KR101611723B1

KR101611723B1 - 신선성이 우수한 고강도 선재 및 고강도 강선과 선재의 제조방법

Info

Publication number: KR101611723B1
Application number: KR1020140117816A
Authority: KR
Inventors: 양요셉; 석병설
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2016-04-14
Also published as: CN105401081A; CN105401081B; KR20160029219A

Abstract

본 발명은 타이어코드, 쏘우와이어(sawwire) 등에 사용되는 선재 및 강선에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 신선성이 우수한 고강도 선재 및 고강도 강선과 선재의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일측면에 의하면, 중량 %로, C: 0.05~0.1 %, Si: 0.5~1.5 %, Mn: 1.0~2.0%, B: 0.001~0.003%, Ti: 0.001~0.01%, P:0.03% 이하, S: 0.03% 이하, N: 0.002 % 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고, 미세조직이 면적분율로 34~42%의 마르텐사이트 및 잔부 페라이트를 포함하는 신선성이 우수한 고강도 선재 및 이를 이용한 고강도 강선과 선재의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 합금성분의 제어 및 이단 열처리를 통해 신선가공시 우수한 신선성을 부여할 수 있는 고강도 선재를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 선재를 이용하여 3600MPa 이상의 인장강도를 갖는 고강도 강선을 제공할 수 있다.

Description

신선성이 우수한 고강도 선재 및 고강도 강선과 선재의 제조방법 {WIRE ROD HAVING GOOD DRAWABILITY AND HIGH STRENGTH, STEEL WIRE HAVING HIGH STRENGTH AND MANUFACTURING METHOD OF WIRE ROD}

본 발명은 타이어코드, 쏘우와이어(sawwire) 등에 사용되는 선재 및 강선에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 신선성이 우수한 고강도 선재 및 고강도 강선과 선재의 제조방법에 관한 것이다.

타이어코드, 쏘우와이어 등은 이들의 쓰임 특성상 고강도, 고연성 등의 기계적 특성이 요구된다. 예를 들면, 타이어코드로 고강도 강선으로 이루어진 스틸코드를 사용할 경우 피로 수명 및 안전 주행성이 크게 향상된다.

이에, 타이어코드, 쏘우와이어(sawwire) 등에 적용 가능한 강선은 우수한 강도 및 상기 강도를 확보하기 위한 신선성이 요구되고 있다.

현재까지의 고강도 강선의 조직은 펄라이트로서, 상기 펄라이트 조직을 고강도 강선으로 사용하는 이유는 다른 조직과는 다르게 신선 가공 인가시 지수적인 강도 증가경향을 보이기 때문이다. 이에, 현재까지의 고강도 강선은 상기 펄라이트 조직을 기반으로 하여 합금원소 첨가(예를 들어 C, Cr 등) 또는 신선 가공량 증가 (총감면량, 패스당 감면량 증가 등)를 통해 고강도 강선의 제조가 이루어지고 있다. 그러나, C, Cr 등의 합금원소의 함량이 과하게 첨가될 경우 변태 완료 시간이 길어지거나 초석 세멘타이트가 입계에 형성되는 문제가 발생할 수 있으며, 신선 가공량은 강선의 합금원소 및 강도 의존성이 크고, 현재 가공 기술상 인가할 수 있는 신선 가공량의 한계가 거의 정해져 있기 때문에 큰 가공량을 인가하거나 부여할 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명의 일 측면은, 합금성분의 제어 및 이단 열처리를 실시하여 페라이트 및 마르텐사이트로 구성된 이상 조직을 형성함으로써 신선성이 우수한 고강도 선재를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 측면은, 합금성분의 제어 및 이단 열처리를 실시하여 페라이트 및 마르텐사이트로 구성된 이상 조직을 형성함으로써 신선성이 우수한 고강도 선재의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 측면은, 본 발명의 신선성이 우수한 고강도 선재를 이용한 고강도 강선을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 일측면에 의하면, 중량 %로, C: 0.05~0.1 %, Si: 0.5~1.5 %, Mn: 1.0~2.0%, B: 0.001~0.003%, Ti: 0.001~0.01%, P:0.03% 이하, S: 0.03% 이하, N: 0.002 % 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고, 미세조직이 면적분율로 34~42%의 마르텐사이트 및 잔부 페라이트를 포함하는 신선성이 우수한 고강도 선재가 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 중량 %로, C: 0.05~0.1 %, Si: 0.5~1.5 %, Mn: 1.0~2.0%, B: 0.001~0.003%, Ti: 0.001~0.01%, P:0.03% 이하, S: 0.03% 이하, N: 0.002 % 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 강편을 열간압연하여 선재를 얻는 단계;

