KR100325127B1 - 분쇄성이양호한철계Si-Mn합금또는철계Si-Mn-Ni합금및그합금분 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 용이하게 분쇄가 가능하고 다량 생산이 가능한 철계 Si-Mn합금 또는 철계 Si-Mn-Ni합금 및 그 합금분체를 제공하기 위한 것이다. 양호한 분쇄성을 가진 철계 Si-Mn-Ni합금 및 그 합금분체의 구성성분은:

중량%로, C : 0.40 내지 1.20% ,

Si : 5.0 내지 12.0% ,

Mn : 19.0 내지 42.0% , 또는 Ni : 중량퍼센트로써 30%이하, 및 잔부 Fe를 가지고 다음과 같은 방정식을 만족한다 : Si ≥ 11.89-2.92C-0.077Mn, 비커스경도(Hv) ≥ 550. 및 덴드라이트 조직의 면적율 ≤ 50%.

양호한 분쇄성을 가진 철계 Si-Mn-Ni합금 및 그 합금분체의 구성성분은:

중량%로, C : 0.40 내지 1.20% ,

Si : 5.0 내지 12.0% ,

Mn : 19.0 내지 42.0% , 또는 Ni : 중량퍼센트로써 30%이하, 및 잔부 Fe를 가지고 다음과 같은 방정식을 만족한다 : Si ≥ 8.3C + 0.14Mn, 비투자율(μ) ≤ 1.10.

Description

분쇄성이 양호한 철계 Ｓｉ-Ｍｎ합금 또는 철계 Ｓｉ-Ｍｎ-Ｎｉ합금 및 그 합금분

본 발명은 특히 분쇄성이 양호한 철계 Si-Mn합금 또는 철계 Si-Mn-Ni합금 및 합금분체에 관한 것이다.

종래 주로 철강 주조시의 탈산제, 탈유제, 조재(造滓) 및 합금성분 첨가제로써 이용되고 있는 페로망간, 페로실리콘, 및 실리콘-망간은, 일본산업규격(JIS)(G2301, G2302, G2304-1986)에 규정되어 있는 형태로, 다량의 합금성분( 예를들면, Mn ≥ 73%, (Mn+Si) ≥ 74%)을 함유하고 또한 탄소 함유량(예를들면, FMnM2: C ≤ 2.0%,SiMnO : C ≤ 1.5%)이 극히 높다. 그리고 이러한 합금철은 보통 용도상 규정된 입도에 따라서 합금분체 또는 합금입자로 공급된다. 즉, 이러한 합금철은 JIS 중에서 로트(lot)를 만드는 방법을 나타내고 있는 형태로, 대량으로 분립상으로써 공급되고 있는 성상의 특징이 있고, 합금철 중의 합금량과 탄소량이 높기 때문에 용해와 냉각후에 용이한 분립상의 형상이 얻어지는 일에 따라서 실현되고 있다.

한편, 최근, 철강제품의 다양화가 증가되고, 거기에는 분말형상인 합금철이 더욱 요구되고 있고, 상기 JIS에 규정되어 있는 것보다 더욱 낮은 Si, Mn 및 C함량을 가진 합금철이 요구되고 있다. 예를들면, 철구조물의 용접에 적용하는 아크용접용 플럭스심 와이어의 플럭스는 목적에 대응한 슬래그 형성제, 탈산제, 합금제, 철분 등의 여러 가지의 분말원료가 함유되고, 구체적으로는 상기 분체의 페로망간, 페로실리콘, 실리콘-망간 및 철분이 합계로써 수 10% 함유되어있다. 이 혼합 플럭스에서 발생하는 성분의 편석은 강재 용접시의 용접품질에 악영향을 미치는 경우가 있다.

