KR101406390B1 - 충격특성이 우수한 고강도 초미세립 선재 및 그 제조방법 - Google Patents

충격특성이 우수한 고강도 초미세립 선재 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101406390B1
KR101406390B1 KR1020120098455A KR20120098455A KR101406390B1 KR 101406390 B1 KR101406390 B1 KR 101406390B1 KR 1020120098455 A KR1020120098455 A KR 1020120098455A KR 20120098455 A KR20120098455 A KR 20120098455A KR 101406390 B1 KR101406390 B1 KR 101406390B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wire rod
wire
rolling
ferrite
strength
Prior art date
Application number
KR1020120098455A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140031747A (ko
Inventor
손일헌
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 KR1020120098455A priority Critical patent/KR101406390B1/ko
Publication of KR20140031747A publication Critical patent/KR20140031747A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101406390B1 publication Critical patent/KR101406390B1/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C21D8/06Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires
    • C21D8/065Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of rods or wires of ferrous alloys
    • 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
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • 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
    • C22C38/12Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing tungsten, tantalum, molybdenum, vanadium, or niobium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
    • 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
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005Ferrite
    • 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
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/009Pearlite

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 Steel (AREA)

Abstract

본 발명은 고강도 선재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초미세립 조직을 갖는 충격특성이 우수한 고강도 선재 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명에서는 제조공정에 있어서 가열 후 냉각하여 저온 선재압연을 실시하고, 이후 전단신선 가공을 통해 고강도뿐만 아니라 충격특성이 우수한 선재를 제조할 수 있다.

