KR101289218B1 - 강도 및 내식성이 우수한 선재, 신선재 및 이들의 제조방법 - Google Patents

강도 및 내식성이 우수한 선재, 신선재 및 이들의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101289218B1
KR101289218B1 KR1020110056029A KR20110056029A KR101289218B1 KR 101289218 B1 KR101289218 B1 KR 101289218B1 KR 1020110056029 A KR1020110056029 A KR 1020110056029A KR 20110056029 A KR20110056029 A KR 20110056029A KR 101289218 B1 KR101289218 B1 KR 101289218B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wire rod
strength
wire
corrosion resistance
pearlite
Prior art date
Application number
KR1020110056029A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120136846A (ko
Inventor
양요셉
정병인
석병설
이충열
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 KR1020110056029A priority Critical patent/KR101289218B1/ko
Publication of KR20120136846A publication Critical patent/KR20120136846A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101289218B1 publication Critical patent/KR101289218B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/60—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing lead, selenium, tellurium, or antimony, or more than 0.04% by weight of sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/06—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
    • C21D8/065—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING 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
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/009—Pearlite

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Strip Materials And Filament Materials (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

본 발명은 강선의 강도를 증가시킴에 있어 비틀림 특성을 고려하여 선재 자체의 강도를 증가시키고, 이와 동시에 강선의 내식성을 확보할 수 있는 선재, 신선재 및 이들의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 중량%로, C: 0.8~1.0%, Mn: 0.2~0.6%, Si: 0.8~1.2%, Sb: 0.03~0.07%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직은 펄라이트: 95면적%이상 및 기타 불순 조직을 포함하며, 구오스테나이트의 평균 결정립 크기가 10㎛ 이하인 것을 포함하는 강도 및 내식성이 우수한 선재, 신선재 및 이들의 제공한다.
본 발명의 일측면은 선재의 조성에 가공경화 원소인 Cr을 배제하고, Sb을 적정량 첨가함으로써 선재 자체의 강도를 증가시켜 강선의 강도를 확보함과 동시에 비틀림도 최소화할 수 있고, 또한 선재 표면에 Sb 산화물을 형성시켜 염기의 침투를 억제함으로써 내식성도 향상시킬 수 있다.

Description

강도 및 내식성이 우수한 선재, 신선재 및 이들의 제조방법{WIRE ROD, DRAWN WIRE HAVING HIGH-STRENGTH AND EXCELLENT CORROSION RESISTANCE AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 강도 및 내식성이 우수한 선재, 신선재 및 이들의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해수에 직, 간접적으로 영향을 받는 교량용 강선, 심해 석유 채취용 앵커(anchor) 로프 등을 제조하는 데 사용되는 신선재에 Cr를 배제하고 Sb를 적절량 첨가함으로써 강도 및 내식성을 향상시킨 선재, 신선재 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로 교량용 강선, 심해 석유 채취용 앵커 로프 등에는 고강도, 우수한 비틀림 특성 및 내식성 등의 특성이 요구된다. 먼저, 강도의 측면에서 살펴보면, 교량용 강선, 심해 석유 채취용 엥커 로프 등에 사용되는 선재에 우선시되는 기계적 특성은 강도로, 최근까지 강도가 꾸준히 증가되고 있는 실정이다. 이는 산업화가 고도화됨에 따라 내륙과 섬을 잇는 다리 길이 증가 즉, 교량의 중앙경선이 2km 이상 되는 초장경간 교량의 건설이 세계 곳곳에서 진행 중이며, 석유 매장량의 40% 이상이 깊은 바다에 존재한다는 조사 결과로 깊은 바다에서의 유전개발이나 탐사 작업등이 경제적인 가치를 가지기 때문이다.
강선의 고강도화는 크게 선재의 신선가공에 따른 가공경화와 선재 자체의 강도 확보의 두 가지 방향이 있다. 그러나, 일반적으로 선재 자체의 강도가 높으면 연성이 낮아 선재의 파단시까지 부여할 수 있는 신선가공량이 상대적으로 적게 되므로 가공경화에 의한 강도 확보가 충분치 못하게 되고, 반대로 선재 자체의 강도가 낮으면 연성이 높아져 선재의 파단시까지 부여할 수 있는 신선가공량이 상대적으로 클 수 있다.
