KR101685824B1

KR101685824B1 - 냉간단조용 선재 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR101685824B1
Application number: KR1020150086940A
Authority: KR
Inventors: 김문순; 박철우; 정희종
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2015-06-18
Filing date: 2015-06-18
Publication date: 2016-12-12

Abstract

본 발명의 구현예들은 인장강도가 400 MPa 내지 600 MPa 이고, 하기 식 1을 만족하는 냉간단조용 선재 및 이의 제조방법을 포함할 수 있다. 이를 통해 구상화 열처리의 생략이 가능하면서도, 냉간 가공성 및 소입성이 우수하고, 냉간단조 성형 시 균열의 발생을 방지하며, 최종 기계부품에 800 MPa 이상의 고강도를 부여할 수 있으며, 후 처리 공정에서의 품질 균일성 및 제품의 생산성을 향상시킬 수 있는 냉간단조용 선재 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
[식 1]
400 ≤ 150 + (860×[C]) + (320×[Si]) + (124×[Mn]) + (20×[Cr]) + (150×[Ti]) ≤ 600
상기 식 1에서, [C], [Si], [Mn], [Cr] 및 [Ti]는 각 원소기호가 나타내는 원소의 함량(중량%)이다.

Description

냉간단조용 선재 및 이의 제조 방법{WIRE ROD FOR COLD FORGING AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}

본 발명은 냉간단조용 선재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 볼트(BOLT), 너트(NUT) 등의 기계부품에 주로 사용되는 냉간단조용 선재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

최근 산업기계, 건축용 자재, 자동차 등에 이용되고 있는 기계부품들은 점차 형상이 복잡해지고 있으며, 이와 함께 높은 수준의 기계적 강도가 요구되고 있다. 이러한 기계부품들은 형상의 정밀도를 높이기 위해 냉간단조 공정으로 제조될 수 있다. 냉간단조 공정은 재료 손실률을 낮추면서도 기계부품의 정밀도를 높일 수 있어 생산성이 우수한 장점이 있다.

일반적으로, 냉간단조 공정으로 제조되는 기계부품들은 선재 상태에서 열간압연을 수행한 후 구상화 열처리, 냉간단조 성형, 소입, 소려 등의 과정을 거쳐 최종제품으로 제조된다. 이러한 냉간단조 공정에서 기계부품의 물성은 열처리 시 선재의 물성, 열처리 조건 등에 커다란 영향을 받는다.

하나의 예시로, 냉간단조용 선재는 냉간단조 성형과정에서 발생할 수 있는 균열을 방지하기 위해, 선재의 인성을 높이고 가공성을 향상시켜야 한다. 이와 같이 선재의 인성 및 가공성을 높이기 위해 구상화 열처리를 장시간 수행하는 방법이 이용되고 있다.

이와 관련된 선행기술로는 일본공개특허공보 특개2006-37159호가 있다.

본 발명의 하나의 목적은 구상화 열처리의 생략이 가능하면서도, 냉간단조 성형 시 균열의 발생을 방지하고, 최종 기계부품에 고강도를 부여할 수 있는 냉간단조용 선재 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 소입 및 소려 시 열처리 조건 제어의 정밀도가 떨어지는 경우에도 최종 기계부품에 고강도를 부여할 수 있어, 품질의 균일성 및 제품의 생산성을 향상시킬 수 있는 냉간단조용 선재 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 구현예는 탄소(C) : 0.20 중량% 내지 0.24 중량%, 실리콘(Si) : 0.40 중량% 내지 0.46 중량%, 망간(Mn) : 0.60 중량% 내지 0.70 중량%, 인(P) : 0.015 중량% 이하, 황(S) 0.010 중량% 이하, 구리(Cu) : 0.08 중량% 내지 0.10 중량%, 니켈(Ni) : 0.03 중량% 내지 0.05 중량%, 크롬(Cr) : 0.13 중량% 내지 0.14 중량%, 티타늄(Ti) : 0.02 중량% 내지 0.04 중량%, 보론(B) : 0.001 중량% 내지 0.005 중량%, 질소(N) : 0.005 중량% 내지 0.006 중량% 및 잔부의 철(Fe)을 포함하고, 인장강도가 400 MPa 내지 600 MPa이며, 하기 식 1을 만족하는 냉간단조용 선재에 관한 것이다.

