KR101819383B1 - Quenched high carbon steel sheet and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a steel sheet used for a component required for wear resistance and durability and, more specifically, relates to a heat treatment hardening type high carbon steel sheet and a method for manufacturing the same, wherein rigidity of the steel sheet is increased through heat treatment. The heat treatment hardening type high carbon steel sheet comprises: 0.7-0.95 wt% of C; 0.5 wt% or less of Si (excluding 0 wt%); 0.1-2.0 wt% of Mn; 0.5 wt% or less of P; 0.3 wt% or less of S; and the remainder consisting of Fe and inevitable impurities.

Description

열처리 경화형 고탄소 강판 및 그 제조방법{QUENCHED HIGH CARBON STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a heat-curing high-carbon steel sheet and a method of manufacturing the same. BACKGROUND ART [0002]

본 발명은 내마모나 내구성이 요구되는 부품 등에 사용되는 강판에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열처리를 통해 강도를 높인 열처리 경화형 고탄소 강판과 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a steel sheet used for components requiring wear resistance and durability, and more particularly, to a heat-treated curing type high carbon steel sheet having increased strength through heat treatment and a method of manufacturing the same.

고탄소강은 통상적으로 고강도, 고경도를 요구하는 부품에 많이 사용되고 있다. 예를 들면, 자동차 부품, 톱날, 제침, 체인, 농기구 등에 다양하게 사용된다. 이는 고탄소강이 고강도, 고경도의 특성을 갖기 때문이다.
High carbon steels are commonly used in parts that require high strength and high hardness. For example, it is used variously for automobile parts, saw blades, spoon, chains, agricultural equipment. This is because high carbon steel has properties of high strength and high hardness.

위와 같은 고탄소강에 대해 강도를 높이는 방법으로는 다음과 같은 특허문헌 1 내지 3이 알려져 있다. 특허문헌 1은 담금질과 템퍼링 열처리를 행하여 템퍼드 마르텐사이트를 제조하는 기술이 개시되어 있다. 위와 같은 통상의 담금질 및 템퍼링 열처리 방식은 담금질 시 상온까지 냉각하여 마르텐사이트 조직을 얻은 후 템퍼링 열처리를 통해 템퍼드 마르텐사이트 조직을 얻는 것을 특징으로 한다. 그러나, 이런 경우에 잔류 오스테나이트가 일정 분율 이상으로 남게 되어 강도를 높이는데 한계가 있다.
The following Patent Documents 1 to 3 are known as methods for increasing the strength of such high carbon steels. Patent Document 1 discloses a technique for producing tempered martensite by performing quenching and tempering heat treatment. The conventional quenching and tempering heat treatment method is characterized in that tempered martensite structure is obtained through tempering heat treatment after quenching to room temperature to obtain martensite structure. However, in such a case, residual austenite remains above a certain percentage, which limits the strength.

한편, 특허문헌 2는 Cr과 같은 합금원소를 첨가한 후, 열간압연을 통해 페라이트와 펄라이트의 조직을 얻어 강도와 연성을 확보하는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 이 경우 강도는 600MPa 정도 밖에 되지 않아 내마모를 요구하는 부품에 사용할 수 없다. On the other hand, Patent Document 2 discloses a technique of obtaining a structure of ferrite and pearlite by adding an alloy element such as Cr and then hot-rolling to secure strength and ductility. However, in this case, the strength is only about 600 MPa, so that it can not be used for parts requiring abrasion resistance.

특허문헌 3은 오스템퍼링 열처리를 통해 미세한 펄라이트를 제조하는 기술을 개시하고 있으며, 미세한 펄라이트를 80% 이하의 압하율로 냉간압연함으로써 강도를 높이고 있다. 그러나, 이러한 공정은 80% 이상의 추가적인 냉간압연 공정이 필요하여 제조비용을 크게 높이게 되는 문제점이 있다.
Patent Document 3 discloses a technique for producing fine pearlite through osse tempering heat treatment and increases the strength by cold rolling the fine pearlite at a reduction ratio of 80% or less. However, such a process requires an additional cold rolling process of 80% or more, which results in a significant increase in manufacturing cost.

한국 등록특허 제10-1055390호Korean Patent No. 10-1055390 한국 등록특허 제10-1615040호Korean Patent No. 10-1615040 한국 등록특허 제10-1445868호Korean Patent No. 10-1445868

본 발명의 일측면은, 고가의 합금원소를 첨가하지 않고, 합금조성과 열처리 조건을 최적화하여 고경도를 갖는 열처리 경화형 고탄소 강판 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
One aspect of the present invention is to provide a heat-curing high-carbon steel sheet having a high hardness by optimizing alloy composition and heat treatment conditions without adding expensive alloying elements, and a method of manufacturing the same.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
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.

