KR102096795B1 - Austempered alloy steel and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 새로운 조직으로 이루어진 오스템퍼드 합금강 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 상기 오스템퍼드 합금강은 초석페라이트 및 오스페라이트 두가지 조직만으로 이루어진 복합 조직강으로써, AHSS 3 세대 합금에 상응하는 높은 기계적 성질을 나타낼 수 있다.The present invention relates to an ostempered alloy steel made of a new structure and a method for manufacturing the same, wherein the ostempered alloy steel is a composite structure steel composed of only two structures, such as cementite ferrite and osperite, which can exhibit high mechanical properties corresponding to AHSS 3rd generation alloys. have.

Description

오스템퍼드 합금강 및 이의 제조 방법{AUSTEMPERED ALLOY STEEL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}Ostempered alloy steel and its manufacturing method {AUSTEMPERED ALLOY STEEL AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 오스템퍼드 합금강 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 새로운 미세 조직의 형태를 나타내고, 고강도 고연성 특성을 나타내는 오스템퍼드 합금강 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an ostempered alloy steel and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a form of a new microstructure, and to an ostempford alloy steel that exhibits high strength and high ductility properties, and a method for manufacturing the same.

자동차 분야에서는 가볍고 높은 강도를 갖는 재료에 대한 개발이 계속 이어지고 있다. 특히 고강도와 고연성을 동시에 나타내는 재료의 개발이 재료과학 분야에서는 중요한 과제였다.In the automotive field, the development of light and high-strength materials continues. In particular, the development of materials that simultaneously exhibit high strength and high ductility was an important task in the material science field.

현재 자동차 업계에서는 충돌 안전성 향상을 위해 인장강도와 연신율이 모두 높은 초고장력강판(AHSS, advanced high strength steel)의 개발에 집중하고 있으며, 이를 1 세대, 2 세대, 3 세대로 구분하고 있다. 1 세대 AHSS는 페라이트, 오스테나이트, 펄라이트, 마르텐사이트, 베이나이트 등과 같은 상을 포함하며, 기계적 물성을 향상시키기 위하여 두 가지 이상의 복합 상을 가진 조직으로 이루어져있다. 그 종류로는 DP(dual phase) 강, CP(complex phase) 강, TRIP(transformation induced plasticity) 강 등이 있다. TRIP 강은 소성 변형이 일어남에 따라 잔류 오스테나이트가 마르텐사이트로 변태하는 변태유기소성이 일어난다.Currently, the automotive industry is focusing on the development of advanced high strength steel (AHSS), which has both high tensile strength and elongation to improve collision safety, and classifies them into first, second, and third generations. The first-generation AHSS includes phases such as ferrite, austenite, pearlite, martensite, bainite, and the like, and consists of two or more complex phases to improve mechanical properties. The types include DP (dual phase) steel, CP (complex phase) steel, and TRIP (transformation induced plasticity) steel. As TRIP steel undergoes plastic deformation, metamorphic organic plasticity occurs in which residual austenite is transformed into martensite.

2세대의 AHSS 소재는 1세대 보다 더 높은 기계적 물성을 확보하기 위하여 개발되었으며, 대표적인 소재로는 오스테나이트 스테인레스 강의 일종인 TWIP(twinning induced plasticity) 강이 있다. TWIP 강은 오스테나이트가 변형에 따라 쌍정을 생성시키는 것으로 TRIP 강 보다 뛰어난 기계적 물성을 나타낸다. 다만, 알루미늄, 니켈, 망간 등 필요한 첨가 원소가 증가하므로 가격 경쟁력이 떨어지며, 소성 변형 시 쌍정의 생성으로 인해 인장 곡선에서 노이즈 또는 떨림 현상이 발생하는 문제점이 있다. 따라서 여러 가지 측면을 모두 고려한 3 세대 AHSS 소재의 개발이 요구되고 있다.The 2nd generation AHSS material was developed to secure higher mechanical properties than the 1st generation, and the representative material is TWIP (twinning induced plasticity) steel, which is a kind of austenitic stainless steel. TWIP steel is an austenite that produces twins with deformation, and exhibits superior mechanical properties than TRIP steel. However, since the necessary additive elements such as aluminum, nickel, and manganese increase, the price competitiveness decreases, and there is a problem that noise or shaking occurs in the tensile curve due to the formation of twins during plastic deformation. Therefore, it is required to develop a third-generation AHSS material considering all aspects.

본 발명의 일 목적은 연신율이 우수한 합금 및 제조 방법을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide an excellent elongation alloy and a manufacturing method.

본 발명의 일 목적을 위한 오스템퍼드 합금강의 제조 방법은 규소 및 망간을 포함하는 아공석강을 A3 변태점 이하이며 A1 변태점 이상인 제1 온도로 가열하는 제1 단계; 및 상기 제1 단계 이후에, 상기 가열시킨 아공석강을 상기 제1 단계의 제1 온도 이하이고 A0 변태점 이상인 제2 온도에서 급냉시키는 제2 단계;를 포함한다.A method of manufacturing an ostempered alloy steel for one purpose of the present invention comprises: a first step of heating a porosity steel comprising silicon and manganese to a first temperature below A 3 transformation point and above A 1 transformation point; And after the first step, the second step of quenching the heated ungseok steel at a second temperature above the first temperature of the first step and above the A 0 transformation point.

일 실시예에서 상기 아공석강은 탄소 0.02 내지 0.7 중량%, 규소 1.0 내지 2.5 중량%, 망간 0.1 내지 1.0 중량% 및 87.9 중량% 이상의 철을 포함하는 것 일 수 있다.In one embodiment, the porosity steel may include 0.02 to 0.7% by weight of carbon, 1.0 to 2.5% by weight of silicon, 0.1 to 1.0% by weight of manganese, and 87.9% by weight or more of iron.

일 실시예에서 상기 제1 단계의 상기 제1 온도는 700 ℃ 내지 870 ℃인 것 일 수 있다.In an embodiment, the first temperature of the first step may be 700 ° C to 870 ° C.

일 실시예에서 상기 제2 단계의 제2 온도는 200 ℃ 내지 400 ℃인 것 일 수 있다.In one embodiment, the second temperature of the second step may be 200 ° C to 400 ° C.

일 실시예에서 상기 제1 단계는 30 분 내지 120 분 동안 수행되는 것 일 수 있다.In one embodiment, the first step may be performed for 30 minutes to 120 minutes.

일 실시예에서 상기 제2 단계는 10 분 내지 100 분 동안 수행하는 것 일 수 있다.In one embodiment, the second step may be performed for 10 minutes to 100 minutes.

본 발명의 다른 목적을 위한 오스템퍼드 합금강은 본 발명의 제조 방법을 통해 제조된, 페라이트 및 오스페라이트 조직을 포함하고, 우수한 기계적 특성을 나타낸다.Ostempered alloy steel for other purposes of the present invention comprises ferrite and osperite structures, produced through the manufacturing method of the present invention, and exhibits excellent mechanical properties.

일 실시예에서 상기 오스템퍼드 합금강은 페라이트 조직 상에 오스페라이트 조직이 혼합되어 존재하는 것 일 수 있다.In one embodiment, the ostempered alloy steel may be a mixture of osperite structures on a ferrite structure.

일 실시예에서 상기 오스템퍼드 합금강은 페라이트를 기지조직으로 오스페라이트 조직이 아일랜드형으로 존재하는 것 일 수 있다.In one embodiment, the ostempered alloy steel may be one in which the ferrite is a base structure and the osperite structure is an island type.

일 실시예에서 상기 오스템퍼드 합금강은 700 MPa 이상의 인장강도 및 30 % 이상의 연신율을 나타내는 것 일 수 있다.In one embodiment, the ostempered alloy steel may exhibit tensile strength of 700 MPa or more and elongation of 30% or more.

일 실시예에서 상기 오스템퍼드 합금강은 경량 합금 소재로 사용하는 것 일 수 있다.In one embodiment, the ostempered alloy steel may be used as a lightweight alloy material.

일 실시예에서 상기 오스템퍼드 합금강은 자동차 강판으로 사용하는 것 일 수 있다.In one embodiment, the ostempered alloy steel may be used as an automotive steel sheet.