상기 선재를 900~1150 ℃에서 유지한 다음 상온까지 냉각한 후 1~5분간 유지하는 1차 열처리 단계;

상기 1차 열처리된 선재를 800~830 ℃까지 승온한 후 1~10분간 유지한 다음 30~40℃/s의 냉각속도로 상온까지 냉각하는 2차 열처리 단계를 포함하는 신선성이 우수한 고강도 선재의 제조방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 중량 %로, C: 0.05~0.1 %, Si: 0.5~1.5 %, Mn: 1.0~2.0%, B: 0.001~0.003%, Ti: 0.001~0.01%, P:0.03% 이하, S: 0.03% 이하, N : 0.002 % 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지며, 인장강도가 3600MPa 이상인 고강도 강선이 제공된다.

덧붙여, 상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점 및 효과는 하기의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면, 합금성분의 제어 및 이단 열처리를 통해 신선가공시 우수한 신선성을 부여할 수 있는 고강도 선재를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 선재를 이용하여 3600MPa 이상의 인장강도를 갖는 고강도 강선을 제공할 수 있다.

도 1은 B 첨가에 따라 초석 페라이트 및 페라이트 형성 노즈가 지연되는 것을 나타내는 모식도이다.
도 2는 Thermo-Calc.를 이용하여 측정한 0.08C-1.2Si-1.5Mn-0.0019B-0.008Ti-0.002N 성분계의 평형상태도이다.
도 3은 900 ℃에서 유지 및 냉각하는 1차 열처리 단계를 실시한 후 중심부에서 형성된 마르텐사이트 조직을 나타낸 SEM 사진이다.

본 발명자들은 신선성이 우수한 선재 및 강선을 도출해내기 위하여 연구 및 실험을 행한 결과, 저탄소강에 B의 첨가 및 이단 열처리를 통해서 미세조직을 페라이트와 마르텐사이트 이상조직(Dual Phase)으로 제어함으로써 신선성이 우수한 고강도 선재 및 이를 이용한 고강도 강선을 생산할 수 있음을 확인하였으며, 본 발명은 이러한 연구결과에 근거하여 이루어진 것이다.

이하, 본 발명의 선재 및 강선의 조성에 대하여 상세히 설명한다. 이때, 성분원소의 함유량은 모두 중량%를 의미한다.

C (탄소) : 0.05-0.1 %

C는 소재 강도를 확보하기 위해 첨가되는 원소로, 마르텐사이트 형성에 사용된다. 상기 C의 함량이 0.05 % 미만으로 첨가될 경우에는 적은 마르텐사이트 형성으로 인하여 목표로 하는 강도확보가 어렵고, 0.1% 를 초과할 경우에는 삼중 (tripe point)계면 지점에서 괴상 마르텐사이트의 형성이 쉽고, 마르텐사이트 내 탄소 함량이 많기 때문에 취성 파괴가 발생할 가능성이 크다. 따라서, 상기 C의 함량은 0.05~0.1 %로 제한하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.07~0.1%로 제한한다.

