KR100376927B1 - 소입열처리성과파인블랭킹가공성이우수한중탄소강및중탄소강판제조방법 - Google Patents

소입열처리성과파인블랭킹가공성이우수한중탄소강및중탄소강판제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차부품 및 기계부품 등에 사용되는 중탄소강대를 제조하기 위한 중탄소강 및 이를 이용한 제조방법에 관한 것으로, 중량%로, C:0.15-0.35%, Si:0.1-0.5%, Mn:0.5-1.5%, Cr:0.1-1.0%, S:0.005%이하, P:0.02%이하, B:0.0005-0.005%, Ti/N : 2-7를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 소입열처리성과 파인블랭킹 가공성이 우수한 중탄소강과, 상기 조성으로 이루어진 강재를 먼저, 가열온도 1240℃이하에서 가열시간을 250분이하로 하여 열간압연한 후, 권취온도를 550℃∼630℃로 하여 열연강판을 제조하고, 제조된 열연강판을 Ac1변태온도 이하에서 구상화소둔을 실시하는 소입열처리성과 파인블랭킹 가공성이 우수한 중탄소강대의 제조방법을 요지로 한다.
본 발명에 의하면 저탄소강과 고탄소강의 중간범위의 탄소함량을 갖게 하고 개재물 및 미세조직의 제어를 통해 저탄소강 수준의 우수한 파인블랭킹을 성을 가지게 하고, 또한 미량의 보론 첨가 및 합금원소를 첨가하여 고탄소강 수준의 소입열처리성을 동시에 확보함으로써 기계부품 및 자동차 부품의 안전성을 얻을 수 있고, 중탄소강대의 수요증가 및 수요가의 다양한 요구에 대응할 수 있는 효과가 제공된다.

Description

소입열처리성과 파인블랭킹 가공성이 우수한 중탄소강 및 중탄소강판 제조방법
본 발명은 자동차부품 및 기계부품 등에 사용되는 중탄소강 및 중탄소강판 제조방법에 관한 것이고, 보다 상세하게는 소입열처리성이 높으면서도 파인블랭킹 가공성이 우수한 중탄소강 및 중탄소강판 제조방법에 관한 것이다.
근래에 와서 기계부품 및 자동차 부품의 많은 부분은 블랭킹 가공을 통해 제조된다. 블랭킹 가공이란 강판을 펀치와 다이사이에 넣고 펀치로 눌러 전단가공하는 것을 말한다. 블랭킹 종류는 일반적으로 일반블랭킹과 파인블랭킹으로 나눌 수 있는데, 일반블랭킹 작업은 단순히 강판을 다이위에 놓고 펀치로 내리치면서 부품을 가공하는 작업인데 비해, 파인블랭킹 작업은 블랭킹홀더로 강판을 움직이지 못하도록 고정시킨 상태에서 상부펀치와 하부펀치로 강판을 동시에 잡고 서서히 밑으로 잡아 당기면서 부품을 가공하는 작업이다.
일반블랭킹으로 제조된 부품은 전단면이 30%이고, 파단면이 70%로서 블랭킹 단면이 좋지 못하고, 부품이 정밀하지 못하며, 또한 가공시 약간의 변형이 발생한다. 이에 반해 파인블랭킹으로 가공된 부품은 전단면이 100%이기 때문에 매우 미려한 블랭킹 단면을 가지며, 부품의 정밀도가 기계가공부품의 수준이며, 가공시에 변형이 전혀 발생하지 않는다. 또한 파인블랭킹은 일반블랭킹에 비해 2차가공을 필요로 하지 않기 때문에 생산공정을 생략할 수 있고, 또한 기계가공과 유사한 정밀한 부품을 만들면서도 기계가공보다는 생산성이 매우 높기 때문에 최근에 와서 각광을 받고 있다.
파인블랭킹의 가공방식은 일반블랭킹과 가공방식이 크게 다르기 때문에, 파인블랭킹용으로 요구되는 소재의 특성도 다르다. 즉 파인블랭킹용 소재가 갖추어야 할 조건은 이방성이 없이 균일하고, 또한 연성이 커야 한다는 것이다.
