KR100406428B1 - Co-free high speed steel having superior hardness by modifying Si content and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 절삭기계가공의 공구로 사용되는 고속도공구강에 관한 것으로, 그 목적은 고가의 Co나 희토류원소의 첨가 없이 Si과 Cu의 함량을 제어하여 로크웰경도가 우수한 코발트 무함유 고속도 공구강과 그 제조방법을 제공함에 있다.The present invention relates to a high speed steel ball used as a cutting machine tool, and its object is to control the content of Si and Cu without the addition of expensive Co or rare earth elements, so that the high-speed cobalt-free tool steel having excellent Rockwell hardness and its manufacturing method In providing.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량비로 C : 0.75-1.1%, Si : 0.32-1.0%, Mn : 0.5%이하, Cr : 3.7-4.5%, Ni : 0.30%이하, Mo : 4.5-5.5%, W : 5.5-6.8%, V : 1.7-2.2%, Cu : 0.6%이하, 나머지 Fe와 불가피한 불순물로 조성되는 Si 제어에 의한 경도가 우수한 코발트 무함유 고속도공구강과 상기와 같이 조성되는 강을1100-1150oC에서 균질화처리하여 열간가공하는 것을 포함하여 이루어지는 Si 제어에 의한 경도가 우수한 코발트 무함유 고속도 공구강의 제조방법에 관한 것을 그 기술적요지로 한다.The present invention for achieving the above object, by weight ratio C: 0.75-1.1%, Si: 0.32-1.0%, Mn: 0.5% or less, Cr: 3.7-4.5%, Ni: 0.30% or less, Mo: 4.5-5.5 %, W: 5.5-6.8%, V: 1.7-2.2%, Cu: 0.6% or less, the cobalt-free high-speed coated oral with excellent hardness by Si control composed of the remaining Fe and unavoidable impurities and the steel formed as described above The technical gist of the present invention relates to a method for producing a cobalt-free high-speed tool steel having excellent hardness by Si control including homogenizing and hot working at 1100-1150 ° C.

Description

Si제어에 의해 경도가 우수한 코발트 무함유 고속도공구강과 그 제조방법{Co-free high speed steel having superior hardness by modifying Si content and method for manufacturing the same}Co-free high speed steel having excellent hardness by Si control and its manufacturing method {Co-free high speed steel having superior hardness by modifying Si content and method for manufacturing the same}

본 발명은 절삭기계가공의 공구로 사용되는 고속도공구강에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 Si 함량제어를 통해 경도를 향상시킨 코발트 무함유 고속도공구강에 관한 것이다.The present invention relates to a high-speed coated oral cavity used as a tool for cutting machining, and more particularly, to a cobalt-free high-speed coated oral which has improved hardness through Si content control.

일반적으로 고속도공구강은 타 강종에 비해 경도가 높아 기계부품을 가공하는 가공용 공구의 기본 소재로 널리 사용되고 있다. 가장 널리 사용되고 있는 M2 고속도공구강은 록크웰(Rockwell) 경도로 최대 63-65의 경도분포를 갖는 것으로 알려져 있다. 그런데, 통상적인 경도치는 적절한 인성을 필요로 하므로 약 64수준을 안정적으로 확보하는 것이 필요하나, 실제 64이상을 확보하는 것이 매우 어렵다.In general, high-speed coated oral steel is widely used as a basic material for machining tools for machining mechanical parts due to its higher hardness than other steel grades. The most widely used M2 high speed steel is known as Rockwell hardness, with a hardness distribution of up to 63-65. By the way, since the normal hardness value needs appropriate toughness, it is necessary to secure about 64 levels stably, but it is very difficult to secure more than 64 actually.

