KR101736601B1 - 충격인성이 우수한 선재 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 충격인성이 우수한 선재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

충격인성이 우수한 선재 및 이의 제조방법 {WIRE ROD HAVING EXCELLENT IMPACT TOUGHNESS AND METHOD FOR MANAFACTURING THE SAME}

본 발명은 충격인성이 우수한 선재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

최근 환경오염의 주범으로 지목되고 있는 이산화탄소(CO₂)의 배출을 줄이기 위한 노력이 전 세계적으로 이슈가 되고 있다.

그 일환으로 자동차의 배기가스를 규제하는 움직임이 활발해지고 있는 실정이며, 이에 대한 대책으로 자동차의 연비를 향상시킬 수 있는 방안이 지속적으로 연구되고 있다.

이와 같이 자동차의 연비 향상을 위해서는 자동차의 경량화와 더불어 고성능화가 요구되며, 이에 따라 자동차용 소재 또는 부품의 고강도 필요성이 증대되고 있다. 또한, 외부 충격에 대한 안정성의 요구가 높아짐에 따라 충격인성도 소재 또는 부품의 중요한 물성으로 인식되고 있다.

자동차 등의 소재로 사용되는 강 중, 선재에 있어서, 주로 사용되는 중탄소 범위의 선재는 페라이트와 펄라이트 조직으로 이루어져 있는데, 이때 펄라이트 분율이 증가할수록 그 내부의 경한 조직인 세멘타이트의 증가로 인해 충격특성이 더욱 나빠지는 경향을 갖는다.

이에, 중탄소 범위의 선재는 가능한 연질상인 페라이트의 분율을 높이면 충격특성을 향상시킬 수 있는 것으로 잘 알려져 있다.

중탄소 선재의 페라이트 분율을 평형상태보다 높여 충격특성을 향상시키기 위한 방안으로서, 압연 과정 중 Ti, Nb, V 등의 미세 탄·질화물을 석출시켜 오스테나이트 결정립을 미세화시키고, 그 오스테나이트 결정립계에서 미세한 페라이트를 형성시키는 방안이 제안된 바 있다.

하지만, 상술한 탄·질화물들을 미세하게 제어하여야만 의도하는 목적을 달성할 수 있는데, 블룸(bloom)을 사용하여 선재를 제조하는 경우에는 탄·질화물의 제어가 용이하지 못하기 때문에 그 적용이 제한적인 단점이 있다.

한편, 중탄소 범위의 선재는 충격특성을 저해하는 불순물 원소인 인(P)을 통상의 청정강 대비 다량으로 함유하고 있어, 이러한 인(P)을 적극적으로 낮게 제어한다면 충격특성을 향상시킬 수 있다.

그러나, 제강공정에서 인(P)을 충분히 낮추고자 하는 경우 탈인 처리시간이 너무 과도하게 소요되는 문제가 있으며, 이에 인(P)의 함량이 낮은 원료를 사용하고자 하는 경우에는 제조비용이 과다하게 증가하여 생산성과 더불어 경제적인 측면에서 바람직하지 못하다.

이에 따라, 일정의 인(P)을 함유하더라도 충격특성이 우수한 선재를 제공할 수 있고, 생산성 및 경제성 측면에서도 유리한 방안의 개발이 요구된다.

F.B.Pickering; Physical Metall. and the Design of steel (1978)

본 발명의 일 측면은, 강 내 인(P) 함량이 높더라도 충격인성이 우수한 선재 및 이를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 일 측면은, 중량%로, 탄소(C): 0.2~0.6%, 실리콘(Si): 0.5% 이하(0% 제외), 망간(Mn): 0.8~2.0%, 크롬(Cr): 0.05~0.5%, 니켈(Ni): 0.05~0.5%, 바나듐(V): 0.03~0.2%, 인(P): 0.01~0.05%, 황(S): 0.01~0.1%, 보론(B): 0.002~0.005%, 타이타늄(Ti): 0.01~0.03%, 질소(N): 0.01% 이하(0% 제외), 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,

미세조직이 페라이트 및 펄라이트로 구성되고, 상기 페라이트의 결정립계에 존재하는 P 농도[P_gb]와 결정립내에 존재하는 평균 P 농도[P_matrix]의 비가 하기 관계식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 충격인성이 우수한 선재를 제공한다.

