KR101253813B1 - Steel without spheroidizing heat treatment and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 최종 제품 제조를 위한 냉간성형시 다이스의 수명저하를 막고 소재 형상 제조가 용이하도록 구상화 열처리 공정을 생략할 수 있는 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a steel material and a method for manufacturing the same, which can omit the spheroidizing heat treatment process in order to prevent a decrease in the life of the die during cold forming for the final product and to facilitate the manufacture of the material shape.
이를 위해서, 본 발명은 중량%로, C: 0.6~1.4%, Si: 1.0~3.5%, Mn: 0.3~1.5%, Cr: 0.8~1.5%, Ni: 0.01~1.0%, B: 0.001~0.02%, O: 0.0015% 이하, Al: 0.001~0.1%, P: 0.02% 이하, S: 0.02% 이하, N: 0.001~0.02%를 포함하고, V: 0.005~0.5% 및 Ti: 0.005~0.5%의 1종 또는 2종을 포함하며, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직은 페라이트를 기지조직으로 하고 구상화 세멘타이트를 포함하는 구상화 열처리 생략형 강재 및 그 제조방법을 제공한다.To this end, the present invention is by weight, C: 0.6-1.4%, Si: 1.0-3.5%, Mn: 0.3-1.5%, Cr: 0.8-1.5%, Ni: 0.01-1.0%, B: 0.001-0.02 %, O: 0.0015% or less, Al: 0.001-0.1%, P: 0.02% or less, S: 0.02% or less, N: 0.001-0.02%, V: 0.005-0.5%, and Ti: 0.005-0.5% It includes one or two of the remaining, the remainder comprises Fe and other unavoidable impurities, and the microstructure provides a spheroidized heat treatment omitted steel material containing ferrite as a base structure and a spheroidized cementite and a method for producing the same.
3상 영역, 구상화 열처리, 페라이트, 세멘타이트 3-phase region, nodular heat treatment, ferrite, cementite
Description
본 발명은 구상화 열처리 생략형 강재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 최종 제품 제조를 위한 냉간성형시 다이스의 수명저하를 막고 소재 형상 제조가 용이하도록 구상화 열처리 공정을 생략할 수 있는 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a spheroidized heat treatment omitted steels, and more particularly to a steel and a method for manufacturing the spheroidized heat treatment process can be omitted so as to prevent the die life of the die during cold forming for the final product manufacturing and to easily manufacture the material shape. It is about.
최근에 환경오염이 점차 심각해지고 그에 따른 문제들이 대두됨에 따라 이를 효율적으로 억제하기 위하여 철강제품에 대한 공정생략 및 공정 단순화 등에 대한 요구가 증가하고 있고, 이러한 요구를 충족시키기 위해 각 철강사에서는 CO2 절감을 위해 각고의 노력을 경주하고 있다. And in recent years the demand for such process is omitted and simplified process for the steel product increased to environmental pollution are increasingly serious become thereto according problems are suppressed efficiently it as soybeans, reducing CO 2 in each of steel in order to meet these needs We are racing hard for our efforts.
한편, 선재 제품을 제조하는 공정에서 1차 링형태로 제조된 선재를 냉간 압조용 강선(CHQ) 및 베어링 등의 형상 제조시 냉간성형을 실시하게 되는데, 소재의 강도가 높으면 다이스 수명저하 및 다이스 파손 등의 문제로 인해 생산성 저하와 제조원가 상승 등의 문제로 연결된다. Meanwhile, in the process of manufacturing wire rod products, wire rods manufactured in the form of primary rings are cold-formed during the production of cold rolling steel wire (CHQ) and bearings, and if the strength of the material is high, die life is reduced and dies are broken. Such problems lead to lower productivity and higher manufacturing costs.
