KR101344533B1 - 강재의 템퍼링 방법, 이를 이용한 금형용 강재 및 그 제조 방법 - Google Patents

강재의 템퍼링 방법, 이를 이용한 금형용 강재 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

금형용 강재의 템퍼링 후 경도를 예측할 수 있고, 또한 금형용 강재 제조에 있어서 목표로 하는 경도를 갖는 템퍼링 조건을 예측할 수 있는 강재의 템퍼링 방법, 이를 이용한 금형용 강재 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 강재의 템퍼링 방법은 강재를 템퍼링(Tempering)하되, 하기 수학식 1 및 수학식 2에 따라 목표로 하는 템퍼링 후 로크웰 경도를 갖도록 템퍼링 유지 온도 및 유지시간을 조절하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
X1 = T(20 + Log10 t) / 1000
[수학식 2]
H = -1.6397X1 + 56.455 (X1 < 17)
H = -4.9419X1 + 114.79 (X1 ≥ 17)
(T는 템퍼링 유지온도(K), t는 템퍼링 유지시간(hour), H는 템퍼링 후 로크웰 경도(HRC)를 의미함)

Description

강재의 템퍼링 방법, 이를 이용한 금형용 강재 및 그 제조 방법 {TEMPERING METHOD OF STEEL, DIE STEEL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE DIE STEEL USING THE TEMPERING METHOD}
본 발명은 강재 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금형용 강재의 템퍼링 조건에 따른 경도를 예측할 수 있고, 또한 금형용 강재 제조에 있어서 목표로 하는 경도에 부합하는 템퍼링 조건을 예측할 수 있는 강재의 템퍼링 방법, 이를 이용한 금형용 강재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
템퍼링(Tempering)은 담금질한 강의 잔류 응력을 제거하고, 경도 조정 및 취성의 개선 등을 목적으로 A1 변태점 이하의 온도에서 열처리하는 기술이다.
특히, 금형용 강재의 경우, 템퍼링이 필수적인 과정이며, 템퍼링 조건에 따라서 다양한 경도를 나타낸다. 따라서, 금형용 강재에 있어, 동일 합금 조성 및 공정 조건을 적용하더라도 템퍼링 조건이 상이하다면 경도 역시 상이해진다.
따라서, 템퍼링 조건에 따라 경도를 예측할 수 있다면 금형용 강재의 제조가 보다 용이해질 수 있다.
본 발명과 관련하여, 대한민국 특허공보 특1991-0001111호(1991.02.23. 공고)에는 프리하든 금형강이 기재되어 있다. 상기 문헌에는 템퍼링을 통하여 로크웰 경도(HRC) 38~42를 갖는 금형강이 기재되어 있다. 그러나, 상기 문헌의 경우, 특정한 조성 및 템퍼링 등의 공정에 의하여 특정한 경도가 도출되는 것만 기재되어 있을 뿐, 템퍼링 조건에 따라 경도를 예측할 수 있는 방법에 대하여는 제시하고 있지 못하다.
본 발명의 목적은 템퍼링 조건에 따라 목표로 하는 경도에 따라 템퍼링 조건을 예상할 수 있는 강재의 템퍼링 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 금형용 강재 제조에 있어서, 목표로 하는 경도를 가질 수 있는 템퍼링 조건을 예상할 수 있는 금형용 강재 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 템퍼링 조건에 따라 경도를 예측할 수 있는 금형용 강재를 제공하는 것이다.
