KR101122840B1 - 침탄 켄칭성이 우수한 탄소 강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

침탄 켄칭성이 우수한 탄소 강판 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, C : 0.20질량％ 이상, 0.45질량％ 이하, Si : 0.05질량％ 이상, 0.8질량％ 이하, Mn : 0.85질량％ 이상, 2.0질량％ 이하, P : 0.001질량％ 이상, 0.04질량％ 이하, S : 0.0001질량％ 이상, 0.006질량％ 이하, Al : 0.01질량％ 이상, 0.1질량％ 이하, Ti : 0.005질량％ 이상, 0.3질량％ 이하, B : 0.0005질량％ 이상, 0.01질량％ 이하 및 N : 0.001질량％ 이상, 0.01질량％ 이하의 성분을 함유하고, 3C＋Mn＋0.5Si로 나타내어지는 K값이 2.0 이상이고, 표면 경도가 로크웰 경도 B 스케일로 77 이하이고, 표층으로부터 깊이 100㎛의 영역에 있어서의 N의 평균 함유량이 100ppm 이하인, 카본 포텐셜이 0.6 이하인 침탄 분위기에서 침탄되는 탄소 강판을 제공한다.

Description

침탄 켄칭성이 우수한 탄소 강판 및 그 제조 방법 {CARBON STEEL SHEET HAVING EXCELLENT CARBURIZATION PROPERTIES, AND METHOD FOR PRODUCING SAME}
본 발명은, 침탄 켄칭성이 우수한 탄소 강판과 그 제조 방법에 관한 것이다.
본원은, 2009년 3월 27일에 일본에 출원된 일본특허출원 제2009-079959호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
종래, 체인 부품, 기어 부품, 클러치 부품 등의 자동차 부품이나 산업 기계 부품은, 성형 가공 후에 켄칭 등의 열처리에 의해 표면을 경화시켜 제조되어 있다.
그러나 최근, 부품 형상이 복잡화된 것에 더하여, 부품 자체에 내마모성이나 피로 특성 등이 요구되어 왔다. 따라서, 소재에는, 부품에의 가공시에 복잡한 가공에 견딜 수 있는 가공성뿐만 아니라, 표면 경화를 위한 켄칭성도 만족시키는 것이 요구되고 있다. 소재의 켄칭성과 가공성은, 재료 설계의 관점에서는 상반되는 특성이다. 일반적으로 가공성의 향상에는 소재의 연질화가 유효하지만, 켄칭성을 높이기 위해 첨가하는 원소는 강판의 경도를 높여, 가공성을 희생으로 하는 것이 많다.
한편, 부품 가공 후의 켄칭성이 나쁘면 제품 내부에 펄라이트, 소르바이트나 트루스타이트라고 일컬어지는 조직이 혼재하는 이상층부가 발생되어 버린다.
우수한 가공성과 켄칭성을 갖는 강판을 저비용으로 제조하기 위해서는, 강판에 B를 함유시키는 것이 유효하다. 그런데 B는 그 반응성으로 인해, 강판 표면에서 산화나 탈(脫)붕소, 질화 등의 변화가 발생하여, 표층부의 켄칭성을 확보하는 것이 어렵다.
또한, B 첨가 강판에서는, 통상 자주 사용되는 카본 포텐셜(Cp)이 0.8 정도인 침탄을 행한 경우, 침탄된 C에 의해 켄칭성이 높아져, 켄칭 후의 표층부에 켄칭 이상층이 생기기 어려워지므로 큰 문제는 발생하지 않는다. 그러나 카본 포텐셜이 낮은 약(弱)침탄 영역(예를 들어, Cp≤0.6)에서는 B가 상술한 반응에 의해 켄칭성이 열화되므로, 또한 C에 의한 켄칭성도 확보할 수 없으므로 사용이 널리 알려져 있지 않다.
여기서 말하는 카본 포텐셜은, 강재를 침탄할 때의 분위기의 침탄 능력을 나타내는 값이다. 카본 포텐셜은, 침탄하는 온도에서의 가스 분위기와 평형에 도달하였을 때의 강 표면의 탄소 농도에 상당한다.
그로 인해, B 첨가 강판에는, B 첨가 효과를 충분히 발휘할 수 있는 제조 조건의 확립과, 치형 성형 등의 엄격한 가공에 대한 가공성 및 침탄 등의 표면 경화 처리성의 확보 등, 소재로부터 부품 가공까지를 통과시킨 일관 재료 최적화가 요구되고 있다.
B 함유 강판의 제조 조건에 관한 것으로서, 특허문헌 1에는, 질소 함유량을 10체적％ 이하로 억제한 수소 분위기 중이나 Ar 분위기에서 어닐링하는 것이 개시되어 있지만, 그 전후 공정의 공정에 관한 것은 눈에 띄지 않는다. 또한, 본 발명에서 대상으로 하고 있는 저카본 포텐셜에서의 침탄 처리를 고려한 기술은 개시되어 있지 않다.
일본공개특허 평5-331534호 공보
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해, 카본 포텐셜이 낮은 침탄 조건에서도 켄칭성이 우수하고, 또한 가공성을 구비한 B 첨가 강판의 제공과 그 제조 방법의 최적화를 과제로 한다.
본 발명은, 상술한 과제를 해결하기 위해 이하의 수단을 채용하였다. (1) 본 발명의 제1 형태는, C : 0.20질량％ 이상, 0.45질량％ 이하, Si : 0.05질량％ 이상, 0.8질량％ 이하, Mn : 0.85질량％ 이상, 2.0질량％ 이하, P : 0.001질량％ 이상, 0.04질량％ 이하, S : 0.0001질량％ 이상, 0.006질량％ 이하, Al : 0.01질량％ 이상, 0.1질량％ 이하, Ti : 0.005질량％ 이상, 0.3질량％ 이하, B : 0.0005질량％ 이상, 0.01질량％ 이하 및 N : 0.001질량％ 이상, 0.01질량％ 이하의 성분을 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물을 갖고, 3C＋Mn＋0.5Si로 구해지는 K값이 2.0 이상이고, 표면 경도가 로크웰 경도 B 스케일로 77 이하이고, 표층으로부터 깊이 100㎛까지의 영역에 있어서의 N의 평균 함유량이 100ppm 이하인 탄소 강판이다. 이 탄소 강판은, 카본 포텐셜이 0.6 이하인 침탄 분위기에서 침탄된다.
(2) 상기 (1)에 기재된 탄소 강판은, Nb : 0.01질량％ 이상, 0.5질량％ 이하, V : 0.01질량％ 이상, 0.5질량％ 이하, Ta : 0.01질량％ 이상, 0.5질량％ 이하, W : 0.01질량％ 이상, 0.5질량％ 이하, Sn : 0.003질량％ 이상, 0.03질량％ 이하, Sb : 0.003질량％ 이상, 0.03질량％ 이하 및 As : 0.003질량％ 이상, 0.03질량％ 이하의 1종 또는 2종 이상의 성분을 더 함유해도 좋다.
(3) 본 발명의 제2 형태는, 슬래브를 1200℃ 이하에서 가열하는 가열 공정과, 800℃ 이상 940℃ 이하의 마무리 압연 온도에서 상기 슬래브를 열간 압연하여 강판을 얻는 열간 압연 공정과, 상기 강판이 650℃ 이하로 될 때까지 냉각 속도 20℃/초 이상으로 상기 강판을 냉각하는 제1 냉각 공정과, 상기 제1 냉각 공정에 이어서, 냉각 속도 20℃/초 이하로 상기 강판을 냉각하는 제2 냉각 공정과, 650℃ 이하 400℃ 이상에서 상기 강판을 권취하는 권취 공정과, 상기 강판을 산세하는 산세 공정과, 상기 강판을, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하로 한 분위기에 있어서, 온도 660℃ 이상에서 10시간 이상 어닐링하는 제1 어닐링 공정을 구비하는, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법이다.