Description

충격특성이 우수한 고강도 초미세립 선재 및 그 제조방법 {HIGH IMPACT PROPERTIES AND STRENGTH STEEL WIRE ROD HAVING ULTRA FINE GRAIN AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SMAE}
본 발명은 고강도 선재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초미세립 조직을 갖는 충격특성이 우수한 고강도 선재 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
선재(wire rod)는 다양한 용도에 적합하게 사용되고 있으며, 특히 고강도를 요구하는 분야에서 많이 사용되고 있다. 이러한 선재의 강도를 높이기 위한 대표적인 방법으로서, 선재의 강도 향상에 유리한 합금원소(alloying elements)를 다량 첨가함으로써 손쉽게 강도를 향상시킬 수 있었다.
그러나, 최근에는 합금철 가격의 상승과 더불어 자동차의 고강도화 및 경량화가 동시에 요구됨에 따라, 희유금속의 자원 무기화가 지속되고 있으며, 이에 따라 합금철을 투입하지 않고도 고강도를 가지면서 동시에 합금상과 유사한 충격특성을 갖는 초미세립 선재의 개발이 요구되고 있다.
상기 요구에 부응하기 위해서, QT(Quenching and Tempering) 열처리를 거친 소재를 템퍼링(tempering) 온도 구간에서 온간압연을 수행하는 방안이 최근에 실시된 바 있으며, 이를 통해 충격특성이 향상된 선재를 얻을 수 있다. 이는, 강압하에 의해 압연 방향으로 길게 연신된 섬유상 집합조직(banded structure, bamboo structure)이 생성되어 압연방향에 수직 방향으로 박리(delamination)가 발생하게 됨에 따라, 크랙(crank)이 전파되는 경로가 길어지게 된다. 이로 인해, 충격이 가해졌을 때 충격 에너지를 충분히 흡수할 수 있으며, 특히 저온으로 갈수록 충격 에너지를 더 많이 흡수하게 된다 (비특허문헌 1 참조).
그러나, 상기에 의해 충격특성이 우수한 선재를 제조할 수 있음에도 불구하고, 통상의 선재압연에 의한 소재는 치수 정밀도가 떨어지는 문제가 있어 가공 후 바로 사용할 수 없다는 단점이 있다.
한편, 미세조직을 미세화시키기 위한 방안으로는, Nb, Ti, V 등의 탄화물 형성원소를 첨가하는 기술이 잘 알려져 있으며, 이 기술은 상기의 원소들이 석출상을 형성하고, 형성된 석출상이 오스테나이트 입자의 성장을 방해함으로써, 궁극적으로 미세한 페라이트상을 얻도록 하는 것이다.
또한, 상기 석출상을 제어하는 방법에 더하여, 결정입자의 크기를 최소화하는 온도에서 압연을 실시하는 제어압연기술도 제안된 바 있으며, 이를 이용할 경우 페라이트 결정입자의 입도를 약 20μm까지 미세화시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 압연속도와 냉각속도를 제어하여 결정조직을 미세화시켜 기계적 성질을 개선하는 TMCP(Thermo Mechanical Control Process) 기술도 제안된 바 있다.
그러나, 상기의 결정입자의 미세화 기술은 모두 판재 생산시 사용가능한 기술로서, 선재에 적용하기는 곤란한 기술이다. 선재는 후강판에 비하여 단면 감소율이 매우 크기 때문에 압연속도가 매우 빠르며, 냉각속도를 제어하는 것이 용이하지 않다. 특히, 수냉할 경우에는 표면에 마르텐사이트가 형성됨으로써 표면결함이 발생할 우려가 있다.
Inoue et al; Delamination Effect on Impact Properties of Ultrafine-Grained Low Carbon Steel Processed by Warm Caliber Rolling, Met. Matall. Tras. A, 41A (2010)
본 발명의 일 측면은, 미세조직 및 탄화물의 미세화를 함으로써, 고강도뿐만 아니라 충격특성을 우수하게 확보한 선재 및 이를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 측면은, 중량%로, 탄소(C): 0.08~0.15%, 실리콘(Si): 0.15~0.20%, 망간(Mn): 0.6~0.8%, 인(P): 0.01~0.02%, 황(S): 0.003% 이하 및 알루미늄(Al): 0.03~0.10%와 여기에 더하여 티타늄(Ti): 0.01~0.02%, 니오븀(Nb): 0.045~0.050% 및 바나듐(V): 0.08~0.10%로 구성되는 그룹에서 선택된 1종 이상의 원소를 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 블룸(bloom) 또는 빌렛(billet)을 1000~1100℃로 가열하는 단계;
상기 가열 후 500~600℃까지 10℃/s 이상의 냉각속도로 냉각하는 단계;
상기 냉각 후 500~600℃에서 선재압연을 실시하여 선재로 제조하는 단계;
상기 선재를 상온까지 냉각하는 단계; 및
상기 선재를 전단신선(shear drawing)하는 단계를 포함하는 충격특성이 우수한 고강도 초미세립 선재의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 일 측면은, 상술한 성분조성을 만족하고, 미세조직은 면적분율로 90% 이상의 페라이트 및 잔부 펄라이트 조직을 포함하며, 상기 페라이트의 평균입경은 1μm 이하이고, 상기 페라이트의 기지(matrix)에 NbC, TiC 및 VC 중 1종 이상의 탄화물의 평균입경이 0.2μm 이하인 것을 특징으로 하는 충격특성이 우수한 고강도 초미세립 선재를 제공한다.