상기 하나의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 강재의 템퍼링 방법은 강재를 템퍼링(Tempering)하되, 하기 수학식 1 및 수학식 2에 따라 목표로 하는 템퍼링 후 로크웰 경도를 갖도록 템퍼링 유지 온도 및 유지시간을 조절하는 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
X1 = T(20 + Log10 t) / 1000
[수학식 2]
H = -1.6397X1 + 56.455 (X1 < 17)
H = -4.9419X1 + 114.79 (X1 ≥17)
(T는 템퍼링 유지온도(K), t는 템퍼링 유지시간(hour), H는 템퍼링 후 로크웰 경도(HRC)를 의미함)
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 금형용 강재의 제조 방법은 탄소(C) : 0.25~0.35중량%, 실리콘(Si) : 0.2~0.35중량%, 망간(Mn) : 0.8~1.0중량%, 인(P) : 0중량% 초과 내지 0.015중량% 이하, 황(S) : 0중량% 초과 내지 0.01중량% 이하, 크롬(Cr) : 1.0~1.2중량%, 니켈(Ni) : 0.2~0.4중량%, 몰리브덴(Mo) : 0.2~0.4중량%, 바나듐(V) : 0.03~0.05 중량%, 보론(B) : 0.002~0.004중량%, 티타늄(Ti) : 0.02~0.035 중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 조성되는 단조재를 열처리하여 로크웰 경도(HRC)가 45~55가 되도록 하는 단계; 및 미리 정해진 경도를 갖도록 상기 열처리된 강재를 템퍼링하는 단계를 포함하되, 상기 템퍼링은 상기의 수학식 1 및 수학식 2에 따라, 미리 정해진 경도가 되도록 템퍼링 유지 온도 및 유지 시간을 조절하는 것을 특징으로 한다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 금형용 강재는 탄소(C) : 0.25~0.35중량%, 실리콘(Si) : 0.2~0.35중량%, 망간(Mn) : 0.8~1.0중량%, 인(P) : 0중량% 초과 내지 0.015중량% 이하, 황(S) : 0중량% 초과 내지 0.01중량% 이하, 크롬(Cr) : 1.0~1.2중량%, 니켈(Ni) : 0.2~0.4중량%, 몰리브덴(Mo) : 0.2~0.4중량%, 바나듐(V) : 0.03~0.05 중량%, 보론(B) : 0.002~0.004중량%, 티타늄(Ti) : 0.02~0.035 중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 조성되며, 상기의 수학식 1 및 수학식 2에 따른 템퍼링 후 경도를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 강재의 템퍼링 방법을 이용하면 금형용 강재 제조에 있어서 목표로 하는 경도에 부합하는 템퍼링 조건을 예측할 수 있다. 따라서, 보다 쉽게 금형용 강재 등 템퍼링을 통하여 경도 조정이 필요한 강재를 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 강재의 템퍼링 방법을 이용하면, 제조된 금형용 강재의 경도를 미리 예측할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에서 측정된 적용된 다양한 템퍼링 조건 및 경도를 나타낸 것이다.
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. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 강재의 템퍼링 방법, 이를 이용한 금형용 강재 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 발명자들은 오랜 연구 결과, 강재, 특히 금형용 강재의 템퍼링(Tempering) 시에, 템퍼링 유지온도 및 유지시간이 하기 수학식 1 및 수학식 2와 같이, 템퍼링 후 로크웰 경도와 일정한 관계를 갖는 것을 선형회기분석을 통하여 알아내었다.
[수학식 1]
X1 = T(20 + Log10 t) / 1000
[수학식 2]
H = -1.6397X1 + 56.455 (X1 < 17)
H = -4.9419X1 + 114.79 (X1 ≥ 17)
(T는 템퍼링 유지온도(K), t는 템퍼링 유지시간(hour), H는 템퍼링 후 로크웰 경도(HRC)를 의미함)
수학식 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 템퍼링 후 로크웰 경도(H)는 어떠한 파라미터(X1)와 상관 관계를 갖는다. 또한, 수학식 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 그 파라미터(X1)는 템퍼링 유지온도(T) 및 템퍼링 유지시간(t)과 상관 관계를 갖는다.
즉, 상기 수학식 1 및 수학식 2에 의하면 템퍼링 후 목표로 하는 로크웰 경도(H)가 정해지면, 그에 부합하도록 템퍼링 유지온도 및 유지시간을 조절할 수 있다. 또한, 템퍼링 유지온도 및 유지시간이 정해지면, 제조되는 강재의 로크웰 경도를 예측할 수 있다.
상기의 수학식 1 및 수학식 2를 이용하면, 금형용 강의 경도 예측 혹은 템퍼링시 유지온도 및 유지시간을 쉽게 조절할 수 있다.
강재는 조직 균일화 및 경도 확보 등을 위하여 열처리를 실시하는데, 이때 열처리된 강재는 경도는 높으나, 취성이 강하다. 따라서, 템퍼링을 통하여 경도를 조정하면서 취성을 개선할 필요가 있다. 금형용 강에서 템퍼링 후 경도는 로크웰 경도(HRC) 28~34가 바람직하다. 템퍼링 후 경도가 로크웰 경도(HRC) 34를 초과하는 경우 여전히 취성이 강할 수 있으며, 템퍼링 후 경도가 로크웰 경도(HRC) 28 미만인 경우 금형용 강으로서 경도가 불충분해질 수 있다. 한편, 템퍼링 전 경도는 템퍼링에 의하여 상기 범위의 경도로 조절이 가능하도록, 로크웰 경도(HRC) 45~55 정도가 바람직하다.