[식 1]

400 ≤ 150 + (860×[C]) + (320×[Si]) + (124×[Mn]) + (20×[Cr]) + (150×[Ti]) ≤ 600

상기 식 1에서, [C], [Si], [Mn], [Cr] 및 [Ti]는 각 원소기호가 나타내는 원소의 함량(중량%)이다.

상기 선재는 펄라이트 60% 내지 80% 및 페라이트 20% 내지 40%로 이루어진 2상 조직을 포함할 수 있다.

상기 페라이트는 결정립의 평균 입경이 10㎛ 내지 50㎛일 수 있다.

상기 선재는 850℃에서 40min 동안 퀀칭(quenching)처리하고, 580℃에서 80 min 동안 템퍼링 처리한 후의 인장강도가 860 MPa 내지 950 MPa일 수 있다.

본 발명의 다른 구현예는 탄소(C) : 0.20 중량% 내지 0.24 중량%, 실리콘(Si) : 0.40 중량% 내지 0.46 중량%, 망간(Mn) : 0.60 중량% 내지 0.70 중량%, 인(P) : 0.015 중량% 이하, 황(S) 0.010 중량% 이하, 구리(Cu) : 0.08 중량% 내지 0.10 중량%, 니켈(Ni) : 0.03 중량% 내지 0.05 중량%, 크롬(Cr) : 0.13 중량% 내지 0.14 중량%, 티타늄(Ti) : 0.02 중량% 내지 0.04 중량%, 보론(B) : 0.001 중량% 내지 0.005 중량%, 질소(N) : 0.005 중량% 내지 0.006 중량% 및 잔부의 철(Fe)을 포함하는 빌렛을 제조하는 단계; 상기 제조된 빌렛을 950℃~1100℃의 온도로 재가열 하는 단계; 재가열 이후 입측온도 780℃~850℃로 마무리 압연하는 단계; 마무리 압연 이후 750℃~830℃의 온도로 권취하는 단계 및 권취 이후 0.3℃/s 내지 5℃/s의 평균냉각속도로 냉각하는 단계; 를 포함하는 제조방법이고, 제조된 선재의 인장강도가 400 MPa 내지 600 MPa이며, 전술한 식 1을 만족하는 냉간단조용 선재의 제조 방법에 관한 것이다.

상기 제조 방법은 선재의 미세조직이 펄라이트 60% 내지 80% 및 페라이트 20% 내지 40%로 이루어진 2상 조직을 포함하고, 페라이트의 결정립 평균 입경이 10㎛ 내지 50㎛ 가 되도록 제어하는 것을 포함할 수 있다.

상기 제조방법은 선재의 합금조성이 하기 식 2를 만족하도록 제어하는 것을 포함할 수 있다.

[식 2]

530 ≤ 150 + (860×[C]) + (320×[Si]) + (124×[Mn]) + (20×[Cr]) + (150×[Ti]) ≤ 570

상기 식 2에서, [C], [Si], [Mn], [Cr] 및 [Ti]는 각 원소기호가 나타내는 원소의 함량(중량%)이다.

상기 제조방법은 상기 냉각하는 단계 이후 선재를 850℃에서 40min 동안 퀀칭(quenching)처리하고, 580℃에서 80 min 동안 템퍼링 처리한 후의 인장강도가 860 MPa 내지 950 MPa로 제어하는 것을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 구상화 열처리의 생략이 가능하면서도, 냉간 가공성 및 소입성이 우수하고, 냉간단조 성형 시 균열의 발생을 방지하며, 최종 기계부품에 800 MPa 이상의 고강도를 부여할 수 있으며, 후 처리 공정에서의 품질 균일성 및 제품의 생산성을 향상시킬 수 있는 냉간단조용 선재 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉간단조용 선재의 제조방법을 간략하게 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 선재의 미세조직을 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 2에서 제조된 선재의 미세조직을 나타낸 사진이다.

[식 1]

이를 통해, 일 구현예의 냉간단조용 선재는 구상화 열처리의 생략이 가능하면서도, 냉간 가공성 및 소입성이 우수하고, 냉간단조 성형 시 균열의 발생을 방지할 수 있다. 이러한 경우, 구상화 열처리를 생략하여 에너지 사용량을 현저하게 낮추고, 최종제품의 불량을 방지하여 기계부품의 생산성이 더욱 향상된다.

일 실시예의 냉간단조용 선재는 하기 식 2를 만족할 수 있다.

