KR101822293B1 - High strength special steel - Google Patents

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KR101822293B1
KR101822293B1 KR1020160104353A KR20160104353A KR101822293B1 KR 101822293 B1 KR101822293 B1 KR 101822293B1 KR 1020160104353 A KR1020160104353 A KR 1020160104353A KR 20160104353 A KR20160104353 A KR 20160104353A KR 101822293 B1 KR101822293 B1 KR 101822293B1
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차성철
최연창
정종민
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현대자동차주식회사
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Abstract

Disclosed is high strength special steel, comprising: 0.1-0.5 wt% of carbon (C); 0.1-2.3 wt% of silicon (Si); 0.3-1.5 wt% of manganese (Mn); 1.1-4.0 wt% of chromium (Cr); 0.3-1.5 wt% of molybdenum (Mo); 0.1-4.0 wt% of nickel (Ni); 0.01-0.50 wt% of vanadium (V); 0.001-0.010 wt% of boron (B); 0.01-0.65 wt% of tungsten (W); 0.01-1.0 wt% of zirconium (Zr); and the remaining including remaining iron (Fe) and other inevitable impurities. An object of the present invention is to provide the high strength special steel with improved strength and fatigue life.

Description

고강도 특수강 {HIGH STRENGTH SPECIAL STEEL}{HIGH STRENGTH SPECIAL STEEL}

본 발명은 성분 및 함량의 조절로써 탄화물 및 보라이드의 형태, 크기 및 형성량의 제어를 통해 강도 및 피로수명이 향상된 고강도 특수강에 관한 것이다.The present invention relates to a high-strength special steel having improved strength and fatigue life through control of the shape, size and amount of formation of carbide and boride by controlling the components and the content.

최근 샤시모듈에 적용되는 스테빌라이저 바, 드라이브 샤프트 또는 랠리카의 샤시 서스펜션에 적용되는 서브프레임, 암류 등의 경우 부품을 중공 형태로 제조하거나 고분자 재료를 이용하는 방법 등을 통해 연비를 극대화하기 위한 경량화 기술 개발이 진행 중에 있다.In the case of stabilizer bars, drive shafts, or subframes applied to chassis suspensions of rally cars, which are applied to recent chassis modules, lightweight technology is developed to maximize fuel efficiency through manufacturing parts in hollow form or using polymer materials. Is underway.

상기와 같은 부품에 적용되는 기존의 샤시강의 경우 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 및 바나듐(V) 등과 같은 원소의 첨가를 통해 고강도 조건을 만족시켰으나 조직 내에 비교적 단순한 형태의 탄화물이 형성되며, 형성된 탄화물의 양이 많지 않고 크기가 미세하지 않아 이는 즉 부품의 내구성이 뒷받침되지 못하는 문제가 있었다.In the case of conventional chassis steels applied to the above-mentioned components, high strength conditions are satisfied through addition of elements such as chromium (Cr), molybdenum (Mo) and vanadium (V), but relatively simple forms of carbides are formed in the structure, The amount of carbide is not large and the size is not fine, which means that the durability of parts is not supported.

JP 5200540의 고강도 강의 경우 보론(B) 및 지르코늄(Cr) 등과 같은 원소의 첨가로 고강도 강의 제조를 목표하였으나, 중량%로, 보론(B)의 함량이 0.0005~0.006% 범위에 지나지 않고 지르코늄(Zr) 함량의 경우 0.0001% 이하에 지나지 않아 고강도를 만족시킴과 동시에 내구성을 증진시키기 어렵다는 문제가 있었다.JP 5200540 aims to manufacture high strength steels by adding elements such as boron (B) and zirconium (Cr), but the content of boron (B) is in the range of 0.0005 to 0.006% ) Content is not more than 0.0001%, which is problematic in that it is difficult to enhance the durability while satisfying the high strength.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.It should be understood that the foregoing description of the background art is merely for the purpose of promoting an understanding of the background of the present invention and is not to be construed as an admission that the prior art is known to those skilled in the art.

KR 10-2015-0038426KR 10-2015-0038426 JP 5200540JP 5200540

본 발명은 성분 및 함량의 조절로써 탄화물 및 보라이드의 형태, 크기 및 형성량의 제어를 통해 강도 및 피로수명이 향상된 고강도 특수강을 제공하는데 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a high strength special steel having improved strength and fatigue life by controlling the shape, size and amount of formation of carbide and boride by controlling the components and the content.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 고강도 특수강은 중량%로, 탄소(C) : 0.1~0.5%, 실리콘(Si) : 0.1~2.3%, 망간(Mn) : 0.3~1.5%, 크롬(Cr) : 1.1~4.0%, 몰리브덴(Mo) : 0.3~1.5%, 니켈(Ni) : 0.1~4.0%, 바나듐(V) : 0.01~0.50%, 보론(B) : 0.001~0.010%, 텅스텐(W) : 0.01~0.65%, 지르코늄(Zr) : 0.01~1.0%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.In order to achieve the above object, the high strength special steel according to the present invention is characterized in that it comprises 0.1 to 0.5% of carbon (C), 0.1 to 2.3% of silicon (Si), 0.3 to 1.5% of manganese (Mn) (Cr): 1.1 to 4.0%, molybdenum (Mo): 0.3 to 1.5%, nickel (Ni): 0.1 to 4.0%, vanadium (V): 0.01 to 0.50%, boron (B) W: 0.01 to 0.65%, zirconium (Zr): 0.01 to 1.0%, the balance iron (Fe) and other unavoidable impurities.

조직 내에 복합 탄화물 형태로 (V,Fe,W,Cr)C 및 (Zr,Mo)C가 존재할 수 있다.(V, Fe, W, Cr) C and (Zr, Mo) C may be present in complex carbide form in the tissue.

조직 내에 복합 탄화물 형태로 (Fe,Cr,Mo)7C3가 존재할 수 있다.(Fe, Cr, Mo) 7C3 may be present in complex carbide form within the tissue.

조직 내에 복합 탄화물 형태로 (Fe,Cr,Mo,W)23C6가 존재할 수 있다.There may be (Fe, Cr, Mo, W) 23C6 in complex carbide form in the tissue.

조직 내에 (Mo,Fe,W)3B2 형태의 보라이드(Boride)가 존재할 수 있다.There may be a (Boride) in the form of (Mo, Fe, W) 3B2 in the tissue.

조직 내에 존재하는 석출물이 몰분율(Mole Fraction)로, 0.009 이상일 수 있다.The precipitate present in the tissue may have a mole fraction of 0.009 or more.

조직 내에 존재하는 석출물의 크기가 10nm 이하일 수 있다.The size of the precipitate present in the tissue may be 10 nm or less.

인장강도가 1589MPa 이상이고, 피로수명이 59만회 이상일 수 있다.A tensile strength of 1589 MPa or more, and a fatigue life of 590,000 cycles or more.

상술한 바와 같은 본 발명의 고강도 특수강에 따르면, 원소들의 함량을 제어하여 조직 내에 탄화물 및 보라이드를 생성시킴에 따라 강도 및 피로수명이 향상된 효과를 기대할 수 있다.According to the high strength special steel of the present invention as described above, by controlling the content of elements to generate carbide and boride in the structure, strength and fatigue life can be expected to be improved.

