KR101053406B1 - 고탄소강 선재의 구상화 열처리 방법 - Google Patents

고탄소강 선재의 구상화 열처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고탄소강 선재의 구상화 열처리 방법에 관한 것으로써, 상기 고탄소강 선재를 900~1100℃의 온도범위까지 가열한 다음 5~10분간 유지시키는 단계;
상기와 같이 유지시킨 후 20℃/초 이상의 냉각속도로 560~640℃까지 1차 냉각하는 단계; 및
상기 1차 냉각 후 1~5분간 항온에서 유지한 다음 공냉하는 단계
로 이루어진다.
본 발명에 의하면 구상화 열처리 시간을 단축하면서 충분한 구상화가 이루어지게 되어 열처리 비용 및 생산성 향상에 효과가 있다.
고탄소강, 구상화 열처리, 탄화물, 연화, 펄라이트

Description

고탄소강 선재의 구상화 열처리 방법{SPHEROIDIZATION ANNEALING METHOD FOR HIGH CARBON STEEL WIRE ROD}
본 발명은 고탄소강 선재의 구상화 열처리 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 열처리시 가열 및 유지 후 냉각하는 단계에서 탄화물 성장속도가 빠른 구간에서는 일정시간 유지하고, 그 외의 구간에서는 빠른 속도로 냉각시켜 고탄소강 선재를 빠르게 연화시킬 수 있는 구상화 열처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로 구상화 열처리는 주로 중탄소강 선재의 연화를 목적으로 사용된다. 선재의 열간압연을 마친 상태에서의 주 미세조직은 페라이트와 펄라이트로 이루어지며, 인장강도 700~900MPa급으로 일반적인 산업용 부품을 가공하기 위해서 사용하기에는 인장강도가 높다. 따라서 가공하기 용이한 수준으로 만들기 위해서 구상화 열처리를 실시하여, 펄라이트 조직내에 포함된 판상의 세멘타이트를 구상으로 변화시켜서 인장강도를 떨어뜨리게 된다.
상기 열처리 방법은 열간압연된 선재를 AC1~AC3 온도로 가열하여 판상 세멘타 이트를 시드(seed)만 남기고 모두 재고용한 후, 약 AC1온도 직하까지 연속적으로 서냉하거나 또는 서냉 중 AC1 온도 근방에서 일정시간 유지하여 소재의 온도를 균일하게 만든 후 AC1 온도 직하까지 재서냉함으로써, 구상화 세멘타이트의 시드가 성장되도록 한다. 그러나 상기와 같은 구상화 열처리 방법은 전체 열처리 시간이 20시간 이상씩 소요될 정도로 매우 길기 때문에 열처리 비용이 많이 소요될 뿐만 아니라, 생산 효율도 낮다는 문제점이 있다.
또한, 본 발명에서 사용된 고탄소강 선재는 세멘타이트 분율이 상대적으로 높아 상기 열처리 방법을 바로 적용하는 것이 곤란하며, 장시간 열처리로 인한 비용 증가의 문제를 해결하기 위한 새로운 열처리 방법이 요구된다.
본 발명은 고탄소강 선재의 구상화 열처리시 가열 및 유지 후 냉각하는 단계에 있어서, 탄화물 성장 속도가 빠른 구간에서는 일정시간 유지하고, 그 외의 구간에서는 빠른 속도로 냉각시켜 줌으로써, 고탄소강을 단시간에 연화시킬 수 있는 고탄소강 선재의 구상화 열처리 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 고탄소강 선재의 구상화 열처리 방법에 관한 것으로써, 상기 고탄소강 선재를 900~1100℃의 온도범위까지 가열한 다음 5~10분간 유지시키는 단계;
상기와 같이 유지시킨 후 20℃/초 이상의 냉각속도로 560~640℃까지 1차 냉각하는 단계; 및
상기 1차 냉각 후 1~5분간 항온에서 유지한 다음 공냉하는 단계
로 이루어진다.
본 발명은 구상화 열처리 시간을 단축하면서 충분히 구상화가 이루어지는 열처리 방법을 제공함으로써, 열처리 비용 및 생산성 향상 등에 효과가 있다.
이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 구상화 열처리 조건을 적절히 변화시켜 고탄소강 선재를 단시간에 연화시키는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 고탄소강 선재는 직경이 10~13㎜이고, 그 미세조직이 펄라이트로 이루어지며 탄소함량이 0.8~1.2중량%인 강을 의미한다. 상기 고탄소강의 대표적인 예로는 중량%로, C: 0.8~1.2%, Si: 0.8~1.8%, Mn: 0.2~0.8%, Cr: 0.1~0.5%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물로 조성되는 강이 있다.
본 발명은 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 열간압연된 고탄소강 선재를 900~1100℃로 가열한 다음 5~10분간 유지시킨다. 구상화 열처리를 실시하기 위해 가열하는 온도는 오스테나이트 영역인 Acm 이상인 900~1100℃로 하여 펄라이트 조직의 판상 세멘타이트가 재용해되도록 촉진시키기 위한 것이다. 900℃미만으로 가열시 세멘타이트 재용해에 필요한 충분한 에너지가 공급되지 않아서 유지시간을 상당히 길게 가져가야 하는 단점이 있으며, 1100℃를 초과하여 가열시 세멘타이트 재용해에 소요되는 시간이 너무 짧아 제어하기 힘든 단점이 있다.
