KR101303871B1 - 가압 공정을 위한 압력셀 구조 및 이를 이용한 철강 조직의 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초기온도로부터 제1온도 도달시까지 대상소재에 열처리하는 단계; 상기 제1온도를 제1일정시간동안 유지하는 단계: 및 상기 제1일정시간 이후, 상기 대상소재를 제2온도까지 냉각하면서, 초기압력으로부터 제1압력도달시까지 외압을 인가하는 단계를 포함하고, 상기 제1압력은 20MPa 내지 2GPa인 것을 특징으로 하는 철강 조직의 제어 방법에 관한 것으로, 저탄소강과 같은 낮은 경화능을 갖는 대상소재의 경우에도, 보다 느린 냉각 속도에서도 충분한 경화가 이루어지게 되어, 냉각속도의 한계를 극복할 수 있다.

Description

가압 공정을 위한 압력셀 구조 및 이를 이용한 철강 조직의 제어 방법{Pressure Cell structure for Pressing Process and A Control Method of Steel Microstructures Using the same}
본 발명은 느린 냉각 속도에서도 충분한 경화가 가능한 가압 공정을 위한 압력셀 구조 및 이를 이용한 철강 조직의 제어 방법에 관한 것이다.
자동차용 구조부재 및 내판재 등으로 적용되는 냉연강판은 연료효율 향상에 의한 배기가스 감소와 차량의 충돌시 승객의 안전을 확보하기 위하여 고강도화 되어가고 있으며 종래에 인장강도 780MPa급의 강판이 적용되었던 부분을 점차 980MPa급과 1180MPa급으로 상업화하는 연구가 진행되고 있다. 이러한 경향과 맞물려 최근 자동차 산업계의 연구결과에 의하면 현재 약 10%대에 머무르고 있는 자동차 차체의 고강도 강판 적용비율이 10년 이내에 약 50% 이상으로 증가할 것으로 예상되고 있다.
자동차용 구조부재 및 내판재 등으로 사용되고 있거나 향후 사용이 예상되는 대표적인 고강도 냉연강판으로는 이상조직강 (Dual Phase Steel, DP강), 변태유기소성강 (Transformation Induced Plasticity Steel, TRIP강), 복합조직강 (Complex Phase Steel), 그리고 쌍정유기변형강(Twin Induced Plasticity Steel, TWIP강) 등이 있다.
이상조직강은 냉간압연된 강판을 페라이트+오스테나이트의 이상역 구간으로 가열하여 어닐링 한 후 냉각시 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태됨으로써 페라이트+마르텐사이트의 미세조직을 갖는다. 경질상인 마르텐사이트의 체적 분율이 높을수록 이상조직강의 강도가 향상되지만 일반적으로 1180MPa 이상의 초고강도를 얻기는 어렵다.
변태유기소성강은 냉연강판의 이상역 열처리 후 오스템퍼링 처리를 통하여 오스테나이트가 냉각 도중에 마르텐사이트로 변태되지 않도록 안정시켜 제조한다. 변태유기소성강의 경우 변형시 잔류오스테나이트가 마르텐사이트로 변태되는 변태 유기소성현상에 의해 우수한 연신율을 보인다. 그러나, 망간을 중량비로 3% 미만 함유하는 통상의 변태유기소성강의 경우에는 1180MPa 이상의 초고강도를 얻기는 어렵다고 알려져 있다.
복합조직강은 냉연강판의 열처리를 통하여 최종미세조직이 페라이트, 베이나이트 및 마르텐사이트와 일부 오스테나이트를 포함하도록 하고 각종 탄화물을 석출시켜 강판의 강도를 크게 증가시킨 강이다. 복합조직강의 경우 1180MPa 이상의 매우 높은 인장강도도 얻을 수 있다고 알려져 있으나, 강도가 향상될수록 연신율이 급격히 저하됨으로 인하여 1180MPa 이상의 강도에서는 통상적으로 연신율이 10% 미만으로 저하되어 자동차 부품제조에 필요한 성형성이 매우 낮은 단점이 있다.
쌍정유기변태강은 망간을 중량비로 15~25% 첨가하여 오스테나이트를 상온에서 안정화시키고 변형중 발생하는 쌍정에 의해 높은 강도와 연신율을 갖는다. 그러나, 쌍정유기변태강의 경우 항복강도가 300~400MPa 수준으로서 복합조직강 수준의 초고강도를 얻기 위하여 많은 양의 변형이 수반되어야 하는 점 때문에 부품성형에 수반되는 통상적인 변형량으로써는 충분한 강도를 얻기 어려운 단점이 있다.
또한, 망간 함유량이 중량비로 10~15%이면서 상온에서 안정한 오스테나이트 조직이 변형중에는 마르텐사이트로 변태하는 변태유기소성 효과에 의해 높은 강도와 연신율을 갖는 것으로 알려진 강재의 경우에도 항복강도가 400~600MPa로 낮아 쌍정유기변태강과 유사한 단점이 있다.
이와 같이 현재 적용되고 있거나 개발중인 자동차용 고강도 냉연강판의 경우에는 연비향상과 승객안전성 향상을 위한 초고강도화의 달성과 함께 부품제조를 위하여 요구되는 일정 수준 이상의 연신율을 가지는 고강도강을 제조하는 것이 중요한 기술적 과제로 남아있다.
한편, 일정 수준 이상의 연신율을 가지는 고강도강을 제조하는 기존의 철강 열처리에서 최종 미세조직은 주로 열처리 온도와 냉각 속도의 제어에 의존하였다.
즉, 대상소재인 철강 또는 이를 기지로 하는 다양한 소재의 조직에서, 페라이트가 오스테나이트로 변태하는 온도까지 소재를 가열한 후 냉각함으로써, 냉각 중의 상변태를 이용해 미세조직 및 물성을 제어하는 것이 일반적이었다.
