KR102042061B1 - High-strength wire rod and steel with excellent hydrogen retardation resistance and manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

수소지연파괴 저항성이 우수한 고강도 선재가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 선재에 따르면, 중량%로, C: 0.4 내지 0.6%, Si: 0.2 내지 2.0%, Mn: 0.2 내지 1.0%, Cr: 1.0% 이하(0 제외), N: 0.005% 이하(0 제외), P: 0.015% 이하(0 제외), S: 0.010% 이하(0 제외), 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,
Mo: 0.4 내지 0.8% 과 V: 0.1 내지 0.4%를 택일적으로 포함하고,
30nm 미만의 XmCn (m=0.1~0.9, n=0.1~0.9, X= Fe+Cr+Mo) 탄화물 또는 30nm 이하의 YmCn(m=0.1~0.9, n=0.1~0.9, Y= Fe+Cr+V) 탄화물을 포함한다.
Disclosed is a high strength wire rod having excellent hydrogen delayed fracture resistance. According to the wire rod according to an embodiment of the present invention, in weight%, C: 0.4 to 0.6%, Si: 0.2 to 2.0%, Mn: 0.2 to 1.0%, Cr: 1.0% or less (excluding 0), N: 0.005 % Or less (excluding 0), P: 0.015% or less (excluding 0), S: 0.010% or less (excluding 0), balance Fe and inevitable impurities,
Alternatively Mo: 0.4-0.8% and V: 0.1-0.4%,
XmCn less than 30 nm (m = 0.1 to 0.9, n = 0.1 to 0.9, X = Fe + Cr + Mo) carbide or less than 30 nm YmCn (m = 0.1 to 0.9, n = 0.1 to 0.9, Y = Fe + Cr + V) carbides.

Description

수소지연파괴 저항성이 우수한 고강도 선재, 강재 및 이들의 제조방법{HIGH-STRENGTH WIRE ROD AND STEEL WITH EXCELLENT HYDROGEN RETARDATION RESISTANCE AND MANUFACTURING THE SAME}High-strength wires, steels and methods of manufacturing them with excellent hydrogen delay fracture resistance {{HIGH-STRENGTH WIRE ROD AND STEEL WITH EXCELLENT HYDROGEN RETARDATION RESISTANCE AND MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 수소지연파괴 저항성이 우수한 고강도 강재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금 조성, 미세조직 및 탄화물 제어를 통해 고강도와 함께 우수한 내수소지연파괴 특성을 확보할 수 있는 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high-strength steel having excellent hydrogen delaying resistance and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a steel material capable of securing high strength and excellent hydrogen delaying fracture characteristics through controlling alloy composition, microstructure, and carbide. It relates to a manufacturing method.

최근 철강 재료는 Al과 같은 비철 재료의 발전과, 각종 환경 규제에 대응하기 위해 고강도화를 지속적으로 도모하고 있다. 자동차 시장에서는 차량의 경량화와 엔진의 소형화를 위해 꾸준히 고강도 선재에 대한 수요가 증가하고 있으며, 건축용 시장에서는 건축 기간의 단축을 위해 고강도 볼트에 대한 수요가 증가하고 있다. In recent years, steel materials have been continuously strengthened to meet the development of nonferrous materials such as Al and various environmental regulations. In the automotive market, the demand for high strength wire rods is steadily increasing to reduce the weight of the vehicle and the size of the engine. In the construction market, the demand for high strength bolts is increasing to shorten the construction period.

문제는 철강재료에서 1.2 GPa이상의 고강도화 시 수소지연파괴 저항성이 현저히 감소하기 때문에 1.2 GPa 이상의 고강도화 제품은 설계시 필수적으로 수소지연파괴 저항성에 대한 검증을 요구하게 된다. 특히 선재 제품들 중 대부분의 고강도화 제품들은 템퍼드 마르텐사이트(Tempered-Martensite) 조직강이다. 템퍼드 마르텐사이트 조직강은 철강 소재의 다른 조직들, 즉 펄라이트(Pearlite), 오스테나이트(Austenite)와 같은 조직에 비해 특히 더 수소지연파괴에 취약하다. The problem is that since the strength of hydrogen delayed fracture is significantly reduced when the strength of steel is higher than 1.2 GPa, it is necessary to verify the resistance of hydrogen delayed fracture in the design. Most of the hardened products, in particular, are made of Tempered-Martensite steel. Tempered martensitic steel is particularly more susceptible to hydrogen delay failure than other steel-based structures, such as pearlite and austenite.

이러한 템퍼드 마르텐사이트 조직을 가지는 고강도 재료에서 수소지연파괴 저항성을 향상시키기 위해서는 1) 강재의 부식 특성 향상, 2) 입계의 미세화, 3) 응력 집중 완화, 4) 오스테나이트 입계를 취화시키는 P와 S의 최소화 등의 방법이 있다. To improve hydrogen delayed fracture resistance in high-strength materials with such tempered martensitic structure, 1) improved corrosion characteristics of steel materials, 2) refinement of grain boundaries, 3) relaxation of stress concentrations, and 4) P and S embrittling austenite grain boundaries. There is a method such as minimizing.

이중 가장 확실한 방법 중 하나는 탄화물을 사용해 재료 내부에서 수소의 움직임을 제어하는 것이다. 템퍼드 마르텐사이트 조직강에서 탄화물을 형성시킬 수 있는 원소들은 Cr, V, Mo, Ti, Nb 등이 있다. 그러나 이러한 탄화물들은 때로는 함께 첨가하면 복합 탄화물을 형성하여 석출되기도 하기 때문에 합금 원소 첨가에 따라서 탄화물이 형성되는 경우의 수가 매우 많다. 따라서 아직까지 어떤 탄화물이 현재 수소지연파괴 저항성 향상에 명확하게 도움이 되는지 밝혀진 적이 없기에 사용에 어려움이 있다. One of the surest ways is to use carbides to control the movement of hydrogen inside the material. Elements that can form carbide in tempered martensitic steels include Cr, V, Mo, Ti, and Nb. However, since these carbides sometimes form complex carbides when they are added together, the carbides are formed in accordance with the addition of alloying elements. Therefore, it is difficult to use because it has not yet been identified which carbide is currently helpful in improving the resistance to hydrogen delayed fracture.

본 발명의 일 측면은, 합금 조성과 제조방법을 통해, 탄화물의 형성을 제어함으로써 수소지연파괴 저항성이 우수한 고강도 템퍼드 마르텐사이트 강재 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.One aspect of the present invention is to provide a high-strength tempered martensitic steel having excellent hydrogen delay fracture resistance by controlling the formation of carbides through an alloy composition and a manufacturing method and a manufacturing method thereof.

