KR101115718B1 - High strength steel having excellent delayed fracture resistance and elongation and method for producing the same - Google Patents

High strength steel having excellent delayed fracture resistance and elongation and method for producing the same Download PDF

Info

Publication number
KR101115718B1
KR101115718B1 KR1020040096857A KR20040096857A KR101115718B1 KR 101115718 B1 KR101115718 B1 KR 101115718B1 KR 1020040096857 A KR1020040096857 A KR 1020040096857A KR 20040096857 A KR20040096857 A KR 20040096857A KR 101115718 B1 KR101115718 B1 KR 101115718B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steel
temperature range
less
delayed fracture
fracture resistance
Prior art date
Application number
KR1020040096857A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20060057798A (en
Inventor
최해창
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1020040096857A priority Critical patent/KR101115718B1/en
Publication of KR20060057798A publication Critical patent/KR20060057798A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101115718B1 publication Critical patent/KR101115718B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
    • C21D8/065Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires of ferrous alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/008Heat treatment of ferrous alloys containing Si
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/001Austenite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005Ferrite

Abstract

본 발명은 고강도 부품에 사용하기에 적합한 강도를 가지고 있으면서 그와 동시에 고강도 부품에서 흔히 발생되는 지연파괴에 대한 저항성이 높고 항복비가 낮은 강가공품의 제조방법과 이를 통해 얻어지는 강가공품에 관한 것이다. 이를 해결하기 위하여 본 발명은 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제조방법은, 중량%로, C : 0.30~0.70%, Si : 2.0~4.0%, Mn : 0.1~1.0%, P : 0.01% 이하, S : 0.01%이하, Se : 0.001~0.05%, Ti : 0.001~0.03%, B : 0.001~0.003%, Al : 0.002~0.01%, N : 0.004~0.008%, O : 0.005% 이하(0은 제외)를 함유하고, 잔부 Fe 및 기타 불순물로 이루어지고, 상기 Ti, N, B 및 Al이 특정 관계식 1을 만족하고, Mn, Se 및 S가 특정 관계식 2를 만족하는 조성의 빌레트를 선재압연하는 단계, 상기 압연된 선재를 권취하는 단계, 상기 권취된 선재를 냉각하는 단계, 상기 냉각된 선재를 흑연화 열처리하는 단계, 상기 흑연화 열처리한 선재를 냉간단조 및/또는 절삭가공하여 강가공품으로 제조하는 단계, 상기 제조된 강가공품을 Ac3-(Ac3-Ac1)/1.3 ~ Ac3-(Ac3-Ac1)/5.5의 온도범위로 가열하는 단계, 상기 가열된 강가공품을 상기 온도범위에서 일정시간 유지하는 단계, 상기 강가공품을 70℃/sec 이상의 냉각속도로 Ms+50~Ms+110℃의 온도범위까지 냉각하는 단계 및 상기 온도범위에서 등온열처리 하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method for producing a steel workpiece having a strength suitable for use in a high strength component and at the same time high resistance to delayed fracture and a low yield ratio, and a steel workpiece obtained through the same. In order to solve this problem, the present invention provides a manufacturing method of the present invention for achieving the above object by weight, C: 0.30 to 0.70%, Si: 2.0 to 4.0%, Mn: 0.1 to 1.0%, P: 0.01% or less , S: 0.01% or less, Se: 0.001 ~ 0.05%, Ti: 0.001 ~ 0.03%, B: 0.001 ~ 0.003%, Al: 0.002 ~ 0.01%, N: 0.004 ~ 0.008%, O: 0.005% or less Pre-rolled billet having a composition consisting of a balance Fe and other impurities, wherein Ti, N, B and Al satisfy specific relation 1, and Mn, Se and S satisfy specific relation 2. Step, winding the rolled wire rod, cooling the wound wire rod, graphitizing heat treatment of the cooled wire rod, cold forging and / or cutting the graphitized heat treatment wire rod to produce a steel workpiece a step, wherein the produced steel workpieces to Ac 3 - (Ac 3 -Ac 1 ) /1.3 ~ Ac 3 - (Ac 3 -Ac 1) heating to a temperature range of /5.5, wherein said heated steel workpiece Maintaining a predetermined time in the temperature range, cooling the steelwork to a temperature range of Ms + 50 ~ Ms + 110 ℃ at a cooling rate of 70 ℃ / sec or more, and isothermal heat treatment in the temperature range.

흑연화, 냉간단조성, 피삭성, 흑연립, 지연파괴 저항성Graphitization, cold forging, machinability, graphite grain, delayed fracture resistance

Description

지연파괴저항성 및 연신율이 우수한 고강도 강가공품 및 그 제조방법{HIGH STRENGTH STEEL HAVING EXCELLENT DELAYED FRACTURE RESISTANCE AND ELONGATION AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}High-strength steel products with excellent delayed fracture resistance and elongation and manufacturing method {HIGH STRENGTH STEEL HAVING EXCELLENT DELAYED FRACTURE RESISTANCE AND ELONGATION AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 산업기계 또는 자동차 등의 기계부품에 이용하기 적합하며 냉간 단조성과 쾌삭성이 우수한 기계구조용 강재인 흑연강과 이를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 고강도 부품에 사용하기에 적합한 강도를 가지고 있으면서 그와 동시에 고강도 부품에서 흔히 발생되는 지연파괴에 대한 저항성이 높고 항복비가 낮은 강가공품의 제조방법과 이를 통해 얻어지는 강가공품에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to graphite steel, a mechanical structural steel suitable for use in machine parts such as industrial machines or automobiles, and having excellent cold forging and high machinability, and at the same time having strength suitable for use in high strength parts. The present invention relates to a method for manufacturing a steel workpiece having high resistance to delayed fracture and low yield ratio, and a steel workpiece obtained through high strength parts.

산업기계와 자동차 등에 이용되고 있는 기계부품들은 통상적으로 절삭공정이나 냉간단조공정 주 어느하나에 의해 그 부품이 가지고 있는 복잡한 형상으로 가공되게 된다. 그러나 절삭공정의 경우에는 원소재에 대하여 최종형상으로 가공하기 위해서는 가공량이 많아지고 그에 따른 부품손실이 커지고 생산비용이 과다해진다는 문제점을 가지고 있다. 그리고 냉간단조공정의 경우에는 절삭공정에 비하여 부품손실이 비교적 적고 간단한 공정을 통하여 실시될 수 있다는 장점이 있지만 부품 의 최종형상이 복잡할 경우에는 단조작업만으로는 그 복잡한 형상을 구현할 수 없다는 문제를 가지고 있다. 따라서, 냉간단조 작업에 의해 최종형상에 근접한 형상(Near net shape)으로 가공한 후 이를 복잡한 형상으로 최종 절삭가공하는 것이 소재절약, 생산비 감소 등의 측면에서 가장 적합하다. 이러한 냉간단조 후 절삭가공을 실시하기 위해서는 소재의 피삭성과 냉간단조성이 모두 겸비되어야 하는데, 통상의 강으로는 이러한 물성을 모두 만족시키지 못한다.Mechanical parts used in industrial machines and automobiles are usually machined into complex shapes of the parts by either cutting or cold forging. However, in the case of the cutting process, in order to process the final shape of the raw material, there is a problem that the amount of processing increases, resulting in large parts loss and excessive production cost. In addition, the cold forging process has the advantage of relatively low component loss compared to the cutting process and can be carried out through a simple process. However, if the final shape of the component is complicated, the forging operation alone cannot realize the complicated shape. . Therefore, it is most suitable in terms of material saving, production cost reduction, etc., after machining into a near net shape by cold forging and final cutting into a complicated shape. In order to perform the cutting process after such cold forging, both machinability and cold forging of the material must be combined, and such steel cannot satisfy all of these properties.

즉, 소재의 피삭성을 향상시키기 위해서 강중에 Pb, S, Bi 등의 피삭성 부여원소를 첨가한 쾌삭강을 쓸 수 있는데, 이러한 쾌삭강은 절삭작업시 표면조도, 칩처리성, 공구수명 등 강의 쾌삭성 측면에서는 아주 우수하나, 이를 이용하여 냉간단조작업할 경우에는 피삭성 향상원소들로 이루어진 개재물에 의해 야기된 크랙으로 인하여 미소 변형에도 소재에 균열이 발생되는 등 냉간단조성이 아주 열악하다.That is, in order to improve the machinability of the material, a free-cutting steel containing machinable elements such as Pb, S, Bi, etc. can be used in steel. Such free-cutting steel can be used for cutting steel such as surface roughness, chip treatment, and tool life. In terms of machinability, it is very good. However, when cold forging is performed using this, cold forging is very poor due to cracks caused by micro-deformation due to cracks caused by inclusions of machinability enhancing elements.

또한, 이에 덧붙여 종래부터 피삭성 부여원소로 사용되던 Pb의 경우에는 절삭작업시 유독성 퓸(fume) 등의 유해 물질을 배출하므로 인체에 아주 해로운 원소이며 강재의 재활용에도 아주 불리하여, 이를 대체 하기 위하여 S, Bi, Te, Sn 등이 제안되었지만, Bi를 첨가한 강재는 제조시에 균열발생이 용이하여 생산이 매우 까다로운 문제가 있고, S, Te 및 Sn 등은 열간압연시 균열발생을 야기한다는 점에서 문제가 있다.In addition, Pb, which has been conventionally used as a machinability granting element, emits harmful substances such as toxic fume during cutting, and thus is very harmful to the human body. Although S, Bi, Te, Sn, and the like have been proposed, Bi-added steels are easily cracked during manufacturing, which is very difficult to produce, and S, Te, Sn, etc. cause cracks during hot rolling. There is a problem.

따라서, 종래의 피삭성 부여원소를 사용하는 쾌삭강은 냉간단조성이 아주 불리할 뿐만 아니라, 환경문제를 야기하고 생산효율이 낮다는 문제를 가지고 있어 냉간단조성과 피삭성을 겸비한 강소재로 사용하기 곤란하였다.
Therefore, the free-cutting steel using the conventional machinability imparting element not only has very poor cold forging, but also has a problem of causing environmental problems and low production efficiency, making it difficult to use as a steel material having both cold forging and machinability. It was.

그리고, 냉간단조용강은 인성과 연성이 뛰어나 냉간단조작업시에는 소재에 균열이 거의 발생되지 않고 최종형상과 유사한 정도까지 단조작업에 의해서 가공하기에는 유리하나, 이후 절삭작업을 실시할 경우에는 칩(chip)처리성과 표면 조도 등의 피삭성이 아주 불량하여 사용이 곤란하다는 문제가 있다.
In addition, cold forged steel is excellent in toughness and ductility, so it is advantageous to process it by forging up to a degree similar to the final shape in the cold forging process, and to be similar to the final shape. ) There is a problem in that the machinability such as the treatment property and the surface roughness is very poor, making it difficult to use.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 강이 바로 흑연강이다. 흑연강은 내부에 미세 흑연립을 포함하는 탄소강으로서 충격인성과 연성이 양호하여 냉간단조성이 우수한 동시에, 내부의 미세 흑연립이 절삭시 크랙 공급원(source)이 되어 줌으로써 피삭성도 양호한 성질을 가지고 있는 강이다.
In order to solve the above problems, the proposed steel is graphite steel. Graphite steel is a carbon steel containing fine graphite grains inside, and has excellent impact toughness and ductility, and is excellent in cold forging, and also has good machinability as the internal fine graphite grains become a crack source during cutting. It is a river.

일본 특개소 50-096416호 공보에는 C(total) : 0.45~0.90, Si : 1.0~2.5%, Mn : 0.1~0.7%, S : 0.015%이하, Al, Ti 중 1 종 또는 2종을 0.015~0.1% 포함하고, 50개/mm2 이상의 분포로 존재하는 흑연 0.45~0.90%를 함유하고, 잔부 Fe 및 불순물로 이루어진 흑연 쾌삭강이 제안된 바 있다. 상기 발명은 냉간단조성 측면보다는 쾌삭성의 측면에서 제안된 것이나, 흑연계 쾌삭강에 대한 발명의 효시에 속하는 발명이라 할 수 있다. 그러나 상기 발명의 조성으로는 실리콘 농도는 2.3%를 넘지 않아야 하며 그에 따른 최소 흑연화 시간은 대략 10시간 정도가 필요하다는 것이 개시되어 있다. 그러나 수요가 공정을 생각해 볼 때, 쾌삭성을 부여하기 위하여 10 시간 정도 흑연화 열처리를 실시한다는 것은 공정상의 큰 부담이 되지 않을 수 없고, 이러한 부담으로 인하여 수요가에서 흑연강을 이용하여 절삭작업을 실시하는 것을 사실상 불가능하게 된다.Japanese Unexamined Patent Publication No. 50-096416 discloses C (total): 0.45 to 0.90, Si: 1.0 to 2.5%, Mn: 0.1 to 0.7%, S: 0.015% or less, and one or two of Al and Ti 0.015 to Graphite free cutting steel containing 0.15%, containing 0.45 to 0.90% of graphite present in a distribution of 50 pieces / mm 2 or more, and consisting of the balance Fe and impurities has been proposed. The invention has been proposed in terms of free machinability rather than cold forging, but can be referred to as an invention belonging to the invention of the invention for graphite-based free cutting steel. However, the composition of the present invention discloses that the silicon concentration should not exceed 2.3% and the minimum graphitization time accordingly requires about 10 hours. However, when demand is considered in the process, it is a big burden on the process to perform graphitization heat treatment for about 10 hours in order to give free machinability. It is virtually impossible to implement.

또한, 일본 특개평 6-212351호에는 상기 일본 특개소 50-096416호 공보에서 나타난 문제점인 흑연화 처리에 장시간이 소요된다는 점을 해결하기 위하여 비교적 단시간 열처리 하여 흑연화하는 흑연 쾌삭강의 제조방법을 개시하고 있다. 상기 공보에 개시된 기술은 흑연화 처리시간을 단축시키기 위하여 C : 0.3~1.0%, Si : 0.4~1.0%, Mn ; 0.3~1.0, P : 0.02%이하, S : 0.015~0.035, B : 0.001~0.004%, N : 0.002~0.008%를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 열간압연직후의 강봉을, 그 열간압연 라인의 전후에 설치한 수냉각장치에 의해, 냉각개시온도를 Ac1 점 이하, 냉각종료온도를 Ms 점 이하, 평균냉각속도를 30℃/s~100℃/s 로 하여 냉각하고, 이후 자연냉각한 후, 이어서 가열온도 600~700℃에서 흑연화 처리하는 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 기술은 마르텐사이트상의 특징인 격자왜곡을 이용하여 탄소가 흑연으로 석출되기 쉽게 하는 것을 그 기술적 요지로 하고 있는 것으로 흑연화 최소시간 12시간 흑연화율 최대 60%를 나타내는 종래예에 비하여 최소 9~12시간 이내에 100% 흑연화율에 도달시킬 수 있는 기술이었다.In addition, Japanese Patent Laid-Open No. 6-212351 discloses a method for producing graphite free-cutting steel that is graphitized by heat treatment in a relatively short time in order to solve the problem that the graphitization treatment, which is a problem shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 50-096416, takes a long time. Doing. The technique disclosed in the above publication is C: 0.3-1.0%, Si: 0.4-1.0%, Mn to shorten the graphitization treatment time; 0.3 ~ 1.0, P: 0.02% or less, S: 0.015 ~ 0.035, B: 0.001 ~ 0.004%, N: 0.002 ~ 0.008%, and hot-rolled steel bars immediately after hot rolling composed of the balance Fe and unavoidable impurities. The water cooling device installed before and after the line cools the cooling start temperature below Ac1 point, the cooling end temperature below Ms point, and the average cooling rate from 30 ° C / s to 100 ° C / s. After that, the graphitization treatment is then performed at a heating temperature of 600 to 700 ° C. This technique uses the grating distortion, a characteristic of martensitic phase, to facilitate the precipitation of carbon into graphite, which is a technical gist of at least 9-12. It was a technique that could reach 100% graphitization rate within time.

그러나 상기 기술을 이용하더라도 흑연화에 필요한 시간은 최소 9시간으로 수요가가 공정에 적용하기는 곤란한 정도이어서 여전히 흑연화 시간 단축에 필요한 기술적 진보가 필요하였다.However, even with the above technique, the time required for graphitization is at least 9 hours, so that it is difficult for the demand to be applied to the process, and there is still a need for technical advancement required to shorten the graphitization time.