따라서, 이것은 상기 수 종류의 분말원료를 배합하여 만든 성분과 같은 성분을 가진 단일 합금철분을 미리 제조하여 플럭스중에 사용하는 방법이 강력히 요구되고 있다. 그러나, 일반적으로, 합금철중의 Si, Mn, 및 C 등을 감소시키는 것으로써, 상기 합금철의 연성, 인성이 점차적으로 양호하게 되지만, 종래의 생산설비를 사용하므로써 분립상의 제품을 얻는 일이 곤란하다. 만약 상기 합금철의 성분이 상기 문제를 해결하기 위해서 조정된다면, 상기 합금철분은 자성을 갖기 쉽다. 자성을 가진 합금철분을 혼합한 플럭스를 사용하므로서, 예를들면, 일본특허공보 제 4-72640호에서 제안된것으로써 강대 성형과 플럭스의 충진, 심(seam)용접을 연속으로행하고, 플럭스중 와이어를 제조하는 경우에는, 그 제조 작업조건에 따라서는 성분의 편석, 심부의 융합 불량등이 발생하고, 플럭스심 와이어의 제조 보류(步留) 및 강제 용접시의 용접품질에 악영향을 미치는 경향이 있다.

게다가, 예를들면, 고장력강 또는 저온용강 등의 철구조물의 용접에 적용하는 아크용접용 플럭스심 와이어의 플럭스는, Si, Mn, Ni 및 철분 등을 동시에 함유하고 있는 것이 일반적이다. 이것의 원료로서는 단순 원료(Si분, Mn분 및 Ni분)이외에, 상기 분립상의 페로실리콘, 페로망간, 실리콘-망간등이 주로 사용되고 있다. 이런 것의 합금성분인 Si, Mn 및 Ni은 용접부의 품질에 대하여 상호적으로 강력하게 반응하는 성분이다. 따라서, 원료를 배합, 혼합한 플럭스로는 원료 로트 마다의 성분변화 또는 원료 종류마다의 입경차를 원인으로 발생하기 쉬운 성분 편석은 없고, 소정량의 Si, Mn 및 Ni을 함유하는 플럭스 조성으로 되는 것이 바람직하다. 결과적으로, Ni을 함유하는 철계 Si-Mn의 단일 철합금분이 요구되고 있다.

따라서, 상기 형태인 철분을 다량 함유하고 있는 상기 철계 Si-Mn합금분 또는 상기 철계 Si-Mn-Ni합금분을 제조함에 있어서, 분체로써 대량생산하기 위해서는, 상기 제조과정에서 용이하게 분쇄가 가능하게 되는 일이 필요하다. 철분 함유량의 많은 합금분으로서 일본특공평 제 4-62838호 공보와 일본 특개평 5-31594호 공보에서는 Fe-Mn계 합금분이 기재되어 있지만, 그런 것은 종래 기계적분쇄에서는 분쇄성을 극히 악화시키는 난점이 있고, 종래에 있어서는, 이런 철합금에 있어서, 그래도 용이하게 분쇄가능하여 다량생산이 가능한 철계 Si-Mn합금분체 또는 철계 Si-Mn-Ni합금분체는 실제적으로 존재하지 않고 있다. 또, 합금분이 비자성으로 존재하는 일은 물론 여러 가지의 용도 확대가 가능하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 합금철 주편의 비커스 경도(Hv)와 그 광학 현미경 관찰시 덴드라이트상의 면적율(%)와 관계를 나타낸 도면.

도 2는 본 발명에 포함한 Si-Mn합금철에 있어서 주편의 화학성분과 자성의 관계를 구한 결과를 나타낸 도면.

도 3은 주편의 응고조직의 광학현미경사진을 나타낸 도면.

도 4는 분쇄성 평가를 위해 사용된 링 밀(ring mill)분쇄기를 나타낸 계략도.

본 발명의 목적은 상기 기술된 형태로써, 현재에 존재하지 않고 분체로 용이하게 분쇄 가능하고 다량으로 제조할 수 있는 철계 Si-Mn합금 또는 철계 Si-Mn-Ni합금의 철합금과 상기 분말을 제공하기 위한 것이다.

(1) 본 발명의 일면에 따라서, 양호한 분쇄성을 가진 철계 Si-Mn합금이 제공되었고, 그 합금조성은:

중량%로, C : 0.40 내지 1.20%,

Si : 5.0 내지 12.0%,

Mn : 19.0 내지 42.0%, 및 잔부 Fe로 다음 식을 만족한다:.