이때, 상술한 대상소재의 경화능에 따라, 조직의 경화를 위한 냉각속도가 달라지게 되는데, 저탄소강과 같이 낮은 경화능을 가질 경우, 경화를 위한 냉각속도가 빠를 것이 요구되나, 냉각속도의 한계로 인하여, 원하는 미세조직 및 물성으로 제어하는 것이 어려운 실정이다.
또한 냉각속도가 빠르게 가져갈 경우 표면부와 중심부의 냉각속도 차이에 의한 조직의 불균일화와 잔류응력 발생 등의 문제점을 가진다.
본 발명은 상기와 같은 기술적 문제점을 해결하기 위한 것으로, 저탄소강과 같이 낮은 경화능을 갖는 경우에도, 경화를 위한 냉각속도에 구애됨이 없이, 원하는 미세조직 및 물성으로 제어할 수 있는 철강 조직의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 지적된 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 외형을 이루는 압력전달층; 상기 압력전달층의 외형과 대응하며, 상기 압력전달층의 내부에 위치하는 멜팅층; 및 상기 멜팅층의 외형과 대응하며, 상기 멜팅층의 내부에 위치하는 불순물 장벽층을 포함하는 압력셀을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 불순물 장벽층의 내부에 대상소재가 수용되는 것을 특징으로 하는 압력셀을 제공한다.
또한, 본 발명은 초기온도로부터 제1온도 도달시까지 대상소재에 열처리하는 단계; 상기 제1온도를 제1일정시간동안 유지하는 단계: 및 상기 제1일정시간 이후, 상기 대상소재를 제2온도까지 냉각하면서, 초기압력으로부터 제1압력도달시까지 외압을 인가하는 단계를 포함하고, 상기 제1압력은 20MPa 내지 2GPa인 것을 특징으로 하는 철강 조직의 제어 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제2온도 및 상기 제1압력을 제2일정시간동안 유지하는 단계; 및 상기 제2일정시간 이후, 제2압력까지 외압을 제거하면서, 상기 제2온도는 유지하는 단계를 더 포함하는 철강 조직의 제어 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 대상소재는 압력셀의 내부에 수용되며, 상기 압력셀은, 외형을 이루는 압력전달층; 상기 압력전달층의 외형과 대응하며, 상기 압력전달층의 내부에 위치하는 멜팅층; 및 상기 멜팅층의 외형과 대응하며, 상기 멜팅층의 내부에 위치하는 불순물 장벽층을 포함하는 것을 특징으로 하는 철강 조직의 제어 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 대상소재에 인가되는 최종 압력은 상기 제1압력과 상기 멜팅층의 멜팅에 따른 부피팽창에 의한 내압의 합이고, 상기 최종압력은 20MPa 내지 5GPa인 것을 특징으로 하는 철강 조직의 제어 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 초기압력으로부터 제1압력 도달시까지 대상소재에 외압을 인가하는 단계; 상기 제1압력 도달시부터, 상기 대상소재에 초기온도로부터 열처리를 시작하는 단계; 상기 제1압력으로부터 제2압력 도달 시까지, 상기 대상소재에 외압을 계속 인가하는 단계; 상기 초기온도로부터 제1온도 도달시까지, 상기 대상소재에 열처리를 계속하는 단계; 상기 제2압력 및 상기 제1온도를 제1일정시간 동안 유지하는 단계; 및 상기 제1일정시간 이후, 상기 대상소재를 제2온도까지 냉각하고, 상기 제2압력은 계속 유지하는 단계를 포함하는 철강 조직의 제어 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 냉각된 제2온도 및 상기 제2압력을 제2일정시간 동안 유지하는 단계; 및 상기 제2일정시간 이후, 제3압력까지 외압을 제거하고, 상기 제2온도는 계속 유지하는 단계를 더 포함하는 철강 조직의 제어 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제2압력은 20MPa 내지 2GPa인 것을 특징으로 하는 철강 조직의 제어 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 대상소재는 압력셀의 내부에 수용되며, 상기 압력셀은, 외형을 이루는 압력전달층; 상기 압력전달층의 외형과 대응하며, 상기 압력전달층의 내부에 위치하는 멜팅층; 및 상기 멜팅층의 외형과 대응하며, 상기 멜팅층의 내부에 위치하는 불순물 장벽층을 포함하는 것을 특징으로 하는 철강 조직의 제어 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 대상소재에 인가되는 최종 압력은 상기 제2압력과 상기 멜팅층의 멜팅에 따른 부피팽창에 의한 내압의 합이고, 상기 최종압력은 20MPa 내지 5GPa인 것을 특징으로 하는 철강 조직의 제어 방법을 제공한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 저탄소강과 같은 낮은 경화능을 갖는 대상소재의 경우, 경화를 위한 냉각속도가 매우 빨라야 하나, 열처리 공정 및 냉각공정에서 가압이 함으로써, 보다 느린 냉각 속도에서도 충분한 경화가 이루어지게 되어, 냉각속도의 한계를 극복할 수 있다.
또한, 본 발명은 원하는 미세조직 및 물성으로 제어를 열처리 온도 및 냉각속도의 인자(factor)와 함께, 압력이라는 새로운 인자(factor)를 적용하여 제어함으로써, 원하는 미세조직 및 물성을 보다 정밀하게 제어할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 가압을 함에 있어서, 상술한 압력셀에 대상소재를 수용시킴으로써, 외부에서 가해진 외압과 함께, 압력셀의 내부에서 발생하는 내압에 의해 대상소재에 인가되는 압력을 결정하여, 보다 용이하게 대상소재에 인가되는 압력을 발생시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 철강 조직의 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 대상소재를 수용하는 압력셀의 일예를 도시하는 개략적인 사시도이며, 도 2b는 본 발명에 따른 대상소재를 수용하는 압력셀의 일예를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 대상소재를 수용하는 압력셀의 다른예를 설명하기 위한 개략적인 모식도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 철강 조직의 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 철강 조직의 제어방법의 일예를 도시한 타임테이블이다.