파인블랭킹용 강판의 제조방법은 저탄소강에서 고탄소강에 이르기까지 여러 가지 종류가 있다. 일본공개특허공보(JP 58-104160 A)와 일본특허공보(JP 5-14784 B2)에는 탄소함량이 비교적 낮은 저탄소강을 이용하여 파인블랭킹용 강판제조법이 개시되어 있으나, 저탄소강은 경도가 낮고 연성이 우수하므로 파인블랭킹 가공성은 우수할 수 있으나 소입열처리성이 나쁘기 때문에 기계부품에서 많이 요구되는 부품 중심부까지의 고경도와 고강도를 얻기가 힘들고, 또한 두꺼운 부품을 제조할 수 없는 문제점이 있다.
소입열처리성을 향상시키고 열처리후 고강도를 얻기 위해 탄소함량을 높인 파인블랭킹용 고탄소강의 제조방법이 일본특허공보(JP 62-2008 B2)에 개시되어 있으나, 탄소함량이 높아지면 퍼얼라이트량이 많아 구상화소둔후에도 경도가 높고 연성이 낮아 부품의 파인블랭킹 가공성이 저하될 뿐만 아니라 파인블랭킹 금형의 마모가 심해져서 금형을 자주 교체해야 하는 문제점이 있다.
이에 본 발명자는 고탄소강의 높은 소입열처리성과 저탄소강의 우수한 파인블랭킹 가공성을 동시에 가지는 강을 얻기 위해 연구와 실험을 거듭하고, 그 결과에 근거하여 본발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 저탄소강과 고탄소강의 중간조성범위를 가진 중탄소강을 이용하여 개재물 및 미세조직을 조절하여 저탄소강 수준의 우수한 파인블랭킹 가공성을 가지게 하고, 미량의 붕소(B) 및 Mn, Cr 등의 합금원소를 첨가하여 고탄소강 수준의 우수한 소입열처리성을 가지게 함으로써 소입열처리성과 파인블랭킹 가공성을 동시에 가지는 중탄소강 및 중탄소강판 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따르면, 상기 목적을 달성하기 위하여, 소입열처리성과 파인블랭킹 가공성을 동시에 가지는 중탄소강은 중량%로, C : 0.15 ~ 0.35%, Si : 0.1 ~ 0.5%, Mn : 0.5 ~ 1.5%, Cr : 0.1 ~ 1.0%, S : 0.005% 이하, P : 0.02% 이하, B : 0.0005 ~ 0.005%, Ti/N : 2 ~ 7를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 소입열처리성과 파인블랭킹 가공성을 동시에 가지는 중탄소강판 제조방법은 중량%로, C : 0.15 ~ 0.35%, Si : 0.1 ~ 0.5%, Mn : 0.5 ~ 1.5%, Cr : 0.1 ~ 1.0%, S : 0.005% 이하, P : 0.02% 이하, B : 0.0005 ~ 0.005%, Ti/N : 2 ~ 7을 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 강재를 1240℃ 이하의 가열온도에서 250분 미만의 시간동안 가열하여 열간압연한 후, 권취온도를 550℃∼630℃로 하여 열연강판을 제조하고, 제조된 열연강판을 Ac1변태온도 이하에서 구상화소둔을 실시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 소입열처리성과 파인블랭킹 가공성을 동시에 가지는 중탄소강은 중량%로, C : 0.15 ~ 0.35%, Si : 0.1 ~ 0.5%, Mn : 0.5 ~ 1.5%, Cr : 0.1 ~ 1.0%, S : 0.010% 이하, P : 0.02% 이하, B : 0.0005 ~ 0.005%, Ti/N : 2 ~ 7, Ca : 0.001 ~ 0.01%를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 소입열처리성과 파인블랭킹 가공성을 동시에 가지는 중탄소강판 제조방법은 중량%로, C : 0.15 ~ 0.35%, Si : 0.1 ~ 0.5%, Mn : 0.5 ~ 1.5%, Cr : 0.1 ~ 1.0%, S : 0.010% 이하, P : 0.02% 이하, B : 0.0005 ~ 0.005%, Ti/N : 2 ~ 7, Ca : 0.001 ~ 0.01%를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 강재를 1240℃ 이하의 가열온도에서 250분 미만의 시간동안 가열하여 열간압연한 후, 권취온도를 550℃ ~ 630℃로 하여 열연강판을 제조하고, 제조된 열연강판을 Ac1변태온도 이하에서 구상화소둔을 실시하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
본 발명자는 중탄소강의 소입 열처리성 및 파인블랭킹 가공성에 영향을 미치는 강에 함유된 원소, 즉 탄소(C), 붕소(B), Mn, Cr, S, Ca의 작용과 열간압연조건 및 구상화소둔 조건 등의 제조조건을 연구한 결과, 탄소(C), 붕소(B), Mn, Cr, S,Ca를 적절히 함유시킨 강에서 소입열처리성과 파인블랭킹 가공성이 우수한 중탄소강을 제조할 수 있음을 알았다.
