KR101253823B1 - 저온인성이 우수한 비조질 선재 및 강선과 이들의 제조방법 - Google Patents

저온인성이 우수한 비조질 선재 및 강선과 이들의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 풍력발전용 심해 볼트, 건설용 강재 혹은 폭설 등의 가혹한 환경에서 사용되는 저온인성이 우수한 비조질 선재용 강재 및 선재와 이들의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 Al과 N의 비 및 C와 Mn의 비를 적절히 제어함으로써, 고연성 및 고강도를 가지며, 저온인성 또한 우수한 비조질 선재 및 강선과 이들의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 중량%로, C : 0.25 ~ 0.4%, Si : 0.05 ~ 0.15%, Mn : 1.0 ~ 4.0%, Al : 0.07 ~ 0.2%, P : 0.02%이하, S : 0.02%이하, N : 0.0035 ~ 0.01%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, Al : N의 비가 10~25 : 1이고, C : Mn의 비가 1:4~8인 것을 특징으로 하는 저온인성이 우수한 비조질 선재 및 강선을 제공한다.
본 발명에 따르면, 고가의 합금원소 복합첨가 또는 제어압연을 행하지 않고도 오스테나이트 결정립을 미세화시키고, 강 표면에 연성박층을 형성시켜, 매우 우수한 강도와 연성 및 저온 충격특성을 가지는 선재 및 강선을 제공할 수 있다.

Description

저온인성이 우수한 비조질 선재 및 강선과 이들의 제조방법 {NO_HEAT TREATED WIRE ROD HAVING EXCELLENT LOW TEMPERATURE TOUGHNESS AND STEEL WIRE AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 풍력발전용 심해 볼트, 건설용 강재 혹은 폭설 등의 가혹한 환경에서 사용되는 비조질 선재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고연성 및 고강도를 가지며, 우수한 저온인성을 갖는 비조질 선재 및 이를 이용한 강선과 이들의 제조방법에 관한 것이다.
최근 에너지 문제와 더불어 풍력발전기 건설에 대한 수요가 증가하고 있으며, 이중 대부분의 풍력발전기는 해수면에 불어오는 바람을 이용하기 위해 해수면에 건설되고 있다. 이 때, 대부분의 풍력발전기 하단 지지부는 체결볼트를 통해 해수 지표면에 직접적으로 지지되게 된다. 이에 따라, 저온에서의 충격인성이 우수한 볼트에 대한 수요가 급증하고 있다.
또한, 극지방 운항 선박 증가로 인해 저온인성이 향상된 강재의 수요가 증가하고 있으며, 대기 환경이 급속하게 변화함에 따라 가혹한 기후 현상, 특히 폭설 및 빈번한 눈으로 인해 자동차용 선재 제품에서도 저온 충격치에 대한 요구가 급증하고 있는 현실이다. 그러나 선재 제품의 경우, 저온 충격치에 대한 강종개발이 미비한 실정이다.
후판 혹은 강관의 경우, 저온인성을 향상시키기 위하여 0.15%의 탄소를 기반으로 한 강재에 니켈과 몰리브데늄, 바나디움을 첨가하여 담금질 및 템퍼링을 행하고, 이를 통해 형성된 석출물을 이용하여 저온인성을 증가시키는 강종이 개발되어 왔다. 그러나, 니켈, 몰리브데늄, 바나디움의 경우, 고가의 합금철이기 때문에 생산 단가가 고가이며, 강재 생산 후에도 이차적인 열처리 및 담금질, 템퍼링이 필요하기 때문에 생산 단가가 이중으로 증가한다는 단점을 가지고 있다. 특히 열간 압연시의 압연 온도 및 압하율이 제한적이며, 가열로 온도를 고온으로 상승시켜야 한다는 공정상의 문제 때문에 이러한 강종 제조 조건을 선재 제품에 적용하기가 거의 불가능 하다고 할 수 있다.
한편, 일본 공개특허공보 특개2003-201519호에는 인장강도가 900MPa급 이상인 고강도 판재가 제시되어 있으나, 선재 제품의 저온 충격치를 향상에 대한 기재는 찾아볼 수 없다. 또한, 상기 고강도 판재의 미세조직은 베이나이트와 마르텐사이트로 이루어지는 복합조직이기 때문에 오스테나이트 재결정역 온도에서 압하율과 냉각처리를 1회 혹은 2회 이상 행하여야 저온 인성을 향상시킬 수 있다는 단점을 가지고 있다.