흑연화 시간을 보다 단축하기 위한 기술로써 일본 특개 2000-063948호에는 중량%로,C :1.00초과~1.50%,Si:1.00~2.80%,Mn:0.01~2.00%,P :0.050%이하,S :0.10%이하,O :0.0050%이하, 및 N :0.020%이하를 함유하고,잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물로 이루어진 조성이며, 흑연화 지수 CE가 1.30 이상인 주편 또는 슬라브를,850~1150℃의 범위내의 온도로 가열하고,열간 압연한 후,그리고 실온까지 냉각하여,이렇게 얻어진 열간 압연 강재를 ,600~1000℃의 범위내의 온도로 3hr 이하의 시간 가열한 후,공냉 하여, 상기 강재중에 평균 입경 1.0㎛ 이상의 흑연을 100개/mm2 이상 석출시키고,또한 금속 조직을 20%이상의 페라이트와 잔부 펄라이트로 이루어지거나 또는 페라이트만로 이루어진 조직으로 하며 브리넬 경도를 200 이하로 한 것을 특징으로 하는 쾌삭강 봉선재의 제조 방법에 관한 기술이 기재되어 있다. 상기 기술을 이용할 경우 흑연화에 필요한 시간을 최소 30분까지 단축할 수 있어 종래기술에 비해서는 흑연화 시간을 획기적으로 개선한 기술이라 할 수 있다. 그러나 상기 기술에 의할 경우에도 최소 30분 정도이며 대부분 1시간 이상인 흑연화 처리시간이 필요하므로 여전히 실제 가공공정에 적용하기는 곤란하였다.
As a technique for further shortening the graphitization time, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-063948 has a weight%, more than C: 1.00 to 1.50%, Si: 1.00 to 2.80%, Mn: 0.01 to 2.00%, and P: 0.050% or less. Cast iron or slab containing 0.10% or less, O: 0.0050% or less, N: 0.020% or less, consisting of residual iron (Fe) and unavoidable impurities, and having a graphitization index CE of 1.30 or more, 850 to 1150 ° C. After heating to a temperature in the range of, hot-rolled, and then cooled to room temperature, the hot-rolled steel thus obtained is heated to a temperature within the range of 600 to 1000 ° C. for 3 hours or less, followed by air cooling, and then averaged in the steel. the particle size or more 1.0㎛ graphite to precipitate 100 / mm 2 or more, and free cutting steel to the metal structure characterized in that the tissue and the Brinell hardness consisting of or composed of more than 20% of ferrite with the balance pearlite or ferrite only to 200 bongseon There is a description of the production method is described. If the above technique is used, the time required for graphitization can be shortened to at least 30 minutes, and thus it can be referred to as a technique of drastically improving the graphitization time compared to the prior art. However, even in the case of the above technique, it is still difficult to apply to the actual processing process because the graphitization treatment time, which is at least about 30 minutes and most of the time, is required.

또한, 흑연강을 제조하더라도 이러한 흑연강을 이용하여 냉간단조 및 절삭작업을 통하여 강가공품으로 제조한 후에는 강가공품의 요구사양에 맞는 강도를 부여할 필요가 있다. 특히, 상기 냉간단조 작업과 절삭작업을 겪은 흑연강으로 제조된 부품은 자동차 부품등의 고강도가 요구되는 부품에 사용되는 경우가 많은데, 상기 부품에 사용하기 위해서는 냉간단조 작업 및 절삭작업을 거친 후 적절한 열처리를 통하여 다시 강도를 상승시켜야 한다. 그러나, 고강도화가 되면 지연파괴저항성이 열화되는 문제가 있어 현재 공개된 기술만으로는 130kg/mm2 급 이상으로 사용하는 것이 불가능하다.In addition, even in the case of manufacturing graphite steel, it is necessary to give the strength to meet the requirements of the steel workpiece after manufacturing the steel workpiece through cold forging and cutting operations using such graphite steel. In particular, parts made of graphite steel that have undergone the cold forging and cutting operations are often used for parts requiring high strength, such as automobile parts. The strength must be increased again through heat treatment. However, when the strength is increased, there is a problem in that the delayed fracture resistance is deteriorated. Therefore, it is impossible to use more than 130kg / mm 2 grade with the currently disclosed technology alone.

이는 종래의 열처리 방법으로 소재를 열처리할 경우에는 대부분 미세조직이 템퍼드 마르텐사이트(tempered martensite)의 준단상(quasi single phase) 조직으로 되어, 입계에 Fe계 석출물이 분포하고 래스 마르텐사이트(lath martensite)의 모재에도 석출물들이 분포하는 것이 일반적인 특징이다. 그러나 결정입계 석출물들이 수소의 트랩 사이트(trap site)로 작용하여 입계의 강도를 열화시키기 때문에 지연파괴저항성이 저하되며 이로인해 소재의 고강도화를 달성할 수 없는 것으로 알려져 있다. 따라서 템퍼드 마르텐사이트의 미세조직으로는 고강도화를 달성하는데 한계가 있는 것으로 받아들여지고 있다. When the material is heat-treated by the conventional heat treatment method, most of the microstructure is a quasi single phase structure of tempered martensite, and Fe-based precipitates are distributed at grain boundaries and lath martensite. It is a general feature that the precipitates are distributed in the base metal of). However, since grain boundary precipitates act as a trap site of hydrogen and degrade the strength of grain boundaries, it is known that delayed fracture resistance is lowered, and thus, high strength of the material cannot be achieved. Therefore, it is accepted that the microstructure of tempered martensite has a limit in achieving high strength.

따라서, 지연파괴저항성의 저하없이 고강도화를 달성하기 위해서는 열처리후 결정입계에 분포하게 되는 Fe계 석출물들의 분포를 최대한으로 억제시키는 것이 가장 중요하다. Therefore, in order to achieve high strength without deteriorating the delayed fracture resistance, it is most important to suppress the distribution of Fe-based precipitates distributed at the grain boundaries after the heat treatment to the maximum.

또한, 이와 더불어 가공된 강가공품의 항복비를 낮출 경우 자동차 소음저감에 매우 효과적으로 활용할 수 있어 지연파괴 저항성, 고강도 및 저항복비를 모두 겸비한 강가공품을 제조할 경우 다양한 용도로서 활용할 가치가 높으나 현재까지는 냉간단조작업 및/또는 절삭가공 작업을 수행하여 복잡한 형상으로 가공되는 부품중 이러한 성질을 모두 만족시키는 부품울 제조하는 기술은 현재까지 공지된 바가 없다.
In addition, when the yield ratio of the processed steel products is lowered, it can be effectively used to reduce the noise of automobiles. Thus, when manufacturing steel products having both delayed fracture resistance, high strength and resistance to yield ratio, it is highly useful to be used for various purposes. There is no known technique for manufacturing a part wool that satisfies all of these properties among parts processed into a complex shape by performing forging and / or cutting operations.

본발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 쾌삭성을 부여하기 위해 첨가하는 Pb, Bi, S, Sn 등의 저융점 원소들을 첨가하지 않으면서 짧은 흑연화 시간을 통하여 이들과 유사한 쾌삭성질을 갖고 동시에 우수한 냉간가공성(또는 냉간단조성)을 확보할 수 있는 흑연강으로 부터 제조된 지연파괴저항성이 우수한 고강도 강가공품 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
The present invention is to solve the above problems, and has a similar high machinability through a short graphitization time without adding low melting point elements such as Pb, Bi, S, Sn added to give a high machinability At the same time, an object of the present invention is to provide a high-strength steel product excellent in delayed fracture resistance manufactured from graphite steel capable of securing excellent cold workability (or cold forging) and a method of manufacturing the same.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제조방법은, 중량%로, C : 0.30~0.70%, Si : 2.0~4.0%, Mn : 0.1~1.0%, P : 0.01% 이하, S : 0.01%이하, Se : 0.001~0.05%, Ti : 0.001~0.03%, B : 0.001~0.003%, Al : 0.002~0.01%, N : 0.004~0.008%, O : 0.005% 이하(0은 제외)를 함유하고, 잔부 Fe 및 기타 불순물로 이루어지고, 상기 Ti, N, B 및 Al이 하기 관계식 1을 만족하고, Mn, Se 및 S가 하기 관계식 2를 만족하는 조성의 빌레트를 선재압연하는 단계, 상기 압연된 선재를 권취하는 단계, 상기 권취된 선재를 냉각하는 단계, 상기 냉각된 선재를 흑연화 열처리하는 단계, 상기 흑연화 열처리한 선재를 냉간단조 및/또는 절삭가공하여 강가공품으로 제조하는 단계, 상기 제조된 강가공품을 Ac3-(Ac3-Ac1)/1.3 내지 Ac3-(Ac3-Ac1)/5.5의 온도범위로 가열하는 단계, 상기 가열된 강가공품을 상기 온도범위에서 일정시간 유지하는 단계, 상기 강가공품을 70℃/sec 이상의 냉각속도로 Ms+50~Ms+110℃의 온도범위까지 냉각하는 단계 및 상기 온도범위에서 등온열처리 하는 단계를 포함한다.Production method of the present invention for achieving the above object, in weight%, C: 0.30-0.70%, Si: 2.0-4.0%, Mn: 0.1-1.0%, P: 0.01% or less, S: 0.01% or less, Se: 0.001-0.05%, Ti: 0.001-0.03%, B: 0.001-0.003%, Al: 0.002-0.01%, N: 0.004-0.008%, O: 0.005% or less (excluding 0) Wire-rolling a billet having a composition consisting of Fe and other impurities, wherein Ti, N, B and Al satisfy the following relation 1, and Mn, Se and S satisfy the following relation: Winding, cooling the wound wire, graphitizing heat treatment of the cooled wire, cold forging and / or cutting the graphitized heat treatment to produce a steel product, the manufactured steel the workpiece Ac 3 - (Ac 3 -Ac 1 ) /1.3 to Ac 3 - (Ac 3 -Ac 1 ) heating to a temperature range of /5.5, maintaining a certain amount of time for the heated steel workpiece at the temperature range Step, and a step and a step of isothermal heat treatment at this temperature range for cooling the steel work piece to 70 ℃ / sec or more cooling rate in a temperature range of Ms + 50 ~ Ms + 110 ℃.

(단, 하기 관계식 1 및 관계식 2의 Ti, N, B, Al, Mn, Se 및 S는 각각 해당원소의 중량%를 의미한다.)(However, Ti, N, B, Al, Mn, Se and S in the following relations 1 and 2, respectively, means the weight percent of the element.)

[관계식 1][Relationship 1]

2.0≤(Ti+5B+Al)/N≤5.5 2.0≤ (Ti + 5B + Al) /N≤5.5

[관계식 2][Relationship 2]

1.0≤(Mn/5+Se)/5S≤3.01.0≤ (Mn / 5 + Se) /5S≤3.0

더욱 바람직하게는, 상기 강조성에 더하여 Ni : 0.05~1.0%, Cu : 0.01~0.5%, Ca : 0.0001~0.05%, Zr : 0.0005~0.008%, REM(Rare Earth Metal, 희토류금속) : 0.001~0.05%으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것이 좋다.More preferably, in addition to the above-mentioned stress, Ni: 0.05 to 1.0%, Cu: 0.01 to 0.5%, Ca: 0.0001 to 0.05%, Zr: 0.0005 to 0.008%, REM (Rare Earth Metal, Rare Earth Metal): 0.001 to 0.05 It is preferable to include one or two or more selected from the group consisting of%.

이때, 상기 조성의 빌레트를 선재압연하는 단계에서 마무리 압연 직후의 오스테나이트 결정립 입도가 30㎛ 이하인 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the austenite grain size immediately after finish rolling in the step of wire-rolling the billet of the composition is 30 μm or less.

그리고, 상기 선재 마무리 압연은 840~900℃의 온도범위에서 행하는 것이 바람직하다. And it is preferable to perform the said wire rod finish rolling in the temperature range of 840-900 degreeC.                     

그리고, 상기 냉각단계 이후의 선재 내부조직 중 초석 페라이트의 분율이 10% 이하인 것이 바람직하다.And, the fraction of the cornerstone ferrite in the wire inner structure after the cooling step is preferably 10% or less.

또한, 상기 압연된 선재를 권취하는 단계는 750~800℃의 온도범위에서 이루어지는 것이 바람직하다.In addition, the step of winding the rolled wire is preferably made in a temperature range of 750 ~ 800 ℃.

더하여, 상기 권취된 선재를 냉각하는 단계는, 권취된 선재를 2.7~3.3℃/sec의 냉각속도로 650~690℃의 온도범위까지 냉각하는 것이 바람직하다.In addition, in the step of cooling the wound wire, it is preferable to cool the wound wire to a temperature range of 650 ~ 690 ℃ at a cooling rate of 2.7 ~ 3.3 ℃ / sec.

그리고, 상기 냉각된 선재를 흑연화 처리하는 단계는 Ac1-(60±30)℃ 사이의 온도 범위에서 행하는 것이 바람직하다.In addition, the step of graphitizing the cooled wire rod is preferably carried out in a temperature range of Ac 1- (60 ± 30) ℃.

또한, 상기 선재를 흑연화 처리하는 단계로부터 제조된 흑연강의 내부에 포함된 흑연립의 평균크기가 15㎛ 이하인 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the average size of the graphite grains contained in the graphite steel manufactured from the step of graphitizing the wire rod is 15 μm or less.

그리고, 상기 Ac3-(Ac3-Ac1)/1.3 내지 Ac3-(Ac3-Ac 1)/5.5의 온도범위로 강가공품을 가열한 후 유지하는 단계의 유지시간은 20분 이상인 것이 바람직하다.In addition, the Ac 3 - (Ac 3 -Ac 1 ) /1.3 to Ac 3 - (Ac 3 -Ac 1 ) the holding time of the step of holding the steel workpieces were heated to a temperature range of /5.5 is preferably not less than 20 minutes Do.

여기서, 상기 등온 열처리하는 단계의 열처리 유지시간은 20분 이상인 것이 바람직하다. Here, the heat treatment holding time of the isothermal heat treatment step is preferably 20 minutes or more.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 방법은, 중량%로, C : 0.30~0.70%, Si : 2.0~4.0%, Mn : 0.1~1.0%, P : 0.01% 이하, S : 0.01%이하, Se : 0.001~0.05%, Ti : 0.001~0.03%, B : 0.001~0.003%, Al : 0.002~0.01%, N : 0.004~0.008%, O : 0.005% 이하(0은 제외)를 함유하고, 잔부 Fe 및 기타 불순물로 이루어지고, 상기 Ti, N, B 및 Al이 하기 관계식 1을 만족하고, Mn, Se 및 S가 하기 관계식 2를 만족하는 조성을 가지고 내부에 평균 크기가 15㎛ 이하인 흑연립을 포함하는 흑연강을 마련하는 단계, 상기 흑연강을 냉간단조 및/또는 절삭가공하여 강가공품으로 제조하는 단계, 상기 제조된 강가공품을 Ac3-(Ac3-Ac1)/1.3 내지 Ac3-(Ac3-Ac1)/5.5의 온도범위로 가열하는 단계, 상기 가열된 강가공품을 상기 온도범위에서 일정시간 유지하는 단계, 상기 강가공품을 70℃/sec 이상의 냉각속도로 Ms+50~Ms+110℃의 온도범위까지 냉각하는 단계 및 상기 온도범위에서 등온열처리 하는 단계를 포함하는 것이다.Another method of the present invention for achieving the above object, in weight%, C: 0.30-0.70%, Si: 2.0-4.0%, Mn: 0.1-1.0%, P: 0.01% or less, S: 0.01% or less , Se: 0.001-0.05%, Ti: 0.001-0.03%, B: 0.001-0.003%, Al: 0.002-0.01%, N: 0.004-0.008%, O: 0.005% or less (excluding 0), It is composed of a balance Fe and other impurities, the Ti, N, B and Al satisfy the following relation 1, Mn, Se and S has a composition satisfying the following relation 2 and has a graphite grain having an average size of 15㎛ or less inside the method comprising providing a graphite steel comprises, the step of preparing the graphite steel in cold-forged and / or machined workpieces to steel, the manufacture of steel workpieces Ac 3 - (Ac 3 -Ac 1 ) /1.3 to Ac 3 - Heating to a temperature range of (Ac 3 -Ac 1 ) /5.5, maintaining the heated steel product in the temperature range for a predetermined time, and cooling the steel product to a cooling rate of 70 ° C./sec or more, Ms + 50 to Ms. Temperature of + 110 ℃ Step of cooling to above and to include the step of isothermal heat treatment at this temperature range.

(단, 하기 관계식 1 및 관계식 2의 Ti, N, B, Al, Mn, Se 및 S는 각각 해당원소의 중량%를 의미한다.)(However, Ti, N, B, Al, Mn, Se and S in the following relations 1 and 2, respectively, means the weight percent of the element.)