Si (실리콘) : 0.5~1.5 %

Si은 페라이트 안정화 원소로서 첨가되며, 예를 들면, 0.1 % 첨가시 14~16 MPa 수준 강도를 향상시키는 원소이다. 또한, 이상구간 열처리시 페라이트와 오스테나이트 입계에 존재하기 때문에 오스테나이트의 형상이 괴상화되지 않도록 도와주는 역할을 한다. Si 함량이 0.5 % 미만 시 오스테나이트 계면의 형태가 불균일해지기 때문에 침상의 마르텐사이트를 확보하는데 어려움이 있으며, 1.5 % 초과 시 페얼라이트(Fe2O3) 스케일층이 두텁게 형성되기 때문에 상기 Si의 함량은 0.5~1.5% 로 제한하는 것이 바람직하다.

Mn (망간) : 1.0~2.0 %

Mn은 오스테나이트 안정화 원소로, C가 0.05~0.1 % 수준 첨가되기 때문에 소입성 향상을 위해 첨가된다. 그 함량이 1.0 % 미만 첨가 시 수냉 ?칭 시 전부(fully) 마르텐사이트 형성이 어렵고, 2.0 % 초과 첨가 시 신선 중 단선을 유발시키는 중심 Mn 편석대가 심하게 형성되기 때문에 상기 Mn의 함량은 1.0~2.0 % 로 제한하는 것이 바람직하다.

B : 0.001~0.003 %

B은 초석 페라이트 및 페라이트 형성을 방지하기 위해 첨가된다. C의 범위가 0.05~0.1 %이므로 초석 페라이트 및 페라이트가 형성될 가능성이 크므로, B 첨가를 통해 연속 냉각 시 페라이트 형성 노즈를 지연(도1) 시켜 형성을 억제시킨다. 그 함량이 0.001 % 미만 첨가 시 그 효과가 발생하지 않고, 0.003 % 초과 시 입계 과편석 및 BC 또는 BN 등의 입내 석출되기 때문에 상기 B의 함량은 0.001~0.003%로 제한하는 것이 바람직하며, 0.001~0.003%로 제한하는 것이 보다 바람직하고, 0.0015~0.0025%로 제한하는 것이 보다 더 바람직하다.

Ti (타이타늄) : 0.001~0.01%

Ti는 N과 결합력이 좋은 원소로서, TiN을 형성시켜 BN의 형성을 억제하는 역할을 위해 첨가된다. 상기 Ti의 함량이 0.001% 미만으로 첨가될 경우에는 용질 N이 강내 존재하기 때문에 BN 형성을 억제할 수 없고, 0.01 %를 초과할 경우에는 그 함량이 과포화되어 경제성 대비 효과가 미비하기 때문에 상기 Ti함량은 0.001~0.01%로 제한하는 것이 바람직하다.

N:0.002 % 이하

N은 신선 중 페라이트 기지에 형성된 전위에 고착되어 시효경화를 유발시키는 원소일 뿐 아니라, 과포함 시 B 첨가강에서 BN을 입내 형성시켜 B의 효과를 억제시킨다. BN의 형성이 쉽기 때문에 상기 N은 0.002 % 이하로 첨가하는 것이 바람직하다.

인(P) 및 황(S) : 각각 0.030 % 이하

P 및 S는 불순물로 그 함량이 낮을수록 좋으나, 너무 극한으로 제한할 경우 제강 공정에서 불순물 제거에 대한 비용이 증가한다. 또한, 상기 P와 S는 그 함량이 증가할 경우 소재의 연성이 감소한다. 따라서, 상기 P, S의 함량은 통상적으로 그 상한을 관리하는 것이 중요하며, 본 발명에서는 상기 P 및 S의 상한을 0.030중량%로 제한하는 것이 바람직하다.

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.

본 발명의 일 측면에 따르는 선재의 미세조직은 페라이트와 마르텐사이트로 이루어진 이상조직(Dual Phase)인 것이 바람직하다.

상기 마르텐사이트는 면적분율로 34~42%인 것이 바람직하다.