도 6a는 비교예에 따른 IF 강의 미세조직을 도시한 사진이고, 도 6b는 실시예에 따른 IF 강의 미세조직을 도시한 사진이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 철강 조직의 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 초기압력으로부터 제1압력 도달시까지 대상소재에 외압을 인가한다(S100).
상기 대상소재는 상온에서의 평형상이 체심입방 구조의 페라이트인 철강 또는 이를 기지로 하는 다양한 소재일 수 있으며, 본 발명에서 상기 대상소재의 종류를 한정하는 것은 아니다.
한편, 상기 초기압력은 0MPa 또는 상압(1atm)일 수 있으며, 또한, 대상소재의 종류에 따라, 초기압력을 선택적으로 설정할 수 있으며, 또한, 상기 제1압력은 대상소재에 따라 그 압력을 달리할 수 있다.
이때, 상기 대상소재는 후술하는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 압력셀의 내부에 위치하여, 외부에서 가해진 상기 외압과 함께 압력셀의 내부에서 발생하는 내압에 의해 압력을 받을 수 있고, 이와는 달리, 외부의 유체 또는 기계장치에 의해 직접적인 압력을 제공받을 수 있다. 한편, 외부의 유체 또는 기계장치에 의해 직접적인 압력을 받는 경우는 압력셀의 내부에서 발생되는 내압에 의해서는 압력을 받지 않는 경우에 해당한다.
다음으로, 상기 제1압력 도달시부터, 대상소재에 초기온도로부터 열처리를 시작한다(S110).
즉, 대상소재에 인가된 외압이 제1압력에 해당하는 시점부터 대상소재에 열처리를 시작하며, 이때, 초기온도는 0℃ 또는 상온(24℃)일 수 있으며, 또한, 대상소재의 종류에 따라, 초기온도를 선택적으로 설정할 수 있다.
상기 열처리는 PolyCrystalline Diamond (PCD) 소결체 제조용 장비를 사용할 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 열처리 장비의 종류를 한정하는 것은 아니다.
한편, 상기 열처리는 대상소재, 예를 들면, 기지조직의 페라이트가 오스테나이트로 변태하는 온도를 제공하기 위한 공정으로, 이는 일반적인 공정에서 대상소재의 미세조직 및 물성을 제어하기 위한 열처리 공정에 해당한다.
예를 들어, 상기 열처리 공정은 침탄성 분위를 조성하여 대상소재를 가열하는 것으로, 상기 침탄성 분위기로 엔도가스(Rx gas), 아세틸렌(C2H2) 또는 프로판(C3H8) 등이 사용될 수 있다.
이때, 상기 대상소재는 상기한 바와 같이, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은 압력셀의 내부에 위치하여, 외부에서 가해진 상기 외압과 함께 압력셀의 내부에서 발생하는 내압에 의해 압력을 받을 수 있는데, 상기 압력셀의 내부에 위치하는 멜팅층이, 열처리 공정에 의해 멜팅되고, 멜팅층의 멜팅에 의한 부피팽창으로 내압이 인가될 수 있다.
다음으로, 상기 제1압력으로부터 제2압력 도달 시까지 외압을 계속 인가한다(S120).
즉, 상기 제1압력은 대상소재에 열처리를 시작하는 시점을 제공하기 위한 기준으로, 실제, 대상소재에 외압을 인가하는 것은 초기압력에서 제2압력에 도달 시까지 연속적으로 외압이 인가됨을 의미할 수 있다.
한편, 상기 제2압력은 대상소재의 종류에 따라 선택적으로 설정할 수 있으나, 본 발명에서 상기 제2압력은 20MPa 내지 2GPa인 것이 바람직하다.
이때, 상기 제2압력은 대상소재에 인가되는 최종 압력을 의미하는 것은 아니며, 대상소재에 인가되는 외압을 의미하는 것이다.
즉, 본 발명에서는 외압 및 내압에 의해 상기 대상소재에 인가되는 압력이 최종압력에 해당할 수 있으며, 상기 제2압력은 상기 외압 및 내압 중 대상소재에 인가되는 외압을 의미한다.
이때, 상기 제2압력이 20MPa 미만인 경우는 대상소재, 예를 들면, 기지조직의 충분한 경화가 이루어지지 않을 수 있으며, 상기 제2압력이 2GPa을 초과하는 경우, 기지조직의 경화에는 영향이 없을 것으로 판단되나, 불필요하게 압력이 증가하여 제조비용의 증가를 초래할 수 있다.
다음으로, 초기온도로부터 제1온도 도달시까지 열처리를 계속한다(S130).
상기 초기온도로부터 제1온도 도달시까지 열처리를 계속하는 것은 기지조직의 페라이트가 오스테나이트로 변태하는 온도를 제공하기 위한 공정으로, 즉, S110의 열처리를 시작으로, 제1온도 도달시까지 계속적인 열처리를 실시하는 것이다.
이때, 상기 제1온도는 각 대상소재마다 페라이트가 오스테나이트로 변태하는 온도에 차이가 있으므로, 즉, 대상소재의 종류에 따라 선택적으로 설정할 수 있다.
다음으로, 상기 제2압력 및 제1온도를 제1일정시간 동안 유지한다(S140).
즉, 기지조직의 페라이트가 오스테나이트로 변태하는 온도인 제1온도까지 열처리를 계속한 후, 제1일정시간 동안 상기 제1온도 및 상기 제2압력을 유지하는 것이다.
이때, 상기 제1일정시간은 기지조직의 페라이트가 오스테나이트로 변태하기 위한 시간을 의미하며, 따라서, 대상소재의 종류에 따라 상기 제1일정시간을 설정할 수 있다.
한편, 상기 대상소재가 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은 압력셀의 내부에 위치하는 경우, 외부에서 가해진 상기 외압과 함께 압력셀의 내부에서 발생하는 내압에 의해 압력을 받을 수 있는데, 상기 압력셀의 내부에 위치하는 멜팅층이, 열처리 공정에 의해 멜팅되고, 멜팅층의 멜팅에 의한 부피팽창으로 내압이 인가될 수 있음은 상술한 바와 같다.