Si ≥ 11.89 - 2.92C - 0.077Mn,

비커스경도 (Hv) ≥ 550, 및

덴드라이트 조직의 면적율 ≤ 50%.

(2) 본 발명의 다른 면에 따라서, 양호한 분쇄성을 가진 철계 Si-Mn합금이 제공되었고, 그 합금조성은:

중량%로, C : 0.40 내지 1.20%,

Si : 5.0 내지 12.0%,

Mn : 19.0 내지 42.0%, 및 잔부 Fe로 다음 식을 만족한다:.

Si ≥ 11.89 - 2.92C - 0.077Mn,

Si ≤ 8.3 C + 0.14Mn,

비커스경도 (Hv) ≥ 550,

덴드라이트 조직의 면적율 ≤ 50%.

비투자율(μ) ≤ 1.10.

본 발명에 따라서, 거기에 또한 제공되었다.

(3) 추가로 중량%로 P : 0.10 내지 0.40%를 함유하고, 상기 기술된 (1) 또는 (2)로써 분쇄성이 양호한 철계 Si-Mn합금.

(4) 입경 212μm이하인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3)중 어느 하나에 있어서 양호한 분쇄성을 가진 철계 Si-Mn합금으로 제조된 철계 Si-Mn합금분.

(5) Ni을 30%이하 함유한 것을 특징으로 하는 상기의 (1) 내지 (3)중 어느 하나에 있어서 양호한 분쇄성을 가진 철계 Si-Mn합금.

(6) 입경 212μm이하인 것을 특징으로 하는 상기 (5)에서 양호한 분쇄성을 가진 철계 Si-Mn-Ni합금으로 제조된 철계 Si-Mn-Ni합금분.

상기 본 발명은 도면에 의해서 상세하게 기술되어졌다.

도 1은 본 발명에 따른 합금철 주편의 비커스 경도(Hv)와 광학현미경 관찰시 덴드라이트 상의 면적율(%)과의 관계를 나타낸 도면이다. 도 1에서 나타낸 것처럼, 이 종류의 합금철의 분쇄성은 주편의 경도(Hv)와 덴드라이트 면적율(%)과 강한 상관 관계가 있다. 덴드라이트 면적율을 50%이하로 하고, 상기 경도(Hv)를 550이상으로 하는 일에 따라 분쇄성이 용이하게 되는 일이 확인되었다.

상기 화학성분과 상기 자성과의 관계는 도 2에서 나타낸 결과로써 본 발명에 포함된 Si-Mn합금철의 상기 주편으로 결정된다. 종축은 상기 주편에 함유된 강자성분을 페라이트 메타로 측정한 값(%)을 나타내고, 횡축의 값, A/F(이하, 오스테나이트 지수로 언급)은 도면에 나타낸 형태로, 주편의 C, Si 및 Mn 함유량에 따라서 결정된 값이다. 상기 오스테나이트 지수가 클수록 상기 주편은 더욱 오스테나이트화 경향이 강하다. 도 2로부터, 오스테나이트 지수가 크게되므로써, 상기 주편의 자성을 나타낸 페라이트량이 거의 직선으로 감소하고, 만약 변화를 고려하면, 상기 오스테나이트 지수가 2.40 내지 2.80으로 되면 상기 페라이트량은 거의 0이되고, 즉, 상기 주편은 비자성화가 된다.

다음에, 본 발명에 있어서 성분 규제의 이유에 대해서, 분쇄성과 비자성화의 관점으로부터 설명한다. 우선적으로, 분쇄성에 중요한 영향을 가지는 주편의 비커스경도(Hv)와 화학성분관계가 일련의 시험을 통해서 결정되었고 관계식에 의해 표현되었다. 상기 식은 다음과 같이 나타내어진다:.

Hv = 380C + 130Si + 10Mn + [P] - 1076,

여기서 각 성분은 중량%로,

[P] = 80 ( P ≥ 0.10%) 및 [P] = 0 ( P < 0.10%).