(4) 상기 (3)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제1 어닐링 공정에 있어서, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정해도 좋다.
(5) 상기 (4)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 산세 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제1 냉간 압연 공정을 더 구비해도 좋다.
(6) 상기 (5)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제1 어닐링 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제2 냉간 압연 공정과, 상기 제2 냉간 압연 공정 후에, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 상기 강판을 어닐링하는 제2 어닐링 공정을 더 구비해도 좋다.
(7) 상기 (6)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제2 어닐링 공정에 있어서, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정해도 좋다.
(8) 상기 (7)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제2 어닐링 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제3 냉간 압연 공정과, 상기 제3 냉간 압연 공정 후에, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 상기 강판을 어닐링하는 제3 어닐링 공정을 더 구비해도 좋다.
(9) 상기 (8)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제3 어닐링 공정에 있어서, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정해도 좋다.
(10) 상기 (6)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제2 어닐링 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제3 냉간 압연 공정과, 상기 제3 냉간 압연 공정 후에, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 상기 강판을 어닐링하는 제3 어닐링 공정을 더 구비해도 좋다.
(11) 상기 (10)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제3 어닐링 공정에 있어서, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정해도 좋다.
(12) 상기 (4)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제1 어닐링 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제2 냉간 압연 공정과, 상기 제2 냉간 압연 공정 후에, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 상기 강판을 어닐링하는 제2 어닐링 공정을 더 구비해도 좋다.
(13) 상기 (12)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제2 어닐링 공정에서는, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정해도 좋다.
(14) 상기 (13)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제2 어닐링 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제3 냉간 압연 공정과, 상기 제3 냉간 압연 공정 후에, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 상기 강판을 어닐링하는 제3 어닐링 공정을 더 구비해도 좋다.
(15) 상기 (14)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제3 어닐링 공정에서는, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정해도 좋다.
(16) 상기 (12)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제2 어닐링 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제3 냉간 압연 공정과, 상기 제3 냉간 압연 공정 후에, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 상기 강판을 어닐링하는 제3 어닐링 공정을 더 구비해도 좋다.
(17) 상기 (16)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제3 어닐링 공정에 있어서, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정해도 좋다.
(18) 상기 (3)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 산세 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제1 냉간 압연 공정을 더 구비해도 좋다.
(19) 상기 (18)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제1 어닐링 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제2 냉간 압연 공정과, 상기 제2 냉간 압연 공정 후에, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 상기 강판을 어닐링하는 제2 어닐링 공정을 더 구비해도 좋다.
(20) 상기 (19)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제2 어닐링 공정에 있어서, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정해도 좋다.
(21) 상기 (20)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제2 어닐링 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제3 냉간 압연 공정과, 상기 제3 냉간 압연 공정 후에, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 상기 강판을 어닐링하는 제3 어닐링 공정을 더 구비해도 좋다.
(22) 상기 (21)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제3 어닐링 공정에 있어서, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정해도 좋다.
(23) 상기 (19)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제2 어닐링 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제3 냉간 압연 공정과, 상기 제3 냉간 압연 공정 후에, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 상기 강판을 어닐링하는 제3 어닐링 공정을 더 구비해도 좋다.
(24) 상기 (23)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제3 어닐링 공정에 있어서, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정해도 좋다.
(25) 상기 (3)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제1 어닐링 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제2 냉간 압연 공정과, 상기 제2 냉간 압연 공정 후에, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 상기 강판을 어닐링하는 제2 어닐링 공정을 더 구비해도 좋다.
(26) 상기 (25)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제2 어닐링 공정에 있어서, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정해도 좋다.
(27) 상기 (26)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제2 어닐링 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제3 냉간 압연 공정과, 상기 제3 냉간 압연 공정 후에, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 상기 강판을 어닐링하는 제3 어닐링 공정을 더 구비해도 좋다.
(28) 상기 (27)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제3 어닐링 공정에 있어서, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정해도 좋다.
(29) 상기 (25)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제2 어닐링 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제3 냉간 압연 공정과, 상기 제3 냉간 압연 공정 후에, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 상기 강판을 어닐링하는 제3 어닐링 공정을 더 구비해도 좋다.
(30) 상기 (29)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법에서는, 상기 제3 어닐링 공정에 있어서, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정해도 좋다.
(31) 본 발명의 제3 형태는, C : 0.20질량％ 이상, 0.45질량％ 이하, Si : 0.05질량％ 이상, 0.8질량％ 이하, Mn : 0.85질량％ 이상, 2.0질량％ 이하, P : 0.001질량％ 이상, 0.04질량％ 이하, S : 0.0001질량％ 이상, 0.006질량％ 이하, Al : 0.01질량％ 이상, 0.1질량％ 이하, Ti : 0.005질량％ 이상, 0.3질량％ 이하, B : 0.0005질량％ 이상, 0.01질량％ 이하 및 N : 0.001질량％ 이상, 0.01질량％ 이하의 성분을 함유하고, Cr : 0.01질량％ 이상, 2.0질량％ 이하, Ni : 0.01질량％ 이상, 1.0질량％ 이하, Cu : 0.01질량％ 이상, 0.5질량％ 이하 및 Mo : 0.01질량％ 이상, 1.0질량％ 이하 중 1종 또는 2종 이상의 성분을 더 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물을 갖고, 3C＋Mn＋0.5Si＋Cr＋Ni＋Mo＋Cu로 구해지는 K'값이 2.0 이상이고, 표면 경도가 로크웰 경도 B 스케일로 77 이하이고, 표층으로부터 깊이 100㎛의 영역에 있어서의 N의 평균 함유량이 100ppm 이하인 탄소 강판이다. 이 탄소 강판은, 카본 포텐셜이 0.6 이하인 침탄 분위기에서 침탄된다.
(32) 상기 (31)에 기재된 탄소 강판은, Nb : 0.01질량％ 이상, 0.5질량％ 이하, V : 0.01질량％ 이상, 0.5질량％ 이하, Ta : 0.01질량％ 이상, 0.5질량％ 이하, W : 0.01질량％ 이상, 0.5질량％ 이하, Sn : 0.003질량％ 이상, 0.03질량％ 이하, Sb : 0.003질량％ 이상, 0.03질량％ 이하 및 As : 0.003질량％ 이상, 0.03질량％ 이하 중 1종 또는 2종 이상의 성분을 더 함유해도 좋다.
(33) 상기 (31) 또는 (32)에 기재된 탄소 강판은, 슬래브를 1200℃ 이하에서 가열하는 가열 공정과, 800℃ 이상 940℃ 이하의 마무리 압연 온도에서 상기 슬래브를 열간 압연하여 강판을 얻는 열간 압연 공정과, 상기 강판이 650℃ 이하로 될 때까지 냉각 속도 20℃/초 이상으로 상기 강판을 냉각하는 제1 냉각 공정과, 상기 제1 냉각 공정에 이어서, 냉각 속도 20℃/초 이하로 상기 강판을 냉각하는 제2 냉각 공정과, 650℃ 이하 400℃ 이상에서 상기 강판을 권취하는 권취 공정과, 상기 강판을 산세하는 산세 공정과, 상기 강판을, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하로 한 분위기에 있어서, 온도 660℃ 이상에서 10시간 이상 어닐링하는 제1 어닐링 공정을 구비하는, 상기 (31) 또는 (32)에 기재된 탄소 강판의 제조 방법이다.