또한, 일본 공개특허공보 특개평9-202919호는 탄소함량이 0.2%이하인 성분제한을 기반으로 한 강재에 망간과 알루미늄, 그리고 질소의 함량범위를 한정하고, 미세 산화물 분포를 통해 인장강도 및 저온인성을 증가시키고자 하고 있으나, 상기 원소들의 비(ratio)가 매우 낮아 저온 인성을 향상시키기에는 그 효과가 적으며, DBTT(연성취성 천이온도) 이외의 저온 충격치 값이 존재하지 않는다는 단점을 가지고 있다.
따라서, 앞서 언급된 바와 같이, 저온인성이 향상된 강재에 대한 특허에는 합금원소의 복합첨가, 제어압연을 통한 석출물 온도 제어 및 결정립 미세화, 산화물을 이용한 옥사이드 메탈러지(oxide metallurgy)등에 대한 기술만이 제시되어 있으며, 가격경쟁력 및 원가절감 효과, 그리고 현장 압연 조건을 고려함과 동시에 결정립 미세화를 통해 향상된 저온인성 및 고강도, 고인성을 갖는 선재 제조에 관한 특허는 전무한 실정이다. 이에 알루미늄 과첨가 및 탄소와 망간비의 증가에 의한 우수한 저온인성과 고강도, 고인성을 갖는 선재 제조 기술이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 고가의 합금원소 복합첨가 또는 제어압연을 행하지 않고도 제조가 가능할 뿐만 아니라 매우 우수한 강도와 연성 및 저온 충격특성을 가지는 비조질 선재 및 이를 이용하여 제조되는 강선과 이들의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 중량%로, C : 0.25 ~ 0.4%, Si : 0.05 ~ 0.15%, Mn : 1.0 ~ 4.0%, Al : 0.07 ~ 0.2%, P : 0.02%이하, S : 0.02%이하, N : 0.0035 ~ 0.01%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, Al : N의 비가 10~25 : 1이고, C : Mn의 비가 1:4~8인 것을 특징으로 하는 저온인성이 우수한 비조질 선재를 제공한다.
이 때, 상기 선재는 인장강도가 650~700MPa, 연신율이 30~38%인 것이 바람직하다.
또한, 상기 선재는 구오스테나이트 결정립의 입경이 8~20㎛인 것이 바람직하다.
추가적으로, 상기 선재는 그 미세조직이 페라이트 50~70면적%와 펄라이트 30~50면적%로 이루어지며, 상기 페라이트 및 펄라이트는 입경이 15㎛이하인 것이 바람직하다.
이에 더하여, 상기 선재는 C : Mn의 비가 1:8이고, -40℃에서의 저온 충격치가 30J 이상인 것이 바람직하다.
본 발명은 중량%로, C : 0.25 ~ 0.4%, Si : 0.05 ~ 0.15%, Mn : 1.0 ~ 4.0%, Al : 0.07 ~ 0.2%, P : 0.02%이하, S : 0.02%이하, N : 0.0035 ~ 0.01%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, Al : N의 비가 10~25 : 1이고, C : Mn의 비가 1:4~8인 것을 특징으로 하는 저온인성이 우수한 비조질 강선을 제공한다.
이 때, 상기 강선은 그 미세조직이 결정립의 입경이 10~20㎛인 페라이트 65~75면적%와 결정립의 입경이 15~30㎛인 펄라이트 25~35면적%로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 강선은 인장강도가 800~900MPa인 것이 바람직하다.
본 발명은 중량%로, C : 0.25 ~ 0.4%, Si : 0.05 ~ 0.15%, Mn : 1.0 ~ 4.0%, Al : 0.07 ~ 0.2%, P : 0.02%이하, S : 0.02%이하, N : 0.0035 ~ 0.01%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, Al : N의 비가 10~25 : 1이고, C : Mn의 비가 1:4~8인 강재를 1050~1180℃의 온도영역에서 재가열하는 재가열단계; 및 상기 재가열단계를 거친 강재를 800~1000℃의 온도영역에서 선재로 압연하는 압연단계를 포함하는 저온인성이 우수한 비조질 선재의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 상기 압연단계를 거친 선재를 신선하는 신선단계를 추가적으로 포함하는 저온인성이 우수한 비조질 강선의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 고가의 합금원소 복합첨가 또는 제어압연을 행하지 않고도 오스테나이트 결정립을 미세화시키고, 강 표면에 연성박층을 형성시켜, 매우 우수한 강도와 연성 및 저온 충격특성을 가지는 선재 및 강선을 제공할 수 있다.