상기 마르텐사이트를 페라이트내에 형성시키게 되면 슬립계가 많은(24개) 마르텐사이트로 인하여 4를 초과하는 신선 가공량을 부여할 수 있으며, 이를 통해 고강도를 갖는 강선을 확보할 수 있다.

상기 마르텐사이트가 34면적% 미만인 경우에는, 최종 신선 후 목표 하는 강도 확보가 어렵다. 따라서, 상기 마르텐사이트는 페라이트 내에 34% 이상 형성되는 것이 바람직하다. 반면, 상기 마르텐사이트가 42면적%를 초과하는 경우에는 페라이트 및 마르텐사이트의 계면에서 균열이 발생하여 신선이 되지 않는 문제가 있다.따라서, 상기 마르텐사이트의 상한은 42%로 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 선재는 620~660MPa의 인장강도를 가질 수 있다.

더불어, 상기 선재의 단면감소율(RA)는 68%이상인 것이 바람직하다.

상기와 같이 강선의 단면감소율(RA)이 패스당 68% 미만인 경우에는 단면감소율은 총 감면율을 달성하기 위해 필요한 패스의 수를 과도하게 늘리게 되며, 선재 표면에 변형이 내부보다 상대적으로 많이 축적되어 내외부의 변형분포가 불균일하게 되는 경향이 높아져서 최종제품의 기계적 물성에 악영향을 미치므로 바람직하지 않다.

본 발명의 다른 일측면인 신선성이 우수한 고강도 선재의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

중량 %로, C: 0.05~0.1 %, Si: 0.5~1.5 %, Mn: 1.0~2.0%, B: 0.001~0.003%, Ti: 0.001~0.01%, P:0.03% 이하, S: 0.03% 이하, N: 0.002 % 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 강편을 열간압연하여 선재를 얻는 단계;

상기 1차 열처리된 선재를 800~830 ℃까지 승온한 후 1~10분간 유지한 다음 30~40℃/s의 냉각속도로 상온까지 냉각하는 2차 열처리 단계를 포함한다.

본 발명의 일측면에 따라 선재를 제조하기 위해서는 우선, 상술한 성분계를 만족하는 강편을 열간압연하여 선재를 얻는다. 이 때, 열간압연은 통상의 방법에 따라 실시하며 특별히 한정되는 것은 아니다.

상기와 같이 제조된 선재를 1차 및 2차 열처리를 행한다.

1 차 열처리

상기와 같이 열간압연된 선재는 1차 열처리 공정을 거친다. 상기 1차 열처리 공정에서는 상기 선재를 900~1150 ℃에서 유지한 다음 상온까지 냉각한 후 1~5분간 유지한다.

상기 선재의 유지온도는 900~1150 ℃로 한정하는 것이 바람직하며, 그 이유는, 900℃ 이상의 유지온도에서 전부 (fully) 오스테나이트화가 이루어지며, 1150℃ 이하에서 미세한 오스테나이트를 형성하기 때문이다. 보다 바람직한 유지온도는 900~950℃이다.

상기 900~1150 ℃의 유지온도에서의 유지시간은 5~15분으로 제한하는 것이 바람직하다.

그 이유는, 유지시간이 5분 미만인 경우에는 오스테나이트 상이 충분히 형성되지 않으며, 15분을 초과하는 경우에는 오스테나이트 조대화가 발생하기 때문이다.

상기 900~1150 ℃ 에서 유지 후 냉각시, 냉각속도는 30~40℃/s 로 제한하는 것이 바람직하다.

그 이유는, 상기 냉각속도가 30 ℃/초 미만인 경우에는, 페라이트 등의 불순 조직이 형성될 가능성이 크며, 40 ℃/초를 초과하는 경우 마르텐사이트를 안정적으로 확보할 수 있으나, 냉각능을 증가시키기 위한 부대 설비 투자 및 그 효과가 미비하기 때문이다.