상기 (1), (31)에 기재된 구성에서는, K값, 또는 K'값이 2.0 이상이고, 표층 평균 N량이 100ppm 이하로 규정되어 있으므로, 카본 포텐셜이 낮은 침탄 조건에서도 높은 켄칭성을 발휘할 수 있어, 높은 가공성을 구비한 B 첨가 탄소 강판을 얻을 수 있다.
상기 (2), (32)에 기재된 구성에 따르면, 석출물의 안정화나 인성(靭性) 개선의 효과나, 강판 표층부의 성분 변동을 억제하는 효과를 얻을 수 있다.
상기 (3), (33)에 기재된 방법에 따르면, 가공성 및 가공 후의 침탄 처리성이 우수한 탄소 강판을 안정적으로 제조할 수 있다.
상기 (4) 내지 (30)에 기재된 방법에 따르면, 탄소 강판의 가공성이나 연질화를 더욱 향상시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따르면, B 첨가 강의 침탄시의 켄칭성 불량에 의한 이상층 생성을 방지한 우수한 침탄 켄칭성을 가질 뿐만 아니라, 부품 등에의 가공성이 우수한 강재를 제조하는 것이 가능해진다.
도 1은 침탄 켄칭시의 이상층 발생에 관한 K값 혹은 K'값과 표층 평균 N량의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2는 치형 가공시의 치형부에서의 균열과 소재 경도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명자들은, B 첨가 강판의 성분이나 제조 공정 중의 제조 조건에 대해 다양하게 변화시켜, 침탄 켄칭시의 표층부의 경도 변화나 조직 조사를 행하여, 표층부의 켄칭성에 미치는 표층부의 조직과 성분의 관계를 명확하게 하였다. 그 결과, 표층부에 마르텐사이트가 아닌 펄라이트, 소르바이트나 트루스타이트 등의 마르텐사이트보다 연화된 조직이 발생되는 경우가 있고, 특히 표면으로부터 100㎛ 정도의 극표층부에 많이 보이는 것을 발견하였다.
도 1은, 0.22％ C계의 카본 포텐셜을 0.3에서 침탄 켄칭한 재료에 대한 이상층의 발생에 대해 나타낸 것이다. 이상층은, 강판 표면으로부터 판 두께 방향 100㎛까지의 강판 표층부에 있는 질소(N) 함유량(표층 평균 N량)과, 강판 성분에 의해 얻어지는 K값(또는 K'값)에 크게 관계되는 것이 판명되었다.
여기서 표층 평균 N량은, 침탄 켄칭 전의 강판의 표면부를 표면으로부터 두께 방향으로 100㎛를 평삭에 의해 채취한 강판의 절삭 분말 중의 질소(N)의 함유량을 분석하여 구한 값이다.
강판 성분의 영향을 보기 위해, 수학식 1로 나타내는 K값 및 수학식 2로 나타내는 K'값을 도입하였다.
Figure 112011015622833-pct00001
단, C, Mn, Si는, 각각의 원소의 함유량(질량％)을 나타낸다.
Figure 112011015622833-pct00002
단, C, Mn, Si, Cr, Ni, Mo, Cu는, 각각의 원소의 함유량(질량％)을 나타낸다. 또한, 상술한 성분이 포함되어 있지 않을 때에는 0으로서 취급한다.
도 1에 보이는 바와 같이, K값(Cr, Ni, Mo, Cu가 포함되는 경우는 K'값)이 2.0 이상이고, 표층 평균 N량이 100ppm 이하이면, 이상층이 보이지 않게 되어, 침탄 켄칭성이 우수한 것이 판명되었다. 상기한 바와 같은 양호 범위가 얻어지는 이유로서, 표층 평균 N량이 높을수록 제조 공정 중에 질소(N)가 질화물로서 석출되는 양이 증가하고, 침탄 켄칭시의 오스테나이트립의 성장이 지연되어, 켄칭성이 열화되는 것을 생각할 수 있다. 특히, N에 의해 B가 질화되어 BN으로 되므로, 강 중의 B가 없어져 강판의 켄칭성이 저해되는 것이라 생각된다.
또한, 강판의 켄칭성의 관점에서, 강판에는 어느 정도의 합금 원소가 필요하고, 합금 원소량으로서 금회 나타낸 K값(K'값)으로 정리함으로써, 켄칭성을 명확하게 할 수 있었다. 이 K값(K'값)은 높을수록 켄칭성을 확보하는 데는 유리하지만, 지나치게 높으면 강판 경도가 높아져, 가공성이 열화되고, 부품 형상에 따라서는 켄칭시에 켄칭 균열이 발생하는 등의 문제가 발생되는 경우가 있다. K값(Cr, Ni, Mo, Cu가 포함되는 경우는 K')의 상한은 특별히 정하지 않지만, 3.6을 초과하면 켄칭성이 지나치게 높아, 상기한 켄칭 균열 등의 결함이 나올 가능성도 생각되므로 3.6 이하가 바람직하다.
강판의 가공성의 관점에서는, 본 발명에 있어서는 강판의 표면 경도를 로크웰 경도 B 스케일(HRB)로 77 이하로 규정하였다. 본 발명에 의한 강재는, 자동차 부품 등에 사용되고, 특히 엄격한 가공 대상으로서 기어 부품의 치형 성형이 있다. 따라서, 이것에 견딜 수 있는 가공성이 필요해진다.
본 발명에서는, 가공성의 평가로서 치형 가공을 모의한 가공 실험을 행하여, 치형(齒型)의 근원 부분의 전단 변형을 받는 부위에서의 균열 발생 유무를 조사하였다. 강재로서 0.22％ C계의 성분의 강재를 사용하여, 열연, 냉연, 어닐링 조건을 변경하여 판 두께 3㎜의 강판을 제조하여 공시재로 하였다. 치형의 형상은 JIS-B1703으로 규정되는 모듈 1.5㎜로 랙 형상의 형(型)을 제작하고, 판 두께 3㎜의 강판에 대해 2㎜ 프레스하여, 치형 성형부의 균열의 유무를 평가하였다.
그 결과를, 도 2에 나타낸다. 치형 성형과 같은 엄격한 가공에 대해, 균열 발생은 표면 경도와 좋은 대응을 나타내고, 치형 성형에 견딜 수 있는 재질로서 표면 경도로 HRB 77 이하인 연질화를 도모하는 것이 유효한 것이 판명되었다.
한편, 본 발명에서는 상술한 바와 같이 켄칭성을 확보하는 관점에서 K값(K'값)의 하한을 규정하고 있다. K가 높을수록 단단해져, 켄칭시의 경도에 대해서는 유리하지만, 가공성이 떨어지므로 가공시에 균열 등의 문제가 발생한다. 그로 인해, 본 발명에서 규정하는 제조 방법을 실시하여, 강판의 연질화를 어닐링시의 분위기를 제어하면서 실시하는 것이 필요하다.
이하, 강판 성분 및 제조 조건에 관하여 설명한다.
C : 강판의 강도를 얻기 위해 필요한 기본 원소이다. 0.20％ 미만의 탄소 함유량에서는, 제품으로서의 요구되는 강도가 얻어지지 않고, 또한 부품 중심부의 켄칭성도 저하되어 원하는 특성이 얻어지지 않는다. 그러나 0.45％를 초과하는 다량의 C가 함유되면 열처리 후에 있어서의 인성이나 성형성을 확보하는 것이 어렵기 때문에 0.20 내지 0.45질량％(이하, 특별히 언급하지 않는 한 함유량은 질량％로 나타냄)의 범위로 C 함유량을 규정하였다. 더욱 바람직한 범위는 0.20 내지 0.40％이다.