도 1로부터 상기 분쇄성은 상기 비커스 경도(Hv)가 약 550 이상일 때 개선되며, 상기 분쇄성이 양호한 철계 Si-Mn합금을 얻기 위해서 C, Si, Mn, 및 P의 함유량의 조합은 상기 기술된 식에 의해서 자연적으로 결정된다. 이 식으로부터 C, Si, 및 Mn이 상기 경도(Hv)에 미치는 영향은 Mn <Si <C순으로 증가되지만, 본 발명에 의해 청구된 각 성분의 함유량의 영역을 고려하면 상기 Si의 영향(계수 = 130)이 실질적으로 가장 강하다.

따라서, 예를들면, Si의 함유량이 청구범위의 하한 5%일 때, 이 합금철의 비커스 경도(Hv)가 550이상을 유지하기에 필요한 C, Mn, 및 P값은 실험에 의해 결정되어진다. 그 실시예를 표 1의 No.1, No.2에 나타내었다. 실시예 No.1의 분쇄성은 Si의 함유량이 4.4%로 낮기 때문에 불충분하다. 이것은 No.2의 데이타로부터, C 및 Mn의 함유량을 거의 본 발명의 상한치( 중량%로써 C: 1.17%, 중량%로써 Mn을 40.7%)를 유지하고, 각각에, 약 0.11% P를 첨가하였고, 비록 Si의 함량이 약 5.4%일지라도, 양호한 분쇄성을 얻었으며, 이것은 Si의 함유량이 거의 낮게 제한되어있음을 알 수 있다. 게다가, 만약 Si의 함유량이 5.0%를 초과하면, 상기 필요한 C, Mn, 및 P의 함유량은 적게 될 수 있고, 만약, Si의 함유량이 약 12%를 초과한다면, 상기 분쇄성은 양호하지만 비자성을 확보하기에는 어렵다. 따라서, 상기 Si함유량의 범위를 중량%로 5 내지 12.0으로 결정하였다.

다음에, C의 영향에 대해서 기술하였다. 표 1의 No.3, No,4, No.5로 실시예를 나타내었다. No.3, No.4의 결과로부터, 중량으로 Si이 약 7.0%, Mn이 약 24.6% 및 24.8%, C의 함유량을 1.18% 및 1.03%로 함유하여도 양호한 분쇄성이 얻어졌다. 게다가, 이것은 No.5의 결과로부터 C가 0.43%일 때 안정한 분쇄성을 확보하기 위해서는 Si 및 Mn을 증가할 필요가 있다. 우선, C함유량의 상한치에 대해서는, 이 값이 1.20%를 초과한 함유량 일지라도, 분쇄성 및 비자성에 대한 효과는 변하지 않았다. 따라서, C함유량의 범위는 중량퍼센트로써 0.40% 내지 1.20%로 결정되었다.

Mn의 함유량에 관해서는, 상기 Mn의 함유량은 비커스 경도(Hv)에 대한 기여도(상기기술된 식의 계수 : 10)가 적고 상기 분쇄성에 대한 상기 Mn함유량의 효과는 C 및 Si의 함유량 만큼 그렇게 강하지 않지만, 이 합금철을 비자성의 안정한 오스테나이트 상으로 유지하기 위해서는 Mn함유량을 최저 19%가 되어야하고, 전술한 형태로 페라이트 형성이 강한 Si이 12%정도로 된다면, 상기 Mn의 함유량은 40%이상 필요하게 된다. 따라서, 상기 Mn함유량의 범위는 19.0% 내지 42.0%로 결정되었다.

또한, 본 발명의 합금철에 미량의 P를 첨가한 것으로, 비커스 경도(Hv)의 상승에 대해 극히 양호한 효과를 가지며, 즉, 상기 분쇄성을 개선시킨다. 다른 실시예를 고려하고 종합적으로 정리하면, P를 0.1%이상 첨가하면 비커스 경도(Hv)는 약 80으로 상승한다. 그러나, P의 첨가량이 너무 많으면 본 발명에 의한 상기 합금분을 사용한 강 제품의 재질을 떨어뜨리고, 따라서, 본 발명에 있어서 상기 P함유량의 범위를 중량%로써 0.10% 내지 0.40%로 결정하였다.