이러한 문제점을 경감시키기 위해 열처리를 실시하게 되는데, 이러한 열처리를 구상화 연화 열처리라 한다. 1차 제조된 강재의 미세조직은 소재내 탄소 첨가량에 따라 완전 펄라이트 혹은 펄라이트 및 초석 세멘타이트 조직을 가지며, 상기 구상화 연화 열처리 동안 판상형의 펄라이트 조직내 세멘타이트는 분절 및 구형화되어 소재 강도의 저하가 발생하게 되는 것이다. 이와 같은 이유로 구상화 열처리를 실시하면, 소재 강도 저하로 냉간성형이 원활해지는 장점이 있다.In order to alleviate this problem, heat treatment is performed. This heat treatment is referred to as spheroidizing softening heat treatment. The microstructure of the steel produced primarily has a full pearlite or pearlite and cementite cementite structure according to the amount of carbon in the material, and the cementite in the plate-shaped pearlite structure is segmented and spherical during the spheroidizing softening heat treatment so that the decrease in material strength is achieved. Will occur. For this reason, when the spheroidizing heat treatment is performed, there is an advantage that the cold forming is smooth due to the decrease in the strength of the material.
그러나 이러한 구상화 열처리는 장시간, 일반적으로 20시간 이상동안 처리해야 하기 때문에 열처리 비용이 많이 들고, 생산시간 연장이라는 불리한 측면이 존재하는 문제가 있다.However, this spheroidizing heat treatment has a problem that it is disadvantageous in that the heat treatment cost is high and the production time is extended because it must be treated for a long time, generally 20 hours or more.
본 발명의 일측면은 기존 소재 대비 동등한 물성을 가지면서, 구상화 열처리 공정을 생략하여 원가절감 및 생산시간을 크게 단축시킬 수 있는 강재 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.One aspect of the present invention is to provide a steel material and a method for manufacturing the same, which have equivalent physical properties to existing materials, and which can significantly reduce cost and production time by omitting the spheroidizing heat treatment process.
본 발명은 중량%로, C: 0.6~1.4%, Si: 1.0~3.5%, Mn: 0.3~1.5%, Cr: 0.8~1.5%, Ni: 0.01~1.0%, B: 0.001~0.02%, O: 0.0015% 이하, Al: 0.001~0.1%, P: 0.02% 이하, S: 0.02% 이하, N: 0.001~0.02%를 포함하고, V: 0.005~0.5% 및 Ti: 0.005~0.5%의 1종 또는 2종을 포함하며, 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직은 페라이트를 기지조직으로 하고 구상화 세멘타이트를 포함하는 구상화 열처리 생략형 강재를 제공한다.In the present invention, by weight%, C: 0.6-1.4%, Si: 1.0-3.5%, Mn: 0.3-1.5%, Cr: 0.8-1.5%, Ni: 0.01-1.0%, B: 0.001-0.02%, O : 0.0015% or less, Al: 0.001-0.1%, P: 0.02% or less, S: 0.02% or less, N: 0.001-0.02%, V: 0.005-0.5% and Ti: 0.005-0.5% Or two, the remainder comprising Fe and other unavoidable impurities, and the microstructure provides a spheroidized heat treatment omitted steel comprising ferrite as the base structure and including spheroidized cementite.
또한, 본 발명은 상기 조성을 만족하는 강편을 열간압연하는 단계;In addition, the present invention comprises the steps of hot rolling a steel piece satisfying the composition;
상기 열간압연 후 레잉 헤드(Laying Head)를 통과시켜 권취하는 단계; 및Winding through a laying head after the hot rolling; And
상기 권취 후 냉각하는 단계를 포함하는 구상화 열처리 생략형 강재의 제조방법을 제공한다. It provides a method for producing a spheroidized heat treatment omitted steel material comprising the step of cooling after the winding.