또한, 이러한 문제뿐만 아니라 신선 가공에 의해 파단을 발생시키지는 않더라도 선재가 신선 중에 비틀리는 특성도 고려해야 한다. 즉, 강선은 여러 가닥으로 꼬여진 다발로 사용되기 때문에 비틀림 특성이 요구되는데, 이는 파단시까지의 비틀림 회수와 파단면의 형태에 따라 구분된다. 일반적으로 가공량이 많아지게 되면 소재의 연성이 급격히 저하되어 비틀림 특성이 나빠지고, 이에 따라 신선가공 이전에 최대한 강도를 확보하고 신선 가공량을 최소한으로 하여 목표강도를 달성하는 것이 비틀림 특성 측면에서도 우수할 수 있다.
즉, 비틀림 특성을 고려할 때 강선의 고강도화는 신선가공량을 증가시키는 것보다 선재 자체의 강도를 확보하는 것이 상대적으로 우수한 품질의 강선을 얻는 데에 있어 바람직하다.
이외에도 상기 로프가 해수와 직, 간접적으로 영향을 받는 환경에 사용되기 때문에 강선의 내식성도 매우 중요하게 요구된다. 즉, 강선이 염수 환경에 놓이게 되므로 부식이 진행될 수 있고, 부식 피트(pit)가 형성되면 염기(Cl-)가 소재 내부로 침투하여 부식 속도가 빨라지게 되므로, 내식성이 우수한 강선을 얻을 필요가 있다.
그러나, 현재 강선의 설계 방향은 탄소, 크롬, 실리콘 등의 함량 증가를 통해 강도를 증가시키고 있을 뿐 강도 외에 내식성 측면에서는 연구가 거의 이루어지지 않고 있는 실정이다. 따라서, 강선의 강도를 향상시킴과 동시에 내식성을 확보할 수 있는 기술에 대한 요구가 매우 급증하고 있다.
본 발명은 강선의 강도를 증가시킴에 있어 비틀림 특성을 고려하여 선재 자체의 강도를 증가시키고, 이와 동시에 강선의 내식성을 확보할 수 있는 선재, 신선재 및 이들의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은 중량%로, C: 0.8~1.0%, Mn: 0.2~0.6%, Si: 0.8~1.2%, Sb: 0.03~0.07%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직은 95면적%이상의 펄라이트와 5면적%이하의 불순 조직으로 이루어지는 강도 및 내식성이 우수한 선재 및 신선재를 제공한다.
상기 미세조직은 구오스테나이트의 평균 결정립 크기가 10㎛ 이하인 것이 바람직하다.
상기 펄라이트는 층간 간격이 105nm 이하이고, 평균 콜로니 크기는 4㎛ 이하인 것이 바람직하다.
상기 불순 조직은 초석 페라이트 및 초석 세멘타이트 중 1종 이상인 것이 바람직하다.
본 발명은 중량%로, C: 0.8~1.0%, Mn: 0.2~0.6%, Si: 0.8~1.2%, Sb: 0.03~0.07%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강편을 1000~1200℃로 가열하는 단계; 가열된 상기 강편을 900~1000℃에서 압연하여 선재로 제조하는 단계; 및 제조된 상기 선재를 냉각하는 단계를 포함하는 강도 및 내식성이 우수한 선재 및 신선재의 제조방법을 제공한다.
상기 냉각은 850~900℃까지 8~13℃/s의 속도로 행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일측면은 선재의 조성에 가공경화 원소인 Cr을 배제하고, Sb을 적정량 첨가함으로써 선재 자체의 강도를 증가시켜 강선의 강도를 확보함과 동시에 비틀림도 최소화할 수 있고, 또한 선재 표면에 Sb 산화물을 형성시켜 염기의 침투를 억제함으로써 내식성도 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에서 발명예 3의 미세조직 사진을 (a), 비교예 1의 미세조직 사진을 (b), 비교예 3의 미세조직 사진을 (c)에 나타낸 것이다.
도 2는 5% NaCl 염수에서 부식 실험 후 표면에 형성된 피트(pit)와 산화층을 EPMA를 이용해 분석한 결과를 나타낸 것이다.
본 발명의 일측면은 중량%로, C: 0.8~1.0%, Mn: 0.2~0.6%, Si: 0.8~1.2%, Sb: 0.03~0.07%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직은 95면적%이상의 펄라이트와 5면적%이하의 불순 조직으로 이루어지는 강도 및 내식성이 우수한 선재 및 신선재를 제공한다.