도 1은 기존재의 상(Phase)에 대한 온도에 따른 몰분율의 변화를 나타낸 그래프.
도 2는 본 발명 실시예의 상(Phase)에 대한 온도에 따른 몰분율의 변화를 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명 실시예의 석출물에 대한 시간에 따른 몰분율의 변화를 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명 실시예의 석출물에 대한 시간에 따른 크기의 변화를 나타낸 그래프.
FIG. 1 is a graph showing a change in the mole fraction according to temperature with respect to the phase of the presence of a base. FIG.
FIG. 2 is a graph showing a change in the mole fraction according to temperature with respect to the phase of the embodiment of the present invention. FIG.
3 is a graph showing changes in the molar fraction with time for the precipitate of the example of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing a change in size with time of the precipitate of the embodiment of the present invention. FIG.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 살펴본다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 고강도 특수강은 중량%로, 탄소(C) : 0.1~0.5%, 실리콘(Si) : 0.1~2.3%, 망간(Mn) : 0.3~1.5%, 크롬(Cr) : 1.1~4.0%, 몰리브덴(Mo) : 0.3~1.5%, 니켈(Ni) : 0.1~4.0%, 바나듐(V) : 0.01~0.50%, 보론(B) : 0.001~0.010%, 텅스텐(W) : 0.01~0.65%, 지르코늄(Zr) : 0.01~1.0%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.The high strength special steel according to the present invention comprises 0.1 to 0.5% of carbon (C), 0.1 to 2.3% of silicon (Si), 0.3 to 1.5% of manganese (Mn), 1.1 to 4.0% of chromium (Cr) , Molybdenum (Mo): 0.3 to 1.5%, nickel (Ni): 0.1 to 4.0%, vanadium (V): 0.01 to 0.50%, boron (B): 0.001 to 0.010%, tungsten (W) , Zirconium (Zr): 0.01 to 1.0%, iron (Fe), and other unavoidable impurities.

이하, 본 발명의 고강도 특수강에 있어서, 강의 성분조건을 제한하는 이유에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the reason for restricting the constituent conditions of the steel in the high-strength special steel of the present invention will be described in detail.

탄소(C) : 0.1~0.5%Carbon (C): 0.1 to 0.5%

탄소(C)는 강도 및 경도를 상승시키는 역할을 한다. 잔류 오스테나이트를 안정화시키며 (V,Fe,W,Cr)C, (Zr,Mo)C, (Fe,Cr,Mo)7C3, (Fe,Cr,Mo,W)23C6 등의 복합탄화물을 형성시킨다. 또한, 내템퍼링성을 증대시킨다.Carbon (C) serves to increase strength and hardness. (V, Fe, W, Cr) C, (Zr, Mo) C, (Fe, Cr, Mo) 7C3 and (Fe, Cr, Mo, W) 23C6 are formed by stabilizing the retained austenite . Further, the resistance to tempering is increased.

탄소(C)의 함량이 0.1% 미만일 경우 강도 상승의 효과가 크지 않고 피로강도의 저하를 초래하게 된다. 반면, 탄소(C)의 함량이 0.5%를 초과할 경우 용해되지 않는 거대 탄화물이 잔존하게 되어 피로특성이 취약해지고 내구수명이 저하된다. 또한, ??칭 전 가공성이 저하되는 문제도 존재한다. 따라서 탄소(C)의 함량은 0.1~0.5% 범위로 제한한다.When the content of carbon (C) is less than 0.1%, the effect of increasing the strength is not large and the fatigue strength is lowered. On the other hand, when the content of carbon (C) is more than 0.5%, the undissolved large-sized carbides remain, resulting in poor fatigue characteristics and durability life. In addition, there is also a problem that the processability of patterning is lowered. Therefore, the content of carbon (C) is limited to the range of 0.1 to 0.5%.

실리콘(Si) : 0.1~2.3%Silicon (Si): 0.1 to 2.3%

실리콘(Si)은 연신율을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 페라이트 및 마르텐사이트 조직을 경화시키며 내열성 및 경화능을 증대시킨다. 내형상 불변성 및 내열성이 향상되나 탈탄에 민감하다.Silicon (Si) serves to improve elongation. Further, the ferrite and martensite structure are cured to increase the heat resistance and hardenability. It is improved in the shape retentivity and heat resistance, but is sensitive to decarburization.

실리콘(Si)의 함량이 0.1% 미만일 경우 연실율 향상의 효과가 미미하게 된다. 또한, 내열성 및 경화능 증대 효과가 크지 않다. 반면, 실리콘(Si)의 함량이 2.3%를 초과할 경우 탄소(C)와 조직 내의 상호간 침투반응으로 인해 탈탄을 발생시킨다. 또한, ??칭 전 경도의 상승으로 가공성이 저하되는 문제가 있다. 따라서 실리콘(Si)의 함량을 0.1~2.3% 범위로 제한한다.When the content of silicon (Si) is less than 0.1%, the effect of increasing the rate of the reduction of the sintering rate is insignificant. In addition, the heat resistance and the hardenability increase effect are not large. On the other hand, when the content of silicon (Si) is more than 2.3%, carbon (C) causes decarburization due to mutual penetration reaction in the structure. In addition, there is a problem that workability is lowered due to the increase of the overall hardness. Therefore, the content of silicon (Si) is limited within the range of 0.1 to 2.3%.

망간(Mn) : 0.3~1.5%Manganese (Mn): 0.3 to 1.5%

망간(Mn)은 경화능 및 강도를 향상시키는 역할을 한다. 기지내 고용되어 굽힘피로강도 향상 및 소입성을 증가시키고, 산화물을 생성시키는 탈산제로서 Al2O3와 같은 개재물의 형성을 억제한다. 반면, 과량 함유 시 MnS 개재물을 형성하여 고온취성이 발생한다.Manganese (Mn) serves to improve hardenability and strength. It is dissolved in a matrix to increase bending fatigue strength and incombustibility and inhibit the formation of inclusions such as Al2O3 as a deoxidizing agent for producing oxides. On the other hand, MnS inclusions are formed when excessive amounts are present, resulting in high-temperature brittleness.

망간(Mn)의 함량이 0.3% 미만일 경우 소입성 개선이 미미하게 된다. 반면, 망간(Mn)의 함량이 1.5%를 초과할 경우 ??칭 전 가공성이 저하되는 문제가 있게 되며 중심편석 및 MnS 개재물의 석출로 피로수명이 약화된다. 따라서 망간(Mn)의 함량을 0.3~1.5% 범위로 제한한다.When the content of manganese (Mn) is less than 0.3%, the improvement of the ingot property becomes insignificant. On the other hand, when the content of manganese (Mn) exceeds 1.5%, there is a problem that the workability of the casting process is deteriorated, and the fatigue life is weakened due to the center segregation and precipitation of MnS inclusions. Therefore, the content of manganese (Mn) is limited within the range of 0.3 to 1.5%.

크롬(Cr) : 1.1~4.0%Chromium (Cr): 1.1 to 4.0%

크롬(Cr)은 오스테나이트 조직 내에 용해되며 템퍼링 시에 CrC 탄화물을 형성시키고 경화능을 개선하며 소프트닝의 억제로 강도를 향상시키고 결정립 미세화에 기여하는 역할을 한다.Cr (Cr) dissolves in the austenite structure and forms CrC carbide during tempering, improves hardenability, improves strength by suppressing softening, and contributes to grain refinement.

크롬(Cr)의 함량이 1.1% 미만일 경우 강도 향상 및 경화능의 개선 효과가 크지 않게 된다. 다만, 크롬(Cr)의 함량이 4.0%를 초과할 경우 다종 탄화물의 생성을 억제시키고 함량 증가에 따른 효과가 포화되어 원가의 상승만 초래하게 된다. 따라서 크롬(Cr)의 함량을 1.1~4.0% 범위로 제한한다.When the content of chromium (Cr) is less than 1.1%, the effect of improving the strength and improving the hardenability is not significant. However, when the content of chromium (Cr) exceeds 4.0%, the production of various carbides is suppressed and the effect of the increase of the content is saturated, resulting in an increase of the cost. Therefore, the content of chromium (Cr) is limited within the range of 1.1 to 4.0%.

