KR101388409B1 - 비조질강 및 그 제조 방법 - Google Patents

비조질강 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101388409B1
KR101388409B1 KR1020120020053A KR20120020053A KR101388409B1 KR 101388409 B1 KR101388409 B1 KR 101388409B1 KR 1020120020053 A KR1020120020053 A KR 1020120020053A KR 20120020053 A KR20120020053 A KR 20120020053A KR 101388409 B1 KR101388409 B1 KR 101388409B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steel
weight
less
sulfur
manufacturing
Prior art date
Application number
KR1020120020053A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130098488A (ko
Inventor
홍석우
김상하
Original Assignee
현대제철 주식회사
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 현대제철 주식회사 filed Critical 현대제철 주식회사
Priority to KR1020120020053A priority Critical patent/KR101388409B1/ko
Publication of KR20130098488A publication Critical patent/KR20130098488A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101388409B1 publication Critical patent/KR101388409B1/ko

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/26Methods of annealing
    • C21D1/28Normalising
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226Hot rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING 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
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C21D8/0263Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment following hot rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron

Landscapes

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

Abstract

가공성이 우수한 베이나이트계 비조질강 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 비조질강은 중량%로, 탄소(C) : 0.25~0.35%, 실리콘(Si) : 0.5~0.9%, 망간(Mn) : 1.0~1.6%, 황(S) : 0.1~0.35%, 구리(Cu) : 0.1~0.2%, 니켈(Ni) : 0.05~0.1%, 크롬(Cr) : 1.0~1.5%, 몰리브덴(Mo) : 0.1~0.15%, 알루미늄(Al) : 0.01~0.05%, 보론(B) : 0.0005~0.005%, 지르코늄(Zr) : 0.02~0.1% 및 나머지 Fe와 기타 불가피한 불순물로 이루어지고, 주된 조직이 베이나이트인 것을 특징으로 한다.