본 발명을 통해서, 새로운 조직으로 이루어진 오스템퍼드 합금강 및 이의 제조 방법을 제공할 수 있다. 본 발명을 통해 제조된 오스템퍼드 합금강은 종래의 합금들과는 다르게 초석 페라이트 및 오스페라이트 조직, 두 조직만으로 구성된 복합 조직을 이루는 합금강으로써, 연신율이 우수하고, 보다 가벼우며 3 세대 AHSS 합금에 상응하는 높은 기계적 성질을 나타낼 수 있다.Through the present invention, it is possible to provide an ostempered alloy steel made of a new structure and a method for manufacturing the same. Unlike the conventional alloys, the ostemperd alloy steel produced through the present invention is an alloy steel that forms a composite structure composed of only two structures: a cornerstone ferrite and a ferrite structure, which has excellent elongation, is lighter, and has a higher mechanical equivalent to a third-generation AHSS alloy. It can show properties.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오스템퍼드 합금강의 조직을 나타낸 도면이다.
도 2는 Fe-C 상태도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오스템퍼드 합금강 제조 공정을 간단히 나타낸 모식도이다.
도 4 및 도 5는 온도 및 시간에 따른 조직의 차이를 나타낸 도면들이다.
도 6은 일 실시예에 따라 제조된 조직을 비교하여 나타낸 도면이다.
도 7은 인장 실험 비교 결과를 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9는 오스템퍼링 온도에 따른 조직을 나타낸 도면들이다.
도 10은 오스템퍼링 온도에 따른 인장 그래프를 나타낸 도면이다.
도 11은 X선 회절 분석 결과를 나타낸 도면이다.
도 12는 프로세싱 윈도우 구간을 나타낸 도면이다.
1 is a view showing the structure of an ostempered alloy steel according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a Fe-C state diagram.
Figure 3 is a schematic diagram showing a simple process for manufacturing an ostempered alloy steel according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are diagrams showing differences in tissue according to temperature and time.
6 is a view comparing tissues manufactured according to an embodiment.
7 is a view showing the results of a tensile test comparison.
8 and 9 are diagrams showing the tissue according to the ostempering temperature.
10 is a view showing a tensile graph according to the ostempering temperature.
11 is a view showing the results of X-ray diffraction analysis.
12 is a view showing a processing window section.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to indicate the presence of features, steps, actions, components, parts or combinations thereof described in the specification, one or more other features or steps. It should be understood that it does not preclude the existence or addition possibility of the operation, components, parts or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains. Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.

본 발명의 오스템퍼드 합금강의 제조 방법은 규소 및 망간을 포함하는 아공석강을 A3 변태점 이하이며 A1 변태점 이상인 제1 온도로 가열하는 제1 단계; 및 상기 제1 단계 이후에, 가열시킨 상기 아공석강을 상기 제1 단계의 제1 온도 이하이고 A0 변태점 이상인 제2 온도에서 급냉시키는 제2 단계;를 포함한다.The method of manufacturing an ostempered alloy steel of the present invention comprises: a first step of heating a porosity steel containing silicon and manganese to a first temperature below A 3 transformation point and above A 1 transformation point; And after the first step, a second step of quenching the heated ungolite steel at a second temperature below the first temperature of the first step and above the A 0 transformation point.

다르게 말하면, 상기 오스템퍼드 합금강의 제조 방법은 규소, 망간, 탄소 및 철을 포함하는 합금강을 A3 변태점 및 A1 변태점 사이의 온도로 가열하는 제1 단계; 및 상기 제1 단계 이후에, 상기 가열시킨 합금강을 상기 제1 단계의 가열 온도 보다 낮으며 A0 변태점 보다 높은 온도에서 급냉시키는 제2 단계;를 포함하는 것 일 수 있다.In other words, the manufacturing method of the ostempered alloy steel comprises: a first step of heating an alloy steel containing silicon, manganese, carbon and iron to a temperature between A 3 transformation point and A 1 transformation point; And after the first step, a second step of rapidly cooling the heated alloy steel at a temperature lower than the heating temperature of the first step and higher than the A 0 transformation point.

또 다르게 말하면, 본 발명에서는 규소, 망간 및 탄소를 포함하는 합금을 고온으로 일정 시간 동안 가열시킨 다음, 상기 가열보다 낮은 온도로 급냉시켜 일정 시간 유지하는 방법을 통해서, 페라이트 및 오스페라이트 조직을 포함하는 기계적 강도가 우수한 오스템퍼드 합금강이 제조되는 것을 발견하였다.In other words, in the present invention, the alloy containing silicon, manganese, and carbon is heated to a high temperature for a certain time, and then quenched to a temperature lower than the heating to maintain a certain time, thereby including ferrite and osperite structures. It has been found that an ostempered alloy steel having excellent mechanical strength is produced.

본 발명의 상기 아공석강(hypo-eutectoid steel)은 공석점 이하의 탄소를 포함하는 강종(합금)을 나타내며, 또는 0.87 % 이하의 탄소를 포함하는 강을 의미한다. 또한 본 발명의 상기 아공석강에는 다른 원소 성분이 첨가될 수 있고, 불순물이 포함될 수 있다.The hypo-eutectoid steel of the present invention represents a steel type (alloy) containing carbon below the vacancy point, or means a steel containing 0.87% or less carbon. In addition, other elemental components may be added to the pore steel of the present invention, and impurities may be included.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 오스템퍼드 합금강의 조직을 나타낸 도면이다. 구체적으로 본 발명의 오스템퍼드 합금강의 제조 방법을 통해 제조된 오스템퍼드 합금강의 미세 조직을 SEM을 통해서 확인한 것이다. 도 1의 어두운 면적이 페라이트, 보다 밝게 나타난 면적이 오스페라이트를 나타낸다. 도 1에 나타낸 것과 같이 본 발명의 제조 방법을 통해서 제조된 오스템퍼드 합금강은 기지 조직이 페라이트이며, 페라이트 상에 오스페라이트가 형성된 모습을 나타낼 수 있다. 예를들어 페라이트 상에 오스페라이트가 드문드문 형성된 것일 수 있고, 아일랜드형으로 형성된 것 일 수 있다. 예를 들어 페라이트와 오스테나이트 조직이 혼합되어 존재하는 것 일 수 있다.1 is a view showing the structure of an ostempered alloy steel according to an embodiment of the present invention. Specifically, the microstructure of the ostempered alloy steel manufactured through the method of manufacturing the ostempered alloy steel of the present invention was confirmed through SEM. The dark area in FIG. 1 represents ferrite, and the brighter area represents osperite. As shown in FIG. 1, the osmford alloy steel produced through the manufacturing method of the present invention may exhibit a state in which the matrix structure is ferrite and osperite is formed on the ferrite. For example, the ferrite may be sparsely formed on the ferrite, or may be formed in an island shape. For example, it may be a mixture of ferrite and austenite.

오스테나이트 및 페라이트로 이루어진 복합 조직(기지조직)은 오스페라이트(ausferrite)라고 하며, 오스페라이트는 오스템퍼링 온도의 변화에 따른 변태 구동력 및 탄소 확산 속도 차에 의해 오스페라이트 조직의 형상은 변화할 수 있다.The composite structure (base structure) made of austenite and ferrite is called ausferrite, and the shape of the osperite structure can be changed by a difference in the driving force and the carbon diffusion rate according to the change in the tempering temperature. .

도 2는 Fe-C 상태도를 나타낸 도면이다.2 is a view showing a Fe-C state diagram.

상기 공석점 이하의 탄소를 포함하는 합금강은 0.87 % 이하의 탄소를 포함하는 합금강으로, 아공석강(hypo-eutectoid steel)이라고 한다. 일 실시예에서 0.87 % 이하의 탄소를 포함하고, 망간 및 규소를 포함하는 합금강을 사용하였다. 아공석강은 탄소가 0.85% 이하로 포함된 합금강을 나타낸다.The alloy steel containing carbon below the vacancy point is an alloy steel containing 0.87% or less carbon, and is called hypo-eutectoid steel. In one embodiment, alloy steel containing 0.87% or less of carbon and manganese and silicon was used. Porosity steel represents alloy steel containing 0.85% or less of carbon.

상기 A3 변태점은 Fe-C 상태도에서 A3 변태가 일어나는 온도로, 동소변태(allotropic transformation)가 일어나는 온도를 나타낼 수 있다. A3 변태점에서는 체심입방격자가 면심입방격자로 변화할 수 있고, 면십입방격자가 체심입방격자로 변화할 수 있다. 원자 배열 또는 결정 격자 등이 변화하는 온도일 수 있고, 담금질, 풀림, 불림 등에서 중요한 영향을 미치는 온도일 수 있다. 상기 A3 변태점은 723 ℃ 내지 910 ℃ 일 수 있다.The A 3 transformation point is a temperature at which an A 3 transformation occurs in a Fe-C state diagram, and may indicate a temperature at which an allotropic transformation occurs. A 3 At the transformation point, the body-centered cubic can be changed to a face-centered cubic, and the face-centered cubic can be changed to a body-centered cubic. The atomic arrangement or crystal lattice may be at a varying temperature, and may be a temperature that has an important effect in quenching, annealing, and soaking. The A 3 transformation point may be 723 ° C to 910 ° C.