본 발명의 강재는 냉간 성형시 별도의 구상화 연화 열처리를 필요하지 않으므로, 다이스의 수명저하를 막고, 소재의 형상을 용이하게 제조하여 원가절감 및 생산시간의 단축이 가능하다.Since the steel of the present invention does not need a separate spheroidizing softening heat treatment during cold forming, it can prevent the die from decreasing the life of the die and easily manufacture the shape of the material, thereby reducing the cost and reducing the production time.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
이하, 본 발명의 조성범위에 대하여 상세히 설명한다(이하, 중량%).Hereinafter, the composition range of the present invention will be described in detail (hereinafter,% by weight).
탄소(C)는 소재의 강도를 확보하기 위하여 첨가되는 필수적인 원소이다. 상기 C의 함량이 0.6% 미만인 경우에는 강재에 요구되는 최소강도를 확보할 수 없다. 또한, C 함량이 1.4%를 초과하는 경우에는 초석 세멘타이트의 억제가 불가능하여 소재의 연성이 현저히 떨어지게 되므로, 그 함량은 0.6~1.4%가 바람직하다.Carbon (C) is an essential element added to secure the strength of the material. If the content of C is less than 0.6%, it is impossible to secure the minimum strength required for steel. In addition, when the C content is more than 1.4%, the suppression of the cornerstone cementite is impossible, so the ductility of the material is significantly reduced, the content is preferably 0.6 to 1.4%.
실리콘(Si)의 함량은 1.0~3.5%가 바람직하다. Si는 그 첨가량이 증가함에 따라 Ac1 직하에 페라이트(α), 세멘타이트(θ), 오스테나이트(γ) 3상 영역을 증가시킨다. 즉 도 2에 나타난 바와 같이, Si의 함량이 1.0%인 경우와 2.0%인 경우를 비교할 때, 2.0%에서 3상 영역이 넓게 형성되는 것을 확인할 수 있다.The content of silicon (Si) is preferably 1.0 to 3.5%. Si increases the ferrite (α), cementite (θ), and austenite (γ) three-phase regions directly under Ac1 as its amount is increased. That is, as shown in Figure 2, when comparing the case of the Si content of 1.0% and the case of 2.0%, it can be seen that the three-phase region is widely formed at 2.0%.
본 발명에서는 이 3상 영역에서의 사상 압연시 판상 세멘타이트를 분절시킴으로 구상화 생략을 위한 구상화 탄화물 시드(seed)를 제공하는 역할을 한다. 상기 Si의 함량이 1.0% 미만에서는 3상역 구간이 너무 좁게 형성되고, 사상압연 온도가 750℃ 이하로 낮아져 높은 압연부하가 발생된다. 또한, 고용강화 원소인 Si 첨가량이 3.5% 초과하게 되면 소재의 강화로 인해 압연부하가 증가하므로 Si의 함량은 1.0~3.5%으로 하는 것이 바람직하다. The present invention serves to provide a spheroidized carbide seed for omission of spheroidization by segmenting plate-like cementite during finishing rolling in the three-phase region. If the content of Si is less than 1.0%, the three-phase zone is formed too narrow, and the finishing rolling temperature is lowered to 750 ° C. or less, resulting in high rolling load. In addition, when the amount of Si added as a solid solution strengthening element exceeds 3.5%, the rolling load is increased due to the strengthening of the material, so the content of Si is preferably 1.0 to 3.5%.
망간(Mn)의 함량은 0.3~1.5%가 바람직하다. Mn은 강재내에 존재할 경우 강재의 소입성을 향상시켜 강도를 확보하는데 유익한 원소이다. 따라서, 상기 Mn 함량이 0.3% 미만인 경우에는 요구되는 충분한 강도 및 소입성을 얻기 어렵고, 반대로 1.5%를 초과하는 경우에는 인성이 저하하므로 상기 Mn의 함량은 0.3~1.5%로 하는 것이 바람직하다. The content of manganese (Mn) is preferably 0.3 to 1.5%. Mn is an element that is beneficial to secure strength by improving the hardenability of steel when present in steel. Therefore, if the Mn content is less than 0.3%, it is difficult to obtain the required strength and quenchability, whereas if the Mn content exceeds 1.5%, toughness is lowered, so the Mn content is preferably 0.3 to 1.5%.