Description

비조질강 및 그 제조 방법 {NON QUENCHED AND TEMPERED STEEL AND METHOD OF MANUFACTURING THE NON QUENCHED AND TEMPERED STEEL}
본 발명은 비조질강 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가공성이 우수한 베이나이트계 비조질강 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
엔진, 미션, 샤시 등의 자동차 부품에 적용되는 소재는 친환경, 고출력, 고품질의 목표 하에 고강도화되고 있는 추세이다.
이러한 자동차 부품용 소재는 주로 기계 구조용 합금강이 사용된다. 기계 구조용 합금강은 일반적으로 열간 압연 또는 냉간 압연에 의한 합금강의 제조 과정, QT(Quenching and Tempering)와 같은 조질 처리 과정, 그리고 절삭 가공 과정을 거쳐 제조된다.
그러나, 상기의 조질 처리 과정은 시간 및 비용을 요하는 바, 상기의 조질 처리 과정을 생략하여 원가절감, 생산성 향상 등을 추구하기 위하여 비조질강(non quenched and tempered steel)이 개발되었다.
비조질강은, 주된 조직이 통상 페라이트와 펄라이트이다. 그러나, 이 경우, 강도 향상에 한계가 있어, 최근에는 경화능을 높인 베이나이트계 비조질강에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다. 그러나, 베이나이트계 비조질강의 경우, 고경도화에 따른 가공성이 매우 낮은 문제점이 있다.
본 발명에 관련된 배경기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2009-0109548호(2009.10.20. 공개)에 개시되어 있는 파단 분리성 및 피삭성이 우수한 열간 단조용 비조질강과 열간 압연 강재 및 열간 단조 비조질강 부품이 있다.
본 발명의 하나의 목적은 망간(Mn), 황(S), 지르코늄(Zr) 등의 성분 제어를 통하여, 페라이트계 비조질강 혹은 펄라이트계 비조질강에 비하여 고경도를 가지면서, 가공성이 우수한 베이나이트계 비조질강을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기의 가공성이 우수한 베이나이트계 비조질강을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 비조질강은 중량%로, 탄소(C) : 0.25~0.35%, 실리콘(Si) : 0.5~0.9%, 망간(Mn) : 1.0~1.6%, 황(S) : 0.1~0.35%, 구리(Cu) : 0.1~0.2%, 니켈(Ni) : 0.05~0.1%, 크롬(Cr) : 1.0~1.5%, 몰리브덴(Mo) : 0.1~0.15%, 알루미늄(Al) : 0.01~0.05%, 보론(B) : 0.0005~0.005%, 지르코늄(Zr) : 0.02~0.1% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지고, 주된 조직이 베이나이트인 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 비조질강에는 중량%로, 인(P) : 0.03% 이하, 질소(N) : 0.008% 이하 및 산소(O) : 0.003% 이하가 포함될 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 비조질강 제조 방법은 (a) 중량%로, 탄소(C) : 0.25~0.35%, 실리콘(Si) : 0.5~0.9%, 망간(Mn) : 1.0~1.6%, 황(S) : 0.1~0.35%, 구리(Cu) : 0.1~0.2%, 니켈(Ni) : 0.05~0.1%, 크롬(Cr) : 1.0~1.5%, 몰리브덴(Mo) : 0.1~0.15%, 알루미늄(Al) : 0.01~0.05%, 보론(B) : 0.0005~0.005%, 지르코늄(Zr) : 0.02~0.1% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 잉곳을 마련하는 단계; 상기 잉곳을 900~1000℃의 마무리압연온도 조건으로 열간압연하는 단계; 및 상기 열간압연된 강재를 HTN(High Temperature Normalizing) 처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 HTN 처리는 1100~1300℃에서 20분~1시간동안 유지한 후, 공냉하는 방식으로 실시될 수 있다.
본 발명에 따른 비조질강은 합금 성분, 특히 황(S)의 함량을 0.1~0.35중량%로 조절함으로써, 칩처리성 등에 유효한 MnS 개재물을 강중에 정출시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 비조질강은 지르코늄(Zr) 첨가에 따라, MnS 개재물의 정출 이전에 지르코늄 탄질화물이 형성됨으로써, MnS 핵생성 위치를 다량 형성할 수 있고, 이에 따라 MnS 개재물의 미세정출을 보다 용이하게 유도할 수 있다.
