KR101882495B1 - Non-nomarlized steel composition, hot forging parts with improved strength comprising the same and method for manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄소(C), 실리콘(Si), 망간(Mn), 황(S), 크롬(Cr), 바나듐(V) 및 질소(N)를 포함하고, 티타늄(Ti) 및 잔부의 철(Fe)을 더 포함하는 비조질강 조성물, 이를 포함하는 강도가 향상된 열간 단조 부품 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상기 비조질강 조성물을 1200 내지 1300 ℃의 온도 범위에서 가열하는 단계, 상기 가열된 비조질강 조성물을 1000 내지 1200 ℃의 온도 범위에서 열간 단조 처리하는 단계, 상기 열간 단조 처리된 비조질강 조성물을 트리밍(Trimming) 및 피어싱(Piercing) 처리하는 단계, 상기 트리밍 및 피어싱 처리된 비조질강 조성물을 열간 코이닝(Coining) 처리하는 단계, 상기 열간 코이닝 처리된 비조질강 조성물을 600 ℃까지 제어 냉각하는 단계, 상기 제어 냉각된 비조질강 조성물을 연속 가열 벨트로에서 550 내지 650 ℃의 온도 범위로 온간 유지하는 단계, 상기 온간 유지된 비조질강 조성물을 숏 블라스트 처리하는 단계를 포함하여 종래 열간 단조 부품과 비교하여 강도가 우수하므로 고출력 엔진 등의 가혹한 조건에도 적용가능한 강도가 향상된 열간 단조 부품 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a steel structure comprising carbon (C), silicon (Si), manganese (Mn), sulfur (S), chromium (Cr), vanadium (V) Fe), a hot forged part having improved strength and a method of manufacturing the same, which comprises heating the non-tempered steel composition at a temperature in the range of 1200 to 1300 캜, heating the uncondensed steel composition Is subjected to hot forging in a temperature range of 1000 to 1200 캜, a step of trimming and piercing the hot-forged un-tempered steel composition, a step of hot-coining the trimmed and pierced non- Cooling the uncoated steel composition to a temperature of 600 DEG C, cooling the uncontrolled steel composition to a temperature of 550 to 650 DEG C in a continuous heating belt, The present invention relates to a method for manufacturing a hot forged part and a method for manufacturing the hot forged part, the hot forged part having a high strength compared to a conventional hot forged part, will be.
Description
본 발명은 비조질강 조성물, 이를 포함하는 강도가 향상된 열간 단조 부품 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조성비를 조절하고 공정을 단순화함으로써 고강도, 경량화 및 원가가 절감된 비조질강 조성물, 이를 포함하는 강도가 향상된 열간 단조 부품 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a non-tempered steel composition, a hot forged part having improved strength and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a non-tempered steel composition having high strength, light weight and cost reduction by controlling a composition ratio and simplifying a process And a method of manufacturing the same.
최근 들어 크게 이슈가 되고 있는 지구 온난화 문제로 인해 이산화탄소 가스 등의 배기 가스 배출을 억제하기 위한 연구가 계속 되고 있는데, 자동차 업계는 자동차 철강 부품의 고강도화 및 고성능화에 따른 경량화를 통해 엔진의 출력 및 연비를 향상시키고, 이와 더불어 제조 공정을 단순화하여 원가를 절감하려는 시도를 하고 있다.In recent years, research has been continuing to suppress exhaust gas emissions such as carbon dioxide gas due to global warming, which is becoming a major issue. The automobile industry has been making efforts to reduce engine output and fuel consumption through lightening of high- In addition, there is an attempt to reduce the manufacturing cost by simplifying the manufacturing process.
특히, 커넥팅로드 및 크랭크 축 등의 주된 자동차 무빙계 부품은 일반적으로 비조질강이 사용되고 있는데, 상기 비조질강은 기존의 기계 구조용 탄소강에서 실시되는 조질 처리(담금질 및 뜨임)를 생략하고도 동일한 효과의 기계적 성질이 얻어지는 소재이며, 상기 크랭크 축은 가솔린기관이나 디젤기관 등의 내연기관에서 피스톤의 왕복운동을 회전운동으로 변환시키는 장치를 의미하고, 상기 커넥팅로드는 피스톤에 연결되는 소단부와 크랭크 축의 크랭크 핀에 연결되는 대단부와 상기 소단부 및 대단부를 일체로 연결하는 로드부로 구성되어 피스톤의 직선 왕복운동을 회전운동으로 변환시키는 장치이다.Particularly, in the main automotive moving parts such as the connecting rod and the crankshaft, non-tempered steels are generally used. The non-tempered steels can be produced by using mechanical steels (quenching and tempering) And the crankshaft means a device for converting the reciprocating motion of the piston into a rotational motion in an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine. The connecting rod is connected to the crank pin of the crankshaft And a rod portion integrally connecting the small end portion and the large end portion to convert the linear reciprocating motion of the piston into rotational motion.