상기 가열 후 5~10분간 유지하여 판상 세멘타이트가 전부 용해되지 않고 일부는 시드(seed)로 남을 수 있도록 한다.
상기 가열 후 유지시간을 5~10분으로 제한하는 이유는 펄라이트 조직이 적절한 구상화 시드(seed)를 남긴 채, 모두 오스테나이트 조직으로 바뀌도록 하기 위함이다. 상기 유지시간이 5분 미만이면, 판상 세멘타이트의 재용해가 불충분하여 시드(seed)의 형태보다는 판상의 형태로 남게 되어 구상화 열처리에 적합한 미세조직을 형성하지 못한다. 또한 10분을 초과하면 구상화를 위한 시드(seed)가 모두 오스 테나이트 조직으로 용해되므로 상기 유지 시간은 5~10분으로 제한하는 것이 바람직하다.
이후, 20℃/초 이상의 냉각속도로 560~640℃까지 냉각(1차 냉각)한 다음, 1~5분간 항온 유지한 후 다시 공냉한다. 상기 1차 냉각속도가 20℃/초 미만이면, 이전 단계에서 생성된 시드의 성장 외에도 많은 세멘타이트 입자가 새로이 형성되고 성장이 이루어지게 되어, 조대한 펄라이트 조직의 형성을 유도하므로 구상화에 적합하지 않은 미세조직을 형성하므로, 상기 1차 냉각속도는 20℃/초 이상으로 제한하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 20~40℃/초로 한다.
상기 1차 냉각 종료온도는 560~640℃까지 하는 것이 바람직하다. 그 온도가 560℃가 되면 구상화 탄화물이 성장하기에 충분한 온도이고, 640℃를 초과하면 구상화 탄화물이 과도하게 성장하여 판상형태의 세멘타이트를 형성하여 바람직하지 않다.
상기 1차 냉각한 후 1~5분간 항온에서 유지한 후 공냉하는 것이 바람직하다. 1분 미만의 유지시간은 구상화 탄화물의 성장시간으로 부족하며, 5분을 초과하면 구상화 탄화물이 과도하게 성장하여 조대한 미세조직을 형성하여 바람직하지 않다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
(실시예)
표 1의 조성을 갖는 직경 10㎜의 고탄소강 선재의 미세조직은 도 2에 나타난 바와 같이 연질의 페라이트와 경질의 세멘타이트가 층을 이루고 있는 전형적인 펄라이트 조직이다. 상기 시편을 하기 표 2의 조건으로 열처리한 후 각각의 인장강도와 단면감소율(RA)를 측정하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
또한 표 2의 조건을 열처리한 후 비교예 1, 발명예 1 및 2의 미세조직을 관찰하여 각각 도 3의 (a), (b), (c)에 나타내었다.
조성 (중량%)
C Si Mn Cr Fe 및 분순물
1.0 0.8 0.5 0.3 나머지
구분 가열조건
(온도(℃), 시간)		 냉각종료 온도
(℃)		 인장강도
(MPa)		 RA
(%)
종래재(선재) - - 1290 24.8
비교예1 1000, 5분 520 1119 45.5
비교예2 1000, 12분 580 1395 25.3
비교예3 1000, 12분 660 1273 28.2
발명예1 1000, 5분 580 987 55.8
발명예2 1000, 5분 620 955 54.9
비교예 1의 미세조직은 도 3(a)와 같으며, 본 발명에서 제시된 1차 냉각종료 온도범위인 560~640℃를 벗어나서 구상화 탄화물이 충분히 성장하지 못한 것을 알 수 있다.
비교예 2는 충분한 가열유지시간으로 인해 대부분의 세멘타이트가 재고용되고 냉각 후 항온 열처리 동안 재석출하는 과정을 통해 완전한 펄라이트 조직을 형성하여 인장강도가 증가되는 효과가 있음을 알 수 있다.
비교예 3은 비교예 2보다 높은 1차 냉각종료온도에서 유지하여 펄라이트 미세조직의 조대화가 진행되어 인장강도가 저하된 것을 알 수 있다.
발명예 1과 발명예 2는 본 발명의 1차 냉각종료 온도 범위내에서 열처리되어 그 미세조직이 각각 도 3(b)(c)에 나타난 바와 같이 많은 세멘타이트 시드들이 충분한 열에너지로 인하여 성장함으로써 구상화되었음을 알 수 있다.
표 2에 나타난 각 시편의 인장시험 결과로부터 본 발명의 1차 냉각종료 온도 범위내에서 열처리된 시편인 발명예 1 및 발명예 2는 인장강도가 300MPa 가량 감소하고 단면감소율(RA)도 55%로, 소재가 충분히 연화되었음을 알 수 있다.
도 1은 본 발명의 구상화 열처리 방법을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 열처리 전 선재의 내부조직을 관찰한 전자현미경 사진이다.
도 3은 비교예와 발명예 1 및 2의 내부조직을 관찰한 전자현미경 사진으로써, (a)는 비교예를, (b)는 발명예 1을, (c)는 발명예 2를 각각 나타내었다.