본 발명의 일 측면에 따른 수소지연파괴 저항성이 우수한 고강도 선재에 따르면, 중량%로, C: 0.4 내지 0.6%, Si: 0.2 내지 2.0%, Mn: 0.2 내지 1.0%, Cr: 1.0% 이하(0 제외), N: 0.005% 이하(0 제외), P: 0.015% 이하(0 제외), S: 0.010% 이하(0 제외), 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, Mo: 0.4 내지 0.8% 과 V: 0.1 내지 0.4%를 택일적으로 포함하고, 30nm 이하의 XmCn (m=0.1~0.9, n=0.1~0.9, X= Fe+Cr+Mo) 탄화물 또는 30nm 이하의 YmCn(m=0.1~0.9, n=0.1~0.9, Y= Fe+Cr+V) 탄화물을 포함할 수 있다. According to the high-strength wire rod excellent in hydrogen delayed fracture resistance according to an aspect of the present invention, in weight%, C: 0.4 to 0.6%, Si: 0.2 to 2.0%, Mn: 0.2 to 1.0%, Cr: 1.0% or less (0 N: 0.005% or less (excluding 0), P: 0.015% or less (excluding 0), S: 0.010% or less (excluding 0), balance Fe and inevitable impurities, Mo: 0.4-0.8% and V : Alternatively containing 0.1 to 0.4% of XmCn (m = 0.1 to 0.9, n = 0.1 to 0.9, X = Fe + Cr + Mo) carbide or 30 nm or less of YmCn (m = 0.1 to 0.9, n = 0.1 ~ 0.9, Y = Fe + Cr + V) carbides may be included.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수소지연파괴 저항성이 우수한 고강도 선재는 Al: 0.010 내지 0.10%, Cu: 0.1 내지 0.3%를 더 포함할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the high strength wire rod having excellent hydrogen delaying resistance may further include Al: 0.010 to 0.10%, Cu: 0.1 to 0.3%.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 수소지연파괴 저항성이 우수한 고강도 선재는 C + Mo: 1.2% 이하(0은 제외) 또는 C + V: 0.8% 이하(0은 제외)를 만족할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the high strength wire having excellent hydrogen delaying resistance may satisfy C + Mo: 1.2% or less (excluding 0) or C + V: 0.8% or less (excluding 0). .

본 발명의 다른 일 측면에 따른 수소지연파괴 저항성이 우수한 고강도 선재의 제조방법에 따르면, 중량%로, C: 0.4 내지 0.6%, Si: 0.2 내지 2.0%, Mn: 0.2 내지 1.0%, Cr: 1.0% 이하(0 제외), Mo: 0.4 내지 0.8% 또는 V: 0.1 내지 0.4%, N: 0.005% 이하(0 제외), P: 0.015% 이하(0 제외), S: 0.010% 이하(0 제외), 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 강편을 1,000 내지 1,200℃의 온도범위로 가열하는 단계; 상기 가열된 상편을 800 내지 1,100℃의 온도범위에서 최종 열간압연하여 선재를 얻는 단계; 및 상기 선재를 0.15 내지 1.5℃/s의 냉각속도로 냉각하는 단계;를 포함할 수 있다. According to the method for producing a high strength wire rod having excellent hydrogen delaying resistance according to another aspect of the present invention, in weight%, C: 0.4 to 0.6%, Si: 0.2 to 2.0%, Mn: 0.2 to 1.0%, Cr: 1.0 % Or less (excluding 0), Mo: 0.4 to 0.8% or V: 0.1 to 0.4%, N: 0.005% or less (excluding 0), P: 0.015% or less (excluding 0), S: 0.010% or less (excluding 0) Heating the steel strip including the balance Fe and unavoidable impurities to a temperature range of 1,000 to 1,200 ° C .; Finally hot rolling the heated upper piece in a temperature range of 800 to 1,100 ° C. to obtain a wire rod; And cooling the wire at a cooling rate of 0.15 to 1.5 ° C./s.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 수소지연파괴 저항성이 우수한 볼트용 강재에 따르면, 중량%로, C: 0.4 내지 0.6%, Si: 0.2 내지 2.0%, Mn: 0.2 내지 1.0%, Cr: 1.0% 이하(0 제외), N: 0.005% 이하(0 제외), P: 0.015% 이하(0 제외), S: 0.010% 이하(0 제외), 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, Mo: 0.4 내지 0.8% 과 V: 0.1 내지 0.4%를 택일적으로 포함하고, 미세조직은 면적분율로, 템퍼드 마르텐사이트 90% 이상, 잔류 오스테나이트를 10% 이하를 포함하고, 내부에 2 내지 5nm 크기의 XC (X=Fe+Cr+Mo) 탄화물 또는 10nm 이하의 판상형 Y4C3(Y=Fe+Cr+V) 탄화물을 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a steel for bolts having excellent hydrogen delaying resistance, in weight%, C: 0.4 to 0.6%, Si: 0.2 to 2.0%, Mn: 0.2 to 1.0%, Cr: 1.0% Or less (excluding 0), N: 0.005% or less (excluding 0), P: 0.015% or less (excluding 0), S: 0.010% or less (excluding 0), remainder Fe and inevitable impurities, Mo: 0.4 to 0.8 % And V: alternatively 0.1 to 0.4%, the microstructure comprises an area fraction, 90% or more of tempered martensite, 10% or less of retained austenite, XC ( X = Fe + Cr + Mo) carbide or plate-like Y 4 C 3 (Y = Fe + Cr + V) carbide of 10 nm or less.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄화물의 단위 면적당 분포밀도는 1 내지 40개/㎛2일 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the distribution density per unit area of the carbide may be 1 to 40 / m 2 .

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 인장강도는 1300MPa 이상일 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the tensile strength may be 1300MPa or more.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 수소지연파괴 저항성이 우수한 볼트용 강재의 제조방법에 따르면, 중량%로, C: 0.4 내지 0.6%, Si: 0.2 내지 2.0%, Mn: 0.2 내지 1.0%, Cr: 1.0% 이하(0 제외), Mo: 0.4 내지 0.8% 또는 V: 0.1 내지 0.4%, N: 0.005% 이하(0 제외), P: 0.015% 이하(0 제외), S: 0.010% 이하(0 제외), 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 선재를 900 내지 1,000℃의 온도범위로 가열하고 1시간 이내로 유지하는 단계; 상기 가열된 선재를 60℃의 온도범위까지 급냉하고 1 내지 15분 유지하는 단계; 상기 강재를 400 내지 700의 온도범위까지 재가열 후 30분에서 90분 동안 유지하는 단계; 및 상기 강재를 냉각하는 단계;를 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a bolt steel having excellent hydrogen delaying resistance, in weight%, C: 0.4 to 0.6%, Si: 0.2 to 2.0%, Mn: 0.2 to 1.0%, Cr : 1.0% or less (excluding 0), Mo: 0.4 to 0.8% or V: 0.1 to 0.4%, N: 0.005% or less (excluding 0), P: 0.015% or less (excluding 0), S: 0.010% or less (0 Heating the wire including the remaining Fe and unavoidable impurities to a temperature range of 900 to 1,000 ° C. and maintaining the temperature within 1 hour; Quenching the heated wire to a temperature range of 60 ° C. and maintaining it for 1 to 15 minutes; Maintaining the steel for 30 to 90 minutes after reheating to a temperature range of 400 to 700; And cooling the steel material.