종래에는 상기 비조질강 조성물에 바나듐(V)을 첨가함으로써 바나듐계 탄화물(VC)의 석출에 의해 강도를 개선하거나(특허 제2009-0049642호), 나이오븀(Nb) 첨가(공개번호 10-2010-0127548), 바나듐 및 나이오븀 복합 첨가(공개번호 10-2010-0027887), 또는 바나듐 및 지르코늄 복합 첨가(공개번호 10-2011-0022313) 등을 통해 미세 합금 효과를 얻고자 하였으나, 그 피로강도급은 43kgf/mm2 이하로 제한된다.Conventionally, vanadium (V) is added to the non-tempered steel composition to improve the strength by precipitation of vanadium carbide (VC) (Patent No. 2009-0049642), addition of niobium (No. 10-2010- 0127548), addition of vanadium and niobium complex (Publication No. 10-2010-0027887), or addition of vanadium and zirconium complex (Publication No. 10-2011-0022313). However, the fatigue strength grade And is limited to 43 kgf / mm 2 or less.
한편, 도 1은 종래의 비조질강 조성물을 포함하는 열간 단조 부품의 제조방법을 나타낸 모식도인데, 도시된 바와 같이, 열간 단조 부품을 제조하기 위해 먼저 비조질강 조성물을 1200 내지 1300 ℃의 온도 범위에서 가열한다.FIG. 1 is a schematic view illustrating a method of manufacturing a hot forged part including a conventional non-tempered steel composition. As shown in the figure, in order to manufacture a hot forged part, a non-tempered steel composition is heated do.
그 다음, 상기 가열된 비조질강 조성물을 1000 내지 1200℃의 온도 범위에서 버스터(Buster), 브로커(Blocker) 및 피니샤(Finisher) 공정으로 구성된 열간 단조 처리한다.Next, the heated unconditioned steel composition is subjected to hot forging comprising a buster, a blocker, and a finishing process at a temperature range of 1000 to 1200 캜.
그 후, 상기 열간 단조 처리된 비조질강 조성물을 플래시(Flash)나 여분의 금속을 제거하는 작업인 트리밍(Trimming) 및 펀치 등을 이용한 피어싱(Piercing) 처리한다. Thereafter, the hot-forged untreated steel composition is subjected to a flashing or piercing process using trimming and punching, which is an operation of removing excess metal.
그 다음, 상기 트리밍 및 피어싱처리된 비조질강 조성물을 550 ℃까지 3℃/s의 냉각 속도로 제어냉각한 후, 산화로 인해서 생기는 피막인 산화 스케일(Oxide scale)을 제거하기 위해 숏 블라스트(Short blast) 처리한다.Then, the trimmed and pierced unconstrained steel composition was controlled and cooled at a cooling rate of 3 DEG C / s to 550 DEG C, and then subjected to a short blast to remove an oxide scale, ).
그 후, 벤딩 및 두께 치수의 교정을 위해 냉간(실온)상태에서 코이닝(Coining) 처리하고 상기 냉간 코이닝 공정 중에 생긴 잔류응력을 제거하기 위해 550 내지 650 ℃의 온도 범위에서 60분 동안 어닐링(Annealing) 처리한다. Thereafter, a coining process is performed in a cold (room temperature) condition for calibrating the bending and thickness dimensions, and annealing is performed in a temperature range of 550 to 650 占 폚 for 60 minutes to remove the residual stress generated during the cold coining process Annealing).
최종적으로, 상기 어닐링 처리에 의해 발생된 흑피를 제거하기 위해 숏 블라스트(Short blast) 처리를 다시 실시한다.
Finally, a short blast treatment is performed again to remove the blackening caused by the annealing treatment.
이와 같이, 종래 비조질강 조성물의 피로강도급은 43kgf/mm2 이하로 통상적인 엔진 출력에 대응가능한 수준이지만 최근에 저배기량 엔진(GDI, TCI 및 T-GDI 등) 및 배기규제 대응(EURO-6, 7 등)용 고출력 엔진의 사용이 증가함에 따라 종래 비조질강 조성물의 물성으로는 더 이상 대응하기 어려운 문제가 있다.As described above, the fatigue strength level of the conventional non-tempered steel composition is 43 kgf / mm 2 or less, which is a level that can cope with a normal engine output. However, recently, a low exhaust amount engine (GDI, TCI, T- , 7, etc.), there is a problem that it is difficult to cope with the physical properties of conventional non-tempered steel compositions.