[관계식 1][Relationship 1]

2.0≤(Ti+5B+Al)/N≤5.5 2.0≤ (Ti + 5B + Al) /N≤5.5

[관계식 2][Relationship 2]

1.0≤(Mn/5+Se)/5S≤3.01.0≤ (Mn / 5 + Se) /5S≤3.0

이때, 상기 강조성에 더하여 Ni : 0.05~1.0%, Cu : 0.01~0.5%, Ca : 0.0001~0.05%, Zr : 0.0005~0.008%, REM(Rare Earth Metal, 희토류금속) : 0.001~0.05%으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.At this time, in addition to the above-mentioned emphasis Ni: 0.05 ~ 1.0%, Cu: 0.01 ~ 0.5%, Ca: 0.0001 ~ 0.05%, Zr: 0.0005 ~ 0.008%, REM (Rare Earth Metal, Rare Earth Metal): 0.001 ~ 0.05% It is preferable to contain 1 type (s) or 2 or more types selected from the group.

그리고, 상기 Ac3-(Ac3-Ac1)/1.3 내지 Ac3-(Ac3-Ac 1)/5.5의 온도범위로 강가공품을 가열한 후 유지하는 단계의 유지시간은 20분 이상인 것이 바람직하다. In addition, the Ac 3 - (Ac 3 -Ac 1 ) /1.3 to Ac 3 - (Ac 3 -Ac 1 ) the holding time of the step of holding the steel workpieces were heated to a temperature range of /5.5 is preferably not less than 20 minutes Do.

그리고, 상기 등온 열처리하는 단계의 열처리 유지시간은 20분 이상인 것이 바람직하다.And, the heat treatment holding time of the isothermal heat treatment step is preferably 20 minutes or more.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 강가공품은, 상기의 제조방법에 의하고 페라이트 및 잔류 오스테나이트로 이루어진 복합조직을 가지는 지연파괴저항성이 우수한 고강도 강가공품이다.The steel workpiece of the present invention for achieving the above object is a high-strength steel workpiece excellent in delayed fracture resistance having a composite structure composed of ferrite and residual austenite by the above production method.

그리고, 상기 강가공품의 조직 중 잔류 오스테나이트의 분율이 15% 이상인 것이 바람직하다.And, it is preferable that the fraction of retained austenite in the structure of the steelwork is 15% or more.

또한, 상기 잔류 오스테나이트 중 스트립 라이크 타입(strip like type) 잔류 오스테나이트의 비율이 70~90%인 것이 바람직하다.
In addition, it is preferable that the ratio of strip like type residual austenite in the residual austenite is 70 to 90%.

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

본 발명에서 '강가공품'이라는 용어는 선재를 일정형태로 절삭 및 냉간가공한 가공물을 의미하는 것으로, 본 발명의 강이 갖는 물리적 특성을 이용할 수 있는 용도에 적용되는 모든 강가공품을 포함한다. 또한, 본 발명에서 일컫는 '흑연강'이라 함은 내부에 미세한 흑연립이 분포된 강 및 이를 열처리하여 상기 강가공품화된 강을 의미한다.
In the present invention, the term 'steel processed' refers to a workpiece obtained by cutting and cold working the wire rod in a predetermined form, and includes all steel products which are applied to a use capable of utilizing physical properties of the steel of the present invention. In addition, the term “graphite steel” referred to in the present invention refers to a steel in which fine graphite grains are distributed therein and the steel processed into steel by heat treatment.

본 발명의 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하고 본 발명에서 목적하는 지연파괴저항성이 우수한 고강도 강가공품 및 이를 제조하는 방법을 제공하기 위하 여 다각도로 연구를 거듭한 결과, 오스테나이트 결정입계에서 지연파괴저항성에 유해한 입계 석출물들(Fe계)의 석출을 근본적으로 억제하여 임계지연파괴강도를 150kg/mm2이상으로 확보하면서 다른 기계적성질이 우수한 강을 개발하기 위하여 미세조직 제어방안에 대하여 다각도로 연구한 결과 강가공물을 이상역 범위내에서 열처리하여 적정량의 이상역 페라이트와 나머지 오스테나이트의 복합조직을 제조하고 Ms+50℃~Ms+110℃의 온도범위까지 급냉한 후 등온열처리할 경우 베이나이트내의 페라이트와 잔류오스테나이트의 복합조직 형태가 퍼얼라이트와 유사한 라멜라(lamella) 분포를 하는 복합조직 형태(strip-like type bainite로 총칭)와 페라이트내에 잔류 오스테나이트가 괴상으로 분포하는 복합조직 형태(blocky type bainite로 총칭)를 제조할 수 있으며, 이때 얻어진 복합조직내의 복합상 분율을 적절히 제어할 경우, 임계지연파괴강도 150kg/mm2이상의 고강도화를 달성하면서 우수한 기계적 성질, 특히 단면감소율과 충격인성을 현저히 개선할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
The inventors of the present invention have repeatedly studied at various angles to solve the above problems and to provide a high-strength steel product and a method for manufacturing the same, which have excellent delayed fracture resistance desired in the present invention. In order to fundamentally suppress the precipitation of grain boundary precipitates (Fe-based) which are harmful to resistance, the critical delay control strength is maintained at 150kg / mm 2 or more, and the microstructure control method has been studied in various angles to develop steels with excellent mechanical properties. Result The steel workpiece is heat-treated in the ideal zone to prepare an appropriate amount of the ideal zone ferrite and the rest of the austenite composite, and then quenched to the temperature range of Ms + 50 ° C to Ms + 110 ° C and isothermally heat-treated. And morphology of residual austenite have lamellar distribution similar to that of pearlite. It is possible to manufacture complex tissue forms (collectively called strip-like type bainite) and complex tissue forms (collectively referred to as blocky type bainite) in which residual austenite is dispersed in ferrite. In this case, while achieving a high strength of 150kg / mm 2 or more critical delay fracture strength, it was confirmed that the excellent mechanical properties, in particular, the cross-sectional reduction rate and impact toughness can be significantly improved and completed the present invention.

이하, 상기의 관점에서 본 발명에서 사용된 강의 조건과 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, the conditions and manufacturing method of the steel used in the present invention from the above point of view will be described in detail.

[강의 조성][Lecture composition]

본 발명에서 합금원소를 제한하는 이유는 다음과 같다.
The reason for limiting the alloying elements in the present invention is as follows.

탄소(C): 0.3~0.7중량%Carbon (C): 0.3-0.7 wt%

탄소는 흑연상 형성하기 위해서 필수적인 원소이며, 이후 기계 부품의 강도를 확보하기 위해서 중요한 원소이지만 함유량이 0.3중량%이하에서는 그 효과가 적고 페라이트+잔류 오스테나이트 복합조직강 제조를 위한 열처리시 강도 확보 및 페라이트 조직분율을 제어하기 어렵기 때문이며, 0.7중량% 이상에서는 그 효과가 포화될 뿐만 아니라, 오히려 열처리후 적정 단면 감소율, 연신율 및 충격인성 등의 물성이 저하되며, 또한 선재제조시 편석 및 표면흠 발생, 가열로 장입시 표면탈탄 심화, 열처리후 소재의 영구변형성 및 정적 피로특성과 미세복합 조직의 형상 및 크기 등에 영향을 미치기 때문에 0.3~0.7중량%의 범위로 한정한다.
Carbon is an essential element for the formation of graphite, and is an important element for securing the strength of mechanical parts, but its content is less than 0.3% by weight, and its strength during heat treatment for manufacturing ferritic and residual austenite composite steel This is because it is difficult to control the ferrite structure fraction, and the effect is not only saturated at 0.7 wt% or more, but also the properties such as proper cross-sectional reduction rate, elongation rate and impact toughness are lowered after heat treatment, and segregation and surface defects are generated during wire fabrication. It is limited to 0.3 ~ 0.7% by weight because it affects deep decarburization at the time of charging furnace, permanent deformation of material after heat treatment, static fatigue characteristics and shape and size of microcomposite.

실리콘(Si): 2.0~4.0중량%Silicon (Si): 2.0-4.0 wt%

실리콘은 용강제조시 탈산제로서 필요한 성분이며 강중의 철탄화물(세멘타이트)를 불안정하게 하여 탄소가 흑연으로 석출될 수 있도록 하는 원소이다. 더구나 실리콘은 강도를 향상시키는 성분이기 때문에 적극적으로 첨가한다. 2.0중량%이하에서는 그 효과가 미흡하며 페라이트 변태후 잔류 오스테나이트의 기계적 및 열적 안정성이 저하되어 초석 페라이트+잔류 오스테나이트 복합조직의 확보와 적정 잔류 오스테나이트양을 확보하기 어려우며, 또한 페라이트의 고용강화 효과가 미흡하여 강도확보에 어려움이 있고, 실리콘을 4.0중량% 이상 첨가하여도 흑연화 촉진의 효 과는 포화되며 액상이 발생하는 온도영역이 낮아져 열간압연시 적정 온도영역이 좁아지고, 소입성, 미세조직, 충격인성, 피로특성 등을 열화시키기 때문에 2.0~4.0중량%의 범위로 한정하였다.
Silicon is a necessary component as a deoxidizer in molten steel and is an element that makes carbon carbide precipitate by making iron carbide (cementite) in steel unstable. In addition, silicone is actively added because it is a component that improves strength. Less than 2.0% by weight, the effect is insufficient, and the mechanical and thermal stability of the retained austenite after ferrite transformation decreases, making it difficult to secure the cornerstone ferrite + residual austenite complex structure and to obtain the appropriate amount of retained austenite. It is difficult to secure the strength due to the insufficient effect. Even when adding more than 4.0% by weight of silicon, the effect of promoting graphitization is saturated and the temperature range where liquid phase is generated becomes narrow, so that the appropriate temperature range is narrowed during hot rolling. In order to deteriorate the microstructure, impact toughness, fatigue characteristics, etc., it was limited to the range of 2.0 to 4.0% by weight.

망간(Mn): 0.1~1.0중량%Manganese (Mn): 0.1-1.0 wt%

망간은 강재의 강도를 확보하는 유효한 원소이며 용강제조시 탈산제로서도 유용한 원소이다. 또한 S와 결합하여 MnS를 형성하여 절삭성 향상에 기여한다. 그러나 함유량이 0.1중량%이하에서는 강도향상 효과가 적고 1.0중량%이상에서는 인성이 열화되는 문제점이 있어 0.1~1.0중량%의 범위로 한정하였다.
Manganese is an effective element to secure the strength of steel and is also useful as a deoxidizer in molten steel manufacturing. In addition, it combines with S to form MnS to contribute to the improvement of machinability. However, when the content is less than 0.1% by weight, the effect of improving strength is small, and when the content is more than 1.0% by weight, the toughness is deteriorated. Therefore, the content is limited to the range of 0.1 to 1.0% by weight.

인(P) : 0.01중량% 이하Phosphorus (P): 0.01 wt% or less

인은 흑연화를 저해할 뿐만 아니라 소입처리시 오스테나이트 입계에 편석하여 입계 강도를 저하시켜 소입균열의 발생이 용이하기 때문에 0.01중량%이하로 제한하는 것이 바람직하다.
Phosphorus not only inhibits graphitization, but also segregates at the austenite grain boundary during the quenching treatment, thereby lowering the grain boundary strength, so that quenching cracks are easily generated.

황(S): 0.01중량%이하Sulfur (S): 0.01 wt% or less

황은 MnS를 형성하여 절삭시 칩처리성(chip breaking) 향상시켜 피삭성을 향상시키고 특히 흑연화의 핵으로 작용하여 흑연화를 촉진하지만, 그 첨가량이 0.01중량%이상이면 그 효과가 포화될 뿐만 아니라 다량첨가시 오히려 흑연화를 지연시키며 강의 인성을 급격하게 저하시켜서 냉간단조성에 악영향을 미치기 때문에 상한 을 0.01중량%로 제한하였다.
Sulfur forms MnS to improve chip breaking during cutting to improve machinability, especially as nucleation of graphitization to promote graphitization, but if the amount is more than 0.01% by weight, the effect is not only saturated. On the other hand, the upper limit was limited to 0.01% by weight because it delayed the graphitization and drastically lowered the toughness of the steel, thus adversely affecting the cold forging.

셀레늄(Se) : 0.001~0.05중량% Selenium (Se) : 0.001 ~ 0.05 wt%

셀레늄은 망간과 결합하여 MnSe를 형성하는 것에 의해 칩브레이크성(chip breaking)을 개선한다. 동시에 MnSe은 흑연화 핵으로 작용하여 흑연화를 촉진시킴으로서 피삭성을 개선키는 원소이다. 이러한 효과는 0.001중량%이하에서는 미흡하며 0.05중량% 이상에서는 그 효과가 포화되기 때문에 0.001~0.05중량%의 범위로 한정하였다.
Selenium improves chip breaking by forming MnSe in conjunction with manganese. At the same time, MnSe is an element that improves machinability by acting as a graphitization nucleus to promote graphitization. This effect was limited to 0.001% by weight to 0.05% by weight or less, and 0.05% by weight or more because the effect is saturated.

티타늄(Ti): 0.001~0.03중량%Titanium (Ti): 0.001-0.03 wt%

티타늄은 강중에 질소와 결합하여 TiN을 형성하여 세멘타이트를 불안정하게 하고 동시에 흑연이 핵생성되는 자리가 되어 흑연화를 촉진시킨다. 또 탈산제로서도 유효하게 작용하기 때문에 적극적으로 첨가한다. 상기의 유용한 효과를 얻기 위해서는 0.001중량% 이상을 첨가하여야 한다. 그러나, 0.03중량%이상에서는 오히려 흑연화를 방해하기 때문에 0.001~0.03중량%의 범위로 한정하였다.
Titanium combines with nitrogen in steel to form TiN, making cementite unstable and at the same time becoming a nucleation site of graphite to promote graphitization. Moreover, since it functions effectively also as a deoxidizer, it adds actively. To attain the above useful effects, at least 0.001% by weight should be added. However, at 0.03% or more by weight, the graphitization is rather hindered, so it is limited to 0.001 to 0.03% by weight.

붕소(B):0.001~0.003중량%Boron (B): 0.001 to 0.003% by weight

보론은 N과 결합하여 BN을 형성하고 세멘타이트의 안정화를 방해하면서 흑연의 결정 핵으로서 작용하여 흑연화를 촉진시키며 동시에 소입성을 향상시키기 때문에 적극적으로 첨가하는 원소이다. 0.001중량%이하에서는 그 첨가효과가 미흡하여 0.001중량% 이상 첨가할 필요가 있으며, 반대로 0.003중량% 이상 첨가할 경우에는 더 이상 효과상승을 기대할 수 없으며 동시에 입계에 보론계 질화물의 석출로 인해 입계강도를 저하시켜서 열간가공성을 저하시키기 때문에 첨가범위를 0.001~0.003중량%로 한정하였다.
Boron is an element that is actively added because it combines with N to form BN and acts as a crystal nucleus of graphite while interfering with stabilization of cementite, thereby promoting graphitization and enhancing quenchability. If it is less than 0.001% by weight, the effect of addition is insufficient, so it is necessary to add more than 0.001% by weight. On the contrary, when it is added more than 0.003% by weight, the effect can not be increased any more. The addition range was limited to 0.001 to 0.003% by weight because it lowered the hot workability.

알루미늄(Al): 0.002~0.03중량% Aluminum (Al) : 0.002 ~ 0.03% by weight

알루미늄은 강력한 탈산원소로서 탈산에 기여할 뿐만 아니라 흑연화를 촉진시키는 유용한 원소이다. 흑연화 열처리시 세멘타이트의 분해를 촉진하는 것과 동시에 질소와 결합하여 AlN을 형성함으로서 세멘타이트의 안정화를 방해하는 작용을 한다. 또한 알루미늄 첨가에 의해 강중에 생성되는 알루미늄 산화물은 BN의 석출핵이 되기도 하고 흑연의 결정화를 촉진시키는 점에서도 효과적이다. 본 발명에서는 알루미늄을 적극적으로 첨가하지만 함유량이 0.002중량% 이하이면 그 첨가효과를 기대하기 어렵고 0.03중량%이상에서는 흑연화 촉진작용이 포화되며 열간변형성을 현저하게 저하되는 문제점이 있어 0.002~0.03중량%의 범위로 제한한다.
Aluminum is a powerful deoxidation element and a useful element that not only contributes to deoxidation but also promotes graphitization. In the graphitization heat treatment, the decomposition of cementite is promoted, and at the same time, it binds with nitrogen to form AlN, thereby preventing the cementite from stabilizing. In addition, aluminum oxide produced in the steel by the addition of aluminum is effective in that it also becomes a precipitation nucleus of BN and promotes crystallization of graphite. In the present invention, aluminum is actively added, but if the content is less than 0.002% by weight, it is difficult to expect the effect of addition, and at 0.03% or more by weight, the graphitization promoting action is saturated and the hot deformation is significantly lowered. Limit to the range of.