상기 A1 변태점은 Fe-C 상태도에서 A1 변태가 일어나는 온도로, 강의 공석(eutectoid) 변태가 일어나는 온도를 나타낼 수 있다. A1 변태점에서는 오스테나이트가 페라이트 및/또는 시멘타이트로 변화할 수 있고, 페라이트 및/또는 시멘타이트가 오스테나이트로 변화할 수 있다. 상기 A1 변태점은 700 ℃ 내지 750 ℃ 일 수 있다.The A 1 transformation point is a temperature at which an A 1 transformation occurs in a Fe-C state diagram, and may indicate a temperature at which an eutectoid transformation occurs in the steel. At the A 1 transformation point, austenite may change to ferrite and / or cementite, and ferrite and / or cementite may change to austenite. The A 1 transformation point may be 700 ° C to 750 ° C.

상기 A0 변태점은 Fe-C 상태도에서 A0 변태가 일어나는 온도로, 시멘타이트의 자기적 변태가 일어나는 온도를 나타낼 수 있다. A0 변태점은 시멘타이트의 퀴리점(curie point)이라고도 할 수 있다. 상기 A0 변태점은 200 ℃ 내지 220 ℃ 일 수 있다.The A 0 transformation point is a temperature at which an A 0 transformation occurs in a Fe-C state diagram, and may indicate a temperature at which magnetic transformation of cementite occurs. The A 0 transformation point can also be referred to as the cementite curie point. The A 0 transformation point may be 200 ° C to 220 ° C.

일 실시예에서 상기 아공석강에는 다양한 원소가 포함될 수 있다.In one embodiment, the perforated steel may include various elements.

일 실시예에서 상기 아공석강은 철, 탄소, 규소 및 망간을 포함하고, 다른 원소 성분이 더 포함될 수 있다. 예를 들어 몰리브덴, 망간, 니켈 등이 포함될 수 있다. 망간을 사용하는 경우에는 망간의 편석에 의해 입계에서 탄소 농도차가 감소되고, 그에 따라 페라이트가 성장하는 속도가 느려질 수 있다.In one embodiment, the pore steel includes iron, carbon, silicon, and manganese, and other elemental components may be further included. For example, molybdenum, manganese, nickel, and the like may be included. In the case of using manganese, the difference in carbon concentration at the grain boundary is reduced by segregation of manganese, and accordingly, the growth rate of ferrite may be slowed down.

일 실시예에서 상기 아공석강은 탄소 0.02 내지 0.7 중량%, 규소 1.0 내지 2.5 중량%, 망간 0.1 내지 1.0 중량% 및 87.9 중량% 이상의 철을 포함하는 합금강 일 수 있다.In one embodiment, the perforated steel may be an alloy steel comprising 0.02 to 0.7% by weight of carbon, 1.0 to 2.5% by weight of silicon, 0.1 to 1.0% by weight of manganese, and 87.9% by weight or more of iron.

일 실시예에서 상기 아공석강은 탄소 0.1 내지 0.5 중량%, 규소 1.5 내지 2.5 중량%, 망간 0.1 내지 0.5 중량% 및 90.0 중량% 이상의 철과 불순물을 포함하는 것일 수 있다. 예를 들어 상기 아공석강은 탄소 0.4 중량%, 규소 2.3 중량%, 망간 0.3 중량% 및 90.0 중량% 이상의 철을 포함하는 것일 수 있다.In one embodiment, the perforated steel may be 0.1 to 0.5% by weight of carbon, 1.5 to 2.5% by weight of silicon, 0.1 to 0.5% by weight of manganese, and 90.0% by weight or more of iron and impurities. For example, the porosity steel may include 0.4% by weight of carbon, 2.3% by weight of silicon, 0.3% by weight of manganese, and 90.0% by weight or more of iron.

일 실시예에서 상기 아공석강은 철, 탄소, 규소 및 망간을 포함하고, 인 및/또는 황 등을 더 포함할 수 있다. 예를 들어 탄소 0.38 중량%, 규소 2.32 중량%, 망간 0.34 중량%, 인 0.0019 중량%, 황 0.0013 중량% 및 잔부의 철을 포함하는 것일 수 있다. In one embodiment, the perforated steel includes iron, carbon, silicon, and manganese, and may further include phosphorus and / or sulfur. For example, it may include 0.38% by weight of carbon, 2.32% by weight of silicon, 0.34% by weight of manganese, 0.0019% by weight of phosphorus, 0.0013% by weight of sulfur, and the balance of iron.

일 실시예에서 상기 제1 단계의 상기 제1 온도는 A3 변태점 이하이며 A1 변태점 이상의 온도로, 예를 들어 상기 제2 온도는 700 ℃ 내지 900 ℃일 수 있다.In one embodiment, the first temperature of the first step is below A 3 transformation point and above A 1 transformation point, for example, the second temperature may be 700 ° C to 900 ° C.

일 실시예에서 상기 제1 단계의 상기 제1 온도는 700 ℃ 내지 870 ℃일 수 있다. 일 실시예에서 상기 제1 단계는 750 ℃ 내지 850 ℃에서 가열하는 것 일 수 있다. 예를 들어 상기 제1 단계는 상기 규소 및 망간을 포함하는 아공석강을 800 ℃ 로 가열하는 것일 수 있다.In one embodiment, the first temperature of the first step may be 700 ° C to 870 ° C. In one embodiment, the first step may be heating at 750 ° C to 850 ° C. For example, the first step may be to heat the pore steel comprising silicon and manganese to 800 ° C.

일 실시예에서 상기 제1 단계는 탄소 0.02 내지 0.7 중량%, 규소 1.0 내지 2.5 중량%, 망간 0.1 내지 1.0 중량% 및 87.9 중량% 이상의 철을 포함하는 아공석강을 A3 변태점 이하이고 A1 변태점 이상인 온도로 가열하는 단계일 수 있다. 예를 들어 상기 제1 단계는 탄소 0.02 내지 0.7 중량%, 규소 1.0 내지 2.5 중량%, 망간 0.1 내지 1.0 중량% 및 87.9 중량% 이상의 철을 포함하는 아공석강을 700 ℃ 내지 900 ℃로 가열하는 단계일 수 있다.In one embodiment, the first step is 0.02 to 0.7% by weight of carbon, 1.0 to 2.5% by weight of silicon, 0.1 to 1.0% by weight of manganese, and 87.9% by weight of iron ore steel containing at least 87.9% by weight of A 3 transformation point or less and A 1 transformation point or more It may be a step of heating to temperature. For example, the first step is a step of heating an arsenic steel containing iron of 0.02 to 0.7% by weight of carbon, 1.0 to 2.5% by weight of silicon, 0.1 to 1.0% by weight of manganese, and 87.9% by weight of iron to 700 ° C to 900 ° C You can.

일 실시예에서 상기 제1 단계는 상기 제1 단계는 탄소 0.02 내지 0.7 중량%, 규소 1.0 내지 2.5 중량%, 망간 0.1 내지 1.0 중량% 및 87.9 중량% 이상의 철을 포함하는 아공석강을 750 ℃ 내지 850 ℃로 가열하는 것 일 수 있다. 예를 들어 탄소 0.4 중량%, 규소 2.3 중량%, 망간 0.3 중량% 및 90.0 중량% 이상의 철을 포함하는 아공석강을 800 ℃로 가열하는 것 일 수 있다.In one embodiment, the first step, the first step is 0.02 to 0.7% by weight of carbon, 1.0 to 2.5% by weight of silicon, 0.1 to 1.0% by weight of manganese, and 87.9% by weight of iron ore steel comprising at least 87.9% by weight of 750 ℃ to 850 It may be heated to ℃. For example, it may be to heat a porosity steel containing at least 0.4% by weight of carbon, 2.3% by weight of silicon, 0.3% by weight of manganese, and 90.0% by weight of iron to 800 ° C.

상기 제1 단계의 가열에 의해 상기 아공석강의 미세조직이 변화할 수 있다. 예를 들어 상기 아공석강에서 오스테나이트화가 진행될 수 있다. 이때 오스테나이트화에 의한 오스테나이트 조직에서 페라이트가 형성될 수 있고, 이에 따라 초석 페라이트와 오스테나이트 조직에 페라이트가 형성된 오스페라이트 조직이 형성될 수 있다.The microstructure of the perforated steel may be changed by heating in the first step. For example, austenitization may be carried out in the sub-hole steel. At this time, ferrite may be formed in the austenite structure by austenitization, and accordingly, the ferrite formed with the ferrite on the cornerstone ferrite and the austenite structure may be formed.

일 실시예에서 상기 제1 단계는 30 분 내지 120 분 동안 수행하는 것 일 수 있다. 예를 들어 상기 제1 단계는 50 분 동안 수행하는 것 일 수 있다.In one embodiment, the first step may be performed for 30 minutes to 120 minutes. For example, the first step may be performed for 50 minutes.

일 실시예에서 상기 제1 단계는 비활성 기체 분위기에서 수행하는 것 일 수 있다. 예를 들어 상기 제1 단계는 아르곤 가스 분위기에서 수행할 수 있다.In one embodiment, the first step may be performed in an inert gas atmosphere. For example, the first step may be performed in an argon gas atmosphere.