상기한 바와 같은 관점으로부터 본 발명의 일실시예에 따른 소입열처리성과 파인블랭킹 가공성이 우수한 중탄소강은 중량%로, C : 0.15 ~ 0.35%, Si : 0.1 ~ 0.5%, Mn : 0.5 ~ 1.5%, Cr : 0.1 ~ 1.0%, S : 0.005% 이하, P : 0.02% 이하, B : 0.0005 ~ 0.005%, Ti/N : 2 ~ 7를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 소입열처리성과 파인블랭킹 가공성을 동시에 가지는 중탄소강은 중량%로, C : 0.15 ~ 0.35%, Si : 0.1 ~ 0.5%, Mn : 0.5 ~ 1.5%, Cr : 0.1 ~ 1.0%, S : 0.010% 이하, P : 0.02% 이하, B : 0.0005 ~ 0.005%, Ti/N : 2 ~ 7, Ca : 0.001 ~ 0.01%를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 중탄소강판 제조방법은 상기와 같은 조성의 강재를 1240℃ 이하의 가열온도에서 250분 미만의 시간동안 가열하여 통상의 열간압연조건으로 열간압연한 후 권취온도를 550℃ ~ 630℃로 하여 열연강판을 제조한 후, 제조된 열연강판을 Acl변태온도이하에서 구상화소둔을 행한다.
이하, 본 발명에 따른 중탄소강의 조성범위 한정이유에 대하여 설명한다.
탄소(C)는 강의 경도를 높이는 가장 중요한 원소로써 0.15 ~ 0.35중량%(이하, 간단히 "%"라고 함) 정도 함유된다. 소입과 템퍼링열처리에 의해 기계부품에필요한 경도(Hv: 예를 들어, 300)를 얻기 위해서는 C가 적어도 0.15%이상 함유되는 것이 필요하다. 그러나, C 함유량 너무 많으면, 구상화 소둔후의 경도가 높아지고 연성이 감소하여 파인블랭킹 가공성이 크게 떨어지므로, C 함유량은 0.35% 이하로 제한한다.
규소(Si)는 탈산작용하는 아주 중요한 원소로서, 0.1 ~ 0.5% 함유된다. Si 함유량이 너무 적으면 탈산효과가 적으므로 0.1% 이상 함유시킨다. 그러나, Si 함유량이 너무 많으면 재가열시 탈탄이 심하게 되고, 또한 적스케일이 발생하여 산세가 어려워 표면결함이 발생하기 쉽고 고용강화에 의해 경도가 높고 연성이 저하되므로, Si 함유량은 0.5% 이하로 제한한다.
망간(Mn)은 소입성을 향상시키는 중요한 원소이며, 그 효과를 얻기 위해 0.5%이상 함유시켜야 한다. 그러나, Mn 함유량이 증가하면, 퍼얼라이트와 페라이트가 층상으로 분포하는 조직(이하, '밴드조직'이라 함)이 발생하기 쉽고, 세멘타이트의 구상화를 억제하며, 경도를 높이고 연성을 저하시키기 때문에, Mn의 상한치 1.5%로 한정하였다.
크롬(Cr)은 Mn에 비해 고용강화 효과가 적고 밴드조직의 발달을 조장하지 않으면서 소입성을 향상시키는 유효한 원소이다. 본 발명에서는 주로 밴드조직 발달을 억제하고 소입성을 향상시킬 목적으로 Cr을 첨가하였으며, 그 하한치를 0.1%로 하였다. 그러나, Cr이 너무 많이 첨가되면 경도가 높아지고 연성이 저하되기 때문에 그 상한치를 1.0%로 하였다.
황(S)는 유화물을 형성하여 열간압연시 압연방향으로 길게 연신되어 강판의이방성을 크게 하기 때문에 파인블랭성을 크게 저하시킨다. S 함유량이 적으면 적을수록 좋지만 파인블랭킹 가공성을 크게 저하시키지 않은 범위인 0.005%를 그 상한치로 설정하였다.