또한, 종래 비조질강 조성물을 이용한 열간 단조 부품의 제조 방법은 두 번의 숏 블라스트 처리 및 잔류응력 제거를 위한 어닐링 처리로 인해 공정 시간이 길어져 생산성이 떨어지고 이에 따른 원가 상승이 야기되는 문제가 있다.In addition, the conventional method for manufacturing a hot forged part using a non-tempered steel composition has a problem in that the production time is prolonged due to two short blast treatments and an annealing process for removing residual stress, resulting in a decrease in productivity and a rise in cost.
뿐만 아니라, 냉간 코이닝 공정에 의해 코이닝 자국이 남아 노치 효과(notch effect)에 의한 부품의 내구성이 저하되는 문제도 있다.
In addition, there is also a problem that the coining mark remains due to the cold coining process, thereby reducing the durability of the parts due to the notch effect.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 바나듐(V) 및 티타늄(Ti)을 복합첨가하여 조성비를 조절함으로써 강도의 향상, 부품의 경량화 및 원가가 절감된 비조질강 조성물, 이를 포함하는 강도가 향상된 열간 단조 부품 및 이의 제조방법을 제공하고자 함에 있다.
It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a non-tempered steel composition which is improved in strength, light in weight and cost reduced by additionally adding vanadium (V) and titanium (Ti) And a method for manufacturing the same.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 비조질강 조성물은 탄소(C), 실리콘(Si), 망간(Mn), 황(S), 크롬(Cr), 바나듐(V) 및 질소(N)를 포함하고, 티타늄(Ti) 및 잔부의 철(Fe)을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the non-tempered steel composition of the present invention comprises carbon, silicon, manganese, sulfur, chromium, vanadium and nitrogen, , And further comprises titanium (Ti) and the balance iron (Fe).
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 티타늄(Ti)은 상기 조성물 전체 중량 대비 0.01 내지 0.2 중량% 인 것이 바람직하다.In an embodiment of the present invention, titanium (Ti) is preferably 0.01 to 0.2% by weight based on the total weight of the composition.
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 비조질강 조성물은 탄소(C) 0.30 내지 0.55 중량%, 실리콘(Si) 0.8 내지 1.2 중량%, 망간(Mn) 0.8 내지 1.20 중량%, 황(S) 0.06 중량% 초과 0.10 중량% 이하, 크롬(Cr) 0 중량% 초과 0.2 중량% 이하, 바나듐(V) 0.20 내지 0.35 중량% 및 질소(N) 0.005 내지 0.020 중량 %인 것이 바람직하다.In one embodiment of the present invention, the non-tempered steel composition comprises 0.30 to 0.55 wt% of carbon (C), 0.8 to 1.2 wt% of silicon (Si), 0.8 to 1.20 wt% of manganese (Mn) (V) and 0.005 to 0.020% by weight of nitrogen (N), more preferably not more than 0.10% by weight, more than 0% by weight and less than 0.2% by weight of chromium (Cr)
또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 열간 단조 부품은 상기 비조질강 조성물을 포함하는 강도가 향상된 열간 단조 부품인 것을 특징으로 한다.In order to achieve still another object, the hot forged part of the present invention is characterized by being a hot forged part having improved strength including the non-tempered steel composition.
또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 강도가 향상된 열간 단조 부품의 제조 방법은 상기 비조질강 조성물을 1200 내지 1300 ℃의 온도 범위에서 가열하는 단계, 상기 가열된 비조질강 조성물을 1000 내지 1200 ℃의 온도 범위에서 열간 단조 처리하는 단계, 상기 열간 단조 처리된 비조질강 조성물을 트리밍(Trimming) 및 피어싱(Piercing) 처리하는 단계, 상기 트리밍 및 피어싱 처리된 비조질강 조성물을 열간 코이닝(Coining) 처리하는 단계, 상기 열간 코이닝 처리된 비조질강 조성물을 600 ℃까지 제어 냉각하는 단계, 상기 제어 냉각된 비조질강 조성물을 연속 가열 벨트로에서 550 내지 650 ℃의 온도 범위로 온간 유지하는 단계, 상기 온간 유지된 비조질강 조성물을 숏 블라스트 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a hot forged part, the method including the steps of heating the non-tempered steel composition at a temperature in the range of 1200 to 1300 캜, heating the un- A step of subjecting the non-tempered steel composition subjected to the hot forging treatment to a trimming and a piercing treatment, a step of subjecting the non-tempered steel composition subjected to the trimming and piercing treatment to a hot coining treatment Cooling the uncoated steel composition subjected to the hot coining treatment to 600 ° C; keeping the controlled cooled unconstrained steel composition in a temperature range of 550 to 650 ° C on a continuous heating belt; Blast-treating the composition of the present invention.