본 발명의 일측면은 중량%로, C: 0.7~0.95%, Si: 0.5% 이하(0은 제외), Mn: 0.1~2.0%, P: 0.05% 이하, S: 0.03% 이하를 포함하고, 나머지는 Fe와 불가피한 불순물을 포함하며,One aspect of the present invention is a steel sheet comprising, by weight, 0.7 to 0.95% of C, 0.5% or less of Si (excluding 0), 0.1 to 2.0% of Mn, 0.05% or less of P and 0.03% or less of S, The remainder includes Fe and unavoidable impurities,

미세조직은 부피분율로, 마르텐사이트를 90% 이상 포함하고, 잔류 오스테나이트는 5% 이하를 포함하며, The microstructure has a volume fraction of 90% or more of martensite, 5% or less of residual austenite,

X선 회절분석기 측정에 의한 강판의 전위밀도는 3*1015m-2 이상을 포함하는 열처리 경화형 고탄소 강판을 제공한다.
Treated steel sheet having a dislocation density of not less than 3 * 10 < 15 & gt ; m < 2 >

본 발명의 또다른 일측면은 중량%로, C: 0.7~0.95%, Si: 0.5% 이하(0은 제외), Mn: 0.1~2.0%, P: 0.05% 이하, S: 0.03% 이하를 포함하고, 나머지는 Fe와 불가피한 불순물을 포함하는 강판을 준비하는 단계;Another aspect of the present invention is a steel sheet comprising, by weight, 0.7 to 0.95% of C, 0.5% or less of Si (excluding 0), 0.1 to 2.0% of Mn, 0.05% or less of P and 0.03% or less of S And the remainder being Fe and inevitable impurities;

상기 준비된 강판을 Ae3 이상의 가열온도까지 가열하는 단계; 및Heating the prepared steel sheet to a heating temperature of Ae3 or more; And

상기 가열된 강판을 냉각종료온도(Tc)까지 냉각하는 단계를 포함하며, 상기 냉각종료온도(Tc)는 하기 관계식 1을 만족하는 열처리 경화형 고탄소 강판의 제조방법을 제공한다.And cooling the heated steel sheet to a cooling end temperature (Tc), wherein the cooling end temperature (Tc) satisfies the following relational expression (1).

[관계식 1][Relation 1]

Tc ≤ 374 - 423*C(중량%) - 30.4*Mn(중량%)
Tc? 374 - 423 * C (wt.%) - 30.4 * Mn (wt.%)

본 발명에 의하면, 고가의 합금원소를 다량 첨가하지 않더라도 높은 강도를 확보할 수 있는 열처리 경화형 고탄소 강판을 제공한다.
According to the present invention, there is provided a heat-curing high-carbon steel sheet capable of securing high strength without adding a large amount of expensive alloying elements.

도 1은 실시예 중 비교예 3의 EBSD 영상을 나타낸 것이다.
도 2는 실시예 중 발명예 1의 EBSD 영상을 나타낸 것이다.
도 3은 마르텐사이트 판과 잔류 오스테나이트의 미세조직을 모식적으로 나타낸 것이다.Fig. 1 shows an EBSD image of Comparative Example 3 of the embodiment.
2 shows an EBSD image of Inventive Example 1 in the embodiment.
Fig. 3 schematically shows the microstructure of the martensite plate and the retained austenite.

본 발명의 발명자들은 전술한 종래기술의 문제를 해결하기 위해서, 깊이 연구한 결과, 탄소 함량을 최적화하고, 열처리 온도를 적절히 제어하여, 강판의 전위밀도를 높이고, 강판의 미세조직으로 마르텐사이트 분율을 높이고, 잔류 오스테나이트 분율을 낮춤으로써, 고가의 합금원소 첨가 없이도 강판의 경도를 크게 향상시킬 수 있다는 점을 인지하고 본 발명에 이르게 되었다.
The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the problems of the prior art described above. As a result, they have found that the carbon content is optimized and the heat treatment temperature is appropriately controlled to increase the dislocation density of the steel sheet and to increase the martensite fraction And by lowering the retained austenite fraction, it is possible to greatly improve the hardness of the steel sheet without adding expensive alloying elements, leading to the present invention.

이하, 본 발명의 열처리 경화형 고탄소 강판에 대하여 상세히 설명한다. 먼저, 본 발명의 강판에 대한 합금 조성에 대해 상세히 설명한다(이하, 중량%).
Hereinafter, the heat-curing high-carbon steel sheet of the present invention will be described in detail. First, the alloy composition for the steel sheet of the present invention will be described in detail (hereinafter, wt%).

탄소(C): 0.7~0.95% Carbon (C): 0.7 to 0.95%

탄소는 강판의 강도를 향상시키는 필수적인 원소일 뿐만 아니라, 본 발명에서 구현하고자 하는 마르텐사이트 조직 및 전위밀도를 확보하기 위해서 적정하게 첨가가 필요하다. 상기 탄소의 함량이 0.7% 미만인 경우에는 열처리 후 강판의 미세조직으로 90 부피% 이상의 마르텐사이트 조직을 확보하기 어려운 문제가 있다. 뿐만 아니라, 마르텐사이트 조직을 형성하더라도 내부에 전위밀도가 충분히 확보되지 않아, 충분한 강도를 얻을 수 없다. 반면, 상기 탄소의 함량이 0.95%를 초과하는 경우에는 마르텐사이트 형성 온도가 낮아져 잔류 오스테나이트가 많이 남게 된다. 이러한 잔류 오스테나이트를 줄이기 위해 더 낮은 온도로 냉각을 하게 되면 열처리 충격에 의한 균열이 발생하는 원인이 된다. 따라서, 본 발명에서 C의 함량은 0.7~0.95%로 하는 것이 바람직하다.
Carbon is not only an essential element for improving the strength of the steel sheet but also properly added in order to secure the martensite structure and dislocation density to be realized in the present invention. When the content of carbon is less than 0.7%, there is a problem that it is difficult to secure 90% by volume or more of martensite structure in the microstructure of the steel sheet after the heat treatment. In addition, even if a martensite structure is formed, sufficient dislocation density can not be ensured inside, and sufficient strength can not be obtained. On the other hand, when the carbon content is more than 0.95%, the martensite formation temperature is lowered, and a large amount of retained austenite is left. Cooling to a lower temperature to reduce such retained austenite causes cracking due to heat treatment impact. Therefore, the content of C in the present invention is preferably 0.7 to 0.95%.