그 결과, 본 발명에 따른 비조질강은 브리넬 경도(HB) 340 이상을 가지면서도, 드릴링 가공시 발생하는 가공칩의 사이즈를 줄일 수 있어 우수한 가공성을 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비조질강 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 시편 No. 1~6에 따른 비조질강 시편들의 건식 드릴가공성 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 시편 No. 1~6에 따른 비조질강 시편들의 습식 드릴가공성 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 4 및 도 5는 시편 No. 1~6에 따른 비조질강 시편들의 건식 및 습식 드릴가공후, 발생된 칩의 형상을 나타낸 것이다.
도 6 및 도 7은 시편 No. 1~6에 따른 비조질강 시편들의 비금속 개재물을 나타낸 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. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비조질강 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
비조질강
본 발명에 따른 비조질강은 중량%로, 탄소(C) : 0.25~0.35%, 실리콘(Si) : 0.5~0.9%, 망간(Mn) : 1.0~1.6%, 황(S) : 0.1~0.35%, 구리(Cu) : 0.1~0.2%, 니켈(Ni) : 0.05~0.1%, 크롬(Cr) : 1.0~1.5%, 몰리브덴(Mo) : 0.1~0.15%, 알루미늄(Al) : 0.01~0.05%, 보론(B) : 0.0005~0.005% 및 지르코늄(Zr) : 0.02~0.1%를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 비조질강에는 중량%로, 인(P) : 0.03% 이하, 질소(N) : 0.008% 이하 및 산소(O) : 0.003% 이하가 포함될 수 있다 .
상기 성분들 외 나머지는 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다.
본 발명에 따른 비조질강은 크롬(Cr), 니켈(Ni), 몰리브덴(Mo), 보론(B) 등의 경화능 향상 성분의 첨가에 따라 주된 조직, 즉 전체 조직의 50vol% 이상인 조직이 베이나이트가 될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 비조질강에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.
탄소(C)
본 발명에서 탄소(C)는 비조질강의 강도를 확보하기 위하여 첨가된다.
상기 탄소는 비조질강 전체 중량의 0.25~0.35중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 탄소의 첨가량이 0.25중량% 미만인 경우, 목표로 하는 경도 확보가 어렵다. 반대로, 탄소의 첨가량이 0.35중량%를 초과할 경우 인성 및 가공성이 저하되는 문제점이 있다.
실리콘(Si)
본 발명에서 실리콘(Si)은 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가되며, 또한 고용 강화 효과를 향상시키는 역할을 한다.
상기 실리콘은 비조질강 전체 중량의 0.5~0.9중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 실리콘의 첨가량이 0.5중량% 미만일 경우 실리콘 첨가에 따른 탈산 효과 및 고용 강화 효과가 불충분하다. 반대로, 실리콘의 첨가량이 0.9중량%를 초과할 경우 제조되는 비조질강의 인성 및 가공성을 저하시키는 문제점이 있다.
망간(Mn)
본 발명에서 망간(Mn)은 고용강화 원소로써 매우 효과적이며 제조되는 비조질강의 강도 확보에 효과적인 원소이다.
상기 망간은 비조질강 전체 중량의 1.0~1.6중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 망간의 첨가량이 1.0중량% 미만인 경우, 망간 첨가에 따른 고용강화 효과 및 강도 확보 효과가 불충분하다. 반대로, 망간의 첨가량이 1.6중량%를 초과할 경우, 인성을 악화시키는 문제점이 있다.
황(S)
황(S)은 본 발명에 따른 비조질강의 피삭성 혹은 가공성을 향상시키기 위하여 첨가된다.
상기 황은 비조질강 전체 중량의 0.1~0.35중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 황의 첨가량이 0.1중량% 미만인 경우, MnS 개재물 형성이 불충분하여 가공성 향상에 기여하지 못한다. 이에 따라 황의 첨가량이 0.1중량% 미만인 경우, 드릴링 가공시 롱칩(long chip)이 형성된다. 반대로, 황(S)의 함량이 0.35중량%를 초과할 경우 강이 찢어짐을 유발하고, 거대 개재물 형성에 의하여 표면처리시 결함의 원인이 된다.
구리(Cu)
구리(Cu)는 미세 석출물을 조장하여 강도 상승에 기여한다.
상기 구리는 비조질강 전체 중량의 0.1~0.2중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 구리의 첨가량이 0.1중량% 미만일 경우, 그 첨가에 따른 강도 상승 효과가 불충분하다. 반대로, 구리의 첨가량이 0.2중량%를 초과하는 경우, 비조질강의 인성이 저하되는 문제점이 있다.
니켈(Ni)
니켈(Ni)은 경화능을 증대시키고, 인성을 향상시키는데 기여한다.
상기 니켈은 비조질강 전체 중량의 0.05~0.1중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 니켈의 첨가량이 0.05중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 니켈의 첨가량이 0.1중량%를 초과하는 경우, 비조질강 제조 원가가 크게 상승할 수 있다.
