KR20080055957A

KR20080055957A - 압연 코팅된 시트로부터 매우 우수한 기계적 특성을 갖는부품을 제조하는 방법

Info

Publication number: KR20080055957A
Application number: KR1020087010018A
Authority: KR
Inventors: 알랭 벨로; 비비앙 파브리; 제라르 뒤젤라
Original assignee: 아르셀러미탈 프랑스
Priority date: 2005-10-27
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2008-06-19
Anticipated expiration: 2026-10-12
Also published as: CN104120375A; US20170166991A1; BRPI0617934A2; CA2627394A1; MA30003B1; US9611530B2; EP1943368B1; WO2007048883A1; ES2561059T3; RU2379373C1; HUE028437T2; KR100989533B1; CA2627394C; JP4814949B2; PL1943368T3; BRPI0617934B1; ZA200803591B; CN101400819A; JP2009513826A; US20090025836A1

Abstract

본 발명은, 두께의 90% 초과에 걸쳐 적어도 하나의 Fe/Zn계 상으로 이루어지며, Fe 함량이 65 wt% 이상이며, Fe/Zn 의 비가 1.9 ~ 4 인 화합물로 코팅된 강 부품에 관한 것으로서, 상기 화합물은 강과 예비코팅 사이의 합금화를 위해 적어도 하나의 열처리에 의해 형성되며, 상기 예비코팅은 아연계 합금으로 이루어지며, 0.5 ~ 2.5 wt% 의 알루미늄, 선택적으로, Pb ≤ 0.003 wt%; Sb ≤ 0.003 wt%; Bi ≤ 0.003 wt%; 0.002 wt% ≤ Si ≤ 0.070 wt%; La ＜ 0.05 wt%; Ce ＜ 0.05 wt% 중에서 선택된 1 이상의 성분, 그리고 아연 및 불가피한 불순물로 이루어진 잔부의 함량을 갖는다.

Description

압연 코팅된 시트로부터 매우 우수한 기계적 특성을 갖는 부품을 제조하는 방법{METHOD OF PRODUCING A PART WITH VERY HIGH MECHANICAL PROPERTIES FROM A ROLLED COATED SHEET}

본 발명은 높은 기계적 강도와 우수한 내식성을 갖는 열간 압연 또는 냉간 압연 코팅된 강 부품의 제조에 관한 것이다.

일부 용도에서, 높은 기계적 강도, 우수한 충격 강도, 및 우수한 내식성을 겸비한 강 부품을 생산하는 것이 요구된다. 이러한 유형의 겸비는 특히 상당히 가벼운 차량을 제조하는 것을 목적으로 하는 자동차 산업에서 요구된다. 특히, 이는 마르텐사이트 또는 베이나이트-마르텐사이트의 조직을 가지며, 매우 높은 기계적 특성을 갖는 강으로 만들어진 부품을 이용하여 달성될 수 있다. 자동차의 침입 방지, 구조 부품 또는 안전 부품 (예컨대, 펜더 크로스 부재, 도어, 또는 센터 필러 강화부, 휠 암) 은 예컨대 상기된 질이 요구된다.

특허 FR20004427 에는 아연 또는 아연계 합금으로 이루어진 금속 예비코팅이 압연 강 시트에 제공되는 제조 공정이 기재되어 있는데, 그 강은 예컨대 약 500 MPa의 인장 강도를 갖는다. 시트는 절단되어 블랭크를 얻고, 그 블랭크 표면에 합금 화합물을 형성하고 블랭크를 열간 스탬핑하기 위한 열처리가 가해진다. 다음으로, 이 블랭크는 강에 높은 경도를 부여하기에 적합한 조건 하에서 냉각된다. 500 MPa의 초기 강도를 갖는 강으로 시작하면, 예컨대 1500 MPa가 넘는 기계적 강도를 갖는 부품을 얻을 수 있다. 열처리 중에 예비코팅 및 강의 상호확산에 의해 형성된 합금 화합물은 부식 및 탈탄을 방지하며, 열간 드로우잉 (hot drawing) 공구의 수명을 증가시키는 고온 윤활 기능을 제공한다.

원래의 부품, 즉 예비코팅이 없는 부품에서 실시되는 열간 스탬핑과 비교하여, 화합물의 존재는 노 내의 가열 중에 탈탄을 방지하게 된다. 또한, 노에서 산화에 의해 형성된 불규칙 표면층을 제거하기 위해, 그 후에 부품을 샷핀 (shotpeen) 또는 샌드블라스트 (sandblast) 를 할 필요가 없다.

그러나, 합금 처리에 의해 형성되는 특수한 성질의 코팅을 요구하는 특정 용도에서 이러한 공정을 실시하면, 한계에 부닥칠 수 있다.