종래에는 강선의 강도를 확보하기 위한 방법으로 신선가공을 통한 가공경화를 많이 이용하였고, 이를 위해 가공경화율 원소인 Cr을 첨가하는 것이 일반적이었다. 그러나, 신선가공으로 강도를 증가시킬 경우 강선의 비틀림 현상을 촉진시켜 우수한 품질의 강선을 얻는 데에 한계가 있었다. 특히, 교량용 강선, 심해 석유 채취용 앵커 로프의 경우 염기와의 접촉에 의해 부식이 발생할 수 있는 환경에 놓여 있음에도 강도와 함께 내식성도 동시에 확보할 수 있는 기술에 대한 연구가 미비한 실정이었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 가공경화 원소인 Cr을 배제하고, Sb을 적정량 첨가함으로써 결정립 크기, 콜로니 및 펄라이트 층간 간격을 감소시키는 방법을 통해 선재의 강도를 확보하고, 이에 따라 강도 확보에 의해 강선이 비틀리는 현상을 최소화할 수 있으며, 특히 Sb의 경우 표면에 Sb 산화물을 형성시키고, 이에 의해 염기가 강선 내부에 침투하지 못하도록 억제하는 역할을 함으로써 내식성도 확보할 수 있음을 특징으로 한다.
먼저, 본 발명의 선재의 성분계 및 조성범위를 설명한다.(중량%)
탄소(C): 0.8~1.0%
C는 강도 확보를 위해 첨가되는 기본 원소로서, 고탄소강 선재에서 대부분 세멘타이트의 형태로 존재한다. 세멘타이트는 페라이트와 함께 층상 펄라이트를 형성하는데 페라이트에 비하여 고강도이므로, 세멘타이트 분율이 증가할수록 선재의 강도는 증가하게 된다. 즉, 탄소 함량을 증가시키면 세멘타이트 분율이 증가하고 층상간격이 미세해지므로 선재의 강도를 증가시키는데 매우 효과적인데, 상기 효과를 발현하기 위해서는 C를 0.8% 이상으로 첨가하는 것이 바람직하고, 다만 그 함량이 너무 많으면 연성이 저하될 수 있으므로 상한을 1.0%로 한정하는 것이 바람직하다.
규소(Si): 0.8~1.2%
Si는 페라이트 기지 내 고용되어 고용강화의 효과를 발휘하며, 로프 응력 제거를 위한 저온 열처리시 세멘타이트 조직 붕괴를 방지하여 강도 저하를 억제하는 효과가 있다. 보다 상세하게는, 저온 열처리시에는 신선재의 온도가 상승하여 세멘타이트가 구상화 및 조대화되어 강도가 저하되는데, Si를 첨가하게 되면 펄라이트 미세 조직의 페라이트/세멘타이트 계면에 Si농화층이 형성되어 세멘타이트 붕괴가 억제되며, 이를 통해 강도 저하 또한 억제되게 된다. 상기 효과를 발현하기 위해서는 Si를 0.8% 이상 첨가하는 것이 바람직하고, 다만 그 함량이 너무 많으면 항온열처리시 표면에 탈탄이 형성되고, Si의 계면 편석으로 인해 신선시 파단이 발생하는 문제점이 생기므로, 상한을 1.2%로 한정하는 것이 바람직하다.
망간(Mn): 0.2-0.6%
Mn은 기지조직내에 고용체를 형성하여 고용강화하는 원소로서 매우 유용한 원소이나, 펄라이트 변태를 지연시키기 때문에 느린 냉각속도에서도 미세 펄라이트를 형성시킬 수 있도록 Mn의 양이 결정되어야 한다. 즉, 상기 고용강화 효과를 충분히 얻기 위해서는 0.2% 이상 첨가하는 것이 바람직하고, 다만 그 함량이 너무 많으면 Mn 편석 발생으로 인해 저온조직이 생성되어 신선시 파단으로 이어질 수 있으므로, 상한을 0.6%로 한정하는 것이 바람직하다.