일 실시예에서 상기 제2 단계는 200 ℃ 내지 400 ℃로 급냉시키는 것 일 수 있다. 예를 들어 상기 제2 단계는 300 ℃ 내지 400 ℃로 급냉시키는 것 일 수 있다. 예를 들어 380 ℃ 또는 260 ℃로 급냉시키는 것 일 수 있다. 상기 제2 단계는 상기 제1 단계에서 가열된 합금을 급냉시키는 공정을 포함할 수 있고, 오스템퍼링이 진행될 수 있다. 상기 오스템퍼링은 오스테나이트에서 페라이트 및 탄화물로 분리되는 것 일 수 있다. 본 발명에서는 상기 오스템퍼링 온도가 낮으면 잔류 오스테나이트의 양은 감소하고 페라이트의 양이 증가하여 경한 조직에 하부 오스페라이트가 형성되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 낮은 온도에 의해 페라이트 내부에서 탄화물이 석출되어, 페라이트, 페라이트 내부의 탄화물 및 오스테나이트 조직이 나타날 수 있고, 상기 오스템퍼링 온도가 높으면 페라이트의 양이 증가하지 않고 오스테나이트의 양이 많아 상부 오스페라이트가 형성되는 것을 확인할 수 있었다. 이 때는 탄화물이 석출되지는 않지만 우수한 기계적 강도를 기대할 수 없었다.In one embodiment, the second step may be quenching to 200 ℃ to 400 ℃. For example, the second step may be to quench to 300 ℃ to 400 ℃. For example, it may be to quench to 380 ℃ or 260 ℃. The second step may include a step of quenching the alloy heated in the first step, and osmosis may be performed. The ostempering may be separated from austenite into ferrite and carbide. In the present invention, it was confirmed that when the ostempering temperature is low, the amount of retained austenite decreases and the amount of ferrite increases to form a lower osperite in the hard tissue. In addition, carbides are precipitated inside the ferrite due to the low temperature, and ferrite, carbides and austenite structures inside the ferrite may appear, and when the austempering temperature is high, the amount of ferrite does not increase and the amount of austenite increases, so that the upper os It was confirmed that ferrite was formed. At this time, carbides did not precipitate, but excellent mechanical strength could not be expected.

일 실시예에서 상기 제2 단계는 10 분 내지 100 분 동안 수행하는 것 일 수 있다. 예를 들어 상기 제2 단계는 30 분 동안 수행하는 것 일 수 있다.In one embodiment, the second step may be performed for 10 minutes to 100 minutes. For example, the second step may be performed for 30 minutes.

일 실시예에서 오스테나이트화로 및 오스템퍼링로가 일체형으로 이루어져 있는 박스로를 사용할 수 있다. 예를 들어 일체형의 로를 사용하여 중간 도어를 개방했을 때 시편의 급격한 온도 감소를 방지 할 수 있으며, 로의 개방장치가 열리면서 염욕으로 담금질(퀀칭, quenching)되어 들어가는데 소요되는 시간은 약 3 초 이내로 제어가 가능하다.In one embodiment, a box furnace in which an austenitizing furnace and an ostempering furnace are integrally formed may be used. For example, when the middle door is opened by using the integral furnace, it is possible to prevent a sudden decrease in temperature of the specimen, and the time required for quenching (quenching) with a salt bath while opening the furnace opening device is controlled within about 3 seconds. Is possible.

본 발명의 오스템퍼 열처리 시 오스테나이트화 처리에서의 탈탄 방지 및 균일한 온도 분포를 위한 분위기 및 오스템퍼링 온도로 퀀칭 시 빠른 냉각 속도를 얻기 위한 이송 장치 및 안정성이 요구된다.In the austenitization treatment of the present invention, a transfer device and stability are required to obtain a rapid cooling rate when quenched with an atmosphere and a tempering temperature for decarburization prevention and uniform temperature distribution during austenitization treatment.

일 실시예에서 오스템퍼링 열처리는 2단 열처리 로 내에서 염욕(salt bath)을 이용하여 약 180 ℃/min의 냉각 속도로 퀀칭 및 항온 유지를 수행할 수 있다.In one embodiment, the tempering heat treatment may be performed by quenching and maintaining constant temperature at a cooling rate of about 180 ° C./min using a salt bath in a two-stage heat treatment furnace.

일 실시예에서 오스템퍼링에 사용되는 염은 온도 변화에 안정한 것일 수 있고, 냉각능이 우수한 것 일 수 있다.In one embodiment, the salt used for ostempering may be stable to temperature changes, and may have excellent cooling ability.

일 실시예에서 열전달 계수가 높고 폭발 위험성이 없으며, 낮은 함수율을 갖는 것이 염으로 오스템퍼링에 사용될 수 있다.In one embodiment, a high heat transfer coefficient, no risk of explosion, and a low water content may be used for ostempering as a salt.

일 실시예에서 NaNO3 및 KNO3를 혼합하여 사용할 수 있다. 예를 들어, NaNO3 및 KNO3를 혼합하여 사용하는 경우 각각의 질량 비율은 55 : 45 일 수 있다.In one embodiment, NaNO 3 and KNO 3 may be mixed and used. For example, when mixing NaNO 3 and KNO 3 , the mass ratio of each may be 55:45.

본 발명을 통해서, 종래에는 발견되지 않은 페라이트(초석페라이트) 및 오스페라이트(오스테나이트 및 페라이트를 포함하는 복합 조직 또는 오스테나이트 조직 상에 페라이트 조직이 형성된 복합 조직) 조직으로만 형성된 합금강을 제조할 수 있었고, 본 발명을 통해 제조된 페라이트 및 오스페라이트로 이루어진 오스템퍼드 합금강은 기계적 특성이 우수한 것을 확인하였다.Through the present invention, it is possible to manufacture an alloy steel formed only of ferrite (hematite ferrite) and osperite (composite structure comprising austenite and ferrite or complex structure in which ferrite structure is formed on austenite structure) not previously found. It was confirmed through the present invention that the osmford alloy steel made of ferrite and osperite was excellent in mechanical properties.

본 발명의 다른 목적을 위한 오스템퍼드 합급강은 본 발명의 제조 방법을 통해 제조되며, 페라이트 및 오스페라이트 조직을 포함하고, 우수한 기계적 특성을 나타낸다.Ostempered alloy steel for other purposes of the present invention is produced through the manufacturing method of the present invention, includes ferrite and osperite structures, and exhibits excellent mechanical properties.

일 실시예에서 상기 오스템퍼드 합금강은 페라이트 조직 상에 오스페라이트 조직이 혼합되어 존재하는 것 일 수 있다.In one embodiment, the ostempered alloy steel may be a mixture of osperite structures on a ferrite structure.

일 실시예에서 상기 오스템퍼드 합금강은 페라이트를 기지조직으로 오스페라이트 조직이 아일랜드형으로 존재하는 것 일 수 있다. 여기서 상기 아일랜드형은 일정한 형태가 규칙적이거나 반복되어 이루어진 것을 의미하는 것은 아니나, 기지조직 상에 상기 기지조직이 아닌 조직이 나노 또는 마이크로 단위로 군을 이루어 존재하는 것을 의미한다. 예를 들러 페라이트를 기지조직으로 하여, 미세한 오스페라이트 조직이 소정의 크기로 형성된 군을 이루어, 상기 기지조직인 페라이트 상에 혼합되어 있는 것을 의미할 수 있다.In one embodiment, the ostempered alloy steel may be one in which the ferrite is a base structure and the osperite structure is an island type. Here, the island type does not mean that a certain shape is regular or repeated, but that the non-base tissue is formed in groups of nano or micro units on the base tissue. For example, by using ferrite as a matrix structure, it can mean that a fine osperite structure is formed in a group formed to a predetermined size, and is mixed on the matrix structure of ferrite.

일 실시예에서 상기 오스템퍼드 합금강을 페라이트를 기지조직으로 오스테나이트가 형성된 미세 조직을 포함할 수 있다. 일 실시예에서 상기 오스템퍼드 합금강은 페라이트 조직 상에 오스테나이트 조직이 형성되고 상기 오스테나이트 상에 페라이트가 형성됨으로써 오스페라이트 조직이 형성되는 것 일 수 있다. 따라서 페라이트 및 오스페라이트가 혼합된 형태의 미세 조직을 포함할 수 있다. 일 실시예에서 상기 오스템퍼드 합금강은 페라이트 조직 상에 오스페라이트 조직이 아일랜드 형으로 형성된 것일 수 있다.In one embodiment, the austenite alloy steel may include a microstructure in which austenite is formed from ferrite as a matrix structure. In one embodiment, the austenite alloy steel may be an austenite structure formed on a ferrite structure and a ferrite formed on the austenite to form an austenite structure. Therefore, it may include a microstructure in the form of a mixture of ferrite and osperite. In one embodiment, the ostempered alloy steel may be formed of an island-type ferrite structure on the ferrite structure.

