KR101458348B1 - Untempered steel for hot casting, hot-casted untempered article and method for producing same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고주파 켄칭을 가능하게 하는 열간 단조용 비조질강과, 열간 단조 후의 냉각에 의해 부품 내의 조직을 제어함으로써 고 강도에 수반되는 피삭성의 저하를 억제하고, 피로 강도를 향상시킨 열간 단조 비조질품 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명강은, 질량%로, C:0.45∼0.60%, Si:0.02∼0.15%, Mn:1.50∼3.00%, P:0.0002∼0.150%, S:0.001∼0.200%, Cr:0.02∼1.00%, Al:0.001∼0.300%, V:0.01∼0.30%, Mo:0.03∼1.00%, N:0.0020∼0.0070%를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 동일 강 조성으로 이루어지고, 강 조직이, 면적률로 95% 이상이 베이나이트 조직이고, 강 중에 Mo 탄질화물이 분산된 고주파 켄칭이 가능한 열간 단조 비조질품 및 그 제조 방법.The present invention relates to a non-tempered steel for hot forging which enables high-frequency quenching, a hot forged non-tempered product in which the structure in the component is controlled by cooling after hot forging to suppress the lowering of machinability accompanying high strength, And a manufacturing method thereof. The steel according to the present invention is characterized in that it contains 0.45 to 0.60% of C, 0.02 to 0.15% of Si, 1.50 to 3.0% of Mn, 0.0002 to 0.150% of P, 0.001 to 0.200% of S, , Al: 0.001 to 0.300%, V: 0.01 to 0.30%, Mo: 0.03 to 1.00%, and N: 0.0020 to 0.0070%, with the balance being Fe and inevitable impurities. A hot forging uncooled product having the same steel composition and capable of high frequency quenching in which the steel structure has a bainite structure in an area ratio of 95% or more and Mo carbonitride is dispersed in the steel, and a production method thereof.
Description
본 발명은 열간에서 단조된 후, 조질 처리를 행하는 일 없이, 자동차, 산업용 기계 등의 기계 부품으로 가공되는 열간 단조용 비조질강 소재와, 그것을 사용한 열간 단조 비조질품 및 그 제조 방법에 관한 것이며, 특히 열간 단조 상태에서, 조질 처리하지 않아도 고 강도, 고 내구비를 갖고, 또한 고주파 켄칭이 가능한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a non-tempered steel material for hot forging processed into mechanical parts such as automobiles and industrial machines without being tempered after hot forging, hot forged uncoated products using the same, and a method for producing the same. In the hot forging state, high strength and high hardness are provided even without tempering, and high frequency quenching is possible.
종래, 자동차나 산업 기계 등의 기계 구조 부품의 대부분은, 소재 막대강으로부터 부품 형상으로 열간 단조한 후, 재가열하고, 켄칭 템퍼링의 조질 처리를 실시함으로써, 고 강도 및 고 인성(靭性)을 부여해 왔다. 최근에는, 제조 비용의 저감의 관점에서, 켄칭 템퍼링의 조질 처리 공정의 생략이 진행되고 있어, 예를 들어 특허문헌 1 등에 보여지는 바와 같이, 열간 단조 상태에서, 조질 처리하지 않아도 고 강도 및 고 인성을 부여할 수 있는 비조질강이 제안되어 왔다. 그 중에서도, 크랭크 샤프트 등의 샤프트류 부품에서는, 열간 가공 후, 냉각하여 소정의 강도를 부여하고, 다시 기계 가공 등에 의해 소정의 형상으로 가공한 후, 필요한 부위에 고주파 켄칭을 실시하여 표면 경화층을 형성함으로써, 내마모성 및 피로 강도를 향상시키고 있다.BACKGROUND ART Conventionally, most of mechanical structural parts such as automobiles and industrial machines have been given high strength and toughness by hot forging from a material rod steel to a component shape, reheating, and quenching tempering treatment . In recent years, the quenching treatment process of quenching tempering has been omitted from the viewpoint of reducing the manufacturing cost. For example, as shown in Patent Document 1 and the like, in the hot forging, high strength and high toughness Has been proposed. Particularly, in a shaft component such as a crankshaft, after hot working, it is cooled, given a predetermined strength, machined into a predetermined shape by machining, and then subjected to high frequency quenching at a necessary portion, Thereby improving wear resistance and fatigue strength.
특허문헌 1에는, Si를 1.0% 초과 첨가하고, S, V, N을 다량으로 첨가한 강재를 사용하여, 열간 단조 상태에서 종래의 조질재 이상의 강도와 저온 인성을 갖는 열간 단조 비조질강이 얻어진 것이 기재되어 있다. 그러나, 이 비조질강의 피로 강도, 내구비에 관해서는 전혀 기재는 없다.Patent Document 1 discloses that hot forged unoriented steels having a strength higher than that of a conventional crude material and a low temperature toughness were obtained in a hot forging state by using a steel material containing 1.0% Si and a large amount of S, V and N added thereto . However, there is no description about the fatigue strength and internal resistance of the non-refined steel.
지금까지도 고주파 켄칭용 비조질강에 대해, 몇 가지 보고가 이루어져 있다. 예를 들어, 특허문헌 2에 기재된 발명은, 고주파 켄칭 전의 조직을 베이나이트율 75% 이상으로 함으로써, 고주파 켄칭 후의 잔류 페라이트의 생성에 의한 표층 경도, 표면 경화층의 깊이의 저하를 방지하는 발명이다. 그러나, 특허문헌 2에 기재된 고주파 켄칭용 비조질강은, 피로 강도, 내구비에 관해서는 전혀 기재는 없고, 이들의 특성은 전혀 고려되어 있지 않다.So far, some reports have been made on non-tempered steels for high frequency quenching. For example, the invention described in Patent Document 2 is an invention for preventing the lowering of the surface hardness and the depth of the surface hardened layer due to the formation of residual ferrite after high frequency quenching by setting the bainite ratio to 75% or higher in the structure before high frequency quenching . However, the non-treated steel for high frequency quenching described in Patent Document 2 has no description about the fatigue strength and internal resistance, and their characteristics are not considered at all.
또한, 예를 들어 특허문헌 3에 기재된 발명은, 고주파 켄칭 후의 잔류 오스테나이트량을 저감시키는 발명이다. 그러나, 특허문헌 3에 기재된 고주파 켄칭용 비조질강에서는, 피로 강도, 내구비에 관하여 전혀 기재는 없고, 이들의 특성은 전혀 고려되어 있지 않다. 또한, 피삭성 향상을 위해 S, Pb, Bi, Te, Se 및 Ca를 적량 첨가해도 되는 것이 기재되어 있지만, 인장 강도 1100㎫ 이상에서는, 그것들 피삭성 향상의 효과는 작은 것을 알고 있다.Further, for example, the invention described in Patent Document 3 is an invention for reducing the amount of retained austenite after high-frequency quenching. However, in the non-tempered steel for high frequency quenching described in Patent Document 3, there is no description about fatigue strength and internal resistance, and their characteristics are not considered at all. Although it is described that an appropriate amount of S, Pb, Bi, Te, Se and Ca may be added to improve machinability, it is known that the effect of improving machinability is small when the tensile strength is 1100 MPa or more.