- 열간 스탬핑된 부품은 뚜렷하게 오목한 영역을 포함할 수 있다. 기재 강과 코팅 사이의 고온 경도 및 유동학의 차가 부여되어, 기재 강에서 특히 크게 변형된 영역에서 코팅 만입 현상에 직면할 수 있다. 기계적으로 높게 응력이 가해지는 부품의 경우, 잠재적인 결함 유발 영역이 되는 이러한 만입을 회피하는 것이 바람직하다.

- 열 처리에 의한 강과 예비코팅 사이의 합금화 중, 철 농후 Fe/Zn 상의 핵이 생성되며, 이러한 핵 사이트 부근의 아연은 확산을 시작한다. 이 확산은 공공을 생성하고, 이는 미시적인 수준의 조밀성 결함을 유발시킬 수 있다. 따라서, 가장 바람직한 제조 조건은 코팅에서 이러한 조밀성 결함을 감소하거나 제거하기 위해 모색된다.

- 또한, 성형 공정 동안 공구마모를 최소화하는 것이 모색되며, 이 공구마모는 코팅에 따라 비교적 뚜렷하게 나타날 수 있다. 큰 거칠기를 갖는 코팅은 공구의 무결성과 관련하여 유익하지 않다는 것이 발견되었다. 따라서, 이 코팅의 거칠기를 감소시키는 조건을 얻는 것이 시도된다.

- 부품이 추후의 도장 작업에 들어갈 가능성이 있거나, 가시적인 부품으로서 사용되는 경우, 합금화 열 처리 후, 코팅의 균일한 표면 외관을 얻는 것이 모색된다.

특히, 열 처리후 표면의 크레이징 (crazing) 외관을 회피하는 것이 목적이다. 코팅의 이러한 가시적인 결함은, 일반적으로 입계에 의해 분리되는 수 밀리미터 크기를 갖는 셀의 병치가 특징이다. 임의의 한 셀 내에서 코팅의 두께는 거의 일정하며, 이에 반하여 셀 입계에서 코팅의 두께는 불규칙적이다.

도 1 은 아연계 예비 코팅의 알루미늄 함량에 따른 코팅의 질을 특성화한 지수의 변화를 나타낸다.

도 2 는 본 발명에 따르지 않는 제조 공정을 이용하여 코팅된 강의 표면에서 관찰되는 크레이징의 표면도이다.

도 3 은 본 발명에 따른 코팅을 갖는 강 시트의 미세구조의 단면도이다.

본 발명의 목적은 상기된 문제를 해결하는 것이다. 특히, 본 발명의 목적은 아연계 합금으로 예비코팅되는 열연 또는 냉연 강 부품을 제조하는 공정을 제공하는 것으로, 합금화 열처리 단계를 포함하며, 합금화 후 얻어진 코팅은 우수한 조밀성과 함께 높은 크레이징 저항성 및 성형 공구의 만족스러운 수명과 관련된 거칠기를 제공한다. 또한, 만입 결함이 나타나지 않는 공정을 제공하기 위한 것이다.

이를 위해, 본 발명의 일 양태는 화합물로 코팅된 강 부품으로, 이 화합물은 그 두께의 90% 초과에 걸쳐 적어도 하나의 Fe/Zn계 상으로 이루어지며, Fe 함량이 65 wt% 이상이며, Fe/Zn 의 비가 1.9 ~ 4 이고, 강과 예비코팅 사이의 합금화를 위해 적어도 하나의 열처리에 의해 형성되며, 아연계 합금인 예비코팅은 0.5 ~ 2.5 wt% 의 알루미늄, 선택적으로, Pb ≤ 0.003 wt%; Sb ≤ 0.003 wt%; Bi ≤ 0.003 wt%; 0.002 wt% ≤ Si ≤ 0.070 wt%; La ＜ 0.05 wt%; Ce ＜ 0.05 wt% 중에서 선택된 1 이상의 성분, 그리고 아연 및 불가피한 불순물로 이루어진 잔부를 포함한다.

바람직하게는, 예비코팅은 알루미늄 함량이 0.5 wt% 이상, 0.7 wt% 이하인 합금이다.

바람직한 실시예에 따라서, 예비코팅은 알루미늄 함량이 0.7 wt% 초과, 0.8 wt% 이하인 합금이다.

또한, 바람직하게는 예비코팅은 알루미늄 함량이 0.8 wt% 초과, 2.5 wt% 이하인 합금이다.

바람직하게는, 강의 조성은 0.15 wt% ≤ C ≤ 0.5 wt%; 0.5 wt% ≤ Mn ≤ 3 wt%; 0.1 wt% ≤ Si ≤ 0.5 wt%; 0.01 wt% ≤ Cr ≤ 1 wt%; Ti ≤ 0.2 wt%; Al ≤ 0.1 wt%; S ≤ 0.05 wt%; P ≤ 0.1 wt%; 0.0005 wt% ≤ B ≤ 0.010 wt%; 철 및 제련에 의한 불가피한 불순물로 이루어진 조성의 잔부를 포함한다.