크롬(Cr)의 함량은 0.8~1.5%가 바람직하다. Cr은 표면탈탄 방지, 내산화성, 템퍼링 연화성 및 소입성을 확보하는데 유용한 원소이다. 그러나, Cr 함량이 0.8% 미만인 경우에는 충분한 내산화성, 템퍼 연화성, 표면 탈탄 및 소입성 효과 등을 확보하기 어렵다. 또한, 1.5%를 초과하는 경우에는 변형저항성의 저하를 초래하여 오히려 강도저하로 이어질 수 있다. The content of chromium (Cr) is preferably 0.8 to 1.5%. Cr is an element useful for preventing surface decarburization, oxidation resistance, tempering softening and hardening. However, when the Cr content is less than 0.8%, it is difficult to secure sufficient oxidation resistance, temper softening, surface decarburization and quenching effects. In addition, when the content exceeds 1.5%, the deformation resistance may be lowered, which may lead to a decrease in strength.
니켈(Ni)의 함량은 0.01~1.0%가 바람직하다. 상기 Ni는 강재의 인성을 효율적으로 개선할 수 있다. 따라서 Ni의 함량이 0.01% 미만인 경우에는 그 효과가 충분하지 못하고, 1.0%를 초과하는 경우에는 잔류 오스테나이트 양이 증가하여 피로수명을 감소시키고, 고가인 Ni 특성으로 인하여 급격한 제조 단가의 상승을 유발하므로 그 첨가량은 0.01~1.0%로 제한할 필요가 있다. The content of nickel (Ni) is preferably 0.01 to 1.0%. Ni can improve the toughness of steel materials efficiently. Therefore, when the Ni content is less than 0.01%, the effect is not sufficient, and when the Ni content is more than 1.0%, the residual austenite content is increased to reduce the fatigue life, and due to the expensive Ni property, a sharp rise in manufacturing cost is caused. Therefore, the addition amount needs to be limited to 0.01 to 1.0%.
보론(B)의 함량은 0.001~0.02%가 바람직하다. 상기 B는 질소 및 탄소 등과 결합하여 보론계 탄/질화물을 고온에서 형성할 수 있으므로, 사상압연시 펄라이트 생성과 냉각시 구상화 생성입자의 시드(seed) 역할을 하여 구상화를 촉진시킬 수 있다. 이때, 그 함량이 0.001% 미만에서는 충분한 탄/질화물의 생성이 어렵고, 0.02%을 초과하게 되면 탄/질화물계 석출물이 조대화되어 구상화 촉진입자로서의 역할이 사라지고, 오히려 피로특성에 악영향을 미치게 된다.The content of boron (B) is preferably 0.001 to 0.02%. The B may combine with nitrogen and carbon to form boron-based carbon / nitride at a high temperature, thereby promoting spheroidization by acting as a seed of pearlite generation during filamentous rolling and spheroidizing generated particles during cooling. At this time, when the content is less than 0.001%, it is difficult to produce sufficient carbon / nitride, and when it exceeds 0.02%, carbon / nitride-based precipitates are coarsened, and the role of spheroidization promoting particles disappears, but rather adversely affects fatigue characteristics.
산소(O)의 함량은 0.0015% 이하가 바람직하다. 상기 O의 함량은 0.0015중량% 이하로 한정하는데, 0.0015중량%를 초과하면 산화물계 비금속 개재물이 조대하게 형성되어 피로수명이 급격히 저하하게 되기 때문이다. The content of oxygen (O) is preferably 0.0015% or less. The content of O is limited to 0.0015% by weight or less, because when the content exceeds 0.0015% by weight coarse oxide-based non-metallic inclusions are formed to rapidly reduce the fatigue life.