크롬(Cr)
크롬(Cr)은 경화능 향상 원소로 첨가되어 페라이트(ferrite)/펄라이트(pearlite) 조직을 베이나이트(bainite) 조직으로 변태시킴으로써, 본 발명에 따른 비조질강의 낮은 탄소 함량에 따른 강도를 보상하는 역할을 한다.
상기 크롬은 비조질강 전체 중량의 1.0~1.5중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 크롬의 첨가량이 1.0중량% 미만일 경우 강도 보상 효과가 미미하다. 반대로, 크롬의 첨가량이 1.5중량%를 초과하는 경우, 인성 및 가공성이 저하되는 문제점이 있다.
몰리브덴(Mo)
몰리브덴(Mo)은 강도 및 인성 향상에 기여한다.
상기 몰리브덴은 비조질강 전체 중량의 0.1~0.15중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 몰리브덴의 첨가량이 0.1중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 몰리브덴의 첨가량이 0.15중량%를 초과할 경우, HTN(High Temperature Normalizing) 처리 후 경도를 현저히 상승시켜 가공성을 저하시키며, 또한 비조질강 제조 원가를 크게 상승시킬 수 있다.
알루미늄(Al)
알루미늄(Al)은 우수한 탈산 효과를 제공하며, 또한 질소(N)와 결합하여 입자미세화에 기여한다.
상기 알루미늄은 비조질강 전체 중량의 0.01~0.05중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 알루미늄의 첨가량이 0.01중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 알루미늄의 첨가량이 0.05중량%를 초과하는 경우, Al2O3를 과다하게 생성하여 제조되는 비조질강의 인성을 저하시킬 수 있다.
보론(B)
보론(B)은 미량만 첨가하여도 고용상태로 존재시 소입성을 증가시키고 HTN 처리시 경화능을 향상시키는 역할을 한다.
상기 보론은 비조질강 전체 중량의 0.0005~0.005중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 보론의 첨가량이 0.0005중량% 미만일 경우, 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 보론의 첨가량이 0.005중량%를 초과하는 경우, 경화능의 산포가 심하여 강도 편차 등을 발생시킨다.
지르코늄(Zr)
지르코늄(Zr)은 강력한 산화물, 질화물 형성원소로서, 강 내에 형성된 MnS 개재물의 미세분산 석출을 유도하고, 연신을 저해하여 MnS 개재물의 이방성을 개선시킨다. MnS 개재물의 이방성 개선에 따라 강의 가공성 향상 및 후공정 크랙 저감이 향상될 수 있다.
상기 지르코늄은 비조질강 전체 중량의 0.02~0.1중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 지르코늄의 함량이 0.02 중량% 미만일 경우 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 지르코늄의 첨가량이 0.1중량%를 초과하는 경우, 침상향 지르코늄 탄유화물 석출이 유발되어 강의 가공성 등을 오히려 저하시킬 수 있다.
인(P)
인(P)은 입게 편석성 원소로서, 강의 인성을 저하시키고 충격 특성을 저해하며, 공정 중 크랙을 유발한다.
이에 본 발명에서는 인의 함량을 비조질강 전체 중량의 0.03중량% 이하로 제한하였다.
질소(N)
질소(N)는 알루미늄 등과 결합하여 질화물을 형성함으로써 오스테나이트 결정립 미세화에 따른 기계적 특성 향상에 기여한다. 그러나, 질소의 과다 함유는 열간단조성을 저해한다.
이에 본 발명에서는 질소의 함량을 비조질강 전체 중량의 0.008중량% 이하로 제한하였다.
산소(O)
산소(O)는 강 중의 산화성 원소와 결합하여 비금속개재물을 형성하여 강의 기계적 성질 및 피로 특성을 저해한다.
이에 본 발명에서는 산소의 함량을 비조질강 전체 중량의 0.003중량% 이하로 제한하였다 .
비조질강 제조 방법
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비조질강 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1을 참조하면, 도시된 비조질강 제조 방법은 잉곳 마련 단계(S110), 열간압연 단계(S120) 및 HTN 처리 단계(S130)를 포함한다.
잉곳 마련 단계(S110)에서는 전술한 조성을 갖는 잉곳을 마련한다.
다음으로, 열간압연 단계(S120)는 잉곳을 열간압연한다. 이때, 열간압연은 900~1000℃의 마무리압연온도 조건으로 실시되는 것이 바람직하다. 상기 마무리압연온도 조건에서, 열간압연 후 냉각 전 강판의 조직이 안정된 오스테나이트 상이 될 수 있다. 마무리압연온도가 1000℃를 초과할 경우 오스테나이트 결정립이 조대화되어 강도 확보가 어려워질 수 있다. 반대로, 마무리 온도가 900℃ 미만이면, 이상역 압연에 의한 혼립 조직이 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있다.
열간압연 후에는 상온 정도까지 공냉하는 과정이 수행될 수 있다.