[관계식 1]

P_gb / P_matrix ≤ 5

본 발명의 다른 일 측면은, 상술한 성분조성을 만족하는 강재를 준비하는 단계; 상기 강재를 Ae3+150℃ ~ Ae3+250℃의 온도범위까지 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강재를 Ar3 ~ Ar3+100℃의 온도범위에서 마무리 열간압연하는 단계; 및상기 열간압연된 강재를 0.5℃/s 이하의 냉각속도로 냉각하는 단계를 포함하는 충격인성이 우수한 선재의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 강 합금조성 및 제조조건의 최적화로부터 강 중 인(P)에 의한 결정립계 취화현상을 방지할 수 있어, 비교적 높은 인(P) 함량에서도 산업기계, 자동차용 소재 또는 부품 등에서 요구되는 충격특성을 갖는 선재를 제공할 수 있다.

강 내에 인(P)이 비교적 다량으로 함유될 때 취성이 발생하는 것은 인(P)이 결정립계에 편석(segregation)되는 것에 기인하므로, 강 내에 인(P)이 다량으로 함유되어 있더라도 상기 인(P)이 결정립계에 편석되는 것을 최대한 억제한다면 강의 충격특성을 향상시킬 수 있을 것이다.

이에, 본 발명자들은 중탄소 범위의 선재 내에 다량의 인(P)이 함유되는 경우, 상기 인(P)보다 결정립계에 우선적으로 편석되거나 인(P)과 자리 경쟁하는 원소를 첨가하여 주 목적을 달성하고자 깊이 연구하였다.

그 결과, 강 중에 보론(B)을 일정함량으로 첨가하는 경우, 상기 보론(B)이 결정립계에 우선적으로 편석함으로써 인(P)이 편석될 자리를 감소시킴을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 일 측면에 따른, 충격인성이 우수한 선재는, 합금조성으로, 탄소(C): 0.2~0.6%, 실리콘(Si): 0.5% 이하(0% 제외), 망간(Mn): 0.8~2.0%, 크롬(Cr): 0.05~0.5%, 니켈(Ni): 0.05~0.5%, 바나듐(V): 0.03~0.2%, 인(P): 0.01~0.05%, 황(S): 0.01~0.1%, 보론(B): 0.002~0.005%, 타이타늄(Ti): 0.01~0.03%, 질소(N): 0.01% 이하(0% 제외)를 포함하는 것이 바람직하다.

이하에서는, 본 발명에서 제공하는 선재의 합금 성분조성을 상기와 같이 제한하는 이유에 대하여 상세히 설명한다. 이때, 각 성분들의 함량은 특별한 언급이 없는 한 중량%를 의미한다.

C: 0.2~0.6%

탄소(C)는 강의 강도 확보를 위해 필수적인 원소로서, 강 중에 고용되거나 탄화물 또는 세멘타이트 형태로 존재한다. 강도 향상을 위해 가장 손쉬운 방법은 강 중 C의 함량을 증가시켜 탄화물이나 세멘타이트를 형성시키는 것이지만, 그러할 경우 연성 및 충격인성이 저하하는 문제가 있으므로, C의 첨가량을 일정 범위 내로 제한할 필요가 있다.

본 발명의 경우 0.2~0.6%로 C의 함량을 제어하는 것이 바람직한데, 만일 C의 함량이 0.2% 미만이면 목표로 하는 강도의 확보가 곤란하고, 반면 0.6%를 초과하게 되면 충격인성이 급격히 저하하는 문제가 있으므로 바람직하지 못하다.