인(P)는 세멘타이트를 안정화시켜 구상화를 방해하고, Mn과 함께 존재하여 편석되어 밴드조직을 조장하는 역할을 하기 때문에 상한치를 0.02%로 설정하였다.
붕소(B)는 오스테나이트 결정립계에 편석되어 소입열처리시 퍼얼라이트의 생성을 억제하여 경화능을 향상시키는 중요한 원소로서, 최소 0.0005%이상이 함유되어야 경화능이 높아진다. 그러나, B가 0.005%이상 함유되면 경화능을 향상시키는 효과가 적고, 강중에 붕소 질화물이나 붕소 탄화물을 형성하여 연성을 오히려 낮추는 역할을 한다.
티타늄(Ti)는 B가 산화물이나 질화물을 형성하여 경화능향상 효과를 저하시키는 것을 미리 방지하기 위해 첨가된다. B가 고용된 상태에서 경화능의 효과를 가지기 위해 Ti/N의 비가 최소 2이상이 되어야 하지만, Ti/N 비가 너무 높으면 티타늄 탄질화물이 형성되어 기지의 경도가 높아지고 연성이 감소하므로 Ti/N비의 상한치를 7로 하였다.
칼슘(Ca)는 유화물을 구상화시켜 재질의 이방성을 감소시키기 위해 첨가되었으며, Ca 첨가 효과를 얻기 위해서는 최소 0.001% 이상은 함유해야 한다. 그러나, Ca가 너무 많으면 산화물계의 비금속개재물이 증가하여 연성을 저하시키기 때문에 Ca 함유량을 0.1% 이하로 한정한다.
한편 Ca가 첨가될 때에도 S 함유량은 적을수록 좋지만 Ca가 존재할 때 S는MnS보다 CaS로 먼저 석출하기 때문에 S가 재질이방성에 미치는 영향이 감소하게 된다. 따라서 Ca 첨가시에는 S 함유량의 상한치를 0.01%로 한정한다.
이하, 상기와 같은 성분의 강재를 이용하여 중탄소강판을 제조하는 방법에 대해서 설명한다.
상기와 같은 조성의 중탄소강을 이용하여 강판을 제조하는 공정에 있어, 열간압연 공정에서는 표면탈탄 방지와 조직을 미세화시켜 밴드조직의 억제가 중요하다.
표면탈탄은 고탄소강의 소입성을 감소시켜 내마모성 및 내구성을 저해할 뿐만 아니라 열처리시에도 변형을 초래한다. 이를 방지하기 위해 재가열온도를 낮추고 시간을 줄여야 한다. 열연강판 두께의 1.0% 이하 정도의 표면탈탄은 최종열처리재의 경도 및 변형에 큰 영향을 주지 않으므로, 이를 위해 가열온도는 1240℃ 이하, 가열시간은 250분 미만으로 제한하였다.
조직미세화를 통한 밴드조직 억제는 구상화소둔성, 파인블랭킹 가공성, 연성, 소입열처리성을 향상시키기 위해 중요하다. 즉, 조직이 미세하고 밴드조직이 억제될수록 구상화소둔시 세멘타이트의 구상화가 미세하고 조기에 이루어지며, 이에 따라 강도가 낮아지고 연성이 높아 파인블랭킹 가공성이 향상되고, 소입열처리성도 향상된다. 열연강판에서 조직미세화는 권취온도에 가장 크게 좌우되는데, 권취온도가 높을수록 조직이 조대화 되고 밴드조직이 발달하여 구상화가 어려워진다.
그러나, 권취온도가 너무 낮게되면 조직은 미세하지만 베이나이트가 생성되어 강도가 너무 높게 되고 구상화소둔후에도 경도가 높아 아 파인블랭킹금형의 마모가 크게 초래된다. 따라서, 권취온도는 550℃ ~ 630℃로 제한하였는데, 630℃ 이상에서는 조대한 조직이 생성되고 밴드조직도 발달하며, 550℃ 이하에서는 베이나이트조직이 되면서 강도가 증가하고 구상화소둔후에도 경도가 높기 때문이다.