다음으로, HTN 처리 단계(S130)에서는 열간압연된 강재를 HTN(High Temperature Normalizing) 처리한다. HTN 처리는 1100~1300℃에서 20분~1시간동안 유지한 후, 공냉하는 방식으로 실시될 수 있다. HTN 처리 온도가 1100℃ 미만이거나, HTN 처리 시간이 20분 미만인 경우, 성분 편석에 의한 균질한 물성을 얻기 어렵다. 반대로, HTN 처리 온도가 1300℃를 초과하거나, HTN 처리 시간이 1시간을 초과하는 경우, 강의 물성이 열화될 수 있다.
상기에서는 비조질강 제조 관점에서 HTN 처리를 기재하였으나, HTN 처리는 자동차 부품 등의 제조 관점에서 열간 단조로 대체될 수 있다. 즉, 비조질강을 이용한 자동자 부품 등의 제조는 잉곳 제조, 열간압연 및 열간단조를 포함하는 과정으로 수행될 수 있다. 이때, 열간단조는 1100~1300℃에서 20분~1시간동안 단조한 후, 공냉하는 방식으로 실시될 수 있다.
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. 비조질강 시편의 제조
표 1 및 표 2에 기재된 조성을 이용하여, 6종의 비조질강 시편을 제조하였다. 시편 No. 1~6에 따른 각각의 비조질강 시편의 제조를 위하여, 황(S)의 함량을 변화시키면서 조성을 설계한 후, 진공유도용해로를 이용하여 각각 50Kg의 잉곳을 제작하였다. 이 후, 각각의 잉곳을 5S 압연비로 950℃의 마무리압연온도 조건으로 압연한 뒤, 1200℃에서 30분동안 HTN(High Temperature Normalizing) 처리한 후, 상온까지 공냉하였다.
[표 1] (단위 : 중량%)
Figure 112012016123314-pat00001
[표 2] (단위 : 중량%)
Figure 112012016123314-pat00002
표 1 및 표 2에서, No.1~3에 따른 비조질강 시편들의 경우, 황의 함량이 본 발명에서 제시한 범위에 미치지 못하는 것들이다. 반대로, 시편 No. 4~6에 따른 비조질강 시편의 경우, 황의 함량이 본 발명에서 제시한 범위에 부합하는 것들이다.
2. 경도 및 가공력 평가
(1) 경도 평가
경도는 브리넬 경도기를 이용하여, 각각의 비조질강 시편을 각각 5회 측정한 후, 상한값/하한값을 제외한 중간값의 평균값을 나타내었다.
표 2를 참조하면, 시편 No. 1~6에 따른 비조질강 시편들 모두 브리넬 경도(HB) 345~366을 나타내어, 경도에는 큰 차이점이 없는 것을 볼 수 있다.
(2) 가공성 평가
가공성 평가는 머시닝센터를 이용하여 건식 및 습식으로 수행하였으며, 가공력 측정은 Kisltler社의 회전식 공구동력계를 이용하였다. 초경드릴날(Φ10)을 이용하여 3,000 RPM, 0.035mm/rev의 조건으로 측정하였다.
동일 드릴 가공 조건에서 가공력(Force)가 낮을수록 가공성이 좋다고 볼 수 있다.
도 2는 시편 No. 1~6에 따른 비조질강 시편들의 건식 드릴가공성 평가 결과를 나타낸 것이고, 도 3은 시편 No. 1~6에 따른 비조질강 시편들의 습식 드릴가공성 평가 결과를 나타낸 것이다.
도 2 및 도 3에서, Fz는 z축 방향 가공력을 의미하고, Mz는 Z축 방향 모멘트를, Fa는 x축과 y축 방향의 힘에 대한 합을 의미하며, 이하에서는 Fz값을 기준으로 설명하기로 한다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 습식 드릴가공성 평가 및 건식 드릴가공성 평가 모두에서 황의 함량에 따라서 비슷한 가공력의 변화를 나타내었다.
특히 실제 가공공정과 유사한 습식 가공성 평가결과에서는 황(S)의 함량에 따라 가공력이 줄어들고 있음을 알 수 있었고, 특히 황의 첨가량이 0.002중량%인 시편 No. 5에 따른 비조질강 시편의 경우, 황의 함량이 극소인 시편 No. 1에 따른 비조질강 시편에 비하여, 75%정도의 가공력만으로 동일한 가공이 수행됨을 알 수 있다.
도 4 및 도 5는 시편 No. 1~6에 따른 비조질강 시편들의 건식 및 습식 드릴가공후, 발생된 칩의 형상을 나타낸 것이다.
(S)함량이 없거나, 불충분할 경우(시편 No. 1~3에 따른 비조질강 시편)에는 상대적으로 롱 칩(long chip)이 발생하였으며, 황의 함량이 0.1중량%를 초과하는 시편 No. 4~6에 따른 비조질강 시편들의 경우, 칩의 길이가 매우 짧아짐을 알 수 있다. 이는 건식과 습식에서 모두 나타나는 양상이었고, 건식일 경우 칩의 색깔이 S함량 증가에 따라 적색에서 점차 푸른색으로 바뀜을 알 수 있다. 이는 강의 가공성에 유효한 MnS 개재물의 양이 많아짐에 따른 것이다.
MnS 개재물은 기지 내에 존재하여 마이크로크랙의 시작점이 될수 있고 또한 기지내에 윤활제적인 역할을 해줌으로 인해 가공력을 줄여주고 또한 칩의 형성을 짧게 할 수 있는 것으로 볼 수 있다. 가공칩의 형상이 짧을 수록 공구마모량을 줄이고 실제 작업 시에 칩처리성을 우수하게 해주어 가공에 유리하다.
도 6 및 도 7은 시편 No. 1~6에 따른 비조질강 시편들의 비금속 개재물을 나타낸 사진이다.
비금속개재물은 광학현미경을 이용해 크기 및 분포를 측정하였다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 황의 함량이 증가할수록 비금속 개재물의 수가 늘어나는 것을 볼 수 있으며, 이러한 비금속 개재물의 대부분을 차지하는 MnS 개재물이 가공성 향상에 크게 기여한다.
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.
S110 : 잉곳 마련 단계
S120 : 열간압연 단계
S130 : HTN 처리 단계