알루미늄(Al)의 함량은 0.001~0.1%가 바람직하다. 상기 Al의 첨가는 결정 입도를 미세화하여 소재인성을 향상시킨다. 상기 Al 함량이 0.001% 미만에서는 결정립 미세화 효과가 사라지게 되고, 0.1%를 초과하게 되면 산화물계 석출물의 생성량이 증대하는 동시에 그 크기도 조대화되어 피로특성에 악영향을 미치게 된다.The content of aluminum (Al) is preferably 0.001 to 0.1%. The addition of Al refines the grain size and improves material toughness. When the Al content is less than 0.001%, the grain refining effect disappears, and when the Al content exceeds 0.1%, the amount of oxide-based precipitates is increased and its size is coarsened to adversely affect the fatigue characteristics.
인(P) 및 황(S)의 함량은 각각 0.02% 이하가 바람직하다.The content of phosphorus (P) and sulfur (S) is preferably 0.02% or less, respectively.
상기 P와 S의 함량은 0.02% 이하로 한정하는데, P는 결정립계에 편석하여 인성을 저하시키기 때문에 그 상한을 0.02%로 제한하고, S는 저융점 원소로 입계 편석하여 인성을 저하시키고 유화물을 형성시켜 스프링 특성에 유해한 영향을 미치기 때문에, 그 상한을 0.02중량%로 제한하는 것이 바람직하다.The content of P and S is limited to 0.02% or less. Since P segregates at grain boundaries to reduce toughness, the upper limit thereof is limited to 0.02%, and S segregates with low melting elements to reduce toughness and form an emulsion. It is preferable to limit the upper limit to 0.02% by weight since it has a detrimental effect on the spring characteristics.
질소(N)의 함량은 0.001~0.02%가 바람직하다. 상기 N은 붕소와 반응하여 BN 등의 질화물을 형성시켜 펄라이트 생성과 구상화 입자생성시 시드(seed) 역할을 하여 구상화를 촉진시키는 원소이다. 상기 N의 함량이 0.001% 미만에서는 질화물 생성이 어렵고, 0.02%를 초과하게 되면 질화물계 석출물이 조대화되어 구상화 촉진입자로서의 역할이 사라지고, 오히려 피로특성에 악영향을 미치게 된다.The content of nitrogen (N) is preferably 0.001 to 0.02%. N is an element that reacts with boron to form nitrides such as BN to serve as seeds during pearlite generation and spheroidization particle formation to promote spheroidization. If the content of N is less than 0.001%, it is difficult to form nitride, and if it exceeds 0.02%, the nitride-based precipitate is coarsened, and the role of spheroidization facilitating particles disappears, but rather adversely affects the fatigue characteristics.
바나듐(V) 0.005 ~ 0.5% 및 티탄(Ti) 0.005 ~ 0.5%의 1종 또는 2종을 포함한다. 상기 V 및 Ti는 단독 또는 복합첨가에 의해 탄/질화물 형성원소로, 그 함량을 각각 0.005 ~ 0.5%로 하는 것이 바람직하다. 그 함량이 적은 경우에는 V 및 Ti계 탄/질화물의 석출이 줄어들어 결정립도 제어의 개선효과가 충분하지 못하게 된다. 그 함량이 높은 경우에는 제조 단가가 급격히 상승하고 석출물에 의한 개선효과가 포화하며, 오스테나이트 열처리시 모재에 용해되지 않은 조대한 합금 탄화물량이 증가하게 되어 비금속 개재물과 같은 작용을 하기 때문에 피로특성 및 석출강화 효과가 저하하게 된다.Vanadium (V) 0.005 to 0.5% and titanium (Ti) 0.005 to 0.5%. V and Ti are carbon / nitride forming elements alone or in combination, and their content is preferably 0.005 to 0.5%. When the content is small, precipitation of V and Ti-based carbon / nitride is reduced, so that the effect of improving the grain size control is insufficient. If the content is high, the manufacturing cost rises sharply, and the improvement effect by the precipitate is saturated, and the coarse alloy carbide which is not dissolved in the base material increases during the austenitic heat treatment, which acts like a non-metallic inclusion. The strengthening effect is lowered.