바람직한 실시예에 따르면, 강의 조성은 0.15 wt% ≤ C ≤ 0.25 wt%; 0.8 wt% ≤ Mn ≤ 1.5 wt%; 0.1 wt% ≤ Si ≤ 0.35 wt%; 0.01 wt% ≤ Cr ≤ 0.3 wt%; Ti ≤ 0.1 wt%; Al ≤ 0.1 wt%; S ≤ 0.05 wt%; P ≤ 0.1 wt%; 0.002 wt% ≤ B ≤ 0.005 wt%; 철 및 제련에 의한 불가피한 불순물로 이루어진 조성의 잔부를 포함한다.

본 발명의 양태는 또한 코팅된 강 부품을 제조하는 공정으로서,

- 열연 또는 냉연 강 시트를 제공하는 단계;

- 아연계 합금에 의해 형성되는 금속 예비코팅으로 강을 코팅하고, 여기서 금속 예비코팅은 0.5 wt% ~ 2.5 wt% 의 알루미늄과, 선택적으로, Pb ≤ 0.003 wt%; Sb ≤ 0.003 wt%; Bi ≤ 0.003 wt%; 0.002 wt% ≤ Si ≤ 0.070 wt%; La ＜ 0.05 wt%; Ce ＜ 0.05 wt% 중에서 선택된 1 이상의 성분, 그리고 아연 및 불가피한 불순물로 이루어진 잔부를 포함하며, 예비 열처리가 선택적으로 실시되며, 시트를 절단하여 부품을 얻고, 부품을 가열하여 강과 예비코팅 사이의 합금화에 의해, 합금 코팅의 두께의 90% 초과에 걸쳐 적어도 하나의 Fe/Zn계 상으로 이루어지며, Fe 함량이 65 wt% 이상이며, Fe/Zn 의 비는 1.9 ~ 4 인 합금 코팅을 형성하여, 부분적인 또는 완전한 오스테나이트 조직을 강에 부여하는 단계;

- 부품이 열간 변형에 들어가고, 의도된 기계적 특성을 강 부품에 부여하기 위해 적절한 조건 하에서 부품을 냉각하는 단계를 포함한다.

바람직한 실시예에 따라서, 예비코팅은 알루미늄 함량이 0.5 wt% 이상, 0.7 wt% 이하인 합금이다.

또한 바람직하게는, 예비코팅은 알루미늄 함량이 0.7 wt% 초과, 0.8 wt% 이하인 합금이다.

바람직하게는, 예비코팅은 알루미늄 함량이 0.8 wt% 초과, 2.5 wt% 이하인 합금이다.

바람직한 실시예에 따라서, 열연 또는 냉연 강 시트가 제공되며, 강 시트의 조성은 0.15 wt% ≤ C ≤ 0.5 wt%; 0.5 wt% ≤ Mn ≤ 3 wt%; 0.1 wt% ≤ Si ≤ 0.5 wt%; 0.01 wt% ≤ Cr ≤ 1 wt%; Ti ≤ 0.2 wt%; Al ≤ 0.1 wt%; S ≤ 0.05 wt%; P ≤ 0.1 wt%; 0.0005 wt% ≤ B ≤ 0.010 wt%; 철 및 제련에 의한 불가피한 불순물로 이루어진 조성의 잔부를 포함한다.

또한 바람직하게는, 열연 또는 냉연 강 시트가 제공되며, 강 시트의 조성은 0.15 wt% ≤ C ≤ 0.25 wt%; 0.8 wt% ≤ Mn ≤ 1.5 wt%; 0.1 wt% ≤ Si ≤ 0.35 wt%; 0.01 wt% ≤ Cr ≤ 0.3 wt%; Ti ≤ 0.1 wt%; Al ≤ 0.1 wt%; S ≤ 0.05 wt%; P ≤ 0.1 wt%; 0.002 wt% ≤ B ≤ 0.005 wt%; 철 및 제련에 의한 불가피한 불순물로 이루어진 조성의 잔부를 포함한다.

특별한 일 실시예에 따라, 예비 열처리는 2 ~ 10 분의 균열 시간 (soak time) 동안 450℃ ~ 520℃의 온도까지 가열하는 것을 포함한다.

바람직하게는, 합금화를 이루고 부분적인 또는 완전한 오스테나이트 조직을 강에 부여하기 위해, 가열은 Ac1 ~ Ac3 + 100℃의 온도에서, 20초 이상의 균열 시간으로 실시된다.