이상, 본 발명에 따라 상기 철계 Si-Mn합금의 분쇄성에 미치는 C, Si, Mn 및 P의 성분 한정의 이유에 대해서 기술되었다. 본 발명에 따라서 상기 철합금은 비커스경도를 550이하로 만들기 위해 상기 청구의 범위내에서 각 원소의 균형을 이룬 조합을 선택하므로써 양호한 분쇄성을 항상 보장받을 수 있다. 상기 기술된 비커스 경도의 계산식은 다음과 같다:

Hv = 380C + 130Si + 10Mn + [P] - 1076 ................(1)

양호한 분쇄성을 얻기위해 Hv≥550 과 [P]=80을 상기 조건에 대입하여 식(1)을 다시 정리하면 다음과 같은 식이 얻어진다.

Si ≥ 11.89 - 2.92C - 0.077Mn .......................(2)

만약 P의 함유량이 중량%로 0.10%미만의 경우에는 다음과 같은 식이 얻어진다.

Si ≥ 12.51 - 2.92C - 0.077Mn

상기 비커스 경도(Hv) 550이하를 얻기위해서는 Si의 함유량을 상기 식 (2)로부터 계산되어 비교되어진 것으로써 약 0.6% 증가시키는 것이 권고되었다.

다음은, 도 1에서 덴드라이트의 적은 면적율은 상기 분쇄성이 양호하게 되는 일을 나타내었고 그 이유에 대해서 기술하였다. 도 3은 주편(鑄片)의 응고조직의 광학현미경사진을 나타내었다. 도 3a는 상기 덴드라이트 면적율 24% 및 682의 상기 비커스 경도(Hv)를 가진 조직에 있어서 상기 분쇄성이 양호한 것을 나타내었다.

한편 도 3b는 73%의 상기 덴드라이트 면적율을 가진 조직 및 상기 347의 비커스 경도(Hv)로 분쇄성이 나쁜 것을 나타내었다. 만약 도 3a와 도 3b를 비교하는 것으로, 상기 도 3b의 조직은 덴드라이트가 많고, 전자 현미경에 의해 얻어진 취성파면의 사진으로부터 판단한 결과, 이것은 평활한 도 3a의 조직과 비교하였을 때 도 3b의조직은 평활하지 못하였다. 두 취성파면은 벽개 형태를 가진다. 외력에 의해 상기 덴드라이트 조직사이에서 발생한 균열이 진행하고 상기 균열의 첨단(尖端)이 금속학적인 특성의 다른 덴드라이트 조직과 충돌하여, 이것은 다시 상기 덴드라이트 조직을 파괴하여 진행시키기 때문에, 많은 덴드라이트 조직은 적은 덴드라이트 조직을 가진 경우와 비교하여 부가적인 파괴에너지를 필요로 한다. 따라서, 덴드라이트 면적율 감소는 경도 이외에 상기 분쇄성을 개선하는 효과가 있다.

다음에, 비자성과 성분과의 관계를 기술하였다.

도 2에 나타낸 것 처럼, 만약 A/F(오스테나이트 지수)가 2.80 또는 2.40 이상으로 된다면, 상기 합금철은 거의 완전하게 비자성화가 된다. A/F와 α사이의 관계를 정의하고 점(2.80, 0) 및 점(2.40, 0)을 포함한 두 개의 직선은 각각 도 2에서 나타낸 식 (3) 및 (4)로 표현된다. 상기 식(3) 및 (4)에 비자성(α≤0)의 조건을 대입하면 다음과 같은 식이 얻어진다.:

[133 - 47.4 (30C + 0.5Mn) / 1.5Si] ≤ 0 ··········(3')

[114 - 47.4 (30C + 0.5Mn) / 1.5Si] ≤ 0 ··········(4')

이런 식들을 참고로, 다음 식이 얻어진다.

Si ≤ 7.1C + 0.12Mn (A/F ≥ 2.80)

Si ≤ 8.3C + 0.14Mn (A/F ≥ 2.40) ··········(5)

본 발명의 합금철이 비자성이기 때문에, C, Si, Mn 및 그런 것의 관계는 이 관계식에 의해 규제된다. 그리고, 이것은 많은 실험으로부터 명백하게 되었고 A/F≥2.40 (식 (5))의 조건은 비자성으로 실용상 충분하였다.