질소(N): 0.004~0.008 중량%Nitrogen (N): 0.004-0.008 wt%

질소는 티타늄 및 보론, 알루미늄과 결합하여 질화물들을 형성하고 이것들을 핵으로 하여 흑연의 결정화를 촉진시키기 때문에 적극적으로 첨가한다. 한편 흑연화 촉진에 유효한 질화물들을 형성하기 위해서는 화학양론적으로 티타늄 및 보론, 알루미늄과 거의 비슷한 당량으로 첨가하는 것이 바람직하나 이러한 질화물들을 균 일하게 미세분산시키기 위해서는 화학당량보다도 조금 높게 첨가하는 것이 바람직하다. 또한 질소는 동적인 변형시효에 의해 칩처리성을 개선하기 때문에 조금 과다하게 첨가하는 것이 유리하다. 이러한 이유로 0.004중량%이상 첨가하는 것이 필요하지만 0.008중량%이상 첨가할 경우 그 효과가 포화되기 때문에 0.004~0.008중량%로 한정하였다.
Nitrogen is actively added because it combines with titanium, boron and aluminum to form nitrides and use these as nuclei to promote the crystallization of graphite. On the other hand, in order to form nitrides effective for promoting graphitization, it is preferable to add in stoichiometric amounts almost equivalent to those of titanium, boron, and aluminum, but in order to uniformly finely disperse these nitrides, it is preferable to add slightly higher than chemical equivalents. . In addition, it is advantageous to add a little excessively because nitrogen improves chip treatability by dynamic strain aging. For this reason, it is necessary to add more than 0.004% by weight, but when added more than 0.008% by weight because the effect is saturated, it was limited to 0.004 ~ 0.008% by weight.

산소(O):0.005중량%이하Oxygen (O): 0.005% by weight or less

본 발명에 있어서 산소의 역할은 중요하다. 산소는 알루미늄과 결합하여 산화물을 형성한다. 이러한 산화물의 생성은 알루미늄의 유효농도를 감소시키게 된다. 그 결과 흑연의 결정화에 유용한 AlN의 생성량이 감소되며 따라서 실질적으로는 흑연화 작용을 방해하는 결과를 유발한다. 또한, 다량의 산소가 함유됨으로써 형성되는 알루미나 산화물은 절삭시 절삭공구를 손상시키기 때문에 피삭성의 저하를 초래한다. 이러한 이유로 가능한 낮게 관리하는 것이 바람직하다. 그러나 산소를 너무 낮게 관리할 경우 제강공정의 정련부하를 야기하고, 0.005중량% 까지는 상기한 산소에 의해 유발되는 문제점이 그리 크지 않기 때문에 그 상한을 0.005중량%이하로 제한하였다.
In the present invention, the role of oxygen is important. Oxygen combines with aluminum to form oxides. The production of such oxides reduces the effective concentration of aluminum. As a result, the amount of AlN produced useful for the crystallization of graphite is reduced, thus causing the effect of substantially obstructing the graphitization action. In addition, alumina oxide formed by containing a large amount of oxygen damages the cutting tool during cutting, resulting in a decrease in machinability. For this reason it is desirable to manage as low as possible. However, if the oxygen is managed too low, it causes a refining load of the steelmaking process, and the upper limit is limited to 0.005% by weight or less because the problem caused by the oxygen is not so much up to 0.005% by weight.

상기에서 볼 수 있듯이, 흑연화를 촉진시키기 위해서는 우선, 흑연화에 필요한 탄소원(source)를 강중에 충분히 유지시키고, 세멘타이트를 불안정화 하여 세멘타이트 중 탄소가 쉽게 강중으로 확산될 수 있도록 하며, 확산된 산소가 강중에 존 재하는 불균일(non-homogeneous) 핵생성 장소인 다양한 종류의 질화물 또는 화합물상 개재물에 흑연상으로 성장할 수 있어야 한다.
As can be seen from above, in order to promote graphitization, first, a carbon source necessary for graphitization is sufficiently maintained in the steel, and the cementite is destabilized so that carbon in the cementite can be easily diffused into the steel. Oxygen must be able to grow in graphite on various types of nitride or compound inclusions, which are non-homogeneous nucleation sites in the river.

그러나, 상기의 조성만으로는 흑연화에 필요한 핵생성 장소를 충분히 제공할 수 없으며, 상기 조성에 의하여 생성된 질화물계 또는 유화물계 개재물들이 효과적으로 강중에 다량 미세 분산되어야 충분한 핵생성 장소를 공급할 수 있으며, 그에 따라 흑연화 시간이 획기적으로 단축되고 미세한 흑연이 생성될 수 있다.
However, the composition alone may not provide a sufficient nucleation site for graphitization, and the nitride- or emulsion-based inclusions generated by the composition may be effectively finely dispersed in a large amount in the steel to supply a sufficient nucleation site. Accordingly, the graphitization time can be significantly shortened and fine graphite can be produced.

본 발명에서는 흑연립 미세화 및 흑연화 시간을 현저하게 단축하기 위하여 합금원소간의 구성비를 비는 2.0≤(Ti+5B+2Al)/N≤5.5, 1.0≤(Mn/5+Se)/5S≤3.0로 한정하는데, 그 이유는 다음과 같다.
In the present invention, in order to significantly shorten the graphitization and graphitization time, the ratio of the composition ratio between alloy elements is 2.0≤ (Ti + 5B + 2Al) /N≤5.5, 1.0≤ (Mn / 5 + Se) /5S≤3.0 The reason for this is as follows.

(Ti+5B+Al)/N비는 2.0≤(Ti+5B+Al)/N≤5.5인 것이 바람직하다. It is preferable that (Ti + 5B + Al) / N ratio is 2.0 <= (Ti + 5B + Al) / N <= 5.5 .

(Ti+5B+Al)/N비가 2.0 미만일 경우에는 Ti, B, Al 양이 부족하여 흑연립의 핵생성에 기여하는 TiN 및 BN석출물의 갯수가 부족해지며, (Ti+5B+Al)/N비 5.5를 초과할 경우에는 Ti, B, Al은 충분하나 질소의 양이 부족하므로 더 이상 흑연립 핵생성에 필요한 TiN 및 BN, AlN의 석출물 개수가 증가되지 않고, 오히려 과잉질소로 인하여 모재에 고용되는 질소량이 증가하여 흑연화 속도에 악영향을 미친다.
If the ratio of (Ti + 5B + Al) / N is less than 2.0, the number of TiN and BN precipitates that contribute to the nucleation of graphite grains due to the lack of Ti, B, Al is insufficient, and the amount of (Ti + 5B + Al) / N When the ratio exceeds 5.5, Ti, B, and Al are sufficient, but the amount of nitrogen is insufficient, so the number of precipitates of TiN, BN, and AlN necessary for graphite nucleation is not increased anymore, but due to excess nitrogen, The amount of nitrogen that is added increases and adversely affects the graphitization rate.

(Mn/5+Se)/5S 값은 1.0≤(Mn/5+Se)/5S≤3.0 가 바람직하다. The value of (Mn / 5 + Se) / 5S is preferably 1.0 ≦ (Mn / 5 + Se) /5S≦3.0 .

(Mn/5+Se)/5S 값이 1.0 미만일 경우에는 흑연립의 핵생성에 기여하는 MnSe 석출물 및 피삭성에 유효한 MnS 개재물의 갯수가 부족해지며, (Mn/5+Se)/5S 비 3.0초과에서는 흑연립 핵생성에 필요한 MnSe 석출물 및 MnS의 석출물 개수가 포화될 뿐만 아니라 모재에 고용되는 황량이 증가하여 입계편석을 오히려 초래하여 기계적 성질에 악영향을 미친다.
If the value of (Mn / 5 + Se) / 5S is less than 1.0, the number of MnSe precipitates contributing to nucleation of graphite grains and the effective MnS inclusions for machinability are insufficient, and when (Mn / 5 + Se) / 5S ratio exceeds 3.0, Not only the number of MnSe precipitates and MnS precipitates required for graphite grain nucleation is saturated, but the amount of sulfur dissolved in the base material increases, causing grain boundary segregation, which adversely affects mechanical properties.

상기와 같은 조성에, 니켈 0.05~1.0중량%, 구리 0.01~0.05중량%, 칼슘 0.0001~0.05중량%, 지르코늄 : 0.0005~0.008중량%, 희토류 금속 : 0.001~0.05중량%으로 이루어진 그룹중 1종 또는 2종 이상을 선택적으로 첨가하는데, 그 성분 제한 이유를 설명한다.
One or more of the group consisting of 0.05 to 1.0% by weight of nickel, 0.01 to 0.05% by weight of copper, 0.0001 to 0.05% by weight of calcium, 0.0005 to 0.008% by weight of zirconium, and 0.001 to 0.05% by weight of rare earth metal. Two or more kinds are selectively added, and the reason for component limitation is explained.

니켈(Ni): 0.05~1.0중량%Nickel (Ni): 0.05-1.0 wt%

니켈은 열처리시 표면에 니켈 농화층을 형성하여 외부수소의 투과(permeation)를 억제하여 지연파괴저항성을 개선하는 원소이다. 니켈의 함량이 0.05%미만에서는 표면 농화층 형성이 불완전하여 지연파괴저항성의 개선효과를 기대하기 어려우며, 또한 탈탄제어, 인성 및 냉간성형성 향상을 위한 흑연화처리시 열처리시간이 길어지며 니켈의 함량이 1.0%를 초과할 경우에는 그 효과가 포화되고 잔류 오스테나이트량의 적정한 양, 크기 및 형상 등에 영향을 미치기 때문에 0.05~1.0%로 한정하였다.
Nickel is an element that forms a nickel thickening layer on the surface during heat treatment to suppress permeation of external hydrogen to improve delayed fracture resistance. If the nickel content is less than 0.05%, it is difficult to expect the effect of improving the delayed fracture resistance due to the incomplete formation of the surface thickening layer, and the heat treatment time is increased during the graphitization treatment to improve the decarburization control, toughness and cold formability, and the nickel content When the amount exceeds 1.0%, the effect is saturated and limited to 0.05 to 1.0% because it affects the proper amount, size and shape of the amount of retained austenite.

구리(Cu):0.01~0.5중량%Copper (Cu): 0.01-0.5 wt%

구리는 세멘타이트를 불안정하게 하여 흑연화의 촉진에 유효하므로 피삭성을 개선을 할 뿐만 아니라 강의 소입성 향상 작용과 석출강화 작용에 의하여 강의 소입소려시에 강도를 상승시키는 효과도 가지고 있다. 또한, 구리 첨가시에는 강의 부식저항을 개선시킬 수 있다. 0.01중량%미만에서는 흑연화 촉진 및 부식저항에 대한 개선효과가 미흡하며, 0.5중량%를 초과할 경우에는 그 개선효과가 포화되고 입계 편석시 녹는점(melting point)이 낮아져 선재압연을 위한 가열로 장입시 결정입계 취화에 따른 표면흠 발생 가능성이 높고, 최종 제품에서의 충격인성이 저하되기 때문에 0.01~0.5중량%로 제한하였다.
Since copper is effective for promoting graphitization by making cementite unstable, not only improves machinability but also has an effect of increasing strength at the time of hardening of steel by the effect of enhancing the hardening of the steel and the strengthening of precipitation. In addition, when copper is added, the corrosion resistance of the steel can be improved. If it is less than 0.01% by weight, the effect of promoting graphitization and improvement of corrosion resistance is insufficient. If it exceeds 0.5% by weight, the improvement effect is saturated and the melting point is lowered at the grain boundary segregation. It was limited to 0.01 to 0.5% by weight because of the high probability of occurrence of surface defects due to grain embrittlement during charging and the impact toughness in the final product.

칼슘(Ca) : 0.0001~0.05중량% Calcium (Ca) : 0.0001 ~ 0.05 wt%

칼슘은 본 발명의 강의 조성에서는 Ca-Al계 산화물을 형성하고 이것이 흑연화의 핵으로서 작용하여 흑연화를 촉진하는 것에 의해 피삭성을 개선한다. 이와 같은 작용은 0.0001중량%이하에서는 그 효과가 미흡하며 0.05중량%이상에서는 조대한 산화물계 비금속 개재물이 다량 발생하여 기계부품의 피로강도를 저하시키기 때문에 0.0001~0.05중량%의 범위로 한정하였다.
Calcium improves machinability by forming Ca-Al-based oxides in the steel composition of the present invention, which acts as a nucleus of graphitization to promote graphitization. This effect is less than 0.0001% by weight, and in 0.05% by weight or more coarse oxide-based non-metallic inclusions are generated in a large amount to reduce the fatigue strength of the mechanical parts were limited to the range of 0.0001 ~ 0.05% by weight.

지르코늄(Zr) : 0.0005~0.008중량% Zirconium (Zr) : 0.0005 ~ 0.008% by weight

지르코늄은 CaO와 Ti2O3등의 산화물과 MnS 황화물을 미세하게 분산시킨다. 이러한 산화물과 황화물들은 흑연의 석출자리로 역할을 하여 흑연립을 미세하게 분 산시킨다는지 흑연화 소요시간을 단축시키는데 효과적이다. 단 지르코늄의 첨가량이 0.0005중량%미만에서는 그 효과가 미흡하며 0.008중량%이상에서는 조대한 Zr계 황화물 및 탄질화물을 형성하여 Zr에 의한 산화물의 미세화 효과가 감소할 뿐만 아니라 파괴인성을 열화시키기 때문에 0.0005~0.008중량%의 범위로 한정하였다.
Zirconium finely disperses oxides such as CaO and Ti2O3 and MnS sulfides. These oxides and sulfides serve as precipitation sites of the graphite and are effective in shortening the graphitization time to finely disperse the graphite grains. However, if the amount of zirconium added is less than 0.0005% by weight, the effect is insufficient. If the amount of zirconium is more than 0.008% by weight, coarse Zr-based sulfides and carbonitrides are formed to reduce the miniaturization effect of oxides by Zr and to deteriorate fracture toughness. It was limited to the range of 0.008% by weight.

희토류금속(REM) : 0.001~0.05중량% Rare Earth Metal (REM) : 0.001 ~ 0.05% by weight

희토류금속은 강의 열간가공성을 개선하는 것과 흑연화를 가일층 촉진시키는 목적으로 첨가한다. 이와 같은 작용은 La, Ce등의 사용하는 것이 유용하지만 그 함량이 0.001중량%이하에서는 그 효과가 미흡하기 때문이며, 0.05중량%이상에서는 그 효과가 포화되기 때문에 0.001~0.05중량%의 범위로 한정하였다.
Rare earth metals are added for the purpose of improving the hot workability of steel and further promoting graphitization. This action is useful to use La, Ce, etc., but the content is less than 0.001% by weight because the effect is insufficient, and at 0.05% or more because the effect is saturated, it was limited to the range of 0.001 to 0.05% by weight. .

[제조공정][Manufacture process]

본 발명에서는 선재를 제조하고 이를 흑연화 한 후 냉간성형 및 절삭가공 중 1단계 이상의 단계를 통하여 강가공품을 만들고, 이 강가공품을 지연파괴저항성이 우수한 강가공품로 제조하기 위하여 열처리한다. 이하, 각 제조단계별 본 발명의 특징을 설명한다.In the present invention, a wire rod is manufactured and graphitized, and then a steel workpiece is made through at least one step of cold forming and cutting, and the steel is heat-treated to produce a steel workpiece having excellent delayed fracture resistance. Hereinafter, the features of the present invention for each manufacturing step will be described.

[선재의 제조방법][Manufacturing method of wire rod]

본 발명에서는 블룸을 빌레트 압연하여 얻거나 또는 바로 주조하여 얻은 빌레트를 선재압연하고 냉각하여 얻은 다음, 이 선재를 적정 선경으로 신선한다. 신선가공전후에 흑연화 열처리를 행한다. In the present invention, the billet obtained by billet rolling of the bloom or obtained by casting directly to the billet is obtained by rolling and cooling the billet, then the wire is fresh to the appropriate wire diameter. Graphitization heat treatment is performed before and after the fresh working.                     

본 발명에서는 상기한 강성분계를 갖고, 구상 오스테나이트의 결정입도가 30㎛ 이하인 선재를 이용한다. 선재의 구상 오스테나이트 결정입도 30㎛를 초과할 경우에는 퍼얼라이트 변태후 퍼얼라이트를 구성하는 세멘타이트의 크기 및 두께가 너무 커고 두꺼워져서 흑연화 속도를 저하시키는 문제점이 있고 흑연화후 흑연립의 크기가 조대해져 냉간단조성 및 피삭성에 악영향을 미치기 때문에 바람직하지 않다. In the present invention, a wire rod having the above-described steel component system and having a grain size of spherical austenite of 30 µm or less is used. If the spherical austenite grain size of the wire rod exceeds 30㎛, the size and thickness of cementite constituting the pearlite after the transformation of the pearlite becomes too large and thick, which causes a problem of lowering the graphitization rate. It is unpreferable because it becomes coarse and adversely affects cold forging property and machinability.