본 발명에 따른 강재는 기지 조직을 템퍼드 마르텐사이트로 구성하고 수소를 트랩할 수 있는 탄화물을 제어함으로써 수소지연파괴 저항성이 우수하여 다양한 부식 환경에 노출되는 자동차, 구조물의 체결용 볼트 등의 소재로 적용이 가능하다.Steel according to the present invention is composed of a tempered martensite base structure and by controlling the carbide that can trap the hydrogen to excellent hydrogen delay fracture resistance, such as materials for fastening bolts for automobiles, structures exposed to various corrosion environments Application is possible.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발명예 2를 각 템퍼링 온도에서 가열한 후 수소를 약 24시간 충전한 뒤 (Charging density=10A/m2) 각 소재 별 Thermal Desorption Spectroscopy(이하, TDS)를 분석한 그래프이다.
도 2는 발명예 2의 판상형 Y4C3 탄화물을 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM)으로 촬영한 사진이다. 붉은 원으로 표시한 부분이 판상형 Y4C3탄화물을 나타낸다.
도 3은 발명예 1의 4nm의 미세한 XC 탄화물을 3DAP (3-Dimensional Atom Probe)로 관찰한 사진이다. 붉은 원으로 표시한 부분이 원형 XC 탄화물을 나타낸다.
도 4는 발명예 1, 2와 비교예 4, 5의 수소지연파괴 저항성 비교 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
FIG. 1 is a heat dissipation spectroscopy (hereinafter referred to as TDS) for each material after charging Inventive Example 2 according to an embodiment of the present invention at each tempering temperature and charging hydrogen for about 24 hours (Charging density = 10A / m 2 ). This is a graph analyzed.
Figure 2 is a photograph of the plate-shaped Y 4 C 3 carbide of the invention example 2 with a transmission electron microscope (Transmission Electron Microscope, TEM). A portion denoted by a red circle shows a plate-shaped Y 4 C 3 carbide.
3 is a photograph of 4 nm fine XC carbide of Inventive Example 1 observed with 3DAP (3-Dimensional Atom Probe). The red circle indicates the circular XC carbide.
4 is a graph showing the results of comparative tests of hydrogen delayed fracture resistance of Inventive Examples 1 and 2 and Comparative Examples 4 and 5. FIG.

이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.The following embodiments are presented to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. The present invention is not limited to the embodiments presented herein but may be embodied in other forms. The drawings may omit illustrations of parts not related to the description in order to clarify the present invention, and may be exaggerated to some extent in order to facilitate understanding.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates an exception.

본 발명의 일 측면에 따른 수소지연파괴 저항성이 우수한 고강도 선재는, 중량%로 C: 0.4 내지 0.6%, Si: 0.2 내지 2.0%, Mn: 0.2 내지 1.0%, Cr: 0.5 내지 1%, Mo: 0.4 내지 0.8% or V: 0.1 내지 0.4%, N: 0.005% 이하(0 제외), P: 0.015% 이하(0 제외), S: 0.010% 이하(0 제외), 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.High-strength wire rod excellent in hydrogen delayed fracture resistance according to an aspect of the present invention, C: 0.4 to 0.6%, Si: 0.2 to 2.0%, Mn: 0.2 to 1.0%, Cr: 0.5 to 1%, Mo: 0.4 to 0.8% or V: 0.1 to 0.4%, N: 0.005% or less (excluding 0), P: 0.015% or less (excluding 0), S: 0.010% or less (excluding 0), residual Fe and inevitable impurities .

이하, 본 발명의 실시예에서의 함금성분 함량의 수치 한정 이유에 대하여 설명한다. 이하에서는 특별한 언급이 없는 한 단위는 중량%이다.Hereinafter, the reason for the numerical limitation of the content of the alloying component in the embodiment of the present invention will be described. In the following, the unit is% by weight unless otherwise specified.

C의 함량은 0.4 내지 0.6%이다. The content of C is 0.4 to 0.6%.

탄소(C)는 제품의 강도를 확보하기 위해 0.4% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 다만, 그 함량이 과다할 경우, 판상형 템퍼드 마르텐사이트 조직이 형성되어 수소지연파괴 저항성이 취약해 지는 바, 그 상한을 0.6%로 한정할 수 있다. Carbon (C) is preferably added at least 0.4% to secure the strength of the product. However, if the content is excessive, the plate-shaped tempered martensite structure is formed, the hydrogen delayed fracture resistance is weak, the upper limit can be limited to 0.6%.

Si의 함량은 0.2 내지 2.0%이다.The content of Si is 0.2 to 2.0%.

실리콘(Si)은 탈산제로서 필요한 성분이며, 고용 강화를 통한 강도를 확보하기 위해 0.2 % 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 다만, 그 함량이 과다할 경우, 표면 탈탄을 유발하고, 재료의 가공에 어려움이 있기 때문에, 그 상한을 2.0%로 한정할 수 있다. Silicon (Si) is a necessary component as a deoxidizer, and it is preferable to add 0.2% or more to secure strength through solid solution strengthening. However, if the content is excessive, the surface decarburization occurs, and since the processing of the material is difficult, the upper limit can be limited to 2.0%.

Mn의 함량은 0.2 내지 1.0%이다.The content of Mn is 0.2 to 1.0%.

망간(Mn)은 경화능 향상 원소로, 고강도 템퍼드 마르텐 사이트 조직강을 만들기 위해 0.2% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 다만, 그 함량이 과다할 경우, 템퍼드 마르텐 사이트 조직강에서 Mn 함량이 높아짐에 따라 수소지연파괴 저항성 및 인성이 저하되는 문제가 있는 바, 그 상한을 1.0%로 한정할 수 있다. Manganese (Mn) is a hardenability improving element, and it is preferable to add 0.2% or more to make a high strength tempered martensitic steel. However, if the content is excessive, there is a problem in that the hydrogen delayed fracture resistance and toughness are deteriorated as the Mn content increases in the tempered martensitic steel. Therefore, the upper limit thereof may be limited to 1.0%.

Cr의 함량은 0.5 내지 1%이다.The content of Cr is 0.5 to 1%.

크롬(Cr)은 Mn 과 함께 경화능 향상에 유효하고, 부식 환경에서는 강의 내식성을 향상시키는 원소로 0.5%이상 첨가하는 것이 바람직하다. 다만, 그 함량이 과다할 경우, 수소지연파괴 저항성을 저하시킬 수 있는 M7C3 탄화물을 형성할 수 있어, 그 상한을 1%로 한정할 수 있다.Chromium (Cr) is effective for improving the hardenability together with Mn, and it is preferable to add 0.5% or more as an element to improve the corrosion resistance of steel in a corrosive environment. However, when the content is excessive, M 7 C 3 carbide may be formed, which may lower the hydrogen delayed fracture resistance, and the upper limit thereof may be limited to 1%.

Mo의 함량은 0.4 내지 0.8% 이다.The content of Mo is 0.4 to 0.8%.

몰리브덴(Mo)은 경화능 향상 및 입계 산화 억제에 효과적인 원소로, XC (X=Fe+Cr+Mo) 탄화물을 형성하는 바, 0.4% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 다만, 그 함량이 과다할 경우, 오스테나이트화 열처리 시 모두 용해되지 않고, 조대한 몰리브덴 탄화물이 형성되어 기계적 물성이 저하되거나 다른 종류의 탄화물이 형성될 수 있어, 그 상한을 0.8%로 한정할 수 있다. Molybdenum (Mo) is an element effective in improving the hardenability and inhibiting grain boundary oxidation, and when XC (X = Fe + Cr + Mo) carbide is formed, it is preferable to add 0.4% or more. However, if the content is excessive, all of the austenitization heat treatment does not dissolve, and coarse molybdenum carbides may be formed, thereby deteriorating mechanical properties or other types of carbides, and the upper limit thereof may be limited to 0.8%. have.