[식 2]

이러한 경우, 냉간단조용 선재는 냉간가공성이 더욱 향상되면서도, 열처리 후(소입 및 소려) 최종제품의 인장강도를 더욱 향상시킬 수 있다.

일 실시예의 냉간단조용 선재는 펄라이트의 분율이 60% 내지 80%이고, 페라이트의 분율이 20% 내지 40%인 2상 조직으로 이루어져 있을 수 있다. 이를 통해, 후공정에서의 열처리(소입 및 소려) 후 제조된 최종제품의 인장강도가 800 MPa 이상으로 균일하게 향상될 수 있다.

일 실시예의 냉간단조용 선재는 상기 페라이트의 결정립 평균 입경이 10㎛ 내지 50㎛인 것일 수 있다. 이를 통해, 후공정에서의 열처리(소입 및 소려) 후 제조된 최종제품의 인장강도를 860 MPa 내지 950 MPa의 수준으로 균일하게 향상시킬 수 있다.

일 실시예의 냉간단조용 선재는 상기와 같은 구성들의 복합적인 효과를 통해, 냉간단조 시 균열의 발생을 방지할 수 있고, 후공정에서의 열처리(소입 및 소려) 조건의 제어 정밀도가 떨어지는 경우에도 최종 기계부품에 고강도(800 MPa 이상, 예를 들면, 860 MPa 내지 950 MPa의 인장강도)를 부여할 수 있다. 이러한 점은 특히, 품질의 균일성 및 제품의 생산성을 향상시킬 수 있으므로, 선재를 후공정으로 가공하여 기계부품으로 제조하는 후공정업체들의 생산비용 부담 및 열처리 제어에 따른 부담을 줄여줄 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명 실시예들에 따른 냉간단조용 선재에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 구체적으로 설명한다.

탄소(C)

일 실시예에서, 탄소(C)는 강의 소입성을 높여 강도 증가에 기여하는 동시에, 후공정 이전의 선재의 가공성을 향상시키는 역할을 한다.

구체적으로, 탄소는 냉간단조용 선재 전체 중량의 0.20 중량% 내지 0.24 중량%의 함량으로 첨가된다. 탄소 첨가량이 0.20 중량% 미만인 경우, 소입성이 저하되어 후공정 이후에도 원하는 강도를 확보하기 어렵다. 반대로, 탄소 첨가량이 0.24 중량%를 초과하는 경우, 인성 및 가공성이 낮아져 냉간단조 성형 시 균열이 발생할 수 있다.

더욱 구체적으로, 탄소는 냉간단조용 선재 전체 중량의 0.20 중량% 내지 0.21 중량%의 함량으로 첨가될 수 있다. 이러한 경우, 선재 상태에서의 냉간가공성과 최종제품(후공정에서의 소입 및 소려 후)의 인장강도가 우수한 수준으로 양립할 수 있다.

실리콘( Si )

일 실시예에서, 실리콘(Si)은 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제 역할을 한다. 또한, 선재의 열간압연에 의해 중 페라이트 내에 고용되어 모재의 강도를 강화할 수 있다. 또한, 입실론 카바이드 석출물을 안정화시켜 최종제품의 피로특성 및 영구변형저항성을 향상시킨다.

구체적으로, 실리콘은 냉간단조용 선재 전체 중량의 0.40 중량% 내지 0.46 중량%로 첨가된다. 실리콘의 첨가량이 0.40 중량% 미만일 경우 실리콘 첨가에 따른 강도 향상 효과가 불충분하다. 반대로 실리콘의 첨가량이 0.46 중량%를 초과할 경우 표면특성이 저하될 수 있으며, 열처리시 표면 탈탄 발생을 유발할 수 있다.

망간(Mn)

일 실시예에서, 망간(Mn)은 선재의 강도 및 인성을 증가시키고, 후공정 이후의 소입성을 증가시키는 원소로 작용한다. 망간의 첨가는 탄소를 첨가하는 경우보다 강도 상승에 대한 연성의 저하가 적다. 또한, 망간은 재가열온도에서의 고용강화 효과가 우수하다.

구체적으로, 망간은 냉간단조용 선재 전체 중량의 0.60 중량% 내지 0.70 중량%로 첨가된다. 망간이 첨가량이 0.60 중량% 미만일 경우, 후공정 이후의 소입성 향상 효과가 불충분하다. 반대로, 망간의 첨가량이 0.70 중량%를 초과하는 경우, MnS계 비금속개재물을 과다하게 생성하여, 냉간단조시 균열(크랙) 발생성이 높아지고, 냉간성형성이 저하될 수 있다.

