When an aluminum-based plated steel sheet having the plated layer having the above configuration is heat-treated in a temperature range of 880 to 950° C. for 3 to 10 minutes and then hot press-formed to manufacture a hot press-formed member, more than 90% of the plated layer is one of FeAlSi and Fe Al Since it can be formed as a diffusion layer made of the above, hydrogen that has penetrated into the steel during hot press forming can easily escape, so that the diffusible hydrogen content in the steel satisfies 0.1 ppm or less, thereby improving hydrogen resistance. In addition, the spot welding current range satisfies 1 kA or more, so that the spot weldability can be improved.
다음으로 본 발명의 다른 일 측면에 따른 열간 프레스 성형용 알루미늄계 도금 강판의 제조방법을 상세히 설명한다. 다만, 하기의 열간 프레스 성형용 알루미늄계 도금 강판의 제조방법은 일 예시일 뿐이며, 본 발명의 열간 프레스 성형용 알루미늄계 도금 강판이 반드시 본 제조방법에 의해 제조되어야 한다는 것은 아니며, 어떠한 제조방법이라도 본 발명의 청구범위를 충족하는 방법이라면 본 발명의 각 구현례를 구현하는데 사용함에 아무런 문제가 없다는 것에 유의할 필요가 있다.Next, a method of manufacturing an aluminum-based plated steel sheet for hot press forming according to another aspect of the present invention will be described in detail. However, the following manufacturing method of the aluminum-based plated steel sheet for hot press forming is only an example, and the aluminum-based plated steel sheet for hot press forming of the present invention does not necessarily have to be manufactured by this manufacturing method, and any manufacturing method It should be noted that there is no problem in using the method to implement each embodiment of the present invention as long as it satisfies the claims of the present invention.
본 발명의 다른 일 측면에 따른 알루미늄계 도금 강판은 열간 압연 또는 냉간 압연된 기재 강판의 표면에 중량%로 Si: 4% 초과 15% 이하, 잔부 Al 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 알루미늄 도금욕을 이용하여 편면기준 10~40g/㎡의 도금량으로 용융 알루미늄 도금을 실시하고, 도금 공정에 연속하여 초기 냉각 한 후, 이어서 곧바로 열처리하는 온라인(on-line) 합금화 처리를 실시함으로써 얻을 수 있다.The aluminum-based plated steel sheet according to another aspect of the present invention uses an aluminum plating bath containing Si: more than 4% and 15% or less, the remainder Al and other unavoidable impurities in weight% on the surface of the hot-rolled or cold-rolled base steel sheet. It can be obtained by performing hot-dip aluminum plating with a plating amount of 10 to 40 g/m2 on a single-sided basis, initial cooling in succession to the plating process, and then performing an on-line alloying treatment in which heat treatment is performed immediately.
이하 알루미늄 도금 강판을 얻는 방법이 설명된다.Hereinafter, a method for obtaining an aluminum plated steel sheet is described.
본 발명의 일 구현례에서는 기재 강판을 준비하고, 기재 강판을 중량%로 Si: 4% 초과 15% 이하, 잔부 Al 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 알루미늄 도금욕에 침지하여 기재 강판의 표면에 편면기준 10~40g/㎡의 도금량으로 알루미늄을 도금함으로써 알루미늄 도금 강판을 얻을 수 있다. 한편, 보다 바람직하게 도금량은 15~38g/㎡일 수 있다. 또한 선택적으로 도금 전 강판에 대해 소둔 처리를 실시할 수도 있다.In one embodiment of the present invention, a base steel sheet is prepared, and the base steel sheet is immersed in an aluminum plating bath containing more than 4% and 15% or less of Si: more than 4% and less than 15% by weight, and the remainder Al and other unavoidable impurities are applied to the surface of the base steel sheet on a single-sided basis. An aluminum plated steel sheet can be obtained by plating aluminum with a plating amount of 10 to 40 g/m 2 . Meanwhile, more preferably, the plating amount may be 15 to 38 g/m 2 . In addition, an annealing treatment may optionally be performed on the steel sheet before plating.