본 발명에 의하면, Cr, Mo 등의 고가의 합금원소를 첨가하지 않은 저탄소강을 이용하여 합금강 수준의 인장강도 및 합금강 보다 우수한 충격특성을 확보할 수 있는 초미세립 선재를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 초미세립 선재를 제조할 시 온도변화를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 선재압연시 사용되는 공형의 종류를 나타낸 것이다.
도 3은 상기 도 2의 공형들로 선재압연시 단면의 변형률 변화를 나타낸 것이다.
도 4는 전단신선 가공 장치의 모식도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 선재의 미세조직을 관찰한 결과를 나타낸 것이다.
도 6는 선재압연 전ㆍ후의 미세조직을 비교하여 관찰한 결과를 나타낸 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명자들은 탄소강 선재에 대하여, Cr, Mo 등의 고가의 합금원소가 첨가된 중탄소 합금강과 유사한 강도 및 보다 우수한 충격특성을 확보할 수 있는, 고강도 선재를 제조할 수 있는 방법에 대하여 연구하였다.
상기 연구결과, 본 발명자들은 탄화물 형성원소를 포함하는 저탄소강을 이용하면서, 상기 강종에 저온 선재압연 및 전단신선(shear drawing) 가공을 적용할 경우 선재의 충격특성이 우수하고 고강도화를 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 치수 정밀도가 우수한 선재를 제조할 수 있음을 인지하고 본 발명에 이르게 되었다.
본 발명에서는 탄소를 0.08~0.15중량%로 함유하는 저탄소강을 이용하여 선재를 제조하였으며, 상기 저탄소강은 탄화물 형성원소인 티타늄(Ti): 0.01~0.02%, 니오븀(Nb): 0.045~0.050% 및 바나듐(V): 0.08~0.10%로 구성되는 그룹에서 선택된 1종 이상의 원소를 함유함이 바람직하다. 이하, 본 발명에서 선재 제조를 위해 사용되는 저탄소강이 상기와 같이 성분이 제어되어야 하는 이유에 대해서 상세히 설명한다.
C: 0.08~0.15%
탄소(C)는 강의 강도를 향상시키는데 효과적인 원소로 알려져 있으며, 탄화물 형성원소들과 결합하여 탄화물을 형성하여 이들 탄화물에 의한 미세조직의 미세화 효과를 나타내는데에 중요한 원소이다. 상기 효과를 얻기 위해서는 0.08% 이상으로 첨가될 필요가 있으나, C의 함량이 0.15%를 초과하여 과다할 경우 미세조직 중 펄라이트 함량이 급격히 증가 될 우려가 있으며, 이러할 경우 가공율이 저하되는 문제가 있다.
Ti: 0.01~0.02%, Nb: 0.045~0.050% 및 V: 0.08~0.10% 중 1종 이상
티타늄(Ti), 니오븀(Nb) 및 바나듐(V)은 탄소와 결합하여 탄화물을 형성시켜 미세조직의 성장을 억제하는 역할을 하는 원소이다. 이때, 탄화물에 의한 미세조직 세립화 효과를 얻기 위해서는 상기 원소들 중 1종 이상을 포함함이 바람직하며, 이때 함량은 Ti의 경우 0.01% 이상, Nb의 경우 0.045% 이상, V의 경우 0.08% 이상으로 첨가될 필요가 있다. 그러나, Ti의 함량이 0.02% 초과, Nb의 함량이 0.050% 초과, V의 함량이 0.10%를 초과할 경우에는 상기 효과가 포화되고, 강이 취화될 우려가 있다.
상기 성분이외에도 다른 성분이 첨가될 수 있으며, 다른 성분의 첨가는 본 발명의 기술사상에 영향을 미치지 않는다.
예컨대, 다른 성분으로는 통상 선재 제조시 첨가되는 함량 범위로 Si, Mn, P, S 및 Al이 첨가될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 성분들은 중량%로, 실리콘(Si): 0.15~0.20%, 망간(Mn): 0.6~0.8%, 인(P): 0.01~0.02%, 황(S): 0.003% 이하 및 알루미늄(Al): 0.03~0.10%가 첨가될 수 있다.
이하, 본 발명에서 제안하는 고강도 선재 제조방법의 바람직한 일 예에 대하여 상세히 설명한다.
통상적으로, 선재는 블룸(bloom) 또는 빌렛(billet)을 가열하고, 선재압연한 후, 냉각하고 권취하는 단계를 거쳐 제조된다.
먼저, 도 1에 나타낸 바와 같이 저탄소강 블룸 또는 빌렛을 1000~1100℃로 가열한 후, 이를 500~600℃까지 10℃/s 이상의 냉각속도로 수냉하여 냉각한 후, 상기 온도에서 선재압연을 실시함으로써 제조한다.
상기 가열온도 및 냉각속도는 통상의 온간압연시의 조건으로 수행될 수 있으며, 냉각종료온도는 소재가 압연되는 온도로서 가공에 의한 조직 미세화에 적합한 온도로 설정함이 바람직하다.
본 발명은 가열이 완료된 블룸 또는 빌렛을 500~600℃까지 10℃/s 이상의 냉각속도로 냉각하는 단계를 실시한다.
이때, 탄화물 형성원소인 Nb, Ti 및 V 중 1종 이상의 원소가 C와 반응하여 NbC, TiC 및 VC 중 1종 이상의 탄화물이 형성되며, 이 탄화물들은 선재의 강도 및 연성 확보에 효과적이다. 따라서, 상기 탄화물들이 발휘하는 효과를 효율적으로 활용하기 위해서는, 본 발명에서 제안하는 바에 따라 500~600℃의 저온에서 선재압연을 실시함이 바람직하다.