이들 고 강도의 비조질강의 기계 구조용 강 부품에의 적용에 있어서, 실제로 장애로 되는 것은 고피로 강도화와 피삭성의 상반되는 성질을 양립시키는 것이다. 일반적으로 피로 강도는 인장 강도에 의존한다고 여겨져, 인장 강도를 높게 하면 피로 강도는 높아진다. 한편, 인장 강도의 상승은 피삭성을 저하시킨다. 기계 구조용 강 부품의 대부분은, 열간 단조 후, 절삭 가공을 필요로 하여, 그 절삭 비용이 대폭 증가로 이어진다. 일반적으로 기계 구조용 강 부품의 피로 강도를 높이기 위해 인장 강도를 높게 한 경우, 인장 강도가 1300㎫를 초과하면 피삭성이 현저하게 저하되는 것을 알고 있다. 절삭 제조 비용이 대폭 증가하므로, 인장 강도 1300㎫의 강도를 초과하는 고 강도화는 실용상 곤란하다. 따라서, 이들 기계 구조용 부품에 있어서, 피삭성의 저하에 의한 절삭 비용의 증가는 고피로 강도화의 애로점이며, 고피로 강도화와 피삭성의 양립 기술이 요구되고 있다.In the application of these high strength unoriented steels to steel parts for mechanical structural purposes, what is actually an obstacle is to achieve both high fatigue strength and the opposite properties of machinability. Generally, the fatigue strength is considered to depend on the tensile strength, and the higher the tensile strength, the higher the fatigue strength. On the other hand, an increase in tensile strength lowers the machinability. Most of the steel components for mechanical structure require cutting after hot forging, which leads to a considerable increase in cutting cost. Generally, it is known that when the tensile strength is increased to increase the fatigue strength of a steel component for machine structural use, the machinability is remarkably lowered when the tensile strength exceeds 1300 MPa. Since the cost of cutting greatly increases, it is practically difficult to obtain a high strength exceeding the tensile strength of 1300 MPa. Therefore, in these mechanical structural parts, an increase in cutting cost due to a reduction in machinability is a problem of high fatigue strength, and both high fatigue strength and machinability are demanded.
예를 들어, 특허문헌 4에는, 피삭성 확보를 위해 열간 단조 후의 강도 향상을 억제하고, 고주파 켄칭에 의한 표면 경화층의 깊이를 깊게 함으로써 부품 전체의 피로 강도를 향상시키는 발명이 기재되어 있다.For example, Patent Document 4 discloses an invention for improving the fatigue strength of the entire component by suppressing the strength improvement after hot forging and deepening the surface hardened layer by high frequency quenching in order to secure machinability.
또한, 고피로 강도화와 피삭성을 양립시키는 수단으로서, 피로 강도와 인장 강도의 비, 즉 내구비(=피로 강도/인장 강도)를 향상시키는 것이 유효하다. 예를 들어, 특허문헌 5에서는, 베이나이트 주체의 금속 조직으로 하고 조직 중의 고탄소 섬 형상 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트를 저감시키는 것이 유효하다고 제안하고 있다. 그러나, 내구비는 고작 0.56 이하로, 피삭성을 저하시키는 일 없이, 강도를 높이기 위해서는 한계가 있고, 이들 피로 강도는 모두 낮다.As means for achieving both high fatigue strength and machinability, it is effective to improve the ratio of the fatigue strength to the tensile strength, that is, to improve the fatigue strength (fatigue strength / tensile strength). For example, in Patent Document 5, it has been proposed that it is effective to reduce the high-carbon island-shaped martensite and retained austenite in the structure as a metal structure of bainite-based material. However, the internal hardness is at most 0.56, and there is a limit to increase the strength without lowering the machinability. All of these fatigue strengths are low.
특허문헌 6에는, 높은 내마모성, 피로 강도를 얻을 수 있는 동시에, 높은 기계 가공성을 양립시킨 크랭크 샤프트 및 그 제조 방법이 기재되어 있다. 이 방법에서는, 연질화 처리 전의 열간 단조품의 마이크로 금속 조직을 베이나이트 주체(70% 이상)의 조직으로 하고, 다시 이 열간 단조품을 550∼650℃의 온도 조건하에서 연질화함으로써, 크랭크 샤프트의 피로 강도 등의 기계적 성질을 향상시키고 있다. 연질화 후의 내부 경도를 적절하게 증가시켜, 고피로 강도를 얻기 위해, 강재의 C, Si, Mn, Cr, Mo 및 V의 양을 특정 관계식으로 나타낸 파라미터 Hg를 사용하여 강재 성분을 규정하고 있다. 그러나, 연질화 처리는, 통상, 질소를 포함한 분위기 중에 폭로하고, 오스테나이트화 온도 이하의 온도 영역에서 가열함으로써 행할 필요가 있어, 고주파 켄칭에 의한 표면 경화 처리와 비교하여, 설비와 비용이 든다. 또한, 일정 시간을 들여 연질화 처리하는 것을 목적으로 하는 강 소재는 Si량이 많으므로, 표면만의 순간적인 유도 가열에 의한 고주파 켄칭에서는, 내부 조직에 잔류 오스테나이트가 잔존하여, 높은 피로 강도는 얻어지지 않는다.Patent Document 6 discloses a crankshaft capable of achieving high wear resistance and fatigue strength and high machinability, and a manufacturing method thereof. In this method, the micro-metal structure of the hot forging prior to the softening treatment is made into the structure of the bainite main body (70% or more) and the hot forged product is softened under the temperature condition of 550 to 650 占 폚 to obtain the fatigue strength And the like. The steel component is defined by using the parameter Hg which shows the specific relation of the amount of C, Si, Mn, Cr, Mo and V of the steel material in order to appropriately increase the internal hardness after softening to obtain high fatigue strength. However, the softening treatment usually needs to be carried out by exposing in an atmosphere containing nitrogen and heating in a temperature range below the austenitizing temperature, which is costly compared to the surface hardening treatment by high frequency quenching. Since the steel material for softening treatment for a certain period of time has a large amount of Si, in high frequency quenching by instantaneous induction heating only on the surface, retained austenite remains in the internal structure and high fatigue strength is obtained It does not.