한편, 구상 오스테나이트의 결정입도 30㎛ 이하인 선재를 제조하기 위한 선재압연은 870±30℃ 온도범위에서 행한다. 이는 900℃ 이상에서는 제어압연효과가 미흡하여 오스테나이트 결정립 미세화 효과를 얻기 힘들기 때문이며 840℃이하에서는 그 효과가 포화되고 표면흠 발생이 용이해지고 선재 편경차 제어가 어려워지며 압연부하가 증가되는 관계로 작업성이 떨어지기 때문에 바람직하지 않다. On the other hand, wire rod rolling for producing a wire rod having a grain size of spherical austenite of 30 μm or less is performed at a temperature range of 870 ± 30 ° C. This is because the control rolling effect is insufficient at 900 ° C or higher, and thus it is difficult to obtain austenite grain refining effect. At 840 ° C or lower, the effect is saturated, surface flaws are easily generated, wire rod gap difference is difficult to control, and rolling load is increased. It is not preferable because workability is poor.

또한, 본 발명에서는 선재 냉각후 초석 페라이트 조직분율이 10% 이하인 선재를 이용한다. 선재 냉각후 초석 페라이트 조직분율이 10%를 초과할 경우에는 흑연화시 흑연립의 분포가 불균질해지고 흑연립의 조대화를 초래할 수 있으며 냉간단조성 및 피삭성에 악영향을 미치기 때문에 바람직하지 않다. 페라이트 영역내에는 탄소함량이 매우 낮아 흑연화시 흑연립 형성에 필요한 탄소가 부족하여 페라이트에서는 거의 흑연화가 이루어지지 않기 때문에 10%이하로 반드시 제한하여야 한다.In addition, the present invention uses a wire rod having a granite ferrite structure fraction of 10% or less after cooling the wire rod. In the case where the cornerstone ferrite structure fraction exceeds 10% after wire rod cooling, it is not preferable because the distribution of graphite grains during graphitization becomes uneven and may cause coarsening of graphite grains and adversely affect cold forging and machinability. In the ferrite region, the carbon content is very low and the carbon necessary for the formation of graphite grains during graphitization is scarce, so that the ferrite is hardly graphitized, so it must be limited to 10% or less.

한편, 초석 페라이트 조직분율이 10% 이하인 선재를 제조하기 위한 선재 제어냉각은 압연후 그 다음으로 선재를 권취하는데 이때의 권취온도는 750~800℃로 하는 것이 바람직하다. 권취온도는 선재압연직후 냉각수분사에 의해 확보한다. 권 취온도가 750℃미만의 경우에는 저온권취에 따른 권취불량이 발생할 가능성이 높기 때문이다. 권취온도가 800℃초과의 경우에는 초석 페라이트 분율 제어가 어렵다. On the other hand, wire-controlled cooling for producing wire rods having a saltpeter ferrite structure fraction of 10% or less is wound up after rolling, and the winding temperature at this time is preferably 750-800 ° C. The coiling temperature is secured by cooling water spraying immediately after the wire is rolled. If the coiling temperature is less than 750 ℃, the possibility of winding failure due to cold winding is likely to occur. If the coiling temperature is higher than 800 ° C, it is difficult to control the cornerstone ferrite fraction.

권취한 선재를 냉각하는데, 670±20℃까지 3.0±0.3℃/sec로 냉각시킨다. 냉각온도와 냉각속도의 조건설정은 선재집적상태 즉 겹침부, 비겹침부위의 냉각정도의 차이를 고려한 것이다. 즉, 선재코일은 냉각대에서 냉각될 때, 중심으로부터 외측으로 순서대로, 비겹침부, 중간 겹침부 및 겹침부로 나뉘어 질 수 있는데, 선재의 겹침정도가 클수록 상호 보온 효과에 의하여 냉각속도가 감소되어, 겹침정도가 큰 겹침부에서는 냉각속도가 크고 겹침정도가 작은 중심부는 냉각속도가 작게 되는데, 이러한 냉각속도의 차이는 전체 냉각속도를 크게할 수록 그 경향이 두드러진다. 상기와 같은 냉각속도의 차이는 코일 부위별 재질 편차 즉, 인장강도의 편차로 나타나게 되어 유리하지 못하다. 따라서 본 발명에서는 충분한 냉각효과를 누리면서 부위별 재질편차가 나타나지 않는 냉각속도 범위로서 3.0±0.3℃/sec 사이의 범위를 설정하였다. The wound wire is cooled down to 3.0 ± 0.3 ° C / sec to 670 ± 20 ° C. The conditions of cooling temperature and cooling rate are taken into account the difference in the degree of cooling of wire rod integrated state, ie overlapping part and non-overlapping part. That is, when the wire rod coil is cooled in the cooling zone, the wire coil may be divided into the non-overlapping portion, the middle overlapping portion and the overlapping portion in order from the center to the outside. As the overlapping degree of the wire rod increases, the cooling rate decreases due to the mutual insulation effect. In the overlapping part where the overlapping degree is large, the cooling rate is large in the central part where the cooling rate is large and the degree of overlapping is small. This difference in cooling rate becomes more prominent as the total cooling rate is increased. The difference in the cooling rate as described above is not advantageous because it appears as a variation in the material, that is, the tensile strength of each coil. Therefore, in the present invention, while enjoying a sufficient cooling effect, a range between 3.0 ± 0.3 ° C / sec is set as the cooling rate range in which the material deviation of each part does not appear.

냉각온도가 690℃ 보다 높은 경우에는 초석 페라이트 생성율이 증가하며, 650℃미만의 경우에는 퍼얼라이트 변태율이 감소한다. 또한, 냉각속도가 3.3℃/sec 보다 빠를 경우 저온조직(마르텐사이트 또는 베이나이트)이 생성되기 때문이며, 2.7℃/sec 보다 느릴 경우 초석 페라이트 상분율이 증가하기 때문에 바람직하지 않다.If the cooling temperature is higher than 690 ℃, the formation rate of the cornerstone ferrite increases, and if the cooling temperature is lower than 650 ℃, the perlite transformation rate decreases. In addition, when the cooling rate is faster than 3.3 ° C / sec is because the low-temperature structure (martensite or bainite) is produced, if it is slower than 2.7 ° C / sec is not preferable because the increase in the cornerstone ferrite phase fraction.

[흑연화 공정][Graphite process]

이후, 본 발명에서는 상기와 같이 구상 오스테나이트 결정입도 및 초석 페라이트 분율을 갖는 선재를 냉각과정 동안 또는 신선가공전후에 흑연화열처리한다. 흑연화열처리는 Ac1-(60±30℃)에서 한다. 이 온도범위는 흑연화 속도가 빠른 온도이며 그중 Ac1-60℃ 온도에서 가장 빠른 흑연화 거동을 보인다. 흑연화 열처리 온도가 Ac1-90℃ 미만일 경우에는는 흑연화 속도가 매우 느려지는 온도구간으로 생산성 확보에 문제점이 있으며, Ac1-30℃초과의 온도에서는 흑연화 열처리 시간이 길어지며 오스테나이트상이 석출하여 오히려 흑연립이 재고용될 가능성이 높다. Thereafter, in the present invention, the wire rod having the spherical austenite grain size and the cornerstone ferrite fraction as described above is subjected to the graphitization heat treatment during the cooling process or before or after drawing. The graphitization heat treatment is performed at Ac 1- (60 ± 30 ° C). This temperature range is the fastest graphitization rate and shows the fastest graphitization behavior at Ac 1 -60 ℃. When the graphitization heat treatment temperature is less than Ac 1 -90 ℃, there is a problem in securing productivity due to the temperature range that the graphitization rate is very slow, and at a temperature above Ac 1 -30 ℃, the graphitization heat treatment time is long and the austenite phase is precipitated. Rather, graphite particles are likely to be re-used.

상기와 같은 선재압연공정과 흑연화 공정을 거친 선재 내부에 존재하는 흑연립은 그 크기가 15㎛ 이하가 된다. 흑연립 크기가 15㎛ 보다 커지면 냉간단조성 및 피삭성에 유해한 영향을 미치기 때문에 바람직하지 않다.
Graphite grains present in the wire rod after the wire rod rolling process and the graphitization process as described above is 15㎛ or less. It is not preferable that the graphite grain size is larger than 15 mu m because it adversely affects cold forging and machinability.

[강가공품 가공공정][Processed Steel Products]

상기와 같은 흑연화 처리를 겪은 흑연강은 이후 냉간단조작업 및 절삭작업 중 1단계 이상의 단계를 통하여 원하는 형상의 강가공품으로 가공된다. 상기와 같은 강가공품 가공공정은 흑연강이 가지는 우수한 냉간단조성 및 피삭성으로 인하여 통상의 냉간단조작업 및 절삭작업을 통하여 수행가능하다.The graphite steel subjected to the graphitization treatment as described above is then processed into a steel workpiece of a desired shape through one or more steps during cold forging and cutting operations. The steel workpiece processing process as described above can be performed through ordinary cold forging and cutting operations due to the excellent cold forging and machinability of the graphite steel.

[복합조직 열처리공정][Compound structure heat treatment process]

상기 냉간단조작업 및 절삭작업 중 1단계 이상의 단계를 겪은 강가공품은 형상은 원하는 최종형상을 가지고 있으나 고강도 부품으로 사용되기에는 그 강도가 약하다. 따라서 상기 강가공품을 열처리하여 목적하는 미세조직을 확보할 필요가 있다. The steel workpiece that has undergone one or more steps during the cold forging and cutting operations has a desired final shape, but its strength is weak enough to be used as a high strength component. Therefore, it is necessary to secure the desired microstructure by heat treatment of the steel workpiece.

상술하였듯이 본 발명의 발명자들은 강가공품의 최종조직을 페라이트 및 잔류 오스테나이트로 이루어진 복합조직으로 하고, 이때 얻어진 복합조직내의 복합상 분율을 적절히 제어하는 것을 강도를 향상시키면서도 저항복비와 지연파괴저항성을 확보할 수 있는 주요한 수단으로 삼고 있다. 즉, 본 발명에 의하여 제조되는 강가공품의 내부조직은 탄화물이 거의 존재하지 않는 페라이트 + 잔류 오스테나이트로 이루어져 있다.As described above, the inventors of the present invention make the final structure of the steel processed product into a composite structure composed of ferrite and residual austenite, and appropriately controlling the composite phase fraction in the obtained composite structure while ensuring the strength and resistance ratio and delayed fracture resistance. It is a major means to do it. That is, the internal structure of the steel workpiece manufactured by the present invention is composed of ferrite + residual austenite in which carbide is hardly present.

상기 내부조직에 포함된 페라이트 중 초석 페라이트는 오스테나이트 결정입계를 불연속화 시켜 상기 입계에 석출되는 Fe 석출물외의 Mo, Ti, V, Nb 등의 석출물이 연속적으로 분포할 수 없도록 하는 기능을 수행하며, P, S 등의 불순물 원소의 편석의 저감을 위해 필요한 조직으로서 적절한 분율로 존재하여야 하는데, 초석 페라이트 조직분율이 5% 이하가 되면 지연파괴저항성을 개선하기 위한 오스테나이트의 결정입계 불연속화에 요구되는 초석 페라이트량이 매우 적어 그 개선효과가 미흡하며, 25% 이상에서는 과다한 초석 페라이트 분율에 의해 인장강도가 저하되는 문제점이 있으며, 또한 이상역을 경과하는 동안 오스테나이트의 탄소농도가 증가하게 되어 이후 냉각된 조직이 저항복비에 유효한 이상적 복합조직이 되기 어렵기 때문이다. 보다 바람직한 초석 페라이트 분율은 10~15% 범위이다. 이는 최종 복합조직에서 저항복비를 구현하는 동시에 고강도, 고연신율 및 균일 페라이트 분포등으로 인하여 지연파괴저항성을 더욱 더 향상시킬수 있는 범위이기 때문이다. Among the ferrites contained in the internal structure, the cornerstone ferrite discontinuously disperses the austenite grain boundary, so that precipitates such as Mo, Ti, V, and Nb other than the Fe precipitates deposited at the grain boundaries cannot be continuously distributed. It is required to exist in a proper fraction as a structure necessary for reducing segregation of impurity elements such as P and S. When the cornerstone ferrite structure fraction is 5% or less, it is required to discontinue grain boundary discontinuity of austenite to improve delayed fracture resistance. Since the amount of salt-free ferrite is insufficient, the improvement effect is insufficient, and at 25% or more, there is a problem that the tensile strength is lowered due to excessive amount of the salt-free ferrite. Also, the carbon concentration of austenite is increased during the abnormal zone and then cooled. This is because it is difficult for an organization to become an ideal composite organization that is effective for resistance. More preferred saltpeter ferrite fraction is in the range of 10-15%. This is because it is the range that can improve the delayed fracture resistance due to the high strength, high elongation and uniform ferrite distribution at the same time to implement the resistance complex ratio in the final composite structure.                     

또한 최종적으로 얻어진 페라이트 및 잔류 오스테나이트로 이루어진 복합조직은 총 잔류 오스테나이트 중 스트립 라이크 타입 잔류 오스테나이트의 비율이 70~90%를 갖도록 하는 것이 본 발명의 목적을 달성하는데 바람직하다. In addition, it is preferable to achieve the object of the present invention that the finally obtained composite structure composed of ferrite and residual austenite has a ratio of 70% to 90% of the strip like type residual austenite in the total residual austenite.

상기 잔류 오스테나이트 중 스트립 라이크 타입의 잔류 오스테나이트 비율이 70% 미만일 경우에는 항복강도가 저하되고, 잔류 오스테나이트의 양 및 크기, 형상, 기계적 및 열적 안정성에 영향을 미쳐 고강도화에 바람직스럽지않다. 그리고 상기 스트립 라이크 타입의 잔류 오스테나이트 비율이 90%를 초과할 경우에는 연신율, 단면감소율 및 충격인성이 저하되어 바람직하지 않다.If the ratio of residual austenite of the strip-like type of the retained austenite is less than 70%, the yield strength is lowered, which affects the amount and size, shape, mechanical and thermal stability of the retained austenite, which is not preferable for high strength. When the retained austenite ratio of the strip-like type exceeds 90%, elongation, cross-sectional reduction rate and impact toughness are lowered, which is not preferable.

상술한 바람직한 조직 구성을 얻기 위한 열처리 방법은 다음과 같다.The heat treatment method for obtaining the above-mentioned preferable structure structure is as follows.

상기 조직을 얻기 위한 열처리조건을 보다 구체적으로 살펴보면, 우선 강가공품을 이상역 온도범위인 Ac3-(Ac3-Ac1)/1.3에서 Ac3-(Ac3 -Ac1)/5.5 까지의 범위내에서 가열하는 것이다. 여기서, Ac3는 가열시 오스테나이트 변태온도이고, Ac1은 가열시 이상역(페라이트+오스테나이트) 변태온도를 나타내며, 합금성분계에 따라 Ac3, Ac1변태온도는 상이하게 나타난다.Looking at the heat treatment conditions for obtaining the tissue in more detail, first, the work piece over the river station temperature Ac 3 - (Ac 3 -Ac 1 ) Ac 3 in /1.3 - (Ac 3 -Ac 1) range from /5.5 It is heating inside. Here, Ac 3 is the austenite transformation temperature when heated, Ac 1 is an abnormal temperature (ferrite + austenite) transformation temperature when heating, Ac 3 , Ac 1 transformation temperature is different depending on the alloy component system.

만일, 가열온도가 Ac3-(Ac3-Ac1)/1.3 미만일 경우에는 이상역 열처리시 페라이트 생성량이 25%를 초과하여 앞서 언급한 바와 같이 항복강도 , 연신율 및 충격인성의 저하가 초래되고, 가열온도가 Ac3-(Ac3-Ac1)/5.5를 초과할 경우에는 결정입계의 불연속화에 필요한 페라이트양이 5% 미만으로 되어 그 효과가 미흡해진다. If the heating temperature is lower than Ac 3- (Ac 3 -Ac 1 ) /1.3, the amount of ferrite produced during the abnormal reverse heat treatment exceeds 25%, which leads to a decrease in yield strength, elongation and impact toughness, as mentioned above. If the heating temperature exceeds Ac 3- (Ac 3 -Ac 1 ) /5.5, the amount of ferrite required for discontinuity of grain boundaries becomes less than 5%, and the effect is insufficient.