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 열간 코이닝 처리하는 단계는 800 내지 1000 ℃의 온도 범위에서 열간 코이닝 처리하는 것이 바람직하다.In addition, the step of performing hot coining according to an embodiment of the present invention is preferably performed by hot coining in a temperature range of 800 to 1000 ° C.
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 제어 냉각하는 단계는 냉각속도가 3 ℃/sec 인 것이 바람직하다.Further, in the control cooling step according to an embodiment of the present invention, the cooling rate is preferably 3 DEG C / sec.
또한, 본 발명의 일실시예로 상기 온간 유지하는 단계는 잔류 응력이 제거될 때까지 20분 이상 온간 유지하는 것이 바람직하다.
Further, in the embodiment of the present invention, it is preferable that the warming step is maintained warm for 20 minutes or more until the residual stress is removed.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 효과는, 종래의 비조질강 조성물과 비교하여 내구성이 향상되고 부품이 경량화되어 고출력 엔진 등의 가혹한 조건에도 적용가능한 장점이 있다. The advantage of the present invention having the above-described structure is that the durability is improved and the weight of the component is reduced as compared with the conventional non-tempered steel composition, so that the present invention can be applied to harsh conditions such as a high output engine.
또한, 본 발명에 의해 냉각 후 숏 블라스트 공정을 생략하고, 잔류응력 제거 열처리 공정을 단축하여 전체 공정을 단순화함에 따라 공정 기간을 단축하고 이에 따른 원가를 절감하는 효과가 있다.Further, according to the present invention, the shot blast process is omitted after cooling and the residual stress relief heat treatment process is shortened to simplify the entire process, thereby shortening the process time and reducing the cost.
뿐만 아니라, 종래 냉간 코이닝 공정과 달리 코이닝 자국이 거의 남지 않아 노치 효과에 의한 부품의 내구성이 저하되지 않는 장점이 있다.
In addition, unlike the conventional cold coining process, there is an advantage in that the durability of parts due to the notch effect is not lowered because the coining marks are hardly left.
도 1은 종래의 비조질강 조성물을 포함하는 열간 단조 부품의 제조방법을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 비조질강 조성물을 포함하는 강도가 향상된 열간 단조 부품의 제조방법을 나타낸 모식도이다.
도 3은 실시예 1, 실시예 3 및 비교예 2의 회전수에 따른 피로강도를 나타낸 그래프이다.1 is a schematic view showing a method of manufacturing a hot forged part including a conventional non-tempered steel composition.
FIG. 2 is a schematic view showing a method of manufacturing a hot forged part having improved strength including the non-tempered steel composition of the present invention.
3 is a graph showing fatigue strength according to the rotational speeds of Examples 1, 3 and Comparative Example 2. FIG.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 일 관점에서 탄소(C), 실리콘(Si), 망간(Mn), 황(S), 크롬(Cr), 바나듐(V) 및 질소(N)를 포함하고, 티타늄(Ti) 및 잔부의 철(Fe)을 더 포함하는 비조질강 조성물에 관한 것이다.In one aspect, the present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device including at least one selected from the group consisting of carbon (C), silicon (Si), manganese (Mn), sulfur (S), chromium (Cr), vanadium (V) Iron (Fe) which is a non-welded steel composition.
~ 0.550.30
~ 0.55
~ 1.20.8
~ 1.2
~ 1.200.8
~ 1.20
~ 0.100.06
~ 0.10
이하0.2
Below
~ 0.350.20
~ 0.35
~ 0.0200.005
~ 0.020
~ 0.20.01
~ 0.2
상기 표 1은 본 발명에 의한 비조질강 조성물의 조성을 나타낸 것이다.Table 1 shows the composition of the non-tempered steel composition according to the present invention.
상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 의한 비조질강 조성물은, As shown in Table 1, in the non-tempered steel composition according to the present invention,
탄소(C) 0.30 내지 0.55 중량%, 실리콘(Si) 0.8 내지 1.2 중량%, 망간(Mn) 0.8 내지 1.20 중량%, 황(S) 0.06 중량% 초과 0.10 중량% 이하, 크롬(Cr) 0 중량% 초과 0.2 중량% 이하, 바나듐(V) 0.20 내지 0.35 중량% 및 질소(N) 0.005 내지 0.020 중량 %를 포함하고, (Si), 0.8 to 1.2 wt% of silicon (Si), 0.8 to 1.20 wt% of manganese (Mn), 0.06 wt% or more of sulfur (S), 0.10 wt% or less of chromium (Cr) (V) of from 0.20 to 0.35% by weight and nitrogen (N) of from 0.005 to 0.020% by weight,
티타늄(Ti) 0.01 내지 0.2 중량% 및 잔부의 철(Fe)을 더 포함한다.0.01 to 0.2% by weight of titanium (Ti) and the balance iron (Fe).