따라서, 본 발명은 이상과 같은 과제를 유리하게 해결하고, 고주파 켄칭을 가능하게 하는 열간 단조용 비조질강과, 열간 단조 후의 냉각에 의해 부품 내의 조직을 제어함으로써 고 강도에 수반되는 피삭성의 저하를 억제하고, 피로 강도를 향상시킨 열간 단조 비조질품 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems and to provide a non-tempered steel for hot forging which enables high-frequency quenching and a cooling after hot forging to suppress the deterioration of workability accompanying high- And to provide a hot forged unsteered product having improved fatigue strength and a manufacturing method thereof.
본 발명은 고주파 켄칭을 실시하여 높은 표면 경도를 얻을 수 있는 고탄소강에 다량의 Mo를 첨가한 강을 사용하여, 열간 단조 후의 냉각 과정에서, 다량의 Mo 탄질화물을 석출시키고, 매트릭스의 전위 등의 결함 밀도를 적게 함으로써 고내구비를 갖고, 고 강도에 수반되는 피삭성의 저하를 억제하고, 피로 강도를 향상시킨 열간 단조 비조질품을 얻는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하였다. 여기서, 본 명세서에서 사용하는 「탄질화물」이라 함은, 탄질화물 및 탄화물의 의미이다.The present invention relates to a method for producing a high carbon steel which is capable of obtaining a high surface hardness by performing high frequency quenching and using a steel to which a large amount of Mo is added to precipitate a large amount of Mo carbonitride in a cooling process after hot forging, The present invention has been accomplished based on the discovery that a hot forged uncooled product having a high internal strength by suppressing a defect density and suppressing a decrease in workability accompanying high strength and an improved fatigue strength is obtained. As used herein, the term " carbonitride " means carbonitride and carbide.
본 발명의 요지는, 이하와 같다.The gist of the present invention is as follows.
(1) 질량%로, C:0.45∼0.60%, Si:0.02∼0.15%, Mn:1.50∼3.00%, P:0.0002∼0.150%, S:0.001∼0.200%, Cr:0.02∼1.00%, Al:0.001∼0.300%, V:0.01∼0.30%, Mo:0.03∼1.00%, N:0.0020∼0.0070%를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 고주파 켄칭 처리가 가능한 열간 단조용 비조질강.(1) A ferritic stainless steel comprising, by mass%, 0.45 to 0.60% of C, 0.02 to 0.15% of Si, 1.50 to 3.0% of Mn, 0.0002 to 0.150% of P, 0.001 to 0.200% of S, : 0.001 to 0.300%, V: 0.01 to 0.30%, Mo: 0.03 to 1.00%, and N: 0.0020 to 0.0070%, with the balance being Fe and unavoidable impurities.
(2) 질량%로, Ca:0.0002∼0.0100%, Te:0.0002∼0.1000%, Zr:0.0002∼0.2000% 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 고주파 켄칭 처리 가능한 열간 단조용 비조질강.(2) A high-frequency quenching method as described in (1) above, further comprising one or more of Ca: 0.0002 to 0.0100%, Te: 0.0002 to 0.1000%, and Zr: 0.0002 to 0.2000% Non - tempered steel for hot forging that can be treated.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 강 성분을 갖고, 강 조직이, 면적률로 95% 이상이 베이나이트 조직이고, 강 중에 분산된 Mo 탄질화물의 평균 크기가 4㎚ 이상, 11㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 고주파 켄칭이 가능한 열간 단조 비조질품.(3) The steel sheet as described in any one of (1) to (2) above, wherein the steel structure has a bainite structure in an area ratio of 95% or more and an average size of Mo carbonitride dispersed in the steel is 4 nm or more, Lt; RTI ID = 0.0 > nm. ≪ / RTI >
(4) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 성분 조성으로 이루어지는 강재를, 1000℃ 이상, 1250℃ 이하로 가열하여 열간 단조하고, 상기 열간 단조 후, 200℃까지에 있어서의 평균 냉각 속도를 0.05℃/초 이상, 0.80℃/초 이하로 냉각하고, 강도가 필요한 부위에 고주파 켄칭 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 열간 단조 비조질품의 제조 방법.(4) A steel material having the composition described in the above item (1) or (2) is heated to 1000 ° C. or more and 1250 ° C. or less for hot forging. After the hot forging, the average cooling rate ° C / sec or more and 0.80 ° C / sec or less, and a high frequency quenching treatment is applied to a site where strength is required.
본 발명의 강은, 절삭 비용의 증가를 억제하면서, 고피로 강도를 구비한 고주파 켄칭 가능한 열간 단조 비조질강 부품용의 소재로서 최적이다. 또한, 본 발명의 제조 방법에 의해, 고내구비 및 고피로 강도를 갖는 고주파 켄칭 가능한 열간 단조 비조질품을 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 열간 단조 비조질품은, 자동차용 또는 산업 기계용의 부품으로서 사용할 때, 고주파 켄칭 가능하므로, 부품의 가일층의 고 강도화가 가능하여, 차량의 경량화, 연비 저감 및 저비용화에 공헌할 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The steel of the present invention is optimum as a material for hot forged unstructured steel parts capable of high frequency quenching with high fatigue strength while suppressing an increase in cutting cost. Further, by the manufacturing method of the present invention, high-frequency quenching hot forging uncooled products having high-density and high fatigue strength can be produced. Further, since the hot forged uncooled product of the present invention can be quenched at a high frequency when used as a part for an automobile or an industrial machine, it is possible to increase the strength of a single part of the component, thereby contributing to weight saving, fuel consumption reduction and cost reduction .