Si 는 도금층 내에서 Fe 와의 합금화를 균일하게 하는 역할을 하는 원소로서, 위 효과를 얻기 위하여 적어도 4% 초과하여 포함될 수 있다. 다만 Si 는 Fe의 확산을 억제하는 역할을 하기 때문에 15% 를 초과하여 함유될 경우 합금화 속도가 저하되어 충분한 합금화를 얻기 어렵다. 따라서 본 발명에서 도금욕에 포함되는 Si 함량은 4% 초과 15% 이하로 제한할 수 있다. 한편, Si 함량은 바람직하게는 4.5~14.1%일 수 있고, 보다 바람직하게는 6~13% 일 수 있으며, 가장 바람직하게는 8~11% 일 수 있다.Si is an element that serves to uniformly alloy with Fe in the plating layer, and may be included in an amount exceeding at least 4% in order to obtain the above effect. However, since Si serves to suppress the diffusion of Fe, when it is contained in excess of 15%, the alloying rate is lowered, so that it is difficult to obtain sufficient alloying. Therefore, in the present invention, the Si content included in the plating bath may be limited to more than 4% and 15% or less. Meanwhile, the Si content may be preferably 4.5 to 14.1%, more preferably 6 to 13%, and most preferably 8 to 11%.
일 구현례로서 알루미늄 도금욕에는 Mg 이 선택적으로 첨가될 수 있다. Mg 는 알루미늄계 도금 강판의 내식성을 향상시키는 역할을 하며, 또한 합금화 속도를 증가시키는 역할도 한다. 다만, Mg이 1.1% 를 초과하여 포함되면 합금화 후 및/또는 열간프레스 성형 후 표면에 다량의 Mg 산화물이 생성되어 용접성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 발명에서 선택적으로 포함되는 Mg 함량은 1.1% 이하로 제한할 수 있다. 한편, 보다 바람직하게는 Mg를 0.9% 이하로 제한할 수 있고, 경우에 따라서는 Mg를 0.1% 이하로 제한할 수 있다. 또한, 경우에 따라서는 도금욕은 Mg을 포함하지 않을 수 있다.As an embodiment, Mg may be selectively added to the aluminum plating bath. Mg serves to improve the corrosion resistance of the aluminum-based plated steel sheet, and also serves to increase the alloying rate. However, when Mg is contained in excess of 1.1%, a large amount of Mg oxide is generated on the surface after alloying and/or after hot press forming, which may cause a problem in that weldability is deteriorated. Therefore, the Mg content optionally included in the present invention may be limited to 1.1% or less. On the other hand, more preferably, Mg may be limited to 0.9% or less, and in some cases, Mg may be limited to 0.1% or less. Also, in some cases, the plating bath may not contain Mg.
알루미늄 도금 후 640℃ 이상의 온도범위까지 0.1~5℃/초의 냉각속도로 초기 냉각을 실시할 수 있다. 또한, 초기 냉각은 보다 바람직하게는 640~680℃의 온도범위로 실시할 수 있고, 냉각속도는 1~4℃/초일 수 있다.After aluminum plating, initial cooling can be performed at a cooling rate of 0.1 to 5°C/sec to a temperature range of 640°C or higher. In addition, the initial cooling may be performed more preferably in a temperature range of 640 to 680 °C, and the cooling rate may be 1 to 4 °C/sec.
본 발명에서 알루미늄 도금 후의 초기 냉각은 균일한 합금층을 형성시키는 수단인 점에서 중요하다. 냉각 종료 온도가 640℃ 미만이면 뒤따르는 온라인 합금화 열처리에서 합금화를 위하여 보다 많은 출력을 가해야 하기 때문에 설비 부하가 발생할 수 있는 문제가 있다.In the present invention, initial cooling after aluminum plating is important in that it is a means of forming a uniform alloy layer. If the cooling end temperature is less than 640 ° C., there is a problem that equipment load may occur because more output must be applied for alloying in the subsequent on-line alloying heat treatment.
한편 냉각속도가 0.1℃/초 미만이면 도금 표면에 응고층이 충분히 생성되지 않아 온라인 합금화 시 불균일한 합금화가 진행되어 강판의 표면 특성이 열위해지는 문제를 야기할 수 있다. 반면, 냉각속도가 5℃/초를 초과하면 과다하게 도금층이 냉각되어 합금화를 위한 소정의 온도를 확보하기 위하여 설비 부하 및 시간이 길어져 생산성을 저해할 수 있다.On the other hand, if the cooling rate is less than 0.1 ℃ / sec, the solidification layer is not sufficiently generated on the plating surface, non-uniform alloying proceeds during online alloying, which may cause a problem in that the surface properties of the steel sheet are inferior. On the other hand, when the cooling rate exceeds 5° C./sec, the plating layer is excessively cooled, and the equipment load and time are lengthened to secure a predetermined temperature for alloying, thereby impairing productivity.
