KR101461736B1 - Austenitic steel having excellent machinability and superior cryogenic toughness in weld heat-affected zone and manufacturing method thereof - Google Patents

Austenitic steel having excellent machinability and superior cryogenic toughness in weld heat-affected zone and manufacturing method thereof Download PDF

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Abstract

중량%로, 망간(Mn): 15~35%, 23.6C+Mn≥28 및 33.5C-Mn≤23을 만족하는 탄소(C), 구리(Cu): 5%이하(0%는 제외), 28.5C+4.4Cr≤57을 만족하는 크롬(Cr) (0%는 제외), 황(S): 0.03~0.1%, 칼슘(Ca): 0.001~0.01%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 용접 열영향부의 -196℃에서의 샤르피 충격값이 41J 이상인, 피삭성 및 용접 열영향부 극저온 인성이 우수한 오스테나이트계 강재 및 그의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 저비용의 극저온 강재를 얻을 수 있고, 저온에서 안정한 오스테나이트 상을 형성하고 탄화물 형성을 효과적으로 억제하며, 피삭성 및 용접 열영향부 극저온 인성이 우수한 구조용 강재를 제공할 수 있다.
(Excluding 0%) of carbon (C) and copper (Cu) satisfying manganese (Mn) of 15 to 35%, 23.6C + Mn? 28 and 33.5C- (Cr) (excluding 0%), sulfur (S): 0.03 to 0.1%, calcium (Ca): 0.001 to 0.01%, the balance iron (Fe) and other unavoidable impurities satisfying 28.5C + 4.4Cr? And a Charpy impact value at -196 캜 of the weld heat affected zone of 41 J or more, and excellent austenitic steels having excellent cryogenic and welding heat-affected cryogenic toughness, and a process for producing the same.
According to the present invention, a low-cost cryogenic steel material can be obtained, a stable austenite phase can be formed at a low temperature, carbide formation can be effectively suppressed, and a structural steel material excellent in machinability and welding heat impact cryogenic temperature toughness can be provided.

Description

피삭성 및 용접 열영향부 극저온 인성이 우수한 오스테나이트계 강재 및 그의 제조방법{AUSTENITIC STEEL HAVING EXCELLENT MACHINABILITY AND SUPERIOR CRYOGENIC TOUGHNESS IN WELD HEAT-AFFECTED ZONE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an austenitic steels excellent in machinability and machinability,

본 발명은 피삭성 및 용접 열영향부 극저온 인성이 우수한 오스테나이트계 강재 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 액화가스 저장 탱크 및 수송설비 등 액화가스 분위기의 저온으로부터 실온까지 광범위의 온도에 사용되는 구조용 강재에 관한 것이다.The present invention relates to austenitic steels excellent in machinability and weld heat affected zone cryogenic toughness and a method for producing the same. And more particularly to a structural steel used for a wide range of temperatures from a low temperature to a room temperature in a liquefied gas atmosphere such as a liquefied gas storage tank and a transportation facility.

액화천연가스 (LNG, Liquefied Natural Gas, 비등점: -164℃), 액체산소 (Liquefied Oxygen, 비등점: -183℃), 액체질소 (Liquefied Nitrogen, 비등점: -196℃) 등과 같은 액화가스는 극저온 저장을 필요로 한다. 그러므로 이들 가스를 저장하기 위해서는 극저온에서 충분한 인성과 강도를 가지는 재료로 이루어지는 압력용기 등의 구조물이 필요하다.
Liquefied gases such as liquefied natural gas (LNG), liquid oxygen (Liquefied Oxygen, boiling point: -183 ° C), liquid nitrogen (Liquefied Nitrogen, boiling point: -196 ° C) in need. Therefore, in order to store these gases, a structure such as a pressure vessel made of a material having sufficient toughness and strength at a cryogenic temperature is required.

액화가스 분위기의 저온에서 사용 가능한 재료로서 종래부터 AISI304 등의 Cr-Ni계 스테인레스 합금이나 9% Ni강 및 5000계열의 알루미늄 합금 등이 사용되어 왔다. 그러나 알루미늄 합금의 경우 합금 비용이 높고 낮은 강도로 인해 구조물의 설계 두께가 증가하게 되며 용접 시공성도 좋지 않아 사용이 제한적이라는 문제를가진다. Cr-Ni계 스테인레스와 9% Ni강 등은 알루미늄의 물성상의 문제점은 많이 극복하였으나 고가의 니켈 함유로 인해 제조 비용이 상승하는 등 적용에 문제가 되어 왔다.
As a material usable at a low temperature in a liquefied gas atmosphere, Cr-Ni-based stainless alloy such as AISI 304, 9% Ni steel, and 5000-series aluminum alloy have been used. However, in the case of aluminum alloy, there is a problem that the design thickness of the structure is increased due to high alloy cost and low strength, and the use of the alloy is limited due to poor weldability. Cr-Ni-based stainless steel and 9% Ni steel have overcome the problems of the physical properties of aluminum, but they have been problematic in application because of high nickel content and high manufacturing cost.

이를 해결하기 위해 고가인 니켈 함량을 저감하여 대신 망간, 크롬 등을 첨가한 기술로서 특허문헌 1과 특허문헌 2를 들 수 있다. 특허문헌 1은 니켈 함량을 1.5~4%까지 감소시키고 대신 망간, 크롬을 각각 16~22%, 2~5.5% 첨가하여 오스테나이트 조직을 확보함으로써 극저온 인성을 향상시킨 기술이며 특허문헌 2는 니켈 함량을 5.5% 정도로 감소시키고 대신 망간, 크롬을 각각 2.0%, 1.5%이하 첨가하여 반복 열처리 및 템퍼링을 통해 페라이트 결정립을 미세화하여 극저온 인성을 확보하는 기술이다. 그러나 상기 발명들 역시 여전히 고가의 니켈을 함유하고 있으며 또한 극저온 인성을 확보하기 위해 여러 단계의 반복열처리 및 템퍼링을 실시하고 있으므로, 비용적인 측면이나 공정의 간소화 측면에서 유리하지 않다.
In order to solve this problem, Patent Document 1 and Patent Document 2 are listed as technologies in which nickel content of high price is reduced and manganese and chromium are added instead. Patent Document 1 is a technique in which nickel content is reduced to 1.5 to 4% and manganese and chromium are respectively added to 16 to 22% and 2 to 5.5% to secure austenite structure to improve cryogenic toughness. Patent Document 2 discloses a nickel content Is reduced to about 5.5%, and manganese and chromium are added to 2.0% and 1.5%, respectively, to refine the ferrite crystal grains through repeated heat treatment and tempering to ensure extremely low temperature toughness. However, the above-mentioned inventions still contain expensive nickel and are subjected to repeated heat treatment and tempering in order to secure cryogenic toughness, which is not advantageous in terms of cost and simplification of the process.