탄화물 생성과 관련하여, C 함량에 따라 Mo 첨가량 제어가 필요하다. 본 합금 조성에서는 C + Mo의 함량이 1.2%를 넘지 않도록 제한한다.With regard to carbide production, it is necessary to control the amount of Mo added depending on the C content. In this alloy composition, the content of C + Mo is limited not to exceed 1.2%.

V의 함량은 0.1 내지 0.4%이다.The content of V is 0.1 to 0.4%.

바나듐(V)은 VXC1 -X 탄화물을 형성하는 대표적 탄화물 형성 원소이다. 바나듐 탄화물은 Ti, Nb 탄화물들에 비해 상대적으로 고탄소에서도 오스테나이트화 열처리 시 재료내 용해될 수 있는 탄화물이기 때문에 상대적으로 Ti, Nb에 비해 제어가 용이하다. 그러나 몰리브덴과 같이 바나듐 탄화물도 조대한 탄화물 형성을 막기 위해 C 첨가량을 고려하여 C + V의 함량이 0.8%를 넘지 않도록 제어한다. Vanadium (V) is a representative carbide forming element that forms V X C 1 -X carbides. Vanadium carbide is relatively easier to control than Ti and Nb because it is a carbide that can be dissolved in the material during austenitization heat treatment even at a high carbon relative to Ti and Nb carbides. However, like molybdenum, vanadium carbide is controlled so that the content of C + V does not exceed 0.8% in consideration of the amount of C added to prevent coarse carbide formation.

추가적으로 바나듐은 몰리브덴과 함께 첨가시 판상형 형태의 Y4C3 (Y=Fe+Cr+V) 탄화물을 형성한다. 바나듐이 단독 첨가되었을 경우와 달리 복합 첨가되었을 경우, 수소취성 저항성 향상 대비 재료 내 수소 유입을 더 유발하므로, Mo 와 V를 택일적으로 첨가하여야 한다. 또한 V을 택일적으로 첨가할 경우에는, 오스테나이트화 열처리시 바나듐 탄화물을 조직 내 온전히 녹아들게 하기 위해 오스테나이트화 온도는 980℃도 근방으로 설정한다.In addition, vanadium, when added together with molybdenum, is Y 4 C 3 in the form of a plate. (Y = Fe + Cr + V) carbide is formed. Unlike the case in which vanadium is added alone, when it is added in combination, Mo and V should be added alternatively because it causes more hydrogen inflow compared to improvement in hydrogen embrittlement resistance. In the case where V is alternatively added, the austenitization temperature is set near 980 ° C. in order to completely dissolve vanadium carbide in the tissue during the austenitization heat treatment.

N의 함량은 0.006% 이하이다. The content of N is 0.006% or less.

질소(N)는 질소 불순물로 관리하며, 바나듐과 결합하여 열처리시에 용해되지 않는 조대한 VN 석출물을 형성하여 바나듐 탄화물 형성을 억제하는 바, 그 상한을 0.006%로 한정할 수 있다.Nitrogen (N) is managed as a nitrogen impurity, in combination with vanadium to form coarse VN precipitates which do not dissolve during heat treatment to inhibit vanadium carbide formation, so the upper limit can be limited to 0.006%.

P의 함량은 0.015% 이하이다.The content of P is 0.015% or less.

인(P)은 불가피하게 함유되는 불순물로, 결정립계에 편석되어 인성을 저하시키고, 수소지연파괴 저항성을 저하시키므로 그 함량을 가능한 낮게 관리하는 것이 바람직하다. 이론상 P의 함량은 0 %로 제어하는 것이 유리하나, 제조 공정상 필연적으로 함유될 수 밖에 없다. 따라서 그 상한을 관리하는 것이 중요하며, 본 발명에서는 그 상한을 0.015%로 한정할 수 있다.Phosphorus (P) is an impurity contained inevitably, and segregation at grain boundaries lowers toughness and lowers hydrogen delayed fracture resistance. Therefore, it is preferable to manage the content as low as possible. In theory, the content of P is advantageously controlled to 0%, but inevitably contained in the manufacturing process. Therefore, it is important to manage the upper limit, and in the present invention, the upper limit can be limited to 0.015%.

S의 함량은 0.010% 이하이다. The content of S is 0.010% or less.

황(S)은 불가피하게 함유되는 불순물로, P과 마찬가지로 결정립계에 편석되어 인성을 저하시키고, MnS를 형성하여 수소지연파괴 저항성을 저하시키므로 그 함량을 가능한 낮게 관리하는 것이 바람직하다. 이론상 S의 함량은 0%로 제어하는 것이 유리하나, 제조 공정상 필연적으로 함유될 수 밖에 없다. 따라서 그 상한을 관리하는 것이 중요하며, 본 발명에서는 그 상한을 0.010%로 한정할 수 있다.Sulfur (S) is an impurity that is inevitably contained and, like P, it is segregated at grain boundaries to reduce toughness, and MnS is formed to reduce hydrogen delayed fracture resistance. Therefore, it is desirable to manage the content as low as possible. In theory, the content of S is advantageously controlled to 0%, but inevitably contained in the manufacturing process. Therefore, it is important to manage the upper limit, and in the present invention, the upper limit can be limited to 0.010%.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 수소지연파괴 저항성이 우수한 고강도 선재는, Al: 0.010 내지 0.10%, Cu: 0.1 내지 0.3%를 더 포함할 수 있다.In addition, the high-strength wire having excellent hydrogen delayed fracture resistance according to an embodiment of the present invention may further include Al: 0.010 to 0.10% and Cu: 0.1 to 0.3%.

Al의 함량은 0.010 내지 0.10%이다.The content of Al is 0.010 to 0.10%.

알루미늄(Al)은 강력한 탈산 원소로써 강중의 산소를 제거해 청정도를 높일 수 있어 0.010% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 다만, 그 함량이 과다할 경우, Al2O3 개재물을 형성하여 피로저항성이 저하 되는 문제가 있는 바, 그 상한을 0.10%로 한정할 수 있다.Aluminum (Al) is a strong deoxidation element that can remove oxygen in the steel to increase cleanliness, so it is preferably added at least 0.010%. However, if the content is excessive, there is a problem in that the fatigue resistance is lowered by forming Al 2 O 3 inclusions, and the upper limit thereof may be limited to 0.10%.

Cu의 함량은 0.1 내지 0.3%이다.The content of Cu is 0.1 to 0.3%.

구리(Cu)는 특별한 부식 환경에서 내식성 향상을 위해 0.1% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 다만, 그 함량이 과다할 경우, 열간 압연시 고온 취성에 의한 결함이 형성될 수 있어, 그 상한을 0.3%로 한정할 수 있다. Copper (Cu) is preferably added at least 0.1% to improve the corrosion resistance in a special corrosive environment. However, if the content is excessive, defects due to high temperature brittleness may be formed during hot rolling, and the upper limit thereof may be limited to 0.3%.

본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.The remaining component of the present invention is iron (Fe). However, in the conventional manufacturing process, impurities which are not intended from the raw material or the surrounding environment may be inevitably mixed, and thus cannot be excluded. Since these impurities are known to those skilled in the art, all of them are not specifically mentioned in the present specification.