Si : 강의 탈산제로서 사용되고, 켄칭성의 관점에서도 유효하고, 0.05％ 이상의 Si를 함유시키는 것이 필요하다. 그러나 Si 함유량의 증가에 수반하여, 열간 압연시의 스케일 흠집 등에 기인하여 표면 성상의 열화가 발생하므로 상한을 0.80％로 하였다. 더욱 바람직한 범위는 0.05 내지 0.50％이다.
Mn : 탈산제로서 사용되고, 켄칭성의 관점에서도 유효하다. 본 발명에서는 저Cp로 실시되는 침탄에서의 켄칭성 확보의 관점에서 0.85％ 이상의 첨가가 필요하지만, Mn을 지나치게 높이면 편석에 기인하는 켄칭, 템퍼링 후의 조직 변동에 의한 충격 특성의 열화나 편차의 원인으로 되므로 상한을 2.0％로 규정한다. 더욱 바람직한 범위는 0.90 내지 1.80％이다.
P : 본 발명 강에서는 인성이나 가공성의 관점에서는 유해한 원소로, P 함유량은 낮을수록 바람직하고, 그 상한을 0.04％로 규정한다. 또한, 하한은 낮을수록 바람직하지만, 0.001％보다 저감하는 것은, 공업적으로 비용이 대폭 증가하므로, 하한은 0.001％로 규정한다. 더욱 바람직한 범위는 0.003 내지 0.025％이다.
S : S는, 강 중에 비금속 개재물의 생성을 촉진시켜, 성형 가공성이나 열처리 후의 인성 등을 열화시킨다. 이로 인해, S 함유량은 낮을수록 바람직하고, 그 상한을 0.006％로 규정한다. 하한은 낮을수록 바람직하지만, 0.0001％보다 저감하는 것은, 공업적으로 비용이 대폭 증가하므로, 하한은 0.0001％로 규정한다. 더욱 바람직한 범위는 0.0001 내지 0.003％이다.
Al : 강의 탈산제로서 사용되고, 이것을 위해서는 0.01％ 이상의 Al이 필요하다. 그러나 0.10％를 초과하는 Al을 첨가해도, 그 효과는 포화되어 표면 흠집이 발생하기 쉬워진다. 또한, Al은 N의 고정에도 유효하고, 강판 제조시의 흡실(吸室)을 촉진한다. 그러나 그 함유량이 0.10％를 초과하면 Al 질화물이 안정되어 침탄 열처리시의 입성장을 저해하고, 켄칭성을 열화시키는 원인으로 된다. 그로 인해, Al 함유량을 0.01 내지 0.10％의 범위로 규정한다. 더욱 바람직한 범위는 0.01 내지 0.06％이다.
Ti : 강의 탈산제나 N의 고정에도 유효하고, N량과의 관계로부터 0.005％ 이상의 첨가가 필요하다. 그러나 0.30％를 초과하여 Ti를 첨가해도, 그 효과는 포화되고, 또한 비용도 증가한다. 또한, 제조 공정 중의 흡실에 의한 석출물량이 증가하므로, 침탄시의 입성장을 저해하여, 켄칭성을 열화시키는 원인이 된다. 그로 인해 Ti의 범위를 0.01 내지 0.30％로 규정한다. 더욱 바람직한 범위는 0.01 내지 0.10％이다.
B : 강의 켄칭성을 향상시키는 유효한 원소이며, 그 효과는 극미량으로부터 볼 수 있다. 켄칭성 향상 효과를 얻기 위해서는 0.0005％ 이상의 첨가가 필요하다. 그러나 0.01％를 초과하는 다량의 B를 함유시키면, 주조성이 열화되어, 슬래브 주조시에 균열이 발생한다. 또한, 강 중에 B계의 화합물이 생성되어 인성을 저하시키는 등 악영향이 보인다. 그로 인해, B 함유량은 0.0005％ 내지 0.01％로 규정한다. 더욱 바람직한 범위는 0.0005 내지 0.005％이다.
N : B와 결합하여 질화물을 생성하여, B의 켄칭성 향상 효과를 열화시킨다. 그로 인해, N 함유량은 낮을수록 바람직하지만, 0.001％ 미만으로 저감하는 것은 비용의 증대를 초래한다. 또한, 함유량이 강의 평균 조성으로서 0.01％를 초과하면, Al이나 Ti 등의 N을 고정하는 원소가 다량으로 필요해지는 동시에, AlN이나 TiN 등의 석출물이 침탄시의 입성장을 저해하여 켄칭성을 저하시켜, 이상층 발생의 원인이 될 뿐만 아니라 인성 등의 기계적 특성을 열화시킨다. 그로 인해, N 함유량의 상한을 0.01％로 규정한다. 더욱 바람직한 범위는 0.001 내지 0.006％이다.
덧붙여 N은 제조 공정 중에서 강 중에 침입하기 쉽고, 열연 가열시나 어닐링 중의 분위기로부터 들어가므로, 특히 표층부에서 농화되기 쉬워 그 영향을 억제하는 것이 부품의 표층부 켄칭성의 열화를 방지하기 위해 필요해진다. 가열시나 어닐링시의 분위기로부터의 질소 침입이 100ppm을 초과하면 권취시나 어닐링시의 질화물의 석출량이 많아져, 켄칭 전의 가열시의 입성장이 지연되어 켄칭성이 열화된다. 그로 인해, 특히 표층부(표면으로부터 두께 방향으로 100㎛의 범위)에서의 N 함유량(표층 평균 N량)을 100ppm 이하로 규정하는 것이 중요하다. 표층부의 N 함유량이 70ppm 이하이면 더욱 바람직하다.
Cr : 강의 켄칭성의 관점에서, 첨가할 수 있는 유효한 원소로, 0.01％ 이상에서 효과가 현저해지지만, 2％를 초과하여 첨가해도 그 효과가 포화되고, 비용적으로도 높아진다. 그로 인해, 그 함유량을 0.01 내지 2.0％로 규정한다. 더욱 바람직한 범위는 0.05 내지 0.50％이다.
Ni : 강의 켄칭성이나 인성 향상의 관점에서 유효한 원소로, 0.01％ 이상에서의 첨가가 유효하지만, 1％를 초과하여 첨가하면 비용의 증대를 초래할 뿐이며, 그 효과는 그다지 바뀌지 않으므로 그 함유량을 0.02 내지 1.0％로 규정한다. 더욱 바람직한 범위는 0.05 내지 0.50％이다.
Cu : 강의 켄칭성이나 인성 향상의 관점에서 유효한 원소로, 0.01％ 이상에서의 첨가가 유효하지만, 0.5％를 초과하여 첨가하면 비용의 증대를 초래할 뿐이며, 그 효과는 그다지 바뀌지 않으므로 그 함유량을 0.01 내지 0.5％로 규정한다. 더욱 바람직한 범위는 0.02 내지 0.35％이다.
Mo : 강의 켄칭성을 향상시키는 유효한 원소이고, 또한 템퍼링에 의한 연화 저항을 높이는 데 유효한 원소이다. 그 효과를 얻기 위해 0.01％ 이상의 첨가가 필요하다. 단, 1.0％를 초과하여 함유시켜도 효과가 포화되고, 또한 비용도 증대되므로 0.01 내지 1.0％로 규정한다. 더욱 바람직한 범위는 0.01 내지 0.40％이다.