일 실시예에서 상기 오스템퍼드 합금강은 페라이트 및 오스페라이트 조직만으로 이루어져 있으므로, 우수한 기계적 특성을 나타낼 수 있다.In one embodiment, the ostempered alloy steel is composed of only ferrite and osperite structures, and thus may exhibit excellent mechanical properties.

일 실시예에서 상기 오스템퍼드 합금강은 700 MPa 이상의 인장강도 및 30 % 이상의 연신율을 나타내는 것 일 수 있다.In one embodiment, the ostempered alloy steel may exhibit tensile strength of 700 MPa or more and elongation of 30% or more.

일 실시예에서 상기 오스템퍼드 합금강은 비강도가 높아 경량 합금 소재로 사용하는 것 일 수 있다.In one embodiment, the ostempered alloy steel may be used as a lightweight alloy material because of its high specific strength.

일 실시예에서 상기 오스템퍼드 합금강은 경량 합금 소재로 사용하는 것 일 수 있다.In one embodiment, the ostempered alloy steel may be used as a lightweight alloy material.

일 실시예에서 상기 오스템퍼드 합금강은 자동차 강판으로 사용하는 것 일 수 있다. 일 실시예에서 상기 오스템퍼드 합금강은 추가되는 성분이 적으므로 경량화 재료로써 사용될 수 있다. 일 실시예에서 상기 오스템퍼드 합금강은 자동차 강판으로 사용하는 것 일 수 있다.In one embodiment, the ostempered alloy steel may be used as an automotive steel sheet. In one embodiment, the ostemford alloy steel may be used as a lightweight material since there are few additional components. In one embodiment, the ostempered alloy steel may be used as an automotive steel sheet.

오스테나이트의 결정 구조는 면심 입방 구조(FCC, face centered cubic)로 이루어져 있으며, 가공유기변태 여부는 적층결함에너지(SFE, stacking fault energy)에 의해 결정될 수 있다. 오스테나이트의 적층결함에너지가 10 mJ/m2 이하인 경우에는 가공 중에 ε 마르텐사이트로 변태될 수 있다. 또한 적층결함에너지가 증가함에 따라 ε 마르텐사이트, 기계적 쌍정, 전위 셀(cell) 등으로 미세조직이 변화할 수 있다. 적층결함에너지가 약 20 mJ/m2 이하로 낮은 경우에는 변형에 따라 오스테나이트가 육방 밀집 구조(HCP, hexagonal close packing)의 ε 마르텐사이트로 변태될 수 있으며, 또 다시 체심 입방 구조(BCC, body centered cubic)의 α' 마르텐사이트로 변태되는 가공유기변태가 일어날 수 있다. 그러나 적층결함 에너지가 20 mJ/m2 이상인 경우에는 오스테나이트에서 마르텐사이트로의 변태가 억제될 수 있고, 변형 쌍정이 형성될 수 있다. 적층결함에너지가 40 mJ/m2 이상이 되면 오스테나이트는 전위에 의한 슬립 변형이 일어날 수 있다. 적층결함에너지는 알루미늄, 망간, 규소, 탄소 등의 원소를 첨가함으로써 변화할 수 있고, 기계적 성질에서도 차이가 발생할 수 있다. 예를 들어 탄소나 알루미늄을 첨가하게 되면 오스테나이트의 적층결함에너지를 증가시켜 ε 마르텐사이트로의 상변태를 억제할 수 있다.The crystal structure of austenite consists of a face centered cubic (FCC), and whether or not processing organic transformation can be determined by stacking fault energy (SFE). When the austenite has a lamination defect energy of 10 mJ / m 2 or less, it may be transformed into ε martensite during processing. In addition, as the stacking fault energy increases, the microstructure may change to ε martensite, mechanical twins, dislocation cells, and the like. When the stacking defect energy is low below about 20 mJ / m 2 , austenite may be transformed into ε martensite of hexagonal close packing (HCP) depending on the deformation, and again, body-centered cubic structure (BCC, body) Processed organic transformation, which can be transformed into centered cubic α 'martensite, can occur. However, when the lamination defect energy is 20 mJ / m 2 or more, transformation from austenite to martensite may be suppressed, and strain twins may be formed. When the stacking fault energy is 40 mJ / m 2 or more, austenite may undergo slip deformation due to dislocation. The stacking fault energy can be changed by adding elements such as aluminum, manganese, silicon, and carbon, and differences may occur in mechanical properties. For example, when carbon or aluminum is added, the phase defect of austenite to ε martensite can be suppressed by increasing the stacking fault energy.

상기 오스템퍼드 합금강을 페라이트 및 오스페라이트 조직으로 형성됨으로써, 고연신율 및 고강도 특성을 나타낼 수 있다.The osmford alloy steel is formed of a ferrite and an osperite structure, thereby exhibiting high elongation and high strength characteristics.

일 실시예에서 상기 오스템퍼드 합금강은 700 MPa 이상의 인장강도 및 30 % 이상의 연신율을 나타내는 것 일 수 있다. 일 실시예에서 상기 오스템퍼드 합금강은 800 MPa의 인장강도 및 39 %의 연신율을 나타내는 것 일 수 있다.In one embodiment, the ostempered alloy steel may exhibit tensile strength of 700 MPa or more and elongation of 30% or more. In one embodiment, the ostempered alloy steel may exhibit a tensile strength of 800 MPa and an elongation of 39%.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 오스템퍼드 합금강 제조 공정을 간단히 나타낸 도면이다. 도 3에 나타낸 것과 같이 본 발명의 오스템퍼드 합금강의 제조 방법은 크게 두 단계로 구분할 수 있으며, 700 ℃ 내지 870 ℃의 온도에서 가열한 후 200 ℃ 내지 400 ℃의 온도로 급냉시키는 열처리 공정이 포함될 수 있다. 700 ℃ 내지 870 ℃로 가열하는 공정은 30 분 내지 120 분 동안 수행될 수 있으며, 200 ℃ 내지 400 ℃로 급냉시키는 공정은 10 분 내지 100 분 동안 수행될 수 있다. 구체적으로 본 발명의 제조 방법은 먼저 온도를 승온시키는 구간이 있고, 그 다음 고온에서 온도를 유지하는 구간이 있다. 이 때 오스테나이트화가 일어나며, 시편 전체에 온도가 일정하게 도달되고, 탄소가 골고루 확산되도록 유지하는 것이 중요하다. 그런 다음 온도를 급냉시키는 구간이 있다. 이때 펄라이트가 생성되지 않도록 온도를 빠르게 냉각시키는 것이 중요하다. 온도를 낮추고 유지하는 구간은 오스템퍼링 구간으로, 마르텐사이트가 생성되지않도록 일정 온도 이상에서 열처리해야하며, 오스페라이트가 충분히 형성될 수 있도록 기다리며 온도를 유지해야한다. 오스페라이트가 충분히 형성되면 시편을 꺼내서 상온으로 냉각시킨다.3 is a view briefly showing a process of manufacturing an ostempered alloy steel according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the method for manufacturing the ostempered alloy steel of the present invention can be roughly divided into two steps, and may include a heat treatment process of heating at a temperature of 700 ° C to 870 ° C and rapidly cooling to a temperature of 200 ° C to 400 ° C. have. The process of heating to 700 ° C to 870 ° C may be performed for 30 minutes to 120 minutes, and the process of quenching to 200 ° C to 400 ° C may be performed for 10 minutes to 100 minutes. Specifically, the manufacturing method of the present invention first has a section for raising the temperature, and then a section for maintaining the temperature at a high temperature. At this time, austenitization occurs, it is important to keep the temperature uniformly throughout the specimen and to spread the carbon evenly. Then there is a section to cool the temperature. At this time, it is important to cool the temperature quickly so that no pearlite is generated. The section that lowers and maintains the temperature is an ostempering section, which must be heat treated at a certain temperature or higher so that martensite is not formed, and the temperature must be maintained while waiting for osperite to be sufficiently formed. When the osperite is sufficiently formed, the specimen is taken out and cooled to room temperature.

오스템퍼 열처리는 두 단계로 분류가 되는데 첫 번째 단계는 기지조직 전체를 오스테나이트로 만드는 오스테나이트화 열처리(오스템퍼 1단계 반응이라고도 할 수 있음), 두 번째 단계는 Ms온도 이상으로 급랭하여 항온 유지하는 오스템퍼링 열처리(오스템퍼 2단계 반응이라고도 할 수 있음)로 나뉜다.Osteothermal heat treatment is divided into two stages, the first stage is austenitizing heat treatment, which makes the entire base tissue austenite (also referred to as the first stage osmosis reaction), and the second stage is rapidly cooled above Ms temperature to maintain constant temperature. It is divided into an ostempering heat treatment (also referred to as an ostemper two-step reaction).