따라서, 전술한 식 (2) 및 (5)를 이용하므로써 C 와 Mn의 함량을 크게 변화시킨 경우, 양호한 분쇄성(Hv≥550)과 비자성 (A/F≥2.40)을 동시에 갖게되는 Si 규제량이 계산되었고 얻어진 결과를 표 2에 나타내었다. 표 2로부터 볼 수 있는 것 처럼, 만약 뚜렷한 테두리안에 나타낸 Si함량(중량%로 12.0%이하)은 C, Mn의 다양한 함량에 대하여 상기 목적에 따라 선택되어지고, 상기 양호한 분쇄성과 상기 비자성을 얻을 수 있다. 상기 표 2로부터 나타낸 것 처럼, 본 발명에서는 상기 Si함량은 분쇄성 및 비자성의 양방에 중요한 역할을 한다.

이상, 본 발명에 따른 철계 Si-Mn 합금분의 기본 성분인 C, Si, Mn함량을 제한한 이유 및 기본 성분으로 첨가된 미량의 P를 제한한 이유를 기술하였다. 만약, 1.0% 이하 Al 및 2.0% 이하 Ti를 다른 성분으로 상기 철계 Si-Mn합금에 첨가되었다면, 그들은 상기 분쇄성을 약간 개선하는 효과를 가진다. B, Mo, Cr, V, 및 Nb와 같은 다른 성분들은 상기 분쇄성 및 상기 비자성을 저해하지 않는 범위내에서 함유될 수 있다.

상기 철계 Si-Mn 합금분의 비투자율(μ)은 다음 이유에 대하여 1.10이하로 결정되었다. 상기 비투자율(μ)의 1.10은 철계 Si-Mn 합금분이 약간의 자성을 가지는 한계치이고, 일례로, 상기 철계 Si-Mn 합금분은 용접용 플럭스(flux)심 와이어(wire)에서 플럭스 원료로서 사용하는 경우의 용도 등을 고려하면, 비투자율(μ) 1.10 이하는 플럭스심 와이어 제조과정의 심(seam)용접시 용접결함을 전혀 발생시키지 않는다. 주편의 페라이트 양으로 상기 비투자율의 특성을 나타낸 것을 고려하면, 상기 비투자율(μ)의 1.10은 1 내지 2%(A/F≥2.40)의 페라이트 양과 일치한다. 이러한 사실들로부터, 상기에 기술된 합금분의 비투자율(μ)은 1.10이하로 결정된다.

그리고, 상기 철계 Si-Mn 합금분의 입경을 다음 이유에 있어서 212μm 이하로 결정하였다. 상기 철계 Si-Mn 합금분이 용접용 상기 플럭스 심 와이어의 제조과정에서 사용된 플럭스용 원료로 사용될 때, 만약 입경이 212μm 이하라면, 이것은 상기 와이어 제조과정에서 제조량을 개선, 상기 플럭스 성분의 편석을 방지 및 용접성능 변화의 감소와 같은 장점을 가진다. 따라서, 상기 입경은 212μm이하로 결정되었다.

다음, 상기 본 발명에 따른 철계 Si-Mn 합금에 Ni이 함유될 경우의 분쇄성 및 자성을 조사하였다. 그 결과, 중량%로 Ni을 30%이하의 범위에서 양호한 분쇄성 및 실질적인 비자성을 확보할 수 있는 일이 확인되었다. Ni의 함량을 증가시켰을 때, 상기 분쇄성 및 상기 비자성이 향상되었지만, 상기 주편의 비커스 경도(Hv)의 상승에 대한 Ni의 효과는 Mn보다 약간 적고 페라이트(α) 양의 감소에 대한 Ni의 효과는 Mn과 동등하였다.