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 중량%로, 탄소(C) : 0.25~0.35%, 실리콘(Si) : 0.5~0.9%, 망간(Mn) : 1.0~1.6%, 인(P) : 0.03% 이하, 황(S) : 0.1~0.35%, 구리(Cu) : 0.1~0.2%, 니켈(Ni) : 0.05~0.1%, 크롬(Cr) : 1.0~1.5%, 몰리브덴(Mo) : 0.1~0.15%, 알루미늄(Al) : 0.01~0.05%, 보론(B) : 0.0005~0.005%, 지르코늄(Zr) : 0.02~0.1%, 질소(N) : 0.008% 이하, 산소(O) : 0.003% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지고,
    주된 조직이 베이나이트인 것을 특징으로 하는 비조질강.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 비조질강은
    브리넬 경도(HB) 340~370인 것을 특징으로 하는 비조질강.
  4. 삭제
  5. (a) 중량%로, 탄소(C) : 0.25~0.35%, 실리콘(Si) : 0.5~0.9%, 망간(Mn) : 1.0~1.6%, 인(P) : 0.03% 이하, 황(S) : 0.1~0.35%, 구리(Cu) : 0.1~0.2%, 니켈(Ni) : 0.05~0.1%, 크롬(Cr) : 1.0~1.5%, 몰리브덴(Mo) : 0.1~0.15%, 알루미늄(Al) : 0.01~0.05%, 보론(B) : 0.0005~0.005%, 지르코늄(Zr) : 0.02~0.1%, 질소(N) : 0.008% 이하, 산소(O) : 0.003% 이하 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 잉곳을 마련하는 단계;
    상기 잉곳을 900~1000℃의 마무리압연온도 조건으로 열간압연하는 단계; 및
    상기 열간압연된 강재를 HTN(High Temperature Normalizing) 처리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비조질강 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 HTN 처리는
    1100~1300℃에서 20분~1시간동안 유지한 후, 공냉하는 것을 특징으로 하는 비조질강 제조 방법.
KR1020120020053A 2012-02-28 2012-02-28 비조질강 및 그 제조 방법 KR101388409B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120020053A KR101388409B1 (ko) 2012-02-28 2012-02-28 비조질강 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120020053A KR101388409B1 (ko) 2012-02-28 2012-02-28 비조질강 및 그 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130098488A KR20130098488A (ko) 2013-09-05
KR101388409B1 true KR101388409B1 (ko) 2014-04-25