Si: 0.5% 이하(0%는 제외)

실리콘(Si)은 페라이트에 고용되어 강재의 고용 강화를 통한 강도 향상에 매우 효과가 큰 원소로 알려져 있다. 이러한 Si의 첨가에 의해 강도는 크게 증가하는 반면, 연성과 충격인성은 급격히 저하하는 문제가 있으므로, 충분한 연성을 필요로 하는 냉간 단조 부품의 경우 Si의 첨가를 극히 제한하는 것이 일반적이다.

본 발명의 경우 0.5% 이하로 Si의 함량을 제한함이 바람직한데, 만일 Si의 함량이 0.5%를 초과하게 되면 목표로 하는 충격인성의 확보가 어려운 문제가 있으므로 바람직하지 못하다.

Mn: 0.8~2.0%

망간(Mn)은 기지조직에 고용되어 강의 강도를 증가시킬 뿐만 아니라, 펄라이트의 라멜라 간격을 미세하게 함으로써 강의 강도를 향상시키는 원소이다.

이러한 Mn의 함량이 0.8% 미만이면 강도 향상 효과가 충분하지 못하고, 반면 2.0%를 초과하게 되면 편석(segregation)을 조장하고, 이러한 편석대에서는 경화능이 증가해 베이나이트나 마르텐사이트와 같은 저온조직이 생성되는 등의 조직 불균일을 야기할 우려가 있으므로, 바람직하지 못하다.

Cr: 0.05~0.5%

크롬(Cr)은 내식성과 소입성에 영향을 미치는 원소이다. 이러한 Cr의 함량이 0.05% 미만이면 강 중 내식성 향상 효과가 거의 나타나지 않으며, 반면 그 함량이 0.5%를 초과하게 되면 강의 소입성이 과도하게 증가하여 선재 제조시 베이나이트 또는 마르텐사이트와 같은 저온조직의 형성을 유도하여 충격인성을 열위하게 하는 문제가 있으므로, 바람직하지 못하다.

Ni: 0.05~0.5%

니켈(Ni)은 취성-연성 천이온도(DBTT)를 낮춰 충격인성을 개선하고, 소입성을 향상시키는 효과가 있다.

이러한 Ni의 함량이 0.05% 미만이면 충격인성을 향상시키는 효과가 거의 나타나지 않으며, 반면 그 함량이 0.5%를 초과하게 되면 강의 소입성이 과도하게 증가하여 선재 제조시 베이나이트 또는 마르텐사이트와 같은 저온조직의 형성을 유도하여 충격인성을 열위하게 하는 문제가 있으므로, 바람직하지 못하다.

V: 0.03~0.2%

바나듐(V)은 강 중 미세한 탄·질화물을 형성하여 결정립을 미세하게 하고, 충격특성을 향상시키는 역할을 하는 원소이다.

이러한 V의 함량이 0.03% 미만이면 바나듐 탄·질화물의 석출량이 적어지고, 결정립계를 충분히 고정시키지 못하게 되어 충격인성 향상에 미치는 영향이 미미해지는 문제가 있다. 반면, 그 함량이 0.2%를 초과하게 되면 조대한 바나듐 탄·질화물이 형성되어 오히려 충격인성에 악영향을 미치는 문제가 있으므로, 바람직하지 못하다.

P: 0.01~0.05%

인(P)은 결정립계에 편석되어 인성을 저하시키고, 지연파괴 저항성을 감소시키는 원소이어서, 그 함량을 적극적으로 제한하는 것이 일반적이나, 본 발명에서는 인(P)이 결정립계에 편석되는 것을 최소화할 수 있으므로, 그 함량이 0.01% 이상으로 높더라도 크게 문제가 되지 않는다. 다만, 그 함량이 0.05%를 초과하게 되면 충격인성이 급격히 감소할 우려가 있으므로 바람직하지 못하다.

따라서, 본 발명에서 P의 함량은 0.01~0.05%로 제한함이 바람직하며, 보다 유리하게는 0.03% 초과~0.05% 이하로 제한할 수 있다.