본 발명에서는 상기한 바와 같은 열간압연공정을 거쳐 얻어진 열연강판을 Acl변태온도 이하에서 구상화소둔을 행하고, 그 후에 얻어진 구상화 소둔강판을 이용하여 파인블랭킹 가공을 행하고, 오스테나이트 변태가 일어나는 변태온도인 Ac3변태온도보다 30℃이상 높은 통상의 소입열처리 온도에서 통상의 시간동안 유지한 후 유냉을 통해 마르텐사이트조직을 얻은 후 최종제품에서 요구하는 경도로 템퍼링을 행하여 제품을 얻을 수 있다.
상기 구상화소둔과정에 있어 Acl변태온도 이상에서 소둔을 행하면 구상화된 세멘타이트의 크기가 조대화되거나 또는 조대한 퍼얼라이트가 다시 생성되어 파인블랭킹 가공성이 저하되거나 소입열처리성이 저하된다. 따라서 구상화소둔온도는 Acl변태온도 이하로 한다.
상기 소입열처리의 온도 및 시간은 통상적인 조건을 적용할 수 있으며, 기계부품에 필요한 경도를 얻기 위해서는 Ac3변태온도보다 30℃ 이상의 온도에서 세멘타이트가 충분히 고용되도록 유지한 다음 기름에 소입하고 최종제품의 경도를 얻기 위해 템퍼링을 행하는 것이 바람직하다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
[실시예 1]
하기 표 1과 같은 성분을 갖는 강재들을 준비하였다. 강종 No. 1-5는 본 발명에서 규정하는 화학성분 범위내의 강이고, 강종 No. 6-13은 본발명에서 비교를 위해 용해한 강이다.
[표 1]
열연강판의 표면탈탄을 억제하기 위한 재가열조건을 도출하기 위해 상기 표 1의 발명강 1의 조성을 갖는 강재는 가열온도를 1240℃로 일정하게 두고 가열시간을 220분, 250분, 280분으로 설정해서 가열한 후 통상의 열간압연 조건을 압연하였다. 두께 5.0mm의 열연강판을 제조한 후 표면 탈탄깊이를 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 하기 표 2에 나타난 바와 같이, 가열기간이 길어짐에 따라 탈탄층의 깊이가 증가함을 알 수 있으며, 본 발명에서 목표로 하는 열연강판 두께의 1.0% 범위 내에서의 탈탄층을 얻기 위한 온도와 시간의 가열조건은 1240℃ 이하의 가열온도와 250분 미만의 가열시간임을 알 수 있다.
[표 2]
[실시예 2]
실시예 2에서는 열간압연후 권취조건을 도출하기 위해 상기 표 1의 발명강 1의 조성을 갖는 강재는 가열온도를 1240℃로 일정하게 두고 230분 동안 가열한 후 통상의 열간압연 조건, 즉 850℃에서 두께 5.0㎜로 마무리 압연하고, 이 후에 각각 500℃, 600℃, 650℃에서 권취하여 두께 5.0㎜의 열연강판을 제조하였다.
상기 열연강판을 산세하고 비산화성 분위기에서 구상화소둔을 행하여 구상화소둔강판을 제조하였다. 구상화소둔은 통상의 조건인 Acl변태온도보다 낮은 710℃에서 10시간동안 행하였다. 이와 같이 제조된 열연강판에 대해서는 경도를 측정하였고, 구상화강판에 대해서는 경도 및 파인블랭킹 가공성을 측정하였다. 파인블랭킹 가공성 측정방법은 파인블랭킹 프레스를 이용하여 두께 5.0㎜의 자동차용 도어 부품을 직접 제작하였으며, 제조된 제품으로부터 전단면이 90%이상이면 양호(◎ 표시), 전단면이 90% 이하이면 보통(○ 표시)으로 나타내었으며, 측정부품수는 각각 50개씩으로 하였다. 표 3에는 그 결과를 나타내었다.
[표 3]
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 권취온도가 500℃인 경우에, 열연강판은 베이나이트 조직을 가지며 구상화소둔후에는 탄화물이 미세하게 분포하여 파인블랭킹가공성은 우수하였지만 경도가 너무 높아 금형의 수명이 짧아지는 문제가 있다.