나머지는 Fe 및 불가피한 불순물로 조성된다.The remainder is composed of Fe and unavoidable impurities.
이하, 본 발명의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 한편, 본 발명의 제조공정을 열처리 시간과 열처리 온도의 관계로 간략히 도 3의 그래프에 나타내었다.Hereinafter, the production method of the present invention will be described in detail. Meanwhile, the manufacturing process of the present invention is briefly shown in the graph of FIG. 3 in relation to the heat treatment time and the heat treatment temperature.
본 발명은 상기 조성을 만족하는 강편을 가열한 후, 열간압연한다. 본 발명에서의 가열 및 열간압연은 통상의 선재 압연 방법에 의한다.The present invention is hot rolled after heating the steel strip satisfying the above composition. Heating and hot rolling in this invention are based on the conventional wire rod rolling method.
다만, 상기 열간압연시 사상압연(finish milling)은 아래과 같이 제한한다.However, the finishing milling during the hot rolling is limited as follows.
도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에서의 열간압연시 사상압연(funish milling)은 페라이트, 세멘타이트 및 오스테나이트 3상 영역이 존재하는 온도범위에서 행한다. 보다 상세하게는 750℃이상, Ac1 온도 이하에서 행하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 3, the hot milling in the present invention is performed in a temperature range in which ferrite, cementite and austenite three-phase regions exist. In more detail, it is preferable to carry out at 750 degreeC or more and Ac1 temperature or less.
상기 3상역은 페라이트 및 세멘타이트로 구성된 펄라이트 조직과 고온조직인 오스테나이트로 구성되어 있으므로, 3상역에서의 사상압연시에는 그 높은 변형량을로 펄라이트 조직의 생성을 촉진하여 펄라이트 분율이 증가하고, 펄라이트 조직내 세멘타이트의 분절이 가능하다. 이 분절된 세멘타이트는 냉각 과정에서 3상역내의 오스테나이트상이 구상형 세멘타이트로의 성장을 돕는 역할을 한다.Since the three-phase zone is composed of a pearlite structure composed of ferrite and cementite and austenite, which is a high temperature structure, during the finishing rolling in the three phase region, the pearlite fraction is increased by promoting the formation of the pearlite structure with a high amount of deformation, and the pearlite structure is increased. A segment of my cementite is possible. This segmented cementite helps the austenite phase in the three phase zone to grow into globular cementite during the cooling process.
또한 상기 사상압연시 온도 편차가 20℃ 이하가 되도록 행하는 것이 바람직하다. 온도 편차가 20℃를 초과하게 되면, 3상역내의 펄라이트 조직의 분율의 편차가 커지게 되어, 세멘타이트의 균질한 분율을 얻는 것이 곤란하게 되므로 조직내 큰 물성편차를 유발할 수 있다. Moreover, it is preferable to carry out so that the temperature variation at the time of finishing rolling may be 20 degrees C or less. When the temperature deviation exceeds 20 ° C., the variation of the fraction of the pearlite structure in the three-phase zone becomes large, and it is difficult to obtain a homogeneous fraction of cementite, which can cause a large physical property deviation in the tissue.
상기 열간압연된 강재는 레잉 헤드(Laying Head)를 통과시켜 권취한다. 이때 레잉 헤드를 통과시켜 권취하는 온도는 800~900℃에서 행하는 것이 바람직하다.The hot rolled steel is wound by passing through a laying head. At this time, it is preferable to perform the temperature which winds through a laying head at 800-900 degreeC.