S: 0.01~0.1%

황(S)은 결정립계에 편석되어 인성을 저하시키고, 저융점 유화물을 형성시켜 열간압연성을 저해하므로, 그 함량을 적극적으로 제한하는 것이 바람직하나, 절삭성의 확보를 위해서는 적정량으로 S을 함유하여 MnS 석출을 유도하는 것이 바람직하다.

따라서, 이를 고려하여 S의 함량을 0.01~0.1%로 제한함이 바람직하데, 만일 0.01% 미만이면 절삭성 확보가 어려워지며, 반면 그 함량이 0.1%를 초과하게 되면 충격인성이 급격히 저하되고, 소재 결함을 다발시킬 수 있으므로 바람직하지 못하다.

B: 0.002~0.005%

본 발명에서 보론(B)은 강 중에 다량으로 함유된 인(P)의 편석을 감소시키는 역할을 하는 매우 중요한 원소이다. 상기 B이 결정립계에 P보다 우선적으로 편석함으로써 P의 편석을 감소시킬 수 있으며, 이에 P의 편석에 의한 충격인성 저하를 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

이를 위해서는 0.002% 이상으로 B을 첨가함이 바람직하나, 그 함량이 0.005%를 초과하게 되면 오히려 결정립계에 보론 석출물이 생성되어 충격인성을 저하시킬 수 있으므로, 바람직하지 못하다.

Ti: 0.01~0.03%

타이타늄(Ti)은 질소(N)와의 반응성이 큰 원소로, 가장 먼저 질화물(TiN)을 형성하는 원소이다. 이러한 Ti의 첨가로 대부분의 N를 TiN으로 고정시킴으로써 BN의 석출을 방지할 수 있으며, 이로 인해 B이 용해(soluble) 상태로 존재하게 되어 P 보다 결정립계에 먼저 편석할 수 있어, 상기의 효과를 얻을 수 있다.

이를 위해서는 0.01% 이상으로 Ti을 첨가함이 바람직하나, 그 함량이 0.03%를 초과하게 되면 조대한 질화물이 형성되어 오히려 충격인성을 저해하는 문제가 있으므로, 바람직하지 못하다.

N: 0.01% 이하(0%는 제외)

본 발명에서는 보론(B)이 용해(soluble) 상태로 유지되어 인(P)의 결정립계 편석을 감소시키는 효과를 충분히 발휘할 수 있도록 하기 위해, 질소(N)의 함량을 제어하며, 그 상한을 0.01% 이하로 제한함이 바람직하다.

본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 철강제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 철강제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.

상술한 성분조성을 만족하는 본 발명의 선재는 미세조직으로 페라이트 및 펄라이트 복합조직을 포함하며, 이때 페라이트 결정립계에 존재하는 평균 P 농도[P_gb]와 결정립내에 존재하는 평균 P 농도[P_matrix]의 비가 하기 관계식 1을 만족하는 것이 바람직하다.

[관계식 1]

P_gb / P_matrix ≤ 5

만일, 결정립계에 존재하는 P의 농도가 과도하여 상기 관계식 1의 값 즉, 5를 초과하게 되면 충격인성이 저하되는 문제가 있다.

한편, 상기 미세조직 중 페라이트는 면적분율로 15~30%로 포함하는 것이 바람직하며, 잔부로는 펄라이트인 것이 바람직하다.

상기 페라이트 분율이 15% 미만이면 강의 강도는 증가하지만 충격인성이 급격하게 저하될 우려가 있으며, 반면 30%를 초과하게 되면 충격인성은 충분하게 확보 가능하나, 목표로 하는 강도를 확보할 수 없게 되는 문제가 있다.

또한, 상기 페라이트의 결정립도는 20㎛ 이하인 것이 바람직한데, 만일 페라이트 결정립도가 20㎛를 초과하게 되면 충격인성이 열화하는 문제가 있다.