실리콘(Si): 0.5% 이하 (0%는 제외)Silicon (Si): 0.5% or less (excluding 0%)

실리콘은 탈산제로 작용할 뿐만 아니라, 강판의 강도를 향상시키는 역할을 한다. 상기 실리콘의 함량이 0.5%를 초과하는 경우에는 강판 표면에 스케일이 형성되어 강판의 표면품질이 저하되는 문제가 있으므로, 본 발명에서 Si의 함량은 0.5% 이하(0은 제외)로 하는 것이 바람직하다.
Silicon not only acts as a deoxidizer but also improves the strength of the steel sheet. If the content of silicon exceeds 0.5%, there is a problem that the scale is formed on the surface of the steel sheet to deteriorate the surface quality of the steel sheet. Therefore, in the present invention, the content of Si is preferably 0.5% or less (excluding 0) .

망간(Mn): 0.1~2.0%Manganese (Mn): 0.1 to 2.0%

망간은 강의 강도 및 경화능을 향상시킬 뿐만 아니라, 강의 제조공정 중 불가피하게 함유되는 황(S)과 결합하여 MnS를 형성시킴으로써 S에 의한 크랙 발생을 억제하는 역할을 한다. 본 발명에서 이와 같은 효과를 얻기 위해서는 상기 망간의 함량이 0.1% 이상인 것이 바람직하다. 반면, 2.0%를 초과하는 경우에는 잔류 오스테나이트가 많이 남게되는 문제가 있으므로, 본 발명에 있어서 상기 Mn의 함량은 0.1~2.0%로 하는 것이 바람직하다.
Manganese not only improves the strength and hardenability of steel but also binds sulfur (S), which is inevitably contained in the steel making process, to form MnS, thereby suppressing cracking by S. In order to obtain such effects in the present invention, the content of manganese is preferably 0.1% or more. On the other hand, if it exceeds 2.0%, there is a problem that a large amount of retained austenite remains. Therefore, in the present invention, the content of Mn is preferably 0.1 to 2.0%.

인(P): 0.05% 이하Phosphorus (P): not more than 0.05%

인은 강 중의 불가피하게 함유되는 불순물로서, 결정립계에 편성되어 강의 인성을 저하시키는 주요 원인이 되는 원소이므로, 가능한 낮게 제어하는 것이 바람직하다. 이론상 P의 함량은 0%로 제한하는 것이 유리하나, 제조공정상 필연적으로 함유될 수 밖에 없다. 따라서, 상한을 관리하는 것이 중요하며, 본 발명에서는 상기 P의 상한을 0.05%로 하는 것이 바람직하다.
Phosphorus is an impurity inevitably contained in the steel, and is an element which is a main cause of deteriorating the toughness of steel by being knitted into grain boundaries. Therefore, it is preferable to control phosphorus as low as possible. In theory, it is advantageous to limit the content of P to 0%, but it is inevitably contained inevitably in the manufacturing process. Therefore, it is important to manage the upper limit, and in the present invention, the upper limit of P is preferably 0.05%.

황(S): 0.03% 이하Sulfur (S): not more than 0.03%

황은 강 중에 불가피하게 함유되는 불순물로서, 망간과 반응하여, MnS를 형성하여 석출물의 함량을 증가시키고, 강을 취화시키는 주요 원인이 되는 원소이다. 따라서, 가능한 한 낮게 제어하는 것이 바람직하다. 이론상 S의 함량은 0%로 제한하는 것이 유리하나, 제조공정상 필연적으로 함유될 수 밖에 없다. 따라서, 상한을 관리하는 것이 중요하며, 본 발명에서는 상기 S의 상한을 0.03%로 하는 것이 바람직하다.
Sulfur is an impurity inevitably contained in the steel. It reacts with manganese to form MnS, thereby increasing the content of precipitates and becoming a main cause of brittle steel. Therefore, it is preferable to control as low as possible. In theory, it is advantageous to limit the content of S to 0%, but it is inevitably contained inevitably in the manufacturing process. Therefore, it is important to manage the upper limit, and in the present invention, the upper limit of S is preferably set to 0.03%.

상기 조성이외에 본 발명은 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다. 상기 조성 이외에 유효한 성분의 첨가를 배제하는 것은 아니다.
In addition to the above composition, the present invention includes Fe and unavoidable impurities. The addition of an effective component other than the above-mentioned composition is not excluded.