이때, 상기 대상소재에 인가되는 최종압력은 외부에서 인가되는 외압 및 내부에서 인가되는 내압의 합이 되며, 본 발명에서 상기 최종압력은 20MPa 내지 5GPa일 수 있다.
상기 최종압력이 20MPa이라 함은 내압이 발생되지 않고, 외압에 의해서만 대상소재에 압력이 인가되는 경우를 의미할 수 있으며, 상기 최종압력이 5GPa인 경우는 외압과 내압이 합해진 경우를 의미할 수 있다.
다음으로, 상기 제1일정시간 이후, 대상소재를 제2온도까지 냉각하고, 이때, 상기 제2압력은 계속 유지한다(S150).
본 발명에서 가장 핵심이 되는 공정으로써, 본 발명에서는 대상소재의 냉각공정에서 외압인 상기 제2압력, 즉, 20MPa 내지 2GPa을 유지하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 대상소재가 압력셀에 위치하는 경우, 상기 제2압력이 20MPa 내지 2GPa을 유지됨에 따라, 상기 대상소재에 인가되는 최종압력은 20MPa 내지 5GPa일 수 있다.
상술한 제2압력 또는 최종압력은 오스테나이트를 안정화시키는 효과를 가지며, 보다 구체적으로, 동일한 열처리 온도 및 냉각속도에서 압력이 가해질 경우, 냉각 중의 페라이트로의 변태를 지연시키는 효과를 가진다.
일반적으로 기지조직의 경화능에 다라 조직의 경화를 위한 냉각속도가 달라져야 하며, 특히 저탄소강과 같은 낮은 경화능을 갖는 대상소재의 경우, 경화를 위한 냉각속도가 매우 빨라야 한다.
하지만, 열처리 공정 및 냉각공정에서 가압이 이루어지면, 보다 느린 냉각 속도에서도 충분한 경화가 이루어지게 되며, 냉각속도의 한계를 극복할 수 있다.
또한, 원하는 미세조직 및 물성으로 제어를 열처리 온도 및 냉각속도의 인자(factor)와 함께, 압력이라는 새로운 인자(factor)를 적용하여 제어함으로써, 원하는 미세조직 및 물성을 보다 정밀하게 제어할 수 있다.
한편, 상기 제2온도는 초기온도일 수 있으며, 상기 제2온도는 대상소재의 종류에 따라 선택적으로 설정할 수 있음은 당연하다.
다음으로, 상기 냉각된 제2온도 및 상기 제2압력을 제2일정시간 동안 유지한다(S160).
즉, 기지조직의 오스테나이트가 페라이트로 변태하는 온도인 제2온도까지 냉각한 후, 제2일정시간동안 상기 제2온도 및 상기 제2압력을 유지하는 것이다.
이때, 상기 제2일정시간은 기지조직의 오스테나이트가 페라이트로 변태하기 위한 시간을 의미하며, 따라서, 대상소재의 종류에 따라 상기 제2일정시간을 설정할 수 있다.
다음으로, 상기 제2일정시간 이후, 제3압력까지 외압을 제거하고, 이때, 상기 제2온도는 계속 유지한다(S170).
즉, 대상소재에 인가된 제2압력을 제3압력까지 제거하고, 이때, 상기 제2온도, 즉, 기지조직의 오스테나이트가 페라이트로 변태하는 온도를 유지함으로써, 제2압력이 제거되는 동안에도 페라이트로의 변태를 지속할 수 있다.
이때, 상기 제3압력은 초기압력일 수 있으며, 상기 제3압력은 대상소재의 종류에 따라 선택적으로 설정할 수 있음은 당연하다.
이로써, 철강의 미세조직 및 물성을 제어할 수 있다.
도 2a는 본 발명에 따른 대상소재를 수용하는 압력셀의 일예를 도시하는 개략적인 사시도이며, 도 2b는 본 발명에 따른 대상소재를 수용하는 압력셀의 일예를 도시하는 개략적인 단면도이다.
먼저, 도 2a를 참조하면, 본 발명에 따른 대상소재(S)를 수용하는 압력셀(100)은 그 외형이 대략 정육면체 또는 직육면체일 수 있다.
상기 압력셀(100)의 외형을 정육면체 또는 직육면체로 함으로써, 6개의 방향, 즉, 정면, 배면, 좌측면, 우측면, 평면 및 저면의 방향으로부터 외압을 인가할 수 있다. 다만, 본 발명에서 상기 압력셀의 외형을 한정하는 것은 아니다.
다음으로, 도 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 대상소재(S, 140)를 수용하는 압력셀(100)은 외형을 이루는 압력전달층(110), 상기 압력전달층의 외형과 대응하며, 상기 압력전달층의 내부에 위치하는 멜팅층(120), 상기 멜팅층의 외형과 대응하며, 상기 멜팅층의 내부에 위치하는 불순물 장벽층(130)을 포함한다.
이때, 본 발명에 따른 대상소재는 상기 불순물 장벽층(130)의 내부에 수용될 수 있다.
즉, 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 압력셀의 외형이 정육면체 또는 직육면체를 이룬다 함은, 상기 외형을 이루는 압력전달층(110)의 외형이 정육면체 또는 직육면체임을 의미하고, 이때, 멜팅층(120)은 상기 압력전달층의 외형과 대응하고, 상기 불순물 장벽층(130)은 상기 멜팅층(120)의 외형과 대응하므로, 따라서, 멜팅층(120) 및 불순물 장벽층(130)은 상기 압력전달층(110)의 외형과 같이, 정육면체 또는 직육면체일 수 있음을 의미한다. 또한, 상기 불순물 장벽층(130)의 형상은 대상소재(S)의 외형에 대응될 수 있으며, 따라서, 본 발명에서 상기 불순물 장벽층의 형상을 한정하는 것은 아니다.