Claims (3)

  1. 직경이 10~13㎜이고, 탄소함량이 0.8~1.2중량%인 고탄소강 선재를 구상화 열처리하는 방법에 있어서, 상기 고탄소강 선재를 900~1100℃의 온도범위까지 가열한 다음 5~10분간 유지시키는 단계;
    상기와 같이 유지시킨 후 20℃/초 이상의 냉각속도로 560~640℃까지 1차 냉각하는 단계; 및
    상기 1차 냉각 후 1~5분간 항온에서 유지한 다음 공냉하는 단계
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고탄소강 선재의 구상화 열처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 1차 냉각하는 단계에서 냉각속도는 20~40℃/초로 행하는 것을 특징으로 하는 고탄소강 선재의 구상화 열처리 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 고탄소강 선재는 그 미세조직이 펄라이트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고탄소강 선재의 구상화 열처리 방법.
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CN102994710B (zh) * 2012-12-28 2014-11-26 东莞市科力钢铁线材有限公司 一种超塑性紧固件线材的球化退火工艺
KR101639846B1 (ko) * 2013-12-25 2016-07-22 주식회사 포스코 우수한 성형성을 갖는 고탄소강판의 제조를 위한 구상화 열처리 방법 및 이에 의해 제조된 고탄소강판
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CN111876564B (zh) * 2020-07-14 2022-03-04 昆山正通铭金属有限公司 六角合金工具钢s2的球化退火工艺

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040051690A (ko) * 2002-12-11 2004-06-19 주식회사 포스코 중탄소강을 신속하게 연화시킬 수 있는 구상화 열처리 방법
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Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040051690A (ko) * 2002-12-11 2004-06-19 주식회사 포스코 중탄소강을 신속하게 연화시킬 수 있는 구상화 열처리 방법
KR20040054988A (ko) * 2002-12-20 2004-06-26 주식회사 포스코 표면탈탄이 적은 고실리콘 첨가 고탄소 선재의 제조방법

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