<실시예>

실시예 1

소정(所定) 성분으로 배합된 원료는 고주파 유도가열로(용해량 2kg)에 의해 용해되었고 두께 10 내지 25mm의 주편으로 주형(鑄型)되었다. 상기 주편은 햄머(hammer)로 조분쇄된 후 도 4에 나타낸 형상과 같은 링 밀 (ring mill) 분쇄기를 사용하여 상기 분쇄성을 평가하였다. 도 4a는 링 밀 분쇄기의 도 4b에서 선 B-B'로 나타낸 횡단면도이고 도 4b는 도 4a에서 선 A-A'로 나타낸 수직단면도이다. 내부 링 2는 저부재 3과 결합된 외부 실린더 1안에 설치되어 있다. 만약 상기 저부재 3이 소정 조건에서 수평으로 진동되어 진다면, 상기 내부 링 2는 이동하고 상기 외부 실린더 1과 상기 내부 링 2 사이에 삽전(揷塡)된 상기 주편은 충격을 받아 분쇄된다. 상기 분쇄성은 다음과 같이 평가되어졌다.: 상기 링 밀 분쇄기로 조분쇄한 주편( 평균 사이즈: 10 내지 20mm)을 약 100g 장입시키고, 진폭 100mm, 진동수 1800g회/분, 60초 동안 충격을 가한 후, 입경 212μmm 이하가 90% 이상의 경우를 매우 양호(◎)한 것으로 평가하였고, 입경 212μmm 이하가 50% 이상의 경우를 양호(○)한 것으로 평가하였으며, 입경 212μmm 이하가 50% 미만인 경우를 불충분(△)한 것으로 평가하였다. 상기 시험의 결과를 표 1에 나타내었고 Si 및 C의 함량의 범위는 상기에 기술되어졌다. 표 1에서, No 1은 비교예이고 No, 2 및 No, 5는 본 발명의 예로써 양호한 분쇄성을 나타내었다.

실시예 2

소량의 원료(2kg)가 실시예 1과 유사한 방법으로 용해되었다. 표 3은 얻어진 합금분의 화학성분 및 얻어진 주편의 시험 결과(경도, 덴드라이트의 면적율, 페라이트 양, 및 분쇄성)를 나타내었다. No. 1 내지 No. 12 및 No. 18, No. 19 및 No. 21의 일례에서는 상기 분쇄성이 우수하였다. No. 2, No. 4, No. 5, No. 7, No. 8, No. 11, No. 12, 및 No. 21의 일례에서는 상기 페라이트 양이 드물고 이러한 실질적으로 비자성 철계 Si-Mn 합금분이 얻어졌음을 나타내었다. No. 11 및 No. 12의 일례에서는 적은 양의 Ti, Al이 첨가되었다. 이것에 대하여, No. 13 내지 No. 17 및 No. 20의 비교예에서는 상기 분쇄성이 불충분하고 이런 예에서 비커스 경도(Hv)는 550이하이고 상기 덴드라이트 면적율은 50%이상이었다. No. 18 내지 No. 21은 비커스 경도(Hv)와 덴드라이트 면적율(%)에 미치는 P첨가의 효과를 나타내었고, 만약 비교가 타성분이 거의 일치한 No. 18과 No. 19사이 및 No. 20과 No. 21사이에서 이루어진다면, P첨가의 효과는 매우 뚜렷함을 알 수 있다.

실시예 3

적은 양의 원료가 상기 실시예 1의 경우와 같이 용해되었다. 표 4는 얻어진 합금분의 화학성분, 자성 및 그 외의 특성치를 나타내었다. 본 발명의 No. 1 내지 No. 4 일례는, 오스테나이트 지수가 2.40 이상이고 상기 페라이트 양이 0.14%이하로 양호한 비자성을 나타내었고, 또한 분쇄성도 양호하였다. 한편, No. 5, No 6, No 7 비교 예에서는, 상기 오스테나이트 지수가 각각 1.44, 1.75 또는 2.14로 낮고, 많은 양의 페라이트 상이 석출되었고, 강자성을 나타내었다. 그리고 이것은 이러한 예에서 상기 경도(Hv)와 상기 분쇄성의 관계가 비정상적임을 나타내었다.