Nb : 탄질화물을 형성하고, 석출물의 안정화나 인성 개선에 0.01％ 이상에서 효과가 있지만, 0.5％를 초과하여 첨가해도 비용 증가를 초래하고, 또한 탄화물 형성에 의한 켄칭성의 저하로 이어지므로, 그 범위를 0.01 내지 0.5％로 규정한다. 더욱 바람직한 범위는 0.01 내지 0.20％이다.
V : Nb와 마찬가지로 탄질화물을 형성하고, 석출물의 안정화나 인성 개선에 0.01％ 이상에서 효과가 있지만, 0.5％를 초과하여 첨가해도 비용 증가를 초래할 뿐이며, 그 효과는 그다지 바뀌지 않고, 또한 탄화물 형성에 의한 켄칭성의 저하로 이어진다. 따라서, 그 범위를 0.01 내지 0.5％로 규정한다. 더욱 바람직한 범위는 0.01 내지 0.20％이다.
Ta : Nb, V와 마찬가지로 탄질화물을 형성하고, 석출물의 안정화나 인성 개선에 0.01％ 이상에서 효과가 있지만, 0.5％를 초과하여 첨가해도 비용 증가를 초래할 뿐이며, 그 효과는 그다지 바뀌지 않고, 또한 탄화물 형성에 의한 켄칭성의 저하로 이어진다. 따라서, 그 범위를 0.01 내지 0.5％로 규정한다. 더욱 바람직한 범위는 0.01 내지 0.30％이다.
W : Nb, V, Ta와 마찬가지로 탄질화물을 형성하고, 석출물의 안정화나 인성 개선에 0.01％ 이상에서 효과가 있지만, 0.5％를 초과하여 첨가해도 비용 증가를 초래할 뿐이며, 그 효과는 그다지 바뀌지 않고, 또한 탄화물 형성에 의한 켄칭성의 저하로 이어진다. 따라서, 그 범위를 0.01 내지 0.5％로 규정한다. 더욱 바람직한 범위는 0.01 내지 0.20％이다.
또한, 강판 표층부의 성분 변동을 억제하기 위해, 본 발명에 있어서는 Sn, Sb, As 중 1종 또는 2종 이상을 소요량 첨가해도 좋다.
Sn, Sb, As : 각각 0.003 내지 0.03％
Sn, Sb 및 As는, 계면, 표면 등에 편석되는 경향이 높은 원소로, 흡실이나 탈탄 등의 제조 공정 중에서의 표층 반응을 억제하는 작용이 있다. 그 첨가에 의해, 열간 압연 공정의 가열시나 어닐링시의 고온 분위기 중에 강재가 노출되는 상태에서도, 질소나 탄소 등의 성분 변동되기 쉬운 원소의 반응을 억제하여, 현저한 성분 변동을 방지할 수 있는 효과가 있다. 따라서, 필요에 따라서 첨가하면 된다. 첨가량에 관해서는, 0.003％보다 적으면 그 효과가 작고, 또한 0.03％보다 다량으로 첨가해도 효과가 포화될 뿐만 아니라, 인성의 저하, 또한 침탄 시간의 장시간화를 초래하는 등, 비용 증가로 이어진다. 그로 인해, 0.003 내지 0.03％ 첨가하는 것이 바람직하다.
본 발명에 관한 강판에 있어서, 산소(O)의 함유량은 규정하고 있지 않지만, 산화물이 응집되어 조대화되면 연성이 저하되므로, 산소의 함유량은 0.025％ 이하가 바람직하다. 산소는, 적은 쪽이 바람직하지만, 0.0001％ 미만으로 하는 것은 기술적으로 곤란하므로, 0.0001％ 이상이 바람직하다.
또한, 본 발명의 탄소 강판은, 상기 원소 이외에도 제조 공정 등에서 불가피하게 혼입되는 불순물을 함유해도 좋지만, 가능한 한 불순물이 혼입되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
계속해서, 도 3의 흐름도를 참조하여, 제조 조건에 대해 설명한다.
열간 압연은 강재 성분 및 그 후의 어닐링 공정과의 일관 최적화를 통해 고려하는 본 발명에 있어서는 중요하고, 강판의 표층부의 성분 변동, 즉 표층부에의 N 침입이나 탈탄을 최대한 억제하는 것이 중요하다. 따라서, 가열은 통상 사용되는 1200℃를 초과하는 고온 가열은 적용하지 않고, 1200℃ 이하로 한다(S1). 또한, 이때, 균열(均熱) 시간도 장시간으로 될수록 표층부에의 질소 침입이 많아져, 제품의 켄칭 특성에 영향을 미치므로, 가열 시간은 장시간으로 되지 않도록 하는 것이 중요하다. 구체적으로는, 1200℃에서는 보정(保定) 시간으로서 60분을, 1100℃에서는 90분을 초과하지 않도록 가열하는 것이 바람직하다.
다음에, 마무리 압연 온도를 800℃ 이상 940℃ 이하에서 열간 압연한다(S2). 마무리 압연 온도는 800℃보다 낮으면 시징에 의한 흠집이 다발하고, 또한 940℃보다 높으면 스케일 기인의 흠집의 발생 빈도가 높아져, 제품 수율이 저하되어, 비용을 증대시킨다.
열연의 마무리 압연 종료 후 650℃ 이하까지 냉각 속도 20℃/초 이상으로 냉각한다(S3, 제1 냉각). 압연 종료 후로부터 650℃까지의 냉각을 20℃/초보다 완냉각으로 하면 편석에 수반되는 펄라이트 밴드라 일컬어지는 조직의 변동을 발생하여, 가공성의 열화로 이어진다. 그로 인해, 압연 종료 후로부터 650℃ 이하까지를 20℃/초 이상의 냉각 속도로 제어하고, 그 후 권취 온도까지는 균일한 펄라이트 변태나, 펄라이트＋베이나이트 조직, 또한 베이나이트 조직 등으로 하기 위해, 20℃/초 이하의 완냉각을 행한다(S4, 제2 냉각). 이에 의해 코일 내의 조직적 불균일의 생성을 억제할 수 있다. 또한, 권취 온도는, 상술한 바와 같이 조직적 균일을 도모하기 위해 650℃ 이하 400℃ 이상의 온도에서 권취함으로써 코일 내의 조직적 변동을 작게 할 수 있다(S5). 이상의 공정에 의해 제조된 열연 강판은, 산세된다(S6). 산세 후, 제품 판 두께나 필요한 연질화 레벨에 따라서, 어닐링이나 냉간 압연을 실시하지만, 그때의 제조 조건으로서는 이하의 사항이 중요하다.
어닐링에 대해서는, 본 발명에 관한 강판은 탄소 함유량이 높기 때문에, 이른바 연강판에서 사용되는 연속 어닐링 프로세스에서는 그 특성을 얻을 수 없다. 기본적으로 배치 어닐링이나 상자 어닐링이라 일컬어지는 코일을 그대로 어닐링하는 프로세스가 적용된다(S7, 제1 어닐링).