액화가스에 사용되는 구조용강에 관한 또 다른 기술로는 니켈을 완전히 배제한 소위 니켈-프리(Ni-free) 고망간강을 들 수 있다. 상기 고망간강은 망간의 첨가량에 따라 각각 페라이트계와 오스테나이트계로 나뉘어 진다. 예를 들면 특허문헌 3은 9% 니켈 대신에 5% 망간을 첨가하고 이를 오스테나이트와 페라이트가 공존하는 이상역 온도 구간에서 4회의 반복열처리를 통해 결정립을 미세화한 후 템퍼링 하여 극저온인성을 향상시킨 기술이다. 또한, 특허문헌 4는 13%의 망간을 첨가하여 오스테나이트와 페라이트의 이상역 온도구간에서 4회의 반복열처리를 통해 결정립을 미세화한 후 템퍼링하여 극저온인성을 향상시킨 기술이다. 상기 특허들은 페라이트를 주조직으로 하고 있으며, 극저온 인성을 얻기 위해 4회 이상의 반복열처리 및 템퍼링을 통해 페라이트 결정립을 미세화시키는 것들을 주된 골자로 하고 있다. 그러나, 이러한 기술들은 열처리 회수의 증가로 인해 비용 증가 및 열처리 설비 부하가 생기는 문제점이 있다.
Another technology related to structural molten steel used for liquefied gas is so-called nickel-free high manganese steel completely excluded from nickel. The high manganese steel is divided into ferrite and austenite depending on the amount of manganese added. For example, Patent Document 3 discloses a technique in which 5% manganese is added instead of 9% nickel and the crystal grains are finely refined through four times of heat treatment in an abnormal temperature range where austenite and ferrite coexist and then tempered to improve cryogenic toughness to be. Also, in Patent Document 4, 13% manganese is added to refine the crystal grains through four repeated heat treatments in the aberrant temperature range of austenite and ferrite, and then tempering to improve cryogenic toughness. These patents are mainly made up of ferrite as a main structure, and refining the ferrite grains through refining and tempering four or more times to obtain cryogenic toughness. However, these techniques have problems in that the cost increases and the load on the heat treatment equipment is increased due to the increase in the heat treatment number.

특허문헌 5는 니켈을 완전히 배제하는 대신 다량의 망간, 16~35% 및 0.1~0.5% 탄소를 첨가하여 오스테나이트를 안정화시키고 알루미늄을 1~8% 첨가한 극저온 특성이 우수한 고망간강에 대한 기술이며 특허문헌 6은 15~40% 망간 첨가를 통해 오스테나이트와 입실런 마르텐사이트 혼합조직을 얻음으로써 저온 인성이 우수한 고망간을 얻을 수 있음을 보고하고 있다. 그러나, 탄소의 함량이 낮아 일부 입실런 마르텐사이트 등의 극저온에서 불안정한 조직의 생성으로 인성 열화의 우려가 있으며 알루미늄 첨가로 인해 주조 결함 발생 가능성이 증가하는 등의 문제점이 있다. Patent Document 5 discloses a technique for a high manganese steel excellent in cryogenic properties by adding a large amount of manganese, 16 to 35%, and 0.1 to 0.5% carbon to stabilize austenite and adding 1 to 8% of aluminum, instead of completely eliminating nickel Patent Document 6 reports that a high manganese having excellent low-temperature toughness can be obtained by obtaining a mixed structure of austenite and eucullen martensite through addition of 15 to 40% manganese. However, since the content of carbon is low, there is a fear of deterioration of toughness due to formation of unstable structure at a cryogenic temperature such as a part of run-in martensite, and the possibility of occurrence of casting defects due to aluminum addition is increased.

또한, 오스테나이트계 고망간강은 높은 가공 경화로 인해 피삭성이 열위하며 이는 절삭 공구 수명을 감소시키고 이로 인한 공구 비용 증가 및 공구의 교체에 관련된 휴지 기간 증가 등 생산 비용을 감소시키는 문제가 있다.In addition, the austenitic high manganese steels are subject to machining degradation due to high work hardening, which reduces the tool life and reduces the production costs, such as increased tool cost and increased downtime associated with tool replacement.

한국 공개특허번호 제1998-0058369호Korean Patent Publication No. 1998-0058369 국제공개특허번호 WO2007/080646호International Publication No. WO 2007/080646 미국 등록특허번호 제4257808호United States Patent No. 4257808 한국 공개특허번호 제1997-0043149호Korean Patent Publication No. 1997-0043149 한국 공개특허번호 제1991-0012277호Korean Patent Publication No. 1991-0012277 일본 공개특허번호 제2007-126715호Japanese Laid-Open Patent No. 2007-126715

본 발명의 일 측면은 니켈을 배제한 저원가의 강재를 제시하며, 저온에서 안정한 오스테나이트 상을 형성하고 피삭성이 우수하며 용접 열영향부에서 극저온 인성을 확보한 오스테나이트계 강재 및 그의 제조방법을 제시하고자 한다.
One aspect of the present invention suggests a low cost steel material excluding nickel and austenitic steel material which forms a stable austenite phase at a low temperature and has excellent machinability and secures cryogenic toughness at the weld heat affected zone and a manufacturing method thereof I want to.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은, 중량%로, 망간(Mn): 15~35%, 23.6C+Mn≥28 및 33.5C-Mn≤23을 만족하는 탄소(C), 구리(Cu): 5%이하(0%는 제외), 28.5C+4.4Cr≤57을 만족하는 크롬(Cr) (0%는 제외), 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 피삭성 및 용접 열영향부 극저온 인성이 우수한 오스테나이트계 강재를 제공한다.
In order to achieve the above object, an aspect of the present invention is to provide carbon (C) having a content of manganese (Mn) of 15-35%, 23.6C + Mn? 28 and 33.5C- , Chrome (Cr) (excluding 0%), iron (Fe) and other unavoidable impurities satisfying 5% or less (excluding 0%) and 28.5C + 4.4Cr? Austenitic steels excellent in machinability and welding heat-affected area cryogenic toughness are provided.

본 발명의 다른 측면은, 중량%로, 망간(Mn): 15~35%, 23.6C+Mn≥28 및 33.5C-Mn≤23을 만족하는 탄소(C), 구리(Cu): 5%이하(0%는 제외), 28.5C+4.4Cr≤57을 만족하는 크롬(Cr) (0%는 제외), 황(S): 0.03~0.1%, 칼슘(Ca): 0.001~0.01%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 용접하여 용접열영향부를 얻는 단계; 및 상기 용접 열영향부를 냉각속도 10℃/s 이상으로 냉각하는 단계를 포함하는, 피삭성 및 용접 열영향부 인성이 우수한 내마모 오스테나이트계 강재의 제조방법을 제공한다.Another aspect of the present invention is to provide a carbon steel sheet which comprises 15 to 35% of manganese (Mn), 5% or less of carbon (C) satisfying 23.6C + Mn? 28 and 33.5C- (Excluding 0%), chromium (Cr) (excluding 0%) satisfying 28.5C + 4.4Cr? 57, sulfur (S): 0.03-0.1%, calcium (Ca) (Fe) and other unavoidable impurities to obtain a weld heat affected zone; And cooling the weld heat affected zone at a cooling rate of 10 ° C / s or higher. The present invention also provides a method of manufacturing a wear-resistant austenitic steels excellent in machinability and weld heat-affected zone toughness.