본 발명은 통상 오스테나이트 영역에서 실시하는 선재압연에 비해 낮은 온도에서 선재압연을 실시한다. 이는, 압연에 의해 조직을 최대한 미세화하기 위한 것으로서, 그 효과를 얻기 위해서는 600℃ 이하의 온도에서 실시하는 것이 바람직하다. 다만, 500℃ 미만의 온도에서 압연하게 되면 소재의 가공성(workability)이 저하되어 표면터짐과 같은 표면결함이 발생할 우려가 있으며, 반면 압연온도가 600℃를 초과하게 되면 높은 온도에 의해 조대한 조직이 형성될 우려가 있다. 따라서, 선재압연은 500~600℃에서 실시됨이 바람직하다.
또한, 상기 온도에서 선재압연을 실시할 경우 반드시 이로 제한하는 것은 아니나, 도 2에 나타낸 공형을 이용하여 실시할 수 있다. 이때, 1~6패스는 Diamond-Square 공형을 1패스씩 번갈아가면서 선재압연을 실시하고, 최종 2패스는 원형 선재로의 제조를 위해 Oval-Round 공형을 이용하여 실시됨이 바람직하다.
각 패스별로 나타내어 보면, 도 3에 나타낸 바와 같이 Diamond(1)→Square(2)→Diamond(3)→Square(4)→Diamond(5)→Square(6)→Oval(7)→Round(8)로 선재압연이 수행될 수 있으며, 상기 공형에 의한 압연이 진행될수록 선재 단면의 변형률이 증가하게 된다. 보다 구체적으로, Diamond 공형에 의한 1패스 압연 후에는 0.3~0.6 정도의 변형률이 발생되고, 2패스 후에는 0.7~1.0, 3패스 후에는 0.9~1.3, 4패스 후에는 1.3~1.5, 5패스 후에는 1.5~1.8, 6패스 후에는 1.9~2.3, 7패스 후에는 2.2~2.7 정도의 변형률이 발생되고, 최종 8패스 후 선재 단면은 2.5~3.1 정도의 변형률이 발생된다. 이때, 변형율은 단면의 부위별로 각각 다르게 발생될 수 있으며, 상기 변형율을 얻기 위해서는 총 압하율이 80% 이상 되도록 선재압연을 실시함이 바람직하다.
상술한 조건으로 저온 선재압연을 실시하게 되면, 선재 전체 단면에 변형율 2.5 이상의 강소성 가공(severe plastic deformation; SPD)을 부여할 수 있는데, 강소성 가공은 압연 이상의 큰 변형률을 금속 재료에 부과하여 고경각결정립계(high angle train boundary)의 비율을 폭발적으로 증가시키는 방법으로서, 강소성 가공에 의해 선재의 미세조직이 초미세 결정립을 갖도록 할 수 있는 공정방법이다.
본 발명에서는 상기 강소성 가공에 의해, 압연시 페라이트 입자가 초미세 페라이트로 분절되면서 압연 후에는 2μm 이하의 결정립을 형성시킬 수 있으며, 상기 냉각 과정에서 형성된 탄화물을 저온 선재압연 과정에서 형성된 초미세 페라이트의 기지에 고르게 분포시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 전술한 바와 같은 제조공정을 거친 저탄소강은 탄화물에 의해 페라이트의 성장을 억제함으로써 평균입경이 2μm 이하인 페라이트 결정립을 갖는 초미세립 선재로 제조될 수 있으며, 또한 인성을 개선시켜 충격특성을 개선시킬 수 있다. 이때, 상기 페라이트 결정립 상에 형성된 탄화물들은 평균입경이 0.2μm 이하로 형성된다.
상기 저온 선재압연이 완료되어 제조된 선재를 다시 수냉하여 상온까지 냉각시킴이 바람직하며, 이후 보다 미세한 조직의 선재를 얻기 위하여 상온에서 상기 선재를 전단신선(shear drawing) 가공함이 바람직하다.
상기 전단신선 가공시, 도 4에 나타낸 연속 전단 가공장치를 이용할 수 있으며, 이 연속 전단 가공장치는 소재(3)를 압연하여 압축력 인가를 가능하게 하는 한쌍의 압연롤(2), 전단 변형을 통하여 소재 가공을 최종적으로 구현하는 등통로다이스(1) 및 신선다이스(4)로 구성된다.
상기 장치를 이용한 전단신선 가공은, 먼저 다이의 채널 입측으로 압연롤을 최대한 근접하게 배치한 후, 압연을 통한 소재의 선행 변형 즉, 압축이 이루어지면 다이의 채널 교차부위에서 소재의 전단 변형이 추가로 발생되면서 출측 채널로 빠져나가게 됨으로써 실시될 수 있다.
본 발명에 따라 전단신선 가공시 소재에 충분한 변형을 부여함이 바람직하며, 보다 구체적으로 패스당 단면 감면율이 10~30%로 실시됨이 바람직하다.
패스당 감면율이 10% 미만이면 감면량이 작아 부여할 수 있는 변형률이 적기때문에 최종 소재의 단면을 원형 형상으로 얻는 것이 어려우며, 반면 패스당 감면율이 30%를 초과하게 되면 변형률이 너무 커 소재의 표면 상태가 거칠어질 수 있으며, 심한 경우에는 단선이 발생되는 문제가 있다.
본 발명에서는 선재 제조 후 상기와 같이 전단신선을 실시함으로써, 상온에서 선재에 전단 변형을 부여하여 극미세한 미세조직을 의도적으로 생성시킬 수 있으며, 바람직하게는 평균입경이 1μm 이하인 페라이트 결정립을 얻을 수 있다. 이로 인해 고강도의 확보와 충격특성을 우수하게 확보할 수 있다. 이와 더불어, 최종 소재의 형태를 원형으로 얻을 수 있어, 치수 정밀도도 우수한 선재를 얻을 수 있다.
상술한 제조방법에 따라 제조된 선재는 초미세립 조직을 가질 수 있어 우수한 내충격특성을 가진다.