본 발명자들은, 상술한 목적에 대해 강 성분 범위, 조직 형태 및 열처리 조건에 대해 예의 검토하여, 이하의 지식을 발견하였다. 즉,DISCLOSURE OF THE INVENTION The inventors of the present invention have extensively studied the range of the steel component, the morphology and the heat treatment conditions for the above-mentioned purpose, and found the following knowledge. In other words,
(a) 면적률로 95% 이상의 베이나이트 조직 중에, 미세한 Mo 탄질화물을 분산시킴으로써 종래의 비조질강보다 높은 내구비(=피로 강도/인장 강도)를 갖는다. 열간 단조 후의 냉각 속도의 영향이 크고, 냉각 속도가 작을수록 내구비는 향상된다. 이것은, 냉각 속도가 작을수록 Mo 탄질화물이 석출되는 온도 영역에 머무는 시간이 길어져 석출량이 증가함으로써, 인장 강도 및 피로 강도는 상승하는데, 냉각 속도가 작으면 작을수록, 그 탄질화물은 조대화되어 인장 강도는 현저하게 저하되는 한편, 피로 강도는 저하되는 일 없이 상승 또는 유지하기 위함이다. 일반적으로 석출 강화에 사용되는 Mo 등의 탄질화물의 석출은, 피로 강도뿐만 아니라 인장 강도도 상승하고, 피삭성을 현저하게 저하시키므로 고피로 강도화와 양호 피삭성은 양립하지 않는다. 석출물을 조대화하여, Mo 탄질화물의 크기를 4㎚ 이상, 11㎚ 이하로 제어함으로써, 피삭성에 영향을 미치는 인장 강도는 높이지 않고 피로 강도를 높일 수 있는 것을 알 수 있었다. 단, 주체 조직을 베이나이트 조직으로 하고, 그 이외의 초석 페라이트나 잔류 오스테나이트 조직을 면적률 5% 미만으로 할 필요가 있다.(a) It has a higher internal resistance (= fatigue strength / tensile strength) than conventional unoriented steel by dispersing fine Mo carbonitride in bainite structure of 95% or more in area ratio. The influence of the cooling rate after the hot forging is large, and the inner ratio is improved as the cooling rate is low. This is because the shorter the cooling rate is, the longer the time to stay in the temperature range where the Mo carbonitride is precipitated, the more the precipitation amount is increased. As a result, the tensile strength and the fatigue strength increase, and the smaller the cooling rate, The strength is remarkably lowered, while the fatigue strength is increased or maintained without lowering. In general, precipitation of carbonitride such as Mo used for precipitation strengthening increases not only the fatigue strength but also the tensile strength and remarkably lowers the machinability, so that the high fatigue strength and good machinability are not compatible. It has been found that by controlling the size of the Mo carbonitride to 4 nm or more and 11 nm or less by coarsening the precipitate, the fatigue strength can be increased without increasing the tensile strength that affects the machinability. However, it is necessary that the main body structure is made of bainite structure and the other elements of pro-eutectoid ferrite and retained austenite structure are less than 5% in area ratio.
(b) V는 Mo와 마찬가지로, 탄질화물을 형성하여 내구비 향상에 기여하는데, 고N에서는 보다 고온에서 안정된 V 질화물을 형성하고, 열간 단조 후의 냉각 과정에서 초석 페라이트의 핵으로 되어, 강도 및 내구비의 저하로 이어진다. V 탄질화물에 의한 내구비 향상의 효과를 충분히 이용하기 위해서는 저N이 필요 조건이다.(b) V, like Mo, contributes to the improvement of the inner quality by forming carbonitride. In the case of high N, V is formed at a higher temperature and stable V is formed in the cooling process after hot forging, Resulting in a reduction in the required number of parts. Low N is a necessary condition in order to sufficiently utilize the effect of improvement of the internal quality by carbonitride.
본 발명은 이들 지식에 기초하여, 더욱 검토를 거듭하여 비로소 이루어진 것이다.The present invention has been made based on these knowledge after repeated further examination.
이하, 본 발명에 대해 상세하게 설명한다. 우선, 상술한 강 성분 범위의 한정 이유에 대해 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. First, the reasons for limiting the above-described steel component range will be described.
C:0.45∼0.60%C: 0.45 to 0.60%
C는, 강의 강도를 정하는 중요한 원소이다. 다른 합금 원소에 비해 합금 비용은 저렴하여, C를 다량으로 첨가할 수 있으면 강재의 합금 비용은 저감할 수 있다. 또한 고주파 켄칭 처리한 후의 표면 경도는 강 중의 C량에 의해 정해져 필요 강도를 얻기 위해서는, 하한을 0.45%로 한다. 그러나, 다량의 C를 첨가하면, 베이나이트 변태시에 래스(lath)의 경계에 C가 농축된 잔류 오스테나이트나 섬 형상 마르텐사이트가 생성되어 내구비가 저하되므로, 상한은 0.60%로 한다. 또한, 본 발명의 고주파 켄칭 처리가 가능한 강이라 함은, 고주파 켄칭 처리한 후의 표면 경도가 요구되는 강도 이상으로 될 수 있는 강을 말한다. 따라서, 본 발명에 있어서, 0.45% 이상의 C량을 갖는 강을 말한다. 보다 높은 강도를 얻기 위해서는, 0.5%를 초과하는 C량이 바람직하다.C is an important element for determining the strength of a steel. The alloy cost is lower than other alloying elements, so that if a large amount of C can be added, the alloy cost of the steel can be reduced. Further, the surface hardness after the high frequency quenching treatment is determined by the amount of C in the steel and the lower limit is set to 0.45% in order to obtain the required strength. However, when a large amount of C is added, retained austenite or island-shaped martensite in which C is concentrated at the boundary of lath at the time of bainite transformation is generated and the inner capacity is lowered, so the upper limit is set to 0.60%. The steel which can be subjected to the high frequency quenching treatment of the present invention refers to a steel which can have a surface hardness after high frequency quenching treatment to a required strength or higher. Therefore, in the present invention, it means a steel having a C content of 0.45% or more. In order to obtain higher strength, C content exceeding 0.5% is preferable.
SiSi :0.02∼0.15%: 0.02 to 0.15%
Si는, 열간 단조 후의 냉각 과정에 있어서의 베이나이트 변태에 의해, 강 중에 잔류 오스테나이트량을 증가시키는 원소이다. 표층만 가열하는 고주파 켄칭 처리를 실시하는 경우, 비가열부에서는 잔류 오스테나이트가 잔존하고, Si량이 0.15%를 초과하면 피로 강도, 내구비는 현저하게 저하된다. 따라서, 그 양을 0.15% 이하로 제한한다. 그러나, 0.02% 미만으로 억제하면 제조 비용이 막대한 것으로 되므로, 하한을 0.02%로 한다.Si is an element that increases the amount of retained austenite in the steel due to bainite transformation in the cooling process after hot forging. In the case of performing the high frequency quenching treatment for heating only the surface layer, the retained austenite remains in the non-heated portion, and when the amount of Si exceeds 0.15%, the fatigue strength and internal resistance remarkably decrease. Therefore, the amount is limited to 0.15% or less. However, if it is suppressed to less than 0.02%, the manufacturing cost becomes large, so the lower limit is set to 0.02%.
Mn:Mn: 1.50∼3.00%1.50-3.00%
Mn은 베이나이트 변태를 촉진시키는 원소로, 열간 단조 후의 냉각 과정에서 조직을 베이나이트로 하기 위해 중요한 원소이다. 또한 S와 결합하여 황화물을 형성하고, 피삭성을 향상시키는 효과가 있다. 이들 효과를 발휘하기 위해서는, 하한은 1.50%로 한다. 한편, 3.00% 초과의 Mn량을 첨가하면 소지의 경도가 커져 취약해지므로, 오히려 피삭성이 현저하게 저하된다. 상한은 3.00%로 한다. 특히, 2.0%를 초과하는 Mn량은, 더딘 냉각 속도에 있어서도 면적률로 95%의 베이나이트 조직으로 되므로 바람직하다.Mn is an element promoting bainite transformation and is an important element for bainitizing the structure during the cooling process after hot forging. Further, it has an effect of forming a sulfide in combination with S and improving machinability. In order to exhibit these effects, the lower limit is set to 1.50%. On the other hand, when Mn is added in an amount exceeding 3.00%, the hardness of the substrate becomes large and becomes weak, so that the machinability is remarkably lowered. The upper limit is 3.00%. Particularly, the amount of Mn exceeding 2.0% is preferable because even at a slow cooling rate, the bainite structure is 95% in area ratio.