M2 고속도공구강은 고탄소계 M2와 저탄소계 M2강의 2종류가 있다. 통상적인 M2 고속도공구강은 고탄소계 M2강에서 록크웰 경도를 64이상 안정적으로 확보하기가 상대적으로 쉽지만, 고탄소계 M2강은 상대적으로 높은 탄소와 탄화물 형성원소의 함량이 높아 열간가공성이 열악해진다는 문제점이 있어 봉상압연에 의한 선재나 봉재생산을 위한 대량생산체계에는 부적합하다. 그러므로 상업적으로 널리 사용되고 있는 M2 고속도공구강은 저탄소계 M2강이다. 따라서, 저탄소계 M2강에서 록크웰 경도를 64이상으로 확보하는 것이 이 기술분야에서의 핵심과제이다.There are two kinds of M2 high speed steels: high carbon M2 and low carbon M2 steel. Conventional M2 high speed steel is relatively easy to secure Rockwell hardness more than 64 in high carbon M2 steel, but high carbon M2 steel has relatively high content of carbon and carbide forming elements, resulting in poor hot workability. It is not suitable for mass production system for wire rod or rod production by rod rolling. Therefore, M2 high-speed steel is widely used commercially low carbon M2 steel. Therefore, securing a Rockwell hardness of 64 or higher in low carbon M2 steel is a key challenge in this technical field.

상기의 고속도공구강의 경도를 향상시키기 위한 방법으로 미국특허 3,859,081호가 있다. 이 선행기술에서는 코발트(Co)를 5-7%정도 함유하게 하여 기지조직의 경도와 미세한 2차 탄화물을 증가시켜 최대 록크웰 경도가 66-69 수준까지도 달성 가능하다. 이러한 계열의 고속도공구강은 주로 고품위용으로 사용되며 코발트의 높은 가격에 의해 경제적인 부담이 있다.US Patent No. 3,859,081 is a method for improving the hardness of the high-speed coating oral. In this prior art, cobalt (Co) is contained 5-7% to increase the hardness of the matrix and fine secondary carbides to achieve a maximum Rockwell hardness of 66-69. This series of high-speed coated oral steel is mainly used for high quality, and there is an economic burden due to the high price of cobalt.

또 다른 방법은 분말야금법에 의해 고속도공구강 공구를 제조하는 방법으로 미국특허 5,435,827호가 있다. 분말야금법은 미세한 합금 분말입자를 이용하므로 일반적으로 주조 잉곳을 이용하여 제조하는 경우에 발생하는 잉곳 중심부의 편석이나 조대한 공정탄화물의 발생을 억제할 수 있다. 그러므로 상대적으로 균일한 금속조직을 갖는 고속도공구강을 제조할 수 있다는 장점이 있지만 복잡한 성형공정으로 인하여 그 제조단가가 일반 주조 및 압연공정을 이용하는 방법에 비해 매우 비싸다는 단점이 있다.Another method is a method of manufacturing a high-speed coated oral tool by powder metallurgy, which is described in US Pat. No. 5,435,827. Since the powder metallurgy uses fine alloy powder particles, it is possible to suppress segregation at the center of the ingot and generation of coarse eutectic carbides, which generally occur when manufactured by casting ingots. Therefore, there is an advantage that can be manufactured high-speed coating oral with a relatively uniform metal structure, but the manufacturing cost is very expensive compared to the method using the general casting and rolling process due to the complex molding process.

또한, 일본 공개특허공보 소57-198250호에서는 희토류 원소를 첨가함으로써 경도 및 기계적 특성 향상을 도모하고 있으나, 희토류 원소는 Co보다도 몇 배나 고가인 관계로 실제제품에는 거의 적용되지 않고 있다.Further, Japanese Laid-Open Patent Publication No. 57-198250 attempts to improve the hardness and mechanical properties by adding rare earth elements, but rare earth elements are rarely applied to actual products because they are many times more expensive than Co.

본 발명에서는 고가의 Co나 희토류원소의 첨가 없이 Si함량 및 Cu 함량의 제어에 의해 로크웰경도가 우수한 고속도 공구강과 그 제조방법을 제공하는데, 그 목적이 있다.The present invention provides a high-speed tool steel having excellent Rockwell hardness and a method of manufacturing the same by controlling Si content and Cu content without addition of expensive Co or rare earth elements.