이 때, 상기 탄소(C)는 재료의 강도 및 경도를 증가시키고 미세합금원소가 탄화물을 석출하기 위한 필수적인 원소로서 원하는 기계적 강도를 얻기 위해 0.30 중량% 이상이 바람직하고, 연신율의 감소에 의한 냉간 가공성을 고려하여 0.55 중량% 이하가 바람직하다.At this time, the carbon (C) is preferably at least 0.30% by weight in order to increase the strength and hardness of the material and to obtain the desired mechanical strength as an element essential for the deposition of the carbide by the fine alloy element, It is preferably 0.55% by weight or less.
또한, 상기 실리콘(Si)은 커넥팅로드 대단부의 파단 분할을 용이하게 하기 위한 안정화 원소로서 페라이트 기지조직 강화를 위해 0.8 중량% 이상이 바람직하고, 부품의 취하 가능성을 고려하여 1.2 중량% 이하가 바람직하다.The silicon (Si) is preferably at least 0.8% by weight for strengthening the ferrite matrix structure as a stabilizing element for facilitating breakage of the connecting rod large end portion, and is preferably 1.2% by weight or less in consideration of the possibility of component removal .
또한, 상기 망간(Mn)은 탈산 또는 탈황제로서, 황화망간(MnS) 개재물(Inclusion)을 생성하고 인성의 증가를 방지하는데, 원하는 기계적 강도를 얻기 위해 0.8 중량% 이상이 바람직하고, 유해한 원소로 작용하는 것을 방지하기 위해 1.20 중량% 이하가 바람직하다.The manganese (Mn) is a deoxidation or desulfurizing agent which produces manganese sulfide (MnS) inclusion and prevents an increase in toughness. In order to obtain a desired mechanical strength, the manganese (Mn) preferably has a content of not less than 0.8 wt% It is preferably 1.20% by weight or less.
또한, 상기 황(S)은 망간(Mn)과 결합하여 황화망간(MnS) 개재물을 생성하여 가공성을 향상시키는 원소로서, 고강도강의 가공성 향상을 위해 0.06 중량% 초과가 바람직하고, 열간 가공성 저하에 따른 결함을 고려하여 0.10 중량% 이하가 바람직하다.The sulfur (S) is an element which bonds with manganese (Mn) to produce manganese sulfide (MnS) inclusions and improves the workability. In order to improve the workability of the high strength steel, it is preferably more than 0.06% by weight, Considering the defect, it is preferably 0.10% by weight or less.
또한, 상기 크롬(Cr)은 소입성을 향상시키는 원소로 강도를 증가시키는바 0 중량% 초과가 바람직하고, 고가인바 소재의 원가 및 경제성을 고려하여 0.2 중량% 이하가 바람직하다.In addition, the chromium (Cr) is an element which improves the incombustibility and increases the strength. It is preferably more than 0% by weight, and is preferably 0.2% by weight or less in view of the cost and economical efficiency of the expensive furnace material.
또한, 상기 바나듐(V)은 미세한 바나듐 탄질화물(VCN)을 석출시켜 재료의 강도를 향상시키는 원소로서, 원하는 피로강도를 얻기 위해 0.20 중량% 이상이 바람직하고, 취성 증가 및 원가 상승을 고려하여 0.35 중량% 이하가 바람직하다.The vanadium (V) is an element for increasing the strength of a material by precipitating fine vanadium carbonitrides (VCN). In order to obtain a desired fatigue strength, vanadium (V) is preferably not less than 0.20 wt% By weight or less is preferable.
또한, 상기 질소(N)는 바나듐(V)과 결합하여 바나듐 탄질화물(VCN) 및 티타늄(Ti)과 결합하여 티타늄 탄질화물(TiCN)을 석출시키는 원소로서, 충분한 미세 석출물 생성을 위해 0.005 중량% 이상이 바람직하고, 강도 저하 및 첨가에 의한 효과의 포화를 고려하여 0.020 중량% 이하가 바람직하다.The nitrogen (N) is an element which binds with vanadium (V) and binds to vanadium carbonitrides (VCN) and titanium (Ti) to precipitate titanium carbonitride (TiCN) Or more, and it is preferably 0.020% by weight or less in consideration of the strength reduction and saturation of the effect due to the addition.