P:0.0002∼0.150%P: 0.0002 to 0.150%
P는 강 중에 불가피적 불순물로서 통상, 0.0002% 이상은 함유하고 있으므로, 하한을 0.0002% 이상으로 한다. 다량으로 첨가하면, P는 구 오스테나이트의 입계 등에 편석되어, 고주파 켄칭 후의 깨짐을 조장하는 원소이므로, 상한은 0.150%로 한다. 바람직하게는 0.100% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.050% 이하이다.P is an inevitable impurity in steel and usually contains 0.0002% or more, so the lower limit is 0.0002% or more. When P is added in a large amount, P is segregated in the grain boundary of old austenite and promotes cracking after high frequency quenching, so the upper limit is 0.150%. Preferably 0.100% or less, and more preferably 0.050% or less.
S:0.001∼0.200%S: 0.001-0.200%
S는 Mn과 황화물을 형성하여, 피삭성을 향상시키는 효과가 있고, 그 효과를 발휘하기 위해서는, 하한을 0.001%로 한다. S는 Mn과 황화물을 형성하여, 피삭성을 향상시키는 효과가 있고, 또한 오스테나이트 입자의 성장을 억제하여 고 인성을 유지하는 효과도 있다. 이들 효과를 발휘하기 위해서는, 하한은 0.001%로 한다. 그러나, Mn량에도 의존하지만, 다량으로 첨가하면 기계적 성질에 이방성이 커지므로, 상한은 0.200%로 한다.S has an effect of forming sulphide with Mn to improve the machinability. In order to exhibit the effect, the lower limit is set to 0.001%. S has an effect of forming a sulfide with Mn to improve machinability and also has an effect of suppressing the growth of austenite grains and maintaining toughness. In order to exhibit these effects, the lower limit is set to 0.001%. However, depending on the amount of Mn, the addition of a large amount increases anisotropy in mechanical properties, so the upper limit is 0.200%.
CrCr :0.02∼1.00%: 0.02 to 1.00%
Cr은 Mn과 마찬가지로 베이나이트 변태를 촉진시키는 데 유효한 원소로, 그 효과를 발휘하기 위해서는, 하한을 0.02%로 한다. 그러나, Cr을 다량으로 첨가하면, Fe계 탄화물을 안정화시켜, 고주파 켄칭한 경우의 표면 경도가 저하되므로, 상한은 1.00%로 한다.Cr, like Mn, is an element effective for promoting bainite transformation. In order to exhibit the effect, Cr is set to 0.02%. However, when a large amount of Cr is added, the Fe-based carbide is stabilized and the surface hardness in the case of high-frequency quenching is lowered. Therefore, the upper limit is set to 1.00%.
AlAl :0.001∼0.300%: 0.001 to 0.300%
Al은 질화물로서 강 중에 석출 분산됨으로써, 단조 재가열시의 오스테나이트 조직의 조대화를 방지하고, 그 후의 베이나이트 조직의 조대화도 방지하는 효과가 있다. 또한, Al은 기계 가공시에 산소와 결합하여 공구면에 부착되어, 공구 마모의 방지에 효과가 있다. 이들 효과를 발휘하기 위해서는, 하한은 0.001%로 한다. 바람직하게는, 0.050% 이상으로 하고, 보다 바람직하게는 0.100%로 한다. 한편, 0.300% 초과에서는 다량의 경질 개재물을 형성하여 내구비 및 피삭성 모두 저하된다. 따라서, 상한은 0.300%로 한다.Al is precipitated and dispersed in the steel as a nitride, thereby preventing the coarsening of the austenite structure at the time of forging reheating and also preventing the coarsening of the bainite structure thereafter. In addition, Al bonds with oxygen during machining and adheres to the tool surface, which is effective in preventing tool wear. In order to exhibit these effects, the lower limit is set to 0.001%. It is preferably 0.050% or more, and more preferably 0.100%. On the other hand, when it exceeds 0.300%, a large amount of hard inclusions are formed, and both the inner and machinability are lowered. Therefore, the upper limit is 0.300%.
V:0.01∼0.30%V: 0.01 to 0.30%
V는 베이나이트 변태를 촉진시키는 데 유효한 원소이고, 또한 탄질화물을 형성하고, 베이나이트 조직을 석출 강화하여 강도 및 내구비를 높이는 데 유효한 원소이다. 이 효과를 발휘하기 위해서는 0.01% 이상의 함유량이 필요하다. 한편, 0.30%를 초과하면, 그 효과는 포화되므로 상한은 0.30%로 한다.V is an element effective for promoting bainite transformation and is an element effective for forming carbonitride and precipitating and strengthening bainite structure to increase strength and durability. In order to exhibit this effect, a content of 0.01% or more is required. On the other hand, if it exceeds 0.30%, the effect becomes saturated, so the upper limit is 0.30%.
MoMo :0.03∼1.00%: 0.03 to 1.00%
Mo는 베이나이트 변태를 촉진시키는 데 유효한 원소일 뿐만 아니라, 합금 탄화물에 의한 석출 강화가 얻어지는 V, Ti나 Nb 등의 합금 원소에 비해, 오스테나이트 중의 고용도가 가장 커, 냉각 과정에 있어서 Mo 탄질화물의 큰 석출량이 얻어진다. 일반적으로 석출 강화에 사용되는 Mo 등의 탄질화물의 석출은 피로 강도뿐만 아니라, 인장 강도도 상승하여 피삭성을 현저하게 저하시키므로 바람직하지 않다. 그러나, Mo 탄질화물의 크기를 4㎚ 이상, 11㎚ 이하로 제어하면, 피삭성에 영향을 미치는 인장 강도는 높이지 않고 피로 강도만 높일 수 있어, 즉, 피로 강도 및 내구비를 높이는 것을 알 수 있었다. 이 효과를 발휘하기 위해서는 0.03% 이상의 함유량이 필요하다. 한편, 1.00%를 초과하면, 그 효과는 포화되므로 상한을 1.00%로 한다.Mo is not only an element effective for promoting bainite transformation but also has the highest solubility in austenite as compared with alloying elements such as V, Ti and Nb which can obtain precipitation strengthening by alloy carbide, A large deposition amount of the cargo is obtained. In general, precipitation of carbonitride such as Mo, which is used for precipitation strengthening, is not preferable because not only the fatigue strength but also the tensile strength are increased and the machinability is remarkably lowered. However, when the size of the Mo carbonitride is controlled to 4 nm or more and 11 nm or less, it can be seen that the tensile strength that affects the machinability is not increased but the fatigue strength can be increased, that is, the fatigue strength and the durability are improved . In order to exhibit this effect, a content of 0.03% or more is required. On the other hand, if it exceeds 1.00%, the effect becomes saturated, so the upper limit is set to 1.00%.