몰리브덴(Mo) : 0.3~1.5%Molybdenum (Mo): 0.3 to 1.5%

몰리브덴(Mo)은 미세 석출물을 형성하여 강도를 향상시키고, 내열성 및 파괴인성을 향상시키는 역할을 한다. 또한, 내템퍼링성을 증대시킨다.Molybdenum (Mo) functions to improve microstructure and strength, and to improve heat resistance and fracture toughness. Further, the resistance to tempering is increased.

몰리브덴(Mo)의 함량이 0.3% 미만일 경우 강도 및 파괴인성의 향상효과가 크지 않게 된다. 반면, 몰리브덴(Mo)의 함량이 1.5%를 초과할 경우 함량 증가에 따른 강도 향상 효과가 포화되어 원가의 상승만 초래하게 된다. 따라서 몰리브덴(Mo)의 함량을 0.3~1.5% 범위로 제한한다.When the content of molybdenum (Mo) is less than 0.3%, the effect of improving the strength and fracture toughness is not significant. On the other hand, if the content of molybdenum (Mo) exceeds 1.5%, the effect of increasing the strength is saturated and the cost increases only. Therefore, the content of molybdenum (Mo) is limited within the range of 0.3 to 1.5%.

니켈(Ni) : 0.1~4.0%Nickel (Ni): 0.1 to 4.0%

니켈(Ni)은 내식성 및 내열성을 향상시키고 경화능을 향상시키며 저온취성을 방지해주는 역할을 한다. 오스테나이트를 안정화시키며 고온영역을 확장시키는 원소이다.Nickel (Ni) improves corrosion resistance and heat resistance, improves hardenability and prevents low-temperature embrittlement. It is an element that stabilizes austenite and extends the high-temperature region.

니켈(Ni)의 함량이 0.1% 미만일 경우 내식성 및 고온 안정성의 향상 효과가 크지 않다. 반면, 니켈(Ni)의 함량이 4.0%를 초과할 경우 적열취성이 발생하게 되는 문제가 있다. 따라서 니켈(Ni)의 함량을 0.1~4.0% 범위로 제한한다.When the content of nickel (Ni) is less than 0.1%, the effect of improving the corrosion resistance and high temperature stability is not significant. On the other hand, when the content of nickel (Ni) exceeds 4.0%, there arises a problem that a hot brittleness is generated. Therefore, the content of nickel (Ni) is limited within the range of 0.1 to 4.0%.

바나듐(V) : 0.01~0.50%Vanadium (V): 0.01 to 0.50%

바나듐(V)은 미세 석출물을 형성하여 파괴인성을 향상시키는 역할을 한다. 미세 석출물은 결정입계 이동을 억제하고 오스테나이징 시에 바나듐(V)이 용해되어 고용되고, 템퍼링시 석출되어 2차 경화를 발생시킨다. 다만, 과다하게 투입될 경우 ??칭 후 경도를 저하시키게 된다.Vanadium (V) forms fine precipitates and improves fracture toughness. The fine precipitates inhibit crystal grain boundary migration, dissolve vanadium (V) at the time of the austenization, and precipitate at the time of tempering to cause secondary curing. However, if it is used in an excessive amount, the post-machining hardness is lowered.

바나듐(V)의 함량이 0.01% 미만일 경우 강도 및 파괴인성의 향상효과가 크지 않게 된다. 반면, 바나듐(V)의 함량이 0.50%를 초과할 경우 가공성이 저하되어 이에 따라 생산성이 저하되는 문제가 발생한다. 따라서 바나듐(V)의 함량을 0.01~0.50% 범위로 제한한다.When the content of vanadium (V) is less than 0.01%, the effect of improving the strength and fracture toughness is not significant. On the other hand, when the content of vanadium (V) exceeds 0.50%, the workability is lowered and the productivity is lowered. Therefore, the content of vanadium (V) is limited to the range of 0.01 to 0.50%.

보론(B) : 0.001~0.010%Boron (B): 0.001 to 0.010%

보론(B)은 강도 및 연신을 향상시키고 부식을 방지시킨다. 내충격성 및 경화능을 향상시키며 용접성 저하 및 저온취성을 방지하는 역할을 한다. (Fe,Cr,Mn)2B 및 (Mo,Fe,W)3B2 등의 보라이드(Boride)를 형성시킨다.Boron (B) improves strength and elongation and prevents corrosion. Improves impact resistance and hardenability, and functions to prevent weldability degradation and low-temperature embrittlement. (Fe, Cr, Mn) 2B and (Mo, Fe, W) 3B2.

보론(B)의 함량이 0.001% 미만일 경우 강도가 저하되고 보라이드의 형성이 저하된다. 반면, 보론(B)의 함량이 0.010%를 초과할 경우 인성 및 연성의 저하로 충격성이 저하되는 문제가 발생한다. 따라서 보론(B)의 함량을 0.001~0.010% 범위로 제한한다.When the content of boron (B) is less than 0.001%, the strength is lowered and the formation of boride is lowered. On the other hand, when the content of boron (B) exceeds 0.010%, there is a problem that the impact resistance is lowered due to the decrease in toughness and ductility. Therefore, the content of boron (B) is limited within the range of 0.001 to 0.010%.

텅스텐(W) : 0.01~0.65%Tungsten (W): 0.01 to 0.65%

텅스텐(W)은 석출 탄화물을 형성하며 고온에서 내마모성을 우수하게 하고 인성을 증대시키는 역할을 한다. 또한, 조직의 성장을 억제시키고 스케일 저항성을 저하시킨다.Tungsten (W) forms precipitation carbide and improves abrasion resistance and toughness at high temperature. It also inhibits tissue growth and reduces scale resistance.

텅스텐(W)의 함량이 0.01% 미만일 경우 마찰마모성이 저하된다. 반면, 텅스텐(W)의 함량이 0.65%를 초과할 경우 석출 탄화물이 과다하게 형성되며 인성의 저하가 초래된다. 따라서 텅스텐(W)의 함량을 0.01~0.65% 범위로 제한한다.When the content of tungsten (W) is less than 0.01%, the abrasion resistance is lowered. On the other hand, when the content of tungsten (W) exceeds 0.65%, the precipitated carbide is excessively formed and the toughness is lowered. Therefore, the content of tungsten (W) is limited within the range of 0.01 to 0.65%.

지르코늄(Zr) : 0.01~1.0%Zirconium (Zr): 0.01 to 1.0%

지르코늄(Zr)은 석출물을 형성시키고 질소(N), 산소(O), 황(S) 등을 제거하여 비금속 개재물의 크기를 저하시킴으로써 수명을 향상시킬 수 있다.Zirconium (Zr) can improve the lifetime by forming precipitates and removing nitrogen (N), oxygen (O), sulfur (S) and the like to reduce the size of nonmetallic inclusions.

지르코늄(Zr)의 함량이 0.01% 미만일 경우 탄화물이 생성되지 않고 개재물이 조대화된다. 지르코늄(Zr)의 함량이 1.0%를 초과할 경우 ZrO2가 형성되고 효과가 포화되며 원가만 상승시키게 된다. 따라서 지르코늄(Zr)의 함량을 0.01~1.0% 범위로 제한한다.If the content of zirconium (Zr) is less than 0.01%, carbides are not formed and the inclusions are coarsened. If the content of zirconium (Zr) exceeds 1.0%, ZrO2 is formed, the effect becomes saturated, and only the cost increases. Therefore, the content of zirconium (Zr) is limited within the range of 0.01 to 1.0%.