또한, 상기 티타늄(Ti)은 티타늄 탄질화물(TiCN)을 생성하여 결정립 미세화에 의한 항복강도 및 피로강도를 상승시키는 원소로서, 충분한 미세 석출물 생성을 위해 0.01 중량% 이상이 바람직하고, 취하를 고려하여 0.2 중량% 이하가 바람직하다.
The titanium (Ti) is an element which increases the yield strength and the fatigue strength due to grain refinement by producing titanium carbonitride (TiCN). It is preferably 0.01% by weight or more for the purpose of generating sufficient fine precipitates, 0.2% by weight or less is preferable.
본 발명은 다른 관점에서 상기 조성물을 포함하는 강도가 향상된 열간 단조 부품 및 이의 제조방법에 관한 것이다.In another aspect, the present invention relates to a hot-forged part having improved strength comprising the composition and a method of manufacturing the same.
이 때, 단조(Forging)란 금속을 소성 유동이 잘 되는 상태에서 정적 또는 동적인 압력을 가하여 결정립을 미세화시키고, 조직을 균일화 시키는 동시에 소정의 형상으로 성형하는 가공을 의미하며, 특히 재결정 온도 이상으로 가열하여 단조하는 것을 열간 단조라 하는데, 자동차용 커넥팅 로드 및 크랭크 축 등이 비조질강 조성물을 포함하는 대표적인 열간 단조 부품이다. Forging refers to a process of finely grinding a crystal by applying a static or dynamic pressure in a state in which a plastic is flowed well to a metal to uniformize the texture and to shape it into a predetermined shape, Heating and forging are referred to as hot forging, and automobile connecting rods and crank shafts are typical hot forged parts including a non-tempered steel composition.
도 2는 본 발명의 비조질강 조성물을 포함하는 강도가 향상된 열간 단조 부품의 제조방법을 나타낸 모식도이다.FIG. 2 is a schematic view showing a method of manufacturing a hot forged part having improved strength including the non-tempered steel composition of the present invention.
도시된 바와 같이, 종래의 비조질강 조성물을 이용한 열간 단조 부품의 제조방법처럼 먼저 상기 비조질강 조성물을 1200 내지 1300 ℃의 온도 범위에서 가열한다.As shown in the figure, the non-tempered steel composition is first heated in a temperature range of 1200 to 1300 ° C as in the conventional method of manufacturing a hot forged part using a non-tempered steel composition.
그 다음, 상기 가열된 비조질강 조성물을 1000 내지 1200 ℃의 온도 범위에서 버스터(Buster) 공정, 대략적인 형상을 만들기 위해 브로커 금형(Blocker-Die)을 사용하는 브로커(Blocker) 공정 및 최종 형상을 제조하기 위해 피니샤 금형(Finisher-Die)을 사용하는 피니샤 공정으로 구성되는 열간 단조 처리를 한다.Then, the heated unconditioned steel composition is subjected to a buster process at a temperature range of 1000 to 1200 ° C, a broker process using a broker-die to make an approximate shape, A hot forging process comprising a finisher process using a finisher-die is performed.
그 후, 상기 열간 단조 처리된 비조질강 조성물을 플래시(Flash) 등 외곽에 얇은 박판으로 형성된 여분의 금속을 제거하는 작업인 트리밍(Trimming) 및 펀치 등을 이용한 피어싱(Piercing) 처리한다. Thereafter, the non-tempered steel composition subjected to the hot forging treatment is subjected to a piercing treatment such as trimming and punching, which is an operation of removing extra metal formed as a thin thin plate on the outer surface of a flash or the like.
다만, 상기 공정 후 종래에 제어 냉각 처리한 것과 달리 먼저 코이닝(Coining) 처리하는데, 상기 코이닝은 보다 정밀한 공차와 매끄러운 표면을 얻기 위해 단조품의 전면 또는 일부분에 압력을 가하는 작업으로 벤딩 및 두께 치수의 교정을 위해 실시한다.Unlike the conventional control cooling process, the coining process is performed first. The coining is a process of applying pressure to the front or a part of the forged product in order to obtain a more precise tolerance and a smooth surface. The bending and thickness dimensions For the calibration.
이 때, 상기 코이닝 처리에 의한 코이닝 자국으로 노치 효과가 발생되는 것을 방지하기 위해 800 ℃ 이상, 상기 코이닝 처리에 의한 충분한 효과를 얻기 위해 1000 ℃ 이하에서 코이닝 처리하는 것이 바람직하다. At this time, in order to prevent the occurrence of the notch effect by the coining process by the coining process, it is preferable to perform the coining process at a temperature of 800 占 폚 or more and 1000 占 폚 or less to obtain a sufficient effect by the coining process.