도 1은 Si, Cu 함량에 따른 M2 고속도공구강 주괴의 경도변화를 나타내는 그래프1 is a graph showing the hardness change of M2 high-speed coating oral ingot according to the Si, Cu content

도 2는 Si 함량에 따른 후 열처리공정 적용시의 경도변화를 나타내는 그래프2 is a graph showing the hardness change when the heat treatment is applied according to the Si content

도 3은 탄화물의 분포를 보여주는 조직사진으로3 is a tissue photograph showing the distribution of carbide

도 3(a)는 발명재3 (a) is an invention

도 3(b)는 종래재3 (b) is a conventional material

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고속도 공구강은, 중량비로 C : 0.75-1.1%, Si : 0.32-1.0%, Mn : 0.5%이하, Cr : 3.7-4.5%, Ni : 0.30%이하, Mo : 4.5-5.5%, W : 5.5-6.8%, V : 1.7-2.2%, Cu : 0.6%이하, 나머지Fe와 불가피한 불순물로 조성된다.High-speed tool steel of the present invention for achieving the above object, by weight ratio of C: 0.75-1.1%, Si: 0.32-1.0%, Mn: 0.5% or less, Cr: 3.7-4.5%, Ni: 0.30% or less, Mo: 4.5-5.5%, W: 5.5-6.8%, V: 1.7-2.2%, Cu: 0.6% or less, and is composed of the remaining Fe and inevitable impurities.

또한, 본 발명의 고속도 공구강의 제조방법은, 상기와 같이 조성되는 강을 1100-1150oC에서 균질화처리하여 열간가공하는 것을 포함하여 구성된다.In addition, the manufacturing method of the high-speed tool steel of the present invention comprises the homogenizing treatment of the steel composition as described above at 1100-1150 ° C and hot working.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명자들은 저탄소계M2 고속도공구강을 사용하여 열간가공성을 기본적으로 확보하면서 로크웰경도를 높이기 위한 연구를 진행하던 중에,The inventors of the present invention while using the low carbon-based M2 high-speed coating oral to secure the hot workability basically while improving the Rockwell hardness,

Si의 양과 로크웰경도는 상관성이 있다는 점과 함께The amount of Si and the Rockwell hardness are correlated

Cu의 함량이 임계 값을 넘으면 경도를 열화시킨 다는 점에 주목하여 이들 Si과 Cu의 첨가량을 제어하면,Note that when the content of Cu exceeds the threshold, the hardness is deteriorated.

고가의 Co나 희토류원소를 사용하지 않고서도 고경도의 고속도공구강을 대량으로 생산할 수 있다는 것을 발견하고 본 발명을 완성한 것이다.The present invention has been accomplished by discovering that a high-speed, high-speed coated steel can be produced in large quantities without using expensive Co or rare earth elements.

통상적으로 탄소 함량은 탄화물 형성원소인 W, Mo, V 그리고 Cr의 함량에 의해 결정되는 인자로서 (W+Mo+V+Cr)/C의 비율에 따라 저탄소계 및 고탄소계로 나누어진다. 고탄소계는 통상적으로 0.95-1.10%의 탄소를 함유하고 저탄소계는 0.75-0.90%의 탄소를 함유한다.Typically, the carbon content is a factor determined by the contents of the carbide forming elements W, Mo, V and Cr and is divided into low carbon and high carbon based on the ratio of (W + Mo + V + Cr) / C. High carbon systems typically contain 0.95-1.10% carbon and low carbon systems contain 0.75-0.90% carbon.

이러한 M2 고속도공구강에서는 Si 을 탈산제로서 관리하여 그 함량을 0.4%이하로 적극적으로 제한하고 있다. Si의 양이 0.4%이상인 경우에는 기지의 인성을 저하시키는 것으로 알려져 있었다.In such M2 high-speed coating steel, Si is managed as a deoxidizer and its content is actively limited to 0.4% or less. When the amount of Si is 0.4% or more, it is known to reduce the known toughness.

그런데, 본 발명에 따르면, Si은 탈산제로서의 역할뿐 아니라 미세한 탄화물의 석출량을 높여 경도증가에 유효한 영향을 높인다는 점을 발견하게 되었다. 즉, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, Si의 양이 증가하면 로크웰경도도 함께 증가하는 것을 확인할 수 있다.However, according to the present invention, it has been found that not only Si acts as a deoxidizer but also increases the precipitation of fine carbides, thereby increasing the effective effect on increasing hardness. That is, as can be seen in Figure 1, it can be seen that as the amount of Si increases Rockwell hardness also increases.

이와 함께 본 발명자들은 지금까지 적극적으로 관리하지 않던 Cu가 임계값 이상(약 0.6%)이면 탄화물의 형성량을 떨어뜨려 로크웰경도를 감소시킨다는 점을 발견하게 되었다. 이 또한, 도 1에서 확인할 수 있다.In addition, the inventors have found that when Cu, which has not been actively managed until now, is lower than the threshold (about 0.6%), the amount of carbides is reduced to reduce the Rockwell hardness. This can also be confirmed in FIG. 1.