보다 바람직한 이상역 열처리조건은 Ac3-(Ac3-Ac1)/1.7에서 Ac3-(Ac 3-Ac1)/2.5 온도범위인데, 이는 구상 오스테나이트 결정입계의 불연속성, 입계석출물의 불연속성, 가열시 탈탄제어, 열처리 소요시간 등을 고려한 범위이다. 목표하는 페라이트+오스테나이트의 고온 복합조직을 얻기 위해서는 충분한 시간동안 가열하여야 하는데, 약 20분이상 가열하면 원하는 변태가 완료되어 원하는 조직을 얻을 수 있다. A more preferable heat treatment condition is over station Ac 3 - (Ac 3 -Ac 1 ) Ac 3 /1.7 from - inde (Ac 3 -Ac1) /2.5 temperature range, which spherical austenite crystal grain boundary of the discontinuity, a discontinuity, the heating of the grain boundary precipitates It is a range that takes into account decarburization control and heat treatment time. In order to obtain a high-temperature composite structure of the target ferrite + austenite, heating must be performed for a sufficient time. If the heating is performed for about 20 minutes or more, the desired transformation is completed to obtain the desired tissue.

상기와 같은 가열공정 이후, 70℃/sec 이상의 냉각속도로 Ms+50℃~Ms+110℃의 온도범위까지 급냉할 필요가 있다(상기 Ms는 마르텐사이트 변태가 시작되는 온도를 의미한다). 상기 급냉후 항온변태가 일어나도록 상기 온도범위에서 20분이상 등온열처리를 할 필요가 있다. After the heating step as described above, it is necessary to quench to a temperature range of Ms + 50 ℃ ~ Ms + 110 ℃ at a cooling rate of 70 ℃ / sec or more (the Ms means the temperature at which martensite transformation starts). It is necessary to perform isothermal heat treatment for at least 20 minutes in the temperature range so that constant temperature transformation occurs after the quenching.

이때, 냉각속도가 상기 70℃/sec 미만으로 될 경우에는 냉각시 이상역 페라이트(초석 페라이트)가 추가적으로 석출될 수 있으며, 강가공품의 강도를 확보하기 어렵다.At this time, when the cooling rate is less than the 70 ℃ / sec, an abnormal phase ferrite (basestone ferrite) may be additionally precipitated during cooling, it is difficult to secure the strength of the steel product.

상기 항온변태 온도가 Ms+50℃ 미만일 경우에는 카바이드 프리 복합조직 제조시 총 잔류 오스테나이트 분율 내에서의 스트립라이크 타입 잔류 오스테 나이트의 비율이 90% 이상이 되어 문제가 발생할 수 있으며, Ms+110℃를 초과할 경우에는 총 잔류 오스테나이트 중 브라키 타입 잔류 오스테나이트의 비율이 30%를 초과(즉, 스트립 라이크 타입이 70% 미만이 됨)하기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 상기 항온변태 시간이 20분 이하가 될 경우에는 본 발명에서 목적하는 미세조직으로 상변태가 일어나는 시간이 불충분하기 때문이다. 그러나, 본 과정은 항온 변태를 유 도하는 과정이므로 열처리 시간이 길어져도 더이상 미세조직이 변화되는 것은 없으므로 처리시간 상한은 따로 규정하지 않는다.If the constant temperature of transformation is less than Ms + 50 ℃, the ratio of the strip-like residual austenite within the total residual austenite fraction when the carbide-free composite tissue is manufactured may be more than 90%, may cause problems, Ms + 110 ℃ It is not preferable to exceed the ratio of the Brachy type residual austenite in the total residual austenite exceeding 30% (ie, the strip like type is less than 70%). In addition, when the constant temperature transformation time is 20 minutes or less, it is because the time at which phase transformation occurs to the target microstructure in the present invention is insufficient. However, this process is a process that induces a constant temperature transformation, so the microstructure is no longer changed even if the heat treatment time is longer, so the treatment time upper limit is not separately defined.

상기 과정을 통해 조성되는 강가공품은 그 미세조직이 페라이트 및 잔류 오스테나이트로 이루어지고 잔류 오스테나이트 중 스트립 라이크 타입 잔류 오스테나이트 비율이 70~90%이고 나머지는 브라키 타입을 가지며 복합조직으로서, 연성 등의 기계적 성질이 현저히 개선될 수 있다.
The steel workpiece formed through the above process has a microstructure consisting of ferrite and residual austenite, and the proportion of retained austenite in strip-like type of austenite is 70 to 90%, and the remainder has a brachy type, a complex structure, and the like. The mechanical properties of can be significantly improved.

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

[실시예]
EXAMPLE

표 1과 같은 성분조성을 갖는 강들을 시료로 하여 중량 50kg인 빌레트 형상의 잉고트로 주조후 1250℃에서 48시간 균질화 열처리하여 두께 13mm로 열간압연하여 선재를 제조하였다. 이때 마무리온도는 840-900℃ 하여 열간압연후 공냉하였다. 압연비는 80% 이상으로 하였다. Steels having the composition as shown in Table 1 were cast into billet-shaped ingots weighing 50 kg, and then homogenized and heat-treated at 1250 ° C. for 48 hours to hot roll to 13 mm in thickness to prepare wires. At this time, the finishing temperature was 840-900 ℃ and hot-rolled after hot rolling. The rolling ratio was 80% or more.

강종Steel grade C,
wt%
C,
wt%
Si,
wt%
Si,
wt%
Mn,
wt%
Mn,
wt%
S,
wt%
S,
wt%
P,
wt%
P,
wt%
Ti,
wt%
Ti,
wt%
B,
ppm
B,
ppm
Al,
wt%
Al,
wt%
Se,
wt%
Se,
wt%
N,
ppm
N,
ppm
O,
ppm
O,
ppm
Ni,
wt%
Ni,
wt%
Cu,
wt%
Cu,
wt%
Ca,
wt%
Ca,
wt%
Zr,
ppm
Zr,
ppm
REM,
ppm
REM,
ppm




foot

persons

River
1One 0.510.51 3.13.1 0.510.51 0.0080.008 0.0110.011 0.0070.007 2020 0.0050.005 0.0040.004 6060 2020 0.10.1
22 0.520.52 3.13.1 0.400.40 0.0090.009 0.0150.015 0.0040.004 1010 0.0040.004 0.0030.003 5555 2121 0.10.1 0.050.05 33 0.500.50 3.03.0 0.480.48 0.0070.007 0.0090.009 0.0100.010 2121 0.0050.005 0.0020.002 5656 1919 0.010.01 44 0.490.49 2.92.9 0.550.55 0.0090.009 0.0080.008 0.0100.010 2020 0.0030.003 0.0100.010 6060 2424 1010 55 0.530.53 3.23.2 0.530.53 0.0080.008 0.0090.009 0.0090.009 3030 0.0050.005 0.0040.004 6565 2222 1010 66 0.70.7 3.13.1 0.480.48 0.0070.007 0.0080.008 0.0040.004 1313 0.0030.003 0.0020.002 7575 1717 0.090.09 0.040.04 77 0.310.31 3.23.2 0.510.51 0.0080.008 0.0110.011 0.0100.010 2626 0.0040.004 0.0020.002 6666 2929 0.160.16 0.060.06 88 0.530.53 4.04.0 0.550.55 0.0090.009 0.0090.009 0.0030.003 1717 0.0040.004 0.0050.005 6060 2323 0.200.20 0.090.09 99 0.490.49 2.82.8 1.001.00 0.0080.008 0.0150.015 0.0110.011 2929 0.0150.015 0.0050.005 5555 3030 0.250.25 0.110.11 1010 0.660.66 2.052.05 0.440.44 0.0090.009 0.0090.009 0.0030.003 2020 0.0100.010 0.0060.006 8080 4040 0.540.54 0.210.21

ratio
School
River
1One 0.510.51 3.03.0 0.510.51 0.0080.008 0.0110.011 0.0010.001 1010 0.0030.003 0.0040.004 6565 1919 0.130.13
22 0.520.52 3.13.1 0.480.48 0.0090.009 0.0080.008 0.0100.010 2020 0.0050.005 0.0020.002 4040 2323 0.120.12 0.040.04 33 0.500.50 3.03.0 0.220.22 0.0070.007 0.1300.130 0.0040.004 1010 0.0040.004 0.0010.001 5555 1717 0.020.02 44 0.490.49 2.92.9 0.710.71 0.0090.009 0.0090.009 0.0030.003 1717 0.0040.004 0.0210.021 6060 2121 2020 55 0.530.53 3.23.2 0.190.19 0.0080.008 0.1290.129 0.0010.001 1010 0.0030.003 0.0010.001 6565 2020 1010 66 0.80.8 3.13.1 0.700.70 0.0070.007 0.0090.009 0.0100.010 2020 0.0050.005 0.0190.019 4040 2828 0.210.21 0.100.10 77 0.310.31 3.23.2 0.690.69 0.0080.008 0.0090.009 0.0010.001 1010 0.0030.003 0.0200.020 6565 1515 0.510.51 0.230.23 88 0.530.53 4.04.0 0.200.20 0.0090.009 0.1310.131 0.0100.010 2020 0.0050.005 0.0010.001 4040 3434 0.240.24 99 0.490.49 1.51.5 0.520.52 0.0080.008 0.0150.015 0.0110.011 1515 0.0150.015 3030 2525 1010 0.660.66 2.52.5 0.440.44 0.0090.009 0.0090.009 0.0440.044 2121 0.030.03 100100 3232

발명강들 및 비교강들의 흑연화 열처리는 750℃에서 흑연화가 완료될 때까지 유지후 공냉하였다. 각각의 선재 조직이 흑연립 크기에 미치는 효과를 살펴보기 위하여 흑연화전 선재조직에 대하여 화상분석기(image analyzer)를 이용하여 시편당 300mm2의 면적에 대하여 초석 페라이트 면적분율에 대한 분석을 실시하였다. 상기 초석 페라이트 면적분율 분석결과와 상기 관계식 1 및 관계식 2의 계산결과를 표 2에 정리하였다. 또한, KS규격(KS D 0205)에 의하여 발명강과 시험강의 오스테나이트 결정입도를 측정하고 그 결과를 역시 표 2에 나타내었다.
The graphitization heat treatment of the inventive and comparative steels was air cooled after holding at 750 ° C. until graphitization was complete. In order to examine the effect of each wire structure on the size of graphite grain, an analysis of the cornerstone ferrite area fraction was carried out for the area of 300mm 2 per specimen using an image analyzer for the pre-graphitized wire structure. Table 2 summarizes the results of the analysis of the cornerstone ferrite area fraction and the relational expressions 1 and 2. In addition, the austenite grain size of the inventive steel and the test steel was measured by the KS standard (KS D 0205), and the results are also shown in Table 2.

강종Steel grade 관계식 1Relationship 1 관계식 2Relation 2 오스테나이트
평균결정입도(㎛)
Austenite
Average grain size (㎛)
열간압연후 미세조직내의 초석 페라이트 분율(%)Cornerstone Ferrite Fraction in Microstructure after Hot Rolling (%)
(Ti+5B+Al)/N(Ti + 5B + Al) / N (Mn/5+Se)/5S(Mn / 5 + Se) / 5S 발명강 1Inventive Steel 1 4.54.5 1.91.9 2525 55 발명강 2Inventive Steel 2 3.13.1 1.11.1 1515 44 발명강 3Inventive Steel 3 5.55.5 2.22.2 2020 55 발명강 4Inventive Steel 4 4.34.3 3.03.0 3030 44 발명강 5Inventive Steel 5 5.45.4 2.42.4 2525 44 발명강 6Inventive Steel 6 2.12.1 2.52.5 1515 00 발명강 7Inventive Steel 7 4.14.1 1.91.9 3030 1010 발명강 8Inventive Steel 8 5.25.2 2.62.6 2525 99 발명강 9Inventive Steel 9 3.33.3 2.72.7 1515 33 발명강 10Inventive Steel 10 4.14.1 2.12.1 2020 00 비교강 1Comparative Steel 1 1.41.4 1.91.9 4040 3535 비교강 2Comparative Steel 2 6.56.5 2.52.5 5555 2525 비교강 3Comparative Steel 3 3.13.1 0.60.6 4545 3232 비교강 4Comparative Steel 4 5.25.2 3.63.6 4040 2121 비교강 5Comparative Steel 5 1.41.4 0.60.6 5050 2626 비교강 6Comparative Steel 6 6.56.5 3.63.6 4545 2323 비교강 7Comparative Steel 7 1.41.4 3.63.6 5050 3030 비교강 8Comparative Steel 8 6.56.5 0.60.6 4040 2424 비교강 9Comparative Steel 9 11.211.2 -- 4545 2020 비교강 10Comparative Steel 10 8.48.4 -- 4040 2222

상기 흑연화 열처리를 통하여 제조된 흑연강의 성능을 피삭성과 냉간단조성의 관점에서 확인하기 위하여 하기의 실험을 행하였다.In order to confirm the performance of the graphite steel manufactured through the graphitization heat treatment from the viewpoint of machinability and cold forging, the following experiment was performed.

냉간단조성은 직경 19mm x 높이 25mm으로 제조된 시험편을 이용하여 상온 압축시 균열이 발생할 때까지의 임계 체적 변화율을 임계 냉간단조율의 평가기준으로 하였다. 이때 임계 냉간단조율은 10회 실시하여 최대 최소값을 제외한 나머지를 평균값으로 평가하였다.Cold forging was performed by using a test piece manufactured with a diameter of 19 mm x 25 mm in height, and the critical volume change rate until cracking occurred at room temperature compression was used as an evaluation criterion for the critical cold forging rate. At this time, the critical cold forging rate was performed 10 times, and the remaining value except the maximum minimum value was evaluated as the average value.

피삭성 시험에는 자동선반이 이용되었으며, 칩처리성과 공구수명으로 흑연강의 피삭성을 판정하였다. 칩처리성의 판정방법으로 칩의 분단정도를 사용하였는데 칩이 2권 이하에서 분단할 경우 우수, 3~6권에서 분단될 경우 보통, 7권이상일 경 우 불량으로 판정하였다. 공구수명의 시험은 하이스 공구에서 절삭속도 150m/min, 0.20mm/rev에서 절삭유를 사용하는 환경에서 절삭시 다이스 팁 선단에서 용선되어 절삭불능이 되는 시점까지의 시간을 측정하여 공구수명으로 하였다.Automatic machinability was used for the machinability test, and the machinability of the graphite steel was determined by the chip treatment and the tool life. Chip chipping was used as the chip processing method. Chips were divided into 2 or less volumes, and chips were classified into 3 or 6 volumes. In the test of tool life, the tool life was measured by measuring the time from the tip of the die tip to the point where it became impossible to cut when cutting in the environment using cutting oil at cutting speed 150m / min and 0.20mm / rev.

상기, 흑연화 시간, 흑연강 내부조직, 냉간단조성 및 쾌삭성 시험결과를 표 3에 나타내었다. 흑연강 내부조직도 초석 페라이트 분율분석과 동일하게 화상분석기(image analyzer)를 이용하여 시편당 300mm2의 면적에 대하여 분석을 실시하였다.
The graphitization time, graphite steel internal structure, cold forging property and free machinability test results are shown in Table 3. The internal structure of the graphite steel was analyzed for an area of 300 mm 2 per specimen using an image analyzer in the same manner as the cornerstone ferrite fraction analysis.

구분division 흑연화 특성Graphitization properties 냉간단조성Cold Forging 피삭성Machinability 흑연화시간
(min)
Graphitization Time
(min)
흑연상 분율
(%)
Graphite fraction
(%)
흑연립 평균크기
(㎛)
Graphite Grain Average Size
(Μm)
임계냉간 단조율
(%)
Critical cold forging rate
(%)
칩처리성Chip Processing 공구수명
(min)
Tool life
(min)
발명강 1Inventive Steel 1 55 2.12.1 77 130130 우수Great 120120 발명강 2Inventive Steel 2 66 2.22.2 88 140140 우수Great 110110 발명강 3Inventive Steel 3 55 2.02.0 99 130130 우수Great 130130 발명강 4Inventive Steel 4 77 1.91.9 77 135135 우수Great 115115 발명강 5Inventive Steel 5 77 2.12.1 66 140140 우수Great 140140 발명강 6Inventive Steel 6 66 2.52.5 88 130130 우수Great 120120 발명강 7Inventive Steel 7 77 1.21.2 77 140140 우수Great 130130 발명강 8Inventive Steel 8 55 2.12.1 77 135135 우수Great 125125 발명강 9Inventive Steel 9 66 2.02.0 66 135135 우수Great 140140 발명강 10Inventive Steel 10 55 2.72.7 99 140140 우수Great 135135 비교강 1Comparative Steel 1 350350 2.02.0 2525 7070 보통usually 4040 비교강 2Comparative Steel 2 400400 2.02.0 3030 7575 보통usually 3535 비교강 3Comparative Steel 3 1010 2.12.1 2020 8080 보통usually 5050 비교강 4Comparative Steel 4 99 2.22.2 1717 9090 보통usually 6060 비교강 5Comparative Steel 5 600600 2.12.1 2121 8585 보통usually 4040 비교강 6Comparative Steel 6 440440 2.92.9 3333 7070 보통usually 3030 비교강 7Comparative Steel 7 530530 1.31.3 2020 8080 보통usually 1515 비교강 8Comparative Steel 8 380380 2.02.0 1919 8080 보통usually 4545 비교강 9Comparative Steel 9 36003600 2.22.2 2424 7575 보통usually 2020 비교강 10Comparative Steel 10 39003900 2.62.6 3535 6565 보통usually 2525

표 3에서 보는 바와같이 본 발명예의 강조성을 사용할 경우 흑연화 시간이 7분 내외로 본 발명에서 목표로 하는 흑연화 시간 범위내에 100% 흑연화 처리가 가 능한 반면, 비교예들은 최소 9분에서 최대 3900분까지 편차를 나타내고 있었다. 이에 본 발명에 의한 강재의 흑연화 성능의 우수성을 확인할 수 있었다. As shown in Table 3, when the emphasis of the present invention is used, the graphitization time is within 7 minutes, and 100% graphitization treatment is possible within the graphitization time range targeted by the present invention, while the comparative examples are performed at a minimum of 9 minutes. The deviation was up to 3900 minutes. Thus, it was possible to confirm the superiority of the graphitization performance of the steel according to the present invention.