본 발명에서, 템퍼링 후 로크웰 경도(HRC)가 28~34가 되도록 하려면, 우선 수학식 2에 의하여 파라미터(X1)를 결정하고, 그에 따라 템퍼링 조건, 즉 수학식 1의 파라미터(X1)에 부합하는 템퍼링 유지온도(T) 및 유지시간(t)을 조절할 수 있다. 이 경우 파라미터(X1)은 13~17정도가 된다.
본 발명이 적용될 수 있는 템퍼링 유지온도는 350~550℃ 범위 내에서 조절되는 것이 보다 바람직하다. 템퍼링 유지온도가 350℃ 미만일 경우, 템퍼링에 의한 경도 조정, 취성 개선 등의 효과가 불충분한 관계로 경도 혹은 템퍼링 조건에 대한 예측 정확성이 저하될 수 있다. 반대로, 템퍼링 유지온도가 550℃를 초과하는 경우, 템퍼링에 의한 경도 감소가 지나치게 커지므로 마찬가지로 경도 혹은 템퍼링 조건에 대한 예측 정확성이 저하될 수 있다.
또한, 본 발명이 적용될 수 있는 템퍼링 유지시간은 1시간 ~ 10시간 범위 내에서 조절되는 것이 보다 바람직하다. 템퍼링 유지시간이 1시간 미만인 경우, 템퍼링에 의한 경도 조정, 취성 개선 등의 효과가 불충분한 관계로 경도 혹은 템퍼링 조건에 대한 예측 정확성이 저하될 수 있다. 반대로, 템퍼링 유지시간이 10시간을 초과하는 경우, 경도 혹은 템퍼링 조건에 대한 예측 정확성과 무관하게 지나친 템퍼링으로 인하여 강재의 생산성이 저하될 수 있다.
상기 수학식 1 및 수학식 2를 적용하면 다양한 강재, 특히 하기와 같은 금형용 강 제조시 목표로 하는 경도에 따라 템퍼링 유지온도 및 유지시간을 조절할 수 있으며, 또한, 템퍼링 유지온도 및 유지시간을 통하여 제조되는 금형용 강재의 경도를 쉽게 예측할 수 있다.
본 발명에 따른 금형용 강재는 탄소(C) : 0.25~0.35중량%, 실리콘(Si) : 0.2~0.35중량%, 망간(Mn) : 0.8~1.0중량%, 인(P) : 0중량% 초과 내지 0.015중량% 이하, 황(S) : 0중량% 초과 내지 0.01중량% 이하, 크롬(Cr) : 1.0~1.2중량%, 니켈(Ni) : 0.2~0.4중량%, 몰리브덴(Mo) : 0.2~0.4중량%, 바나듐(V) : 0.03~0.05 중량%, 보론(B) : 0.002~0.004중량%, 티타늄(Ti) : 0.02~0.035 중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 조성될 수 있다.
이는 상기 조성을 갖는 인고트를 주조하여 주조재를 형성하고, 이를 업세팅, 자유단조하여 단조재를 형성한 후, 열처리 및 템퍼링을 통하여 제조할 수 있다.
이때, 열처리는 다양한 조건으로 실시될 수 있으나, 경도 향상 및 경도 분산성을 확보하는 측면에서 800~900℃로 가열하여 8시간 ~ 30시간 동안 유지한 후, 10~100℃/sec의 냉각속도로 Ms점 이하의 마르텐사이트 온도역까지 냉각하는 방식으로 실시되는 것이 보다 바람직하다. 상기 조성과 열처리 조건에서, 템퍼링 전 로크웰 경도(HRC) 45~55를 나타낼 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 금형용 강재를 이루는 각 성분에 대하여 설명하기로 한다.
탄소(C)는 경도를 확보하기 위하여 첨가된다. 상기 탄소는 강재 전체 중량의 0.25~0.35중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소가 0.25중량% 미만으로 첨가되면 필요한 경도를 만족시킬 수 없다. 반대로, 탄소의 함량이 0.35중량%를 초과하면 경도의 과도한 상승으로 인해 기계 가공성이 저하되는 문제점이 있다.
실리콘(Si)은 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가되며, 고용강화 효과도 가진다. 상기 실리콘은 강재 전체 중량의 0.2~0.35중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘의 첨가량이 0.2중량% 미만이면 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 실리콘의 첨가량이 0.35중량%를 초과하면 강중에 규산염이 생성되어 기계가공성을 저하시킬 뿐만 아니라, 표면 경면성을 해치게 되는 문제점이 있다.