안티몬(Sb): 0.03-0.07%
Sb는 오스테나이트 결정립계에 편석되어 결정립 성장을 억제함으로써 펄라이트 콜로니 크기를 작게 하고, 부분적으로 편석이 많이 된 부분은 펄라이트 생성 역할도 하여 최종적으로 미세한 펄라이트를 생성하는 역할을 한다. 상기 펄라이트 콜로니 크기 미세화 효과를 충분히 얻기 위해서는 Sb의 첨가량이 0.03% 이상으로 제어하는 것이 바람직하다. 다만, 그 함량이 너무 많으면 오스테나이트 결정립계에 편석되는 양이 많아져 Sb 클러스터를 형성시켜 연성을 악화시키고, 이에 따라 건식 신선시 크랙이 형성되어 신선 중 파단을 유발할 수 있으므로, 그 함량을 0.07% 이하로 한정하는 것이 바람직하다.
또한, Sb가 0.03% 이상 첨가될 경우 선재의 표면으로 Sb 원자 이동이 쉬워 Sb2O5, Sb2O3 등의 Sb산화물이 선재 표면에 형성되어 외부 염기(Cl-)의 침투를 억제하는 효과가 생기므로, 내식성을 향상시킬 수 있다. 다만, Sb가 0.07%를 초과하여 많이 첨가되면 Sb산화물 층과 소재의 접합이 좋지 않아 오히려 부식을 가속화시키는 문제점이 생기므로, Sb의 함량을 0.03~0.07%로 제어하는 것이 바람직하고, 이에 따라 선재 자체의 강도 향상 및 내식성 확보가 가능해진다.
특히, 이와 같이 Sb 첨가로 인해 미세 펄라이트가 형성되어 선재 및 이를 이용한 신선재의 강도를 향상시킬 수 있으므로, Cr이나 석출물 원소인 Ti, V, Nb 등을 첨가하지 않거나 상대적으로 적게 첨가하여도 충분한 강도 확보가 가능할 뿐만 아니라 동시에 내식성도 확보할 수 있는 장점이 있다.
본 발명이 제안하는 선재는 상기 성분 범위를 만족함과 동시에 미세조직이 95면적%이상의 펄라이트를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 펄라이트 조직은 선재의 강도 및 연성 확보를 위해 필수적으로 포함되어야 하는 조직이며, 바람직하게는 펄라이트로만 이루어지는 것이나, 선재 제조를 위한 압연 등의 공정에 의해 불순 조직들이 형성될 수 있으며, 상기 불순 조직으로는 펄라이트가 분절됨으로써 형성되는 초석 페라이트 및 초석 세멘타이트 중 1종 이상이 될 수 있다. 그러나, 상기 초석 페라이트 또는 초석 세멘타이트는 선재의 강도 및 연성 확보에 불리한 미세조직이므로, 그 상한을 5면적%이하까지 한정하는 것이 바람직하다. 이를 통해, 선재의 인장강도를 1200MPa 이상으로, 단면감소율을 30%이상으로 확보할 수 있으며, 이를 통해, 신선가공 후, 비틀림 현상이 최소화된 고강도 신선재를 용이하게 얻을 수 있다.
또한, 상기 선재는 구오스테나이트의 평균 결정립 크기가 10㎛ 이하인 것이 바람직한데, 상기 구오스테나이트 평균 결정립 크기가 10㎛를 초과하게 되면, 본 발명이 얻고자 하는 강도 및 연성을 확보하기 어렵다.
한편, 상기 펄라이트는 층간 간격이 105nm 이하이고, 평균 콜로니 크기는 4㎛ 이하인 것이 바람직하다. 상기와 같이, 펄라이트 층간 간격이나 펄라이트의 평균 콜로니 크기를 미세화시킴으로써, 선재 자체의 강도 확보가 가능해지고, 이에 따라 비틀림 현상을 최소화시키면서 최종적으로 얻어지는 신선재의 강도를 향상시킬 수 있으며, 이 경우, 1260MPa이상의 인장강도, 35%이상 단면감소율을 확보할 수 있다. 다만, 펄라이트 층간 간격이 105nm를 초과하거나, 평균 콜로니 크기가 4㎛를 초과하는 경우에는 상기 효과가 저감될 수 있다.
이하, 본 발명의 제조방법을 설명한다.
본 발명의 선재를 제조하기 위해서는 다양한 방법이 있을 수 있으나, 다음과 같이 설명되는 제조방법의 일례를 통해 보다 바람직하게 본 발명의 선재를 얻을 수 있다.