상기 레잉 헤드 온도는 사상압연에서 분절된 구상화 세멘타이트로부터 석출하는 오스테나이트상의 세멘타이트와 관련이 있다. 그 온도가 900℃를 초과하게 되면 분절 세멘타이트의 재용해가 일어나 구상화 석출을 위한 시드(seed)가 사라지게 되고, 800℃ 미만의 너무 낮은 온도에서는 오스테나이트로부터 펄러이트 조직으로 상변태되는 구동력이 너무 높아지게 되어 판상형 세멘타이트 조직으로 변태될 수 있는 문제가 있다.The laying head temperature is related to the austenite phase cementite which precipitates from the spheroidized cementite which is segmented in finishing rolling. If the temperature exceeds 900 ° C., the segmental cementite is redissolved, causing the seed for spheroidization to disappear, and at too low temperature below 800 ° C., the driving force of phase transformation from austenite to pearlite tissue is too high. There is a problem that can be transformed into a plate-like cementite tissue.
상기 레잉 헤드를 통과시켜 권취한 후, 평균냉각속도 3℃/s 이하로 냉각한다. 평균냉각속도를 제어하는 것은 분절된 세멘타이트 입자가 용해되지 않고, 서냉을 통해 구상화 입자의 시드(seed)로서 역할을 할 수 있도록 하기 위함이다.After winding through the said laying head, it cools to 3 degrees C / s or less of average cooling rates. The average cooling rate is controlled so that the segmented cementite particles do not dissolve and serve as seeds of the spheroidized particles through slow cooling.
이하, 본 발명의 강재에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the steel of the present invention will be described in detail.
상기 조성 및 제조방법에 의해 제조된 강재는 페라이트를 기지조직으로 하고, 구상화 세멘타이트 조직을 포함한다. The steel produced by the composition and production method has a ferrite as a matrix and includes a spheroidized cementite structure.
또한 본 발명의 강재는 경도차이가 비커스 경도(Hv)로 220이하를 만족하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 비커스 경도가 140~220을 만족한다.In addition, the steel material of the present invention preferably satisfies the hardness difference of 220 or less in Vickers hardness (Hv). More preferably, Vickers hardness satisfies 140-220.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 다만, 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the following examples.
(실시예)(Example)
하기 표 1과 같은 조성(중량%, 다만 N와 O은 ppm)을 가지는 강들을 주조하고 강편을 제작한 후, 하기 표 2에 나타낸 다양한 사상압연, 레잉 헤드(Laying head) 온도 및 냉각속도를 변화시켜 가면서 강재를 제조하였다. After casting steels having a composition as shown in Table 1 (wt%, but N and O are ppm) and fabricating a steel sheet, various finishing rolling, laying head temperature and cooling rate shown in Table 2 were changed. Steel was prepared while going.
이와 같은 조건으로 제조된 강선재로부터 임의의 부위를 선택하여 소재의 미세조직을 관찰하였고, 구상화 정도에 따른 소재경도의 변화를 비커스 경도계를 이용하여 측정하고 그 결과를 표 2에 나타내었다. 이때 정확한 소재의 경도 측정을 위해 5개 샘플을 채취하여 얻어진 그 평균값을 평균 경도값으로 정하였다.The microstructure of the material was observed by selecting an arbitrary part from the steel wire manufactured under such conditions, and the change of the material hardness according to the degree of spheroidization was measured using a Vickers hardness tester and the results are shown in Table 2. At this time, the average value obtained by taking five samples for accurate hardness measurement was determined as the average hardness value.
(℃)Filament rolling temperature
(℃)
(℃)Laying head temperature
(℃)
(℃/s)Average cooling speed
(° C / s)
/ HvMaterial hardness
/ Hv
상기 표 2의 결과로부터 알 수 있듯이, 비교예 1의 경우는 Hv 254인 결과로, 이러한 결과는 유효한 압연 및 냉각조건하에서 펄라이트내 판상 세멘타이트의 분절이 발생함에도 불구하고, 낮은 Si 첨가량으로 Ac1 직하의 페라이트, 세멘타이트 및 오스테나이트의 3개 상이 동시에 공존할 수 있는 온도구간이 충분히 넓지 않아, 이 구간에서 압연시 판상 세멘타이트 분절이 용이하지 않았던 것에 기인한 것으로 보인다. 또한, B 미첨가에 따라 구상화 시드(seed)인 보론계 탄/질화물 부재로 구상화 속도가 현저히 감소했을 것으로 판단된다.As can be seen from the results of Table 2, in the case of Comparative Example 1 is Hv 254, this result is directly under Ac1 with low Si addition amount, despite the fact that the segment of plate-like cementite in pearlite occurs under effective rolling and cooling conditions. The temperature range in which the three phases of ferrite, cementite and austenite can coexist at the same time is not wide enough, which may be due to the fact that the plate-like cementite segment was not easy during rolling in this section. In addition, the spheroidization rate was considerably reduced due to the absence of the B nodular boron-based carbon / nitride.