N:0.0020∼0.0070%N: 0.0020 to 0.0070%
N은, 일반적으로는 V와 질화물을 형성하여 열간 단조시의 오스테나이트 조직의 조대화를 방지하는 것에 이용되지만, V 질화물은 초석 페라이트의 핵으로 되어, 오히려 초석 페라이트의 변태를 촉진시켜 강도 및 내구비를 저하시킨다. V 질화물의 생성을 억제하기 위해서는, N량의 상한을 0.0070%로 한다. 또한, 강 중의 불가피적 불순물로서 통상, 0.0020% 이상은 함유하고 있으므로, 하한을 0.0020%로 한다.N is generally used to form a nitride with V to prevent coarsening of the austenite structure during hot forging, but V nitride is the nucleus of pro-eutectoid ferrite, rather promoting the transformation of pro-eutectoid ferrite, Thereby deteriorating the rigidity. To suppress the formation of V nitride, the upper limit of the amount of N is set to 0.0070%. Further, since 0.0020% or more is normally contained as an unavoidable impurity in the steel, the lower limit is set to 0.0020%.
Ca:0.0002∼0.0100%, Te:0.0002∼0.1000%, Zr:0.0002∼0.2000% 중 1종 또는 2종 이상을 함유한다Ca: 0.0002 to 0.0100%, Te: 0.0002 to 0.1000%, Zr: 0.0002 to 0.2000%
Ca, Te, Zr은 모두 산화물을 형성하고, Mn 황화물의 정출핵으로 되어 Mn 황화물을 균일하게 미세 분산하는 효과가 있다. 또한, 어느 원소나 Mn 황화물 중에 고용되어, 그 변형능을 저하시키고, 압연이나 열간 단조 후의 Mn 황화물 형상의 신연을 억제하여, 기계적 성질의 이방성을 작게 하는 효과가 있다. 이들 효과를 발휘하기 위해서는, Ca, Te, Zr의 하한은 각각 0.0002%로 한다. 한편, Ca는 0.0100%, Te는 0.1000%, Zr은 0.2000%를 초과하면, 오히려 이들 산화물이나 황화물 등의 경질 개재물을 다량으로 생성하여, 내구비 및 피삭성은 저하된다. 따라서, Ca의 상한은 0.0100%로 하고, Te의 상한은 0.1000%로 하고, Zr의 상한은 0.2000%로 한다.Ca, Te and Zr all form oxides and serve as nuclei for crystallization of Mn sulfides and have the effect of uniformly finely dispersing Mn sulfides. Further, there is an effect of reducing the anisotropy of mechanical properties by suppressing the distortion of Mn sulfide after rolling and hot forging by solving any element or Mn sulfide and lowering its deformability. In order to exhibit these effects, the lower limits of Ca, Te, and Zr are set to 0.0002%, respectively. On the other hand, when Ca is 0.0100%, Te is 0.1000%, and Zr is more than 0.2000%, hard inclusions such as oxides and sulfides are produced in a large amount, and the durability and machinability are lowered. Therefore, the upper limit of Ca is set to 0.0100%, the upper limit of Te is set to 0.1000%, and the upper limit of Zr is set to 0.2000%.
다음에, 상술한 열간 단조 비조질품의 강 조직의 한정 이유에 대해 설명한다.Next, the reason for limiting the steel structure of the hot forged untreated product will be described.
(면적률로 95% 이상의 베이나이트 조직)(95% or more bainite structure in area ratio)
조직을 면적률로 95% 이상의 베이나이트 조직으로 규정한 것은, 주체 조직이 베이나이트 조직이면 고 내구비를 갖지만, 그 잔량부 조직인 페라이트, 잔류 오스테나이트 또는 섬 형상 마르텐사이트가 면적률로 5% 이상으로 이루어지는 경우, 내구비는 현저하게 저하되기 때문이다. 이들 잔량부 조직이 적으면 적을수록, 내구비는 높고, 바람직하게는 면적률로 97% 이상이다.The reason why the structure is defined as a bainite structure having an area ratio of 95% or more is that when the main body structure is a bainite structure, ferrite, retained austenite or island-shaped martensite, , The inner appearance is remarkably lowered. The smaller the amount of remaining portion structure, the higher the inner portion is, and preferably the area ratio is 97% or more.
(강 중에 분산된 Mo 탄질화물의 평균 크기가 4㎚ 이상, 11㎚ 이하이다)(The average size of the Mo carbonitride dispersed in the steel is 4 nm or more and 11 nm or less)
베이나이트 조직 중의 Mo 탄질화물의 평균 크기를 4㎚ 이상으로 규정한 것은, 그 평균 크기가 4㎚ 미만에서는, 높은 피로 강도를 갖지만 동시에 인장 강도도 높아, 내구비의 값으로서는 작으므로, 고피로 강도화와 피삭성의 양립은 실현할 수 없기 때문이다. 보다 바람직하게는 그 평균 크기 8㎚ 이상이다. 또한 Mo 탄질화물의 평균 크기의 상한값을 11㎚로 규정한 것은, 그 평균 크기가 11㎚ 초과에서는, 인장 강도뿐만 아니라 피로 강도도 현저하게 저하되므로 고피로 강도화를 달성할 수 없기 때문이다. 또한, Mo 탄질화물의 형상은 침상이며, 본 명세서에서 사용하는 Mo 탄질화물의 크기는 길이 방향의 길이이다.The reason why the average size of the Mo carbonitride in the bainite structure is set to 4 nm or more is because when the average size is less than 4 nm, the high fatigue strength is high but the tensile strength is high, This is because it is not possible to achieve a balance between work and work. More preferably, the average size thereof is 8 nm or more. Further, the reason why the upper limit value of the average size of the Mo carbonitride is defined as 11 nm is because when the average size exceeds 11 nm, not only the tensile strength but also the fatigue strength are remarkably lowered, so that the high fatigue strength can not be attained. The shape of the Mo carbonitride is needle-shaped, and the size of the Mo carbonitride used in the present specification is the length in the longitudinal direction.
다음에, 상술한 열간 단조 비조질품의 제조 방법의 한정 이유에 대해 설명한다.Next, reasons for limiting the above-described method of manufacturing a hot forged untreated product will be described.