한편, 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 대상소재는 외부의 유체 또는 기계장치에 의해 직접적인 압력을 제공받을 수 있으나, 이 경우, 외압에 의해서만 대상소재에 인가되는 최종압력이 결정되게 된다. 이에 대해 후술하기로 한다.
하지만, 상술한 압력셀(100)에 대상소재(S, 140)를 수용시키는 경우, 외부에서 상기 압력셀에 가해진 외압과 함께, 압력셀의 내부에서 발생하는 내압에 의해 대상소재에 인가되는 최종압력을 결정할 수 있게 된다.
즉, 상기 압력셀의 내부에 위치하는 멜팅층(120)이, 열처리 공정에 의해 멜팅되고, 멜팅층의 멜팅에 의한 부피팽창으로 내압이 발생하여, 외부에서 인가되는 외압이 상기 압력전달층(110)에 의해 대상소재(S)에 전달됨과 동시에, 멜팅층의 부피팽창에 의한 내압이 전달될 수 있다.
이로써, 보다 용이하게 대상소재(S, 140)에 인가되는 압력을 발생시킬 수 있다.
이때, 상기 불순물 장벽층(130)은 상기 멜팅층(120)의 불순물이 대상소재(S)로 유입되는 것을 방지하며, 따라서, 본 발명에서 상기 대상소재(S)는 상기 불순물 장벽층(130)에 의해 둘러싸이는 것이 바람직하다.
한편, 상기 압력전달층(110)은 그래파이트(graphite), 파이로필라이트(pyrophyllite), 산화 마그네슘(magnesium oxide) 또는 산화 지르코늄(ziconium oxide)으로 이루어질 수 있고, 상기 멜팅층(120)은 염화나트륨(NaCl), 질산나트륨(NaNO3), 아질산나트륨(NaNO2) 또는 질산칼륨(KNO3)으로 이루어질 수 있으며, 상기 불순물 장벽층(130)은 양호한 불순물의 차단을 위해 탄탈륨(Ta)으로 이루어지는 것이 바람직하며, 다만, 본 발명에서 상기 압력전달층, 멜팅층 및 불순물 장벽층의 물질을 한정하는 것은 아니다.
도 3은 본 발명에 따른 대상소재를 수용하는 압력셀의 다른예를 설명하기 위한 개략적인 모식도이다.
즉, 상술한 바와 같이, 본 발명에서는 대상소재의 냉각공정에서 외압을 인가 및 유지하는 것을 특징으로 하며, 이때, 대상소재를 상술한 도 2a 및 도 2b의 압력셀에 수용시키는 경우, 외부에서 상기 압력셀에 가해진 외압과 함께, 압력셀의 내부에서 발생하는 내압에 의해 대상소재에 인가되는 최종압력을 결정할 수 있게 된다.
하지만, 상기 대상소재는 외부의 유체 또는 기계장치에 의해 직접적인 압력을 제공받을 수 있으며, 이 경우, 외압에 의해서만 대상소재에 인가되는 최종압력이 결정되게 된다.
도 3은 외압에 의해서만 대상소재에 인가되는 최종압력이 결정되는 것을 설명하기 위한 모식도이다.
도 3을 참조하면, 대상소재(S, 140)를 별도의 열처리로(200)에 수용시켜, 상술한 바와 같은 열처리 공정을 진행한다.
이후, 상기 대상소재(S, 140)를 압력전달매체(310)를 포함하는 압력셀(300)에 수용시킨 후 외부로부터 외압(P)을 인가하면서 냉각공정을 진행한다.
이때, 상기 압력전달매체(310)는 액체물질 또는 기체물질일 수 있다.
즉, 외부로부터 인가되는 외압(P)이 상기 압력전달매체를 통하여 상기 대상소재에 전달됨으로써, 냉각공정을 진행하면서 상기 대상소재에 일정한 압력을 인가할 수 있다.
이때, 상기 외부로부터 인가되는 외압(P)은 20MPa 내지 2GPa일 수 있으며, 이는 상술한 바와 동일하므로 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
한편, 도 2a 및 도 2b에서의 압력셀에서는 별도의 멜팅층을 두어 외부에서 압력셀에 가해진 외압과 함께, 압력셀의 내부에서 발생하는 내압에 의해 대상소재에 인가되는 최종압력이 결정되었으나, 도 3에서의 압력셀에서는 별도의 멜팅층이 없이 압력전달매체에 의해 외압이 대상소재에 전달되는 형태이므로, 외부에서 인가되는 외압에 의해 대상소재에 인가되는 최종압력이 결정되게 된다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 철강 조직의 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 대상소재의 냉각공정에서 외압을 인가 및 유지하는 것을 특징으로 한다.
즉, 본 발명에서는 대상소재의 냉각공정에서 외압을 인가 및 유지함으로써, 보다 느린 냉각 속도에서도 충분한 경화가 이루어지게하는 것이 중요하다.
이때, 본 발명의 제2실시예에 따른 철강 조직의 제어방법은 상술한 제1실시예와 비교하여, 제1실시예에서는 열처리 공정에서 외압이 인가되었으나, 본 제2실시예에서는 열처리 공정에서는 외압을 인가하지 않는 차이점이 있다.
한편, 후술하는 바를 제외하고는 본 발명의 제2실시예에 따른 철강 조직의 제어방법은 상술한 제1실시예와 동일할 수 있다.
도 4를 참조하면, 대상소재에 초기온도로부터 제1온도 도달시까지 열처리를 한다(S210).
이때, 초기온도는 0℃ 또는 상온(24℃)일 수 있으며, 또한, 대상소재의 종류에 따라, 초기온도를 선택적으로 설정할 수 있다.
상기 열처리는 PolyCrystalline Diamond (PCD) 소결체 제조용 장비를 사용할 수 있으며, 다만, 본 발명에서 상기 열처리 장비의 종류를 한정하는 것은 아니다.
한편, 상기 열처리는 대상소재, 예를 들면, 기지조직의 페라이트가 오스테나이트로 변태하는 온도를 제공하기 위한 공정으로, 이는 일반적인 공정에서 대상소재의 미세조직 및 물성을 제어하기 위한 열처리 공정에 해당한다.