다음으로, 본 발명 열처리 경화형 강판의 미세조직과 기계적 물성에 대해 상세히 설명한다.
Next, the microstructure and mechanical properties of the heat-cured steel sheet of the present invention will be described in detail.

본 발명의 강판은 상기 성분계를 만족할 뿐만 아니라, 강판의 미세조직으로 90 부피% 이상의 마르텐사이트를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 마르텐사이트가 90 부피% 미만인 경우에는 요구되는 경도를 충분히 확보하기 어려운 문제가 있다. 또한, 잔류 오스테나이트는 5 부피% 미만을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 잔류 오스테나이트가 5부피% 이상인 경우에는 마르텐사이트 대비 경도가 낮은 오스테나이트로 인해 요구하는 경도를 충분히 확보하기 어려운 문제가 있다. 한편, 상기 조직 이외에 잔부로서는 시멘타이트, 베이나이트 등을 포함할 수 있다.
The steel sheet of the present invention not only satisfies the above-mentioned component system, but also preferably contains 90 vol% or more of martensite in the microstructure of the steel sheet. When the martensite content is less than 90% by volume, there is a problem that it is difficult to sufficiently secure the required hardness. It is also preferred that the residual austenite comprises less than 5% by volume. When the retained austenite is 5 vol.% Or more, there is a problem that it is difficult to sufficiently secure the required hardness due to austenite having a low hardness compared to martensite. On the other hand, in addition to the above-described structure, the remainder may include cementite, bainite and the like.

한편, 본 발명의 강판의 전위밀도는 3*1015m-2 이상 포함하는 것이 바람직하다. 상기 전위밀도는 X선 회절분석 결과로서, 상기 전위밀도가 3*1015m-2 미만인 경우에는 요구하는 강도를 충분히 확보하기 어려운 문제가 있다.
On the other hand, the steel sheet of the present invention preferably has a dislocation density of 3 * 10 15 m -2 or more. The dislocation density is a result of X-ray diffraction analysis, and when the dislocation density is less than 3 * 10 < 15 & gt ; m < 2 >

또한, 본 발명의 일 구현례에 따르면, 마르텐사이트 판의 평균 두께는 0.2㎛ 이하인 것이 바람직하다. 상기 마르텐사이트 판은 도 3를 참고하여 상세히 설명한다. 본 발명에 형성된 마르텐사이트상(α')은 도 3에 나타난 형태로 형성되며, 상기 마르텐사이트 판은 단축 길이를 의미한다. 상기 마르텐사이트 판의 크기가 0.2㎛를 초과하는 경우에는 마르텐사이트 상의 강도가 낮아져 강판의 경도가 저하될 우려가 있다. 따라서, 마르텐사이트 판의 평균 두께는 0.2㎛ 이하로 제어하는 것이 바람직하다.Further, according to one embodiment of the present invention, the average thickness of the martensite plate is preferably 0.2 탆 or less. The martensite plate will be described in detail with reference to FIG. The martensite phase (α ') formed in the present invention is formed in the shape shown in FIG. 3, and the martensite plate means the uniaxial length. When the size of the martensite plate exceeds 0.2 탆, the strength of the martensite phase is lowered, and the hardness of the steel sheet may be lowered. Therefore, it is preferable to control the average thickness of the martensite plate to 0.2 탆 or less.

하기 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에서 상기 마르텐사이트는 침상형으로 형성된다. 특히 마르텐사이트 판의 두께가 0.4㎛ 이하인 것이 70% 이상인 것이 바람직하다. 이러한 경우에 높은 경도를 확보할 수 있다.
As shown in FIG. 3, in the present invention, the martensite is formed into an acicular shape. Particularly, it is preferable that the thickness of the martensite plate is not less than 0.4 탆 and not less than 70%. In such a case, high hardness can be secured.

본 발명에 의한 열처리 경화형 강판은 고가의 합금원소를 첨가하지 않더라도 매우 높은 강도를 확보할 있다. 일례로, 본 발명에 의한 열처리 경화형 강판은 경도가 900Hv 이상일 수 있다.
The heat-curing type steel sheet according to the present invention can secure a very high strength without adding expensive alloying elements. For example, the heat-cured steel sheet according to the present invention may have a hardness of 900 Hv or more.

이하, 본 발명의 열처리 경화형 고탄소 강판의 제조방법에 대해서 상세히 설명한다.
Hereinafter, the method for producing the heat-curing high-carbon steel sheet of the present invention will be described in detail.

먼저, 전술한 조성을 만족하는 강판을 준비한다. 본 발명에서 적용될 수 있는 상기 강판의 종료는 특별히 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 사용될 수 있는 강판이면 충분하고, 열연강판이나 냉연강판 등으로 구별하지 않는다.
First, a steel sheet satisfying the above composition is prepared. The termination of the steel sheet which can be applied in the present invention is not particularly limited, and a steel sheet which can be used in the technical field to which the present invention belongs is sufficient, and it is not distinguished from a hot-rolled steel sheet or a cold rolled steel sheet.