본 발명에 의하면, 니켈 및 알루미늄을 첨가하지 않으면서도 망간의 함량을 비교적 낮은 범위로 제어할 수 있어 저비용의 극저온 강재를 얻을 수 있고, 저온에서 안정한 오스테나이트 상을 형성하고 구리에 의해 탄화물 형성을 효과적으로 억제하며 칼슘 및 황의 첨가를 통해 피삭성을 개선한 용접 열영향부 극저온 인성이 우수한 구조용 강재를 제공할 수 있다.According to the present invention, the content of manganese can be controlled to a relatively low range without adding nickel and aluminum, so that a low-cost cryogenic steel material can be obtained, a stable austenite phase is formed at a low temperature, It is possible to provide a structural steel excellent in cryogenic temperature due to welding heat affected by improving the machinability through addition of calcium and sulfur.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 망간과 탄소 함량의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강재의 상온 광학 미세조직 사진이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 강재의 -196℃에서의 샤르피 충격시험 후의 파면 사진이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 황 함량과 피삭성과의 관계를 나타낸 그래프이다.
1 is a graph showing a relationship between manganese and carbon content according to an embodiment of the present invention.
2 is a photograph of a room temperature optical microstructure of a steel material according to an embodiment of the present invention.
3 is a wave front view of a steel material according to an embodiment of the present invention after a Charpy impact test at -196 캜.
4 is a graph showing the relationship between sulfur content and machinability according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 피삭성 및 용접 열영향부 극저온 인성이 우수한 오스테나이트계 강재 및 그의 제조방법을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the austenitic steels excellent in machinability and weld heat affected zone cryogenic toughness of the present invention and a method for producing the same will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.

용접 열영향부 극저온 인성이 요구되는 오스테나이트계 강재에서 망간의 함량이 낮은 경우 오스테나이트를 안정화시키기 위해서는 탄소의 함량을 증가시켜야 하며 이는 탄화물 형성으로 인해 인성을 열화시킬 우려가 있다. 또한, 극저온 인성을 확보하기 위해서는 탄화물 석출 억제가 필요하며 용접 열영향부와 같이 냉각 속도의 제어가 용이하지 않은 경우 열영향부에서 탄화물의 석출이 발생하고 이는 극저온 인성을 급격히 열화시키게 된다. 따라서 망간과 탄소의 적절한 제어를 통해 오스테나이트를 안정화시키고 망간 대비 탄화물 형성에 효과적인 합금원소 첨가를 통해 용접 열영향부 극저온 인성이 우수한, 극저온용 강재를 개발할 필요가 절실히 요구되고 있다. 아울러, 고가의 니켈 등을 첨가하지 않은 경제적인 저원가의 극저온용 강재 개발이 필요하다.
Welding Heat Affected Zone When the content of manganese is low in austenitic steels requiring cryogenic toughness, the content of carbon must be increased in order to stabilize austenite, which may deteriorate toughness due to formation of carbides. In order to secure cryogenic toughness, it is necessary to suppress the precipitation of carbide. In the case where the control of the cooling rate is not easy as in the case of the weld heat affected zone, carbide precipitation occurs in the heat affected zone, which causes the cryogenic toughness to deteriorate rapidly. Therefore, it is urgently required to develop a cryogenic steel material excellent in cryogenic temperature toughness due to welding heat affected by stabilizing austenite through proper control of manganese and carbon and adding an alloying element effective for forming carbide to manganese. In addition, it is necessary to develop a low cost cryogenic steel material that does not contain expensive nickel or the like.

본 발명자들은 니켈을 첨가하지 않는 강재가 극저온에서 유리한 인성을 얻기 위해서는, 강재의 성분계 조절과 함께 강재의 주조직을 오스테나이트 조직으로 할 필요가 있으며, 특히 용접 열영향부에서의 오스테나이트 입계에 탄화물 생성을 제어할 필요가 있다는 것을 발견하고 본 발명에 이르게 되었다. 또한 칼슘 및 황의 함량을 조절하여 오스테나이트계 고망간강의 피삭성을 현저히 개선시키는 강재의 조성을 도출하기에 이르렀다.
The inventors of the present invention have found that, in order to obtain a toughness at an extremely low temperature, a steel material to which nickel is not added needs to adjust the composition of the steel material and to make the main structure of the steel material austenite. Particularly, Generation of the protein is required to be controlled, leading to the present invention. In addition, the composition of steel which can significantly improve the machinability of austenitic high manganese steel has been derived by controlling the contents of calcium and sulfur.

이에 본 발명의 강재는 중량%로, 망간(Mn): 15~35%, 23.6C+Mn≥28 및 33.5C-Mn≤23을 만족하는 탄소(C), 구리(Cu): 5%이하(0%는 제외), 28.5C+4.4Cr≤57을 만족하는 크롬(Cr) (0%는 제외), 황(S): 0.03~0.1%, 칼슘(Ca): 0.001~0.01%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성을 가질 수 있다. 단, 여기서 각 수식의 Mn, C, Cr은 각각 해당원소의 함량을 의미한다
Accordingly, the steel material of the present invention contains, by weight%, carbon (C) satisfying Mn: 15 to 35%, 23.6C + Mn? 28 and 33.5C-Mn? 0% is excluded), chromium (Cr) (excluding 0%), sulfur (S): 0.03 to 0.1%, calcium (Ca): 0.001 to 0.01%, and the balance iron Fe) and other unavoidable impurities. Here, Mn, C, and Cr in the respective formulas indicate the content of the corresponding element

상기 각 성분의 수치 한정 이유를 설명하면 다음과 같다. 이하, 각 성분의 함량 단위는 특별히 언급하지 않은 경우에는 중량%임에 유의할 필요가 있다.
The reason for limiting the numerical values of the above components will be described as follows. Hereinafter, it is necessary to pay attention that the content unit of each component is weight% unless otherwise stated.