실시예 4

많은 양의 원료가 본 발명의 효과를 추가적으로 확인하기 위해 고주파 유도 가열로 (용해량 250kg)로 용해되었다. 원료는 용해되었고 두께 20 내지 50mm의 주편으로주형되었다. 상기 주편을 죠(jaw)분쇄기로 조대하게 분쇄한 후 로드 밀(rod mill)로 미세하게 분쇄하였고 그 후 메시(mesh) 212μm를 가진 체(sieve)로 걸러졌다. 상기 합금 분이 이 과정과 같이 제조되었다. 표 5는 얻어진 합금분의 화학성분, 입도분포 및 진동시료형자력계로 측정된 비투자율(μ), 또는 주편에서 측정된 비커스경도(Hv), 덴드라이트 면적율(%), 및 페라이트 메타에 의해 측정된 페라이트 양(%)을 나타내었다. 그 결과, 표 5에서 나타낸 자료로부터 본 발명의 청구항과 일치한 No. 1, No. 2, 및 No. 3 예들은 종래 기계적 분쇄방법에 있어서 상기 충분한 분쇄성과 약간의 비투자율을 가진다. 이것은 많은 양의 원료를 사용한 시험의 결과가 적은 양의 원료를 사용한 시험과 같다는 것이 확인되었다.

실시예 5

Ni을 함유한 합금분이 고주파 유도 가열로(용량 250kg)을 사용하여 실시예 4와 유사한 방법으로 제조되었다. 표 6은 얻어진 합금분의 화학성분, 입도분포 및 비투자율(μ), 또는 주편에서 측정된 비커스 경도(Hv), 덴드라이트 면적율(%) 및 페라이트 양(%)을 나타내었다. 그 결과, Ni을 함유한 실시예 No. 1 내지 No. 7은 기계적분쇄 방법으로 용이하게 분쇄될 수 있고, No. 1 내지 No. 5 실시예는 1.10이하의 비투자율(μ)로 실질적으로 비자성화되었다. 실시예 No. 5에서는 입경 212μmm 이상의 조대한 입자가 9%로 생산되었지만 그들은 로드 밀 분쇄기로 다시 분쇄되었고 212μmm이하의 적은 입자로 완전하게 제조할 수 있었다.

상기, 본 발명에 따라서, 철 성분의 함유량이 많고 실질적으로 비자성 철계인 상기 철계 Si-Mn 합금분 또는 철계 Si-Mn-Ni 합금분을 제조공정에 있어서, 극히 분쇄성이 양호하고, 용이하게 다량 생산하는 일이 가능하게 되었다.

Claims (5)

1. 중량%로,

   C : 0.40 내지 1.20%,

   Si : 5.0 내지 12.0%,

   Mn : 19.0 내지 42.0%, 및 잔부 Fe를 함유하고,

   다음 식,

   Si ≥ 11.89 - 2.92C - 0.077Mn을 만족하고:

   비커스경도 (Hv) ≥ 550, 및 조직의 덴드라이트 면적율 ≤ 50%인 것을 특징으로 하는 분쇄성이 양호한 철계 Si-Mn합금.
2. 중량%로,

   C : 0.40 내지 1.20%,

   Si : 5.0 내지 12.0%,

   Mn : 19.0 내지 42.0%, 및 잔부 Fe를 함유하고,

   다음 식,

   Si ≥ 11.89 - 2.92C - 0.077Mn,

   Si ≤ 8.3 C + 0.14Mn 을 만족하고:

   비커스 경도 (Hv) ≥ 550, 및 조직의 덴드라이트 면적율 ≤ 50%.

   비투자율(μ) ≤ 1.10인 것을 특징으로 하는 분쇄성이 양호한 철계 Si-Mn합금.
3. 제 1 항 내지 제 2 항에 있어서,

   입경은 212μm 이하인 것을 특징으로 하는 분쇄성이 양호한 철계 Si-Mn합금으로 제조된 철계 Si-Mn 합금분.
4. 제 3 항에 있어서,

   추가적으로 Ni은 중량퍼센트로, 30% 이하로 함유된 것을 특징으로 하는 분쇄성이 양호한 철계 Si-Mn 합금.
5. 제 4 항에 있어서,

   입경은 212μm 이하인 것을 특징으로 하는 분쇄성이 양호한 철계 Si-Mn-Ni 합금으로 제조된 철계 Si-Mn-Ni 합금분.