본 발명의 양태는 또한, 육상 자동차용의 구조 부품 또는 안전 부품을 제조하기 위해 사용되는, 상기된 부품 또는 상기된 변형예 중 하나에 따라 제조된 부품의 용도이다.

본 발명의 다른 특징 및 장점은 다음의 첨부된 도면을 참조하여, 실시예에 의한 이하의 설명에 걸쳐 명백해 질 것이다.

순 아연에서 얻어진 예비코팅과 비교하여, 본 발명자는 놀랍게도 기재 강 및 예비코팅 사이의 합금화를 위한 열 처리 후 형성된 코팅의 질은, 예비코팅이 특정 양의 알루미늄을 포함하는 아연계 합금으로 이루어지는 경우, 상당히 개선된다는 것을 발견하였다. 도 1 은 아연계 예비 코팅의 알루미늄 함량에 따른 코팅의 질을 특성화할 지수의 변화를 나타내고 있다. 이 지수는 코팅의 조밀성, 거칠기 및 크레이징 저항성을 고려한다. 이 지수의 등급은 0 ~ 10 (10 은 아주 우수한 조밀성, 거칠기 및 크레이징 저항성이며, 0 은 아주 평범한 수준임) 이다.

예비코팅의 알루미늄 함량이 0.5 wt% 미만이면, 형성된 합금 코팅의 조밀성은 보통이며, 코팅은 합금 처리시 형성되는 다양한 크기의 기공을 갖는다. 더욱이, 이러한 조건 하에서 상당히 발달된 크레이징 네트워크의 존재가 나타난다.

알루미늄 함량이 2.5% 초과이면, 코팅의 질은 거칠기의 증가에 의해 실질적으로 감소한다.

아연계 예비코팅의 알루미늄 함량이 0.5 ~ 0.7 wt% 이면, 코팅은 특히 거칠기 및 크레이징 저항성을 유익하게 겸비한다. 이러한 특성은 알루미늄 함량이 0.7 wt% 초과 0.8wt% 이하일 경우 더 개선된다.

조밀성, 내마모성, 및 크레이징 저항성의 최적의 겸비는 알루미늄 함량이 0.8 wt% 초과 2.5 wt% 이하일 경우 더 개선된다.

아연계 예비코팅은 용융침지법, 전착법, 진공 증착법, 또는 다른 방법에 의해 기재 강에 증착될 수 있다. 증착은 바람직하게는 연속적으로 실시된다. 아연계 예비코팅은 알루미늄 외에, 선택적으로 1 이상의 다음 성분을 함유한다.

- 납, 안티몬, 및 비스무스; 이 세 성분 각각의 함량은 용융침지된 코팅의 경우 스팽글링 (spangling) 효과를 회피하기 위해 0.003 wt% 를 초과하지 않는다.

- 실리콘; 과도하게 큰 Fe_xAl_y 계면층의 형성을 회피하기 위해 0.002 wt% 이상을 함유한다. 그러나, 실리콘 함량이 0.070 wt%를 초과하면, 용융침지된 코팅의 경우 찌꺼기가 형성된다.

- 란탄 및 세륨; 0.05 wt%를 초과하지 않으면, 아연욕에 대한 표면의 젖음성을 돕는다.

아연계 예비코팅은 또한 예컨대, 카드뮴, 주석 또는 구리와 같은 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 예비코팅이 용융침지법으로 형성되면, 철 및 망간이 특히 불순물로서 존재할 수 있다.

유익하게는, 예비코팅이 증착된 기재 강은 다음의 조성물을 갖는다.

- 탄소; 탄소 함량은 0.15 ~ 0.5 wt%, 바람직하게는 0.15 ~ 0.25 wt% 이다. 탄소는 오스테나이트화 및 합금 처리 다음의 냉각 처리 후 얻어지는 경화성 및 기계적 강도에서 중요한 역할을 한다. 탄소 함량이 0.15 wt% 미만이면, 경화성이 너무 낮고 강도 특성도 불충분하다. 반대로, 탄소 함량이 0.5 wt% 를 넘으면, 경화시 특히 가장 두꺼운 부분에서 성형 결함의 위험이 더 크다. 탄소 함량이 0.15 ~ 0.25 wt% 이면, 약 1250 ~ 1650 MPa의 강도를 얻을 수 있다.

- 망간; 특히, 망간 함량이 적어도 0.5 wt%, 바람직하게는 0.8 wt% 이면, 탈산화 역할 외에도, 경화성에 주요한 영향을 미친다. 그러나, 너무 많은 양 (3 wt% 또는 바람직하게는 1.5 wt%) 은 과도한 편석의 위험이 있다.