상기 냉각 후 유지시간은 1~5분간으로 제한하는 것이 바람직하다.

그 이유는, 유지시간이 1분 미만인 경우에는 급냉 후 표면 중심 간 형성된 응력 차이가 크기 때문에 바로 승온 할 경우 조직 내 균열이 형성될 가능성이 크며, 5분을 초과하는 경우에는 경제성 측면에서 수율이 낮아지기 때문이다.

2차 열처리

상기와 같이 1차 열처리된 선재는 2차 열처리 공정을 거친다. 상기 2차 열처리 공정은 상기 1차 열처리된 선재를 800~830 ℃까지 승온한 후 1~10분간 유지한 다음 30~40℃/s의 냉각속도로 상온까지 냉각한다.

상기 800~830 ℃까지의 승온속도는 2℃/s 이상으로 제한하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 2℃/s 미만의 속도로 승온할 경우 목표온도까지 도달하기 이전에 오스테나이트로 변태되어 결정립도가 균일하지 않기 때문이다. 상기 승온속도의 상한은 기술적으로 제한할 필요가 없으며, 다만 에너지 소비 또는 공정 비용 등 경제적인 측면에서 적절히 제한될 수는 있다.

상기 800~830 ℃ 의 온도에서의 유지시간은 1~10분으로 제한하는 것이 바람직하다.

그 이유는, 1분 미만인 경우에는 충분한 오스테나이트와 페라이트를 형성시킬 수 없으며, 10분을 초과하는 경우에는 오스테나이트와 페라이트 결정립의 조대화 문제가 있기 때문이다.

상기 800~830 ℃ 의 온도에서 유지 후 냉각시, 냉각속도는 30~40℃/s 로 제한하는 것이 바람직하다.

그 이유는, 30℃/초 미만의 냉각속도로 냉각될 경우, 충분한 마르텐사이트 상이 형성되지 않으며, 40℃/초를 초과하는 경우에는 마르텐사이트를 안정적으로 확보할 수 있으나, 냉각능을 증가시키기 위한 부대 설비 투자 및 그 효과가 미비하기 때문이다.

본 발명의 또 다른 측면인 고강도 강선에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 고강도 강선은 상기 선재를 신선가공하여 제조할 수 있다. 본 발명의 강선은 중량 %로, C: 0.05~0.1 %, Si: 0.5~1.5 %, Mn: 1.0~2.0%, B: 0.001~0.003%, Ti: 0.001~0.01%, P:0.03% 이하, S: 0.03% 이하, N : 0.002 % 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지며, 3600MPa이상의 높은 인장강도를 갖는다. 이를 통해 타이어코드, 와이어로프, 피아노선, 교량용 강선 등과 같이 고강도가 요구되는 제품에 적용되기 매우 적합하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기하는 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.

(실시예 1)

하기 표 1과 같은 조성을 갖는 시험편을 용해 주조 후 Mn 및 P,S 편석 방지를 위해 1250℃ x 12hr 에서 소킹(soaking) 열처리 한 다음, 압연하여 15 mmt 열간 압연재를 제조하였다. 상기 열간 압연재를 이용하여 7.0 mmf x 1,000 mmL로 환봉 시험편(선재)을 제작하였다.

상기와 같이 제작된 환봉 시험편(선재)에 페라이트와 마르텐사이트 이상조직을 부여하기 위한 2회 열처리 공정을 수행하였다.

상기 열처리 공정 중 1차 열처리에서는 하기 표 2에서와 같은 850~1150 ℃의 유지온도에서 10 분간 유지한 후, 상온까지 수냉한 다음, 1분 동안 유지하였다.

상기와 같이 1차 열처리된 환봉 시험편(선재)에 대하여 미세조직을 관찰하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 환봉시험편(선재) 중 900℃에서 열처리(유지)한 발명예의 조직 사진을 도 3에 나타내었다.