그때, 표층부의 질소 농화를 방지하는 관점에서, 어닐링 분위기는, 수소를 주체로 하는 분위기로 하고, 그 수소 농도는 95％ 이상으로 하였다. 덧붙여, 수소 분위기에서 어닐링하는 경우에는, 안전성의 관점에서 일단 상온에서 어닐링로 내를 질소로 치환하여 질소 분위기로 한 후, 수소로 치환한다. 이때, 수소로 치환한 후에 승온하는 것이 질화를 방지하는 관련으로부터 바람직하지만, 질소 분위기로부터 승온하면서 수소로 치환해도 좋고, 가능한 한 저온에서 수소 농도 95％ 이상으로 하는 것이 필요하다. 또한, 승온시, 특히 400℃까지는 이슬점을 -20℃ 이하로 하고, 400℃ 이상의 온도 및 보정시(보정 시간은, 재질에도 의존하지만, 본 발명에 관한 강판의 연질화를 위해서는, 온도 660℃ 이상에서 10시간 이상 보정하는 것이 바람직함)에는 이슬점을 -40℃ 이하로 하는 것이, 표층부의 성분 변동을 방지하는 관점에서 중요하고, 이슬점이 높으면 탈붕소, 탈탄 등이 발생하여, 저카본 포텐셜에서의 침탄시에 켄칭 불량의 이상층을 발생시킨다. 이 일련의 공정(열연＋열처리)을 완료시킴으로써, 가공성이 우수하고, 또한 가공 후의 침탄 처리에 있어서의 침탄 켄칭성도 우수한 본 발명에 관한 강판이 얻어진다.
연질화의 관점에서는, Ac1 이상의 온도에서의 고온 어닐링도 유효하다. Ac1점 이상이고 Ac1＋50℃ 이하의 온도 영역에서 어닐링을 행하고, 어닐링 후의 냉각 속도를 Ac1-30℃ 이하까지 5℃/시간 이하의 냉각 속도로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, Ac1 이상에서 생성되는 오스테나이트 상(相)에 의해, 미세한 탄화물의 소기(scavenging) 작용에 의해, 5℃/시간 이하의 냉각시에 생성되는 페라이트 상이 조대화되기 쉬워, 연질화가 촉진된다. Ac1보다 50℃ 이상 고온 영역에서 어닐링하면 본 발명 강의 성분에서는, 오스테나이트 상의 상비가 지나치게 높아져, 냉각시에 부분적으로 펄라이트가 발생하여 경질화되므로, 본 발명에서의 고온 어닐링의 온도는 Ac1＋50℃ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명 강에서는 Ac1-30℃ 이하까지 완냉각해도 그 효과는 포화되고, 어닐링 시간의 장시간화에 의한 비용 증가가 발생하므로, 완냉각의 종점 온도는 상기한 Ac1-30℃까지인 것이 바람직하다.
여기에 있어서의 Ac1은 승온 과정에서 오스테나이트 상이 출현하는 온도를 나타내고, 본 발명에서는 열연 강판으로부터 샘플을 채취하여, 포마스터 시험기에 의해 0.3℃/s로 승온하였을 때의 팽창 곡선을 측정하여, A1 변태점을 구하였다. 또한, 문헌 등에는 Ac1을 성분으로부터 구하는 간편한 방법도 있고, 일례로서 William C. Leslie저의 The Physical Metallurgy of Steel에는, Ac1(℃)＝723－10.7×％Mn－16.9×％Ni＋29.1×％Si＋16.9×％Cr＋290×％As＋6.38×％W가 나타내어져 있고, 이들의 경험식을 사용하는 것도 가능하다.
또한, 냉간 압연 공정은, 제품 판 두께를 고정밀도로 마무리하고, 또한 어닐링과 조합하여 연질화를 효율적으로 실시하기 위해 사용된다. 그로 인해, 상기한 일련의 공정 중에서, 열간 압연하여 권취(S5) 후, 산세(S6)한 후, 냉간 압연(S6-2, 제1 냉간 압연)을 실시해도 좋다. 특히 압연율 5％ 이상의 냉간 압연에 의해, 탄화물의 구상화가 촉진, 핵 생성을 수반하지 않는 재결정이나 재결정 완료시의 입경이 비교적 커 입성장에 의한 조대화가 일어나기 쉽고 연질화가 촉진된다.
상한에 대해서는 특별히 정하지 않지만, 압연율 60％를 초과하여 압연을 하면 냉간 압연에 의한 강판의 금속 조직의 균일성이 더욱 높아지지만, 냉간 압연율이 높아질수록 어닐링시의 재결정립이 미세해져, 연질화를 위해서는 어닐링 시간을 장시간으로 하는 것이 필요해지므로, 비용과 제품 균질화의 관점에서 냉연율을 결정할 수 있다.
본 발명 제조 방법에 있어서는, 상기 어닐링 후, 강판에 다시 압하율 5％ 이상의 냉간 압연(S7-2, 제2 냉간 압연)을 실시하고, 계속해서 수소를 95％ 이상 포함하는 분위기 중에서 어닐링을 실시해도 좋다(S7-3, 제2 어닐링). 상기 어닐링(S7-1, 제1 어닐링) 후, 냉간 압연(S7-2, 제2 냉간 압연)－어닐링(S7-3, 제2 냉간 압연)의 공정을 거침으로써, 조직의 균일화 또는 결정립의 조대화를 도모할 수 있어, 가공성의 향상, 또한 연질화를 더욱 진행시킬 수 있다.
본 발명 제조 방법에 있어서는, 또한 상기 어닐링(S7-3, 제2 어닐링) 후, 강판에 압하율 5％ 이상의 냉간 압연(S7-4, 제3 냉간 압연)을 실시하고, 계속해서 수소를 95％ 포함하는 분위기 중에서 어닐링(S7-5, 제3 어닐링)을 실시해도 좋고, 그 경우의 어닐링 조건은 상술한 바와 같다.
또한, 본 발명 제조 방법에 있어서는, 연질화의 관점에서는 상술한 어닐링 공정을 냉연과 조합하여 3회를 초과하여 실시하는 것도 가능하고, 그 경우도 상술한 제조 조건 중에서 실시하는 것이 필요하다.
본 발명의 일 실시 형태에 관한 탄소 강판은, 이하와 같이 환언할 수 있는, 즉, 질량％로, C : 0.20 내지 0.45％, Si : 0.05 내지 0.8％, Mn : 0.85 내지 2.0％, P : 0.001 내지 0.04％, S : 0.0001 내지 0.006％, Al : 0.01 내지 0.1％, Ti : 0.005 내지 0.3％, B : 0.0005 내지 0.01％, N : 0.001 내지 0.01％를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 또한 3C＋Mn＋0.5Si＋Cr＋Ni＋Mo＋Cu로 나타내어지는 값이 2.0 이상이고, 강판 표면 경도가 로크웰 경도 B 스케일(HRB)로 77 이하를 갖고, 표층으로부터 100㎛까지의 질소(N) 함유량의 평균이 100ppm 이하이고, 카본 포텐셜(Cp)이 0.6 이하인 약침탄 분위기에서 사용되는 침탄 켄칭성이 우수한 탄소 강판이다. 단, C, Mn, Si, Cr, N, Mo, Cu는, 각각의 원소의 함유량(질량％)을 나타내고, 포함되어 있지 않을 때에는 0으로서 취급한다.
상술한 탄소 강판은, 질량％로, Cr : 0.01 내지 2.0％, Ni : 0.01 내지 1.0％, Cu : 0.005 내지 0.5％, Mo : 0.01 내지 1.0％ 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하고, 3C＋Mn＋0.5Si＋Cr＋Ni＋Mo＋Cu로 나타내어지는 값이 2.0 이상이라도 좋다.
상술한 탄소 강판은, 질량％로, Nb : 0.01 내지 0.5％, V : 0.01 내지 0.5％, Ta : 0.01 내지 0.5％, W : 0.01 내지 0.5％ 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유해도 좋다.