본 발명의 조건인 권취온도가 600℃인 경우에는 열연강판에서 페라이트와 퍼얼라이트가 미세하게 분포하여 구상화소둔 후에는 세멘타이트가 균일하게 분포하여 파인블랭킹 가공성이 우수하다. 권취온도가 650℃인 경우에는 열연강판에서 페라이트와 퍼얼라이트가 밴드상으로 분포하고 구상화소둔 후에는 세멘타이트가 불균일하게 분포하여 경도가 낮지만 파인블랭킹 가공성이 우수하지 못함을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에서 목표로 하는 금형수명도 길고 파인블랭킹 가공성도 우수한 권취온도 범위는 550 ~ 630℃ 범위임을 알 수 있다.
[실시예 3]
다음은 상기 표 1의 강종들을 이용하여 가열온도 1240℃에서 230분 동안 가열한 후, 통상의 열간압연조건인 850℃에서 두께 5.0㎜로 마무리 압연한 후 600℃에서 권취하였다. 권취된 열연판을 산세하고 비산화성 분위기에서 구상화소둔을 행하였다. 구상화소둔은 Ac1온도 이하인 710℃에서 10시간 행하였다. 구상화 소둔강판을 이용하여 파인블랭킹 가공을 한 후 880℃에서 30분간 가열한 후 60℃ 온도의 기름에 소입하였다. 구상화소둔 강판에 대해서는 경도 및 파인블랭킹 가공성을 측정하였고, 소입강판에 대해서는 중심부의 경도를 측정하여 소입성을 평가하였다. 파인블랭킹 가공성 평가 방법은 실시예 2에서 언급된 방법과 동일하다.
상기와 같이 측정된 결과를 각 합금원소의 특성을 알아보기 편리하도록 구분하여 표 4 내지 표 7에 나타내었다. 이때, 본 발명에서 목표로 하는 자동차 부품 및 기계부품의 구상화소둔후의 경도(Hv)는 160 이하이며, 파인블랭킹 가공성은 전단면이 90%이상으로 우수해야 하고, 소입후 400℃에서 1시간 템퍼링을 했을 때 경도(Hv)가 300 이상이 되는 것이다. 이를 위해서는 중심부의 소입경도(Hv)가 500 이상이 되어야 한다.
먼저, 하기 표 4는 탄소의 영향을 살펴본 것이다. 즉, 하기 표 4에 나타난 바와 같이 탄소량이 0.1%일때는 파인블랭킹 가공성은 양호하지만 소입경도가 목표로 하는 값보다 너무 낮고, 탄소량이 0.45%에서는 소입경도는 만족하지만 구상화소둔판 상태에서의 경도가 너무 높아 파인블랭킹 가공성이 우수하지 못함을 알 수 있다. 따라서 목표로 하는 파인블랭킹 가공성과 경도를 동시에 얻기 위해서는 탄소 범위가 0.15-0.35%가 적정함을 알 수 있다.
[표 4]
하기 표 5는 Cr의 영향을 살펴본 것이다. 하기 표 5에 나타난 바와 같이, Cr량이 0.7%에서는 구상화소둔후의 경도 상승은 크게 높지 않고 파인블랭킹 가공성도 양호하지만 Cr량이 1.5%에서는 Cr이 세멘타이트의 구상화를 억제하기 때문에 구상화소둔 경도가 매우 높게 되고 파인블랭킹 가공성도 저하됨을 알 수 있다.
[표 5]
하기 표 6에는 B량 및 Ti량의 영향을 살펴본 것이다. 하기 표 6에 나타난 바와 같이, B와 Ti은 구상화소둔성이나 파인블랭킹 가공성에는 큰 영향을 미치지 않으나, B가 첨가되지 않으면 소입경도가 상당히 저하되는데, 이것은 B가 미량 첨가되어도 소입성을 크게 향상시키기 때문이다. 그리고 B는 첨가되어 있으나 Ti가 첨가되지 않으면, B가 주로 BN으로 석출하여 소입성 향상에는 크게 기여하지 않음을 알 수 있다. 즉, Ti 첨가의 목적은 Ti가 B보다 질소(N)에 대한 친화력이 크기 때문에 강중에 N이 BN을 생성하기에 앞서 TiN을 형성하여 B이 용질상태로 존재하게 함으로써 소입성을 향상시킨다.