망간(manganese( MnMn ): 15~35%): 15 to 35%

망간은 본 발명과 같은 고망간강에 첨가되는 중요한 원소로서, 오스테나이트를 안정화시키는 역할을 하는 원소이다. 극저온에서의 오스테나이트상을 안정화시키기 위해서 15% 이상 포함되는 것이 바람직하다. 망간의 함량이 15% 미만인 경우에는 탄소 함량이 작은 경우, 준안정상인 입실런 마르텐사이트가 형성되어 극저온에서의 가공유기변태에 의해 쉽게 알파 마르텐사이트로 변태하므로 인성을 확보할 수 없다. 또한, 이를 방지하기 위해 탄소함량을 증가시켜 오스테나이트의 안정화를 도모할 경우에는 오히려 탄화물 석출로 인해 물성이 급격히 열화되므로 바람직하지 못하다. 따라서 망간의 함량은 15% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 반면에, 망간의 함량이 35%를 초과하는 경우에는 강재의 부식속도 저하를 초래하고 함량 증가로 인해 경제성이 감소하는 문제점이 있다. 따라서, 상기 망간의 함량은 15~35%로 한정하는 것이 바람직하다.
Manganese is an important element added to the high manganese steel such as the present invention, and is an element that stabilizes austenite. It is preferable that the amount of the austenite phase is 15% or more in order to stabilize the austenite phase at a cryogenic temperature. When the content of manganese is less than 15%, tough run martensite, which is a metastable phase, is formed when the carbon content is small and toughness can not be ensured because it transforms easily into alpha martensite due to processing organic transformation at an extremely low temperature. Further, in order to prevent this, when the austenite is stabilized by increasing the carbon content, the physical properties are deteriorated rapidly due to the precipitation of carbide, which is not preferable. Therefore, the content of manganese is preferably 15% or more. On the other hand, when the content of manganese exceeds 35%, the corrosion rate of the steel is lowered and the economical efficiency is decreased due to the increase of the content. Therefore, the content of manganese is preferably limited to 15 to 35%.

탄소(C): 23.6C+Carbon (C): 23.6C + MnMn ≥28 및 33.5C-Gt; 28 < / RTI > and 33.5C- Mn≤23Mn? 23 의 관계를 만족Satisfies the relationship of

탄소는 오스테나이트를 안정화시키고 강도를 증가시키는 원소이며, 특히 냉각과정 혹은 가공과정에서 오스테나이트에서 입실런 혹은 알파 마르텐사이트로의 변태점인 Ms 및 Md를 낮추는 역할을 한다. 따라서, 탄소가 불충분하게 첨가될 경우에는 오스테나이트의 안정도가 부족하여 극저온에서 안정한 오스테나이트를 얻을 수 없으며 또한 외부 응력에 의해 쉽게 입실런 혹은 알파 마르텐사이트로 가공유기변태를 일으켜 인성을 감소시키고 강재의 강도도 감소시킨다. 반대로 탄소의 함량이 과다할 경우에는 탄화물 석출로 인해 인성이 급격히 열화되며 강도의 지나친 증가로 가공성이 나빠지는 단점이 있다. Carbon is an element that stabilizes and strengthens austenite, and it plays a role in lowering M s and M d , which are transformation points from austenite to bismuth or alpha martensite during cooling or processing. Therefore, when carbon is insufficiently added, the austenite is not stable enough to obtain a stable austenite at a cryogenic temperature. Further, it can be easily processed by external stress to cause machining organic transformation to alpha-martensite to reduce toughness, Reduces the strength. On the contrary, when the carbon content is excessive, the toughness is rapidly deteriorated due to the precipitation of carbide, and the workability is deteriorated due to an excessive increase of the strength.

특히, 본 발명에서 탄소의 함량은 탄소 및 기타 함께 첨가되는 원소들과의 관계에 주의하여 결정하는 것이 바람직한데, 이를 위하여 본 발명자가 발견한 탄화물 형성에 대한 탄소와 망간의 관계를 도 1에 나타내었다. 탄화물은 탄소로 인하여 형성되는 것이나, 탄소가 독립적으로 탄화물의 형성에 영향을 미치는 것이 아니라, 망간과 복합적으로 작용하여 그 형성 경향에 영향을 미치는 것이다. 도 1에서 적정 탄소 함량을 나타내었다. 탄화물 형성을 방지하기 위해서는 다른 성분이 본 발명에서 규정하는 범위를 충족한다는 전제하에 23.6C+Mn(C, Mn은 각 성분의 함량을 중량% 단위로 나타낸 것임)의 값을 28이상으로 제어하는 것이 바람직하다. 이는 도면의 평행사변형 영역의 경사진 왼쪽 경계를 의미한다. 23.6C+Mn이 28 미만일 경우에는 오스테나이트의 안정도가 감소하여 극저온에서의 충격에 의해 가공유기변태를 일으켜 충격인성을 저하시키게 된다. 탄소 함량이 너무 높은 경우 즉, 33.5C-Mn이 23보다 클 경우 과다한 탄소의 첨가로 인해 탄화물이 석출하여 저온 충격 인성을 낮추는 문제가 발생한다. 결론적으로, 본 발명에서 망간은 15~35, 23.6C+Mn≥28 및 33.5C-Mn≤23을 만족하도록 첨가하는 것이 바람직하다. 도 1에서도 알 수 있듯이, 상기 수식을 충족시키는 범위내에서 C 함량은 최하한은 0% 이다.
Particularly, in the present invention, it is preferable to determine the content of carbon in consideration of the relationship with carbon and other elements to be added together. For this purpose, the relationship between carbon and manganese for formation of carbide found by the present inventors is shown in FIG. . Carbides are formed by carbon, but carbon does not independently affect the formation of carbides, but rather acts in a complex manner with manganese, affecting the formation tendency. 1 shows the optimum carbon content. In order to prevent formation of carbide, it is necessary to control the value of 23.6C + Mn (C and Mn represent the content of each component in terms of% by weight) to 28 or more, on condition that the other components satisfy the range defined in the present invention desirable. This means the oblique left boundary of the parallelogram region of the drawing. When 23.6C + Mn is less than 28, the stability of the austenite is decreased, and the processed organic transformation is caused by the impact at the cryogenic temperature, and the impact toughness is lowered. When the carbon content is too high, that is, when 33.5C-Mn is larger than 23, carbide precipitates due to excessive addition of carbon, which lowers impact toughness at low temperatures. Consequently, in the present invention, manganese is preferably added so as to satisfy 15-35, 23.6C + Mn? 28 and 33.5C-Mn? 23. As can be seen from Fig. 1, the lowest C content is 0% within the range satisfying the above formula.