상술한 탄소 강판은, 질량％로, Sn : 0.003 내지 0.03％, Sb : 0.003 내지 0.03％ 및 As : 0.003 내지 0.03％ 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유해도 좋다.
상술한 성분을 갖는 슬래브를 열간 압연할 때에, 1200℃ 이하에서 가열하고, 열간 압연의 마무리 압연 온도를 800℃ 이상 940℃ 이하로 하고, 마무리 압연 종료 후 650℃까지 냉각 속도 20℃/초 이상으로 냉각하고, 그 후 냉각 속도 20℃/초 이하로 냉각하고, 권취 온도 650℃ 이하 400℃ 이상에서 권취하고, 그 후, 산세를 행한 후, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하로 한 분위기에 있어서, 온도 660℃ 이상에서 10시간 이상 어닐링하여 침탄 켄칭성이 우수한 탄소 강판을 제조해도 좋다.
상기 산세 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 냉간 압연을 실시한 후에, 상기 어닐링을 행해도 좋다.
상기 어닐링 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 냉간 압연을 실시한 후, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 다시 어닐링해도 좋다.
상기 2번째의 어닐링 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율의 냉간 압연을 실시하고, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 어닐링해도 좋다.
상기 열연판 또는 냉연판에 행하는 어닐링에 있어서, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후의 냉각 속도를 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하의 완냉각해도 좋다.
실시예
실시예에 기초하여, 본 발명을 설명한다.
표 1 내지 표 6에 나타내는 성분을 갖는 강을 진공 용해에 의해 50㎏의 강괴에 주조하여 얻어진 강편을, 표 7 내지 표 12에 기재된 조건에서 열간 압연하였다. 열간 압연은 대기 분위기에서 가열하고, 열연판의 두께는 냉연을 실시하지 않는 경우는 3㎜로 하고, 냉연을 실시하는 경우는 냉연 후의 판 두께가 3㎜로 되도록 열연 판 두께를 설정하였다. 열연판은, 염산에 의해 산세한 후, 어닐링 혹은 냉연을 행하여, 3㎜ 두께의 평가용 강판을 제작하였다. 상세의 제조 조건 및 평가 결과를 표 7 내지 표 12에 나타낸다. 그 후, 표 7 내지 표 12에 기재된 조건에서, 어닐링하는 것, 또는 냉간 압연한 후 어닐링하는 것, 또한 1회째의 어닐링 후 냉간 압연과 어닐링을 더 실시한 것(2회 어닐링), 또한 그것을 여러번 반복한 것(3회 어닐링)을 표 7 내지 표 12에 나타내는 바와 같이, 각 처리 조건에 따라서 실시하였다. 어닐링의 분위기에 대해서는, 상온에서 일단, 노 내를 질소로 치환한 후에 소정의 수소량으로 될 때까지 수소를 도입한 후 승온하였다. 또한, 이슬점의 측정은 박막 산화알루미늄 수분 센서에 의한 이슬점 습도계를 사용하여 측정하였다.
얻어진 강판의 표면 경도를 로크웰 경도 B 스케일(HRB)로 측정, 또한 표층 평균 N량은 침탄 켄칭 전의 강판의 표면부를 표면으로부터 두께 방향으로 100㎛를 평삭에 의해 채취한 강판의 절삭 분말 중의 질소(N)의 함유량을 분석하였다. 그 후, 치형 가공을 행한 시료를 침탄 켄칭하여, 표면의 이상층의 유무를 조사하였다.
또한 침탄 처리는 가스 침탄법에 의해 행하고, 카본 포텐셜은 적외선 가스 분석계에 의한 CO2량 제어법에 의해 측정하였다.
표 7 내지 표 12의 No. 란의 숫자 부분은, 표 1 내지 표 6의 No.와 대응하고 있고, 어느 성분을 가진 재료가, 어느 조건에서 실시되어 있는지를 알 수 있도록 하였다.
표 7 내지 표 12에 나타내어지는 바와 같이, 본원 발명의 조건을 벗어나는 조건(하선)이나 비교강에서는 제품 경도, 치형 가공시의 균열, 혹은 침탄 켄칭시의 표층부의 이상층이 보여, 본 발명의 효과가 명확해졌다.
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일반적으로, 표면 경도가 높아지면 가공성이 떨어지므로, 침탄 처리 전의 강판의 표면 경도를 일정값 이하로 유지하는 것이, 제품의 가공성 확보의 관점에서 바람직하다. 본 발명에 의한 조건에 따라서 제조된 강판의 표면 경도 HRB(로크웰 경도 B 스케일)는, 모두 HRB 77 이하로 되고, 치형 가공 시험 결과(표 7 내지 표 12)로부터, HRB로 77 이하로 하면, 균열이 발생하지 않는 것을 확인하였다. 즉, 본 발명에 관한 강판은, 그 가공성에 있어서 우수한 것이 확인되었다.
또한, 표 7 내지 표 12에 나타내는 결과로부터, 본 발명에 따른 강판은, 저카본 포텐셜(CP≤0.6)이라도 충분한 성능을 발휘하고 있어, 침탄성이 우수할 뿐만 아니라, 가공성에 있어서도 우수한 것이 확인되었다.
침탄 켄칭성에 대한 평가 결과로부터, 본 발명에 따른 조건에 따라서 제조된 강판은, 모두 이상층이 없는 것도 확인되었다. 즉, 본 발명에 관한 강판은, 그 침탄 켄칭성이 우수한 것이 확인되었다.
이상 서술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 가공성이 우수하고, 또한 침탄시의 표층부 켄칭성을 확보할 수 있는 강재 및 그 제조 방법을 얻을 수 있다. 이 강재는, 자동차 부품이나 각종 산업 기계 부품뿐만 아니라, 널리 공구나 날붙이에도 적용할 수 있으므로, 그 응용 분야는 넓고, 산업계 전체에 있어서 이용되어, 공업적으로 가치가 큰 것인 것은 물론이다.

Claims (33)

  1. 카본 포텐셜이 0.6 이하인 침탄 분위기에서 침탄되는 탄소 강판이며,
    C : 0.20질량％ 이상, 0.45질량％ 이하,
    Si : 0.05질량％ 이상, 0.8질량％ 이하,
    Mn : 0.85질량％ 이상, 2.0질량％ 이하,
    P : 0.001질량％ 이상, 0.04질량％ 이하,
    S : 0.0001질량％ 이상, 0.006질량％ 이하,
    Al : 0.01질량％ 이상, 0.1질량％ 이하,
    Ti : 0.005질량％ 이상, 0.3질량％ 이하,
    B : 0.0005질량％ 이상, 0.01질량％ 이하 및
    N : 0.001질량％ 이상, 0.01질량％ 이하
    의 성분을 함유하고,
    잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물을 갖고,
    3C＋Mn＋0.5Si로 구해지는 K값이 2.0 이상이고,
    표면 경도가 로크웰 경도 B 스케일로 77 이하이고,
    표층으로부터 깊이 100㎛까지의 영역에 있어서의 N의 평균 함유량이 100ppm 이하인 것을 특징으로 하는, 탄소 강판.
  2. 제1항에 있어서, Nb : 0.01질량％ 이상, 0.5질량％ 이하,
    V : 0.01질량％ 이상, 0.5질량％ 이하,
    Ta : 0.01질량％ 이상, 0.5질량％ 이하,
    W : 0.01질량％ 이상, 0.5질량％ 이하,
    Sn : 0.003질량％ 이상, 0.03질량％ 이하,
    Sb : 0.003질량％ 이상, 0.03질량％ 이하 및
    As : 0.003질량％ 이상, 0.03질량％ 이하
    중 1종 또는 2종 이상의 성분을 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판.