이와 같이 본 발명에서는 저탄소계 M2고속도 공구강에서 Si와 Cu의 첨가량을 제한하는데 특징이 있는데, 기타 첨가성분과 함께 그 조성범위의 제한이유를 설명하면 다음과 같다.C은 V,Cr,Mo,W등과 같은 여러가지 탄화물형성원소와 결합하여 다양한 탄화물을 형성하는데 필요한 기본성분으로 0.75% 미만 첨가되면, 충분한 양의 탄화물 형성이 어렵고, 1.1%를 초과하여 첨가되면, 과잉의 탄소가 기지에 잔류되어 과잉의 오스테나이트 상을 형성시켜 경도를 저하시킨다.또한, 과잉의 탄소는 고상선을 크게 낮춤으로써 오스테나이징 처리시에 국부 용융을 발생시킬 수 있다.따라서, C의 함량은 0.75-1.1%로 제한하는 것이 바람직하다.Cr은 고온 내산화성을 제어하고 템퍼링시에 탄화물 석출을 지연시킴으로써 경화능을 제공하는 성분으로서 3.7%미만 첨가되면 이 두가지의 역할을 충분히 달성하기 어렵고, 4.5%를 초과하여 첨가되면 과잉의 오스테나이트를 잔류시키므로, 그 함량은 3.7-4.5%로 제한하는 것이 바람직하다.As described above, the present invention is characterized by limiting the addition amount of Si and Cu in the low carbon-based M2 high speed tool steel. The reason for the limitation of the composition range together with other additives is as follows. C is V, Cr, Mo, W When it is added to less than 0.75% as a basic component necessary to form various carbides in combination with various carbide forming elements such as, it is difficult to form a sufficient amount of carbide, and when it is added in excess of 1.1%, excess carbon remains at the base Forming an austenite phase reduces hardness. In addition, excess carbon can cause local melting during austenizing treatment by significantly lowering the solidus line. Thus, the C content is limited to 0.75-1.1%. Cr is a component that provides hardenability by controlling high temperature oxidation resistance and delaying carbide precipitation during tempering, if less than 3.7% is added. It is difficult to sufficiently achieve the role, when added in excess of 4.5%, because the residual austenite is excessive, the content thereof is preferably limited to 3.7-4.5%.

Mo과 W은 통상적으로 M2 고속도공구강에서 M6C형태의 탄화물 형성을 위해 첨가되며 Mo은 4.5-5.5% 그리고 W은 5.5-6.8%로 제한하는 것이 바람직하다. 그 이유는 규정된 각 성분범위의 하한치 보다 낮으면 과잉의 탄소를 발생시켜 열간가공성 등과 같은 인성과 관련된 물성을 저해하고 반대로 각 성분규격의 상한치를 초과하면 기지의 인성을 떨어뜨려 물성을 낮추는 문제점을 발생시킨다.Mo and W are typically added to form M 6 C carbide in M2 high speed steel and it is preferable to limit Mo to 4.5-5.5% and W to 5.5-6.8%. The reason is that if lower than the lower limit of each component range, excess carbon is generated to inhibit physical properties related to toughness such as hot workability, and conversely, if the upper limit of each component standard is exceeded, the lowered toughness is lowered to lower the physical properties. Generate.

V은 MC형태의 탄화물 형성을 위해 1.7-2.2%를 함유하는데, 이 성분범위의 하한치 보다 낮으면 충분한 탄화물의 확보가 어려울 뿐만 아니라 과잉의 탄소잔류로 인성을 떨어뜨린다. 반대로 상한치를 초과하면 기지에 잔류하여 기지의 인성을 떨어뜨리는 문제점을 발생시킨다.V contains 1.7-2.2% for the formation of MC-type carbides, but lower than the lower limit of this component range makes it difficult to secure sufficient carbides and degrades the toughness due to excess carbon residue. On the contrary, if the upper limit is exceeded, a problem occurs that remains in the matrix and degrades the toughness of the matrix.

Ni 함량은 그 함유량을 0.3%이하로 제한하는데 그 이유는 0.3%이상을 함유하면 잔류 오스테나이트를 증가시켜 경도를 급속하게 감소시키기 때문이다.The Ni content limits the content to 0.3% or less because containing 0.3% or more increases the retained austenite and rapidly decreases the hardness.