본 발명에서는 중량%로, C: 0.8~1.0%, Mn: 0.2~0.6%, Si: 0.8~1.2%, Sb: 0.03~0.07%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강편을 1000~1200℃로 가열하는 단계; 가열된 상기 강편을 900~1000℃에서 압연하여 선재로 제조하는 단계; 및 제조된 상기 선재를 냉각하는 단계를 포함하는 강도 및 내식성이 우수한 선재의 제조방법을 제공한다.
우선, 상기 성분계를 만족하는 강편을 1000~1200℃로 가열한다. 상기 온도 범위에서 강편의 가열을 행함으로써 오스테나이트 단상을 유지하고, 오스테나이트 결정립의 조대화를 방지할 수 있으며, 잔존하는 편석, 탄화물 및 개재물을 효과적으로 용해할 수 있다. 상기 강편의 가열온도가 1200℃를 초과하는 경우에는 오스테나이트 결정립이 매우 조대하게 되어 고강도 및 고인성 선재를 획득하기 어렵다. 반면, 1000℃ 미만인 경우에는 가열에 의한 상기 효과를 얻기 곤란할 수 있다. 여기서, 강편이란 선재로 제조될 수 있는 블룸이나 빌렛과 같은 반제품을 모두 의미한다.
이후, 상기 강편을 900~1000℃에서 압연하여 선재로 제조한다. 상기 압연온도가 900℃미만일 경우에는 본 발명이 의도하는 미세조직을 획득하기 어려우며, 연질의 페라이트가 확보될 가능성이 있다. 반면, 압연온도가 1000℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정립의 크기가 증가하여 강도 및 연성이 저하될 수 있다.
상기와 같이, 압연을 통해 제조된 선재에 대하여 냉각을 함으로써, 본 발명의 선재를 확보할 수 있다. 이 때, 상기 냉각은 850~900℃까지 8~13℃/s의 속도로 행하는 것이 바람직한데, 상기 온도범위를 초과하는 경우에는 결정립의 크기가 증가하여 강도 및 연성를 확보하기 어려울 수 있으며, 상기 온도범위 미만인 경우에는 펄라이트 조직 이외에 페라이트 등의 조직이 형성될 수 있다. 또한, 상기 냉각속도를 초과하는 경우에는 경질의 조직이 형성되어 연성을 확보하기 어려울 수 있으며, 상기 냉각 속도 미만인 경우에는 본 발명이 의도하는 미세조직을 얻기 어려울 수 있다.
상기 냉각 단계 후에는 냉각된 선재의 보관 및 이동을 용이하게 하기 위하여 권취하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
또한, 상기와 같이 제조되는 선재에 대하여 당해 기술분야에서 공지된 통상의 조건으로 신선함으로써, 우수한 강도 및 내식성을 갖는 신선재를 제조할 수 있다. 상기 통상의 조건이란 권취된 선재를 가열, 냉각, LP 등의 열처리를 행한 후, 신선하는 것을 포함할 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.
(실시예)
본 발명자들은 하기 표 1에 기재된 조성을 갖는 강편을 주조한 뒤, 1100℃에서 2시간 동안 재가열한 다음 추출하고, 마무리 압연온도를 950℃로 하여 열간압연하여 13mmφ의 직경을 갖는 선재를 제조하였다. 이후, 상기 선재를 850℃까지 수냉한 후 링 형태로 권취한 뒤, 제조된 선재의 미세조직을 촬영하여 도 1에 나타내었다.
구분 C(중량%) Si(중량%) Mn(중량%) Sb(중량%) Cr(중량%)
발명예 1 0.82 0.81 0.32 0.03 -
발명예 2 0.81 0.80 0.30 0.05 -
발명예 3 0.83 0.82 0.31 0.07 -
비교예 1 0.82 0.82 0.28 0.10 -
비교예 2 0.83 0.79 0.30 - -
비교예 3 0.83 0.80 0.29 - 0.2
도 1은 상기 13mmφ 선재의 1/4t 영역에서 (a) 발명예 3 (b) 비교예 1 (c) 비교예 3의 미세 조직 사진을 나타낸 것이다. 도 1을 보면, Sb가 첨가되지 않고 Cr이 첨가된 비교예 3의 경우 상대적으로 펄라이트 결정립이 가장 조대함을 확인할 수 있고, 비교예 1의 경우 Cr이 첨가되지 않고 Sb이 첨가되었으나 Sb의 함량이 과다하여 발명예 3의 경우에 비해 상대적으로 펄라이트가 덜 미세함을 알 수 있다.