이때, 상기 제1온도는 각 대상소재마다 페라이트가 오스테나이트로 변태하는 온도에 차이가 있으므로, 즉, 대상소재의 종류에 따라 선택적으로 설정할 수 있다.
다음으로, 상기 제1온도를 제1일정시간 동안 유지한다(S220).
즉, 기지조직의 페라이트가 오스테나이트로 변태하는 온도인 제1온도까지 열처리를 계속한 후, 제1일정시간 동안 상기 제1온도를 유지하는 것이다.
이때, 상기 제1일정시간은 기지조직의 페라이트가 오스테나이트로 변태하기 위한 시간을 의미하며, 따라서, 대상소재의 종류에 따라 상기 제1일정시간을 설정할 수 있다.
한편, 상기 대상소재가 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은 압력셀의 내부에 위치하는 경우, 상기 압력셀의 내부에 위치하는 멜팅층이, 열처리 공정에 의해 멜팅되고, 멜팅층의 멜팅에 의한 부피팽창으로 내압이 인가될 수 있음은 상술한 바와 같다.
다음으로, 상기 제1일정시간 이후, 상기 대상소재를 제2온도까지 냉각하면서, 초기압력으로부터 제1압력 도달시까지 상기 대상소재에 외압을 인가한다.
이는 본 발명에서 가장 핵심이 되는 공정으로써, 냉각공정에서 대상소재에 인가되는 압력은 오스테나이트를 안정화시키는 효과를 가지며, 보다 구체적으로, 동일한 냉각속도에서 압력이 가해질 경우, 냉각 중의 페라이트로의 변태를 지연시키는 효과를 가진다. 이는 상술한 바와 동일하므로, 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
상기 초기압력은 0MPa 또는 상압(1atm)일 수 있고, 또한, 대상소재의 종류에 따라, 초기압력을 선택적으로 설정할 수 있다.
또한, 상기 제1압력은 대상소재에 따라 그 압력을 달리할 수 있으며, 이때, 본 발명에서 상기 제1압력은 20MPa 내지 2GPa인 것이 바람직하다.
상기 제1압력이 20MPa 미만인 경우는 대상소재, 예를 들면, 기지조직의 충분한 경화가 이루어지지 않을 수 있으며, 상기 제1압력이 2GPa을 초과하는 경우, 기지조직의 경화에는 영향이 없을 것으로 판단되나, 불필요하게 압력이 증가하여 제조비용의 증가를 초래할 수 있다.
이때, 상기 제1압력은 대상소재에 인가되는 최종 압력을 의미하는 것은 아니며, 대상소재에 인가되는 외압을 의미하는 것이다.
예를 들어, 상기 대상소재가 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같은 압력셀의 내부에 위치하여, 외부에서 가해진 상기 외압과 함께 압력셀의 내부에서 발생하는 내압에 의해 압력을 받을 수 있는데, 상기 압력셀의 내부에 위치하는 멜팅층이, 열처리 공정에 의해 멜팅되고, 멜팅층의 멜팅에 의한 부피팽창으로 내압이 인가될 수 있다.
이때, 상기 대상소재에 인가되는 최종압력은 외부에서 인가되는 외압 및 내부에서 인가되는 내압의 합이 되며, 본 발명에서 상기 최종압력은 20MPa 내지 5GPa일 수 있다.
상기 최종압력이 20MPa이라 함은 내압이 발생되지 않고, 외압에 의해서만 대상소재에 압력이 인가되는 경우를 의미할 수 있으며, 상기 최종압력이 5GPa인 경우는 외압과 내압이 합해진 경우를 의미할 수 있다.
다만, 상기 대상소재가 도 3에 도시된 바와 같은 압력셀의 내부에 위치하는 경우, 대상소재에 인가되는 최종압력은 외압에 의해서만 결정되므로, 이 경우의 최종압력은 20MPa 내지 2GPa일 수 있다.
한편, 상기 제2온도는 초기온도일 수 있으며, 상기 제2온도는 대상소재의 종류에 따라 선택적으로 설정할 수 있음은 당연하다.
다음으로, 상기 제2온도 및 상기 제1압력을 제2일정시간동안 유지한다(S240).
즉, 기지조직의 오스테나이트가 페라이트로 변태하는 온도인 제2온도까지 냉각한 후, 제2일정시간동안 상기 제2온도 및 상기 제1압력을 유지하는 것이다.
이때, 상기 제2일정시간은 기지조직의 오스테나이트가 페라이트로 변태하기 위한 시간을 의미하며, 따라서, 대상소재의 종류에 따라 상기 제2일정시간을 설정할 수 있다.
다음으로, 상기 제2일정시간 이후, 제2압력까지 외압을 제거하고, 이때, 상기 제2온도는 계속 유지한다(S250).
즉, 대상소재에 인가된 제1압력을 제2압력까지 제거하고, 이때, 상기 제2온도, 즉, 기지조직의 오스테나이트가 페라이트로 변태하는 온도를 유지함으로써, 제1압력이 제거되는 동안에도 페라이트로의 변태를 지속할 수 있다.
이때, 상기 제2압력은 초기압력일 수 있으며, 상기 제2압력은 대상소재의 종류에 따라 선택적으로 설정할 수 있음은 당연하다.
이로써, 철강의 미세조직 및 물성을 제어할 수 있다.
[실시예]
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 철강 조직의 제어방법의 일예를 도시한 타임테이블이다. 도 5에서 좌측은 시간에 따른 온도변화를 도시하고, 우측은 시간에 따른 압력변화를 나타내고 있다.
도 5를 참조하면, 초기압력인 0 MPa로부터 제1압력인 50MPa에 도달시까지 대상소재에 외압을 인가하였다.