일 실시예에서 오스템퍼 열처리는 열처리로를 이용할 수 있다. 예를 들어 오스템퍼 열처리로는 2단 열처리로 일 수 있다.In one embodiment, the heat treatment furnace may use a heat treatment furnace. For example, the ostemper heat treatment furnace may be a two-stage heat treatment furnace.

일 실시예에서 오스템퍼 1 단계, 다시말해서 오스테나이트화 열처리를 하기 위해서 대기로를 사용할 수 있고, 예를 들어 유도 가열이나 화염 등의 방법을 사용할 수 있다. 본 발명에서는 펄라이트 생성을 억제해야한다. 따라서 빠르게 냉각시켜야 하므로 염욕, 유욕, 주석 또는 용융 납 등과 같은 금속욕, 또는 강제 열풍 등이 활용될 수 있다. 유욕은 온도가 300 ℃ 이상이 되면 기름의 열화가 일어나기 때문에 KNO3 및 NaNO3를 일정한 비율로 혼합한 염욕을 사용할 수 있다.In one embodiment, an osmosis stage 1, that is, an atmosphere furnace may be used for austenitizing heat treatment, and for example, a method such as induction heating or flame may be used. In the present invention, the production of pearlite should be suppressed. Therefore, since it needs to be cooled quickly, a metal bath such as a salt bath, an oil bath, tin or molten lead, or forced hot air may be used. Since the oil bath deteriorates when the temperature exceeds 300 ° C, a salt bath in which KNO 3 and NaNO 3 are mixed at a constant ratio can be used.

일 실시예에서 상기 제1 단계의 가열 온도, 다시말해서 오스테나이트화 온도를 낮추면 미변태 잔류 오스테나이트에 의해 기계적 특성 저하가 방지될 수 있으나 기지 조직의 탄소 함량이 낮아지게되어 경화능이 감소할 수 있다. 따라서 두꺼운 재료의 경우 합금 원소를 첨가하거나, 오스테나이트화 온도를 증가시켜야 한다.In one embodiment, lowering the heating temperature of the first step, that is, the austenitization temperature, may prevent mechanical properties from being degraded by unmodified residual austenite, but may lower the carbon content of the matrix and reduce the hardenability. . Therefore, in the case of thick materials, an alloying element must be added or the austenitization temperature must be increased.

도 4 및 도 5는 온도 및 시간에 따른 조직의 차이를 나타낸 도면들이다.4 and 5 are diagrams showing differences in tissue according to temperature and time.

도 4는 온도에 따른 조직을 나타낸 도면이다. 구체적으로 도 4는 본 발명의 제조 방법의 상기 제2 단계의 급냉 온도에 따른 조직의 모습을 나타낸 것이다. 도 4를 보면, 오스템퍼링 온도가 감소하게 되면 도 4의 a처럼 침상 형태의 조직을 가질 수 있고, 페라이트 양은 증가하지만 잔류 오스테나이트의 양은 줄어들게 되어 높은 강도에 낮은 연신율을 나타낼 수 있다. 낮은 온도에 의해 페라이트 계면의 성장 속도가 페라이트에서 빠져나가는 탄소 확산 속도 보다 빨라지게 되면 페라이트 내부에서 탄화물이 석출될 수 있다.4 is a view showing the structure according to the temperature. Specifically, Figure 4 shows the appearance of the tissue according to the rapid cooling temperature of the second step of the manufacturing method of the present invention. Referring to FIG. 4, when the ostempering temperature decreases, a needle-like structure may be formed as shown in FIG. 4 a, and the amount of ferrite increases, but the amount of retained austenite decreases, thereby exhibiting low elongation at high strength. When the growth rate of the ferrite interface becomes faster than the carbon diffusion rate exiting the ferrite due to the low temperature, carbides may be precipitated inside the ferrite.

반면에 오스템퍼링 온도가 증가하게 되면 도 3의 b처럼 깃털상 형태의 조직을 가질 수 있고, 페라이트 양은 감소하지만 잔류 오스테나이트의 양은 늘어나게되어 높은 연신율에 낮은 강도를 나타낼 수 있다. 그리고 탄소 확산 속도가 빠르기 때문에 오스테나이트와 페라이트 계면에서는 탄화물이 석출되지 않지만, 이러한 경우에는 만족스러운 기계적 물성을 기대할 수 없다.On the other hand, when the ostempering temperature is increased, it may have a feather-like structure as shown in FIG. 3B, and the amount of ferrite is reduced, but the amount of retained austenite is increased, thereby exhibiting low strength at high elongation. In addition, carbides do not precipitate at the austenite-ferrite interface due to the high carbon diffusion rate, but satisfactory mechanical properties cannot be expected in this case.

따라서 본 발명의 제조 방법에 의해서만 고강도, 고연신율 특성을 나타내는 된 오스템퍼드 합금강을 제조할 수 있다.Therefore, only the manufacturing method of the present invention can produce a high-strength, high-elongation characteristic ostempered alloy steel.

도 5는 시간에 따른 기계적 성질을 나타낸 도면이다. 구체적으로 도 5는 본 발명의 제조 방법 중에서 상기 제2 단계에서 급냉시키는 시간에 따른 기계적 성질과의 연관성을 나타낸 것이다. 오스템퍼링 온도가 낮으면 도 5의 a처럼 시간에 대한 영향을 받을 수 있다. 온도가 낮으면 탄소의 확산 속도가 감소하기 때문에 전체적인 반응이 느려질 수 있다. 따라서 오스템퍼링 온도가 낮을수록 긴 시간을 열처리 해야 우수한 강도를 얻을 수 있다. 오스템퍼링 온도가 395 ℃이상 높으면 도 5의 b처럼 시간에 따른 연신율의 변화가 크게 나타날 수 있다. 온도가 높으면 탄소의 확산 속도가 증가하기 때문에 2 단계 반응이 60 분에서부터 시작될 수 있고, 오스테나이트에서 탄화물이 석출될 수 있으며 연신율이 크게 감소할 수 있다. 오스템퍼링 온도가 낮은 경우에는 240 분까지 연신율이 낮게 나타날 수 있으며 시간에 따른 변화가 나타나지 않을 수 있다. 이는 탄소 확산 속도가 감소하여 오스테나이트 내부에 탄소가 충분하게 확산되지 않으므로 마르텐사이트로 변태되기 때문이다.5 is a view showing the mechanical properties over time. Specifically, Figure 5 shows the relationship with the mechanical properties over time of quenching in the second step of the manufacturing method of the present invention. When the ostempering temperature is low, it may be affected with time as shown in FIG. 5A. When the temperature is low, the diffusion rate of carbon decreases, so the overall reaction may be slowed down. Therefore, the lower the ostempering temperature is, the better strength can be obtained by heat treatment for a long time. When the ostempering temperature is higher than 395 ° C, a change in elongation with time may be large as shown in FIG. 5B. The high temperature increases the diffusion rate of carbon, so the two-step reaction can start from 60 minutes, carbides may precipitate in austenite, and the elongation may be greatly reduced. When the ostempering temperature is low, the elongation may be low up to 240 minutes and the change over time may not appear. This is because the rate of carbon diffusion decreases and carbon is not sufficiently diffused inside the austenite, so it is transformed into martensite.

종래에 1 세대 및 2 세대의 문제점을 해결 할 수 있는 3 세대 AHSS에 근접한 새로운 합금을 본 발명을 통해서 제공할 수 있다.A new alloy close to the 3rd generation AHSS that can solve the problems of the 1st and 2nd generations can be provided through the present invention.

실시예 1 (아공석강 제조)Example 1 (preparation of perforated steel)

본 발명의 일 실시예에 따라 오스템퍼드 강은 탄소 함량을 낮춰 탄소 0.6 % 이하, 규소 3.0.% 이하, 망간 0.5 % 이하 및 잔부의 철과 불순물을 포함하는 아공석강(Fe-0.4C-2.3Si-0.3Mn강)을 사용하였다.In accordance with an embodiment of the present invention, the ostempered steel has a carbon content lowered to 0.6% or less of carbon, 3.0.% Or less of silicon, 0.5% or less of manganese, and porosity steel containing iron and impurities in the balance (Fe-0.4C-2.3Si -0.3Mn steel) was used.

오스템퍼드 합금강을 제조하기 위해 먼저, 상기 Fe-0.4C-2.3Si-0.3Mn강을 50 kg급 진공유도용해로를 사용하여 잉곳으로 제조하였다. 잉곳의 두께는 50 mm로서 질소 분위기에서 1250 ℃에서 2 시간 동안 재가열하였으며, 압연 온도 890 ℃에서 5 pass 압연으로 3 mm 두께가 되도록 열간 압연하였다. First, in order to prepare an ostempered alloy steel, the Fe-0.4C-2.3Si-0.3Mn steel was prepared as an ingot using a 50 kg vacuum induction furnace. The thickness of the ingot was 50 mm and reheated at 1250 ° C for 2 hours in a nitrogen atmosphere, and hot rolled to a thickness of 3 mm by 5 pass rolling at 890 ° C.