또한, 비교예 2는 Hv 340으로서, 이러한 결과는 Ac1~Acm 이상의 높은 사상압연온도와 레잉 헤드(Laying head) 온도로 인해 펄라이트 즉, 판상 세멘타이트 생성이 없음으로 인해 구상화 시드(seed)의 생성이 불가한 것에 기인한 것으로 보인다. In addition, Comparative Example 2 is Hv 340, and this result is due to the high filament rolling temperature and the laying head temperature of Ac1 ~ Acm and the formation of spheroidized seed due to the absence of pearlite, that is, no plate-like cementite formation. It seems to be due to something impossible.
마지막으로, 비교예 3의 경우에는 도 2에서 나타낸 바와 같이 안정된 3상 영역이 생성될 수 있는 화학조성과 판상 세멘타이트 분절이 용이한 압연조건을 가졌음에도 불구하고, 빠른 냉각속도로 인해 시드(seed)로부터 서서히 세멘타이트의 성장이 제어되지 못하고, 판상조직인 펄라이트 생성이 촉진되었기 때문에 Hv 350의 높은 경도값이 나타난 것으로 보인다. Finally, in the case of Comparative Example 3, as shown in Figure 2, despite the chemical composition that can produce a stable three-phase region and the plate-like cementite segment has easy rolling conditions, the seed (seed) due to the high cooling rate The growth of cementite is not controlled slowly, and the high hardness value of Hv 350 appears to be due to the promotion of the formation of the platelet pearlite.
이에 반해, 발명예 1~3에 나타난 바와 같이 충분한 Si 첨가로 충분한 온도구간역의 3상구간이 존재하고, 적절한 압연조건과 냉각속도로 구상화 시드(seed) 생성과 그 성장이 용이한 경우에는 소재 평균경도가 비교예 대비 50% 수준으로 현저히 감소하는 경향을 나타내었다. On the contrary, as shown in Inventive Examples 1 to 3, there are three phase sections of a sufficient temperature section with sufficient Si addition, and spheroidized seed generation and growth are easy at the appropriate rolling conditions and cooling rates. The average hardness tended to decrease significantly to 50% compared to the comparative example.
한편, 도 3(a)는 비교예 3의 조직사진이고, 도 3(b)는 발명예 2의 조직사진으로 발명예 2는 비교예 3에 비해 구상화가 우수한 것을 확인할 수 있다.On the other hand, Figure 3 (a) is a tissue photograph of Comparative Example 3, Figure 3 (b) is a tissue photograph of Inventive Example 2 it can be confirmed that the invention example 2 is superior in spheroidization than Comparative Example 3.
도 1은 본 발명의 개념을 열처리 시간과 열처리 온도의 관계로 나타낸 그래프이다.1 is a graph showing the concept of the present invention as a relation between heat treatment time and heat treatment temperature.
도 2는 Si함량에 따른 Fe-C상태도의 변화를 나타낸 그래프이다.2 is a graph showing a change in the Fe-C state diagram according to the Si content.
도 3에서 도 3(a)는 비교예 3, 도 3(b)는 발명예 2의 조직사진을 나타낸 것이다.3 (a) is a comparative example 3, Figure 3 (b) shows a tissue photograph of the invention example 2.
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