Mn 함량도 Ni과 마찬가지로 오스테나이트 안정화원소이므로 그 함량을 0.5%이하로 적극적으로 제한하고 있다.Mn content, like Ni, is an austenite stabilizing element, and its content is actively limited to 0.5% or less.

Si은 0.32-1.0%로 관리하는 것이 바람직하다.It is preferable to manage Si at 0.32-1.0%.

Si은 탈산제로서 기지의 인성을 저하시킨다는 이유로 통상적으로 0.4%이하로 제한하고 있었다. 그런데, 실제 확인해 본 결과 Si 함량이 0.32%이상이 되어도 인성저하는 거의 미미한 것으로 측정되었으며, 오히려 Si 함량이 0.32%로 변화할 때 상태도 변화로 연결되어 미세 탄화물이 보다 많이 석출되었다. Si이 0.32%이상으로 증가하면 0.32% 미만의 합금과의 경도차이를 적어도 록크웰 경도로 0.4-0.5 이상 높이게 되는 결과로 나타내었다. 이러한 Si의 최대 함량은 1.0%를 넘지 않는 것이 바람직하다. 그 이유는 소재의 인성이 약간 감소하는 문제점이 있으며 Si 첨가 효과도 1.0%이상에서는 그다지 크지 않기 때문이다. 록크웰 경도의 0.5가 증가하는 것은 공구메이커에서 일반 M2 고속도공구강의 경우에 63.8에서 64.1의 경도를 갖는 것이 전체 제조품의 30%수준에 이르기 때문에 매우 중요하다. 그 이유는 M2 고속도공구강의 합격경도가 64이상이기 때문에 전체경도를 최소한 0.4-0.5이상을 향상시킨다는 것은 예전에 불량 처리되던 것이 모두 합격품으로 판정되므로 공구강메이커에서는 매우 중요한 점이다. 또한 목표경도 64 달성여부는 공구의 수명과도 직결된다.Si is usually limited to 0.4% or less because it lowers the known toughness as a deoxidizer. However, as a result of confirming, even when the Si content is 0.32% or more, the decrease in toughness was determined to be almost insignificant. On the contrary, when the Si content was changed to 0.32%, the state was also changed, leading to more precipitation of fine carbides. Increasing Si above 0.32% resulted in an increase in hardness difference with the alloy below 0.32% by at least 0.4-0.5 by Rockwell hardness. It is desirable that the maximum content of Si does not exceed 1.0%. The reason is that the toughness of the material is slightly reduced, and the effect of adding Si is not so great at 1.0% or more. Increasing the Rockwell hardness of 0.5 is very important in toolmakers with hardness of 63.8 to 64.1 in the case of normal M2 high speed steels, up to 30% of the total manufacturing. The reason is that the pass hardness of M2 high speed steel is more than 64. Therefore, improving the overall hardness at least 0.4-0.5 is very important in the tool steel maker because all the bad treatments are judged as pass products. The achievement of the target hardness of 64 is also directly related to the life of the tool.

Cu는 0.6%이하로 하는 것이 바람직하다.Cu is preferably at most 0.6%.

현재 상용 M2 고속도공구강에서는 Cu의 함량제한을 두지 않고 있는데 본 발명에서는 그 함량을 0.6%이하로 관리한다. 그 이유는 Cu의 함량이 0.6%이상의 경우에는 탄화물 형성량을 떨어뜨려 0.3정도 록크웰경도 감소를 유발하기 때문이다.보다 바람직하게는 Si함량은 0.5-1.0%로, 그리고 Cu함량은 0.3%이하로 설정하는 것인데, 그 이유는 64이상의 경도를 보다 안정되게 확보하기 위함이다.At present, commercial M2 high-speed oral steel does not limit the content of Cu, but in the present invention, the content is managed to 0.6% or less. The reason for this is that when the Cu content is more than 0.6%, the amount of carbides decreases, causing a decrease in Rockwell hardness by 0.3. More preferably, the Si content is 0.5-1.0%, and the Cu content is 0.3% or less. It is set to, because the reason to secure more than 64 hardness more stable.