제조예 (오스템퍼드 합금강 1 및 2 제조)Production example (Ostempford alloy steel 1 and 2 production)

본 발명에서는 기지조직을 초석 페라이트로 만들고 일부 오스페라이트 조직을 만들기 위해 제1 단계의 오스테나이트화 온도를 900 ℃보다 낮은 800 ℃로 조절하였다. 이때 아르곤 가스를 주입하였고 50 분 동안 수행하였다.In the present invention, the austenitization temperature of the first step was adjusted to 800 ° C. lower than 900 ° C. in order to make the base tissue into a cornerstone ferrite and to form some osperite structures. At this time, argon gas was injected and performed for 50 minutes.

그리고 나서 제2 단계, 오스템퍼링은 온도를 각각 260 ℃ 및 380 ℃로 조절하여 30 분 동안 등온 유지시킨 다음, 상온으로 냉각시켜 제조예 1(380 ℃) 및 제조예 2(260 ℃)를 제조하였다.Then, in the second step, the ostempering was adjusted to 260 ° C and 380 ° C, respectively, and maintained isothermal for 30 minutes, followed by cooling to room temperature to prepare Production Example 1 (380 ° C) and Production Example 2 (260 ° C). .

종래의 900 ℃에서 오스테나이트화 열처리를 한 경우 모든 조직이 오스페라이트 형태를 나타내고 있기 때문에 연신율이 다소 떨어지는 경향이 나타났다. 그러나 본 발명의 실시예와 같이 오스테나이트화 온도를 800 ℃로 조절한 경우, 초석 페라이트가 생성되어 연신율이 향상되었다.When the austenitization heat treatment was performed at 900 ° C in the related art, the elongation tended to be slightly lowered because all the tissues were in the form of osperite. However, when the austenitization temperature was adjusted to 800 ° C. as in the embodiment of the present invention, a cornerstone ferrite was generated to improve the elongation.

본 발명의 오스템퍼드 합금강은 제조 공정이나 인장 변형 시 인장 곡선의 형태가 TRIP 이나 DP 강과 상당히 흡사하게 나타났다. 오스템퍼링 열처리 전의 조직이 50 % 내외의 오스테나이트와 페라이트 상태인 것은 유사하나, TRIP 강은 미세한 탄화물인 베이나이트(bainite)상을 석출시키는 반면에 본 발명의 오스템퍼드 합금강은 템퍼링 중에 페라이트만 생성시키고 결론적으로 초석 페라이트와 잔류 오스테나이트 및 페라이트로 구성된 오스페라이트 조직이 만들어지게 된다.The osmford alloy steel of the present invention was found to have a shape similar to that of a TRIP or DP steel in the form of a tensile curve during the manufacturing process or tensile deformation. It is similar that the structure before the austenite heat treatment is in a ferrite state with about 50% or more of austenite, but the TRIP steel precipitates a bainite phase, which is a fine carbide, while the austenite alloy steel of the present invention generates only ferrite during tempering. As a result, an osperite structure composed of a cornerstone ferrite and residual austenite and ferrite is formed.

TRIP 강과 비교 했을 때 잔류 오스테나이트를 생성시키기 위한 열처리 공정은 유사하나 조직의 차이가 나타나는 이유는 성분 차이에서부터 설명할 수 있다. TRIP 강의 경우는 알루미늄, 구리, 망간 등을 첨가하여 오스테나이트를 안정화 시킨다. 특히 망간은 오스테나이트 안정화 원소이기는 하나 오스테나이트의 경화능을 높이고 탄화물을 촉진시키는 원소이다. 그리고 오스테나이트를 상온에서 잔류시키기 위해 오스테나이트화 열처리를 일정 온도로 수행하면 일정량의 초석 페라이트를 만들고 오스테나이트로 탄소가 축적시키지만, 템퍼링 도중에 카바이드의 생성으로 잔류 오스테나이트 내의 탄소 함량은 다시 감소하게 된다. 그러나 본 발명의 오스템퍼드 합금강의 경우는 높은 규소 함량으로 인하여 템퍼링 단계에서 카바이드 생성을 억제하기 때문에 페라이트가 생성 될수록 오스테나이트의 탄소 농도는 더욱 증가하게 된다. 또한 템퍼링 시간을 조절하여 오스테나이트가 분해되기까지 오랜 시간 열처리를 하지 않기 때문에 페라이트와 오스테나이트만 존재하는 조직이 만들어지게 된다.Compared to TRIP steel, the heat treatment process to produce residual austenite is similar, but the reason for the difference in the structure can be explained from the difference in components. In the case of TRIP steel, austenite is stabilized by adding aluminum, copper, and manganese. In particular, manganese is an austenite stabilizing element, but it is an element that enhances the hardenability of austenite and promotes carbide. In addition, when austenitizing heat treatment is performed at a constant temperature to retain austenite at room temperature, a certain amount of cornerstone ferrite is produced and carbon is accumulated as austenite, but the carbon content in the retained austenite decreases again due to the formation of carbide during tempering. . However, in the case of the tempered alloy steel of the present invention, the carbon concentration of austenite is increased as ferrite is generated because the formation of carbide is suppressed in the tempering step due to the high silicon content. In addition, by controlling the tempering time, the heat treatment is not performed for a long time until the austenite is decomposed, so that a structure in which only ferrite and austenite is present is formed.

도 6은 일 실시예에 따라 제조된 조직을 비교하여 나타낸 도면이다. 구체적으로 도 6의 a는 일 실시예에서 사용된 Fe-0.4C-2.3Si-0.3Mn강, 도 6의 b는 일 실시예에 따라 제조된 제조예 1, 그리고 도 6의 c는 TRIP 강을 나타낸 것이다. 도 6을 보면 본 발명의 오스템퍼드 합금강과 TRIP 강은 초석 페라이트와 오스테나이트 같은 유사한 상을 가지고 있다고 생각할 수 있지만, 잔류 오스테나이트를 생성시키기 위한 방법이 다르기 때문에 오스테나이트 형상에서 그 차이점을 확인 할 수 있다. 열처리 전의 조직(a)은 초석 페라이트와 펄라이트로 이루어져 있지만 열처리 후(b)에는 펄라이트 조직이 모두 오스페라이트조직으로 변화하는 것을 확인할 수 있다. 그러나 TRIP 강(c)은 형상이 유사하지만 오스페라이트가 아닌 베이나이트와 오스테나이트 조직으로 형성되어 있는 것으로 3가지가 모두 차이가 있음을 알 수 있다.6 is a view comparing tissues manufactured according to an embodiment. Specifically, a of FIG. 6 is Fe-0.4C-2.3Si-0.3Mn steel used in one embodiment, b of FIG. 6 is Preparation Example 1 prepared according to one embodiment, and c of FIG. 6 is TRIP steel It is shown. Referring to FIG. 6, it can be considered that the osmford alloy steel and the TRIP steel of the present invention have similar phases such as gemstone ferrite and austenite, but since the method for generating residual austenite is different, the difference in austenite shape can be confirmed. have. Before the heat treatment, the structure (a) was composed of a cornerstone ferrite and pearlite, but after the heat treatment (b), it can be seen that all the pearlite structures are changed to an osperite structure. However, although the TRIP steel (c) has a similar shape, it is formed of bainite and austenite structures, not osperite, and it can be seen that all three are different.

도 7은 인장 곡선을 나타낸 도면이다. 본 발명의 오스템퍼드 합금강의 인장 곡선은 도 7에 나타난 것과 같이 TRIP강과 비슷하게 나타나는 것을 알 수 있다. 이는 TRIP 강이 소성 변형을 받음에 따라 잔류 오스테나이트에서 마르텐사이트로 상변태가 발생하며, 연속적인 강화가 일어나는 현상과 비슷하게 나타난다. 그러나 소성 변형 형태가 유사하게 나타난다고 해서 본 발명의 오스템퍼드 합금강이 TRIP 강처럼 오스테나이트에서 마르텐사이트로의 상변태가 이루어졌다고 할 수는 없다.7 is a view showing a tensile curve. It can be seen that the tensile curve of the ostempered alloy steel of the present invention is similar to that of TRIP steel as shown in FIG. 7. This is similar to the phenomenon that the phase transformation occurs from the retained austenite to martensite as the TRIP steel undergoes plastic deformation. However, even if the plastic deformation form appears similar, it cannot be said that the phase transformation from austenite to martensite of the austenford alloy steel of the present invention was made like TRIP steel.