본 발명의 다른 일 측면에 따른 수소지연파괴 저항성이 우수한 고강도 선재의 제조방법은, 중량%로 C: 0.4 내지 0.6%, Si: 0.2 내지 2.0%, Mn: 0.2 내지 1.0%, Cr: 1.0% 이하(0 제외), Mo: 0.4 내지 0.8% or V: 0.1 내지 0.4%, Al: 0.010 내지 0.10%, N: 0.005% 이하(0 제외), P: 0.015% 이하(0 제외), S: 0.010% 이하(0 제외), 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 강편을 1000 내지 1200℃에서 가열하는 단계; 상기 가열된 강편을 800 내지 1100℃의 온도범위에서 최종 열간압연 하여 선재를 얻는 단계; 및 상기 열간압연된 선재를 0.15 내지 1.5℃/초 의 냉각속도로 냉각하는 단계; 를 포함할 수 있다. According to another aspect of the present invention, a method for producing a high-strength wire rod having excellent resistance to hydrogen delayed fracture is C: 0.4 to 0.6%, Si: 0.2 to 2.0%, Mn: 0.2 to 1.0%, and Cr: 1.0% or less by weight. (Excluding 0), Mo: 0.4 to 0.8% or V: 0.1 to 0.4%, Al: 0.010 to 0.10%, N: 0.005% or less (excluding 0), P: 0.015% or less (excluding 0), S: 0.010% Hereinafter (except 0), heating the steel strip including the remaining Fe and unavoidable impurities at 1000 to 1200 ° C; Finally hot rolling the heated steel strip in a temperature range of 800 to 1100 ° C. to obtain a wire rod; And cooling the hot rolled wire at a cooling rate of 0.15 to 1.5 ° C./sec. It may include.

상기 제조된 선재는 내부에 둥근 형태의 30nm 이하의 XmCn (m=0.1~0.9, n=0.1~0.9, X= Fe+Cr+Mo) 탄화물 또는 30nm 이하의 YmCn(m=0.1~0.9, n=0.1~0.9, Y= Fe+Cr+V) 탄화물을 포함할 수 있다. The wires produced are XmCn (m = 0.1-0.9, n = 0.1-0.9, X = Fe + Cr + Mo) carbides of 30 nm or less, or YmCn (m = 0.1-0.9, n = 0.1-0.9, Y = Fe + Cr + V) carbides.

이들은, 후술할 Austenitizing & Tempering 과정을 거치면서 10nm 이하의 매우 작은 탄화물 형태로 석출된다. 만약 조대한 탄화물로 존재할 시 Austenitizing 과정 중 모두 재료 내 용해되지 못해 템퍼링 후에도 존재할 수 있으며, 특히 100nm 이상의 조대한 탄화물로 존재하면, 수소지연파괴 저항성을 저하시킬 수 있다. These are precipitated in the form of very small carbides of 10 nm or less while undergoing the Austenitizing & Tempering process described later. If coarse carbides are present, they may be present after tempering because they are not dissolved in the material during the Austenitizing process. In particular, coarse carbides of 100 nm or more may reduce hydrogen delayed fracture resistance.

한편, 합금 원소의 첨가에 따라서 탄화물의 석출 거동이 달라질 수 있다. 따라서 수소취성 저항성을 극대화 할 수 있는 템퍼링 온도를 선별하기 위해 소재를 템퍼링 온도를 400℃부터 700℃까지 달리하여 열처리 후 cathodic charging(Current density=-10A/m2)을 통해 재료 내 수소를 주입 후 TDS 분석을 시행하였다. Meanwhile, the precipitation behavior of carbides may vary depending on the addition of alloying elements. Therefore, in order to select the tempering temperature to maximize hydrogen embrittlement resistance, the material is heat-treated by varying the tempering temperature from 400 ℃ to 700 ℃, and then hydrogen is injected into the material through cathodic charging (Current density = -10A / m 2 ). TDS analysis was performed.

그 결과 도1과 같은 그래프를 얻을 수 있으며, 수소의 트랩량이 증가하는 500 내지 600℃ 온도범위에서 재료의 템퍼링 온도를 결정하였다. As a result, it is possible to obtain a graph as shown in FIG.

TDS 분석 결과, 600℃를 초과하는 온도범위에서 템퍼링을 할 경우에는, 강도 저하와 더불어 탄화물의 구상화 및 조대화로 인해 탄화물이 수소를 트랩하는 Activation Energy가 낮아져 수소지연파괴 저항성이 저하되는 문제가 있고, 템퍼링 온도가 500℃에 미달하는 경우에는, 탄화물이 석출하기에 온도가 충분하지 않고 film-like 세멘타이트가 형성되어 수소지연파괴 저항성이 저하되는 바, 템퍼링의 온도 범위는 500 내지 600℃로 한정할 수 있다. As a result of the TDS analysis, when tempering in the temperature range exceeding 600 ° C, there is a problem that the degradation of the hydrogen delayed fracture resistance is lowered due to the decrease in the strength and the activation energy of the carbide trapping hydrogen due to the spheroidization and coarsening of the carbide. When the tempering temperature is lower than 500 ° C, the temperature is not sufficient for carbides to precipitate, and film-like cementite is formed and the hydrogen delayed fracture resistance is lowered. Therefore, the tempering temperature range is limited to 500 to 600 ° C. can do.

세멘타이트의 형상은 투과전자현미경(Transmission Electron Microscope, TEM)을 통해 확인할 수 있으며, 열처리 후 film-like 세멘타이트가 형성되면 원하는 수준의 수소지연파괴 저항성을 확보할 수 없다. The shape of cementite can be confirmed by transmission electron microscopy (TEM). If film-like cementite is formed after heat treatment, the desired level of hydrogen delayed fracture resistance cannot be obtained.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 수소지연파괴 저항성이 우수한 볼트용 강재의 제조방법은, 중량%로, C: 0.4 내지 0.6%, Si: 0.2 내지 2.0%, Mn: 0.2 내지 1.0%, Cr: 1.0% 이하(0 제외), Mo: 0.4 내지 0.8% 또는 V: 0.1 내지 0.4%, N: 0.005% 이하(0 제외), P: 0.015% 이하(0 제외), S: 0.010% 이하(0 제외), 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 선재를 900 내지 1,000℃의 온도범위로 가열하고 1시간 이내로 유지하는 단계; 상기 가열된 선재를 60℃의 온도범위까지 급냉하고 1 내지 15분 유지하는 단계; 상기 강재를 500 내지 600의 온도범위까지 재가열 후 30분에서 90분 동안 유지하는 단계; 및 상기 강재를 냉각하는 단계;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a method for manufacturing a steel for bolts having excellent hydrogen delayed fracture resistance, in weight%, C: 0.4 to 0.6%, Si: 0.2 to 2.0%, Mn: 0.2 to 1.0%, Cr: 1.0% or less (excluding 0), Mo: 0.4 to 0.8% or V: 0.1 to 0.4%, N: 0.005% or less (excluding 0), P: 0.015% or less (excluding 0), S: 0.010% or less (excluding 0) ), Heating the wire containing the balance Fe and unavoidable impurities to a temperature range of 900 to 1,000 ℃ and maintained within 1 hour; Quenching the heated wire to a temperature range of 60 ° C. and maintaining it for 1 to 15 minutes; Maintaining the steel for 30 to 90 minutes after reheating to a temperature range of 500 to 600; And cooling the steel.

이에 따라 제조된 볼트용 강재는, 면적 분율로, 템퍼트 마르텐사이트 90% 이상 및 잔류 오스테나이트 10% 이하를 포함할 수 있다. The steel for bolts manufactured according to the present invention may include, as an area fraction, 90% or more of temper martensite and 10% or less of retained austenite.