[표 6]
하기 표 7은 S량 및 Ca량의 영향을 살펴본 것이다. 하기 표 7에 나타난 바와 같이 Ca가 첨가되지 않은 경우에는 S가 0.004%일 때는 파인블랭킹 가공성이 양호하나 S가 0.01%에서는 파인블랭킹 가공성이 저하된다. 이것은 S가 Mn과 결합하여 MnS 개재물을 형성하는데, MnS 개재물은 연성이 커서 열간압연도중 쉽게 길게 연신되기 때문이다. 한편 Ca가 첨가되는 경우에는 S량이 다소 많아도 파인블랭킹 가공성이 개선되나, S가 너무 많으면 Ca를 첨가해도 연신되는 유화물량이 많아 파인블랭킹 가공성이 저하된다. 따라서 파인블랭킹 가공성을 확보하기 위해서는 S를 0.005% 이하로 낮추는 것이 필요하지만 S를 0.005% 이하로 낮추지 못할 경우에는 Ca를 첨가하여 개재물을 구상화시킴으로써 파인블랭킹 가공성을 개선할 수 있다. 그러나 Ca를 첨가하는 경우에도 S가 너무 많으면 파인블랭킹 가공성이 저하되기 때문에 Ca를 첨가한 강에서도 S를 0.01% 이하로 하여야 한다.
[표 7]
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 저탄소강과 고탄소강의 중간범위의 탄소함량을 갖게 하고 개재물 및 미세조직의 제어를 통해 저탄소강 수준의 우수한 파인블랭킹 가공성을 가지게 하고, 또한 미량의 붕소 첨가 및 합금원소를 첨가하여 고탄소강 수준의 소입열처리성을 동시에 확보함으로써 기계부품 및 자동차 부품의 안전성을 얻을 수 있고, 중탄소강판의 수요증가 및 수요가의 다양한 요구에 대응할 수 있는 효과가 제공된다.

Claims (4)

  1. 중량%로, C : 0.15 ~ 0.35%, Si : 0.1 ~ 0.5%, Mn : 0.5 ~ 1.5%, Cr : 0.1 ~ 1.0%, S : 0.005% 이하, P : 0.02% 이하, B : 0.0005 ~ 0.005%, Ti/N : 2 ~ 7를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 것을 특징으로 하는 소입열처리성과 파인블랭킹 가공성이 우수한 중탄소강.
  2. 중량%로, C : 0.15 ~ 0.35%, Si : 0.1 ~ 0.5%, Mn : 0.5 ~ 1.5%, Cr : 0.1 ~ 1.0%, S : 0.005% 이하, P : 0.02% 이하, B : 0.0005 ~ 0.005%, Ti/N : 2 ~ 7를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 강재의 중탄소강판 제조방법에 있어서,
    상기 강재를 1240℃ 이하의 가열온도에서 250분 미만의 시간동안 가열하고 열간압연한 후, 권취온도를 550℃∼630℃로 하여 열연강판을 제조하고, 제조된 열연강판을 Ac1변태온도 이하에서 구상화소둔을 실시하는 것을 특징으로 하는 소입열처리성과 파인블랭킹 가공성이 우수한 중탄소강판의 제조방법.
  3. 중량%로, C : 0.15 ~ 0.35%, Si : 0.1 ~ 0.5%, Mn : 0.5 ~ 1.5%, Cr : 0.1 ~ 1.0%, S : 0.010% 이하, P : 0.02% 이하, B : 0.0005 ~ 0.005%, Ti/N : 2 ~ 7, Ca : 0.001 ~ 0.01%를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 소입열처리성과 파인블랭킹 가공성이 우수한 중탄소강.
  4. 중량%로, C : 0.15 ~ 0.35%, Si : 0.1 ~ 0.5%, Mn : 0.5 ~ 1.5%, Cr : 0.1 ~ 1.0%, S : 0.010% 이하, P : 0.02% 이하, B : 0.0005 ~ 0.005%, Ti/N : 2 ~ 7, Ca : 0.001 ~ 0.01%를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 강재의 중탄소강판 제조방법에 있어서,
    상기 강재를 1240℃ 이하의 가열온도에서 250분 미만의 시간동안 가열하고 열간압연한 후, 권취온도를 550℃∼630℃로 하여 열연강판을 제조하고, 제조된 열연강판을 Ac1변태온도 이하에서 구상화소둔을 실시하는 것을 특징으로 하는 소입열처리성과 파인블랭킹 가공성이 우수한 중탄소강판의 제조방법.
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