그 다음, 상기 코이닝 처리된 비조질강 조성물을 600 ℃까지 제어 냉각하는데, 원하는 강도 등의 물성을 얻기 위해서는 베이나이트의 생성을 최소화하고 페라이트-펄라이트 조직으로 상변태시켜야 하는바, 냉각 속도가 3℃/s의 속도인 것이 바람직하다. 즉, 냉각 속도가 지나치게 느리면 베이나이트가 생성되고, 급냉시키면 마르텐사이트가 생성되는바 적절히 조절할 필요가 있다. Next, in order to obtain the desired strength and other physical properties, the uncoated steel composition subjected to the coining treatment is controlled and cooled to 600 ° C. In order to minimize the formation of bainite and convert it into a ferrite-pearlite structure, s. < / RTI > That is, if the cooling rate is excessively low, bainite is generated, and if it is quenched, martensite is generated, and it is necessary to appropriately adjust it.
그 후, 상기 열간 코이닝 및 냉각과정에서 생긴 잔류응력을 제거하기 위해 덮개가 씌어진 연속 가열 벨트로에서 550 내지 650 ℃의 온도 범위로 온간 유지하는데, 상기 온도 범위에서 잔류 응력이 제거될 때까지 적어도 20 분 이상 온간 유지하는 것이 바람직하다.Thereafter, it is warmed to a temperature range of 550 to 650 ° C in a continuous heating belt covered with a cover to remove residual stress generated in the hot coining and cooling process, at least until the residual stress is removed in the temperature range It is desirable to keep warm for 20 minutes or more.
그 후 상기 온간 유지된 비조질강 조성물의 표면을 매끄럽게 하기 위해 숏 블라스트 처리한다. Thereafter, the surface of the non-tempered steel composition maintained in the warm state is shot blasted to smooth the surface.
즉, 종래의 비조질강 조성물을 포함하는 열간 단조 부품의 제조방법 중 제어 냉각 후 별도의 숏 블라스트 공정을 생략하고, 냉간 코이닝이 아닌 열간 코이닝에 의해 잔류응력이 적게 발생됨에 따라 이를 제거하기 위한 응력 제거 열처리 공정의 시간이 단축되어 결과적으로 제조 원가가 절감된다.That is, in the method of manufacturing a hot forged part including a conventional non-tempered steel composition, a separate shot blasting process is omitted after control cooling, and residual stress is reduced due to hot coining rather than cold coining, The time required for the stress relief heat treatment process is shortened, and as a result, the manufacturing cost is reduced.
뿐만 아니라, 열간 코이닝에 의한 코이닝 자국이 거의 남지 않아 노치 현상으로 인한 부품의 내구성 저하의 문제가 발생되지 않는다.
In addition, since the coining marks are hardly left by hot coining, there is no problem of durability degradation of parts due to the notch phenomenon.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are merely illustrative of the present invention and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these embodiments.
division
(단, YS : 항복강도(Yield Strength), TS : 인장강도(Tensile Strength))(YS: Yield Strength, TS: Tensile Strength)
상기 표 2는 비조질강 조성물 및 이를 포함하는 열간 단조 부품의 제조방법에 의한 기계적 성질을 나타낸 표이다.Table 2 is a table showing the mechanical properties of a non-tempered steel composition and a method of manufacturing hot forged parts including the same.
구체적으로, 비교예 1 및 비교예 2는 종래 비조질강 조성물 및 이를 포함하는 열간 단조 부품의 제조방법에 의한 기계적 성질을 나타낸 것이며,Specifically, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 show mechanical properties of a conventional non-tempered steel composition and a hot forged part including the same,
실시예 2는 티타늄(Ti)을 첨가하였지만 본 발명의 조성비를 만족하지 않는 비조질강 조성물 및 이를 포함하는 열간 단조 부품의 제조방법에 의한 기계적 성질을 나타낸 것이고,Example 2 shows the mechanical properties of a non-tempered steel composition containing titanium (Ti) but not satisfying the composition ratio of the present invention and a method of manufacturing a hot forged part including the same.
실시예 4는 본 발명의 비조질강 조성물의 다른 조성비는 만족하지만 티타늄(Ti)을 첨가하지 않은 비조질강 조성물 및 이를 포함하는 열간 단조 부품의 제조방법에 의한 기계적 성질을 나타낸 것이다.Example 4 shows the mechanical properties of the non-tempered steel composition without the addition of titanium (Ti) and the method of manufacturing the hot forged part including the same, although the composition ratio of the non-tempered steel composition of the present invention is satisfactory.