도 1은 Al:N의 비를 달리하여 제조한 비조질 선재의 미세조직을 나타내는 사진이다.
도 2는 Al:N의 비와 C:Mn의 비를 달리하여 제조한 선재의 인성을 나타내는 그래프이다.
본 발명자들은 오스테나이트 결정립을 미세화시키는 합금원소인 Ti, Nb 및 V등을 첨가하지 않고도, Al:N의 비를 제어함으로써, 미세한 AlN을 다량석출시켜 오스테나이트 결정립을 미세화시킴과 동시에 강중에 존재하는 N을 완전하게 제거시키고, C:Mn의 비를 제어함으로써, 강재 표면에 연성박층을 형성시켜 강도 및 연성뿐만 아니라 저온인성이 우수한 선재를 제조할 수 있다는 것을 실험을 통해 확인하고, 그 실험결과에 기초하여 본 발명을 완성하게 되었다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
C : 0.25 ~ 0.4중량%
C는 강재의 강도 확보를 위해 필수적으로 첨가되는 원소이다. 상기 C의 함량이 0.25% 미만인 경우에는 강재의 충분한 강도가 확보되지 않는다는 문제가 발생하며, 0.4%를 초과하는 경우에는 고인성 확보가 어려울 수 있으므로, 상기 C의 함량은 0.25 ~ 0.4중량%로 한정하는 것이 바람직하다.
Si : 0.05 ~ 0.15중량%
Si는 페라이트 내에 고용되어 모재 강도를 강화시키는 효과를 가진다. 상기 Si의 함량이 0.05% 미만인 경우에는 고용을 통한 강도 증가효과가 부족하며, 0.15%를 초과하는 경우에는 냉간단조시 가공경화 효과가 증대되어 인성 저하가 우려될 수 있기 때문에, 상기 Si의 함량은 0.05 ~ 0.15중량%로 한정하는 것이 바람직하다.
Mn : 1.0 ~ 4.0중량%
일반적으로 Mn은 강의 강도를 증가시키고 충격특성에 영향을 미치는 합금원소로 알려져 있으며, 압연성을 증가시키고 취성을 감소시키는 역할을 한다. 그러나, 상기 Mn의 함량이 1.0% 미만인 경우에는 강표면에 연성박층이 형성되거나 마이크로릴리프(microrelief, 미세안정화)가 이루어지지 않고, 4%를 초과하는 경우에는 급격한 가공경화 효과로 인해 표면 연성층이 견딜 수 있는 에너지 이상의 가공경화 효과가 나타나기 때문에 저온인성이 저하된다. 따라서, 상기 Mn의 함량은 1.0 ~ 4.0중량%로 한정하는 것이 바람직하다.
Al : 0.07 ~ 0.2중량%
Al은 결정입도를 미세화하고 인성을 증가시키는 역할을 한다. 그러나, 상기 Al의 함량이 0.07% 미만인 경우에는 선재 압연온도 특징상 질소와의 고용도가 떨어져 효과적인 입자 미세화가 어렵다는 단점을 가지고 있으며, 0.2%를 초과하는 경우에는 산화물계 석출물 증가 및 석출물 크기가 조대화되어 피로 특성이 저하되기 때문에, 상기 Al의 함량은 0.07 ~ 0.2중량%로 한정하는 것이 바람직하다.
P : 0.02중량% 이하
P는 제조공정상 불가피하게 함유되는 불순물 원소로서, 상기 P의 함량이 0.02%를 초과하는 경우에는 결정립계에 편석되어 인성저하의 원인이 되기 때문에 상기 P의 함량은 0.02중량% 이하로 한정하는 것이 바람직하다. 정련시의 제어가 가능하다면 0.01중량% 이하로 함유되는 것이 보다 바람직하다.
S : 0.02중량% 이하
S는 제조공정상 불가피하게 함유되는 불순물 원소로서, 상기 S의 함량이 0.02중량%를 초과하는 경우에는 Mn과 결합하여 인성을 저하시키며, 고강도 선재의 특성에 매우 악영향을 미치기 때문에 상기 S의 함량은 0.02중량% 이하로 한정하는 것이 바람직하다.