상기와 같이 조성되는 본 발명의 주조합금(잉곳)은 1100-1150oC에서 균질화처리하여 M2C 공정탄화물을 MC와 M6C 탄화물로 분해하는 과정을 거치는 것이 바람직하다. 이 분해열처리는 삐쭉삐쭉한 M2C 공정탄화물을 둥글고 미세한 탄화물로 변환시키는 효과가 있다. 또한 균질화처리된 잉곳은 균질화처리 온도에서 투입되어 적절한 형상으로 가공하는 것이 바람직하다. 투입잉곳의 초기온도가 1100oC미만이면 열간압연중에 온도강하로 인하여 롤의 부하가 증가할 뿐만 아니라 열간가공성도 나빠지는 문제점이 있다. 반면에 투입잉곳의 온도가 1150oC를 초과하면 열간취성에 의해 소재가 쉽게 깨지는 문제점을 발생시킨다.The main alloy (ingot) of the present invention, which is formed as described above, is preferably homogenized at 1100-1150 o C to decompose M 2 C process carbide into MC and M 6 C carbide. This decomposition heat treatment has the effect of converting the jagged M 2 C eutectic carbide into round and fine carbides. In addition, the homogenized ingot is preferably introduced at a homogenization temperature and processed into an appropriate shape. If the initial temperature of the ingot is less than 1100 o C, the load of the roll increases due to the temperature drop during hot rolling, and the hot workability also deteriorates. On the other hand, when the temperature of the ingot exceeds 1150 o C, the material is easily broken by hot brittleness.

본 발명에서는 고속도 공구강의 Si 함량을 미소하게 증가시킴으로써 부가적인 경도향상을 얻는 것이다. 실제로 기존 M2 고속도공구강은 목표 록크웰 경도인 64를 달성하는 비율이 약 90% 수준인 반면에 Si 함량을 미량제어한 본 발명의 합금의 경우에는 100% 수준으로 달성된다는 것이다. 본 발명의 고속도공구강은 기계부품을 가공하는데 사용되는 공구용 소재로써 유용하다.In the present invention, an additional hardness improvement is obtained by increasing the Si content of the high speed tool steel slightly. In fact, the existing M2 high-speed steel can achieve the target Rockwell hardness of 64, while the ratio of about 90% is achieved in the case of the alloy of the present invention in which the Si content is microcontrolled. The high speed steel ball of the present invention is useful as a material for tools used to machine mechanical parts.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

[실시예]EXAMPLE

하기 표 1에 표시한 여러가지 고속도공구강을 진공용해로를 이용하여 50KG급 잉곳으로 제조하였다.Various high-speed coating oral cavity shown in Table 1 below was prepared in a 50KG grade ingot using a vacuum melting furnace.

합금종류Alloy type 화 학 조 성 (wt.%)Chemical composition (wt.%) CC SiSi MnMn CrCr MoMo WW VV NiNi CuCu FeFe 종래재Conventional 0.840.84 0.290.29 0.200.20 4.024.02 4.824.82 5.785.78 1.871.87 0.170.17 1.101.10 잔부Balance 발명재1Invention 1 0.850.85 0.370.37 0.200.20 4.014.01 4.764.76 5.765.76 1.881.88 0.190.19 0.100.10 잔부Balance 발명재2Invention 2 0.860.86 0.600.60 0.200.20 4.044.04 4.654.65 5.655.65 1.801.80 0.160.16 0.100.10 잔부Balance 발명재3Invention 3 0.870.87 0.960.96 0.200.20 4.084.08 4.804.80 5.745.74 1.881.88 0.170.17 0.100.10 잔부Balance 비교재1Comparative Material 1 0.860.86 0.290.29 0.200.20 4.054.05 4.554.55 5.585.58 1.751.75 0.200.20 0.110.11 잔부Balance 비교재2Comparative Material 2 0.860.86 0.290.29 0.210.21 4.024.02 4.774.77 5.735.73 1.841.84 0.150.15 0.200.20 잔부Balance 비교재3Comparative Material 3 0.840.84 0.290.29 0.200.20 4.014.01 4.754.75 5.715.71 1.891.89 0.160.16 0.580.58 잔부Balance

제조된 잉곳은 열처리로에서 1100-1150oC에서 2시간동안 균질화처리된 후에 약 12mm로 열간압연하여 판재를 제조하였다. 본 발명에서는 주조된 잉곳에서 시편을 채취하여 주조재의 록크웰 경도변화를 평가하여 그 결과를 도 1에 나타내었다.The manufactured ingot was homogenized at 1100-1150 o C for 2 hours in a heat treatment furnace, and then hot rolled to about 12 mm to prepare a plate. In the present invention, the specimen was taken from the cast ingot and the rockwell hardness change of the cast material was evaluated and the results are shown in FIG. 1.