또한, 펄라이트의 콜로니를 보더라도 비교예 3의 경우 가장 조대하고, Sb가 과다하게 첨가된 비교예 1의 경우 화살표로 표시된 바와 같이 일부 구간에서 조대한 펄라이트가 형성되어 균일성이 좋지 못함을 확인할 수 있다.
하기 표 2에는 상기와 같이 제조된 선재의 구오스테나이트 결정립 크기, 콜로니 크기, 펄라이트 층간 간격, 인장강도, 단면감소율을 측정한 후, 그 결과를 나타내었다. 단면감소율이란 파단이 발생하기 전까지의 선재의 단면감소율을 의미한다.
구분 구오스테나이트 결정립 크기(㎛) 펄라이트 콜로니 크기(㎛) 펄라이트 층간 간격(㎛) 인장강도(MPa) 단면감소율(%)
발명예 1 9.5 4.4 149 1200 30
발명예 2 9.8 4.5 137 1237 32
발명예 3 9.9 3.7 101 1264 35
비교예 1 8.4 3.8 102 1274 18
비교예 2 28.2 7.2 167 1157 28
비교예 3 15.7 4.9 131 1241 36
표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명이 제안하는 Sb 함량 조건을 만족하는 발명예 1 내지 3은 구오스테나이트 평균 결정립 크기, 펄라이트 평균 콜로니 크기 및 펄라이트 층간 간격이 모두 본 발명의 조건을 만족하는 것을 알 수 있으며, 인장강도가 1200MPa 이상, 단면감소율이 30%이상임을 알 수 있다. 그러나, Sb함량 조건이 벗어난 비교예 1의 경우에는 단면감소율이 현저히 감소하는 것을 알 수 있다.
한편, 비교예 2 및 3은 Sb가 첨가되지 않은 강종인데, 구오스테나이트 평균 결정립 크기, 펄라이트 평균 콜로니 크기 및 펄라이트 층간 간격 모두 발명에 비하여 증가한 수치를 가지고 있음을 알 수 있다. 이는 오스테나이징 온도 영역에서 열처리 시 녹는점이 낮은 Sb가 먼저 녹아 오스테나이트 결정립계에 용질 원자 상태로 존재하고, 상기 Sb는 오스테나이트가 성장할 때 피닝(pinning) 역할을 하기 때문이다. 물론, 비교예 1과 같이, Sb가 다량 첨가되는 경우에는 오스테나이트 결정립계에 Sb가 다량 편석하게 되어, 펄라이트 형성 속도에 영향을 주기 때문에 일부 펄라이트가 균질하지 못한 조대한 펄라이트를 형성시켜 인장강도 및 단면감소율에 영향을 미치게 된다.
이에 더하여, 본 발명자들은 상기와 같이 제조된 선재에 대하여 송풍 냉각한 후, LP 열처리하고, 신선함으로써 3.81~6.66mmφ의 직경을 갖는 신선재를 제조하였으며, 상기 신선재에 대하여 인장강도를 측정한 뒤, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
구분 발명예 1 발명예 2 발명예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
직경(mmφ) 인장강도(MPa)
6.66 1490 1540 1650 1570 1448 1598
5.95 1639 1670 1780 1710 1609 1739
5.32 1760 1800 1902 1818 1718 1838
4.76 1900 1940 2068 1962 1879 1979
4.26 2009 2050 2220 2100 1980 2139
3.81 2100 2150 2290 2150 2068 2212
표 3에 나타난 바와 같이, Sb의 첨가량이 0.03~0.07%로 증가할 때 인장강도는 거의 선형적인 관계를 가지며 증가하나 비교예 1과 같이 Sb첨가량이 과도할 경우에는 발명예 1 내지 3에 비하여 인장강도의 증가량이 감소되는 것을 알 수 있다. 또한, 발명예 3의 경우에는 Cr이 첨가된 비교예 3에 비하여 강도가 증가한 것을 알 수 있다.