인(P)

일 실시예에서, 인(P)은 선재 제조 시 편석 가능성이 큰 원소로서, 중심 편석은 물론 미세 편석도 형성하여 재질에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다.

구체적으로, 인의 함량은 냉간단조용 선재 전체 중량의 0.01 중량% 이하로 제한한다. 이를 통해, 미세 편석의 형성을 방지하여 냉간단조용 선재의 가공 후 저온취성을 저감하고, 냉간단조 시 성형성을 더욱 향상시킬 수 있다.

황(S)

일 실시예에서, 황(S)은 망간과 결합하여 MnS 와 같은 비금속개재물을 형성하고, 저융점 원소로서 입계 편석 가능성이 높아 인성을 저하시키는 요소이다.

구체적으로, 본 발명에서는 황의 함량을 냉간단조용 선재 전체 중량의 0.010 중량% 이하로 제한한다. 이를 통해, 유화물의 형성을 방지하여 냉간단조용 선재의 가공 후 물성을 더욱 향상시킬 수 있다.

구리(Cu)

일 실시예에서, 구리(Cu)는 선재의 강도 상승 및 인성 개선에 유효한 원소이다. 또한, 구리(Cu)는 실리콘(Si) 및 망간(Mn)과 함께 일정한 함량 조절을 통해 선재의 고용강화 효과에 기여한다.

구체적으로, 구리(Cu)는 냉간단조용 선재 전체 중량의 0.08 중량% 내지 0.10 중량%로 첨가된다. 구리(Cu)의 함량이 0.08 중량% 미만일 경우에는 소재의 강도향상이 충분하지 않고, 부식피트가 과도하게 생성될 수 있다. 구리(Cu)의 함량이 0.10 중량%를 초과할 경우에는 냉간단조 성형 시 표면에 균열을 유발시켜 표면품질을 저하시킬 수 있으며, 표면 농화를 유발할 수도 있다.

니켈(Ni)

일 실시예에서, 니켈(Ni)은 결정립을 미세화하고 오스테나이트 및 페라이트에 고용되어 기지를 강화시킨다. 특히, 니켈(Ni)은 저온 충격인성을 향상시키는데 효과적인 원소이므로, 냉간가공성을 향상시킬 수 있다. 또한, 니켈(Ni)은 전술한 구리(Cu)에 의해 발생하는 화합물의 녹는점을 높여 농화를 방지할 수 있다.

구체적으로, 니켈(Ni)은 냉간단조용 선재 전체 중량의 0.03 중량% 내지 0.05 중량%로 첨가된다. 니켈(Ni)의 함량이 0.03 중량% 미만일 경우에는 소재의 강도향상 효과 및 인성제어 효과가 충분하지 않을 수 있다. 니켈(Ni)의 함량이 0.05 중량%를 초과할 경우에는 냉간단조 성형 시 표면에 균열을 유발시켜 표면품질을 저하시킬 수 있으며, 최종제품에 취성이 발생할 수 있다.

크롬(Cr)

일 실시예에서, 크롬(Cr)은 페라이트를 안정화하여 선재의 연신율을 향상시키며, 선재의 경화능 및 강도 향상에 기여하는 원소이다. 또한, 크롬(Cr)은 최종제품의 영구변형저항성을 향상시키는데 중요한 작용을 한다.

구체적으로, 크롬은 본 발명에 따른 냉간단조용 선재 전체 중량의 0.13 중량% 내지 0.14 중량%로 첨가된다. 크롬의 첨가량이 0.13 중량% 미만일 경우, 후공정 이후의 강도향상 효과가 불충분하다. 반대로, 크롬의 첨가량이 0.14 중량%를 초과하는 경우, 부식피트가 과도하게 발생할 수 있으며, 강도와 연성의 균형이 깨질 수 있다.

티타늄( Ti )

일 실시예에서, 티타늄(Ti)은 티타늄계 질화물(TiN) 등의 석출물 형성원소로서 강도 향상에 기여할 수 있고, 결정립을 미세화할 수 있다. 또한, 티타늄(Ti)은 황(S)과 결합하여 구형의 개재물을 형성함으로써 긴 띠 형태의 MnS 개재물 형성을 방지할 수 있다.