도 1은 표 1에 나타낸 시험재를 이용하여 M2 주괴상태의 Si 함량과 록크웰 경도의 변화를 나타낸 결과이다.도 1에서 Si함량에 따른 로크웰경도변화는 상기 표 1의 종래재 및 발명재(1-3)에 근거한 것이고, Cu함량에 따른 로크웰경도변화는 종래재 및 비교재(1-3)에 근거한 것이다.도 1에 나타난 바와 같이, 약 0.3% Si이상에서 록크웰 경도가 급격히 상승하고 그 이후에는 Si 함량이 증가함에 따라 완만하게 증가함을 알 수 있다.이 결과는 Si의 소량증가에 의해 록크웰 경도상승이 0.5정도 향상된다는 사실을 증명하는 결과이다. 반면에 Cu의 함량이 0.6%이상이 되면 록크웰 경도가 약 0.3정도가 감소한다. 이 결과는 Cu의 함량을 0.6%미만으로 제한해야 Si 첨가의 효과를 충분히 얻을 수 있음을 알 수 있다.1 is a result showing the change of Si content and Rockwell hardness of the M2 ingot state using the test material shown in Table 1. In FIG. 1-3), and the change in Rockwell hardness according to Cu content is based on the conventional material and the comparative material (1-3). As shown in FIG. 1, the Rockwell hardness sharply increases at about 0.3% Si or more. After that, it is found that the Si content is gradually increased. This result proves that the Rockwell hardness increase is improved by 0.5 by the small increase of Si. On the other hand, when the Cu content is more than 0.6%, the Rockwell hardness decreases by about 0.3. This result shows that the effect of Si addition can be sufficiently obtained when the content of Cu is limited to less than 0.6%.

도 2는 표 1에 나타낸 시험재[종래재 및 발명재(1-3)]를 12mm로 열간압연된 판재를 이용하여 실제 제품과 동일한 구상화열처리, 오스테나이징 처리 그리고 템퍼링처리 등과 같은 열처리 공정을 적용 실시한 후에 Si 함량에 따른 록크웰 경도를 측정한 결과이다. 구상화 열처리는 840oC에서 4.2시간동안 유지한 후에 660oC까지 21oC/hr의 냉각속도로 냉각한 후에 취출하였다. 오스테나이징 처리는 1190oC에서 5분간 유지한 후에 유냉하였으며 템퍼링 처리는 535oC에서 2시간동안 유지한 후에 유냉하고 다시 한번더 535oC에서 2시간동안 유지한 후에 유냉하는 과정을 반복하여 수행하였다. 종래재의 경우에는 록크웰 경도치가 63.8인 반면에 본 발명재에서는 64.35에서 64.90까지 상당한 경도증가가 주괴상태에서와 마찬가지로 발생하였음을 보여준다. Si 미량첨가에 의한 록크웰 경도가 0.5-1.0 상승하는 효과는 앞서 언급한 바와 같이 공구메이커에서 합격기준인 록크웰 경도64를 통과하는데 결정적인 역할을 담당하게 된다.FIG. 2 shows a heat treatment process such as spheroidizing heat treatment, austenizing treatment and tempering treatment, which are the same as those of the actual product, using a plate material hot rolled with 12 mm of the test materials shown in Table 1. It is the result of measuring Rockwell hardness according to Si content after application. The spheroidization heat treatment was taken out after cooling at 840 ° C. for 4.2 hours and then cooling to 660 ° C. at a cooling rate of 21 ° C./hr. Austenite age ranging the process was yunaeng After holding for 5 minutes at 1190 o C tempering process and repeat yunaeng After yunaeng and kept for 2 hours at a 535 o C again after holding for 2 hours at 535 o C Was performed. The Rockwell hardness value of 63.8 in the case of the conventional material, while the hardness increase of 64.35 to 64.90 in the present invention shows that the same occurred as in the ingot state. The effect of increasing the Rockwell hardness by 0.5-1.0 due to the addition of Si will play a decisive role in passing the Rockwell Hardness 64, the acceptance criterion in the toolmaker.