	C	Si	Mn	B	Ti	N	P	S
발명예	0.08	1.18	1.50	0.0019	0.008	0.0020	0.022	0.025
비교예	0.09	1.2	1.48	0.0045	0.009	0.0030	0.021	0.024

	1차 열처리(유지) 온도
	850℃	880℃	900℃	950℃	1050℃	1150℃
발명예	PM	FM	FM	FM	FM	FM
비교예	PM	PM	FM	FM	FM	FM

상기 표 2 및 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 발명예의 경우 850℃를 제외한 나머지 온도구간에서 전부 마르텐사이트 (Fully martensite, FM)가 관찰되었다. 따라서, 안정적인 조업을 위해서는 880℃ 이상의 온도, 보다 바람직하게는 900℃의 온도에서 열처리해야 함을 알 수 있다. 이는, 도 2의 Thermo-calc.를 이용하여 계산한 결과 즉, 오스테나이트 단상이 형성될 수 있는 온도가 850.6℃ 이상이기 때문에 실 조업에서는 그 온도를 초과하여야만 오스테나이트 단상을 확보할 수 있음을 의미하기도 한다. 여기서 오스테나이트 단상으로 유지해야 하는 이유는 상온으로 ?칭 시 전부 마르텐사이트로 변태시킬 수 있기 때문이다.

한편, 보론이 0.0045중량% 포함된 경우 900℃에서 FM이 관찰되는 것으로 확인되었다. 이러한 결과로 미루어 B 첨가량은 0.0045 중량% 미만으로 첨가되어야 함을 알 수 있다.

(실시예 2)

상기 실시예 1에서, 900℃에서 1차 열처리(유지)된 발명예의 환봉 시험편(선재)을 사용하여 5 ℃/s의 승온속도로 하기 표 3의 720~880 ℃의 유지온도로 승온한 다음, 5분 유지 후 수냉하는 2차 열처리 공정을 수행하였다.

상기와 같이 2차 열처리된 환봉 시험편(선재)에 대하여 기계적 특성 및 미세조직을 측정하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

상기와 같이 2차 열처리된 환봉 시험편의 표면에 형성된 냉각 스케일을 연마기를 이용하여 제거하여 5.5 mmf 환봉재를 제조하였다.

다음에, 상기와 같이 제조된 환봉재 중 800~880 ℃에서 2차 열처리(유지)된 환봉재를 신선사에서 행해지는 통상적인 조건으로 건식 및 습식 신선하여 강선을 제조하였다.

상기와 같이 제조된 강선에 대하여 신선가공량 및 인장강도를 측정하고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

2차 열처리(유지) 온도		720℃	750℃	800℃	830℃	850℃	880℃
기계적 특성	강도	612	606	620	660	751	864
	경도	221	219	220	234	260	300
	단면감소율	72	70	69	68	61	45
미세조직	페라이트	88	75	66	58	52	38
미세조직	마르텐사이트	12	25	34	42	48	62

신선가공량 (drawing strain,e)	2회 열처리(유지)온도에 따른 인장강도(MPa)
	발명예1	발명예2	비교예1	비교예2
	800℃	830℃	850℃	880℃
0	620	660	751	864
1.11	1058	926	963	1189
2	1486	1630	1330	1349
3.12	1918	1965	1930	1808
4.01	2461	2128	2419	x
5.13	2806	2784	x	x
6.024	3380	3028	x	x
7.14	3689	3685	x	x
8.03	x	4053	x	x

상기 표 3에 나타난 바와 같이, 2차 열처리, 즉, 이상영역 열처리 온도가 720 ℃에서 880℃로 증가하면서 강도 및 경도가 증가하는 경향을 보이며, 특히 800℃이상부터는 강도 외 특성이 더 민감하게 변하는 것을 알 수 있는데, 이는 마르텐사이트 분율이 30 % 이상 증가하면서 연한 상인 페라이트 분율이 감소하였기 때문이다.