한편, 본 발명자들은 상기 신선재들의 내식성 평가를 위하여, 온도 35℃, 5% NaCl 분위기에서 염수 분무를 4주간 시행하였으며, 직경이 5.32mmφ인 신선재를 그 대상재로 하였다. 상기 염수 분무 시행을 마친 후, 신선재에 대하여 최대 공식 깊이를 측정한 뒤, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다. 또한, 상기 부식 실험 후 신선재의 표면에 형성된 피트(pit)와 산화층을 EPMA를 이용해 분석한 결과를 도 2에 나타내었다.
구분 발명예 1 발명예 2 발명예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3
최대 공식 깊이(㎛) 91 83 82 75 102 99
표 4에 나타난 바와 같이, Cr이 첨가된 비교예 3의 경우에는 최대 공식(pit) 깊이가 99㎛임을 알 수 있는데, 이는 82~91㎛의 최대 공식 깊이를 갖는 발명예 1 내지 3의 경우보다 심한 부식이 일어났음을 보여주고 있다. 이로부터, Cr을 첨가하는 경우보다, Sb를 첨가하는 경우 신선재의 내부식성 확보에 유리함으로 알 수 있다.
도 2는 발명예 3과 비교예 2에 대하여 EPMA를 이용해 분석한 결과를 나타낸 사진인데, Sb가 첨가된 경우, 표면 내부에 있는 Sb가 산소와 결합하여 Sb 옥사이드로 존재하게 됨으로써, 산화층을 형성하게 되고, 이러한 상화층이 외부의 Cl기가 내부로 침투하지 못하는 장벽 역할을 하여 내부에 염기성분위기를 형성시키지 않아 내식성이 향상되고 있음을 알 수 있다.

Claims (9)

  1. 중량%로, C: 0.8~1.0%, Mn: 0.2~0.6%, Si: 0.8~1.2%, Sb: 0.03~0.07%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    미세조직은 95면적%이상의 펄라이트와 5면적%이하의 불순 조직으로 이루어지는 강도 및 내식성이 우수한 선재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 미세조직은 구오스테나이트의 평균 결정립 크기가 10㎛ 이하인 강도 및 내식성이 우수한 선재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 펄라이트는 층간 간격이 105nm 이하이고, 평균 콜로니 크기는 4㎛ 이하인 것을 포함하는 강도 및 내식성이 우수한 선재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 불순 조직은 초석 페라이트 및 초석 세멘타이트 중 1종 이상인 강도 및 내식성이 우수한 선재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 선재는 인장강도가 1200MPa 이상이고, 단면감소율이 30% 이상인 강도 및 내식성이 우수한 선재.
  6. 중량%로, C: 0.8~1.0%, Mn: 0.2~0.6%, Si: 0.8~1.2%, Sb: 0.03~0.07%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    미세조직은 95면적%이상의 펄라이트와 5면적%이하의 불순 조직으로 이루어지는 강도 및 내식성이 우수한 신선재.
  7. 중량%로, C: 0.8~1.0%, Mn: 0.2~0.6%, Si: 0.8~1.2%, Sb: 0.03~0.07%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강편을 1000~1200℃로 가열하는 단계;
    가열된 상기 강편을 900~1000℃에서 압연하여 선재로 제조하는 단계; 및
    제조된 상기 선재를 냉각하는 단계를 포함하는 강도 및 내식성이 우수한 선재의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 냉각은 850~900℃까지 8~13℃/s의 속도로 행하는 것을 포함하는 강도 및 내식성이 우수한 선재의 제조방법.
  9. 중량%로, C: 0.8~1.0%, Mn: 0.2~0.6%, Si: 0.8~1.2%, Sb: 0.03~0.07%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강편을 1000~1200℃로 가열하는 단계;
    가열된 상기 강편을 900~1000℃에서 압연하여 선재로 제조하는 단계;
    제조된 상기 선재를 냉각하는 단계; 및
    냉각된 상기 선재를 신선하여 신선재를 얻는 단계를 포함하는 강도 및 내식성이 우수한 신선재의 제조방법.