N : 0.0035 ~ 0.01%
N은 Al과 반응하여 미세한 AlN석출물을 형성하게 되는 원소로서, 결정립미세화를 통한 결정립 성장 억제와 더불어 석출강화에 의한 강도향상 효과를 가진다. 그러나, 상기 N의 함량이 0.0035% 미만인 경우에는 AlN석출물의 양이 감소되어 충분한 강도를 확보할 수 없고, 0.01%를 초과하는 경우에는 AlN석출물의 크기가 커져 결정립 미세화 효과보다는 개재물로서 작용하게 되는 문제점이 있으므로, 상기 N의 함량은 0.0035 ~ 0.01중량%로 한정하는 것이 바람직하다.
Al : N = 10~25 : 1
상기한 Al : N의 비는 10~25 : 1을 만족하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 상기 Al : N의 비를 제어함으로써, 오스테나이트의 결정립 미세화 효과를 얻고자 하는 것이나, 상기 Al : N의 비가 10 : 1 미만인 경우에는 충분한 양의 AlN석출물을 확보할 수 없으며, 25 : 1을 초과하는 경우에는 AlN석출물을 형성하고 잔류하는 Al이 산화성 개재물 혹은 단독 Al 상태로 존재하게 되어 결정립미세화 효과를 얻기 어려워지는 단점이 있다. 따라서, 상기 Al : N의 비는 10~25 : 1로 한정하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 Al : N의 비는 20~25 : 1이다.
C : Mn = 1 : 4~8
상기한 C : Mn의 비는 1 : 4~8을 만족하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 상기 C : Mn의 비를 제어함으로써, 강 표면에 연성박층을 형성시켜 저온인성을 향상시키고자 하는 것이나, 상기 C : Mn의 비가 1 : 4 미만인 경우에는 강 표면에 생성되는 연성박층의 양이 적어, 충격치 전달이 연성박층에 잠식되는 효과가 적어지며, 1 : 8을 초과하는 경우에는 Mn이 S와 반응하여 MnS가 생성되게 되므로 저온인성이 저하된다. 따라서, 상기 C : Mn의 비는 1 : 4~8을 만족하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 C : Mn의 비는 1 : 7~8이다. 가장 바람직한 C : Mn의 비는 1 : 8이다.
한편, 본 발명에서는 Al 이외의 대표적 석출물 형성 원소인 Ti, Nb 및 V 등의 합금원소는 첨가하지 않는 것을 특징으로 한다. Ti와 Al이 복합첨가될 경우, 용강중에 존재하는 N이 Ti와 먼저 반응하여 TiN을 석출시켜, Al이 산화성 개재물 혹은 Al 상태로 단독 존재하게 되어 결정립미세화 효과가 사라지게 되며, Nb와 Al이 동시에 첨가될 경우, 주조시 코너크랙을 조장하고, Al 함량이 증가될수록 석출물이 조대해지기 때문이다. 한편, V가 첨가될 경우, 높은 Al의 함량을 가지는 강에서는 V(C, N) 복합석출물이 억제되기 때문에 시너지 효과를 얻을 수 없다.
상술한 본 발명의 선재 및 강선은 그 제조방법을 특별히 제한하지 않아도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구라도 쉽게 제조할 수 있다. 이는, 본 발명에서 제안하고 있는 AlN석출물이 비교적 넓은 온도범위에서 석출될 수 있으므로, 적용가능한 온도폭이 넓기 때문이다.
다만, 상기와 같이 조성되는 강재를 1050~1180℃의 온도영역에서 재가열하는 것이 바람직하고, 이후, 상기 재가열단계를 거친 강재를 800~1000℃의 온도영역에서 선재로 압연하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 선재를 이용하여 강선을 제조하기 위해서는 통상의 신선공정을 이용할 수 있다.
전술한 바와 같은 제조방법을 통해 제조된 선재는 인장강도가 650~700MPa, 연신율이 30~38%이며, 구오스테나이트 결정립의 입경이 8~20㎛인 것이 바람직하다. 또한, 상기 선재는 그 미세조직이 페라이트 50~70면적%와 펄라이트 30~50면적%로 이루어지며, 상기 페라이트 및 펄라이트는 입경이 15㎛이하인 것이 바람직하다. 추가적으로, 상기 선재는 C : Mn의 비가 1:8이고, -40℃에서의 저온 충격치가 30J 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에서 상기 구오스테나이트는 페라이트와 펄라이트의 변태 전의 오스테나이트를 의미하는 것으로서, AlN 석출물에 의해 미세화된다.