구체적으로, 티타늄은 본 발명에 따른 냉간단조용 선재 전체 중량의 0.02 중량% 내지 0.04 중량%로 첨가된다. 티타늄(Ti)의 함량이 0.02 중량% 미만인 경우 효과가 미미할 수 있다. 반대로, 티타늄(Ti)의 첨가량이 0.04 중량%를 초과하는 경우, 제조되는 최종제품의 표면 결함을 유발하거나, 조대한 입자 및 과다한 석출물을 생성하여 선재의 페라이트 연성을 저하시킬 수 있다.

보론(B)

일 실시예에서, 보론(B)은 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제 역할을 한다. 또한, 보론은 선재 상태에서의 인장강도는 상승시키지 않으면서도 소입성을 향상시킬 수 있다. 이러한 경우, 선재의 냉간성형성을 향상시키면서도 후공정 이후의 강도를 큰 폭으로 향상시킬 수 있다. 특히, 후공정에서의 열처리 정밀도가 떨어지는 경우에도 최종제품의 인장강도를 800 MPa 이상으로 균일하게 구현하는데 도움이 된다.

구체적으로, 보론(B)은 냉간단조용 선재 전체 중량의 0.001 중량% 내지 0.005 중량%의 함량으로 첨가된다. 보론(B)의 함량이 선재 전체 중량의 0.001 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 보론(B)의 함량이 냉간단조용 선재 전체 중량의 0.005 중량%를 초과할 경우에는 탄질화물계 석출물이 조대화되어 피로특성이 저하될 수 있다.

질소(N)

일 실시예에서, 질소(N)는 질화물을 형성하여 선재의 결정립을 미세화하고, 선재의 강도 및 저온인성을 향상시킬 수 있다. 이러한 경우, 선재의 냉간성형성을 향상시키면서도 후공정 이후의 강도를 큰 폭으로 향상시킬 수 있다.

구체적으로, 질소(N)는 냉간단조용 선재 전체 중량의 0.005 중량% 내지 0.006 중량%의 함량으로 첨가된다. 질소(N)의 함량이 전체 중량의 0.005 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 상기의 효과를 제대로 발휘할 수 없다. 반대로, 질소(N)의 함량이 전체 중량의 0.006 중량%를 초과할 경우에는 석출물이 조대화되어 피로특성이 저하될 수 있다.

일 실시예의 냉간단조용 선재는 전술한 합금원소들을 함유하며, 나머지는 실질적으로 철(Fe) 및 불가피한 원소들을 포함한다. 상기 불가피한 원소들은 원료, 자재, 제조설비 등의 상황에 따라 함유되는 원소로서, 선재의 특성을 과도하게 해치지 않는 범위에서 불순물로서 일부 혼입될 수 있다.

전술한 냉간단조용 선재는 제강 공정을 통해 전술한 바와 동일한 조성을 갖는 용강을 제조하고, 이를 연속주조하여 제조한 블룸 또는 빌렛으로부터 제작될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 블룸 또는 빌렛은 하기의 제조 방법을 통해 냉간단조용 선재로 제조할 수 있다.

본 발명의 다른 구현예는 전술한 냉간단조용 선재를 제조하는 방법에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 냉간단조용 선재의 제조 방법을 나타낸 순서도이다. 이를 참조하여, 본 발명 실시예들의 냉간단조용 선재의 제조 방법을 구체적으로 설명한다.

도 1을 참조하면, 도시된 냉간단조용 선재 제조 방법은 전술한 합금조성에 따른 강편을 빌렛으로 제조하는 단계, 상기 빌렛을 재가열하는 단계(S110), 열간압연하는 단계(S120), 권취하는 단계(S130) 및 냉각하는 단계(S140)를 포함한다. 이때, 빌렛의 재가열 단계(S110)는 반드시 수행되어야 하는 것은 아니나, 석출물의 재고용 등의 효과를 도출하기 위해 수행될 수 있다.

재가열 단계(S110)에서는 전술한 조성을 갖는 빌렛을 재가열한다. 이러한 빌렛의 재가열을 통하여, 주조 시 편석된 성분이 재고용될 수 있다.