상기한 원소들 외에도 불가피한 불순물로서 알루미늄(Al), 구리(Cu), 산소(O) 등이 포함될 수 있다.Aluminum (Al), copper (Cu), oxygen (O), and the like may be included as inevitable impurities in addition to the above elements.

알루미늄(Al) : 0.003% 이하Aluminum (Al): not more than 0.003%

알루미늄(Al)은 강도 및 충격인성을 향상시키는 역할을 한다. 고가원소인 결정립 미세화용 바나듐, 인성 확보용 니켈의 첨가량의 절감을 가능하게 할 수 있다. 다만, 알루미늄(Al)의 함량이 0.003%을 초과할 경우 각형의 거대 개재물인 Al2O3의 생성하게 되고, 이는 피로기점으로 작용하게 되어 내구성이 약화된다. 따라서 알루미늄(Al)의 함량을 0.003% 이하로 제한함이 타당하다.Aluminum (Al) serves to improve strength and impact toughness. It is possible to reduce the addition amount of vanadium for grain refining and nickel for securing toughness, which are high-priced elements. However, when the content of aluminum (Al) exceeds 0.003%, Al 2 O 3 which is a prismatic large inclusion is produced, which acts as a fatigue starting point, and the durability is weakened. Therefore, it is appropriate to limit the content of aluminum (Al) to 0.003% or less.

구리(Cu) : 0.3% 이하Copper (Cu): not more than 0.3%

구리(Cu)는 템퍼링 후의 강도를 높이고 니켈(Ni)과 같이 강의 내식성을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 다만 구리(Cu)의 함량이 0.3%를 초과할 경우 오히려 합금 비용이 상승하게 된다. 따라서 구리(Cu)의 함량을 0.3% 이하로 제한함이 타당하다.Copper (Cu) can enhance the strength after tempering and improve the corrosion resistance of steel such as nickel (Ni). However, if the content of Cu exceeds 0.3%, the cost of alloy will increase. Therefore, it is reasonable to limit the content of copper (Cu) to 0.3% or less.

산소(O) : 0.003% 이하Oxygen (O): not more than 0.003%

산소(O)는 실리콘(Si)이나 알루미늄(Al)과 결합하여 경질인 산화물계 비금속 개재물을 형성하며 이에 따라 피로 수명 특성의 저하를 초래하기 때문에, 산소(O)의 함량은 가능한 한 낮게 유지하는 것이 좋다. 산소(O)의 함량이 0.003%를 초과할 경우 알루미늄(Al)과의 반응으로 인해 Al2O3를 생성하게 되고 이는 피로기점으로 작용하게 되어 내구성이 약화된다. 따라서 산소(O)의 함량을 0.003% 이하로 제한함이 타당하다.Oxygen (O) is combined with silicon (Si) or aluminum (Al) to form hard oxide-based nonmetal inclusions, which leads to deterioration of fatigue life characteristics. Therefore, the content of oxygen (O) It is good. If the content of oxygen (O) exceeds 0.003%, Al 2 O 3 is formed due to the reaction with aluminum (Al), which acts as a fatigue starting point and weakens the durability. Therefore, it is appropriate to limit the content of oxygen (O) to 0.003% or less.

(( 실시예Example  And 비교예Comparative Example ))

하기의 표 1 및 표 2에는 조성 성분 및 함량을 달리하여 제작한 시편을 토대로 한 실시예 및 비교예가 개시된다. 열처리 시 950~1000℃에서 오일??칭 후 약 200℃ 정도에서 템퍼링한 시편을 이용하였다.The following Tables 1 and 2 disclose examples and comparative examples based on specimens prepared by varying the composition components and contents. The specimens annealed at 950 ~ 1000 ℃ and annealed at about 200 ℃ were used.

wt%wt% 탄소
(C)
carbon
(C)
실리콘
(Si)
silicon
(Si)
망간
(Mn)
manganese
(Mn)
크롬
(Cr)
chrome
(Cr)
몰리브덴
(Mo)
molybdenum
(Mo)
니켈
(Ni)
nickel
(Ni)
바나듐
(V)
vanadium
(V)
보론(B)Boron (B) 텅스텐
(W)
tungsten
(W)
지르코늄(Zr)Zirconium (Zr) 구리
(Cu)
Copper
(Cu)
알루미늄
(Al)
aluminum
(Al)
산소
(O)
Oxygen
(O)
실시예 1Example 1 0.120.12 0.110.11 0.310.31 1.121.12 0.320.32 0.130.13 0.030.03 0.0030.003 0.040.04 0.020.02 0.0650.065 0.00060.0006 0.00180.0018 실시예 2Example 2 0.490.49 2.282.28 1.471.47 3.983.98 1.481.48 3.943.94 0.470.47 0.0080.008 0.620.62 0.980.98 0.0340.034 0.00100.0010 0.00040.0004 실시예 3Example 3 0.350.35 1.221.22 0.660.66 1.441.44 0.740.74 1.981.98 0.240.24 0.0050.005 0.370.37 0.540.54 0.0550.055 0.00050.0005 0.00010.0001 기존재Existence 0.150.15 0.150.15 1.01.0 1.501.50 0.900.90 -- 0.250.25 -- -- -- 0.0620.062 0.00130.0013 0.00160.0016 비교예 1Comparative Example 1 0.080.08 0.220.22 0.790.79 1.511.51 0.560.56 1.941.94 0.250.25 0.0050.005 0.060.06 0.030.03 0.0410.041 0.00060.0006 0.00040.0004 비교예 2Comparative Example 2 0.510.51 0.190.19 0.380.38 2.172.17 0.380.38 0.330.33 0.330.33 0.0090.009 0.630.63 0.950.95 0.0430.043 0.00120.0012 0.00210.0021 비교예 3Comparative Example 3 0.330.33 0.090.09 1.461.46 3.763.76 1.451.45 3.343.34 0.450.45 0.0050.005 0.470.47 0.560.56 0.0500.050 0.00260.0026 0.00180.0018 비교예 4Comparative Example 4 0.160.16 2.322.32 0.830.83 1.541.54 0.670.67 2.542.54 0.170.17 0.0030.003 0.040.04 0.020.02 0.0340.034 0.00100.0010 0.00110.0011 비교예 5Comparative Example 5 0.450.45 0.250.25 0.270.27 2.562.56 0.430.43 0.480.48 0.440.44 0.0070.007 0.520.52 0.910.91 0.0400.040 0.00090.0009 0.00010.0001 비교예 6Comparative Example 6 0.370.37 0.580.58 1.531.53 3.963.96 1.451.45 3.813.81 0.410.41 0.0040.004 0.370.37 0.540.54 0.0620.062 0.00130.0013 0.00160.0016 비교예 7Comparative Example 7 0.200.20 1.951.95 0.530.53 1.071.07 0.660.66 2.312.31 0.190.19 0.0090.009 0.080.08 0.050.05 0.0650.065 0.00180.0018 0.00170.0017 비교예 8Comparative Example 8 0.470.47 0.860.86 0.430.43 4.144.14 1.451.45 0.840.84 0.160.16 0.0050.005 0.480.48 0.480.48 0.0410.041 0.00060.0006 0.00120.0012 비교예 9Comparative Example 9 0.350.35 0.370.37 1.451.45 3.553.55 0.280.28 3.853.85 0.460.46 0.0030.003 0.260.26 0.540.54 0.0450.045 0.00140.0014 0.00150.0015 비교예10Comparative Example 10 0.140.14 1.851.85 1.261.26 1.151.15 1.531.53 2.642.64 0.210.21 0.0080.008 0.050.05 0.090.09 0.0560.056 0.00210.0021 0.00220.0022 비교예11Comparative Example 11 0.430.43 2.142.14 0.540.54 3.913.91 0.590.59 0.090.09 0.330.33 0.0040.004 0.420.42 0.980.98 0.0630.063 0.00190.0019 0.00140.0014 비교예12Comparative Example 12 0.340.34 1.641.64 1.471.47 1.541.54 0.440.44 4.124.12 0.490.49 0.0060.006 0.550.55 0.540.54 0.0410.041 0.00140.0014 0.00020.0002 비교예13Comparative Example 13 0.410.41 1.361.36 0.860.86 2.462.46 1.211.21 1.451.45 0.0090.009 0.0050.005 0.150.15 0.080.08 0.0630.063 0.00170.0017 0.00080.0008 비교예14Comparative Example 14 0.480.48 0.270.27 0.780.78 3.983.98 0.670.67 1.931.93 0.520.52 0.0020.002 0.620.62 0.880.88 0.0620.062 0.00100.0010 0.00090.0009 비교예15Comparative Example 15 0.320.32 1.751.75 0.560.56 1.561.56 0.610.61 2.542.54 0.450.45 0.00090.0009 0.090.09 0.160.16 0.0640.064 0.00270.0027 0.00230.0023 비교예16Comparative Example 16 0.190.19 0.260.26 1.431.43 2.382.38 1.431.43 0.490.49 0.160.16 0.0120.012 0.620.62 0.980.98 0.0420.042 0.00070.0007 0.00140.0014 비교예17Comparative Example 17 0.210.21 1.941.94 0.930.93 1.281.28 0.660.66 2.312.31 0.180.18 0.0080.008 0.0080.008 0.440.44 0.0670.067 0.00170.0017 0.00150.0015 비교예18Comparative Example 18 0.380.38 0.980.98 1.531.53 3.943.94 1.451.45 3.973.97 0.410.41 0.0030.003 0.670.67 0.050.05 0.0530.053 0.00110.0011 0.00110.0011 비교예19Comparative Example 19 0.350.35 2.252.25 1.451.45 3.543.54 0.520.52 3.113.11 0.450.45 0.0020.002 0.590.59 0.0080.008 0.0540.054 0.00140.0014 0.00130.0013 비교예20Comparative Example 20 0.440.44 0.560.56 0.780.78 3.873.87 0.750.75 1.961.96 0.520.52 0.0010.001 0.470.47 1.031.03 0.0600.060 0.00100.0010 0.00090.0009