KR1020110056029A 2011-06-10 2011-06-10 강도 및 내식성이 우수한 선재, 신선재 및 이들의 제조방법 KR101289218B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110056029A KR101289218B1 (ko) 2011-06-10 2011-06-10 강도 및 내식성이 우수한 선재, 신선재 및 이들의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110056029A KR101289218B1 (ko) 2011-06-10 2011-06-10 강도 및 내식성이 우수한 선재, 신선재 및 이들의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120136846A KR20120136846A (ko) 2012-12-20
KR101289218B1 true KR101289218B1 (ko) 2013-07-29

Family

ID=47904136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110056029A KR101289218B1 (ko) 2011-06-10 2011-06-10 강도 및 내식성이 우수한 선재, 신선재 및 이들의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101289218B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11161665A (ja) * 1997-11-28 1999-06-18 Fujitsu Ltd データベース処理装置および記録媒体
JP2003105496A (ja) 2001-09-26 2003-04-09 Daido Steel Co Ltd 低脱炭及び耐遅れ破壊性に優れたばね鋼
JP2004250768A (ja) 2003-02-21 2004-09-09 Nippon Steel Corp 冷間加工性と低脱炭性に優れた機械構造用鋼及びその製造方法
JP2008196045A (ja) 2007-01-17 2008-08-28 Jfe Steel Kk 高強度鉄筋用鋼材の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11161665A (ja) * 1997-11-28 1999-06-18 Fujitsu Ltd データベース処理装置および記録媒体
JP2003105496A (ja) 2001-09-26 2003-04-09 Daido Steel Co Ltd 低脱炭及び耐遅れ破壊性に優れたばね鋼
JP2004250768A (ja) 2003-02-21 2004-09-09 Nippon Steel Corp 冷間加工性と低脱炭性に優れた機械構造用鋼及びその製造方法
JP2008196045A (ja) 2007-01-17 2008-08-28 Jfe Steel Kk 高強度鉄筋用鋼材の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120136846A (ko) 2012-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2011509345A (ja) 強度と延性に優れた伸線用線材及びその製造方法
KR101309881B1 (ko) 신선가공성이 우수한 신선용 선재, 초고강도 강선 및 그 제조방법
JP5813888B2 (ja) 耐腐食性に優れたばね用線材及び鋼線、ばね用鋼線の製造方法、並びにばねの製造方法
KR100882122B1 (ko) 염회특성이 우수한 고강도 교량용 강선의 제조방법
KR101289218B1 (ko) 강도 및 내식성이 우수한 선재, 신선재 및 이들의 제조방법
KR101428174B1 (ko) 비틀림 특성이 우수한 강선 및 그 제조방법
KR102229284B1 (ko) 고강도 강섬유용 선재, 고강도 강섬유 및 이들의 제조 방법
KR102147701B1 (ko) 비틀림 특성 및 강도가 우수한 고탄소강 강선의 제조방법
KR101568499B1 (ko) 고강도 강선, 강선용 선재 및 강선의 제조방법
KR20170071632A (ko) 신선성이 우수한 고탄소강 선재, 강선 및 그들의 제조방법
KR101449113B1 (ko) 굽힘 피로 특성 및 연성이 우수한 고탄소 강선 및 그 제조방법
KR101758477B1 (ko) 강도 및 내식성이 우수한 고탄소강 선재, 강선 및 이들의 제조방법
KR20170012467A (ko) 강선용 선재 및 강선
KR101726086B1 (ko) 수소유기균열 저항성이 우수한 선재, 판압연된 강선 및 이들의 제조방법
KR101560882B1 (ko) 신선성 및 비틀림 특성이 우수한 고 탄소 선재 및 그 제조방법
KR101372651B1 (ko) 저온인성이 우수한 고강도 강선용 선재, 강선 및 그 제조방법
KR102098534B1 (ko) 신선가공성이 우수한 고강도 선재 및 그 제조방법
KR101611724B1 (ko) 고강도 선재 및 강선과 그 제조 방법
KR101482358B1 (ko) 고강도 고탄소 선재 및 그 제조방법
KR102031440B1 (ko) 신선가공성이 우수한 고강도 선재 및 그 제조방법
KR101316198B1 (ko) 고연성 선재, 강재 및 그 제조방법
KR20140084874A (ko) 고탄소 고강도 선재, 이를 이용한 강선 및 이들의 제조방법
KR102312331B1 (ko) 고강도 도금 강선 및 이들의 제조방법
KR101328338B1 (ko) 신선용 선재 및 열처리재와 고강도 강선
KR101461714B1 (ko) 신선성이 우수한 고연성 선재 및 강선 및 이들의 제조방법

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: 20160707

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190717

Year of fee payment: 7