이하, 상기 본 발명의 선재 제조방법에 의해 제조되는 선재에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 선재는 중량%로, 탄소(C): 0.08~0.15%로 포함하는 저탄소강에 티타늄(Ti): 0.01~0.02%, 니오븀(Nb): 0.045~0.050% 및 바나듐(V): 0.08~0.10%로 구성되는 그룹에서 선택된 1종 이상의 원소를 포함하고, 미세조직은 면적분율로 90% 이상의 페라이트를 포함하고, 나머지는 펄라이트를 포함함이 바람직하다. 상기 미세조직은 도 5를 통해 확인할 수 있다.
상기 페라이트의 분율이 90% 미만일 경우에는 페라이트가 충분히 확보되지 못함에 따라 연성이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 목적하는 연성의 확보를 위해서는 페라이트의 분율이 90% 이상인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 선재는 상기 페라이트의 평균입경이 저온 선재압연 후에는 2μm 이하, 전단신선 후에는 1μm 이하를 만족하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 페라이트의 결정립 크기가 초미세하게 되면, 결정립의 비표면적이 상승하게 되어 강도가 증가하면서도 연성이 저하되지 않게 된다. 이에 의해, 본 발명의 선재는 높은 인장강도를 갖음과 동시에 높은 연신율을 갖는 연성을 확보할 수 있다.
더불어, 본 발명의 선재에서 상기 페라이트 기지에는 평균입경이 0.2μm 이하인 NbC, TiC 및 VC 중 1종 이상의 미세 탄화물들이 고르게 분포됨이 바람직하다. 페라이트 기지 내에 분포된 탄화물들은 선재의 강도 및 인성을 동시에 향상시키는 역할을 하며, 이러한 효과는 미세한 탄화물들이 고르게 분포될 경우 커진다. 따라서, 탄화물을 0.2μm 이하로 미세하게 형성시킬수록 상기 효과를 극대화시킬 수 있다.
본 발명의 선재는 인장강도가 800MPa 이상이며, 충격치가 70J 이상을 만족한다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 위한 것으로서, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
( 실시예 )
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분조성(중량%)을 만족하는 강에 탄화물 형성원소인 Ti, Nb 및 V 중 1종 이상의 함량을 조절하여 첨가한 빌렛을 준비한 후, 이를 본 발명에서 제안하는 바에 따라 가열 및 냉각한 후, 500℃에서 선재압연에 의해 85% 감면시켜 선경이 13mm인 선재를 제조한 후, 상기 선재를 상온에서 전단신선을 통해 전단 변형을 부여하였다.
상기 전단신선시, 등통로다이스의 교차각은 130°였으며, 감면율 30%인 신선다이스를 통과시켰다. 상기 전단신선 가공 후 선재에 가해진 유효변형율은 4.0 정도 였으며, 최종 선경이 10.9mm인 선재를 얻었다.
상기 각각의 선재에 대하여 전자주사현미경(SEM)을 이용하여 미세조직을 관찰하고, 각 선재의 인장강도(MPa) 및 충격치(J)를 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 이때, 인장강도는 상기 제조된 선재를 인장시편으로 가공한 후 상온에서 인장시험을 실시하여 측정하였으며, 충격치는 충격시편(U-노치)으로 가공한 후 상온에서 충격시험을 실시하여 측정하였다.
구분 C Si Mn P S Al Ti Nb V 인장강도 충격치
발명강1 0.1 0.2 0.8 0.01 0.003 0.020 0.020 - - 836 71.2
발명강2 0.1 0.2 0.8 0.01 0.003 0.021 - 0.050 - 855 80.4
발명강3 0.1 0.2 0.8 0.01 0.003 0.022 0.014 0.049 - 830 75.6
발명강4 0.1 0.2 0.8 0.01 0.003 0.017 - - 0.096 930 66.1
발명강5 0.1 0.2 0.8 0.01 0.003 0.019 0.014 - 0.098 912 72.7
발명강6 0.1 0.2 0.8 0.01 0.003 0.020 - 0.046 0.101 1000 73.0
발명강7 0.1 0.2 0.8 0.01 0.003 0.024 0.015 0.050 0.101 978 72.6
비교강1 0.1 0.1 0.6 0.01 0.003 0.020 - - - 380 60
비교강2 0.1 0.1 0.5 0.01 0.003 0.020 - - - 360 57
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, Ti, Nb 또는 V를 일정 함량으로 포함하는 발명강들의 경우에는 모두 우수한 인장강도 및 충격치를 갖음을 확인할 수 있다. 이에 반면, 탄화물 형성원소들을 전혀 포함하지 않는 비교강들의 경우에는 충분한 강도가 확보되지 못하였으며, 전단신선을 실시함에도 불구하고 60J 정도의 충격치 값을 갖음을 확인할 수 있다.
또한, 도 6의 (A) 및 (B)는 각각 상기 발명강 6에 대해 저온 선재압연 전ㆍ후의 미세조직을 관찰한 결과를 나타낸 것으로서, 저온 선재압연에 의해 평균입경이 1μm 내외인 초세립 페라이트가 형성됨을 확인할 수 있으며, 상기 페라이트 기지 내에 탄화물들이 고르게 분포되어 있음을 확인할 수 있다.
따라서, 발명강들은 미세한 페라이트가 형성되고 상기 페라이트 내에 미세한 탄화물들이 고르게 분포되어 있기 때문에 강도 및 충격특성을 우수하게 확보할 수 있으며, 여기에 더하여 전단신선에 의해 치수 정밀도가 우수한 선재를 얻을 수 있는 것이다.
1: 등통로다이스,
2: 압연롤,
3: 소재,
4: 신선다이스