(강재를 1000℃ 이상, 1250℃ 이하로 가열)(Heating the steel material to 1000 ° C or more and 1250 ° C or less)
상술한 성분 조성으로 이루어지는 강재를 1000℃ 이상, 1250℃ 이하로 가열하는 것을 규정한 것은, 냉각 과정에서 Mo, V의 탄질화물을 충분히 석출시키는 것이 목적이며, 열간 단조 전의 가열에 의해 Mo, V를 강 중에 충분히 용체화시키기 위함이다. 가열 온도 1000℃ 미만에서는, Mo, V를 강 중에 충분히 용체화시킬 수 없고, 그 후의 냉각 과정에서의 석출 강화량이 작아, 피로 강도, 내구비는 작아진다. 한편, 필요 이상으로 가열 온도를 높이는 것은, 오스테나이트립의 성장을 촉진시키고, 그 후의 냉각 과정에서 변태된 조직이 조대해져 오히려 내구비가 저하된다. 따라서, 가열 온도의 상한을 1250℃로 한다.The reason why the steel material having the above-mentioned composition is heated to 1000 ° C. or more and 1250 ° C. or less is to sufficiently precipitate the carbonitrides of Mo and V in the cooling process. Mo and V are heated by heating before hot forging So as to sufficiently dissolve them in the steel. When the heating temperature is lower than 1000 占 폚, Mo and V can not be sufficiently dissolved in the steel, the precipitation strengthening amount in the subsequent cooling process is small, and the fatigue strength and internal resistance become small. On the other hand, raising the heating temperature more than necessary promotes the growth of the austenite grains, and the formed structure becomes coarse during the subsequent cooling process, resulting in deterioration of the inner temperature. Therefore, the upper limit of the heating temperature is set to 1250 캜.
(열간 단조 후, 200℃ 이하까지 평균 냉각 속도는 0.05℃/초 이상, 0.80℃/초 이하로 냉각)(After the hot forging, the average cooling rate to 200 DEG C or less is cooled to 0.05 DEG C / sec or more and 0.80 DEG C / sec or less)
열간 단조한 후, 200℃ 이하까지 평균 냉각 속도는 0.05℃/초 이상, 0.80℃/초 이하로 규정한 것은, Mo 탄질화물이 석출되는 온도 영역에 머무는 시간을 길게 하여, 냉각 과정에서 석출량을 증가시켜, 그 탄질화물 크기를 제어하기 위함이다. 평균 냉각 속도가 0.80℃/초 이상에서는, Mo 탄질화물의 석출량이 충분히 얻어지지 않아, 강도 및 내구비 향상 효과가 작다. 특히, Mo 탄질화물을 조대화하여 고 내구비를 갖기 위해서는, 바람직하게는 평균 냉각 속도 0.50℃/초 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.30℃/초 이하이다. 한편, 평균 냉각 속도가 0.05℃/초 미만에서는, 베이나이트 래스 경계에 면적률로 5% 이상의 초석 페라이트가 생성되어, 피로 강도 및 내구비를 현저하게 저하시킨다.The reason why the average cooling rate is not less than 0.05 DEG C / sec and not more than 0.80 DEG C / sec after the hot forging is 200 DEG C or less is to prolong the stay time in the temperature range where Mo carbonitride is precipitated, So as to control the size of the carbonitride. When the average cooling rate is 0.80 ° C / second or more, the precipitation amount of Mo carbonitride is not sufficiently obtained, and the effect of improving the strength and internal resistance is small. Particularly, in order to coarsen the Mo carbonitride and have a high solid content, the average cooling rate is preferably 0.50 ° C / sec or less. More preferably 0.30 ° C / second or less. On the other hand, when the average cooling rate is less than 0.05 占 폚 / sec, pro-eutectoid ferrite having an area ratio of 5% or more is generated at the boundary of the bainite lath, thereby significantly lowering the fatigue strength and durability.
또한, 본 발명에 의해 고 피로 강도를 갖는 고주파 켄칭이 가능한 열간 단조 비조질품이 얻어지지만, 피삭성을 충분히 확보하기 위해서는, 인장 강도는 1300㎫ 이하로 하는 것이 바람직하다.Further, according to the present invention, a hot forged uncooled product capable of high frequency quenching with high fatigue strength is obtained, but in order to secure sufficient machinability, the tensile strength is preferably 1300 MPa or less.
본 발명을 실시예에 의해 이하에 상세하게 설명한다. 또한, 이들 실시예는 본 발명의 기술적 의의, 효과를 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.The present invention will be described in detail below with reference to Examples. These examples are for the purpose of describing the technical significance and effects of the present invention, and do not limit the scope of the present invention.
실시예Example
표 1에 나타내는 화학 조성의 강을 150㎏ 진공 용해로에서 용제하였다. 이것을 직경 100㎜의 막대강으로 압연 후, 단조용 시험편을 잘라내고, 표 2에 나타내는 조건에서 단조, 열처리를 행하였다. 열간 단조한 후, 200℃까지의 냉각 방법은 공냉 또는 노냉을 행하고, 냉각 속도는 시험편의 직경을 바꿈으로써 제어하였다. 평균 냉각 속도는, 열간 단조한 후의 시험편의 온도로부터 200℃를 뺀 값을, 열간 단조한 후 200℃까지 냉각하는 데 필요로 한 시간으로 나누어 구하였다. 그 밖에 비교를 위해, 종래강 S55C를 용제하여, 본 발명과 동일 정도의 인장 강도로 되도록 열처리하였다. 시험편을 1100℃로 가열 후, 실온까지 수냉하고, 다시 450℃에서 1시간 열처리하였다. 또한, 표 1 및 표 2의 밑줄부는 본 발명의 범위 밖 조건이다.The steel of chemical composition shown in Table 1 was dissolved in a 150 kg vacuum melting furnace. This was rolled into a bar steel having a diameter of 100 mm, and then a forging test piece was cut out and subjected to forging and heat treatment under the conditions shown in Table 2. After the hot forging, the cooling method up to 200 캜 was air-cooled or furnace-cooled, and the cooling rate was controlled by changing the diameter of the test piece. The average cooling rate was obtained by dividing the value obtained by subtracting 200 캜 from the temperature of the test piece after hot forging divided by the time required for cooling to 200 캜 after hot forging. In addition, for comparison, a conventional steel S55C was dissolved and heat-treated so as to have the same tensile strength as the present invention. The test piece was heated to 1100 占 폚, then cooled to room temperature, and further heat-treated at 450 占 폚 for 1 hour. The underlined portions in Tables 1 and 2 are outside the scope of the present invention.