구리(Copper( CuCu ): 5% 이하(0%는 제외)): Less than 5% (0% excluded)

구리는 탄화물 내 고용도가 매우 낮고 오스테나이트 내 확산이 느려서 오스테나이트와 핵생성된 탄화물 계면에 농축되는데, 이에 따라 탄소의 확산을 방해함으로써 탄화물 성장을 효과적으로 늦추게 되고, 결국 탄화물 생성을 억제하는 효과가 있다. 모재의 경우 제조 과정 중 가속 냉각을 통해 탄화물 석출을 억제할 수 있으나 용접 열영향부는 냉각 속도 제어가 쉽지 않으므로 본 발명에서는 탄화물 석출 억제에 매우 효과적인 원소인 구리를 첨가하는 것이다. 또한 구리는 오스테나이트를 안정화시켜 극저온 인성을 향상시키는 효과가 있다. 다만, Cu의 함량이 5%를 초과하는 경우에는 강재의 열간가공성을 저하시키는 문제점이 있으므로, 상한은 5%로 제한하는 것이 바람직하다. 또한, 상술한 탄화물 억제 효과를 얻기 위한 구리의 함량은 0.5% 이상인 것이 보다 바람직하다.
Copper has a very low solubility in the carbide and is slow to diffuse in the austenite so that it is concentrated at the interface of the austenite and the nucleated carbide, thereby inhibiting the diffusion of carbon, effectively slowing the growth of carbide, . In the case of the base material, precipitation of carbide can be suppressed through accelerated cooling during the manufacturing process, but since the cooling rate control is not easy in the heat affected zone of the weld, copper is added as an element which is very effective in inhibiting carbide precipitation. Copper also has the effect of stabilizing austenite and improving cryogenic toughness. However, when the content of Cu exceeds 5%, the hot workability of the steel material is lowered. Therefore, the upper limit is preferably limited to 5%. Further, the content of copper for obtaining the above-described carbide-suppressing effect is more preferably 0.5% or more.

크롬(chrome( CrCr ): 28.5C+4.4): 28.5C + 4.4 Cr≤57Cr? 57 (0%는 제외) (Excluding 0%)

크롬은 적정한 첨가량의 범위까지는 오스테나이트를 안정화시켜 저온에서의 충격 인성을 향상시키고 오스테나이트 내에 고용되어 강재의 강도를 증가시키는 역할을 한다. 또한 크롬은 강재의 내식성을 향상시키는 원소이기도 하다. 다만 크롬은 탄화물 원소로써 특히, 오스테나이트 입계에 탄화물을 형성하여 저온 충격을 감소시키는 원소이기도 하다. 따라서, 본 발명에서 첨가되는 크롬의 함량은 탄소 및 기타 함께 첨가되는 원소들과의 관계에 주의하여 결정하는 것이 바람직한데, 탄화물 형성을 방지하기 위해서는 다른 성분이 본 발명에서 규정하는 범위를 충족한다는 전제하에 28.5C+4.4Cr (C, Cr은 각 성분의 함량을 중량% 단위로 나타낸 것임)의 값을 57이하로 제어하는 것이 바람직하다. 28.5C+4.4Cr의 값이 57을 초과하는 경우 과도한 크롬 및 탄소 함량으로 인해 오스테나이트 입계에서의 탄화물 생성을 효과적으로 억제하기 힘들며 따라서 저온에서의 충격인성이 감소하는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서 크롬은 28.5C+4.4Cr≤57을 만족하도록 첨가하는 것이 바람직하다.
Chromium stabilizes the austenite up to the appropriate amount of added amount to improve impact toughness at low temperatures and solidifies in the austenite to increase the strength of the steel. Chromium is also an element that improves the corrosion resistance of steel. However, chromium is a carbide element, and it is also an element that reduces carbothermal effects at austenitic grain boundaries to reduce cold shock. Therefore, it is preferable that the content of chromium added in the present invention is determined in consideration of the relationship between carbon and other elements to be added together. In order to prevent formation of carbide, it is assumed that the other components satisfy the range defined in the present invention It is preferable to control the value of 28.5C + 4.4Cr (C and Cr indicate the content of each component in weight%) to 57 or less. When the value of 28.5C + 4.4Cr is more than 57, it is difficult to effectively suppress the formation of carbide in the austenite grain boundary due to excessive chromium and carbon content, and thus the impact toughness at low temperature is reduced. Therefore, in the present invention, it is preferable that chromium is added so as to satisfy 28.5C + 4.4Cr ≤ 57.

황(S): 0.03~0.1%Sulfur (S): 0.03 to 0.1%

황은 일반적으로 망간과 함께 첨가되어 화합물인 황화망간을 형성하여 절삭 가공시 쉽게 절단, 분리되어 절삭성을 향상시키는 원소로 알려져 있다. 절삭 가공열에 의해 용융되므로 칩과 절삭 공구와의 마찰력을 감소시키고 따라서 공구 표면 윤활을 통한 절삭 공구 마모 감소, 절삭 공구상에의 절삭날 축척 방지 등의 효과를 가져오므로 절삭 공구의 수명을 증가시킨다. 다만, 황의 과다 함유의 경우 열간 가공시 연신된 다량의 조대한 황화망간으로 강재의 기계적 특성을 감소시킬 수 있고 또한 황화철의 형성으로 열간 가공성을 해칠 수 있으므로 그 상한은 0.1%이 바람직하며 0.03%미만으로 첨가되면 절삭성 개선의 효과가 없으므로 그 하한은 0.03%로 제한하는 것이 바람직하다.
Sulfur is generally added together with manganese to form manganese sulfide as a compound, which is known to be an element that is easily cut and separated during cutting to improve cutting performance. It is possible to reduce the frictional force between the chip and the cutting tool, thereby reducing the wear of the cutting tool through lubrication of the tool surface, and preventing the cutting edge on the cutting tool, thereby increasing the life of the cutting tool. However, in the case of an excessive amount of sulfur, the large amount of coarse manganese sulfide stretched during hot working can reduce the mechanical properties of the steel and may impair the hot workability due to the formation of iron sulfide. Therefore, the upper limit is preferably 0.1% and less than 0.03% It is preferable to limit the lower limit to 0.03%.

칼슘(calcium( CaCa ): 0.001~0.01%): 0.001 to 0.01%

칼슘은 황화망간의 형상을 제어하기 위해 주로 사용되는 원소이다. 황에 대해 큰 친화력을 가지므로 칼슘황화물을 형성함과 동시에 황화망간에 고용되어 존재하며, 이러한 칼슘황화물을 핵으로 하여 황화망간이 정출하므로 열간 가공시 황화망간의 연신을 억제하여 구상의 형상을 유지하도록 하여 피삭성을 개선시킨다. 다만, 0.01%를 초과하여 함유시켜도 효과가 포화하며 칼슘은 실수율이 낮기 때문에 함유량을 많게 하기 위해서는 다량의 첨가가 필요하므로 제조 비용의 측면에서 바람직하지 않으며 0.001%미만인 경우 효과가 미미하므로 그 하한은 0.001%로 제한하는 것이 바람직하다.
Calcium is an element commonly used to control the shape of manganese sulfide. Since it has a large affinity for sulfur, it forms calcium sulphide and is dissolved in manganese sulphide. Since the manganese sulphide is crystallized by using this calcium sulphide as nuclei, it inhibits the elongation of manganese sulphide during hot working, Thereby improving machinability. However, when the content is more than 0.01%, the effect is saturated and the calcium content is low. Therefore, in order to increase the content, it is necessary to add a large amount, which is not preferable from the viewpoint of the production cost. When the content is less than 0.001%, the effect is insignificant. %. ≪ / RTI >

본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.
The remainder of the present invention is iron (Fe). However, in the ordinary manufacturing process, impurities which are not intended from the raw material or the surrounding environment may be inevitably incorporated, so that it can not be excluded. These impurities are not specifically mentioned in this specification, as they are known to any person skilled in the art of manufacturing.