Family

ID=49450270

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120020053A KR101388409B1 (ko) 2012-02-28 2012-02-28 비조질강 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101388409B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001214241A (ja) * 1999-11-24 2001-08-07 Sumitomo Metal Ind Ltd 被削性に優れた機械構造用鋼材及び機械構造部品
JP2004143579A (ja) * 2002-08-27 2004-05-20 Kobe Steel Ltd 切り屑処理性に優れた機械構造用鋼、およびその製造方法
JP2005314810A (ja) * 2004-03-31 2005-11-10 Sumitomo Metal Ind Ltd 高周波焼入れ用鋼
KR20110108795A (ko) * 2010-03-29 2011-10-06 현대제철 주식회사 고주파 및 파팅라인부 크랙민감도가 저하된 비조질강 및 그 제조 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001214241A (ja) * 1999-11-24 2001-08-07 Sumitomo Metal Ind Ltd 被削性に優れた機械構造用鋼材及び機械構造部品
JP2004143579A (ja) * 2002-08-27 2004-05-20 Kobe Steel Ltd 切り屑処理性に優れた機械構造用鋼、およびその製造方法
JP2005314810A (ja) * 2004-03-31 2005-11-10 Sumitomo Metal Ind Ltd 高周波焼入れ用鋼
KR20110108795A (ko) * 2010-03-29 2011-10-06 현대제철 주식회사 고주파 및 파팅라인부 크랙민감도가 저하된 비조질강 및 그 제조 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130098488A (ko) 2013-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101125404B1 (ko) 마텐자이트형 열간 단조용 비조질강 및 열간 단조 비조질강 부품
KR101520208B1 (ko) 기소강 및 그의 제조 방법, 및 기소강을 이용한 기계 구조 부품
WO2010082481A1 (ja) 肌焼鋼、浸炭部品、及び肌焼鋼の製造方法
JP5245997B2 (ja) 靭性に優れた高強度熱間鍛造非調質鋼及びその製造方法
KR101965520B1 (ko) 냉간 단조 부품용 압연 봉강 또는 압연 선재
CN114752849B (zh) 一种高强韧易切削非调质圆钢及其制造方法
KR101330756B1 (ko) 피삭성이 우수한 저비중 단조용 강
JP5871085B2 (ja) 冷間鍛造性および結晶粒粗大化抑制能に優れた肌焼鋼
JP6620490B2 (ja) 時効硬化性鋼
EP3272896B1 (en) Age-hardenable steel, and method for manufacturing components using age-hardenable steel
WO2015033933A1 (ja) 冷間加工性と加工後の表面性状および硬さに優れる熱延鋼板
JPWO2018061101A1 (ja)
JP5050515B2 (ja) クランクシャフト用v含有非調質鋼
JP2006206934A (ja) 高耐力比非調質鋼
KR101639166B1 (ko) 비조질강 및 이의 제조방법
JP2022130746A (ja) 非調質鍛造部品および非調質鍛造用鋼
CN115125447A (zh) 一种Nb-V复合强化高碳胀断连杆用非调质钢及生产的胀断连杆和控锻控冷工艺
KR101388409B1 (ko) 비조질강 및 그 제조 방법
KR20140002256A (ko) 비조질강 및 그 제조 방법
KR101184987B1 (ko) 고주파 열처리 후 초세립을 갖는 기계구조용 부품강 및 그 제조방법
JP2017179475A (ja) 破断分離型コネクティングロッド用成型部品、及びコネクティングロッド、並びに該コネクティングロッドの製造方法
KR20150110804A (ko) 시효 경화성 강
KR101246389B1 (ko) 비조질강
KR101280547B1 (ko) 고주파 열처리 후 초세립을 갖는 기계구조용 부품강 및 그 제조방법
CN112912526B (zh) 氧气切割性优异的高锰钢材及其制备方法

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: 20170410

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180404

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190402

Year of fee payment: 6