또한, 본 발명예의 강재를 이용하여 흑연화한 흑연강의 흑연립의 크기는 7~9㎛ 정도로 비교예의 17~35㎛ 보다 훨씬 미세한 흑연을 가지고 있음을 알 수 있다.그리고 냉간단조성의 경우 비교예들의 냉간 임계 단조성은 65~90%범위를 보이는 반면 본 발명예들은 130~140%범위로 상당히 우수함을 잘 알 수 있다. 또한 쾌삭성을 판단한 결과 칩처리성이 본 발명에 의한 흑연강의 경우에는 칩이 모두 2권 이하에서 분단되는 반면 비교예의 경우에는 3권 이상에서 분단되어 본 발명에 의한 흑연강용 강재로 제조된 흑연강이 훨씬 더 우수한 칩처리성을 가지고 있는 것을 확인할 수 있었으며, 공구수명 또한 본 발명에 의한 흑연강용 강재로 제조된 흑연강의 공구수명이 비교예보다 최소 55분 이상 향상되었음을 알 수 있었다.
In addition, it can be seen that the size of the graphite grains of the graphite steel graphitized by using the steel of the present invention has a graphite finer than that of the comparative example of 17 to 35 μm at about 7 to 9 μm. While the cold critical forging is shown in the range 65 ~ 90% it can be seen that the examples of the present invention is quite excellent in the range 130 ~ 140%. In addition, as a result of determining the machinability, in the case of graphite steel according to the present invention, the chip treatment property is all divided into two or less books, whereas in the comparative example, graphite chips manufactured from the steel for graphite steel according to the present invention are divided into three or more books. It was confirmed that this has a much better chip treatment, the tool life was also found that the tool life of the graphite steel made of the steel for graphite steel according to the present invention improved at least 55 minutes over the comparative example.

본 발명의 발명예로서 상기 본 발명의 발명강을 대상으로 표 4에 기재된 조건으로 열처리를 실시하였다. 하기 표 4에 기재된 X는 표에 기재된 식 'Ac3-(Ac3-Ac1)/X = 가열온도'을 만족시키는 값을 의미한다.As an invention example of the present invention, heat treatment was performed on the inventive steel of the present invention under the conditions shown in Table 4. X in Table 4 means a value satisfying the formula 'Ac 3- (Ac 3 -Ac 1 ) / X = heating temperature' described in the table.

구분division 강종Steel grade Ac3-(Ac3-Ac1)/X
(℃)
Ac 3- (Ac 3 -Ac 1 ) / X
(℃)
가열
시간
(min)
heating
time
(min)
등온가열온도
Ms+Y
(℃)
Isothermal heating temperature
Ms + Y
(℃)
등온
열처리시간
(min)
Isothermal
Heat treatment time
(min)
이상역 페라이트 상분율
(%)
Ideal-phase Ferrite Percentage
(%)
총 잔류오스테나이트 상분율
(%)
Total retained austenite percentage
(%)
스트립 라이크 타입 오스테나이트 비율(%)Strip-like type austenite ratio (%) 구 오스테나이트 평균결정입도(㎛)Old Austenitic Average Crystal Grain Size (㎛)
발명예1Inventive Example 1 발명강1Inventive Steel 1 X=5.7X = 5.7 5050 Y=50Y = 50 3030 55 2222 8585 1212 발명예2Inventive Example 2 발명강2Inventive Steel 2 X=2.5X = 2.5 5050 Y=70Y = 70 5050 1212 2323 8181 1010 발명예3Inventory 3 발명강3Invention Steel 3 X=2.5X = 2.5 5050 Y=70Y = 70 5050 1313 2626 7474 1414 발명예4Honorable 4 발명강4Inventive Steel 4 X=1.7X = 1.7 5050 Y=70Y = 70 7070 2020 3333 7777 1515 발명예5Inventory 5 발명강5Inventive Steel 5 X=2.5X = 2.5 4040 Y=100Y = 100 2020 1818 1515 8686 1313 발명예6Inventory 6 발명강6Inventive Steel 6 X=2.5X = 2.5 7070 Y=50Y = 50 2020 1010 3030 8383 1313 발명예7Honorable 7 발명강7Inventive Steel 7 X=2.5X = 2.5 8080 Y=50Y = 50 2020 1010 1919 8383 1212 발명예8Inventive Example 8 발명강8Inventive Steel 8 X=2.5X = 2.5 4040 Y=50Y = 50 2020 1313 2020 8181 99 발명예9Proposition 9 발명강9Inventive Steel 9 X=2.5X = 2.5 5050 Y=50Y = 50 2020 1313 1919 7777 1111 발명예10Inventory 10 발명강10Inventive Steel 10 X=2.5X = 2.5 120120 Y=50Y = 50 2020 1010 3333 8383 1313

상기 표 4의 발명예와 비교하기 위한 비교예의 처리조건을 하기 표 5에 나타내었다. 다만, 하기 표 5의 처리조건은 통상적인 Q/T(quenching & tempering)조건으로 실시한 것이다. 상기 표 4 및 표 5의 모든 발명예와 비교예의 가열후 냉각속도는 70℃/sec로 통일하였다.
The processing conditions of the comparative example for comparison with the inventive example of Table 4 are shown in Table 5 below. However, the processing conditions shown in Table 5 are carried out under ordinary Q / T (quenching & tempering) conditions. The cooling rate after heating of all the invention examples and comparative examples of Table 4 and Table 5 was unified at 70 ℃ / sec.

구분division 강종Steel grade 가열온도
(℃)
Heating temperature
(℃)
가열시간
(min)
Heating time
(min)
템퍼링온도
(℃)
Tempering temperature
(℃)
템퍼링시간
(min)
Tempering time
(min)
구 오스테나이트 평균결정입도
(㎛)
Old Austenitic Average Grain Size
(Μm)
비교예1Comparative Example 1 발명강1Inventive Steel 1 10001000 4040 500500 6060 1515 비교예2Comparative Example 2 발명강2Inventive Steel 2 10001000 4040 450450 6060 1616 비교예3Comparative Example 3 발명강3Invention Steel 3 10001000 4040 450450 6060 1111 비교예4Comparative Example 4 발명강4Inventive Steel 4 10001000 4040 500500 6060 1919 비교예5Comparative Example 5 발명강5Inventive Steel 5 10001000 4040 500500 6060 1414 비교예6Comparative Example 6 발명강6Inventive Steel 6 10001000 4040 450450 6060 1616 비교예7Comparative Example 7 발명강7Inventive Steel 7 10001000 4040 450450 6060 1717 비교예8Comparative Example 8 발명강8Inventive Steel 8 10001000 4040 500500 6060 1313 비교예9Comparative Example 9 발명강9Inventive Steel 9 10001000 4040 450450 6060 1515 비교예10Comparative Example 10 발명강10Inventive Steel 10 10001000 4040 450450 6060 1616

상기 표 4와 표 5의 조건에 의해 열처리된 강가공품을 이용하여 강도와 충격 인성을 평가하기 위하여 하기의 시험을 실시하였다.The following tests were performed to evaluate the strength and impact toughness by using the steel products heat-treated according to the conditions of Tables 4 and 5.

인장시험편은 KS규격(KS B 0801) 4호 시험편을 이용하고, 크로스 헤드 스피드(cross head speed) 5 mm/min에서 시험하였다. 충격시험편은 KS규격 (KS B 0809) 3호 시험편에 준하여 제조하였으며, 이때 노치방향은 압연방향의 측면(L-T방향)에서 가공하였다.The tensile test piece was tested at a cross head speed of 5 mm / min using the KS standard (KS B 0801) No. 4 test piece. The impact test piece was manufactured according to KS standard (KS B 0809) No. 3 test piece, and the notch direction was processed from the side of the rolling direction (L-T direction).

열처리후 미세 복합조직내의 총 잔류 오스테나이트 상분율을 X-ray(Cu radiation)를 이용하여 측정하였다. 총 잔류 오스테나이트 분율내의 스트립 라이크 타입 및 브라키 타입의 잔류 오스테나이트 양에 대한 각각의 상분율은 포인트 카운팅(poing counting)법을 이용하여 측정하였다. 또한 오스테나이트 결정입도는 KS 규격(KS D 0205)에 의해 측정하였다.After heat treatment, the total residual austenite phase fraction in the microcomposite was measured by X-ray (Cu radiation). Respective phase fractions for the amount of retained austenite of the strip like type and the brachy type within the total residual austenite fraction were measured using a point counting method. In addition, the austenite grain size was measured by the KS standard (KS D 0205).

본 발명의 효과를 보이기 위한 지연파괴저항성 평가는 일반적으로 사용되는 일정하중법을 적용하였다. 이 평가법은 부가응력별 또는 특정 응력하에서 파괴까지의 소요시간으로 지연파괴저항성을 평가하는 일반적인 방법이다. 지연파괴시험시 시험응력은 노치인장강도(notched tensile strength)를 기준으로 부가응력(applied stress)을 결정하였다. 지연파괴시험기는 일정하중형의 지연파괴시험기(constant loading type delayed fracture testing machine)를 이용하였다. 지연파괴시험편은 시편지름 6mmφ, 노치부 지름 4mmφ, 노치반경(notch root radius) 0.1mm로 제조하였다. 시험편 분위기 용액은 월폴버퍼 용액(Walpole buffer solution, HCl+CH3COONa)으로 pH 2±0.5의 상온(25±5C)에서 실시하였다. 임계지연파괴강도는 동일 응력비( 부하응력/노치인장강도 비, 0.5)에서 파단까지의 소요시간이 150시간 이상까지 미절손되는 인장강도를 의미하며, 노치강도는 노치시험편을 인장시험하여 (최대하중÷노치부 단면적)의 값으로 구하였다. 임계지연파괴강도의 설정을 위한 시험편수는 15개를 기준으로 하여 13개이상 미절손되는 경우를 기준으로 하였다. In order to show the effect of the present invention, the delayed fracture resistance evaluation was applied to a generally used constant load method. This evaluation method is a general method for evaluating the delayed fracture resistance by the time of additional stress or the time required to break under a specific stress. In the delayed fracture test, the test stress was determined based on the notched tensile strength. The delayed fracture tester used a constant loading type delayed fracture testing machine. The delayed fracture test specimen was prepared with a specimen diameter of 6 mmφ, a notch diameter of 4 mmφ, and a notch root radius of 0.1 mm. The test piece atmosphere solution was performed at room temperature (25 ± 5C) at a pH of 2 ± 0.5 with a wolpole buffer solution (HCl + CH3COONa). The critical delay fracture strength is the tensile strength at which the required time from failure to failure is equal to or greater than 150 hours at the same stress ratio (load stress / notch tensile strength ratio, 0.5). ÷ notch area). The number of specimens for setting the critical delay fracture strength was based on the case where more than 13 undecided specimens were used.

상기 각각의 시험결과를 표 6에 나타내었다. 표 6에 나타난 바와 같이, 발명예(1~10)는 인장강도 160~173kg/mm2, 연신율 41~45%, 단면감소율 60~66%, 충격인성 100~124J/cm2 및 임계지연파괴강도 150~155kg/mm2범위를 가지는 반면, 이에 반해, 비교예(1~10)의 경우 인장강도는 185~196kg/mm2으로 필요이상으로 아주 높은 수준이나, 연신율이 10~18%, 단면감소율 30~37%, 충격인성이 20~40J/cm2 범위로 본 발명의 목적에 적합하지 않고, 임계지연파괴강도도 125~130kg/mm2으로 낮아 지연파괴 저항성이 발명예에 비하여 현저히 낮은 것으로 판명되었다. 따라서, 발명예들이 비교예들 대비 저항복비를 가지면서 우수한 지연파괴강도를 겸비하고 있음을 잘 알 수 있다.
Table 6 shows the results of each test. As shown in Table 6, the invention examples (1 to 10) are tensile strength 160 ~ 173kg / mm 2 , elongation 41 ~ 45%, cross section reduction 60 ~ 66%, impact toughness 100 ~ 124 J / cm 2 and critical delay fracture strength On the contrary, in the comparative example (1-10), the tensile strength is 185-196kg / mm 2 , which is much higher than necessary, but the elongation is 10-18% and the cross-sectional reduction rate is 150 ~ 155kg / mm 2. 30 to 37%, impact toughness in the range of 20 to 40 J / cm 2 is not suitable for the purpose of the present invention, the critical delay fracture strength is low 125 ~ 130kg / mm 2 it turned out that the delay failure resistance is significantly lower than the invention example It became. Therefore, it can be seen that the invention examples have excellent delayed breaking strength while having a resistance ratio compared to the comparative examples.

구분division 인장강도
(kg/mm2)
The tensile strength
(kg / mm 2 )
항복강도
(kg/mm2)
Yield strength
(kg / mm 2 )
연신율
(%)
Elongation
(%)
단면감소율Section reduction rate 충격인성
(J/cm2)
Impact toughness
(J / cm 2 )
임계지연파괴강도
(kg/mm2)
Critical Delay Fracture Strength
(kg / mm 2 )
발명예1Inventive Example 1 164164 125125 4444 6060 124124 155155 발명예2Inventive Example 2 160160 118118 4545 6262 122122 155155 발명예3Inventory 3 161161 119119 4141 6060 100100 150150 발명예4Honorable 4 164164 117117 4343 6666 103103 155155 발명예5Inventory 5 161161 124124 4141 6363 101101 150150 발명예6Inventory 6 173173 128128 4141 6161 103103 155155 발명예7Honorable 7 170170 124124 4141 6161 113113 155155 발명예8Inventive Example 8 162162 127127 4242 6262 113113 155155 발명예9Proposition 9 161161 126126 4343 6060 111111 155155 발명예10Inventory 10 170170 125125 4242 6060 109109 155155 비교예1Comparative Example 1 190190 174174 1313 3333 3535 130130 비교예2Comparative Example 2 185185 177177 1818 3737 4040 130130 비교예3Comparative Example 3 186186 176176 1010 3434 3030 125125 비교예4Comparative Example 4 190190 173173 1414 3131 2525 130130 비교예5Comparative Example 5 187187 180180 1010 3030 2020 125125 비교예6Comparative Example 6 195195 182182 1010 3232 2222 130130 비교예7Comparative Example 7 196196 184184 1313 3535 3737 130130 비교예8Comparative Example 8 188188 181181 1111 3333 3333 130130 비교예9Comparative Example 9 189189 180180 1212 3131 3030 130130 비교예10Comparative Example 10 196196 182182 1414 3232 2727 130130

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 흑연립 미세화 및 짧은 시간의 열처리에 의해 냉간단조성 및 쾌삭성을 동시에 대폭적으로 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 복합조직의 제어를 통해 고강도 저항복비를 이루면서도 임계지연파괴강도가 현저하게 개선된 강가공품을 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, not only can the cold forging property and the free machinability be greatly improved at the same time by miniaturizing graphite grains and heat treatment in a short time, but also the critical delay while achieving the high strength resistance ratio through the control of the composite structure. It is possible to provide a steel product with a significantly improved breaking strength.