상기 준비된 강판을 Ae3℃ 이상의 온도까지 가열한다. 상기 가열온도가 Ae3℃ 미만일 경우에는 오스테나이트가 충분히 형성되지 않아, 냉각 후 90 부피% 이상의 마르텐사이트 조직을 얻을 수 없다. 따라서, 상기 가열 온도는 Ae3℃ 이상인 것이 바람직하다. 상기 Ae3 온도는 오스테나이트 단상으로 존재하는 경계온도를 의미한다.
The prepared steel sheet is heated to a temperature of Ae 3 캜 or higher. When the heating temperature is lower than Ae 3 ° C, austenite is not sufficiently formed, and 90% by volume or more of martensite structure after cooling can not be obtained. Therefore, the heating temperature is preferably 3 DEG C or higher. The Ae3 temperature means a boundary temperature present in austenite single phase.

상기 Ae3℃ 이상을 가열한 후 0.5~15분 동안 유지하는 것이 바람직하다. 이는 준비된 강판에서 완전한 오스테나이트화가 이루어지기 위한 것이다. 가열 후 유지시간이 0.5분 미만일 경우에는 균일한 오스테나이트를 이루기 어렵고, 15분을 초과하는 경우에는 오스테나이트가 지나치게 조대해지거나, 열처리 비용이 과도하게 상승하는 문제가 있다.
It is preferable to keep the temperature above Ae3 DEG C for 0.5 to 15 minutes after heating. This is for complete austenitization of the prepared steel sheet. When the holding time after heating is less than 0.5 minutes, uniform austenite is difficult to obtain, and when it exceeds 15 minutes, austenite is excessively coarse or the heat treatment cost is excessively increased.

상기 가열된 강판을 냉각종료온도(Tc)까지 냉각한다. 상기 냉각종료온도(Tc)는 아래 관계식 1을 만족하는 것이 바람직하다. 상기 냉각종료온도(Tc)가 관계식 1을 만족하지 않을 경우에는 90 부피% 이상의 마르텐사이트를 얻을 수 없고, 잔류 오스테나이트가 5 부피% 이상 남게 되어, 본 발명에 의도하는 강도를 확보할 수 없다.The heated steel sheet is cooled to the cooling end temperature (Tc). The cooling end temperature (Tc) preferably satisfies the following relational expression (1). If the cooling termination temperature Tc does not satisfy the relational expression 1, 90% by volume or more of martensite can not be obtained, and the retained austenite remains 5% by volume or more, and the strength intended by the present invention can not be secured.

[관계식 1][Relation 1]

Tc ≤ 374 - 423*C(중량%) - 30.4*Mn(중량%)Tc? 374 - 423 * C (wt.%) - 30.4 * Mn (wt.%)

상기 관계식 1은 마르텐사이트 생성 및 종료 온도의 관계를 고려하여 도출한 것으로서, 탄소와 망간의 함량이 마르텐사이트 형성에 중요한 영향을 미치는 것을 고려하여 도출한 것이다.
The above relational expression 1 is derived in consideration of the relationship between martensite formation and termination temperature, and is derived in consideration of the fact that the content of carbon and manganese has an important influence on the formation of martensite.

본 발명에서 상기 냉각은 가열된 강판을 영하의 온도까지 냉각시키는 극저온 냉각을 행하는 것이 바람직하다. 이는 충분한 마르텐사이트를 확보하고, 특히 전위밀도를 상승시켜 높은 경도를 확보하기 위한 것이다. 상기 가열된 강판이 영하의 온도까지 내려가지 않으면 마르텐사이트로의 변태가 완전하기 않고 오스테나이트가 많이 잔류하게 되어, 요구되는 경도를 확보할 수 없다. In the present invention, it is preferable that the cooling is performed by cryogenic cooling in which the heated steel sheet is cooled to a sub-zero temperature. This is to secure sufficient martensite, and in particular, to increase the dislocation density to secure high hardness. If the heated steel sheet does not decrease to a subzero temperature, the transformation into martensite is not complete and a large amount of austenite remains, and the required hardness can not be secured.

상기 극저온 냉각을 위한 방식은 여러가지가 있으나, 본 발명에서는 특별히 한정하지 않는다. 일예로서, 액체 질소를 이용하여 냉각한다.
There are various methods for the cryogenic cooling, but the present invention is not particularly limited thereto. As an example, it is cooled using liquid nitrogen.

상기 냉각종료온도(Tc)까지 냉각하는 단계에서의 냉각속도는 70℃/s 이상으로 하는 것이 바람직하다. 상기 냉각속도가 70℃/s 미만일 경우에는 냉각하는 과정에서 페라이트, 펄라이트, 베이나이트와 같은 상이 다량 생겨 충분한 양의 마르텐사이트를 얻을 수 없게 된다.
The cooling rate in the step of cooling to the cooling termination temperature (Tc) is preferably 70 ° C / s or more. When the cooling rate is less than 70 ° C / s, phases such as ferrite, pearlite and bainite are formed in a large amount during the cooling process, so that a sufficient amount of martensite can not be obtained.

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.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. It should be noted, however, that the following examples are intended to illustrate the invention in more detail and not to limit the scope of the invention. The scope of the present invention is determined by the matters set forth in the claims and the matters reasonably inferred therefrom.