- 실리콘; 강의 실리콘 함량은 0.1 ~ 0.5 wt%, 바람직하게는 0.1 ~ 0.35 wt%이어야 한다. 액상 강을 탈산화시키는 역할 외에, 실리콘은 강의 경화에 기여하지만, 그 함량은 산화물의 과도한 형성을 피하고, 코팅성을 촉진시키기 위해 제한되어야 한다.

- 크롬; 크롬 함량이 0.01 wt% 보다 크면, 합금화 및 오스테나이트화 열처리 다음의 냉각 처리 후 부품의 다양한 부분에서, 경화성을 증가시키고, 열간 성형 공정 후의 높을 강도를 얻는데 기여한다. 크롬 함량이 1 wt% (바람직하게는 0.3 wt%) 보다 크면, 기계적 특성을 균일하게 얻기 위한 크롬의 기여는 포화된다.

- 알루미늄; 알루미늄은 탈산과 질소의 석출을 촉진하는 성분이다. 알루미늄의 함량이 0.1 wt% 보다 크면, 제조시 조대한 알루미네이트가 형성되므로, 알루미늄 함량을 이 값으로 제한하는 것이 바람직하다.

- 황 및 인; 황 및 인의 양이 과도하면 취성을 증가시킨다. 따라서, 각각의 함량을 0.05 wt% 및 0.1 wt%로 제한하는 것이 바람직하다.

- 붕소; 붕소는 경화성에서 중요한 역할을 하는 원소로, 그 함량은 0.0005 ~ 0.010 wt%, 바람직하게는 0.002 ~ 0.005 wt% 이여야 한다. 0.0005 wt% 함량 미만인 경우, 만족스러운 경화성을 얻을 수 없다. 최대 효과는 0.002 wt% 의 함량인 경우 얻어진다. 인성을 떨어뜨리지 않기 위해, 최대 붕소 함량은 0.010 wt%, 바람직하게는 0.005 wt% 미만이다.

- 티타늄; 티타늄은 높은 수소 친화성을 가지며, 붕소가 경화성에 대해 최대의 효과를 발휘하기 위해 유리 (free) 형태로 있도록 그 붕소를 보호호난데 도움을 준다. 그러나, 0.2 wt%, 더 바람직하게는 0.1 wt% 가 넘으면, 액상 강에 조대한 티타늄 질화물이 형성될 위험이 있으며, 이는 인성에 악영향을 미친다.

본 발명에 따른 공정에서, 강의 열연 시트 또는 냉연 시트가 상기와 같은 조성으로 제공되며, 또한 상기와 같은 조성을 갖는 아연계 합금으로 예비코팅된다. 열 처리 전 또는 후에, 시트는 부품을 얻기 위해 절단된다. 이 부품은 공동으로 다음을 실시하기 위해 가열된다.

- 합금화 처리; 합금화 처리는 코팅 두께의 90% 초과에 걸쳐 적어도 하나의 Fe/Zn계 상으로 이루어지며, Fe 함량이 65 wt% 이상이며, Fe/Zn 의 비는 1.9 ~ 4 인 코팅을 형성한다. 합금화 반응 동안, 강 시트 성분, 특히 철, 망간 및 실리콘은 코팅 내로 확산한다. 예비코팅의 특정 성분, 특히 아연 및 알루미늄이 또한 확산한다.

- 기재 강의 오스테나이트화; 기재 강의 오스테나이트화는 부분적으로 또는 완전하게 이루어질 수 있다. 유익하게는, 노에서의 가열이 부품이 Ac1 ~ Ac3 + 100℃ 의 온도에 도달하도록 실시된다. Ac1 및 Ac3 는 각각 오스테나이트 변태 개시 온도 및 종료 온도를 나타낸다. 본 발명에 따라서, 이 온도에서 균열 (soak) 시간은 20 초 이상이므로, 부품의 여러 지점에서 온도가 균일하게 된다. 그 후, 열간 성형 작업이 부품에서 실시되는데, 이 작업은 온도에 따른 유동 응력의 감소 및 강의 연성의 증가에 의해 좋게 된다. 부분적인 또는 완전한 오스테나이트 조직이 형성되고 나서, 부품은 적절한 조건 하에서 냉각되어, 부품에 의도된 기계적 특성을 부여한다. 특히, 부품은 냉각 동안 공구 내에 유지될 수 있으며, 공구 자체는 열의 추출에 유리하도록 냉각될 수 있다. 기계적 특성을 높이기 위해, 마르텐사이트 또는 베이나이트-마르텐사이트 미세조직을 얻는 것이 바람직하다.