상기와 같이 페라이트 결정립계 및 결정립내에 편석되는 P의 농도를 제어함으로써, 본 발명의 선재는 상온에서 70~120J/cm²의 충격인성이 확보됨으로써, 충격특성을 우수하게 갖는다.

이하, 본 발명의 일 측면에 따른 충격인성이 우수한 선재를 제조하는 방법에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 선재는, 본 발명에서 제안하는 합금조성을 만족하는 강재를 준비한 후, 이를 재가열 - 열간압연 - 냉각 공정을 거침으로써 제조될 수 있으며, 이하에서는 상기 각각의 공정 조건에 대하여 상세히 설명한다.

재가열 공정

본 발명에서는 열간압연을 행하기에 앞서, 준비된 강재를 재가열하는 공정을 거치는 것이 바람직하다.

이때, 재가열은 Ae3+150℃ ~ Ae3+250℃ 온도범위에서 행함이 바람직하다. 만일, 재가열 온도가 Ae3+150℃ 미만이면 후속 공정인 열간압연시 강재의 온도가 너무 낮아져 표면결함이 유발될 가능성이 있으며, Ae3+250℃를 초과하게 되면 오스테나이트 결정립이 조대하게 성장하게 되어 물성을 열위하게 하는 문제가 있다.

보다 바람직하게, 상기 재가열 온도범위는 950~1050℃인 것이 바람직하며, 보다 유리하게는 950~1030℃, 보다 더 유리하게는 950~1000℃인 것이 바람직하다.

본 발명에서는 재가열 공정시 그 온도범위를 낮게 설정함으로써 숙열(宿熱)된 강재의 오스테나이트 결정립을 더욱 미세하게 형성할 수 있으며, 후속하는 압연 및 냉각 공정에서도 그 영향이 그대로 반영되어 결정립이 미세한 조직을 유리하게 얻을 수 있어, 강의 충격인성을 더욱 우수하게 확보할 수 있다.

열간압연 공정

상기 재가열된 강재를 열간압연하여 선재로 제조함이 바람직하며, 이때 Ar3 ~ Ar3+100℃의 온도범위에서 마무리 열간압연을 실시하는 것이 바람직하다.

마무리 열간압연 온도가 Ar3 미만이면 표면결함이 유발될 가능성이 높아지는 문제가 있으며, 반면 Ar3+100℃를 초과하게 되면 결정립이 미세하게 되지 못하여 목표로 하는 물성을 확보할 수 없게 되는 문제가 있다.

보다 바람직하게, 상기 마무리 열간압연 온도범위는 750~850℃인 것이 바람직하다.

냉각 공정

상기 열간압연된 강재를 냉각함이 바람직하며, 이때 0.5℃/s 이하(0℃/s 제외)의 냉각속도로 상온까지 실시하는 것이 바람직하다.

냉각시 냉각속도가 0.5℃/s를 초과하게 되면 저온조직인 베이나이트 또는 마르텐사이트가 형성되어 충격인성이 열위하게 되는 문제가 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 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 )

하기 표 1 합금성분을 갖는 용강을 잉곳(ingot)으로 주조한 후, 1250℃에서 12시간 동안 균일화 처리를 실시하였다. 그 후, 균질화 처리된 강재를 표 2에 나타낸 조건으로 재가열한 후 최종 두께 15mm로 열간압연한 다음, 냉각하였다.

냉각이 완료된 강재들에 대해 페라이트 분율, 결정립도, P 농도 및 충격인성을 측정하여 하기 표 2에 함께 나타내었다.

상기 페라이트 분율 및 결정립도는 화상 분석기(image analyzer)를 이용하여 측정하였으며, P 농도는 EPMA(Electron Probe Micro-Analysis)를 이용하여 측정하였다.

또한, 충격인성은 시편에 충격을 가하는 스트라이커(striker)의 에지(edge)부 곡률이 2mm이고, 시험 용량이 500J인 충격시험기를 이용하여 상온에서 실시한 후 측정한 결과를 나타낸 것이다.