  3. 제1항 또는 제2항에 기재된 탄소 강판을 제조하는 방법이며,
    슬래브를 1200℃ 이하에서 가열하는 가열 공정과,
    800℃ 이상 940℃ 이하의 마무리 압연 온도에서 상기 슬래브를 열간 압연하여 강판을 얻는 열간 압연 공정과,
    상기 강판이 650℃ 이하로 될 때까지 냉각 속도 20℃/초 이상으로 상기 강판을 냉각하는 제1 냉각 공정과,
    상기 제1 냉각 공정에 이어서, 냉각 속도 20℃/초 이하로 상기 강판을 냉각하는 제2 냉각 공정과,
    650℃ 이하 400℃ 이상에서 상기 강판을 권취하는 권취 공정과,
    상기 강판을 산세하는 산세 공정과,
    상기 강판을, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하로 한 분위기에 있어서, 온도 660℃ 이상에서 10시간 이상 어닐링하는 제1 어닐링 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 어닐링 공정에서는, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 산세 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제1 냉간 압연 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 어닐링 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제2 냉간 압연 공정과,
    상기 제2 냉간 압연 공정 후에, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 상기 강판을 어닐링하는 제2 어닐링 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제2 어닐링 공정에서는, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 어닐링 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제3 냉간 압연 공정과,
    상기 제3 냉간 압연 공정 후에, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 상기 강판을 어닐링하는 제3 어닐링 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제3 어닐링 공정에서는, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 제2 어닐링 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제3 냉간 압연 공정과,
    상기 제3 냉간 압연 공정 후에, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 상기 강판을 어닐링하는 제3 어닐링 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제3 어닐링 공정에서는, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  12. 제4항에 있어서, 상기 제1 어닐링 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제2 냉간 압연 공정과,
    상기 제2 냉간 압연 공정 후에, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 상기 강판을 어닐링하는 제2 어닐링 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제2 어닐링 공정에서는, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제2 어닐링 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제3 냉간 압연 공정과,
    상기 제3 냉간 압연 공정 후에, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 상기 강판을 어닐링하는 제3 어닐링 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제3 어닐링 공정에서는, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 제2 어닐링 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제3 냉간 압연 공정과,
    상기 제3 냉간 압연 공정 후에, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 상기 강판을 어닐링하는 제3 어닐링 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제3 어닐링 공정에서는, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  18. 제3항에 있어서, 상기 산세 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제1 냉간 압연 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 어닐링 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제2 냉간 압연 공정과,
    상기 제2 냉간 압연 공정 후에, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 상기 강판을 어닐링하는 제2 어닐링 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제2 어닐링 공정에서는, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제2 어닐링 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제3 냉간 압연 공정과,
    상기 제3 냉간 압연 공정 후에, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 상기 강판을 어닐링하는 제3 어닐링 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제3 어닐링 공정에서는, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  23. 제19항에 있어서, 상기 제2 어닐링 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제3 냉간 압연 공정과,
    상기 제3 냉간 압연 공정 후에, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 상기 강판을 어닐링하는 제3 어닐링 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 제3 어닐링 공정에서는, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  25. 제3항에 있어서, 상기 제1 어닐링 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제2 냉간 압연 공정과,
    상기 제2 냉간 압연 공정 후에, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 상기 강판을 어닐링하는 제2 어닐링 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 제2 어닐링 공정에서는, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 제2 어닐링 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제3 냉간 압연 공정과,
    상기 제3 냉간 압연 공정 후에, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 상기 강판을 어닐링하는 제3 어닐링 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 제3 어닐링 공정에서는, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  29. 제25항에 있어서, 상기 제2 어닐링 공정 후에, 5％ 이상 60％ 이하의 압연율로 상기 강판을 냉간 압연하는 제3 냉간 압연 공정과,
    상기 제3 냉간 압연 공정 후에, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하의 분위기에서, 온도 660℃ 이상에서 상기 강판을 어닐링하는 제3 어닐링 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 제3 어닐링 공정에서는, 분위기를 수소 95％ 이상으로 하고 또한 어닐링 온도를 Ac1 내지 Ac1＋50℃의 범위에서 어닐링하고, 어닐링 후 Ac1-30℃까지의 냉각 속도를 5℃/시간 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
  31. 카본 포텐셜이 0.6 이하인 침탄 분위기에서 침탄되는 탄소 강판이며,
    C : 0.20질량％ 이상, 0.45질량％ 이하,
    Si : 0.05질량％ 이상, 0.8질량％ 이하,
    Mn : 0.85질량％ 이상, 2.0질량％ 이하,
    P : 0.001질량％ 이상, 0.04질량％ 이하,
    S : 0.0001질량％ 이상, 0.006질량％ 이하,
    Al : 0.01질량％ 이상, 0.1질량％ 이하,
    Ti : 0.005질량％ 이상, 0.3질량％ 이하,
    B : 0.0005질량％ 이상, 0.01질량％ 이하 및
    N : 0.001질량％ 이상, 0.01질량％ 이하
    의 성분을 함유하고,
    Cr : 0.01질량％ 이상, 2.0질량％ 이하,
    Ni : 0.01질량％ 이상, 1.0질량％ 이하,
    Cu : 0.01질량％ 이상, 0.5질량％ 이하 및
    Mo : 0.01질량％ 이상, 1.0질량％ 이하
    중 1종 또는 2종 이상의 성분을 더 함유하고,
    잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물을 갖고,
    3C＋Mn＋0.5Si＋Cr＋Ni＋Mo＋Cu로 구해지는 K'값이 2.0 이상이고,
    표면 경도가 로크웰 경도 B 스케일로 77 이하이고,
    표층으로부터 깊이 100㎛까지의 영역에 있어서의 N의 평균 함유량이 100ppm 이하인 것을 특징으로 하는, 탄소 강판.
  32. 제31항에 있어서, Nb : 0.01질량％ 이상, 0.5질량％ 이하,
    V : 0.01질량％ 이상, 0.5질량％ 이하,
    Ta : 0.01질량％ 이상, 0.5질량％ 이하,
    W : 0.01질량％ 이상, 0.5질량％ 이하,
    Sn : 0.003질량％ 이상, 0.03질량％ 이하,
    Sb : 0.003질량％ 이상, 0.03질량％ 이하 및
    As : 0.003질량％ 이상, 0.03질량％ 이하
    중 1종 또는 2종 이상의 성분을 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판.
  33. 제31항 또는 제32항에 기재된 탄소 강판을 제조하는 방법이며,
    슬래브를 1200℃ 이하에서 가열하는 가열 공정과,
    800℃ 이상 940℃ 이하의 마무리 압연 온도에서 상기 슬래브를 열간 압연하여 강판을 얻는 열간 압연 공정과,
    상기 강판이 650℃ 이하로 될 때까지 냉각 속도 20℃/초 이상으로 상기 강판을 냉각하는 제1 냉각 공정과,
    상기 제1 냉각 공정에 이어서, 냉각 속도 20℃/초 이하로 상기 강판을 냉각하는 제2 냉각 공정과,
    650℃ 이하 400℃ 이상에서 상기 강판을 권취하는 권취 공정과,
    상기 강판을 산세하는 산세 공정과,
    상기 강판을, 수소 95％ 이상, 또한 400℃까지의 이슬점을 -20℃ 이하, 400℃ 이상의 이슬점을 -40℃ 이하로 한 분위기에 있어서, 온도 660℃ 이상에서 10시간 이상 어닐링하는 제1 어닐링 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는, 탄소 강판의 제조 방법.
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