또한, 상기와 같은 제조방법을 통해 제조된 강선은 그 미세조직이 결정립의 입경이 10~20㎛인 페라이트 65~75면적%와 결정립의 입경이 15~30㎛인 펄라이트 25~35면적%로 이루어지며, 인장강도가 800~900MPa인 것이 바람직하다.
한편, 선재를 신선하게 되면 신선가공에 의해 펄라이트 조직의 분절이 발생하게 된다. 즉, 시멘타이트와 페라이트로 분절되는 현상이 나타나게 되고, 연신조직이 생기기 때문에 미세조직의 함량이 변화하게 된다. 따라서, 위와 같이 신선가공시 페라이트와 펄라이트 조직의 분율이 변화하게 되므로, 선재와 강선의 미세조직은 차이가 발생하게 된다.
이하, 첨부하는 도면과 후술하는 실시예에 의하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기하는 실시예는 본 발명을 예시하여 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하는 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다.
(실시예)
하기 표 1과 같이 조성되는 강재를 가열로에서 1180℃에서 재가열하고, 950℃에서 열간압연을 행하여 선재를 제조하였다.
구분
 화학성분 (중량%)
C Si Mn Al P S N Al:N C:Mn
발명강1 0.25 0.15 1.0 0.08 0.02 0.015 0.008 10:1 1:4
발명강2 0.25 0.15 2.0 0.08 0.02 0.015 0.008 10:1 1:8
발명강3 0.25 0.15 1.0 0.08 0.02 0.015 0.004 20:1 1:4
발명강4 0.25 0.15 2.0 0.08 0.02 0.015 0.004 20:1 1:8
비교강1 0.25 0.15 1.0 0.02 0.02 0.015 0.004 5:1 1:4
비교강2 0.25 0.15 2.0 0.02 0.02 0.015 0.004 5:1 1:8
비교강3 0.25 0.15 1.0 0.12 0.02 0.015 0.004 30:1 1:4
비교강4 0.25 0.15 2.0 0.12 0.02 0.015 0.004 30:1 1:8
비교강5 0.25 0.15 0.75 0.04 0.02 0.015 0.004 10:1 1:3
비교강6 0.25 0.15 2.25 0.04 0.02 0.015 0.004 10:1 1:9
비교강7 0.25 0.15 0.75 0.08 0.02 0.015 0.004 20:1 1:3
비교강8 0.25 0.15 2.25 0.08 0.02 0.015 0.004 20:1 1:9
상기 제조된 선재의 기계적 특성을 측정한 뒤, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었으며, 추가적으로 10/s의 속도로 60%의 스트레인(strain)을 가한 후, 0.1℃/s의 속도로 -40℃까지 냉각한 뒤 V-노치(notch) 인성을 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
구분 인장강도
(MPa)		 연신율
(%)		 AGS
(㎛)		 V-노치인성값
(-40℃)(J)		 V-노치인성값
(실온)(J)
발명강1 682.3 31.2 18.01 10.73 104.12
발명강2 677.5 33.9 14.36 31.68 165.89
발명강3 689.6 34.2 14.88 23.1 119.54
발명강4 699.2 35.7 12.25 68.36 169.92
비교강1 675.5 23.2 20.36 7.1 100.23
비교강2 677.12 22.1 20.1 8.6 101.28
비교강3 669.3 20.78 24.3 5.3 99.36
비교강4 678.4 19.9 25.5 6.7 100.44
비교강5 671.25 18.99 26.9 3.9 95.6
비교강6 666.78 23.17 20.6 10.2 101.97
비교강7 662.36 17.89 30.14 4.5 96.6
비교강8 680.1 24.9 26.3 11.6 105.6
상기 표 2에서 알 수 있듯이, 본 발명이 제안하는 조성성분 및 범위를 만족하고 있는 발명강 1 내지 4는 650MPa 이상의 인장강도와 30% 이상의 연신율을 동시에 확보하고 있으며, 구오스테나이트의 입경이 8~20㎛를 만족하고 있음을 알 수 있다. 특히, 발명강 2 및 4는 C : Mn의 비가 1:8을 만족하고 있어, -40℃에서의 저온 인성이 30J 이상을 확보하고 있음을 알 수 있다.