일 실시예에서, 빌렛의 재가열은 950℃ 내지 1100℃의 재가열 온도(Slab Reheating Temperature; SRT)에서 대략 1 시간 내지 3 시간 동안 수행할 수 있다. 상기 재가열 온도가 950℃ 미만일 경우에는 주조 시 편석된 성분이 충분히 재고용되지 못하고, 압연 부하가 커질 수 있다. 반대로, 재가열 온도가 1100℃를 초과할 경우에는 탈탄이 과도하게 발생할 수 있다. 또한, 오스테나이트 결정입도가 증가하여 강도 확보가 어려울 수 있으며, 과도한 가열 공정으로 인하여 냉간단조용 선재의 제조 비용이 상승할 수 있다.

열간압연 단계(S120)에서는 재가열된 빌렛을 열간압연한다.

일 실시예에서, 열간압연 시 마무리 압연온도는 780℃ 내지 850℃일 수 있다. 마무리 압연 온도가 780℃를 초과할 경우 탈탄이 발생하거나 조대화된 결정립으로 인한 펄라이트 핵생성이 지연되고 코일링 온도와의 편차가 증가하여 온도 제어성이 떨어질 수 있다. 반대로, 마무리 온도가 850℃ 미만으로 너무 낮으면, 압연 부하가 많이 걸리게 된다. 이러한 열간압연 단계에서 재가열된 빌렛은 선재로 제조될 수 있다.

권취하는 단계(S130)에서는 열간압연된 빌렛을 권취 단계(S130)에서 레잉 헤드(Laying Head)를 통과시켜 권취한다.

일 실시예에서, 빌렛을 레잉 헤드에 통과시켜 권취하는 온도는 750℃ 내지 830℃에서 수행할 수 있다. 상기 레잉 헤드에서의 권취 온도를 상기 범위로 제어하는 경우, 오스테나이트로부터 펄라이트 조직으로 상변태되는 정도를 조절하기에 유리할 수 있다.

냉각하는 단계(S140)에서는 권취 후 빌렛을 냉각한다.

일 실시예에서, 레잉 헤드를 통과시켜 권취한 후, 평균냉각속도는 5℃/s 이하, 예를 들면, 0.3℃/s 내지 5℃/s로 제어하면서 냉각한다. 이를 통해, 선재의 미세조직의 결정립 크기 및 미세조직 분율을 조절할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.

이하에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

1. 선재의 제조

하기 표 1에 표시된 합금조성에 따라 블룸을 제조한 뒤, 이를 1150℃ 내지 1250℃의 온도범위에서 빌렛으로 압연하였다.

이와 같이 제조된 빌렛을 재가열 온도 950℃~1100℃, 마무리압연 온도(입측온도) 780℃~850℃, 권취온도 750℃~830℃의 조건으로 열간압연한 후, 0.3℃/s~5℃/s의 평균속도로 냉각하였다.

상기와 같은 방법으로 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 선재를 제조하였다.

(wt%)	C	Si	Mn	Ni	Cu	Cr	Ti	B	N₂	인장강도 (Mpa)	페라이트 분율(%)	[식 1] 수치
실시예1	0.2	0.4	0.6	0.04	0.08	0.13	0.03	0.002	0.005	532	68	530.5
실시예2	0.21	0.46	0.7	0.04	0.1	0.14	0.03	0.002	0.005	560	63	571.1
비교예1	0.45	0.25	0.74	0.01	0.01	0.03	-	-	0.004	740	23	708.96

2. 선재의 후공정 처리

상기에서 제작한 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1의 선재를 가열온도 850℃, 40min 으로 오일 퀀칭을 실시하였고, 580℃, 80min 으로 템퍼링 처리하였다.

이후 냉간단조 성형 시 균열발생 여부 및 인장강도를 측정하였다. 그 결과는 표 2에 나타내었다.