망간(Mn)은 경화능을 향상시키며, 또한 경도균일성 향상에 기여한다. 상기 망간은 강재 전체 중량의 0.8~1.0중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간이 0.8중량% 미만으로 첨가되면 고용강화 효과 및 경화능 향상 효과가 불충분하다. 반대로 망간의 첨가량이 1.0중량%를 초과하면 기계가공성을 크게 저하시키는 문제점이 있다.
인(P)은 강도 향상에 기여하나, 과다 첨가되면 용접성이 악화되는 문제가 있다. 이에 본 발명에서는 인의 함량을 강재 전체 중량의 0중량% 초과 내지 0.015중량% 이하로 제한하였다.
황(S)은 가공성 증대에 기여하나, 강 중 과다 함유되면 강의 용접성 등 물성을 저해할 수 있다. 이에 본 발명에서는 황의 함량을 강재 전체 중량의 0중량% 초과 내지 0.01중량% 이하의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
크롬(Cr)은 소입성을 증가시키고 탄화물을 만들어 내충격성을 증대시키는 원소로써 Mn 함량의 저감에 따른 소입성을 보상하고, Mo, V 등과 복합 화합물 형성에 의한 템퍼링 저항성을 증대시킨다. 상기 크롬은 강재 전체 중량의 1.0~1.2중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 크롬이 1.0중량% 미만으로 첨가되면 그 첨가 효과가 불충분하다. 또한, 크롬의 함량이 1.2중량%를 초과하면 기계가공성이 저하되는 문제점이 있다.
니켈(Ni)은 인성 및 경화능을 향상시키는 역할을 한다. 상기 니켈은 강재 전체 중량의 0.2~0.4중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 니켈의 첨가량이 0.2중량% 미만이면 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 0.4중량%를 초과하며, 적열취성 유발 등의 문제점이 있다.
몰리브덴(Mo)은 경화능 및 내마모성을 향상시킨다. 몰리브덴은 강재 전체 중량의 0.2~0.4중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 몰리브덴의 첨가량이 0.2중량% 미만으로는 그 효과가 충분하지 않고, 0.4중량%를 초과하면 취성이 발생되는 문제점이 있다.
바나듐(V)은 V(C,N)과 같은 석출물을 형성하여 강도 향상에 기여하고 경화능을 향상시키는 원소이다. 상기 바나듐은 강재 전체 중량의 0.03~0.05중량%로 첨가하는 것이 바람직하다. 바나듐의 첨가량이 0.03중량% 미만인 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 바나듐의 첨가량이 0.05중량%를 초과하면, 취성이 발생되는 문제점이 있다.
티타늄(Ti)은 질소(N)와 결합하여 TiN 석출물을 형성하여 인성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 티타늄은 강재 전체 중량의 0.02~0.035중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 티타늄의 첨가량이 0.02중량% 미만이면 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 티타늄의 함량이 0.035중량%를 초과하면 질소(N)와 결합하지 못한 고용 티타늄이 탄소(C)와 결합하여 탄화물을 형성하게 되어 인성을 저하시키는 문제점이 발생한다.
보론(B)은 페라이트의 핵생성 억제를 통해 강의 경화능을 향상시키며, BN으로서 석출되면 고용 N을 저하시켜서 인성을 향상시키는 원소이다. 상기 보론은 강재 전체 중량의 0.002~0.004중량％로 첨가되는 것이 바람직하다. 보론의 첨가량이 0.002중량% 미만인 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 보론의 첨가량이 0.004중량%를 초과하면 강재의 취성이 높아진다.
실시예
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 시편의 제조
표 1에 도시된 조성을 가지며, 로크웰 경도(HRC)가 50.0인 시편을 표 2에 기재된 템퍼링 유지온도 및 유지시간 조건으로 템퍼링을 실시하였다.
[표 1] (단위 : 중량%)
Figure 112011094420993-pat00001
템퍼링한 후 각 시편에 대하여 경도를 측정하였다. 또한, 상기 유지온도 및 유지시간에 대하여 전술한 식 1 및 식 2에 근거하여 예측 경도를 계산하였다. 그 결과를 표 2 및 도 1에 나타내었다.
표 2 및 도 1을 참조하면, 수학식 1 및 수학식 2에 따라 예측되는 로크웰 경도의 경우, 실측된 로크웰 경도와 거의 유사함을 볼 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 강재의 템퍼링 방법은 금형용 강재 등 템퍼링이 수행된 강재에 대하여 템퍼링 후의 경도를 쉽게 예측할 수 있다. 나아가, 목표로 하는 경도를 확보하기 위하여 템퍼링 유지온도 및 유지시간을 조절할 수 있다.