선택적으로, 예비 열 처리가 상기 예비코팅 단계 후 실시될 수 있다. 이 예비 열처리는 2 ~ 10 분 동안 450 ℃ ~ 520 ℃의 온도까지 가열하는 것을 포함한다. 이 예비 열처리는 조합된 합금화/오스테나이트화 처리 후 형성된 코팅의 조밀성을 증가시키고, 또한 이 코팅의 내균열성을 증가시킨다. 또한, 이 예비 열처리는, 두께의 90% 초과에 걸쳐 두 개의 철 농후 상으로 이루어지며, 철의 함량이 65 wt% 이상이며, Fe/Zn 의 비가 1.9 ~ 4 인 코팅의 형성에 유리하다는 것이 발견되었다. 예비처리가 없는 경우, 코팅은 단일의 철 농후 상으로 이루어지게 된다. 하나의 이론에 메이지 않길 바라면서, 이 예비처리는 강과 예비코팅 사이의 계면을 변경시키고, 이어지는 합금화 처리 동안에 발생하는 확산 현상을 변경시키는 것으로 생각한다.

예로서, 1.3 ~ 1.6 ㎜ 의 냉연 강 시트를 고려하면, 그 조성은 다음과 같다.

탄소: 0.22 wt%;

망간: 1.3 wt%;

실리콘: 0.30 wt%;

인: 0.010 wt% 미만;

황: 0.005 wt%;

크롬: 0.18 wt%;

티타늄: 0.025 wt%;

알루미늄: 0.050 wt%; 및

붕소: 0.003 wt%.

최대 5 wt%의 알루미늄, 0.003 wt% 미만의 3 종의 성분 (납, 안티몬, 비스무스), 0.020 wt% 미만의 불가피한 잔류 성분으로서 철로 이루어지는 아연계 욕에서 용융침지하여 강 시트가 예비코팅되었다. 순 아연 예비코팅은 또한 전착에 의해 증착되었다. 용융침지된 코팅의 경우, 예비코팅의 두께는 약 10 ~ 20 미크론이며, 전착된 코팅의 경우, 예비코팅의 두께는 약 10 미크론이었다.

일부 시트는 2 ~ 10 분 동안 470 ~ 520 ℃에서 합금화 열 처리를 받았다. 그 후, 시트는 부품을 얻기 위해 절단되었다.

그 후, 이러한 부품은 930 ℃ (즉, Ac3 + 70 ℃) 의 온도까지 가열되고, 이 온도에서 3 분 동안 균열되었다. 온도 상승 시간 및 930 ℃ 에서의 균열 시간을 포함한 가열 시간은 10 분이었다. 이러한 조건은 기재 강의 완전한 오스테나이트 변태를 일으킨다. 이 가열 및 균열 단계 동안, 기재 강과 아연계 예비코팅 사이의 합금화 반응에 의해, 아연계 예비코팅에는 그 두께의 90 % 초과에 걸쳐 1 이상의 Fe/Zn 상이 형성되고, 철의 함량이 65 % 이상이며, Fe/Zn 비는 1.9 ~ 4 인 것으로 밝혀졌다. 높은 용융점 및 높은 경도를 갖는 이러한 합금 코팅은 우수한 내식성을 나타내고, 아래에 있는 기재 강이 가열 단계 동안 및 가열 단계 후에 산화되고 탈탄되는 것을 방지한다.

930 ℃의 가열 단계 후, 부품은 5% 열간 변형되었다.

이어지는 공랭으로 베이나이트 마르텐사이트 조직이 생성되었다. 이러한 처리 후 얻어진 기계적 강도는 750 MPa 보다 컷다.

합금 코팅은 다음 기법에 의해 특성화된다.

- 현미경 섹션; 코팅의 조밀도를 평가하고, 특정 열간 변형 영역에서 기재 시트 내에서 코팅의 임의의 만입의 존재를 평가하기 위해 사용되었다.

- 시각적 관찰 및 측정; 거칠기 파라미터 (Ra) 를 정량화하고, 열처리 및 변형 후의 코팅의 크레이징 및 공구의 내마모성을 평가하는 거칠기 미터 (meter) 상에 시각적 관찰 및 측정이 실시되었다.

- 주사형 전자현미경을 이용하는 관찰; 코팅부의 상 존재를 확인하기 위해, 상 대조 모드에서 주사형 전자현미경을 이용하는 관찰.

이러한 관찰 결과는 다음과 같다.

- 본 발명에 따른 조건 하에서, 합금화로 형성된 코팅은 그 두께의 90% 초과에 걸쳐, 철 농후 Fe/Zn 상으로 이루어지고, 철 함량은 65 wt% 이상이며, 그리고 Fe/Zn 의 비는 1.9 ~ 4 이다. 도 3 에 도시된 현미경 사진은 주사형 전자 현미경으로 얻어진 것으로, 본 발명에 따른 예를 도시하고 있다: 합금 코팅은 그의 두께 대부분에 걸쳐 다음과 같은 두 상으로 이루어진다: 70 wt% Fe/ 27 wt% Zn/ 1 wt% Al/ 0.4% Si의 평균 조성을 갖는 아주 연한 상, 76 wt% Fe/ 22 wt% Zn/ 1 wt% Al/ 0.5% Si를 포함하는 라이트 회색 상. 더 소량의 망간의 존재를 알 수 있다. 실리콘 및 망간, 그리고 철의 존재는 합금화/오스테나이트화 처리 동안 예비코팅 안으로 기재 금속의 확산을 증명한다. 미량의 희귀한 잔류 기공 (어두운 부분) 이 또한 존재한다. 시편의 최외부 표면에서, 내부식성을 강화하는 높은 함량의 아연의 존재를 알 수 있다;