(실시예)(Example)

하기 표 1의 조성(중량%, 나머지는 Fe와 불가피한 불순물임)을 갖는 강판을 준비한 후, 상기 강판을 하기 표 2의 조건을 가열하고, 냉각하였다. 그 후, 강판의 미세조직을 관찰하고, 기계적 물성을 측정하여 하기 표 3에 나타내었다. A steel sheet having the composition shown in Table 1 (weight%, the remainder being Fe and unavoidable impurities) was prepared, and then the steel sheet was heated and cooled under the conditions shown in Table 2 below. Thereafter, the microstructure of the steel sheet was observed, and the mechanical properties were measured and shown in Table 3 below.

상기 미세조직은 EBSD(Electron backscatter diffraction)를 이용하여 측정한 후, 이미지 분석을 통해 마르텐사이트와 잔류 오스테나이트의 분율과 마르텐사이트 판의 평균 두께를 측정하였다. The microstructures were measured by electron backscatter diffraction (EBSD), and the martensite and retained austenite fractions and the average thickness of the martensite plate were measured by image analysis.

경도 시험은 5g 하중에서 10초간 유지하는 조건으로 각 미세조직의 비커스 경도시험을 수행하였다. 한편, 전위 밀도는 X선 회절분석기(Bruker XRD D8-Advanced diffractometer)를 이용하였다. 전위 밀도에 따라 측정되는 피크의 확장 정도가 달라지므로, 표준 시편에서 측정한 피크와 각 강재에서 측정한 피크를 비교하여, 전위 밀도를 측정하였다.
The Vickers hardness test of each microstructure was carried out under the condition that the hardness test was carried out at a load of 5 g for 10 seconds. On the other hand, the dislocation density was measured with an X-ray diffractometer (Bruker XRD D8-Advanced diffractometer). Since the degree of expansion of the peak measured according to the dislocation density changes, the dislocation density was measured by comparing the peak measured in the standard specimen with the peak measured in each steel material.

표준 시편은 100% 페라이트 조직의 냉간 압연 시편을 5℃/min의 속도로 1000℃까지 승온한 후, 10시간 유지한 후, 1℃/min의 속도로 상온까지 냉각하여 준비하였다. 표준 시편과 각 강재는 sand paper를 이용하여 표면 연마 후, 4 % 불산 (Hydrofluoric acid)에 20분간 담그는 화학적 연마를 통해 두께를 0.1 mm 이상 제거하였다. XRD 측정에는 Copper source 와 Nickel 필터를 이용하였고, 40kV 와 36mA 의 Monochromated Cu K radiation 을 사용하였다. XRD로 측정된 회절 패턴은 이후 Pseudo Voigt 함수를 이용한 fitting으로 푸리에 상수 등을 계산하였고, 최종적으로 modified Williamson-Hall과 Warren Averbach 방법을 이용하여 평균 전위밀도를 계산하였다.
The standard specimens were prepared by heating the cold-rolled specimen of 100% ferrite structure to 1000 ° C at a rate of 5 ° C / min, holding it for 10 hours, and cooling it to room temperature at a rate of 1 ° C / min. The standard specimens and each steel material were polished on a sand paper surface and then chemically polished with 4% hydrofluoric acid for 20 minutes to remove the thickness of 0.1 mm or more. Copper source and Nickel filter were used for XRD measurement, and monochromated Cu K radiation of 40 kV and 36 mA was used. The diffraction pattern measured by XRD was then calculated by Fourier constants such as fitting using the pseudo Voigt function. Finally, the mean dislocation density was calculated using modified Williamson-Hall and Warren Averbach method.

강종Steel grade CC MnMn SiSi PP SS 비교강 1Comparative River 1 0.610.61 0.390.39 0.200.20 0.0130.013 0.0020.002 발명강 1Inventive Steel 1 0.860.86 0.410.41 0.190.19 0.0120.012 0.0030.003 비교강 2Comparative River 2 0.850.85 3.13.1 0.20.2 0.0150.015 0.0030.003

강종Steel grade 가열온도
(℃)Heating temperature
(° C) 냉각속도
(℃/s)Cooling rate
(° C / s) 냉각종료 온도
(℃)Cooling end temperature
(° C) Tc*
(℃)Tc *
(° C) 비고Remarks 비교강 1Comparative River 1 900900 500500 -40-40 104104 비교예 1Comparative Example 1 비교강 1Comparative River 1 900900 500500 1515 104104 비교예 2Comparative Example 2 발명강 1Inventive Steel 1 900900 500500 -40-40 -2-2 발명예 1Inventory 1 발명강 1Inventive Steel 1 950950 500500 -40-40 -2-2 발명예 2Inventory 2 발명강 1Inventive Steel 1 900900 100100 -40-40 -2-2 발명예 3Inventory 3 발명강 1Inventive Steel 1 900900 500500 -20-20 -2-2 발명예 4Honorable 4 발명강 1Inventive Steel 1 900900 500500 -100-100 -2-2 발명예 5Inventory 5 발명강 1Inventive Steel 1 900900 500500 1515 -2-2 비교예 3Comparative Example 3 발명강 1Inventive Steel 1 700700 500500 -40-40 -2-2 비교예 4Comparative Example 4 발명강 1Inventive Steel 1 900900 5050 -40-40 -2-2 비교예 5Comparative Example 5 발명강 1Inventive Steel 1 900900 1010 -40-40 -2-2 비교예 6Comparative Example 6 비교강 2Comparative River 2 900900 500500 -40-40 -80-80 비교예 7Comparative Example 7 비교강 2Comparative River 2 900900 500500 -100-100 -80-80 비교예 8Comparative Example 8