또한, 실시예 1 및 실시예 3은 본 발명의 비조질강 조성물 및 이를 포함하는 열간 단조 부품의 제조방법에 의한 기계적 성질을 나타낸 것인데, 표시된 바와 같이 항복강도, 인장강도 및 피로강도 모두가 가장 우수한 값을 가짐을 알 수 있다. Examples 1 and 3 show the mechanical properties of the unconstrained steel composition of the present invention and the method of manufacturing the hot forged part including the same, wherein the yield strength, the tensile strength, and the fatigue strength are both excellent . ≪ / RTI >
도 3은 실시예 1, 실시예 3 및 비교예 2의 회전수에 따른 피로강도를 나타낸 그래프인데, 도시된 바와 같이 실시예 1 및 실시예 3의 피로강도가 비교예 2보다 전범위에서 높은 값을 가짐을 확인할 수 있다.Fig. 3 is a graph showing fatigue strengths according to the rotational speeds of Examples 1, 3 and Comparative Example 2. As shown in Fig. 3, the fatigue strengths of Examples 1 and 3 were higher than those of Comparative Example 2 .
이와 같이, 본 발명의 비조질강 조성물, 이를 포함하는 강도가 향상된 열간 단조 부품 및 이의 제조방법은 종래의 기술과 비교하여 인장강도가 10%, 항복강도가 20% 및 피로강도가 15% 향상되며, 조성비를 조절함으로써 중량이 15% 감소되고(1.6L 디젤 엔진 기준 : 0.33kg/대), 제조 공정을 단순화함에 따라 제조 원가가 절감되어 커넥팅로드 및 크랭크 축 등의 열간 단조 부품에 적합하게 이용될 수 있다. As described above, the non-tempered steel composition of the present invention, the hot forged part having improved strength, and the manufacturing method thereof have tensile strength of 10%, yield strength of 20% and fatigue strength of 15% By adjusting the composition ratio, the weight is reduced by 15% (based on 1.6L diesel engine: 0.33kg / unit). By simplifying the manufacturing process, manufacturing costs can be reduced and it can be used for hot forging parts such as connecting rods and crankshafts. have.
Claims (8)
(Si), 0.8 to 1.2 wt% of silicon (Si), 0.8 to 1.20 wt% of manganese (Mn), 0.06 wt% or more of sulfur (S), 0.10 wt% or less of chromium (Cr) (V), 0.005 to 0.020 wt% of nitrogen (N), 0.01 to 0.2 wt% of titanium (Ti), and the balance iron (Fe).
An improved strength hot forged part comprising the non-tempered steel composition of claim 1.
상기 가열된 비조질강 조성물을 1000 내지 1200 ℃의 온도 범위에서 열간 단조 처리하는 단계;
상기 열간 단조 처리된 비조질강 조성물을 트리밍(Trimming) 및 피어싱(Piercing) 처리하는 단계;
상기 트리밍 및 피어싱 처리된 비조질강 조성물을 열간 코이닝(Coining) 처리하는 단계;
상기 열간 코이닝 처리된 비조질강 조성물을 600 ℃까지 제어 냉각하는 단계;
상기 제어 냉각된 비조질강 조성물을 연속 가열 벨트로에서 550 내지 650 ℃의 온도 범위로 온간 유지하는 단계;
상기 온간 유지된 비조질강 조성물을 숏 블라스트 처리하는 단계; 를 포함하는 강도가 향상된 열간 단조 부품의 제조방법.
(C), silicon (Si), manganese (Mn), sulfur (S), chromium (Cr), vanadium (V), nitrogen (N), titanium Heating the vaginal composition at a temperature ranging from 1200 to 1300 캜;
Hot forging the heated uncondensed steel composition at a temperature in the range of 1000 to 1200 캜;
Treating the hot-forged untreated steel composition by trimming and piercing;
Subjecting the non-tempered steel composition subjected to the trimming and piercing treatment to a hot coining treatment;
Cooling the uncoated steel composition subjected to hot coining to 600 ° C;
Maintaining the controlled-cooled un-tempered steel composition in a continuous heating belt at a temperature ranging from 550 to 650 캜;
Blast-treating the non-tempered steel composition that is kept warm; And the strength of the hot forged part is improved.
6. The method of claim 5, wherein the hot coining step comprises hot coining at a temperature ranging from 800 to 1000 < 0 > C.
The method of manufacturing a hot forged part according to claim 5, wherein the controlled cooling step has a cooling rate of 3 DEG C / sec.
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