이들 단조재의 중앙부로부터 JIS Z 2201의 14호 인장 시험편 및 JIS Z 2274의 1호 회전 굽힘 피로 시험편을 채취하여, 인장 강도, 피로 강도를 구하였다. 여기서, 피로 강도는 회전 굽힘 피로 시험에서 107 회전에서 파단되지 않고 오래 견딘 응력 진폭이라 정의하였다. 또한 구해진 피로 강도와 인장 강도의 비를 내구비(피로 강도/인장 강도)로서 구하였다.The tensile strength and the fatigue strength of the tensile test specimen No. 14 of JIS Z 2201 and the specimen No. 1 rotary bending fatigue test specimen of JIS Z 2274 were obtained from the central portion of these forgings. Here, the fatigue strength is defined as the long-lasting stress amplitude without breaking at 10 7 rotations in the rotational bending fatigue test. Further, the ratio of the obtained fatigue strength and tensile strength was determined as the internal resistance (fatigue strength / tensile strength).
단조재의 L방향의 1/4 두께부로부터 조직 관찰용 시험편을 채취하였다. 베이나이트의 면적률은, 시험편을 경면으로 될 때까지 연마 후, 레페라 에칭을 행하고, 베이나이트 이외의 잔량부인 초석 페라이트, 잔류 오스테나이트, 섬 형상 마르텐사이트 등의 조직을 확인하여, 500배의 광학 현미경 사진을 각 10시야 촬영한 후, 화상 해석에 의해 산출하였다.A test piece for tissue observation was collected from the 1/4 thickness portion in the L direction of the forging material. The area ratio of bainite was determined by grinding the specimen until the specimen became mirror-finished, and then performing repera etching to confirm the texture of the remaining elements other than bainite, such as pro-eutectoid ferrite, retained austenite and island-shaped martensite, An optical microscope photograph was photographed every 10 fields and then calculated by image analysis.
Mo 탄질화물의 평균 크기는, 시험편을 전해 연마법에 의해 박막으로 마무리한 후, 투과형 전자 현미경에 의해, 15000배의 투과형 전자 현미경 사진을 각 10시야 촬영하고, 그 중에서 관찰된 Mo 탄질화물의 길이 방향의 길이를 화상 해석으로 구하여, 그 평균값을 구하였다.The average size of the Mo carbonitride was measured by a transmission electron microscope after 15,000 times of transmission electron microscope photographs were taken every 10 days, and the observed Mo carbonitride length Direction was determined by image analysis, and the average value thereof was determined.
No.1∼18의 본 발명강은, 모두 면적률로 95% 이상의 베이나이트 조직이고, Mo 탄질화물의 평균 크기는 4.6㎚ 이상, 10.8㎚ 이하이고, 내구비는 0.58 이상의 고 내구비를 갖는다. 피삭성의 확보를 위해 인장 강도는 1300㎫ 이하이기는 하지만, 동일 정도의 인장 강도와 비교하면 명백한 바와 같이, 종래예 No.28의 탄소강의 조질강보다 고피로 강도를 실현하고 있다.The inventive steels Nos. 1-18 all have a bainite structure with an area ratio of 95% or more, an average size of Mo carbonitride of 4.6 nm or more and 10.8 nm or less, and an inside content of 0.58 or more. The tensile strength is 1300 MPa or less in order to secure the machinability. However, as apparent from comparison with the tensile strength at the same level, the high fatigue strength is realized in comparison with the carbon steel of the carbon steel of the prior art No. 28.
이에 대해, 비교예 No.23, 24, 27은 C, Si 또는 N 중 어느 하나의 함유량이 많고, 또한 No.21은 규정된 강 조성 범위 내이기는 하지만, 평균 냉각 속도가 규정 밖이고, 베이나이트 래스 경계에 페라이트나 잔류 오스테나이트 등의 잔량부의 양이 많아, Mo 탄질화물의 평균 크기가 규정 밖이므로, 강도 및 내구비가 낮다. No.19, 22는 강 조성 또는 열처리 조건이 규정 밖이며, 충분한 석출 강화가 얻어지지 않아 내구비가 낮다. No.20은 필요 이상으로 가열 온도를 높게 하였으므로, 베이나이트 조직이 조대화되어, 오히려 내구비가 낮다. No.25는 필요 이상으로 Mn이 첨가되어, 인장 강도가 높고, 절삭이 매우 곤란하다. 한편, No.26은 필요 이상으로 Al이 첨가되어, 오히려 피로 강도 및 내구비가 낮아진다.On the contrary, in Comparative Examples Nos. 23, 24 and 27, the content of any one of C, Si, or N was large, and No. 21 was within the specified steel composition range, The amount of residual portion such as ferrite or retained austenite is large in the lath boundary, and the average size of Mo carbonitride is out of the specification, so that strength and durability are low. In Nos. 19 and 22, the steel composition or the heat treatment condition is outside the stipulated condition, sufficient precipitation strengthening is not obtained, and the inside resistance is low. No. 20 has a higher heating temperature than necessary, so that the bainite structure is coarsened, and the inside property is rather low. In No. 25, Mn is added more than necessary, the tensile strength is high, and cutting is very difficult. On the other hand, in No. 26, Al is added more than necessary, and the fatigue strength and internal resistance are lowered.
이것으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에서 규정하는 조건을 모두 만족시키는 것은 비교예, 종래예보다 인성 및 피로 특성이 우수하다.As is evident from this, the toughness and fatigue characteristics of the comparative example and the conventional example, which satisfy all the conditions specified in the present invention, are excellent.
Claims (4)
C:0.50% 초과 0.60% 이하,
Si:0.02∼0.15%,
Mn:1.50∼3.00%,
P:0.0002∼0.150%,
S:0.001∼0.200%,
Cr:0.02∼1.00%,
Al:0.001∼0.300%,
V:0.01∼0.30%,
Mo:0.03∼1.00%,
N:0.0020∼0.0070%,
를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는, 고주파 켄칭 처리가 가능한 열간 단조용 비조질강.In terms of% by mass,
C: more than 0.50% and not more than 0.60%
Si: 0.02 to 0.15%
Mn: 1.50 to 3.00%
P: 0.0002 to 0.150%,
S: 0.001-0.200%,
Cr: 0.02 to 1.00%
Al: 0.001 to 0.300%
V: 0.01 to 0.30%
Mo: 0.03 to 1.00%
N: 0.0020 to 0.0070%,
And a balance of Fe and unavoidable impurities, wherein the high-frequency quenching treatment is possible.
Ca:0.0002∼0.0100%,
Te:0.0002∼0.1000%,
Zr:0.0002∼0.2000%
중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 고주파 켄칭 처리 가능한 열간 단조용 비조질강.3. The composition according to claim 1, wherein, in mass%
Ca: 0.0002 to 0.0100%
Te: 0.0002 to 0.1000%,
Zr: 0.0002 to 0.2000%
, And at least one of them is further contained in the non-tempered steel for hot forging capable of high frequency quenching treatment.
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