상기 Tc*는 관계식 1에 의해 계산된 냉각종료온도(374-423*C(중량%)-30.4*Mn(중량%)Tc * is the cooling end temperature (374-423 * C (wt%) - 30.4 * Mn (wt.%)

상기 표 2에서 발명예 3, 비교예 5 및 6의 냉각속도는 수압 및 수량을 조절한 수냉을 통해 상온까지 냉각하고, 액체질소에 투입하여 영하의 온도로 냉각한 것이다. 냉각속도가 500℃/s인 것은 가열된 강판을 액체질소에 투입하여 1~2초 이내에 영하의 온도까지 냉각된 것은 토대로 산출한 대략의 속도이다.
In Table 2, the cooling speeds of Inventive Example 3 and Comparative Examples 5 and 6 were obtained by cooling to room temperature through water-cooling with controlled water pressure and water content, charging it into liquid nitrogen, and cooling it to subzero temperature. The cooling rate of 500 ° C / s is the approximate rate calculated as the base on which the heated steel sheet is cooled to the subzero temperature within 1 to 2 seconds after putting it into liquid nitrogen.

강종Steel grade 마르텐사이트 분율
(부피%)Martensite fraction
(volume%) 잔류 오스테나이트
(부피%)Residual austenite
(volume%) 마르텐사이트 판의 평균 두께
(㎛)Average thickness of martensite plate
(탆) 마르텐사이트 판이 0.4㎛ 이상이 비율(%)When the ratio (%) of the martensite plate is 0.4 탆 or more, 전위 밀도
(*1015m-2)Dislocation density
(* 10 15 m -2 ) 경도
(Hv)Hardness
(Hv) 비고Remarks 비교강 1Comparative River 1 9191 99 0.210.21 5858 2.42.4 794794 비교예 1Comparative Example 1 비교강 1Comparative River 1 8888 1212 0.360.36 5555 2.72.7 779779 비교예 2Comparative Example 2 발명강 1Inventive Steel 1 9797 33 0.160.16 8080 5.25.2 975975 발명예 1Inventory 1 발명강 1Inventive Steel 1 9898 22 0.170.17 7777 4.94.9 964964 발명예 2Inventory 2 발명강 1Inventive Steel 1 9696 44 0.190.19 7373 3.33.3 927927 발명예 3Inventory 3 발명강 1Inventive Steel 1 9696 44 0.180.18 7474 4.34.3 939939 발명예 4Honorable 4 발명강 1Inventive Steel 1 9898 22 0.150.15 8585 7.17.1 988988 발명에 5Invention 5 발명강 1Inventive Steel 1 9090 1010 0.340.34 5454 0.230.23 878878 비교예 3Comparative Example 3 발명강 1Inventive Steel 1 55 66 0.870.87 1919 0.030.03 312312 비교예 4Comparative Example 4 발명강 1Inventive Steel 1 6161 44 0.420.42 5757 0.070.07 451451 비교예 5Comparative Example 5 발명강 1Inventive Steel 1 1212 55 0.790.79 3737 0.040.04 343343 비교예 6Comparative Example 6 비교강 2Comparative River 2 8282 1818 0.190.19 7171 2.42.4 844844 비교예 7Comparative Example 7 비교강 2Comparative River 2 9292 88 0.160.16 7575 3.23.2 879879 비교예 8Comparative Example 8

상기 표 3에 개시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 합금 조성 및 제조 조건을 만족하는 발명예 1 내지 5는 모두 전위밀도 3*1015m-2 이상이고, 마르텐사이트 판의 평균 두께가 0.2㎛ 이하인 마르텐사이트 90 부피% 이상의 분율을 포함하여, 900Hv 이상의 경도를 가짐을 확인할 수 있다.
As shown in Table 3, Examples 1 to 5, which satisfy the alloy composition and the manufacturing conditions proposed by the present invention, all exhibited a dislocation density of 3 * 10 15 m -2 or more and an average thickness of the martensite plate of 0.2 탆 or less It can be confirmed that it has a hardness of 900 Hv or more including a fraction of 90 vol% or more of martensite.

이에 반해, 비교예 1 및 2는 강중 탄소 함량이 낮아 전위밀도가 충분히 높은 마르텐사이트가 형성되지 않았고, 마르텐사이트 판의 평균 두께가 커서, 경도가 열위하게 나타났다. 또한, 비교예 3은 냉각종료온도가 높아 잔류 오스테나이트 분율이 높았고, 마르텐사이트 판의 평균 두께도 크게 나타났으며, 이로 인해 경도가 낮아졌다. 비교예 4는 가열온도가 낮아 마르텐사이트가 충분히 형성되지 못하였으며, 이로 인해 경도가 낮아졌다. 비교예 5 및 6은 냉각속도가 느려 마르텐사이트가 충분히 형성되지 않았고, 전위밀도가 낮아 경도자 낮았다. 비교예 7 및 8은 본 발명이 제시하는 Mn 함량보다 높아서 잔류 오스테나이트 분율이 높게 나타났으며, 이로 인해 낮은 경도를 갖는다.
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, the carbon content in the steel was low and the martensite having a sufficiently high dislocation density was not formed, and the average thickness of the martensite plate was large and the hardness was inferior. In Comparative Example 3, since the cooling end temperature was high, the retained austenite fraction was high, and the average thickness of the martensite plate was also large, and as a result, the hardness was lowered. In Comparative Example 4, since the heating temperature was low, martensite could not be sufficiently formed, resulting in lower hardness. In Comparative Examples 5 and 6, martensite was not formed sufficiently due to a slow cooling rate, and dislocation density was low and the hardness was low. Comparative Examples 7 and 8 were higher than the Mn content of the present invention, so that the retained austenite fraction was high, which resulted in low hardness.