상기 대상소재는 상술한 도 2a 및 도 2b에서와 같은 압력셀에 수용하였으며, 상기 외압은 도 2a에 도시된 바와 같이, 6개의 방향, 즉, 정면, 배면, 좌측면, 우측면, 평면 및 저면의 방향에서 각각 50MPa의 압력을 인가하였다.
이때, 상기 대상소재는 하기 구성의 IF(Interstitial-Free) 강을 사용하였다.
C Mn Ti Nb Al B
0.0042 w% 0.909 w% 0.013 w% 0.031 w% 0.005 w% 0.0005 w%
한편, 상기 대상소재에 인가되는 제1압력 50MPa은 외부에서 인가되는 외압을 의미한다. 다만, 현 단계에서는 대상소재에 열처리가 이루어지고 있지 않으므로, 내부에서 발생되는 내압은 대상소재에 인가되는 최종압력에 큰 영향을 미치지 않을 것으로 예상된다.
다음으로, 상기 제1압력인 50MPa에 도달 시부터, 대상소재에 초기온도인 0℃로부터 열처리를 시작하였다. 이때, 상기 열처리는 10℃/s의 속도로 가열하였다.
즉, 대상소재에 인가된 외압이 50MPa에 해당하는 시점부터 대상소재에 열처리를 시작하였다.
다음으로, 상기 제1압력인 50MPa로부터 제2압력인 85MPa에 도달 시까지 외압을 계속 인가하였다.
즉, 대상소재에 외압을 인가하는 것은 초기압력에서 제2압력에 도달 시까지 연속적으로 외압이 인가하였으며, 상기 제1압력은 대상소재에 열처리를 시작하는 시점을 제공하기 위한 기준에 해당한다.
한편, 상기 대상소재에 인가되는 제2압력 85MPa은 외부에서 인가되는 외압을 의미하며, 현 단계에서는 대상소재에 열처리가 이루어지므로, 내부에서 발생되는 내압은 상기 제2압력과 함께 대상소재에 인가되는 최종압력에 영향을 미치게 된다.
다음으로, 초기온도인 0℃로부터 제1온도인 1200℃에 도달시까지 열처리를 계속하였다. 이때, 상기 열처리는 10℃/s의 속도로 가열하였다.
즉, 기지조직의 페라이트가 오스테나이트로 변태하는 온도를 제공하기 위해, 열처리를 시작으로, 제1온도 도달시까지 계속적인 열처리를 실시하였다.
다음으로, 상기 제2압력인 85MPa 및 제1온도인 1200℃를 제1일정시간인 600s 동안 유지하였다.
즉, 기지조직의 페라이트가 오스테나이트로 변태하는 온도인 1200℃까지 열처리를 계속한 후, 600s 동안 상기 제1온도 및 상기 제2압력을 유지하는 것이다.
다음으로, 상기 제1일정시간 이후, 대상소재를 제2온도인 초기온도, 즉, 0℃까지 냉각하고, 이때, 상기 제2압력은 계속 유지하였다. 이때, 상기 냉각은 8℃/s의 속도로 냉각하였다.
즉, 열처리 공정 및 냉각공정에서 가압이 이루어지면, 보다 느린 냉각 속도에서도 충분한 경화가 이루어지게 되며, 냉각속도의 한계를 극복할 수 있다.
또한, 원하는 미세조직 및 물성으로 제어를 열처리 온도 및 냉각속도의 인자(factor)와 함께, 압력이라는 새로운 인자(factor)를 적용하여 제어함으로써, 원하는 미세조직 및 물성의 제어를 보다 정밀하게 제어할 수 있다.
다음으로, 상기 냉각된 제2온도인 0℃ 및 상기 제2압력인 85MPa을 제2일정시간 동안인 500s 동안 유지하였다.
즉, 기지조직의 오스테나이트가 페라이트로 변태하는 온도인 0℃까지 냉각한 후, 600s 동안 상기 제2온도 및 상기 제2압력을 유지하는 것이다.
다음으로, 상기 제2일정시간 이후, 제3압력인 초기압력, 즉, 0MPa 또는 1기압까지 외압을 제거하고, 이때, 상기 제2온도는 계속 유지한다(S170).
이때, 0MPa 또는 1기압까지 제거되는 시간 760s 동안 상기 제2온도를 계속 유지함으로써, 제2압력이 제거되는 동안에도 페라이트로의 변태를 지속하였다.
이와 같은 방법으로, 본 발명에 따른 대상소재의 미세조직 및 물성을 제어하였다.
[비교예]
대상소재로 상기 실시예와 동일한 하기 구성의 IF(Interstitial-Free) 강을 사용하였다.
C Mn Ti Nb Al B
0.0042 w% 0.909 w% 0.013 w% 0.031 w% 0.005 w% 0.0005 w%
또한, 상술한 실시예와의 비교를 위해, 상기 대상소재를 압력셀에 수용하지 않았으며, 따라서, 상기 대상소재에 열처리 및 냉각하는 공정의 조건은 상압(1atm) 조건에서 수행되었다.
즉, 본 비교예는 상술한 실시예와 비교하여, 대상소재의 종류, 열처리 조건 및 냉각조건은 동일하되, 대상소재에 별도의 압력을 인가하지 않은 상압 조건에 수행되었다.
도 6a는 비교예에 따른 IF 강의 미세조직을 도시한 사진이고, 도 6b는 실시예에 따른 IF 강의 미세조직을 도시한 사진이다. 즉, 도 6a는 가압하지 않고 냉각한 IF 강의 미세조직을 도시한 사진이고, 도 6b는 가압하면서 냉각한 IF 강의 미세조직을 도시한 사진이다.
도 6a에 도시된 바와 같이, 매우 낮은 경화능을 가지는 IF 강의 경우, 가압하지 않은 경우, 즉, 상압 조건에서 8℃/s의 속도로 냉각한 경우, quasi-polygonal 페라이트 또는 massive 페라이트 조직에 해당하였다.
하지만, 도 6b에 도시된 바와 같이, 매우 낮은 경화능을 가지는 IF 강의 경우라 하더라도, 가압하면서 8℃/s의 속도로 냉각한 경우에 전형적인 lath 마르텐사이트 조직을 보임을 알 수 있다.