그러나, 비교강 1 내지 8의 경우, 본 발명이 제안하고 있는 Al : N 및 C : Mn의 비를 만족하고 있지 않아, 발명강 1 내지 4에 비하여 연신율이 낮은 것을 확인 할 수 있으며, 저온 인성 또한 상대적으로 낮은 값을 나타내고 있음을 알 수 있다.
도 1은 Al:N의 비를 5:1, 10:1, 15:1 및 20:1로 달리하여 제조한 비조질 선재의 미세조직을 나타내는 사진이며, 도 1에서 나타나듯이, Al:N의 비가 증가할수록 다량의 AlN이 석출되어 선재의 페라이트 및 펄라이트의 결정립이 미세해짐을 알 수 있다.
도 2는 Al:N의 비와 C:Mn의 비를 달리한 경우 선재의 V-노치인성값을 보다 쉽게 대비하기 위하여, 상기 발명강 1 내지 4의 V-노치인성값 그래프로 나타낸 것이다. 도 2에 나타나듯이, Al:N의 비가 10:1인 발명강 1 및 2에 비하여 Al:N의 비가 20:1인 발명강 3 및 4의 V-노치인성값(-40℃)이 약 2배 이상 높은 것을 알 수 있다. 또한, C:Mn의 비가 높을 때, V-노치인성값이 향상되는 것을 알 수 있다.
또한, 상기 제조된 선재를 이용하여 신선가공을 행하여 강선을 제조하였으며, 상기 강선에 대한 기계적 특성을 측정한 뒤, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
구분 인장강도
(MPa)		 페라이트 결정립 크기(㎛) 페라이트
분율(%)		 펄라이트 결정립 크기(㎛) 펄라이트 분율(%)
발명강1 851.1 15.01 65.5 25.3 34.5
발명강2 823.2 15.23 67.8 24.1 32.2
발명강3 866.3 14.69 70.1 20.3 29.9
발명강4 893.6 12.30 72.3 19.2 26.7
비교강1 819.7 19.28 59.2 30.2 40.8
비교강2 831.9 18.33 59.6 29.6 40.4
비교강3 811.45 21.26 53.2 33.6 46.8
비교강4 820.7 22.17 52.89 34.2 47.11
비교강5 810.25 21.89 52.78 34.8 47.2
비교강6 821.8 17.11 57.4 28.8 42.6
비교강7 800.19 26.68 49.33 36.8 50.67
비교강8 845.6 15.23 60.6 26.7 39.4
상기 표 3에서 알 수 있듯이, 발명강 1 내지 4는 본 발명이 얻고자 하는 페라이트 및 펄라이트의 결정립 크기와 분율을 동시에 만족시키고 있으며, 높은 인장강도를 지님을 알 수 있다. 그러나, 본 발명의 범주에 벗어나고 있는 비교강 1 내지 8은 발명강 1 내지 4에 비하여 상대적으로 낮은 인장강도를 지니고 있음을 알 수 있다. 또한, 비교강 1 내지 8은 본원발명이 제시하는 페라이트 및 펄라이트의 결정립 크기와 분율을 만족하지 않아, 높은 연성을 얻을 수 없었다.

Claims (10)

  1. 중량%로, C : 0.25 ~ 0.4%, Si : 0.05 ~ 0.15%, Mn : 1.0 ~ 4.0%, Al : 0.07 ~ 0.2%, P : 0.02%이하, S : 0.02%이하, N : 0.0035 ~ 0.01%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, Al : N의 비가 10~25 : 1이고, C : Mn의 비가 1:4~8인 것을 특징으로 하는 저온인성이 우수한 비조질 강선용 선재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 선재는 인장강도가 650~700MPa, 연신율이 30~38%인 것을 특징으로 하는 저온인성이 우수한 비조질 강선용 선재.
  3. 제1항에 있어서, 상기 선재는 구오스테나이트 결정립의 입경이 8~20㎛인 것을 특징으로 하는 저온인성이 우수한 비조질 강선용 선재.