Claims (7)

  1. 중량%로, 탄소(C): 0.08~0.15%, 실리콘(Si): 0.15~0.20%, 망간(Mn): 0.6~0.8%, 인(P): 0.01~0.02%, 황(S): 0.003% 이하 및 알루미늄(Al): 0.03~0.10%와 여기에 더하여 티타늄(Ti): 0.01~0.02%, 니오븀(Nb): 0.045~0.050% 및 바나듐(V): 0.08~0.10%로 구성되는 그룹에서 선택된 1종 이상의 원소를 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 블룸(bloom) 또는 빌렛(billet)을 1000~1100℃로 가열하는 단계;
    상기 가열 후 500~600℃까지 10℃/s 이상의 냉각속도로 냉각하는 단계;
    상기 냉각 후 500~600℃에서 선재압연을 실시하여 선재로 제조하는 단계;
    상기 선재를 상온까지 냉각하는 단계; 및
    상기 선재를 전단신선(shear drawing)하는 단계를 포함하는 충격특성이 우수한 고강도 초미세립 선재의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 저온 선재압연시 최종 패스에서의 선재 단면의 변형률이 2.5 이상이고, 총 압하율이 80% 이상인 것을 특징으로 하는 충격특성이 우수한 고강도 초미세립 선재의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 전단신선시 패스당 단면 감소율이 10~30%인 것을 특징으로 하는 충격특성이 우수한 고강도 초미세립 선재의 제조방법.
  5. 중량%로, 탄소(C): 0.08~0.15%, 실리콘(Si): 0.15~0.20%, 망간(Mn): 0.6~0.8%, 인(P): 0.01~0.02%, 황(S): 0.003% 이하 및 알루미늄(Al): 0.03~0.10%와 여기에 더하여 티타늄(Ti): 0.01~0.02%, 니오븀(Nb): 0.045~0.050% 및 바나듐(V): 0.08~0.10%로 구성되는 그룹에서 선택된 1종 이상의 원소를 포함하며, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    미세조직은 면적분율로 90% 이상의 페라이트 및 잔부 펄라이트 조직을 포함하며, 상기 페라이트의 평균입경은 1μm 이하이고, 상기 페라이트의 기지(matrix)에 NbC, TiC 및 VC 중 1종 이상의 탄화물의 평균입경이 0.2μm 이하인 것을 특징으로 하는 충격특성이 우수한 고강도 초미세립 선재.
  6. 삭제
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 선재의 인장강도가 800MPa 이상이며, 충격치가 70J 이상인 충격특성이 우수한 고강도 초미세립 선재.
KR1020120098455A 2012-09-05 2012-09-05 충격특성이 우수한 고강도 초미세립 선재 및 그 제조방법 KR101406390B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120098455A KR101406390B1 (ko) 2012-09-05 2012-09-05 충격특성이 우수한 고강도 초미세립 선재 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120098455A KR101406390B1 (ko) 2012-09-05 2012-09-05 충격특성이 우수한 고강도 초미세립 선재 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140031747A KR20140031747A (ko) 2014-03-13
KR101406390B1 true KR101406390B1 (ko) 2014-06-13