- 알루미늄 함량이 예비코팅의 0.5 wt% 미만이면, 형성된 합금 코팅의 조밀성은 평범하며, 코팅은 비교적 잘 발달된 많은 기공을 갖는다. 이러한 조건 하에서, 아주 뚜렷한 표면 크레이징 네트워크의 존재가 나타난다. 도 2 는 0.1 wt% (즉, 본 발명의 조건을 벗어나는 있음) 의 알루미늄 함량에 대한 이러한 크레이징의 예를 나타내는 것으로,

- 예비코팅에서 알루미늄 함량이 2.5 wt% 보다 크면, 거칠기 (Ra) 는 실질적으로 1.3 미크론에서 3 미크론으로 증가한다.

- 아연계 예비코팅의 알루미늄 함량이 0.5 ~ 2.5 wt% 이면, 코팅은 아주 우수한 조밀성, 낮은 거칠기 및 크레이징의 부재를 겸비하는 것으로 나타난다. 명백히 오목한 영역에서도 열간 변형 동안 기재 강 내로 코팅의 만입이 없는 것을 알 수 있다. 더욱이, 알루미늄 함량이 0.7 wt% 초과, 바람직하게는 0.8 wt% 이면, 크레이징의 발생에 대한 저항성이 가장 높은 수준이 된다.

따라서, 본 발명은 우수한 특성을 갖는 코팅된 부품을 제조할 수 있으며, 금속 코팅은 특히 조밀성, 낮은 거칠기, 크레이징의 부재 및 만입 저항성의 바람직한 조화를 얻을 수 있다. 코팅된 부품의 최대 강도는 강의 조성, 특히 탄소 함량, 망간 함량, 크롬 및 붕소 함량에 따라, 의도된 용도에 적합할 수 있다.

이러한 코팅된 부품은 자동차의 구조용으로, 안전성 부품, 특히 침입 방지 부품 또는 구조 부품, 강화 바, 및 센터 필러의 제조를 위해 유익하다.

Claims

두께의 90% 초과에 걸쳐 적어도 하나의 Fe/Zn계 상으로 이루어지며, Fe 함량이 65 wt% 이상이며, Fe/Zn 의 비가 1.9 ~ 4 인 화합물로 코팅된 강 부품으로, 상기 화합물은 강과 예비코팅 사이의 합금화를 위해 적어도 하나의 열처리에 의해 형성되며, 상기 예비코팅은 아연계 합금으로서, 0.7 ~ 2.5 wt% 의 알루미늄과, 선택적으로,

Pb ≤ 0.003 wt%,

Sb ≤ 0.003 wt%,

Bi ≤ 0.003 wt%,

0.002 wt% ≤ Si ≤ 0.070 wt%,

La ＜ 0.05 wt%,

Ce ＜ 0.05 wt% 중에서 선택된 1 이상의 성분, 그리고

아연 및 불가피한 불순물로 이루어진 잔부를 포함하는 화합물로 코팅된 강 부품.
제 1 항에 있어서, 상기 예비코팅은 알루미늄 함량이 0.7 wt% 초과, 0.8 wt% 이하인 합금인 것을 특징으로 하는 화합물로 코팅된 강 부품.
제 1 항에 있어서, 상기 예비코팅은 알루미늄 함량이 0.8 wt% 초과, 2.5 wt% 이하인 합금인 것을 특징으로 하는 화합물로 코팅된 강 부품.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강의 조성은

0.15 wt% ≤ C ≤ 0.5 wt%,

0.5 wt% ≤ Mn ≤ 3 wt%,

0.1 wt% ≤ Si ≤ 0.5 wt%,

0.01 wt% ≤ Cr ≤ 1 wt%,

Ti ≤ 0.2 wt%,

Al ≤ 0.1 wt%,

S ≤ 0.05 wt%,

P ≤ 0.1 wt%,

0.0005 wt% ≤ B ≤ 0.010 wt%, 그리고

철 및 제련에 의한 불가피한 불순물로 이루어진 조성의 잔부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물로 코팅된 강 부품.
제 4 항에 있어서, 상기 강의 조성은