본 발명의 강재는 상기 성분에 더하여 필요에 따라, 중량%로, 티타늄(Ti): 0.5%이하, 니오븀(Nb): 0.5%이하, 바나듐(V): 0.5%이하, 질소(N): 1%이하 중 1종 이상을 추가적으로 포함할 수 있다.
The steel material of the present invention may contain, in addition to the above components, 0.5% or less of titanium (Ti), 0.5% or less of niobium (Nb), 0.5% or less of vanadium (V) % ≪ / RTI >

티타늄(titanium( TiTi ): 0.5% 이하): Not more than 0.5%

티타늄은 고용, 석출경화 효과를 통해 강도를 증가시키는 원소이며, 특히 용접 열영향부에서 티타늄 탄/질화물로 인해 결정립 성장을 억제하여 강도의 열화를 방지할 수 있는 유리한 원소이다. 다만, 0.5%를 초과하여 첨가하는 경우 조대한 석출물이 생성되어 오히려 강재의 물성을 열화시키므로 그 함량의 상한은 0.5%로 한정하는 것이 바람직하다.
Titanium is an element that increases the strength through employment and precipitation hardening effect. Especially, it is an advantageous element that can prevent the grain growth from being deteriorated due to titanium carbide / nitride in the weld heat affected zone and prevent deterioration of strength. However, when it is added in an amount exceeding 0.5%, coarse precipitates are formed and deteriorate the physical properties of the steel, so that the upper limit of the content is preferably limited to 0.5%.

니오븀(Niobium ( NbNb ): 0.5% 이하): Not more than 0.5%

니오븀은 고용, 석출경화 효과를 통해 강도를 증가시키는 원소이며, 특히 강의 재결정 정지온도(Tnr)를 증가시켜 저온 압연시 결정립 미세화를 통해 항복강도를 향상시킬 수 있으나, 0.5%를 초과하여 첨가하는 경우 조대한 석출물이 생성되어 오히려 강재의 물성을 열화시키므로 그 함량의 상한은 0.5%로 한정하는 것이 바람직하다.
Niobium is an element that increases the strength through precipitation hardening effect. In particular, it can increase the recrystallization stop temperature (Tnr) of the steel to improve the yield strength through grain refinement at low temperature rolling. However, when it is added in excess of 0.5% Coarse precipitates are produced and rather deteriorate the physical properties of the steel. Therefore, the upper limit of the content thereof is preferably limited to 0.5%.

바나듐 (V): 0.5% 이하Vanadium (V): not more than 0.5%

바나듐은 고용, 석출경화 효과를 통해 강도를 증가시키는 원소이나 0.5%를 초과하여 첨가하는 경우 조대한 석출물이 생성되어 오히려 강재의 물성을 열화시키므로 그 함량의 상한은 0.5%로 한정하는 것이 바람직하다.Vanadium is an element which increases the strength through the effect of precipitation hardening, and when it is added in excess of 0.5%, coarse precipitate is formed, which deteriorates the physical properties of the steel. Therefore, the upper limit of the content is preferably limited to 0.5%.

질소(N): 1% 이하Nitrogen (N): 1% or less

질소는 탄소와 더불어 오스테나이트를 안정화시키는 원소이며, 특히 탄소와 같이 고용 강화를 통해 강도를 향상시키는데 매우 유리한 원소이다. 다만, 1%를 초과하여 포함되는 경우 조대한 질화물이 형성되어 강재의 물성을 열화시킨다. 따라서, 상기 질소의 함량은 1% 이하로 한정하는 것이 바람직하다.
Nitrogen is an element that stabilizes austenite in addition to carbon, and is an especially advantageous element for enhancing strength through solid solution strengthening such as carbon. However, if it exceeds 1%, a coarse nitride is formed, which deteriorates the physical properties of the steel. Therefore, the content of nitrogen is preferably limited to 1% or less.

상술한 조성의 강재는 오스테나이트계 조직을 가지면서 용접 열영향부의 극저온 인성이 우수하다. 본 발명의 바람직한 일 구현예에 따르면 본 발명의 강재는 용접 열영향부의 -196℃에서의 샤르피 충격값이 41J 이상일 수 있다.
The steel having the above composition has an austenitic structure and is excellent in the cryogenic temperature toughness of the weld heat affected zone. According to a preferred embodiment of the present invention, the steel material of the present invention may have a Charpy impact value at -196 캜 of the welding heat affected zone of 41 J or more.

본 발명의 강재는 상술한 성분계를 만족하는 성분 범위내에서 열간압연 및 냉각 공정을 통해 제조되거나 혹은 열간압연 후 재가열 및 냉각공정을 통해 제조될 수 있으며, 용접 열영향부의 미세조직은 오스테나이트가 면적분율로 95% 이상인 것이 바람직하다. 상기 오스테나이트 이외에는 마르텐사이트, 베이나이트, 펄라이트, 페라이트 등의 불가피하게 형성된 불순조직이 일부 포함될 수 있다. 여기서 각 조직의 함량은 탄화물 등의 석출물을 포함하지 않고, 강재의 상(phase)의 합을 합한 것을 100%로 보았을 때의 함량임에 유의할 필요가 있다. 또한, 본 발명의 강재는 용접 열영향부의 미세조직은 오스테나이트 입계에 존재하는 탄화물이 면적분율로 5%이하인 것이 바람직하다. The steel of the present invention can be manufactured through a hot rolling and cooling process within the range of the composition satisfying the above-mentioned component system, or can be manufactured through a reheating and cooling process after hot rolling, and the microstructure of the weld heat affected zone is austenite It is preferable that the proportion is 95% or more. In addition to the austenite, some of the inevitably formed impurity such as martensite, bainite, pearlite, ferrite and the like may be partially included. Here, it is necessary to note that the content of each texture does not include precipitates such as carbides but is the content when the sum of the phases of the steel is regarded as 100%. In the steel material of the present invention, the microstructure of the weld heat affected zone preferably has a carbide content in the austenite grain boundary of not more than 5% by area.

상기 오스테나이트 조직의 분율을 확인하는 기준으로서의 극저온 온도는 -196℃로 정한다. 즉, 오스테나이트 조직 분율이 상술한 범위를 벗어날 경우에는 충분한 인성, 즉 -196℃에서 41J이상의 충격 인성을 얻을 수 없다.
The cryogenic temperature as a criterion for determining the fraction of the austenite structure is set at -196 ° C. That is, when the austenite structure fraction is out of the above range, sufficient toughness, that is, impact toughness of 41 J or more at -196 캜 can not be obtained.