  4. 제1항에 있어서, 상기 선재는 그 미세조직이 페라이트 50~70면적%와 펄라이트 30~50면적%로 이루어지며, 상기 페라이트 및 펄라이트는 입경이 15㎛이하인 것을 특징으로 하는 저온인성이 우수한 비조질 강선용 선재.
  5. 제1항에 있어서, 상기 선재는 C : Mn의 비가 1:8이고, -40℃에서의 저온 충격치가 30J 이상인 것을 특징으로 하는 저온인성이 우수한 비조질 강선용 선재.
  6. 중량%로, C : 0.25 ~ 0.4%, Si : 0.05 ~ 0.15%, Mn : 1.0 ~ 4.0%, Al : 0.07 ~ 0.2%, P : 0.02%이하, S : 0.02%이하, N : 0.0035 ~ 0.01%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, Al : N의 비가 10~25 : 1이고, C : Mn의 비가 1:4~8인 것을 특징으로 하는 저온인성이 우수한 비조질 강선.
  7. 제6항에 있어서, 상기 강선은 그 미세조직이 결정립의 입경이 10~20㎛인 페라이트 65~75면적%와 결정립의 입경이 15~30㎛인 펄라이트 25~35면적%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저온인성이 우수한 비조질 강선.
  8. 제6항에 있어서, 상기 강선은 인장강도가 800~900MPa인 것을 특징으로 하는 저온인성이 우수한 비조질 강선.
  9. 중량%로, C : 0.25 ~ 0.4%, Si : 0.05 ~ 0.15%, Mn : 1.0 ~ 4.0%, Al : 0.07 ~ 0.2%, P : 0.02%이하, S : 0.02%이하, N : 0.0035 ~ 0.01%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, Al : N의 비가 10~25 : 1이고, C : Mn의 비가 1:4~8인 강재를 1050~1180℃의 온도영역에서 재가열하는 재가열단계; 및
    상기 재가열단계를 거친 강재를 800~1000℃의 온도영역에서 선재로 압연하는 압연단계를 포함하는 저온인성이 우수한 비조질 강선용 선재의 제조방법.
  10. 중량%로, C : 0.25 ~ 0.4%, Si : 0.05 ~ 0.15%, Mn : 1.0 ~ 4.0%, Al : 0.07 ~ 0.2%, P : 0.02%이하, S : 0.02%이하, N : 0.0035 ~ 0.01%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, Al : N의 비가 10~25 : 1이고, C : Mn의 비가 1:4~8인 강재를 1050~1180℃의 온도영역에서 재가열하는 재가열단계;
    상기 재가열단계를 거친 강재를 800~1000℃의 온도영역에서 선재로 압연하는 압연단계; 및
    상기 압연단계를 거친 선재를 신선하는 신선단계를 포함하는 저온인성이 우수한 비조질 강선의 제조방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018110851A1 (ko) * 2016-12-16 2018-06-21 주식회사 포스코 강도 및 연성이 우수한 선재 및 그 제조방법

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113699452B (zh) * 2021-08-30 2023-03-10 宝武集团马钢轨交材料科技有限公司 一种有轨电车弹性车轮轮箍用钢及其热处理方法和生产方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0157252B1 (ko) * 1993-06-30 1998-11-16 김무 고인성 고강도 비조질강 봉재의 제조방법
KR20000015194A (ko) * 1998-08-27 2000-03-15 이구택 고주파 소입용 비조질강선재의 제조방법
KR100428581B1 (ko) 1999-12-28 2004-04-30 주식회사 포스코 강도 및 인성이 우수한 비조질강 및 이를 이용한 선재의 제조방법
KR101143170B1 (ko) 2009-04-23 2012-05-08 주식회사 포스코 고강도 고인성 강선재 및 그 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0157252B1 (ko) * 1993-06-30 1998-11-16 김무 고인성 고강도 비조질강 봉재의 제조방법
KR20000015194A (ko) * 1998-08-27 2000-03-15 이구택 고주파 소입용 비조질강선재의 제조방법
KR100428581B1 (ko) 1999-12-28 2004-04-30 주식회사 포스코 강도 및 인성이 우수한 비조질강 및 이를 이용한 선재의 제조방법
KR101143170B1 (ko) 2009-04-23 2012-05-08 주식회사 포스코 고강도 고인성 강선재 및 그 제조방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018110851A1 (ko) * 2016-12-16 2018-06-21 주식회사 포스코 강도 및 연성이 우수한 선재 및 그 제조방법
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