Claims (18)

중량%로, C : 0.30~0.70%, Si : 2.0~4.0%, Mn : 0.1~1.0%, P : 0.01%(이하), S : 0.01%이하, Se : 0.001~0.05%, Ti : 0.001~0.03%, B : 0.001~0.003%, Al : 0.002~0.01%, N : 0.004~0.008%, O : 0.005% 이하(0은 제외)를 함유하고, 잔부 Fe 및 기타 불순물로 이루어지고, 상기 Ti, N, B 및 Al이 하기 관계식 1을 만족하고, Mn, Se 및 S가 하기 관계식 2를 만족하는 조성의 빌레트를 선재압연하는 단계;By weight%, C: 0.30 to 0.70%, Si: 2.0 to 4.0%, Mn: 0.1 to 1.0%, P: 0.01% (or less), S: 0.01% or less, Se: 0.001 to 0.05%, Ti: 0.001 to 0.03%, B: 0.001% to 0.003%, Al: 0.002% to 0.01%, N: 0.004% to 0.008%, O: 0.005% or less (excluding 0), and the balance is made of Fe and other impurities, and the Ti, Pre-rolling a billet having a composition in which N, B, and Al satisfy the following relation 1, and Mn, Se, and S satisfy the following relation 2; 상기 압연된 선재를 권취하는 단계;Winding the rolled wire; 상기 권취된 선재를 냉각하는 단계;Cooling the wound wire rod; 상기 냉각된 선재를 흑연화 열처리하는 단계;Graphitizing heat treatment of the cooled wire; 상기 흑연화 열처리한 선재를 냉간단조 및 절삭가공 중 1단계 이상의 단계를 통하여 강가공품으로 제조하는 단계;Manufacturing the graphitized heat treated wire rod into a steel workpiece through one or more steps of cold forging and cutting; 상기 제조된 강가공품을 Ac3-(Ac3-Ac1)/1.3 내지 Ac3-(Ac3-Ac1)/5.5의 온도범위로 가열하는 단계;Heating to (Ac 3 -Ac 1) /5.5 temperature of the above prepared steel workpieces Ac 3 - - (Ac 3 -Ac 1) /1.3 to Ac 3; 상기 가열된 강가공품을 상기 온도범위에서 일정시간 유지하는 단계;Maintaining the heated steel product in the temperature range for a predetermined time; 상기 강가공품을 70℃/sec 이상의 냉각속도로 Ms+50~Ms+110℃의 온도범위까지 냉각하는 단계; 및Cooling the steel workpiece to a temperature range of Ms + 50 to Ms + 110 ° C at a cooling rate of 70 ° C / sec or more; And 상기 온도범위에서 등온열처리 하는 단계;를 포함하는 지연파괴 저항성이 우수한 고강도 강가공품의 제조방법.Isothermal heat treatment in the temperature range; a method of manufacturing a high-strength steel product excellent in delayed fracture resistance comprising a. (단, 하기 관계식 1 및 관계식 2의 Ti, N, B, Al, Mn, Se 및 S는 각각 해당원소의 중량%를 의미한다.)(However, Ti, N, B, Al, Mn, Se and S in the following relations 1 and 2, respectively, means the weight percent of the element.) [관계식 1][Relationship 1] 2.0≤(Ti+5B+Al)/N≤5.5 2.0≤ (Ti + 5B + Al) /N≤5.5 [관계식 2][Relationship 2] 1.0≤(Mn/5+Se)/5S≤3.01.0≤ (Mn / 5 + Se) /5S≤3.0 제 1 항에 있어서, 상기 강조성에 더하여 Ni : 0.05~1.0%, Cu : 0.01~0.5%, Ca : 0.0001~0.05%, Zr : 0.0005~0.008%, REM(Rare Earth Metal, 희토류금속) : 0.001~0.05%으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 지연파괴 저항성이 우수한 고강도 강가공품의 제조방법.The method according to claim 1, wherein in addition to the stress, Ni: 0.05 to 1.0%, Cu: 0.01 to 0.5%, Ca: 0.0001 to 0.05%, Zr: 0.0005 to 0.008%, REM (Rare Earth Metal): 0.001 to A method for producing a high strength steel product excellent in delayed fracture resistance, characterized in that it comprises one or two or more selected from the group consisting of 0.05%. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 조성의 빌레트를 선재압연하는 단계에서 마무리 압연 직후의 오스테나이트 결정립 입도가 30㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 지연파괴 저항성이 우수한 고강도 강가공품의 제조방법.The method for producing a high strength steel product having excellent delayed fracture resistance according to claim 1 or 2, wherein the austenite grain size immediately after the finish rolling in the step of wire-rolling the billet of the composition is 30 m or less. 제 3 항에 있어서, 상기 선재 마무리 압연은 840~900℃의 온도범위에서 행하는 것을 특징으로 하는 지연파괴 저항성이 우수한 고강도 강가공품의 제조방법.The method of manufacturing a high strength steel product having excellent delay fracture resistance according to claim 3, wherein the wire rod finish rolling is performed at a temperature range of 840 to 900 ° C. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 냉각단계 이후의 선재 내부조직 중 초 석 페라이트의 분율이 10% 이하인 것을 특징으로 하는 지연파괴 저항성이 우수한 고강도 강가공품의 제조방법.The method according to claim 1 or 2, wherein the fraction of the cornerstone ferrite in the wire inner structure after the cooling step is 10% or less. 제 5 항에 있어서, 상기 압연된 선재를 권취하는 단계는 750~800℃의 온도범위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 지연파괴 저항성이 우수한 고강도 강가공품의 제조방법.The method of claim 5, wherein the winding of the rolled wire is performed at a temperature range of 750 to 800 ° C. 제 6 항에 있어서, 상기 권취된 선재를 냉각하는 단계는, 권취된 선재를 2.7~3.3℃/sec의 냉각속도로 650~690℃의 온도범위까지 냉각하는 것을 특징으로 하는 지연파괴 저항성이 우수한 고강도 강가공품의 제조방법.The method of claim 6, wherein the step of cooling the wound wire, high strength excellent in delayed fracture resistance, characterized in that for cooling the wound wire to a temperature range of 650 ~ 690 ℃ at a cooling rate of 2.7 ~ 3.3 ℃ / sec Method of manufacturing steel products. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 냉각된 선재를 흑연화 처리하는 단계는 Ac1-(60±30)℃ 사이의 온도 범위에서 행하는 것을 특징으로 하는 지연파괴 저항성이 우수한 고강도 강가공품의 제조방법.The method of claim 1 or claim 2, wherein the step of graphitizing the cooled wire is performed in a temperature range of Ac 1- (60 ± 30) ℃ to produce a high strength steel product excellent in delayed fracture resistance Way. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 선재를 흑연화 처리하는 단계로부터 제조된 흑연강의 내부에 포함된 흑연립의 평균크기가 15㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 지연파괴저항성이 우수한 고강도 강가공품의 제조방법.The method of claim 1 or claim 2, wherein the average size of the graphite grains contained in the graphite steel produced from the step of graphitizing the wire is 15㎛ or less, the production of high strength steel products excellent in delayed fracture resistance Way. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 Ac3-(Ac3-Ac1)/1.3 내지 Ac3 -(Ac3-Ac1)/5.5의 온도범위로 강가공품을 가열한 후 유지하는 단계의 유지시간은 20분 이상인 것을 특징으로 하는 지연파괴 저항성이 우수한 고강도 강가공품의 제조방법.The method of claim 1 or claim 2, wherein said Ac 3 - in the step of maintaining (Ac 3 -Ac 1) After heating a steel work piece at a temperature range of /5.5 - (Ac 3 -Ac 1) /1.3 to Ac 3 The holding time is 20 minutes or more, the production method of high strength steel products excellent in delayed fracture resistance. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 등온 열처리하는 단계의 열처리 유지시간은 20분 이상인 것을 특징으로 하는 지연파괴 저항성이 우수한 고강도 강가공품의 제조방법. The method of claim 1 or 2, wherein the heat treatment holding time of the isothermal heat treatment is 20 minutes or more. 중량%로, C : 0.30~0.70%, Si : 2.0~4.0%, Mn : 0.1~1.0%, P : 0.01% 이하, S : 0.01%이하, Se : 0.001~0.05%, Ti : 0.001~0.03%, B : 0.001~0.003%, Al : 0.002~0.01%, N : 0.004~0.008%, O : 0.005% 이하(0은 제외)를 함유하고, 잔부 Fe 및 기타 불순물로 이루어지고, 상기 Ti, N, B 및 Al이 하기 관계식 1을 만족하고, Mn, Se 및 S가 하기 관계식 2를 만족하는 조성을 가지고 내부에 평균 크기가 15㎛ 이하인 흑연립을 포함하는 흑연강을 마련하는 단계;By weight%, C: 0.30 ~ 0.70%, Si: 2.0 ~ 4.0%, Mn: 0.1 ~ 1.0%, P: 0.01% or less, S: 0.01% or less, Se: 0.001 ~ 0.05%, Ti: 0.001 ~ 0.03% , B: 0.001% to 0.003%, Al: 0.002% to 0.01%, N: 0.004% to 0.008%, O: 0.005% or less (excluding 0), and the balance is made of Fe and other impurities, and the Ti, N, Providing graphite steel including graphite grains having an average size of 15 μm or less therein, wherein B and Al satisfy the following relational formula 1, and Mn, Se, and S satisfy the following relational formula 2; 상기 흑연강을 냉간단조 및 절삭가공 중 1단계 이상의 단계를 통하여 강가공품으로 제조하는 단계;Manufacturing the graphite steel into a steel product through one or more steps of cold forging and cutting; 상기 제조된 강가공품을 Ac3-(Ac3-Ac1)/1.3 내지 Ac3-(Ac3-Ac1)/5.5의 온도범위로 가열하는 단계;Heating to (Ac 3 -Ac 1) /5.5 temperature of the above prepared steel workpieces Ac 3 - - (Ac 3 -Ac 1) /1.3 to Ac 3; 상기 가열된 강가공품을 상기 온도범위에서 일정시간 유지하는 단계;Maintaining the heated steel product in the temperature range for a predetermined time; 상기 강가공품을 70℃/sec 이상의 냉각속도로 Ms+50~Ms+110℃의 온도범위까지 냉각하는 단계; 및Cooling the steel workpiece to a temperature range of Ms + 50 to Ms + 110 ° C at a cooling rate of 70 ° C / sec or more; And 상기 온도범위에서 등온열처리 하는 단계;를 포함하는 지연파괴 저항성이 우수한 고강도 강가공품의 제조방법.Isothermal heat treatment in the temperature range; a method of manufacturing a high-strength steel product excellent in delayed fracture resistance comprising a. (단, 하기 관계식 1 및 관계식 2의 Ti, N, B, Al, Mn, Se 및 S는 각각 해당원소의 중량%를 의미한다.)(However, Ti, N, B, Al, Mn, Se and S in the following relations 1 and 2, respectively, means the weight percent of the element.) [관계식 1][Relationship 1] 2.0≤(Ti+5B+Al)/N≤5.5 2.0≤ (Ti + 5B + Al) /N≤5.5 [관계식 2][Relationship 2] 1.0≤(Mn/5+Se)/5S≤3.01.0≤ (Mn / 5 + Se) /5S≤3.0 제 12 항에 있어서, 상기 강조성에 더하여 Ni : 0.05~1.0%, Cu : 0.01~0.5%, Ca : 0.0001~0.05%, Zr : 0.0005~0.008%, REM(Rare Earth Metal, 희토류금속) : 0.001~0.05%으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 지연파괴 저항성이 우수한 고강도 강가공품의 제조방법.The method according to claim 12, wherein Ni: 0.05 to 1.0%, Cu: 0.01 to 0.5%, Ca: 0.0001 to 0.05%, Zr: 0.0005 to 0.008%, REM (Rare Earth Metal): 0.001 to A method for producing a high strength steel product excellent in delayed fracture resistance, characterized in that it comprises one or two or more selected from the group consisting of 0.05%. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 Ac3-(Ac3-Ac1)/1.3 내지 Ac3 -(Ac3-Ac1)/5.5의 온도범위로 강가공품을 가열한 후 유지하는 단계의 유지시간은 20분 이상인 것을 특징으로 하는 지연파괴 저항성이 우수한 고강도 강가공품의 제조방법.The method of claim 12 or claim 13, wherein said Ac 3 - in the step of maintaining (Ac 3 -Ac 1) After heating a steel work piece at a temperature range of /5.5 - (Ac 3 -Ac 1) /1.3 to Ac 3 The holding time is 20 minutes or more, the production method of high strength steel products excellent in delayed fracture resistance. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 상기 등온 열처리하는 단계의 열처리 유지시간은 20분 이상인 것을 특징으로 하는 지연파괴 저항성이 우수한 고강도 강가공품의 제조방법.15. The method of claim 12 or 13, wherein the heat treatment holding time of the isothermal heat treatment is 20 minutes or more. 제 1 항, 제 2 항, 제 12 항 또는 제 13 항 중 어느 한 항에 의해 제조되고 페라이트와 잔류 오스테나이트로 이루어진 복합조직을 가지는 지연파괴저항성이 우수한 고강도 강가공품.A high-strength steel product manufactured by any one of claims 1, 2, 12, or 13, and having excellent delayed fracture resistance, having a composite structure of ferrite and residual austenite. 제 16 항에 있어서, 상기 강가공품의 조직 중 잔류 오스테나이트의 분율이 15% 이상인 것을 특징으로 하는 지연파괴저항성이 우수한 고강도 강가공품.The high strength steel product having excellent delayed fracture resistance according to claim 16, wherein the fraction of retained austenite in the structure of the steel product is 15% or more. 제 17 항에 있어서, 상기 잔류 오스테나이트 중 스트립 라이크 타입(strip like type) 잔류 오스테나이트의 비율이 70~90%인 것을 특징으로 하는 강가공품.18. The workpiece as set forth in claim 17, wherein the proportion of strip like type residual austenite in the residual austenite is 70 to 90%.
KR1020040096857A 2004-11-24 2004-11-24 High strength steel having excellent delayed fracture resistance and elongation and method for producing the same KR101115718B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040096857A KR101115718B1 (en) 2004-11-24 2004-11-24 High strength steel having excellent delayed fracture resistance and elongation and method for producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040096857A KR101115718B1 (en) 2004-11-24 2004-11-24 High strength steel having excellent delayed fracture resistance and elongation and method for producing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060057798A KR20060057798A (en) 2006-05-29
KR101115718B1 true KR101115718B1 (en) 2012-04-13

Family

ID=37153071

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040096857A KR101115718B1 (en) 2004-11-24 2004-11-24 High strength steel having excellent delayed fracture resistance and elongation and method for producing the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101115718B1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102095245B1 (en) * 2018-01-08 2020-03-31 오해연 Heat treatment method of wire rod for aiming screw
KR102380415B1 (en) * 2020-04-24 2022-03-30 주식회사 삼원강재 Free-Cutting Steel Round Bar with Improved Electomagnetic Property

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060057798A (en) 2006-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101528441B1 (en) High-strength steel sheet and method for producing same
EP1243664B1 (en) Bar or wire product for use in cold forging and method for producing the same
EP1178126A1 (en) Bar or wire product for use in cold forging and method for producing the same
US20090020189A1 (en) Steel wire material for spring and its producing method
KR101115718B1 (en) High strength steel having excellent delayed fracture resistance and elongation and method for producing the same
KR101115716B1 (en) High strength steel having excellent delayed fracture resistance and low yield ratio and method for producing the same
KR100605723B1 (en) High strength steel having excellent delayed fracture resistance and method for producing the same
KR101115811B1 (en) High strength steel having excellent delayed fracture resistance and method for producing the same
JP2002146480A (en) Wire rod/steel bar having excellent cold workability, and manufacturing method
KR101115769B1 (en) High strength steel having excellent delayed fracture resistance and low yield ratio and method for producing the same
KR100605724B1 (en) Steel for manufacturing graphite steel having good graphitizing property
JP3552286B2 (en) Manufacturing method of machine structural steel having excellent machinability, cold forgeability and fatigue strength after quenching and tempering, and a method of manufacturing the member
KR100605722B1 (en) Method of manufacturing graphite steel rod for machine structural use having excellent free cutting characteristics and cold forging characteristics
KR100627484B1 (en) Method of manufacturing graphite steel rod for machine structural use having lower decarburized surface property
KR101125894B1 (en) Method of manufacturing Graphite Steel Rod for machine structural use having lower decarburized surface property
KR100415675B1 (en) High strength steel having a superior delayed fracture resistance and bolt made of the steel and method for manufacturing working product by using it
JPH10324952A (en) Heat treated steel product having high strength and high toughness and excellent in machinability
JP3217943B2 (en) Method for producing steel for machine structural use having excellent machinability, cold forgeability and fatigue properties after quenching and tempering
KR100363193B1 (en) A method for manufacturing bolts having high strength and elongation
JP5633426B2 (en) Steel for heat treatment
KR100584765B1 (en) Method for manufacturing high strength working product having delayed fracture resistance and enlongation percentage
KR100544720B1 (en) High strength steel having superior cold formability and delayed fracture resistance and method for manufacturing working product using the same
JP3541504B2 (en) Manufacturing method of high tensile strength hot rolled steel sheet with excellent precision punching workability
KR100415674B1 (en) High strength duplex steel having a superior delayed fracture resistance and mechanical properties and bolt made the steel and method for manufacturing working product by using the steel
EP4332265A1 (en) Wire rod and steel wire for spring, spring with improved strength and fatigue limit, and method for manufacturing same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150203

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160211

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170206

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180129

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190207

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200206

Year of fee payment: 9