인장강도(MPa)Tensile Strength (MPa) 경도(HV)Hardness (HV) 피로강도(MPa)Fatigue strength (MPa) 피로수명Fatigue life 실시예 1Example 1 15891589 562562 11981198 59만회590,000 times 실시예 2Example 2 15951595 556556 12011201 60만회600,000 times 실시예 3Example 3 15921592 572572 11921192 61만회61 thousand times 기존재Existence 979979 344344 689689 28만회280,000 times 비교예 1Comparative Example 1 13661366 455455 804804 25만회250,000 times 비교예 2Comparative Example 2 13851385 462462 968968 28만회280,000 times 비교예 3Comparative Example 3 14861486 495495 11041104 37만회370,000 times 비교예 4Comparative Example 4 13751375 459459 10251025 26만회260,000 times 비교예 5Comparative Example 5 15631563 521521 11561156 34만회34 million times 비교예 6Comparative Example 6 14381438 479479 10031003 24만회250,000 times 비교예 7Comparative Example 7 11811181 394394 884884 22만회220,000 times 비교예 8Comparative Example 8 14921492 496496 11021102 31만회310,000 times 비교예 9Comparative Example 9 13161316 441441 966966 29만회290,000 times 비교예 10Comparative Example 10 11831183 396396 837837 25만회250,000 times 비교예 11Comparative Example 11 13331333 448448 10381038 42만회420,000 times 비교예 12Comparative Example 12 14181418 461461 11251125 24만회250,000 times 비교예 13Comparative Example 13 11921192 396396 837837 25만회250,000 times 비교예 14Comparative Example 14 14681468 491491 11051105 33만회330,000 times 비교예 15Comparative Example 15 13241324 443443 967967 28만회280,000 times 비교예 16Comparative Example 16 14761476 489489 11041104 37만회370,000 times 비교예 17Comparative Example 17 13931393 464464 837837 25만회250,000 times 비교예 18Comparative Example 18 14181418 459459 11751175 24만회250,000 times 비교예 19Comparative Example 19 13591359 454454 951951 31만회310,000 times 비교예 20Comparative Example 20 14561456 471471 11061106 37만회370,000 times

상기 표 1은 실시예 및 비교예의 조성 성분 및 함량을 나타낸 것이다. 또한, 표 2는 실시예 및 비교예의 인장강도, 경도, 피로강도 및 피로수명을 나타낸 것이다.Table 1 shows the composition and contents of the examples and comparative examples. Table 2 shows tensile strength, hardness, fatigue strength, and fatigue life of Examples and Comparative Examples.

인장강도 및 항복강도의 경우 KS B 0802 또는 ISO 6892에 따라 측정하였고 경도는 KS B 0811 또는 ISO 1143에 따라 측정하였으며 피로수명은 KS B ISO 1143에 따라 측정하였다.Tensile strength and yield strength were measured according to KS B 0802 or ISO 6892, hardness was measured according to KS B 0811 or ISO 1143 and fatigue life was measured according to KS B ISO 1143.

비교예 1과 비교예 2의 경우 다른 성분의 함량은 본 발명에 따른 고강도 특수강의 제한 범위 내에서 실시예와 동등범위로 제어한 채, 탄소(C)의 함량만을 본 발명에 따른 고강도 특수강의 제한 범위에 미달하거나 초과하도록 제어하였다.In the case of Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the content of the other components was controlled within the range of the high-strength special steel according to the present invention to the same extent as that of the embodiment, and only the content of carbon (C) Or less than the predetermined range.

표 2에 나타난 바와 같이 범위에 미달인 경우, 범위를 초과하는 경우에도 인장강도, 경도, 피로강도 및 피로수명은 실시예들에 비해 떨어짐을 확인할 수 있다.As shown in Table 2, it is confirmed that tensile strength, hardness, fatigue strength, and fatigue life are inferior to those of the examples even when they fall short of the range, even when they exceed the range.

비교예 3과 비교예 4의 경우 다른 성분의 함량은 본 발명에 따른 고강도 특수강의 제한 범위 내에서 실시예와 동등범위로 제어한 채, 실리콘(Si)의 함량만을 본 발명에 따른 고강도 특수강의 제한 범위에 미달하거나 초과하도록 제어하였다.In the case of Comparative Example 3 and Comparative Example 4, the content of other components was controlled within the range of the high-strength special steel according to the present invention in the same range as that of the embodiment, and only the content of silicon (Si) Or less than the predetermined range.

표 2에 나타난 바와 같이 범위에 미달인 경우 피로강도는 실시예들과 동등수준이나 인장강도, 경도 및 피로수명에 있어서 실시예들에 비해 떨어지고, 범위를 초과하는 경우 인장강도, 경도, 피로강도 및 피로수명 모두 실시예들에 비해 떨어짐을 확인할 수 있다.As shown in Table 2, the fatigue strength in the case of being under the range is comparable to those in Examples, but is lower than those of the Examples in terms of tensile strength, hardness and fatigue life, and the tensile strength, hardness, And the fatigue life is lower than those of the examples.