Family

ID=50643704

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120098455A KR101406390B1 (ko) 2012-09-05 2012-09-05 충격특성이 우수한 고강도 초미세립 선재 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101406390B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100076734A (ko) * 2008-12-26 2010-07-06 주식회사 포스코 전단 신선용 다이스

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100076734A (ko) * 2008-12-26 2010-07-06 주식회사 포스코 전단 신선용 다이스

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140031747A (ko) 2014-03-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2726637B2 (en) Method for manufacturing a high-strength structural steel and a high-strength structural steel product
CN108018503B (zh) 一种层状超细晶双相铁素体/马氏体钢及其制备方法
KR100543828B1 (ko) 초미세립을 갖는 가공용 열연강판 및 그 제조방법
JP5327106B2 (ja) プレス部材およびその製造方法
CN108220774B (zh) 韧性优异的线材、钢丝及其制造方法
WO1999013123A1 (fr) Plaque d'acier laminee a chaud contenant des particules hyperfines, son procede de fabrication et procede de fabrication de plaques d'acier laminees a froid
KR101747001B1 (ko) 취성균열전파 저항성이 우수한 고강도 강재 및 그 제조방법
JP6771047B2 (ja) 低降伏比特性及び低温靭性に優れた高強度鋼板及びその製造方法
KR102143075B1 (ko) 신선가공성 및 충격인성이 우수한 비조질 선재 및 그 제조방법
JP2010168624A (ja) 高周波焼入れ用圧延鋼材およびその製造方法
KR101746999B1 (ko) 취성균열전파 저항성이 우수한 고강도 강재 및 그 제조방법
KR102178711B1 (ko) 강도 및 충격인성이 우수한 비조질 선재 및 그 제조방법
JP4367091B2 (ja) 耐疲労特性に優れ、かつ強度−延性バランスに優れた高強度熱延鋼板およびその製造方法
KR101374825B1 (ko) 극저온에서 기계적 성능이 우수한 Fe-Mn-C계 TWIP 강 및 그 제조 방법
CN101418418A (zh) 屈服强度690MPa级低裂纹敏感性钢板及其制造方法
JP4706477B2 (ja) 耐疲労亀裂進展特性に優れた鋼材とその製造方法
KR20170072995A (ko) 강도 및 충격인성이 우수한 비조질 선재 및 그 제조방법
KR101657827B1 (ko) 취성균열전파 저항성이 우수한 구조용 극후물 강재 및 그 제조방법
CN115725893B (zh) 一种1300MPa级工程机械用超高强钢及其生产方法
KR101406390B1 (ko) 충격특성이 우수한 고강도 초미세립 선재 및 그 제조방법
JP5459065B2 (ja) 高周波焼入れ用圧延鋼材およびその製造方法
JP5747243B2 (ja) 温間加工用鋼
KR100851176B1 (ko) 저온인성 및 항복강도 이방성이 적은 라인파이프용열연강판과 그 제조방법
KR20060020600A (ko) 온간제어 압연방법
KR20120127095A (ko) 표면특성이 우수한 고강도 고인성 선재 및 그 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: 20170605

Year of fee payment: 4