이하에서는, 상술한 본 발명의 용접 열영향부 극저온 인성이 우수한 오스테나이트계 강재를 제조하는 방법을 설명한다. Hereinafter, a method for producing the austenitic steels excellent in cryogenic temperature toughness at the weld heat affected zone of the present invention will be described.

일 구현예로서, 상술한 조성을 충족하는 슬라브를 조압연, 사상압연 및 그에 따른 후속냉각에 의해 제조된 강판(강재)를 용접하여 용접열영향부를 얻는다. 그리고 나서, 상기 용접 열영향부를 냉각속도 10℃/s 이상으로 냉각한다.
In one embodiment, a slab satisfying the above-mentioned composition is welded to a welded heat affected zone by steel sheet (steel) produced by rough rolling, finishing and subsequent cooling. Then, the weld heat affected zone is cooled to a cooling rate of 10 DEG C / s or more.

상기 용접 열영향부 냉각속도는 10℃/s 이상으로 설정한 이유는 용접 열영향부에서의 오스테나이트 면적분율 95% 이상, 오스테나이트 입계에 존재하는 탄화물이 면적분율로 5%이하의 조직을 얻기 위함이다. 즉, 상기의 냉각 속도는 탄화물 형성 원소인 Cr, C의 첨가량이 큰 경우 탄화물 형성 억제에 유리한 냉각 속도이다.
The reason why the cooling rate of the weld heat affected zone is set to 10 ° C / s or more is to obtain a structure in which the austenite area fraction in the weld heat affected zone is 95% or more and the carbide existing in the austenite grain boundary is 5% It is for this reason. That is, the above-mentioned cooling rate is a cooling rate favorable for suppressing carbide formation when the amount of addition of Cr and C, which are carbide forming elements, is large.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 예일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하지는 않는다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention in more detail and do not limit the scope of the present invention.

[[ 실시예Example ]]

하기 표 1에 기재된 성분계를 만족하는 발명예 및 비교예로 연속주조를 이용하여 강 슬라브를 제조하였다.
Steel slabs were produced using continuous casting as the inventive and comparative examples satisfying the component systems described in Table 1 below.

Figure 112012106792888-pat00001
Figure 112012106792888-pat00001

이렇게 제조된 강 슬라브를 표 2의 조건으로 가열한 후, 열간마무리압연을 행하고 냉각하고, 용접 열영향부를 냉각하였다.
The steel slab thus produced was heated under the conditions shown in Table 2, subjected to hot rolling and cooling, and the weld heat affected zone was cooled.

구분division 가열로 온도 (℃)Heating furnace temperature (캜) 압연종료온도 (℃)Rolling end temperature (캜) 냉각속도 (℃/s)Cooling rate (° C / s) 용접부 냉각속도 (℃/s)Cooling speed of welding part (℃ / s) 발명예1Inventory 1 11601160 912912 16.716.7 1717 발명예2Inventory 2 11601160 875875 18.618.6 2525 발명예3Inventory 3 11501150 880880 18.718.7 2828 발명예4Honorable 4 11501150 878878 19.219.2 2626 발명예5Inventory 5 11401140 896896 25.425.4 1212 비교예1Comparative Example 1 11601160 920920 5.25.2 1818 비교예2Comparative Example 2 11601160 925925 11.511.5 2525 비교예3Comparative Example 3 11401140 895895 15.315.3 2828 비교예4Comparative Example 4 11801180 887887 3.543.54 1212 비교예5Comparative Example 5 11801180 932932 3.623.62 1212

상기 제조된 강재에 대하여, 용접 열영향부의 탄화물 면적분율, 항복강도, 인장강도, 연신율, 용접 열영향부의 -196℃에서의 샤르피 충격값을 측정하여 아래 표 3에 나타내었다. 피삭성 평가를 위해서는 10mm 직경의 고속도 공구강 드릴을 사용하여 회전속도 130rpm, 드릴 전진속도 0.08mm/rev의 조건으로 강재에 구멍을 반복적으로 뚫어, 드릴이 마모되어 수명이 다할 때까지의 구멍 수를 측정하여 표 3에 기재하였다.
The carbide area fraction, yield strength, tensile strength, elongation and Charpy impact value at -196 캜 of the weld heat affected zone of the welded heat affected zone were measured and shown in Table 3 below. For the machinability evaluation, drill holes are repeatedly drilled in a steel material at a rotating speed of 130 rpm and a drill advancing speed of 0.08 mm / rev using a high-speed tool steel drill having a diameter of 10 mm to measure the number of holes until the drill is worn down Are shown in Table 3.

구분division 용접열영향부 탄화물 면적 분율(%)Area fraction of carbide in welded heat affected zone (%) 항복강도
(MPa)
Yield strength
(MPa)
인장강도
(MPa)
The tensile strength
(MPa)
연신율
(%)
Elongation
(%)
용접 열영향부 -196℃ 샤르피 충격값(J)Weld heat affected part -196 ℃ Charpy impact value (J) 구멍수
(개)
Number of holes
(dog)
발명예 1Inventory 1 0.20.2 405405 10121012 5656 6565 88 발명예 2Inventory 2 0.30.3 467467 896896 4545 135135 1212 발명예 3Inventory 3 0.30.3 470470 898898 4444 132132 1414 발명예 4Honorable 4 0.30.3 472472 890890 4646 125125 1717 발명예 5Inventory 5 1One 442442 10131013 5656 116116 88 비교예 1Comparative Example 1 0.80.8 323323 10061006 7070 6262 22 비교예 2Comparative Example 2 0.80.8 356356 972972 5858 7373 1One 비교예 3Comparative Example 3 0.60.6 432432 984984 4848 131131 33 비교예 4Comparative Example 4 00 385385 865865 5454 125125 44 비교예 5Comparative Example 5 00 365365 845845 5757 134134 44

본 실시예의 경우 탄소, 망간, 크롬, 구리의 함량이 본 발명에서 제어하는 성분계 및 조성범위를 모두 만족하는 강종으로서, 구리 첨가에 의해 용접 열영향부에서의 입계 탄화물 석출이 효과적으로 억제되어, 그 면적분율이 5% 이하로 제어됨에 따라 저온 인성이 우수함을 알 수 있다. 구체적으로 높은 탄소 함량에서도 구리의 첨가에 의해 탄화물이 효과적으로 억제됨으로써 목표하는 미세조직 및 물성을 얻을 수 있었다.
In the case of this embodiment, the addition of copper is effective in suppressing precipitation of intergranular carbides in the weld heat affected zone as a steel grade which satisfies both the composition system and the composition range controlled by the present invention in the content of carbon, manganese, chromium and copper, It can be seen that the low-temperature toughness is excellent as the fraction is controlled to 5% or less. Concretely, even at a high carbon content, the carbide was effectively suppressed by the addition of copper, so that the desired microstructure and physical properties were obtained.