<평가 기준>

1) 냉간단조 성형 시 균열발생 여부

×: 냉간단조 후 제조된 부품에서 균열이 발생하지 않음

○: 냉간단조 후 제조된 부품에서 균열이 1개 이상 발생함

	균열발생 여부	후공정 열처리 후의 인장강도 (Mpa)
실시예 1	×	870
실시예 2	×	880
비교예 1	○	890

S110: 재가열 단계
S120: 열간압연 단계
S130: 권취 단계
S140: 냉각 단계

Claims

탄소(C) : 0.20 중량% 내지 0.24 중량%, 실리콘(Si) : 0.40 중량% 내지 0.46 중량%, 망간(Mn) : 0.60 중량% 내지 0.70 중량%, 인(P) : 0.015 중량% 이하, 황(S) 0.010 중량% 이하, 구리(Cu) : 0.08 중량% 내지 0.10 중량%, 니켈(Ni) : 0.03 중량% 내지 0.05 중량%, 크롬(Cr) : 0.13 중량% 내지 0.14 중량%, 티타늄(Ti) : 0.02 중량% 내지 0.04 중량%, 보론(B) : 0.001 중량% 내지 0.005 중량%, 질소(N) : 0.005 중량% 내지 0.006 중량% 및 잔부의 철(Fe)을 포함하고, 인장강도가 400 MPa 내지 600 MPa이며, 하기 식 1을 만족하며,
850℃에서 40min 동안 퀀칭(quenching)처리하고, 580℃에서 80 min 동안 템퍼링 처리한 후의 선재의 인장강도가 860 MPa 내지 950 MPa인 냉간단조용 선재:
[식 1]
400 ≤ 150 + (860×[C]) + (320×[Si]) + (124×[Mn]) + (20×[Cr]) + (150×[Ti]) ≤ 600
상기 식 1에서, [C], [Si], [Mn], [Cr] 및 [Ti]는 각 원소기호가 나타내는 원소의 함량(중량%)이다.
제1항에 있어서,
상기 선재는 펄라이트 60% 내지 80% 및 페라이트 20% 내지 40%로 이루어진 2상 조직을 포함하는 냉간단조용 선재.
제2항에 있어서,
상기 페라이트는 결정립의 평균 입경이 10㎛ 내지 50㎛인 냉간단조용 선재.
삭제
탄소(C) : 0.20 중량% 내지 0.24 중량%, 실리콘(Si) : 0.40 중량% 내지 0.46 중량%, 망간(Mn) : 0.60 중량% 내지 0.70 중량%, 인(P) : 0.015 중량% 이하, 황(S) 0.010 중량% 이하, 구리(Cu) : 0.08 중량% 내지 0.10 중량%, 니켈(Ni) : 0.03 중량% 내지 0.05 중량%, 크롬(Cr) : 0.13 중량% 내지 0.14 중량%, 티타늄(Ti) : 0.02 중량% 내지 0.04 중량%, 보론(B) : 0.001 중량% 내지 0.005 중량%, 질소(N) : 0.005 중량% 내지 0.006 중량% 및 잔부의 철(Fe)을 포함하는 빌렛을 제조하는 단계;
상기 제조된 빌렛을 950℃~1100℃의 온도로 재가열 하는 단계;
재가열 이후 입측온도 780℃~850℃로 마무리 압연하는 단계;
마무리 압연 이후 750℃~830℃의 온도로 권취하는 단계 및
권취 이후 0.5℃/s 내지 3℃/s의 평균냉각속도로 냉각하는 단계; 를 포함하는 제조방법이고, 제조된 선재의 인장강도가 400 MPa 내지 600 MPa이며, 하기 식 1을 만족하며,
상기 제조방법은 상기 냉각하는 단계 이후 선재를 850℃에서 40min 동안 퀀칭(quenching)처리하고, 580℃에서 80 min 동안 템퍼링 처리한 후 측정한 인장강도가 860 MPa 내지 950 MPa인 것을 포함하는 냉간단조용 선재의 제조 방법.
[식 1]
400 ≤ 150 + (860×[C]) + (320×[Si]) + (124×[Mn]) + (20×[Cr]) + (150×[Ti]) ≤ 600
상기 식 1에서, [C], [Si], [Mn], [Cr] 및 [Ti]는 각 원소기호가 나타내는 원소의 함량(중량%)이다.
제5항에 있어서,
상기 제조 방법은 선재의 미세조직이 펄라이트 60% 내지 80% 및 페라이트 20% 내지 40%로 이루어진 2상 조직을 포함하고, 페라이트의 결정립 평균 입경이 10㎛ 내지 50㎛ 가 되도록 제어하는 것을 포함하는 냉간단조용 선재의 제조 방법.
제5항에 있어서,
상기 제조방법은 선재의 합금조성이 하기 식 2를 만족하도록 제어하는 것을 포함하는 냉간단조용 선재의 제조 방법:
[식 2]
530 ≤ 150 + (860×[C]) + (320×[Si]) + (124×[Mn]) + (20×[Cr]) + (150×[Ti]) ≤ 570
상기 식 2에서, [C], [Si], [Mn], [Cr] 및 [Ti]는 각 원소기호가 나타내는 원소의 함량(중량%)이다.
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