비교예 5와 비교예 6의 경우 다른 성분의 함량은 본 발명에 따른 고강도 특수강의 제한 범위 내에서 실시예와 동등범위로 제어한 채, 망간(Mn)의 함량만을 본 발명에 따른 고강도 특수강의 제한 범위에 미달하거나 초과하도록 제어하였다.In the case of Comparative Example 5 and Comparative Example 6, the content of the other components was controlled within the range of the high-strength special steel according to the present invention in the same range as that of the example, and only the content of manganese (Mn) Or less than the predetermined range.

표 2에 나타난 바와 같이 범위에 미달인 경우 인장강도 및 피로강도는 실시예들과 동등수준이나 경도 및 피로수명에 있어서 실시예들에 비해 떨어지고, 범위를 초과하는 경우 인장강도, 경도, 피로강도 및 피로수명 모두 실시예들에 비해 떨어짐을 확인할 수 있다.As shown in Table 2, the tensile strength and the fatigue strength in the case of being under the range are comparable to those in Examples but lower than those in the Examples in terms of hardness and fatigue life, and the tensile strength, hardness, And the fatigue life is lower than those of the examples.

비교예 7과 비교예 8의 경우 다른 성분의 함량은 본 발명에 따른 고강도 특수강의 제한 범위 내에서 실시예와 동등범위로 제어한 채, 크롬(Cr)의 함량만을 본 발명에 따른 고강도 특수강의 제한 범위에 미달하거나 초과하도록 제어하였다.In the case of Comparative Example 7 and Comparative Example 8, the content of the other components was controlled within the range of the high-strength special steel according to the present invention in the same range as that of the embodiment, and only the content of chromium (Cr) Or less than the predetermined range.

표 2에 나타난 바와 같이 범위에 미달인 경우 인장강도, 경도, 피로강도 및 피로수명 모두 실시예들에 비해 떨어지고, 범위를 초과하는 경우 피로강도는 실시예들과 동등수준이나 인장강도, 경도 및 피로수명에 있어서 실시예들에 비해 떨어짐을 확인할 수 있다.As shown in Table 2, the tensile strength, hardness, fatigue strength, and fatigue life are both inferior to those in the case of being under the range, and when exceeding the range, the fatigue strength is equivalent to the tensile strength, It can be confirmed that the lifetime is lower than those of the embodiments.

비교예 9와 비교예 10의 경우 다른 성분의 함량은 본 발명에 따른 고강도 특수강의 제한 범위 내에서 실시예와 동등범위로 제어한 채, 몰리브덴(Mo)의 함량만을 본 발명에 따른 고강도 특수강의 제한 범위에 미달하거나 초과하도록 제어하였다.In the case of Comparative Example 9 and Comparative Example 10, the content of the other components was controlled within the range of the high-strength special steel according to the present invention in the same range as that of the embodiment, and only the content of molybdenum (Mo) Or less than the predetermined range.

표 2에 나타난 바와 같이 범위에 미달인 경우, 범위를 초과하는 경우에도 인장강도, 경도, 피로강도 및 피로수명은 실시예들에 비해 떨어짐을 확인할 수 있다.As shown in Table 2, it is confirmed that tensile strength, hardness, fatigue strength, and fatigue life are inferior to those of the examples even when they fall short of the range, even when they exceed the range.

비교예 11과 비교예 12의 경우 다른 성분의 함량은 본 발명에 따른 고강도 특수강의 제한 범위 내에서 실시예와 동등범위로 제어한 채, 니켈(Ni)의 함량만을 본 발명에 따른 고강도 특수강의 제한 범위에 미달하거나 초과하도록 제어하였다.In the case of Comparative Example 11 and Comparative Example 12, the content of the other components was controlled within the range of the high-strength special steel according to the present invention in the same range as that of the embodiment, and only the content of nickel (Ni) Or less than the predetermined range.

표 2에 나타난 바와 같이 범위에 미달인 경우 인장강도, 경도, 피로강도 및 피로수명 모두 실시예들에 비해 떨어지고, 범위를 초과하는 경우 피로강도는 실시예들과 동등수준이나 인장강도, 경도 및 피로수명에 있어서 실시예들에 비해 떨어짐을 확인할 수 있다.As shown in Table 2, the tensile strength, hardness, fatigue strength, and fatigue life are both inferior to those in the case of being under the range, and when exceeding the range, the fatigue strength is equivalent to the tensile strength, It can be confirmed that the lifetime is lower than those of the embodiments.

비교예 13과 비교예 14의 경우 다른 성분의 함량은 본 발명에 따른 고강도 특수강의 제한 범위 내에서 실시예와 동등범위로 제어한 채, 바나듐(V)의 함량만을 본 발명에 따른 고강도 특수강의 제한 범위에 미달하거나 초과하도록 제어하였다.In the case of Comparative Example 13 and Comparative Example 14, the content of the other components was controlled within the range of the high-strength special steel according to the present invention in the same range as that of the example, and only the content of vanadium (V) Or less than the predetermined range.

표 2에 나타난 바와 같이 범위에 미달인 경우 인장강도, 경도, 피로강도 및 피로수명 모두 실시예들에 비해 떨어지고, 범위를 초과하는 경우 피로강도는 실시예들과 동등수준이나 인장강도, 경도 및 피로수명에 있어서 실시예들에 비해 떨어짐을 확인할 수 있다.As shown in Table 2, the tensile strength, hardness, fatigue strength, and fatigue life are both inferior to those in the case of being under the range, and when exceeding the range, the fatigue strength is equivalent to the tensile strength, It can be confirmed that the lifetime is lower than those of the embodiments.

비교예 15와 비교예 16의 경우 다른 성분의 함량은 본 발명에 따른 고강도 특수강의 제한 범위 내에서 실시예와 동등범위로 제어한 채, 보론(B)의 함량만을 본 발명에 따른 고강도 특수강의 제한 범위에 미달하거나 초과하도록 제어하였다.In the case of Comparative Example 15 and Comparative Example 16, the content of the other component was controlled within the range of the high-strength special steel according to the present invention to the same extent as that of the Example, and only the content of boron (B) Or less than the predetermined range.

표 2에 나타난 바와 같이 범위에 미달인 경우 인장강도, 경도, 피로강도 및 피로수명 모두 실시예들에 비해 떨어지고, 범위를 초과하는 경우 피로강도는 실시예들과 동등수준이나 인장강도, 경도 및 피로수명에 있어서 실시예들에 비해 떨어짐을 확인할 수 있다.As shown in Table 2, the tensile strength, hardness, fatigue strength, and fatigue life are both inferior to those in the case of being under the range, and when exceeding the range, the fatigue strength is equivalent to the tensile strength, It can be confirmed that the lifetime is lower than those of the embodiments.

비교예 17와 비교예 18의 경우 다른 성분의 함량은 본 발명에 따른 고강도 특수강의 제한 범위 내에서 실시예와 동등범위로 제어한 채, 텅스텐(W)의 함량만을 본 발명에 따른 고강도 특수강의 제한 범위에 미달하거나 초과하도록 제어하였다.In the case of Comparative Example 17 and Comparative Example 18, the content of the other components was controlled within the range of the high-strength special steel according to the present invention in the same range as that of the example, and only the content of tungsten (W) Or less than the predetermined range.

표 2에 나타난 바와 같이 범위에 미달인 경우 인장강도, 경도, 피로강도 및 피로수명 모두 실시예들에 비해 떨어지고, 범위를 초과하는 경우 피로강도는 실시예들과 동등수준이나 인장강도, 경도 및 피로수명에 있어서 실시예들에 비해 떨어짐을 확인할 수 있다.As shown in Table 2, the tensile strength, hardness, fatigue strength, and fatigue life are both inferior to those in the case of being under the range, and when exceeding the range, the fatigue strength is equivalent to the tensile strength, It can be confirmed that the lifetime is lower than those of the embodiments.