이때, 도 6a 및 도 6b에 도시된 미세조직의 경도를 측정한 결과, 도 6a의 경우 81HV, 도 6b의 경우 236HV였으며, 따라서, 약 190%의 경도의 증가를 나타낸다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 저탄소강과 같은 낮은 경화능을 갖는 대상소재의 경우, 경화를 위한 냉각속도가 매우 빨라야 하나, 열처리 공정 및 냉각공정에서 가압이 함으로써, 보다 느린 냉각 속도에서도 충분한 경화가 이루어지게 되어, 냉각속도의 한계를 극복할 수 있다.
또한 빠른 냉각속도로 소재를 경화시에 발생하는 문제점인 표면부와 내부의 냉각속도 차이에 의한 불균일한 미세조직과 과도한 잔류응력 발생을 억제할 수 있다.
또한, 원하는 미세조직 및 물성으로 제어를 열처리 온도 및 냉각속도의 인자(factor)와 함께, 압력이라는 새로운 인자(factor)를 적용하여 제어함으로써, 원하는 미세조직 및 물성을 보다 정밀하게 제어할 수 있다.
또한, 상기 가압을 함에 있어서, 상술한 압력셀에 대상소재를 수용시킴으로써, 외부에서 가해진 외압과 함께, 압력셀의 내부에서 발생하는 내압에 의해 대상소재에 인가되는 압력을 결정하여, 보다 용이하게 대상소재에 인가되는 압력을 발생시킬 수 있다.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100 : 압력셀 110 : 압력전달층
120 : 멜팅층 130 : 불순물 장벽층
140 : 대상소재

Claims (12)

  1. 외형을 이루는 압력전달층;
    상기 압력전달층의 외형과 대응하며, 상기 압력전달층의 내부에 위치하는 멜팅층; 및
    상기 멜팅층의 외형과 대응하며, 상기 멜팅층의 내부에 위치하는 불순물 장벽층을 포함하는 압력셀.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 불순물 장벽층의 내부에 대상소재가 수용되는 것을 특징으로 하는 압력셀.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력전달층은 그래파이트(graphite), 파이로필라이트(pyrophyllite), 산화 마그네슘(magnesium oxide) 또는 산화 지르코늄(ziconium oxide)으로 이루어지고, 상기 멜팅층은 염화나트륨(NaCl), 질산나트륨(NaNO3), 아질산나트륨(NaNO2) 또는 질산칼륨(KNO3)으로 이루어지며, 상기 불순물 장벽층은 탄탈륨(Ta)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압력셀.
  4. 초기온도로부터 제1온도 도달시까지 대상소재에 열처리하는 단계;
    상기 제1온도를 제1일정시간동안 유지하는 단계: 및
    상기 제1일정시간 이후, 상기 대상소재를 제2온도까지 냉각하면서, 초기압력으로부터 제1압력도달시까지 외압을 인가하는 단계를 포함하고,
    상기 제1압력은 20MPa 내지 2GPa인 것을 특징으로 하는 철강 조직의 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2온도 및 상기 제1압력을 제2일정시간동안 유지하는 단계; 및
    상기 제2일정시간 이후, 제2압력까지 외압을 제거하면서, 상기 제2온도는 유지하는 단계를 더 포함하는 철강 조직의 제어 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 대상소재는 압력셀의 내부에 수용되며,
    상기 압력셀은,
    외형을 이루는 압력전달층;
    상기 압력전달층의 외형과 대응하며, 상기 압력전달층의 내부에 위치하는 멜팅층; 및
    상기 멜팅층의 외형과 대응하며, 상기 멜팅층의 내부에 위치하는 불순물 장벽층을 포함하는 것을 특징으로 하는 철강 조직의 제어 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 대상소재에 인가되는 최종 압력은 상기 제1압력과 상기 멜팅층의 멜팅에 따른 부피팽창에 의한 내압의 합이고,
    상기 최종압력은 20MPa 내지 5GPa인 것을 특징으로 하는 철강 조직의 제어 방법.
  8. 초기압력으로부터 제1압력 도달시까지 대상소재에 외압을 인가하는 단계;
    상기 제1압력 도달시부터, 상기 대상소재에 초기온도로부터 열처리를 시작하는 단계;
    상기 제1압력으로부터 제2압력 도달 시까지, 상기 대상소재에 외압을 계속 인가하는 단계;
    상기 초기온도로부터 제1온도 도달시까지, 상기 대상소재에 열처리를 계속하는 단계;
    상기 제2압력 및 상기 제1온도를 제1일정시간 동안 유지하는 단계; 및
    상기 제1일정시간 이후, 상기 대상소재를 제2온도까지 냉각하고, 상기 제2압력은 계속 유지하는 단계를 포함하는 철강 조직의 제어 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 냉각된 제2온도 및 상기 제2압력을 제2일정시간 동안 유지하는 단계; 및
    상기 제2일정시간 이후, 제3압력까지 외압을 제거하고, 상기 제2온도는 계속 유지하는 단계를 더 포함하는 철강 조직의 제어 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 제2압력은 20MPa 내지 2GPa인 것을 특징으로 하는 철강 조직의 제어 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 대상소재는 압력셀의 내부에 수용되며,
    상기 압력셀은,
    외형을 이루는 압력전달층;
    상기 압력전달층의 외형과 대응하며, 상기 압력전달층의 내부에 위치하는 멜팅층; 및
    상기 멜팅층의 외형과 대응하며, 상기 멜팅층의 내부에 위치하는 불순물 장벽층을 포함하는 것을 특징으로 하는 철강 조직의 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 대상소재에 인가되는 최종 압력은 상기 제2압력과 상기 멜팅층의 멜팅에 따른 부피팽창에 의한 내압의 합이고,
    상기 최종압력은 20MPa 내지 5GPa인 것을 특징으로 하는 철강 조직의 제어 방법.
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