초기 냉각 후 바로 연속하여 열처리하는 온라인(on-line) 합금화 처리를 실시할 수 있다. 또한 또한 합금화 열처리 시의 가열 온도 범위는 670~900℃ 일 수 있으며, 유지시간은 1~20초 일 수 있다.After the initial cooling, an on-line alloying treatment in which heat treatment is performed continuously may be performed. In addition, the heating temperature range during the alloying heat treatment may be 670 ~ 900 ℃, the holding time may be 1 ~ 20 seconds.
본 발명에서 온라인 합금화 처리는 도 1 에 도시된 개략도에서 볼 수 있는 바와 같이, 용융 알루미늄 도금 후 승온하여 열처리하는 공정을 의미한다. 본 발명에 따른 온라인 합금화 열처리 방식에서는 용융 알루미늄 도금 후 도금층이 냉각되어 굳어지기 전에 합금화를 위한 열처리가 시작되기 때문에 짧은 시간에 합금화가 가능하다. 종래 알려진 알루미늄 도금 강판의 도금층 성분계에서는 합금화 속도가 느려 짧은 시간 안에 충분한 합금화를 완료시킬 수 없었기 때문에 도금 후 바로 열처리하는 온라인(on-line) 합금화 방법을 적용하기 어려웠다. 그러나 본 발명에서는 합금화 속도에 영향을 미치는 도금욕 성분, 특히 Si 의 함량 및 도금층 두께를 얇게 형성함으로써 1~20초의 짧은 열처리 시간에도 불구하고 알루미늄 도금층의 합금화를 효과적으로 완료할 수 있다.In the present invention, the on-line alloying process refers to a process of heat treatment by increasing the temperature after molten aluminum plating, as can be seen in the schematic diagram shown in FIG. 1 . In the online alloying heat treatment method according to the present invention, since the heat treatment for alloying starts before the plating layer is cooled and hardened after hot-dip aluminum plating, alloying is possible in a short time. In the conventionally known plating layer composition system of aluminum plated steel sheet, it was difficult to apply an on-line alloying method in which heat treatment was performed immediately after plating because the alloying rate was slow and sufficient alloying could not be completed in a short time. However, in the present invention, the alloying of the aluminum plating layer can be effectively completed despite the short heat treatment time of 1 to 20 seconds by forming a thin plating bath component, in particular, the content of Si and the thickness of the plating layer that affects the alloying rate.
가열 온도는 열처리되는 강판의 표면온도를 기준으로 한다. 가열 온도가 670℃ 미만이면 합금화가 불충분하게 되는 문제가 발생할 수 있다. 반면 가열 온도가 900℃를 초과하면 합금화 후 냉각시키기가 어렵고, 냉각속도를 빠르게 할 경우 기재 강판의 강도가 너무 높아지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 합금화 열처리 시의 가열온도는 670~900℃로 제한하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 680~880℃일 수 있고, 가장 바람직하게는 700~800℃ 일 수 있다.The heating temperature is based on the surface temperature of the steel sheet to be heat treated. If the heating temperature is less than 670 DEG C, there may be a problem that the alloying becomes insufficient. On the other hand, if the heating temperature exceeds 900 °C, it is difficult to cool after alloying, and if the cooling rate is increased, there may be a problem in that the strength of the base steel sheet is too high. Therefore, the heating temperature during the alloying heat treatment is preferably limited to 670 ~ 900 ℃, more preferably 680 ~ 880 ℃, may be most preferably 700 ~ 800 ℃.
한편, 합금화 열처리 시 유지시간은 1~20초로 제한할 수 있다. 본 발명에서 유지시간은 강판에서 가열 온도(편차 ±10℃ 포함)가 유지되는 시간을 의미한다. 유지시간이 1초 미만이면 가열 시간이 너무 짧아 충분한 합금화가 이루어지지 않는다. 반면 유지시간이 20초를 초과하면 생산성이 너무 저하되는 문제가 발생할수 있다. 따라서 합금화 열처리 시의 유지시간은 1~20초로 제한하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1.5~18초일 수 있고, 가장 바람직하게는 1~10초일 수 있다.Meanwhile, during the alloying heat treatment, the holding time may be limited to 1 to 20 seconds. In the present invention, the holding time means the time during which the heating temperature (including deviation ±10°C) is maintained in the steel sheet. If the holding time is less than 1 second, the heating time is too short to achieve sufficient alloying. On the other hand, if the holding time exceeds 20 seconds, there may be a problem in that the productivity is too reduced. Accordingly, the holding time during the alloying heat treatment is preferably limited to 1 to 20 seconds, more preferably 1.5 to 18 seconds, and most preferably 1 to 10 seconds.