또한 이 결과는 도3에서 나타낸 본 발명합금(도 3의 a)이 Si의 미량증가에 의해 분해열처리된 공정탄화물이 종래재(도 3의 b)에 비해 상대적으로 미세해진 결과와도 잘 일치한다.This result is also in good agreement with the result that the inventive process carbide (FIG. 3 a) shown in FIG. 3 is decomposed and heat treated by a slight increase in Si compared with the conventional material (b in FIG. 3). .

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 저탄소계 M2강으로 우수한 열간가공성을 확보하는 동시에 목표 록크웰 경도치를 쉽게 달성함으로써 선재 및 봉재의 생산이 수월하고 M2강의 품질을 향상시킬 수 있는 고속도공구강 소재를 제공할 수 있는 유용한 효과가 있는 것이다.As described above, the present invention provides a high-speed coated oral material which is easy to produce wire rods and rods and improves the quality of M2 steel by securing a good hot workability with low carbon-based M2 steel and easily achieving a target Rockwell hardness value. There is a useful effect that can be done.

Claims (5)

중량비로 C : 0.75-1.1%, Si : 0.32-1.0%, Mn : 0.5%이하, Cr : 3.7-4.5%, Ni : 0.30%이하, Mo : 4.5-5.5%, W : 5.5-6.8%, V : 1.7-2.2%, Cu : 0.6%이하, 나머지Fe와 불가피한 불순물로 조성되는 Si 제어에 의한 경도가 우수한 코발트 무함유 고속도공구강.By weight ratio C: 0.75-1.1%, Si: 0.32-1.0%, Mn: 0.5% or less, Cr: 3.7-4.5%, Ni: 0.30% or less, Mo: 4.5-5.5%, W: 5.5-6.8%, V : 1.7-2.2%, Cu: 0.6% or less, Cobalt-free high speed oral steel with excellent hardness by Si control composed of remaining Fe and unavoidable impurities. 제 1항에 있어서, 상기 Si함량이 0.5-1.0%이고, 그리고 상기 Cu함량이 0.3%이하임을 특징으로 하는 Si 제어에 의한 경도가 우수한 코발트 무함유 고속도 공구강.The cobalt-free high speed tool steel having excellent hardness by Si control according to claim 1, wherein the Si content is 0.5-1.0% and the Cu content is 0.3% or less. 제 1항에 있어서, 상기 고속도 공구강은 로크웰경도가 64이상임을 특징으로 하는 Si 제어에 의한 경도가 우수한 코발트 무함유 고속도 공구강.The cobalt-free high speed tool steel having excellent hardness by Si control according to claim 1, wherein the high speed tool steel has a Rockwell hardness of 64 or more. 중량비로 C : 0.75-1.1%, Si : 0.32-1.0%, Mn : 0.5%이하, Cr : 3.7-4.5%, Ni : 0.30%이하, Mo : 4.5-5.5%, W : 5.5-6.8%, V : 1.7-2.2%, Cu : 0.6%이하, 나머지 Fe와 불가피한 불순물로 조성되는 주조합금을 1100-1150oC에서 균질화처리하여 열간가공하는 것을 포함하여 이루어지는 Si 제어에 의한 경도가 우수한 코발트 무함유 고속도 공구강의 제조방법.By weight ratio C: 0.75-1.1%, Si: 0.32-1.0%, Mn: 0.5% or less, Cr: 3.7-4.5%, Ni: 0.30% or less, Mo: 4.5-5.5%, W: 5.5-6.8%, V : 1.7-2.2%, Cu: 0.6% or less, high cobalt-free high hardness by Si control which includes hot-working the main alloy composed of remaining Fe and unavoidable impurities at 1100-1150 o C Method of manufacturing tool steel. 제 3항에 있어서, 상기 Si함량이 0.5-1.0%이고 그리고 상기 Cu함량이 0.3%이하임을 특징으로 하는 Si 제어에 의한 경도가 우수한 코발트 무함유 고속도 공구강의 제조방법.The method of manufacturing cobalt-free high speed tool steel having excellent hardness by Si control according to claim 3, wherein the Si content is 0.5-1.0% and the Cu content is 0.3% or less.
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