[표 2]
Figure 112011094420993-pat00002

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 강재를 템퍼링(Tempering)하되,
    [수학식 1]
    X1 = T(20 + Log10 t) / 1000
    [수학식 2]
    H = -1.6397X1 + 56.455 (X1 < 17)
    H = -4.9419X1 + 114.79 (X1 ≥ 17)
    (T는 템퍼링 유지온도(K), t는 템퍼링 유지시간(hour), H는 템퍼링 후 로크웰 경도(HRC)를 의미함)
    상기 수학식 1 및 수학식 2에 따라 목표로 하는 템퍼링 후 로크웰 경도를 갖도록 템퍼링 유지 온도 및 유지시간을 조절하는 것을 특징으로 하는 강재의 템퍼링 방법.
  2. 제1에 있어서,
    상기 템퍼링 방법은
    템퍼링 후 로크웰 경도(HRC)가 28~34가 되도록, 상기 템퍼링 유지온도 및 유지시간을 조절하는 것을 특징으로 하는 강재의 템퍼링 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 템퍼링 유지온도는 350~550℃ 범위 내에서 조절되고,
    상기 템퍼링 유지시간은 1시간 ~ 10시간 범위 내에서 조절되는 것을 특징으로 하는 강재의 템퍼링 방법.
  4. 탄소(C) : 0.25~0.35중량%, 실리콘(Si) : 0.2~0.35중량%, 망간(Mn) : 0.8~1.0중량%, 인(P) : 0중량% 초과 내지 0.015중량% 이하, 황(S) : 0중량% 초과 내지 0.01중량% 이하, 크롬(Cr) : 1.0~1.2중량%, 니켈(Ni) : 0.2~0.4중량%, 몰리브덴(Mo) : 0.2~0.4중량%, 바나듐(V) : 0.03~0.05 중량%, 보론(B) : 0.002~0.004중량%, 티타늄(Ti) : 0.02~0.035 중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 조성되는 단조재를 열처리하여 로크웰 경도(HRC)가 45~55가 되도록 하는 단계; 및
    미리 정해진 경도를 갖도록 상기 열처리된 강재를 템퍼링하는 단계를 포함하되,
    상기 템퍼링은
    [수학식 1]
    X1 = T(20 + Log10 t) / 1000
    [수학식 2]
    H = -1.6397X1 + 56.455 (X1 < 17)
    H = -4.9419X1 + 114.79 (X1 ≥ 17)
    (T는 템퍼링 유지온도(K), t는 템퍼링 유지시간(hour), H는 템퍼링 후 로크웰 경도(HRC)를 의미함)
    상기 수학식 1 및 수학식 2에 따라, 미리 정해진 경도가 되도록 템퍼링 유지 온도 및 유지 시간을 조절하는 것을 특징으로 하는 금형용 강재 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 미리 정해진 경도는
    로크웰 경도(HRC) 28~34 범위 내에서 결정되는 것을 특징으로 하는 금형용 강재 제조 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 열처리는
    800~900℃로 가열하여 8시간 ~ 30시간 동안 유지한 후, 10~100℃/sec의 냉각속도로 Ms점 이하의 마르텐사이트 온도역까지 냉각하는 것을 특징으로 하는 금형용 강재 제조 방법.
  7. 탄소(C) : 0.25~0.35중량%, 실리콘(Si) : 0.2~0.35중량%, 망간(Mn) : 0.8~1.0중량%, 인(P) : 0중량% 초과 내지 0.015중량% 이하, 황(S) : 0중량% 초과 내지 0.01중량% 이하, 크롬(Cr) : 1.0~1.2중량%, 니켈(Ni) : 0.2~0.4중량%, 몰리브덴(Mo) : 0.2~0.4중량%, 바나듐(V) : 0.03~0.05 중량%, 보론(B) : 0.002~0.004중량%, 티타늄(Ti) : 0.02~0.035 중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 조성되며,
    [수학식 1]
    X1 = T(20 + Log10 t) / 1000
    [수학식 2]
    H = -1.6397X1 + 56.455 (X1 < 17)
    H = -4.9419X1 + 114.79 (X1 ≥ 17)
    (수학식 1에서 H는 템퍼링 후 로크웰 경도(HRC), T는 템퍼링 유지온도(K), t는 템퍼링 유지시간(hour)을 의미함)
    상기 수학식 1 및 수학식 2에 따른 템퍼링 후 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 금형용 강재.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 X1 은
    13~17인 것을 특징으로 하는 금형용 강재.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004091840A (ja) 2002-08-30 2004-03-25 Hitachi Metals Ltd 被削性および磨き性に優れた金型用鋼材
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