비교예 19와 비교예 20의 경우 다른 성분의 함량은 본 발명에 따른 고강도 특수강의 제한 범위 내에서 실시예와 동등범위로 제어한 채, 지르코늄(Zr)의 함량만을 본 발명에 따른 고강도 특수강의 제한 범위에 미달하거나 초과하도록 제어하였다.In the case of Comparative Example 19 and Comparative Example 20, the content of the other components was controlled within the range of the high-strength special steel according to the present invention to the same extent as that of the example, and only the content of zirconium (Zr) Or less than the predetermined range.

표 2에 나타난 바와 같이 범위에 미달인 경우 인장강도, 경도, 피로강도 및 피로수명 모두 실시예들에 비해 떨어지고, 범위를 초과하는 경우 피로강도는 실시예들과 동등수준이나 인장강도, 경도 및 피로수명에 있어서 실시예들에 비해 떨어짐을 확인할 수 있다.As shown in Table 2, the tensile strength, hardness, fatigue strength, and fatigue life are both inferior to those in the case of being under the range, and when exceeding the range, the fatigue strength is equivalent to the tensile strength, It can be confirmed that the lifetime is lower than those of the embodiments.

하기에서는 도 1 내지 도 4를 참고로 하여 본 발명에 따른 고강도 특수강을 설명한다.Hereinafter, a high strength special steel according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG.

도 1은 기존재로서 합금성분 0.15C-0.15Si-1.0Mn-1.5Cr-0.9Mo-0.25V(원소 기호 앞의 숫자는 wt%)에 대한 열역학 기반 계산 결과를 나타낸 그래프로서 온도에 대한 몰분율의 변화를 알 수 있다.Fig. 1 is a graph showing the thermodynamic-based calculation results for the alloy components 0.15C-0.15Si-1.0Mn-1.5Cr-0.9Mo-0.25V (the numbers before the symbol are wt%) as a group. You can see the change.

또한, 도 2는 본 발명에 따른 고강도 특수강의 실시예로서 합금성분 0.3C-0.2Si-0.7Mn-1.5Cr-2.0Ni-0.5Mo-0.15V-0.005B-0.3W-0.1Zr에 대한 열역학 기반 계산 결과를 나타낸 그래프로서 온도에 대한 몰분율의 변화를 알 수 있다.Fig. 2 is a graph showing the results of the thermodynamic basis for the alloy component 0.3C-0.2Si-0.7Mn-1.5Cr-2.0Ni-0.5Mo-0.15V-0.005B-0.3W-0.1Zr as an example of the high- As a graph showing the calculation results, it is possible to know a change in the mole fraction with respect to temperature.

도 1과 도 2를 비교했을 때 실시예는 기존재에 비해 탄소(C) 및 오스테나이트 안정화 원소인 니켈(Ni)이 다량 함유되어 A1, A3 온도가 낮아지고 이에 따라 오스테나이트 영역이 확장됨을 알 수 있다.Comparing FIG. 1 and FIG. 2, the examples show that the amount of carbon (C) and nickel (Ni) as the austenite stabilizing element are larger than those of the base, and that the temperatures of A1 and A3 are lowered and thus the austenite region is expanded. .

조직 내에 VC 탄화물이 존재하는 기존재와는 달리 실시예의 경우 조직 내에 (V,Fe,W,Cr)C 형태의 탄화물이 석출되어 복합 탄화물 형태로 형성된다. 이는 일차적으로 탄화물 형성라는 바나듐(V), 텅스텐(W), 크롬(Cr)이 첨가되기 때문이며, 기존재와는 달리 실시예의 경우 (V,Fe,W,Cr)C 형태의 탄화물이 오스테나이트 영역에서부터 생성되어 탄화물의 크기가 작고 분포도가 높은 형태로 형성된다. 한편, 지르코늄(Zr)의 첨가로 인해 몰리브덴(Mo)과 함께 (Zr,Mo)C가 페라이트 영역에서부터 생성되어 복합 탄화물의 형태로 존재하게 된다. 석출이란 고상에서 다른 고상이 새로 생기는 것을 의미한다.(V, Fe, W, Cr) C type carbide is precipitated in the form of complex carbide in the case of the embodiment in contrast to the presence of VC carbide in the tissue. This is because vanadium (V), tungsten (W), and chromium (Cr), which are primarily formed by carbide formation, are added. Unlike the presence of carbides, carbides of form (V, Fe, W, Cr) And is formed in a shape having a small size and high distribution of carbide. On the other hand, due to the addition of zirconium (Zr), (Zr, Mo) C together with molybdenum (Mo) is generated from the ferrite region and exists in the form of complex carbide. Precipitation refers to the formation of another solid phase in the solid phase.

크기가 작은 형태의 복합 탄화물이 조직 내에 고르게 분포됨에 따라 강도는 물론 피로수명이 향상되는 효과를 기대할 수 있고 이러한 결과는 표 2를 통해 확인할 수 있다.As the complex carbide of small size is uniformly distributed in the tissue, the strength and fatigue life can be improved. The results are shown in Table 2.

조직 내에 (Cr,Fe)7C3 형태의 탄화물이 생성되었다가 500℃ 이하의 온도에서 사라지는 기존재와는 달리 실시예의 경우 500℃ 이하의 온도에서도 조직 내에 (Cr,Fe,Mo)7C3 형태의 탄화물이 석출되어 복합 탄화물 형태로 형성된다. 기존재에 비해 생성되는 온도 영역도 고온이어서 안정한 상태로 형성되며 마찬가지로 크기가 작은 형태로서 조직 내에 고르게 분포되는바 강도는 물론 피로수명이 향상되는 효과를 기대할 수 있고 이러한 결과는 표 2를 통해 확인할 수 있다.Unlike the case where (Cr, Fe) 7C3 type carbide is produced in the tissue and the carbide disappears at a temperature of 500 ° C or lower, the (C, Fe, Mo) 7C3 type carbide And is formed into a composite carbide form. The temperature range that is generated compared to the base is also formed at a high temperature so that it is formed in a stable state. In addition, it can be expected that the fatigue life as well as the bar strength, which is uniformly distributed in the tissue, can be improved. have.

조직 내에 저온 영역에서 (Mo,Fe)6C 형태의 탄화물이 형성되는 기존재와는 달리 실시예의 경우 몰리브덴(Mo)의 함량이 적어 저온 영역에서 (Mo,Fe)6C와 같은 형태의 탄화물이 형성되지 않는 반면, (Fe,Cr,Mo,W)23C6 형태의 탄화물이 석출되어 복합 탄화물 형태로 형성된다.Unlike the case where the (Mo, Fe) 6C type carbide is formed in the low temperature region in the structure, the content of molybdenum (Mo) is small in the embodiment and the carbide of the form (Mo, Fe) 6C is formed in the low temperature region (Fe, Cr, Mo, W) 23C6 type carbide is precipitated and formed into complex carbide form.