0.15 wt% ≤ C ≤ 0.25 wt%,

0.8 wt% ≤ Mn ≤ 1.5 wt%,

0.1 wt% ≤ Si ≤ 0.35 wt%,

0.01 wt% ≤ Cr ≤ 0.3 wt%,

Ti ≤ 0.1 wt%,

Al ≤ 0.1 wt%,

S ≤ 0.05 wt%,

P ≤ 0.1 wt%,

0.002 wt% ≤ B ≤ 0.005 wt%, 그리고

철 및 제련에 의한 불가피한 불순물로 이루어진 조성의 잔부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화합물로 코팅된 강 부품.
코팅된 강 부품을 제조하는 공정으로서,

- 열연 또는 냉연 강 시트를 제공하는 단계;

- 아연계 합금에 의해 형성되는 금속 예비코팅으로 강을 코팅하는 단계로서, 여기서 금속 예비코팅은 0.7 wt% ~ 2.5 wt% 의 알루미늄과, 선택적으로,

Pb ≤ 0.003 wt%,

Sb ≤ 0.003 wt%,

Bi ≤ 0.003 wt%,

0.002 wt% ≤ Si ≤ 0.070 wt%,

La ＜ 0.05 wt%,

Ce ＜ 0.05 wt% 중에서 선택된 1 이상의 성분, 그리고

아연 및 불가피한 불순물로 이루어진 잔부를 포함하는 단계;

- 예비 열처리를 선택적으로 실시하는 단계;

- 시트를 절단하여 부품을 얻는 단계;

- 부품을 가열하여 강과 예비코팅 사이의 합금화에 의해, 합금 코팅의 두께의 90% 초과에 걸쳐 적어도 하나의 Fe/Zn계 상으로 이루어지며, Fe 함량이 65 wt% 이상이며, Fe/Zn 의 비는 1.9 ~ 4 인 합금 코팅을 형성하여, 부분적인 또는 완전한 오스테나이트 조직을 강에 부여하는 단계;

- 부품을 열간 변형시키는 단계;

- 상기 강 부품에 의도된 기계적 특성을 부여하기 위해, 적절한 조건 하에서 상기 부품을 냉각하는 단계를 포함하는 코팅된 강 부품을 제조하는 공정.
제 6 항에 있어서, 상기 예비코팅은 알루미늄 함량이 0.7 wt% 초과, 0.8 wt% 이하인 합금인 것을 특징으로 하는 코팅된 강 부품을 제조하는 공정.
제 6 항에 있어서, 상기 예비코팅은 알루미늄 함량이 0.8 wt% 초과, 2.5 wt% 이하인 합금인 것을 특징으로 하는 코팅된 강 부품을 제조하는 공정.
제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 열연 또는 냉연 강 시트가 제공되며, 강 시트의 조성은

0.15 wt% ≤ C ≤ 0.5 wt%,

0.5 wt% ≤ Mn ≤ 3 wt%,

0.1 wt% ≤ Si ≤ 0.5 wt%,

0.01 wt% ≤ Cr ≤ 1 wt%,

Ti ≤ 0.2 wt%,

Al ≤ 0.1 wt%,

S ≤ 0.05 wt%,

P ≤ 0.1 wt%,

0.0005 wt% ≤ B ≤ 0.010 wt%, 그리고

철 및 제련에 의한 불가피한 불순물로 이루어진 조성의 잔부를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 강 부품을 제조하는 공정.
제 9 항에 있어서, 열연 또는 냉연 강 시트가 제공되며, 강 시트의 조성은

0.15 wt% ≤ C ≤ 0.25 wt%,

0.8 wt% ≤ Mn ≤ 1.5 wt%,

0.1 wt% ≤ Si ≤ 0.35 wt%,

0.01 wt% ≤ Cr ≤ 0.3 wt%,

Ti ≤ 0.1 wt%,

Al ≤ 0.1 wt%,

S ≤ 0.05 wt%,

P ≤ 0.1 wt%,

0.002 wt% ≤ B ≤ 0.005 wt%, 그리고

철 및 제련에 의한 불가피한 불순물로 이루어진 조성의 잔부를 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 강 부품을 제조하는 공정.
제 6 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 예비 열처리는 2 ~ 10 분의 균열 시간 동안 450℃ ~ 520℃의 온도까지 가열하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 강 부품을 제조하는 공정.
제 6 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 합금화를 이루고 부분적인 또는 완전한 오스테나이트 조직을 강에 부여하기 위해, 상기 가열은 Ac1 ~ Ac3 + 100℃ 의 온도에서, 20초 이상의 균열 시간으로 실시되는 것을 특징으로 하는 코팅된 강 부품을 제조하는 공정.
육상 자동차용의 구조 부품 또는 안전 부품을 제조하기 위해 사용되는, 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 부품, 또는 제 7 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따라 제조된 부품의 용도.