880 ℃에서 열처리 시 860 MPa 이상까지 증가하는 것으로 확인되었다. 이러한 경향은 경도에서도 확인되는데, 표 3의 단면부에서 측정된 평균 경도에 의하면, 800 ℃까지 220 Hv 수준의 비커스 경도값을 보이지만, 830℃ 이후부터는 급격히 증가하는 경향이 관찰된다.

한편, 페라이트 분율이 마르텐사이트 분율에 비해 너무 많을 경우 신선 시 문제는 없겠지만, 최종강선에서 강도 확보가 되지 않는다. 따라서, 페라이트와 마르텐사이트의 적합한 분율을 제어하는 것이 중요하다.

상기 표 4에 나타난 바와 같이, 800 ℃에서 2차 열처리된 발명예 1 및 830 ℃에서 2차 열처리된 발명예 2는 각각 3,689 MPa 및 4,053 MPa의 인장강도를 나타내고 있음을 알 수 있으며, 이는 목표 강도에 포함되었다. 또한, 발명예 1 및 2는 각각 7.14 및 8.03의 신선가공량을 나타냄을 알 수 있다.

한편, 850 ℃에서 2차 열처리된 비교예 1 및 880 ℃에서 2차 열처리된 비교예 2는 각각 마르텐사이트 면적 분율이 48% 및 62 %로 각각 신선가공량 (e) 4.01 및 3.12를 나타내고 있음을 알 수 있으며, 신선가공량은 마르텐사이트 분율이 증가하면서 감소하였다. 이는 마르텐사이트 분율이 48 % 미만 존재하여야 한다는 것을 의미하기도 한다. 또한, 비교예 1 및 2는 목표인장강도 보다 낮은 인장강도를 나타내고 있음을 알 수 있다.

Claims

중량 %로, C: 0.05~0.1 %, Si: 0.5~1.5 %, Mn: 1.0~2.0%, B: 0.001~0.003%, Ti: 0.001~0.01%, P:0.03% 이하, S: 0.03% 이하, N: 0.002 % 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고,
미세조직이 면적분율로 34~42%의 마르텐사이트 및 잔부 페라이트를 포함하는 신선성이 우수한 고강도 선재.
제1항에 있어서,
상기 선재는 인장강도가 620MPa 이상이고, 단면감소율이 68%이상인 신선성이 우수한 고강도 선재.
중량 %로, C: 0.05~0.1 %, Si: 0.5~1.5 %, Mn: 1.0~2.0%, B: 0.001~0.003%, Ti: 0.001~0.01%, P:0.03% 이하, S: 0.03% 이하, N: 0.002 % 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 강편을 열간압연하여 선재를 얻는 단계;
상기 선재를 900~1150 ℃에서 유지한 다음 상온까지 냉각한 후 1~5분간 유지하는 1차 열처리 단계;
상기 1차 열처리된 선재를 800~830 ℃까지 승온한 후 1~10분간 유지한 다음 30~40℃/s의 냉각속도로 상온까지 냉각하는 2차 열처리 단계를 포함하는 신선성이 우수한 고강도 선재의 제조방법.
제3항에 있어서,
상기 1차 열처리 단계에서 유지시간은 5~15분인 신선성이 우수한 고강도 선재의 제조방법.
제 3항에 있어서,
상기 1차 열처리 단계에서 냉각속도는 30~40℃/s인 신선성이 우수한 고강도 선재의 제조방법.
제 3항에 있어서,
상기 2차 열처리 단계에서 승온 속도는 2℃/S 이상인 신선성이 우수한 고강도 선재의 제조방법.
중량 %로, C: 0.05~0.1 %, Si: 0.5~1.5 %, Mn: 1.0~2.0%, B: 0.001~0.003%, Ti: 0.001~0.01%, P:0.03% 이하, S: 0.03% 이하, N: 0.002 % 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고,
인장강도가 3600MPa 이상인 고강도 강선.