한편, 상기 템퍼드 마르텐사이트는 침상형 일 수 있다. 침상형과 판상형이 혼합된 마르텐사이트 조직의 경우, 신선 중 균열을 유발할 수 있기 때문에 침상형 마르텐사이트로 이루어지는 것이 바람직하다.Meanwhile, the tempered martensite may be acicular. In the case of martensite structure in which the needle-like and plate-shaped mixtures are mixed, it is preferable that the martensite structure is made of acicular-type martensite.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 수소지연파괴 저항성이 우수한 볼트용 강재는 XC (X=Fe+Cr+Mo) 또는 Y4C3 (Y=Fe+Cr+V) 탄화물을 포함하며, 상기 XC 탄화물은 2~5nm 크기를 갖는 원형의 탄화물이며, 상기 Y4C3 탄화물은 10nm 이하의 크기를 갖는 판상형의 탄화물이다. In addition, the steel material for bolts excellent in hydrogen delayed fracture resistance according to an embodiment of the present invention is XC (X = Fe + Cr + Mo) or Y 4 C 3 (Y = Fe + Cr + V) carbide, wherein the XC carbide is a circular carbide having a size of 2 to 5 nm, and the Y 4 C 3 carbide is a plate-shaped carbide having a size of 10 nm or less.

상기 탄화물들은 미세조직의 결정립내 또는 결정립계에 형성되면서, 침입한 수소를 트랩(trap)하여 침입한 수소가 입계의 강도를 열화시키는 것을 방지하여 수소지연파괴 저항성을 향상시키는 역할을 한다.The carbides are formed in the grains or grain boundaries of the microstructure, thereby trapping the intruded hydrogen to prevent the intruded hydrogen from deteriorating the strength of the grain boundary to improve the hydrogen delay fracture resistance.

또한, 상기 탄화물의 단위면적당 분포밀도는 1 내지 40개/㎛2일 수 있다. In addition, the distribution density per unit area of the carbide may be 1 to 40 / m 2 .

또한, 상기 볼트용 강재의 인장강도는 1300MPa 이상일 수 있다. In addition, the tensile strength of the bolt steel may be 1300MPa or more.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the preferred embodiment of the present invention will be described in more detail.

실시예Example

아래 표 1과 같이 각 성분의 함량을 변경하면서 잉곳(Ingot)을 주조하여 1200℃에서 균질화 열처리를 실시하였다.Ingot was cast while changing the content of each component as shown in Table 1 below, and subjected to homogenization heat treatment at 1200 ° C.

이후, 온도를 12001℃ 에서 1000℃로 내려가면서 최종 두께 13mm로 열간압연 후, 공냉하여 선재를 생산하였다. Thereafter, the temperature was lowered from 12001 ° C to 1000 ° C while hot rolling to a final thickness of 13 mm, followed by air cooling to produce a wire rod.

구분division 조성 (중량%)Composition (wt%) CC SiSi MnMn CrCr MoMo VV NN PP SS CuCu 실시예 1Example 1 0.590.59 2.02.0 0.210.21 1.011.01 0.390.39 0.0050.005 0.0030.003 0.0030.003 실시예 2Example 2 0.600.60 1.91.9 0.200.20 0.990.99 0.200.20 0.0050.005 0.0030.003 0.0030.003 실시예 3Example 3 0.510.51 0.20.2 0.510.51 1.001.00 0.500.50 0.0050.005 0.0030.003 0.0030.003 0.210.21 실시예 4Example 4 0.490.49 0.20.2 0.490.49 1.021.02 0.190.19 0.0050.005 0.0030.003 0.0030.003 0.200.20 비교예 1Comparative Example 1 0.600.60 2.02.0 0.200.20 0.980.98 1.011.01 0.0050.005 0.0030.003 0.0030.003 비교예 2Comparative Example 2 0.590.59 1.91.9 0.210.21 0.990.99 0.410.41 0.090.09 0.0050.005 0.0030.003 0.0030.003 비교예 3Comparative Example 3 0.590.59 1.01.0 0.200.20 1.021.02 0.10.1 0.0050.005 0.0030.003 0.0030.003 비교예 4Comparative Example 4 0.590.59 2.02.0 0.210.21 0.980.98 0.0050.005 0.0030.003 0.0030.003 비교예 5Comparative Example 5 0.600.60 1.91.9 0.200.20 1.981.98 0.0050.005 0.0030.003 0.0030.003

이 강재들을 활용하여 표 2의 조건으로 Austenitizing/Tempering 열처리를 시행하였으며, ASTM E-8M subsize 규격을 통해 물성을 측정하였다. 그리고 TEM, 3DAP를 이용하여 형성된 탄화물을 측정하였으며, tempering 온도를 바꾸어가며 Thermal Desorption Spectroscopy(이하, TDS) 그래프를 확보하였다. 잔류 오스테나이트 부피분율은 Cu-Kα X선 회절 분석기를 이용해 측정하였다. Austenitizing / Tempering heat treatment was performed using these steels under the conditions of Table 2, and the physical properties were measured by ASTM E-8M subsize standard. The carbide formed using TEM and 3DAP was measured, and the Thermal Desorption Spectroscopy (hereinafter referred to as TDS) graph was obtained by changing the tempering temperature. Residual austenite volume fraction was measured using a Cu-Kα X-ray diffractometer.

TDS 그래프는 Quadrupole Mass Spectrometry를 이용하여 얻었으며, 미세조직은 SEM을 이용하여 관찰하였다. TDS graphs were obtained using quadrupole mass spectrometry, and microstructures were observed using SEM.

지연파괴 시험법은 Cathodic Charging을 이용하여 [HE](Cyclic Corrosion Test에서 최대로 유입되는 수소량) 수준 이상의 수소를 주입 뒤 수소가 빠져나가는 것을 방지하기 위해 Zn 코팅을 한 후 Constant Loading Test(이하, CLT)를 이용하여 인장응력의 90%의 하중을 부여한 뒤 파단 시간을 측정하였으며, 100시간 이상 버티면 합격판정으로 하였다. Delayed destruction test uses Cathodic Charging to inject hydrogen above [H E ] (maximum amount of hydrogen in the Cyclic Corrosion Test) level and apply Zn coating to prevent hydrogen from escaping. , CLT) was used to give a load of 90% of the tensile stress and the break time was measured.

수소지연파괴 시험편은 시편 지름 6mm, 노치부 지름 4mm, 노치반경 0.1mm로 만들었으며, 시험의 편차를 줄이기 위해 같은 강종으로 5개 이상의 시편을 만들어 시험하였다. 또한 cathodic charging 시 유입되는 수소의 양은 TDS 분석법을 사용하여 측정하였으며, 시험결과 해당 시편들은 모두 10A/m2 의 cathodic charging을 걸어줄 경우 [HE] 이상의 수소가 주입되는 것을 확인하였다. [HE]는 Cyclic Corrosion Test (이하, CCT)에서 최대로 유입되는 수소량이다. Hydrogen delayed fracture specimens were made with a specimen diameter of 6mm, a notch diameter of 4mm, and a notch radius of 0.1mm, and five or more specimens were made of the same steel to reduce the variation of the test. Further cathodic was measured using the TDS analysis method the amount of hydrogen to be introduced during charging, the test specimens was found to be both more [HE] If the line walking cathodic charging of 10A / m 2 of hydrogen are injected. [HE] is the maximum amount of hydrogen introduced in the Cyclic Corrosion Test (hereafter CCT).