강종	합금조성(중량%)
	C	Si	Mn	Cr	Ni	V	P	S	Ti	B	N
1	0.38	0.2	1.0	0.21	0.14	0.07	0.03	0.02	0.025	0.0032	0.0060
2	0.46	0.5	1.5	0.23	0.15	0.16	0.04	0.05	0.022	0.0024	0.0053
3	0.43	0.1	1.3	0.19	0.08	0.11	0.02	0.03	0.018	0.0045	0.0045
4	0.50	0.4	2.0	0.18	0.11	0.14	0.01	0.08	0.027	0.0027	0.0064
5	0.35	0.3	1.8	0.20	0.13	0.18	0.05	0.06	0.016	0.0021	0.0059
6	0.44	0.3	1.6	0.22	0.20	0.15	0.09	0.04	0.015	0.0028	0.0056
7	0.39	0.4	1.4	0.20	0.16	0.08	0.04	0.06	0.003	0.0023	0.0055
8	0.51	0.2	1.6	0.21	0.12	0.19	0.03	0.02	0.046	0.0033	0.0047
9	0.40	0.5	1.1	0.18	0.09	0.10	0.05	0.05	0.023	0.0004	0.0036
10	0.37	0.1	1.2	0.19	0.25	0.13	0.01	0.07	0.016	0.0072	0.0052
11	0.47	0.2	1.7	0.18	0.17	0.17	0.04	0.03	0.019	0.0041	0.0043
12	0.33	0.4	1.3	0.21	0.15	0.09	0.05	0.05	0.029	0.0044	0.0044
13	0.43	0.3	1.9	0.20	0.14	0.12	0.03	0.06	0.014	0.0038	0.0046

강종	제조조건			미세조직			충격치 (J/cm2)	구분
	재가열온도 (℃)	압연온도 (℃)	냉각속도 (℃/s)	F 분율 (%)	Pgb/Pmatrix	F 결정입도 (㎛)
1	1020	780	0.5	16	3	10	110	발명예 1
2	990	800	0.1	27	4	18	79	발명예 2
3	960	840	0.3	21	3	17	81	발명예 3
4	1000	790	0.2	25	2	14	83	발명예 4
5	970	760	0.4	19	5	9	112	발명예 5
6	1010	810	0.4	20	11	15	52	비교예 1
7	1040	820	0.5	17	8	16	46	비교예 2
8	980	800	0.2	24	3	29	68	비교예 3
9	970	830	0.3	22	10	19	59	비교예 4
10	960	790	0.5	15	2	8	51	비교예 5
11	1150	850	0.1	26	3	36	60	비교예 6
12	1000	930	0.2	24	5	44	54	비교예 7
13	1030	840	2.0	10	4	10	36	비교예 8

(상기 표 2에서 'F'는 페라이트를 의미하며, P_gb는 페라이트의 결정립계에 존재하는 P 농도, P_matrix는 페라이트의 결정립내에 존재하는 P 농도를 의미한다.

또한, 발명예 1 내지 5에서 F 분율을 제외한 잔부 조직은 펄라이트이다.)

상기 표 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 강 합금조성 및 제조조건이 모두 본 발명을 만족하는 발명예 1 내지 5의 경우 평균 결정립도가 20㎛ 이하의 미세한 페라이트가 형성되었으며, 페라이트 결정립계 및 결정립내 존재하는 P 농도도 본 발명을 만족함에 따라 상온에서 충격치가 70~120J/cm² 으로 우수한 충격인성을 나타낸 것을 확인할 수 있다.

이에 반면, 인(P)의 함량이 너무 과도한 비교예 1의 경우에는 페라이트 결정립계에 편석되는 P 농도가 높아 충격인성이 열위하였을 뿐만 아니라, 결정립내에도 P의 함량이 높아져 강도가 과다하게 향상되었다.