상기한 바에 따라 합금화를 완료한 다음, 열간 프레스 성형을 행하여 성형부재로서 제조할 수 있다. 이때, 열간 프레스 성형은 당해 기술분야에 일반적으로 이용되는 방법을 이용할 수 있으며, 예컨대 본 발명에 따른 알루미늄계 도금 강판을 880~950℃ 온도범위에서 3~10분 가열한 후 프레스를 이용하여 가열된 강판을 원하는 형상으로 열간 성형할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 열간 프레스 성형 부재의 기재 강판의 조성은 상술한 알루미늄계 도금 강판의 기재 강판의 조성과 동일할 수 있다.After the alloying is completed as described above, it can be manufactured as a molded member by performing hot press forming. In this case, the hot press forming may use a method generally used in the art, for example, after heating the aluminum-based plated steel sheet according to the present invention in a temperature range of 880 to 950 ° C. for 3 to 10 minutes, and then heating using a press. The steel sheet may be hot formed into a desired shape, but is not limited thereto. In addition, the composition of the base steel sheet of the hot press-formed member may be the same as the composition of the base steel sheet of the above-described aluminum-based plated steel sheet.
이상 본 발명의 실시예들이 설명되었고, 이들 실시예는 본 발명의 다양한 측면들과 특징들을 이해하는데 도움이 될 것이다. 이 실시예들에서 제시된 요소들은 서로들 간에 선택적으로 조합될 수 있고, 이러한 조합에 의해 본 문서에서는 미처 설명되지 못한 또 다른 실시예가 제시될 수 있다.Having described the embodiments of the present invention above, these embodiments will be helpful in understanding various aspects and features of the present invention. Elements presented in these embodiments may be selectively combined with each other, and another embodiment that has not been described in this document may be presented by such a combination.
이하 본 발명의 권리범위를 정하기 위한 청구항들이 기재된다. 청구항에 기재된 요소(들)은, 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않으면서, 다양하게 변경 및 수정되고 등가물로 대체될 수 있다. 청구항들에 기재된 도면부호들은, 만일 기재되어 있다면, 청구된 발명들이나 그 요소들에 대한 쉽고 그리고 직관적인 이해를 돕기 위한 것일 뿐 청구된 발명들의 권리범위를 한정하지 않는다.Hereinafter, claims for defining the scope of the present invention are described. The element(s) recited in the claims may be variously changed and modified and replaced with equivalents without departing from the spirit of the invention. Reference numerals in the claims, if any, are only intended to aid an easy and intuitive understanding of the claimed inventions or elements thereof, and do not limit the scope of the claimed inventions.
Claims (1)
전단계에서 얻어진 도금 강판들을 서로 맞대고 가장자리 용접부를 따라 레이저로 용접하는 단계를 포함하며,
상기 기재 강판은 중량%로 C: 0.04~0.5%, Si: 0.01~2%, Mn: 0.01~10%, Al: 0.001~1.0%, P: 0.05% 이하, S: 0.02% 이하, N: 0.02% 이하, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 핫스탬핑용 테일러 웰디드 블랭크 제조방법.A step of partially removing the plated layer by irradiating a laser on the surface along the edge weld of the plated steel sheet. - The plated steel sheet is a plated steel sheet obtained by immersing a base steel sheet in an Al plating bath and then heat-treating it at a temperature of 670~900℃. A Fe-Al-based intermetallic compound layer and an aluminum layer formed on the intermetallic compound layer are provided, the plating layer thickness is 5-20 μm and the Fe-Al-based intermetallic compound layer thickness is 5-18 μm, and the Fe- 45-55% of the plating layer including the Al-based intermetallic compound layer is removed; and
It includes the step of welding the plated steel sheets obtained in the previous step to each other with a laser along the edge weld,
The base steel sheet is C: 0.04 to 0.5% by weight, Si: 0.01 to 2%, Mn: 0.01 to 10%, Al: 0.001 to 1.0%, P: 0.05% or less, S: 0.02% or less, N: 0.02 % or less, a method for manufacturing a Taylor welded blank for hot stamping, characterized in that it contains the remainder Fe and unavoidable impurities.
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Legal Events
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Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20220714 Patent event code: PR07011E01D |
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PG1601 | Publication of registration |