비교예 1 내지 5는 칼슘 및 황의 함량이 본 발명에서 제어하는 조성범위를 만족하지 못하는 강종으로서, 피삭성이 열위함을 알수 있다.
In Comparative Examples 1 to 5, it can be known that the machinability is such that the content of calcium and sulfur does not satisfy the composition range controlled by the present invention, and the machinability is inferior.

반면, 발명예 1 내지 5는 황 및 칼슘의 첨가량이 본 발명에서 제어하는 성분계 및 조성범위를 모두 만족하는 강종으로서 비교예와 비교하여 피삭성이 우수함을 알 수 있다. 특히 발명예 2 내지 4는 황 함량을 변화시킨 경우로 황 함량의 증가로 인해 피삭성이 보다 개선됨을 알 수 있다.
On the other hand, Examples 1 to 5 show that the addition amount of sulfur and calcium satisfies both the composition and the composition range controlled by the present invention and is superior to the comparative example in machinability. Particularly, Examples 2 to 4 show that when the sulfur content is changed, the machinability is further improved by increasing the sulfur content.

도 2는 상기 발명예 3에 따라 제조된 강판의 미세조직 사진을 나타낸 것으로, 모든 조직이 오스테나이트와 면적분율로 5%이내의 탄화물로 이루어짐을 확인할 수 있으며 도 3는 발명예 3의 극저온 충격 시험편의 파면 사진을 나타낸 것으로 연성파괴의 형상을 보여주고 있어, 본 발명의 성분계 및 조성범위 제어에 의해 오스테나이트 안정화가 효과적으로 가능했음을 확인할 수 있다. 또한, 도 4는 황 함량에 따른 피삭성을 나타낸 것이다. 황 함량 증가에 따라 피삭성이 증가함을 확인할 수 있다.
FIG. 2 is a microstructure photograph of a steel sheet produced according to the third embodiment of the present invention. It can be seen that all the structures are composed of carbides of 5% or less in terms of austenite and area percentage. FIG. 3 is a cross- , Showing the shape of ductile fracture, and it can be confirmed that the austenite stabilization was effectively possible by controlling the composition system and the composition range of the present invention. 4 shows the machinability according to the sulfur content. It can be seen that the machinability increases with increasing sulfur content.

Claims (6)

중량%로, 망간(Mn): 15~35%, 23.6C+Mn≥28 및 33.5C-Mn≤23을 만족하는 탄소(C), 구리(Cu): 5%이하(0%는 제외), 28.5C+4.4Cr≤57을 만족하는 크롬(Cr) (0%는 제외), 황(S): 0.03~0.1%, 칼슘(Ca): 0.001~0.01%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 용접 열영향부의 -196℃에서의 샤르피 충격값이 41J 이상인, 피삭성 및 용접 열영향부 극저온 인성이 우수한 오스테나이트계 강재.(Excluding 0%) of carbon (C) and copper (Cu) satisfying manganese (Mn) of 15 to 35%, 23.6C + Mn? 28 and 33.5C- (Cr) (excluding 0%), sulfur (S): 0.03 to 0.1%, calcium (Ca): 0.001 to 0.01%, the balance iron (Fe) and other unavoidable impurities satisfying 28.5C + 4.4Cr? , And a Charpy impact value at -196 캜 of the weld heat affected zone of not less than 41 J. Austenitic steels excellent in machinability and weld heat-affected cryogenic toughness. 제 1항에 있어서,
상기 강재는 중량%로, 티타늄(Ti): 0.5%이하, 니오븀(Nb): 0.5%이하, 바나듐(V): 0.5%이하, 질소(N): 1%이하 중 1종 이상을 추가적으로 포함하는 것인, 피삭성 및 용접 열영향부 극저온 인성이 우수한 오스테나이트계 강재.
The method according to claim 1,
Wherein the steel material further comprises at least one of titanium (Ti): not more than 0.5%, niobium (Nb): not more than 0.5%, vanadium (V): not more than 0.5%, nitrogen (N): not more than 1% Austenitic steels excellent in cryogenic and weld heat affected zone cryogenic toughness.
제 1항에 있어서,
상기 용접 열영향부의 미세조직은 오스테나이트가 면적분율로 95%이상인 것인, 피삭성 및 용접 열영향부 극저온 인성이 우수한 오스테나이트계 강재.
The method according to claim 1,
Wherein the microstructure of the weld heat affected zone is austenite having an area fraction of 95% or more.
제 1항에 있어서,
상기 용접 열영향부의 오스테나이트 입계에 존재하는 탄화물이 면적분율로 5% 이하인, 피삭성 및 용접 열영향부 극저온 인성이 우수한 오스테나이트계 강재.
The method according to claim 1,
Austenitic steels excellent in machinability and cryogenic heat cryogenic temperature toughness, wherein the carbide present in the austenitic grain boundaries of the weld heat affected zone has an area fraction of 5% or less.
중량%로, 망간(Mn): 15~35%, 23.6C+Mn≥28 및 33.5C-Mn≤23을 만족하는 탄소(C), 구리(Cu): 5%이하(0%는 제외), 28.5C+4.4Cr≤57을 만족하는 크롬(Cr) (0%는 제외), 황(S): 0.03~0.1%, 칼슘(Ca): 0.001~0.01%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 용접하여 용접열영향부를 얻는 단계; 및
상기 용접 열영향부를 냉각속도 10℃/s 이상으로 냉각하는 단계를 포함하는, 피삭성 및 용접 열영향부 극저온 인성이 우수한 오스테나이트계 제조방법.
(Excluding 0%) of carbon (C) and copper (Cu) satisfying manganese (Mn) of 15 to 35%, 23.6C + Mn? 28 and 33.5C- (Cr) (excluding 0%), sulfur (S): 0.03 to 0.1%, calcium (Ca): 0.001 to 0.01%, the balance iron (Fe) and other unavoidable impurities satisfying 28.5C + 4.4Cr? To obtain a weld heat affected zone; And
And cooling the weld heat affected zone at a cooling rate of 10 ° C / s or higher.
제 5항에 있어서,
상기 강재는 중량%로, 티타늄(Ti): 0.5%이하, 니오븀(Nb): 0.5%이하, 바나듐(V): 0.5%이하, 질소(N): 1%이하 중 1종 이상을 추가적으로 포함하는 것인, 피삭성 및 용접 열영향부 극저온 인성이 우수한 오스테나이트계 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the steel material further comprises at least one of titanium (Ti): not more than 0.5%, niobium (Nb): not more than 0.5%, vanadium (V): not more than 0.5%, nitrogen (N): not more than 1% Wherein the cryogenic and weld heat affected zone is characterized by excellent cryogenic toughness.
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