타이타늄(Ti) 함량이 불충분한 비교예 2와 보론(B)의 함량이 불충분한 비교예 4의 경우에는 용해(soluble) 보론량이 감소하여 페라이트 결정립계에서 인(P) 편석의 억제 효과를 충분히 얻을 수 없어 충격인성이 열위하였다.

또한, 타이타늄(Ti) 함량이 과다한 비교예 3의 경우에는 조대한 Ti 탄·질화물이 형성되어 결정립 미세화가 이루어지지 못하였으며, 이로 인해 충격인성이 열위하였다.

보론(B)의 함량이 과다한 비교예 5의 경우에는 오히려 페라이트 결정립계에 보론 석출물이 생성되어 충격인성이 열위하였다.

비교예 6 내지 8은 강 합금조성은 본 발명을 만족하나, 각각 재가열온도범위, 마무리 열간압연온도범위, 냉각속도가 본 발명을 벗어난 경우로서, 비교예 6과 7의 경우에는 오스테나이트가 충분히 미세화되지 못함에 따라 최종조직인 페라이트의 결정립도가 조대해지고 충격인성이 열위하였으며, 비교에 8의 경우에는 저온조직의 형성으로 충격인성이 열위하였다.

Claims (9)

1. 중량%로, 탄소(C): 0.2~0.6%, 실리콘(Si): 0.5% 이하(0% 제외), 망간(Mn): 0.8~2.0%, 크롬(Cr): 0.05~0.5%, 니켈(Ni): 0.05~0.5%, 바나듐(V): 0.03~0.2%, 인(P): 0.01~0.05%, 황(S): 0.01~0.1%, 보론(B): 0.002~0.005%, 타이타늄(Ti): 0.01~0.03%, 질소(N): 0.01% 이하(0% 제외), 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,
   미세조직이 면적분율 15~30%의 페라이트 및 잔부 펄라이트로 구성되고, 상기 페라이트의 결정립계에 존재하는 P 농도[P_gb]와 결정립내에 존재하는 평균 P 농도[P_matrix]의 비가 하기 관계식 1을 만족하며, 상기 페라이트의 결정립도가 20㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 충격인성이 우수한 선재.
   
   [관계식 1]
   P_gb / P_matrix ≤ 5
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 선재는 0.03% 초과 0.05% 이하의 인(P)을 포함하는 충격인성이 우수한 선재.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 선재는 70~120J/cm²의 샤르피 충격 흡수 에너지를 갖는 충격인성이 우수한 선재.
   
6. 중량%로, 탄소(C): 0.2~0.6%, 실리콘(Si): 0.5% 이하(0% 제외), 망간(Mn): 0.8~2.0%, 크롬(Cr): 0.05~0.5%, 니켈(Ni): 0.05~0.5%, 바나듐(V): 0.03~0.2%, 인(P): 0.01~0.05%, 황(S): 0.01~0.1%, 보론(B): 0.002~0.005%, 타이타늄(Ti): 0.01~0.03%, 질소(N): 0.01% 이하(0% 제외), 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 준비하는 단계;
   상기 강재를 Ae3+150℃ ~ Ae3+250℃의 온도범위까지 재가열하는 단계;
   상기 재가열된 강재를 Ar3 ~ Ar3+100℃의 온도범위에서 마무리 열간압연하는 단계; 및
   상기 열간압연된 강재를 0.5℃/s 이하의 냉각속도로 냉각하는 단계
   를 포함하는 충격인성이 우수한 선재의 제조방법.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 강재는 0.03% 초과 0.05% 이하의 인(P)을 포함하는 충격인성이 우수한 선재의 제조방법.
   
8. 제 6항에 있어서,
   상기 재가열시 온도범위는 950~1050℃인 충격인성이 우수한 선재의 제조방법.
   
9. 제 6항에 있어서,
   상기 마무리 열간압연시 온도범위는 750~850℃인 충격인성이 우수한 선재의 제조방법.