추가적으로 부식에 의한 취성파단 저항성도 확인하기 위해 동일 시편들에 Cyclic Corrosion Test를 100cycle 진행 뒤 시편을 인장응력의 90%의 하중을 준 뒤 100시간 동안 파단 여부를 측정하였다. 이 시험도 위 수소지연파괴 시험과 동일하게 같은 크기의 노치 시편을 사용하였으며, 각 강종별로 5개씩 시편을 만들어 테스트 하였다.In addition, after 100 cycles of the Cyclic Corrosion Test on the same specimens to confirm the brittle fracture resistance due to corrosion, the specimen was subjected to a load of 90% of tensile stress and then measured for fracture for 100 hours. In this test, notch specimens of the same size were used in the same manner as the above hydrogen delayed fracture test, and five specimens of each steel were made and tested.

잔류 오스테나이트 부피 분율 및 인장강도를 측정하여 표 2에 나타내었다.Residual austenite volume fraction and tensile strength were measured and shown in Table 2.


AustenitizingAustenitizing TemperingTempering 잔류 오스테나이트(%)
Residual Austenite (%)
인장강도(MPa)Tensile Strength (MPa) 100시간 내 파단 여부100 hours break 탄화물 분포Carbide distribution
온도
(℃)
Temperature
(℃)
유지시간(min)Holding time (min) 온도
(℃)
Temperature
(℃)
유지시간(min)Holding time (min) 수소 주입Hydrogen injection CCT 후After CCT 형태shape 크기(nm)Size (nm) 분포밀도(개/μm2)Distribution Density (piece / μm 2 )
발명예1Inventive Example 1 920920 6060 570570 6060 5 미만Less than 5 16681668 XX XX 원형circle R:1-4R: 1-4 22 발명예2Inventive Example 2 980980 6060 570570 6060 5 미만Less than 5 16381638 XX XX 판상형Plate t:1-4
r:20-40
t: 1-4
r: 20-40
33
발명예3Inventive Example 3 920920 6060 550550 6060 5 미만Less than 5 13551355 XX XX 원형circle 1-41-4 44 발명예4Inventive Example 4 980980 6060 550550 6060 5 미만Less than 5 13021302 XX XX 판상형Plate t:1-4
r:20-40
t: 1-4
r: 20-40
33
비교예1Comparative Example 1 980980 6060 570570 6060 5 미만Less than 5 16851685 OO OO 판상형 + 구형Plate Type + Spherical 구형:20-150Spherical: 20-150 5/40 5/40 비교예2Comparative Example 2 980980 6060 570570 6060 5 미만Less than 5 17121712 OO XX 판상형Plate t:1-4
r:20-40
t: 1-4
r: 20-40
44
비교예3Comparative Example 3 920920 6060 460460 6060 5 미만Less than 5 16881688 OO OO 없음none 비교예4Comparative Example 4 920920 6060 500500 6060 5 미만Less than 5 15891589 XX XX 없음none 비교예5Comparative Example 5 920920 6060 550550 6060 5 미만Less than 5 16121612 XX OO 타원형(M7C3)Oval (M 7 C 3 ) R:20-80R: 20-80 88

표 1 및 2를 참조하면, 본 발명에서 제안하는 성분조성 및 제조조건을 모두 만족하는 실시예 1 내지 4는 모두 잔류 오스테나이트 분율이 5% 미만으로, 강도 1,300MPa 이상이면서 수소지연파괴 저항성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.Referring to Tables 1 and 2, Examples 1 to 4, which satisfy both the composition and the preparation conditions proposed by the present invention, have a residual austenite fraction of less than 5%, and have a strength of 1,300 MPa or more and excellent hydrogen delayed fracture resistance. I could confirm that.

이에 비해, 비교예 1은 바나듐이 탄소함량 대비 많이 첨가되면서 오스테나이트화 열처리시 용해되지 않은 조대한 바나듐 탄화물로 인해 동일강도 대비 수소지연파괴 저항성이 저하되었다.On the contrary, in Comparative Example 1, since vanadium was added to the carbon content, hydrogen delayed fracture resistance was lowered compared to the same strength due to the coarse vanadium carbide that was not dissolved during the austenitization heat treatment.

비교예 2는 바나듐과 몰리브데늄이 함께 첨가되면서 강도는 향상되었으나, 상대적으로 동일한 수소 주입 환경에서 많은 양의 수소가 주입되면서 수소지연파괴 저항성이 저하되었다.In Comparative Example 2, the strength was improved as vanadium and molybdenum were added together, but the hydrogen delayed fracture resistance was lowered as a large amount of hydrogen was injected in a relatively same hydrogen injection environment.

비교예 3은 템퍼링 온도가 460℃로 상대적으로 낮아, 탄화물 석출이 용이하지 않았고, film-like 세멘타이트가 형성되면서 수소지연파괴 저항성이 저하되었다.In Comparative Example 3, the tempering temperature was relatively low at 460 ° C., so that carbide precipitation was not easy, and as the film-like cementite was formed, the hydrogen delayed fracture resistance decreased.

비교예 4는 수소지연파괴 테스트에서는 수소지연파괴가 발생하지 않았으나, 도 4에서 나타나듯이 상대적으로 탄화물이 존재하는 발명예 1, 2와 비교해서 열위한 수소지연파괴 저항성을 나타낸다.In Comparative Example 4, the hydrogen delayed fracture did not occur in the hydrogen delayed fracture test, but as shown in FIG. 4, the thermally delayed fracture resistance was inferior to that of the inventive examples 1 and 2 in which carbides exist.

비교예 5는 Cr 함량이 1.98%로, 1.0%를 초과하여 M7C3 탄화물이 형성되면서 수소지연파괴 저항성이 저하되는 결과를 보여준다.Comparative Example 5 shows that the Cr content is 1.98%, more than 1.0% M 7 C 3 carbide is formed, the hydrogen delayed fracture resistance is reduced.

본 발명의 일 실시예에 따른 볼트용 선재는 기지 조직을 템퍼드 마르텐사이트로 구성하고, 수소를 트랩할 수 있는 탄화물을 제어함으로써 강도 및 수소지연파괴 저항성을 향상시킬 수 있다. The wire rod for bolts according to the embodiment of the present invention may be formed of a matrix structure of tempered martensite, and may improve strength and hydrogen delayed fracture resistance by controlling carbides capable of trapping hydrogen.

상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.As described above, the exemplary embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited thereto, and a person skilled in the art does not depart from the spirit and scope of the following claims. It will be understood that various changes and modifications are possible in the following.