한편, 도 1 및 2는 각각 비교예 3과 발명예 1의 EBSD 사진을 나타낸 것으로서, 사진에 나타난 바와 같이, 비교예 3의 경우에는 잔류 오스테나이트 분율이 높고, 마르텐사이트 판의 두께가 두꺼운 것을 알 수 있다.
On the other hand, Figs. 1 and 2 show EBSD photographs of Comparative Example 3 and Inventive Example 1, respectively. As shown in the photograph, in Comparative Example 3, it was found that the retained austenite fraction was high and the thickness of the martensite plate was large .

Claims (8)

중량%로, C: 0.7~0.95%, Si: 0.5% 이하(0은 제외), Mn: 0.1~2.0%, P: 0.05% 이하, S: 0.03% 이하를 포함하고, 나머지는 Fe와 불가피한 불순물을 포함하며,
미세조직은 부피분율로, 마르텐사이트를 90% 이상 포함하고, 잔류 오스테나이트는 5% 이하를 포함하며,
X선 회절분석기 측정에 의한 강판의 전위밀도는 3*1015m-2 이상을 포함하는 열처리 경화형 고탄소 강판.
And the balance contains Fe and inevitable impurities (Fe and Cr) in an amount of 0.7 to 0.95% of C, 0.5% or less of Si (excluding 0), 0.1 to 2.0% of Mn, 0.05% / RTI >
The microstructure has a volume fraction of 90% or more of martensite and 5% or less of retained austenite,
A heat treated curing type high carbon steel plate having a dislocation density of 3 * 10 15 m -2 or more at a steel sheet measured by an X-ray diffractometer.
청구항 1에 있어서,
상기 마르텐사이트 판의 평균 두께는 0.2㎛ 이하인 열처리 경화형 고탄소 강판.
The method according to claim 1,
Wherein the average thickness of the martensite plate is 0.2 占 퐉 or less.
청구항 1에 있어서,
상기 마르텐사이트 판의 두께가 0.4㎛ 이하인 것이 70% 이상인 열처리 경화형 고탄소 강판.
The method according to claim 1,
Wherein the martensite plate has a thickness of 0.4 m or less and a thickness of 70% or more.
청구항 1에 있어서,
상기 강판의 경도는 900 Hv 이상인 열처리 경화형 고탄소 강판.
The method according to claim 1,
Wherein the steel sheet has a hardness of 900 Hv or more.
중량%로, C: 0.7~0.95%, Si: 0.5% 이하(0은 제외), Mn: 0.1~2.0%, P: 0.05% 이하, S: 0.03% 이하를 포함하고, 나머지는 Fe와 불가피한 불순물을 포함하는 강판을 준비하는 단계;
상기 준비된 강판을 Ae3 이상의 가열온도까지 가열하는 단계; 및
상기 가열된 강판을 냉각종료온도(Tc)까지 냉각하는 단계를 포함하며, 상기 냉각종료온도(Tc)는 하기 관계식 1을 만족하는 열처리 경화형 고탄소 강판의 제조방법.
[관계식 1]
Tc ≤ 374 - 423*C(중량%) - 30.4*Mn(중량%)
And the balance contains Fe and inevitable impurities (Fe and Cr) in an amount of 0.7 to 0.95% of C, 0.5% or less of Si (excluding 0), 0.1 to 2.0% of Mn, 0.05% Preparing a steel sheet including the steel sheet;
Heating the prepared steel sheet to a heating temperature of Ae3 or more; And
And cooling the heated steel sheet to a cooling end temperature (Tc), wherein the cooling end temperature (Tc) satisfies the following relational expression (1).
[Relation 1]
Tc? 374 - 423 * C (wt.%) - 30.4 * Mn (wt.%)
청구항 5에 있어서,
상기 가열 후에는 0.5~15분 동안 하는 단계를 더 포함하는 열처리 경화형 고탄소 강판의 제조방법.
The method of claim 5,
Followed by heating for 0.5 to 15 minutes. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
청구항 5에 있어서,
상기 냉각단계에서 냉각속도는 70℃/s 이상으로 행하는 열처리 경화형 고탄소 강판의 제조방법.
The method of claim 5,
And the cooling rate in the cooling step is 70 DEG C / s or more.
청구항 7에 있어서,
상기 냉각은 액체 질소를 이용하여 행하는 열처리 경화형 고탄소 강판의 제조방법.
The method of claim 7,
Wherein the cooling is performed using liquid nitrogen.
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