저온 영역에서 형성되는 (Mo,Fe)6C와 같은 탄화물의 경우 불안정하여 오히려 강도 및 피로수명을 저하시키게 되나 실시예에서는 먼저, 몰리브덴(Mo)이 오스테나이트 영역에서부터 보라이드를 형성하고, 이후 차례로 (Fe,Cr,Mo,W)23C6, (Cr,Fe,Mo)7C3, (Zr,Mo)C를 형성하여 안정한 상태의 복합 탄화물들을 형성한다. 이에 따라 조온 영역에서는 몰리브덴(Mo)의 부족으로 인해 (Mo,Fe)6C 형태의 탄화물의 형성을 억제시키게 되어 강도는 물론 피로수명이 향상되는 효과를 기대할 수 있다.In the case of carbides such as (Mo, Fe) 6C formed in a low temperature region, the strength and fatigue life are lowered rather than being unstable. In the embodiment, molybdenum (Mo) forms boride from the austenite region, (Fe, Cr, Mo, W) 23C6, (Cr, Fe, Mo) 7C3, (Zr, Mo) C to form stable complex carbides. As a result, the formation of (Mo, Fe) 6C type carbide is suppressed due to the lack of molybdenum (Mo) in the temperature range, and the fatigue life as well as the strength can be expected to be improved.

한편, 실시예의 경우 기존재와는 달리 보론(B)이 첨가되어 조직 내에 (Fe, Cr, Mn)2B 및 (Mo,Fe,W)3B2 등의 보라이드가 석출될 수 있다. 열역학적 관점에서 (Fe, Cr, Mn)2B의 경우 생성되었다가 사라질 수 있다. (Mo,Fe,W)3B2의 경우 500℃ 이하에서도 조직 내에 잔존하여 강도와 피로수명을 향상시킬 수 있다.On the other hand, in the case of the embodiment, boron (B) is added so that boride such as (Fe, Cr, Mn) 2B and (Mo, Fe, W) 3B2 can be precipitated in the tissue. From the thermodynamic point of view, (Fe, Cr, Mn) 2B can be generated and disappear. (Mo, Fe, W) 3B2 may remain in the structure at 500 ° C or less to improve the strength and fatigue life.

도 3은 어닐링(Annealing) 시간에 따른 탄화물 및 보라이드를 포함하는 석출물의 몰분율 변화를 나타낸 그래프로서 실시예의 경우 어닐링 시간 10시간을 기준으로 a로 표시된 지점과 같이 0.009 이상 형성되어 b로 표시된 지점과 같이 0.002에 불과한 기존재에 비해 월등하게 많은 양의 석출물이 형성됨을 확인할 수 있다. 이는 상기한 바와 같이 강도는 물론 피로수명이 향상되는 효과를 기대할 수 있다. 전체 조직에 대한 석출물의 몰분율을 의미하는 것으로서 %로, 0.9%로 나타낼 수도 있다.FIG. 3 is a graph showing a change in the mole fraction of a precipitate containing carbide and boride with annealing time. As shown in FIG. 3, the annealing time is 10 hours, It can be confirmed that a much larger amount of precipitate is formed compared to the presence of only 0.002. This can be expected to have an effect of improving the strength and fatigue life as described above. Means the mole fraction of the precipitate in the whole structure, and may be expressed as 0.9%.

도 4는 어닐링(Annealing) 시간에 따른 탄화물 및 보라이드를 포함하는 석출물의 크기 변화를 나타낸 그래프로서 어닐링 시간 10시간을 기준으로 c로 표시된 지점과 같이 40nm 이상 크기의 석출물이 형성되는 기존재와는 달리 실시예의 경우 d로 표시된 지점과 같이 10nm 이하 크기의 석출물이 형성됨을 확인할 수 있다. 이는 마찬가지로 강도와 피로수명의 향상을 수반할 수 있다.FIG. 4 is a graph showing a change in size of a precipitate containing carbide and boride with annealing time. As shown in FIG. 4, a precipitate having a size of 40 nm or more is formed on the basis of 10 hours of annealing time. In the other examples, precipitates having a size of 10 nm or less are formed as indicated by d. This can likewise entail improvements in strength and fatigue life.

본 발명에 따른 고강도 특수강은 상기에서 기재한 바와 같이 원소들의 함량을 제어하여 탄화물 및 보라이드를 생성시킴에 따라 강도 및 피로수명이 향상된 효과를 기대할 수 있다.As described above, the high-strength special steel according to the present invention can improve the strength and fatigue life by controlling the content of elements to generate carbide and boride.

기존재에 비해 인장강도의 경우 약 62%가 증가할 수 있어 이에 따라 차량의 부품에 이용되어 차체에 적용될 경우 약 37%의 경량화가 가능하여 연비가 향상될 수 있다. 피로강도의 경우 약 73%가 증가할 수 있고 피로수명은 약 111%가 증가할 수 있다.The tensile strength can be increased by about 62%, and thus, when it is applied to a vehicle body, it can be lightened by about 37%, so fuel efficiency can be improved. Fatigue strength can increase by about 73% and fatigue life can increase by about 111%.

본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the following claims It will be apparent to those of ordinary skill in the art.

Claims (8)

중량%로, 탄소(C) : 0.1~0.5%, 실리콘(Si) : 0.1~2.3%, 망간(Mn) : 0.3~1.5%, 크롬(Cr) : 1.1~4.0%, 몰리브덴(Mo) : 0.3~1.5%, 니켈(Ni) : 0.1~4.0%, 바나듐(V) : 0.01~0.50%, 보론(B) : 0.001~0.010%, 텅스텐(W) : 0.01~0.65%, 지르코늄(Zr) : 0.01~1.0%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
인장강도가 1589MPa 이상이고, 피로수명이 59만회 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 특수강.
(C): 0.1 to 0.5%, silicon (Si): 0.1 to 2.3%, manganese (Mn): 0.3 to 1.5%, chromium (Cr): 1.1 to 4.0%, molybdenum (B): 0.001 to 0.010%, tungsten (W): 0.01 to 0.65%, zirconium (Zr): 0.01 to 0.5% ~ 1.0%, balance iron (Fe) and other unavoidable impurities,
A tensile strength of 1589 MPa or more, and a fatigue life of 590,000 cycles or more.
청구항 1에 있어서,
조직 내에 복합 탄화물 형태로 (V,Fe,W,Cr)C 및 (Zr,Mo)C가 존재하는 것을 특징으로 하는 고강도 특수강.
The method according to claim 1,
Characterized in that (V, Fe, W, Cr) C and (Zr, Mo) C are present in complex carbide form in the structure.
청구항 1에 있어서,
조직 내에 복합 탄화물 형태로 (Fe,Cr,Mo)7C3가 존재하는 것을 특징으로 하는 고강도 특수강.
The method according to claim 1,
Characterized in that (Fe, Cr, Mo) 7C3 is present in complex carbide form in the structure.
청구항 1에 있어서,
조직 내에 복합 탄화물 형태로 (Fe,Cr,Mo,W)23C6가 존재하는 것을 특징으로 하는 고강도 특수강.
The method according to claim 1,
Characterized by the presence of (Fe, Cr, Mo, W) 23C6 in the complex carbide form in the structure.
청구항 1에 있어서,
조직 내에 (Mo,Fe,W)3B2 형태의 보라이드(Boride)가 존재하는 것을 특징으로 하는 고강도 특수강.
The method according to claim 1,
A high strength special steel characterized by the presence of (Mo, Fe, W) 3B2 boride in the structure.
청구항 1에 있어서,
조직 내에 존재하는 석출물이 몰분율(Mole Fraction)로, 0.009 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 특수강.
The method according to claim 1,
Characterized in that the precipitate present in the tissue has a mole fraction of 0.009 or more.
청구항 6에 있어서,
조직 내에 존재하는 석출물의 크기가 10nm 이하인 것을 특징으로 하는 고강도 특수강.
The method of claim 6,
Characterized in that the size of the precipitate present in the tissue is 10 nm or less.
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