Claims (8)

중량%로, C: 0.4 내지 0.6%, Si: 0.2 내지 2.0%, Mn: 0.2 내지 1.0%, Cr:0.5 내지 1.0%, N: 0.006% 이하(0 제외), P: 0.015% 이하(0 제외), S: 0.010% 이하(0 제외), 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,
Mo: 0.4 내지 0.8% 과 V: 0.1 내지 0.4%를 택일적으로 포함하고,
C + Mo: 1.2% 이하(0은 제외) 또는 C + V: 0.8% 이하(0은 제외)를 만족하며,
30nm 이하의 XmCn (m=0.1~0.9, n=0.1~0.9, X= Fe+Cr+Mo) 탄화물 또는 30nm 이하의 YmCn(m=0.1~0.9, n=0.1~0.9, Y= Fe+Cr+V) 탄화물을 포함하는 수소지연파괴 저항성이 우수한 고강도 선재
By weight, C: 0.4-0.6%, Si: 0.2-2.0%, Mn: 0.2-1.0%, Cr: 0.5-1.0%, N: 0.006% or less (excluding 0), P: 0.015% or less (excluding 0) ), S: 0.010% or less (excluding 0), including residual Fe and inevitable impurities,
Alternatively Mo: 0.4-0.8% and V: 0.1-0.4%,
C + Mo: 1.2% or less (excluding 0) or C + V: 0.8% or less (excluding 0)
XmCn (m = 0.1 to 0.9, n = 0.1 to 0.9, X = Fe + Cr + Mo) carbide of 30 nm or less, or YmCn (m = 0.1 to 0.9, n = 0.1 to 0.9, Y = Fe + Cr + of 30 nm or less V) High strength wire with excellent hydrogen delay fracture resistance including carbide
제1항에 있어서,
Al: 0.010 내지 0.10%, Cu: 0.1 내지 0.3%를 더 포함하는 수소지연파괴 저항성이 우수한 고강도 선재.
The method of claim 1,
A high strength wire rod having excellent hydrogen delayed fracture resistance, further comprising Al: 0.010 to 0.10% and Cu: 0.1 to 0.3%.
삭제delete 중량%로, C: 0.4 내지 0.6%, Si: 0.2 내지 2.0%, Mn: 0.2 내지 1.0%, Cr: 0.5 내지 1.0%, Mo: 0.4 내지 0.8% 또는 V: 0.1 내지 0.4%, N: 0.006% 이하(0제외), P: 0.015% 이하(0 제외), S: 0.010% 이하(0 제외), 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,
C + Mo: 1.2% 이하(0은 제외) 또는 C + V: 0.8% 이하(0은 제외)를 만족하는 강편을 1,000 내지 1,200℃의 온도범위로 가열하는 단계;
상기 가열된 강편을 800 내지 1,100℃의 온도범위에서 최종 열간압연하여 선재를 얻는 단계; 및
상기 선재를 0.15 내지 1.5℃/s의 냉각속도로 냉각하는 단계;를 포함하는 수소지연파괴 저항성이 우수한 고강도 선재의 제조방법.
By weight, C: 0.4-0.6%, Si: 0.2-2.0%, Mn: 0.2-1.0%, Cr: 0.5-1.0%, Mo: 0.4-0.8% or V: 0.1-0.4%, N: 0.006% Or less (excluding 0), P: 0.015% or less (excluding 0), S: 0.010% or less (excluding 0), residual Fe and inevitable impurities,
Heating the slabs satisfying C + Mo: 1.2% or less (excluding 0) or C + V: 0.8% or less (excluding 0) to a temperature range of 1,000 to 1,200 ° C;
Finally hot rolling the heated steel strip in a temperature range of 800 to 1,100 ° C. to obtain a wire rod; And
And cooling the wire at a cooling rate of 0.15 to 1.5 ° C./s.
중량%로, C: 0.4 내지 0.6%, Si: 0.2 내지 2.0%, Mn: 0.2 내지 1.0%, Cr: 0.5 내지 1.0%, N: 0.006% 이하(0 제외), P: 0.015% 이하(0 제외), S: 0.010% 이하(0 제외), 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,
Mo: 0.4 내지 0.8% 과 V: 0.1 내지 0.4%를 택일적으로 포함하고,
C + Mo: 1.2% 이하(0은 제외) 또는 C + V: 0.8% 이하(0은 제외)를 만족하며,
미세조직은 면적분율로, 템퍼드 마르텐사이트 90% 이상, 잔류 오스테나이트를 10% 이하를 포함하고,
2 내지 5nm의 원형 XC (X=Fe+Cr+Mo) 탄화물 또는 10nm 이하의 판상형 Y4C3(Y=Fe+Cr+V) 탄화물을 포함하는 수소지연파괴 저항성이 우수한 볼트용 강재.
By weight, C: 0.4-0.6%, Si: 0.2-2.0%, Mn: 0.2-1.0%, Cr: 0.5-1.0%, N: 0.006% or less (excluding 0), P: 0.015% or less (excluding 0) ), S: 0.010% or less (excluding 0), including residual Fe and inevitable impurities,
Alternatively Mo: 0.4-0.8% and V: 0.1-0.4%,
C + Mo: 1.2% or less (excluding 0) or C + V: 0.8% or less (excluding 0)
The microstructure comprises an area fraction, 90% or more of tempered martensite, 10% or less of retained austenite,
A steel for bolts having excellent hydrogen delay fracture resistance, including circular XC (X = Fe + Cr + Mo) carbides of 2 to 5 nm or plate-shaped Y 4 C 3 (Y = Fe + Cr + V) carbides of 10 nm or less.
제5항에 있어서,
상기 탄화물의 단위 면적당 분포밀도는 1 내지 40개/㎛2인 수소지연파괴 저항성이 우수한 볼트용 강재.
The method of claim 5,
Steel for bolts having a hydrogen delayed fracture resistance of 1 to 40 pieces / ㎛ 2 distribution density per unit area of the carbide.
제5항에 있어서,
인장강도는 1300MPa 이상인 수소지연파괴 저항성이 우수한 볼트용 강재.
The method of claim 5,
Steel bolts with excellent tensile strength of 1300 MPa or more.
중량%로, C: 0.4 내지 0.6%, Si: 0.2 내지 2.0%, Mn: 0.2 내지 1.0%, Cr: 0.5 내지 1.0%, Mo: 0.4 내지 0.8% 또는 V: 0.1 내지 0.4%, N: 0.006% 이하(0제외), P: 0.015% 이하(0 제외), S: 0.010% 이하(0 제외), 잔부 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,
C + Mo: 1.2% 이하(0은 제외) 또는 C + V: 0.8% 이하(0은 제외)를 만족하는 선재를 900 내지 1,000℃의 온도범위로 가열하고 1시간 이내로 유지하는 단계;
상기 가열된 선재를 60℃의 온도범위까지 급냉하고 1 내지 15분 유지하는 단계;
상기 선재를 500 내지 600℃의 온도범위까지 재가열 후 30분에서 90분 동안 유지하는 단계; 및
상기 선재를 냉각하는 단계;를 포함하는 수소지연파괴 저항성이 우수한 볼트용 강재의 제조방법.
By weight, C: 0.4-0.6%, Si: 0.2-2.0%, Mn: 0.2-1.0%, Cr: 0.5-1.0%, Mo: 0.4-0.8% or V: 0.1-0.4%, N: 0.006% Or less (excluding 0), P: 0.015% or less (excluding 0), S: 0.010% or less (excluding 0), residual Fe and inevitable impurities,
Heating the wire which satisfies C + Mo: 1.2% or less (excluding 0) or C + V: 0.8% or less (excluding 0) to a temperature range of 900 to 1,000 ° C. and maintained within 1 hour;
Quenching the heated wire to a temperature range of 60 ° C. and maintaining it for 1 to 15 minutes;
Maintaining the wire for 30 minutes to 90 minutes after reheating to a temperature range of 500 to 600 ° C .; And
Cooling the wire; manufacturing method of steel for bolts having excellent hydrogen delay fracture resistance.
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