오스템퍼 온도 차이에 따른 오스테나이트의 형상 및 기계적 물성은 달라질 수 있다. 오스템퍼링 열처리 온도가 낮을수록 강도는 높아지고 연신율은 낮아지는 것이 일반적이다. 이 때, 오스테나이트 또한 침상 형태로 미세하게 변화하며, 상분율도 변화하게 된다. 일반적으로 낮은 온도에서 열처리를 시행하면 오스테나이트의 분율은 감소하며, 오스테나이트 내부의 탄소 함량도 또한 낮게 측정된다고 알려져 있다. 하지만 본 재료에서는 반대로 오스템퍼링 온도가 낮을수록 조대한 오스테나이트가 관찰이 되었으며, 오스테나이트 내부의 탄소 함량과 안정도의 차이가 기계적 성질에 영향을 준 것 일 수 있다. 따라서 260 ℃ 및 320 ℃조건에서도 실험을 실시하여 비교함으로써 본 발명의 오스템퍼드 합금강의 강화 원인을 확인하였다.The shape and mechanical properties of austenite may vary according to the difference in Ostemper temperature. It is common that the lower the tempering heat treatment temperature, the higher the strength and the lower the elongation. At this time, austenite also changes finely into a needle shape, and the phase fraction also changes. In general, it is known that the austenite fraction decreases when heat treatment is performed at a low temperature, and the carbon content in the austenite is also measured to be low. However, in this material, on the contrary, the lower the austempering temperature, the more coarse austenite was observed, and the difference between the carbon content and the stability in the austenite may affect mechanical properties. Therefore, the experiment was performed at 260 ° C and 320 ° C to compare and confirm the cause of strengthening of the ostempered alloy steel of the present invention.

본 발명에서는 다양한 실험들을 더 수행하여 미세조직의 변화를 관찰함으로써 본 발명의 오스템퍼드 합금강의 기계적 물성 강화 요인을 확인하였다.In the present invention, various experiments were further performed to observe changes in microstructures, thereby confirming factors for strengthening the mechanical properties of the Ostempered alloy steel of the present invention.

도 8 및 도 9는 오스템퍼링 온도에 따른 조직을 나타낸 도면들이다.8 and 9 are diagrams showing the tissue according to the ostempering temperature.

구체적으로 도 8은 오스템퍼링 온도 차이에 따른 변형 전후 광학현미경 사진을 나타낸 것으로 도 8의 a는 인장 시험 전의 제조예 2, 도 8의 b는 인장 시험 전의 제조예 1, 도 8의 c는 인장시험 후의 제조예 2, 도 8의 d는 인장시험 후의 제조예 1의 광학 현미경 이미지를 나타낸 것이다. 일반적으로 높은 온도에서 오스템퍼링을 하게 되면 오스페라이트 조직은 깃털상을 가지게 되고 낮은 온도에서 할 경우 침상의 조직을 가진다. 그러나 본 발명의 오스템퍼드 합금강은 초석 페라이트가 주를 이루고 있으며, 오스페라이트는 광학현미경 배율 상에서는 미세하게 표현되기 때문에 오스템퍼링 온도에 따른 차이는 크게 나타나지 않는다. 변형 전후의 조직에서도 오스템퍼링 380 ℃ 조건에서는 재결정이 일어난 것과 같은 변화가 있었지만 광학현미경 상으로는 자세하게 확인하기 힘들었다.Specifically, FIG. 8 shows an optical microscope photograph before and after deformation according to the difference in ostempering temperature. FIG. 8A shows Preparation Example 2 before tensile test, FIG. 8B shows Production Example 1 before tensile test, and FIG. 8C shows tensile test. After Preparation Example 2, FIG. 8D shows an optical microscope image of Preparation Example 1 after a tensile test. In general, when ostempering at a high temperature, the osperite structure has a feathery shape, and at low temperature, it has a needle-like structure. However, in the ostempered alloy steel of the present invention, the primary ferrite is mainly formed, and since the osperite is expressed finely on an optical microscope magnification, the difference according to the ostempering temperature does not appear significantly. Even before and after the deformation, there was a change such as recrystallization under the ostempering 380 ° C condition, but it was difficult to confirm in detail under an optical microscope.

따라서 오스페라이트 조직의 형상 차이를 더욱 자세하게 알아보기 위하여 주사전자현미경을 이용하여 그 차이를 비교해 보았다. 구체적으로 도 9는 오스템퍼링 온도 차이에 따른 변형 전후를 주사전자현미경을 이용하여 나타낸 것으로 도 9의 a는 인장 시험 전의 제조예 2, 도 9의 b는 인장 시험 전의 제조예 1, 도 9의 c는 인장시험 후의 제조예 2, 도 9의 d는 인장시험 후의 제조예 1의 주사전자현미경 이미지를 나타낸 것이다. 도 9를 보면 오스템퍼링 380 ℃조건에서는 도 9의 b에서처럼 초석 페라이트와 층상구조의 오스페라이트 조직으로 이루어져있고 오스페라이트 내부에서도 페라이트가 방향성을 이루어져 있다. 오스템퍼링 260 ℃ 조건에서는 초석 페라이트는 동일하지만, 오스페라이트가 조대한 형태로 나타나있으며, 오스테나이트 내부에는 페라이트로 생각되는 조직이 침상의 형태로 이루어져있는 것을 확인할 수 있었다. 이처럼 열처리 시간과 성분이 동일하더라도 오스템퍼링 온도 차이만으로도 미세조직은 크게 변화할 수 있다. 하지만 변형 후 조직에서는 오스템퍼링 온도 260 ℃ 조건보다 380 ℃ 조건에서 더욱 큰 변화가 나타나는 것으로 보인다. 도 9의 d와 같이 380 ℃ 조건에서는 층상조직의 오스페라이트가 다 사라지고 없으며 일부는 뭉쳐있고 일부는 찢어진 것과 같은 형상을 보이고 있다. 도 9의 c와 같이 260 ℃ 조건에서는 변형 전에 존재했던 덩어리 형태의 오스테나이트들이 찢어진 형태로 이루어져 있었다. 이처럼 변형 전 후를 비교해보면 380 ℃ 조건의 조직에서 더 큰 변화가 나타났다. 그 이유는 380 ℃ 조건의 시편이 260 ℃ 조건에서의 시편보다 연신율이 두 배 가량 높고, 조직에 가해지는 변형량이 더 많기 때문에 발생하는 것 일 수 있다.Therefore, in order to find out in more detail the shape difference of the osperite tissue, the difference was compared using a scanning electron microscope. Specifically, FIG. 9 shows before and after deformation according to the difference in ostempering temperature using a scanning electron microscope. FIG. 9A shows Production Example 2 before tensile test, and FIG. 9B shows Production Example 1 before tensile test, and FIG. 9C Is the preparation example 2 after the tensile test, and d in FIG. 9 shows the scanning electron microscope image of the preparation example 1 after the tensile test. Referring to FIG. 9, at 380 ° C. of ostempering, a ferrite structure composed of a cornerstone ferrite and a layered structure is formed as shown in FIG. 9B, and ferrite is also oriented in the interior of the osperite. In the condition of ostempering at 260 ° C, the cornerstone ferrite is the same, but osperite is shown in a coarse form, and it was confirmed that the structure thought to be ferrite inside the austenite is in the form of a needle. Even if the heat treatment time and the components are the same, the microstructure can be significantly changed only by the difference in the tempering temperature. However, in the post-transformation tissue, it appears that there is a greater change in the 380 ° C condition than the 260 ° C condition. As shown in d of FIG. 9, under the condition of 380 ° C., the entire layer of osperite is not disappeared, and some of them are agglomerated and partly torn. As shown in c of FIG. 9, in the condition of 260 ° C., agglomerates in the form of lumps that existed before deformation were formed in a torn form. Compared before and after the deformation, a larger change was observed in the tissue at 380 ° C. The reason may be that the specimen at 380 ° C. has twice the elongation and a larger amount of strain applied to the tissue than the specimen at 260 ° C.

도 10은 오스템퍼링 온도에 따른 인장 그래프이다. 오스템퍼링 260 ℃와 380 ℃ 조건을 비교해봤을 때 기계적 물성의 차이가 얼마나 나는 지를 확실하게 보여준다. 오스템퍼링 260 ℃ 조건에서의 최대 인장강도는 약 1,000 MPa에 연신율은 약 20 %이었다. 이와 비교대상으로 쓰인 시편은 오스템퍼링 380 ℃ 조건에서의 최대 인장강도 약 800 MPa에 연신율은 약 39%이다.10 is a tensile graph according to the ostempering temperature. When comparing the conditions of 260 ℃ and 380 ℃ for ostempering, it clearly shows how much the mechanical properties differ. The maximum tensile strength at 260 ° C. of ostempering was about 1,000 MPa, and the elongation was about 20%. The specimen used as a comparison object has a maximum tensile strength of about 800 MPa at 380 ° C. and an elongation of about 39%.

도 11은 X선 회절 분석 결과를 나타낸 도면이다. 구체적으로 도 11은 본 발명의 일 실시예를 통해 제조된 제조예 1 및 제조예 2의 X선 회절 분석 결과이다. 2θ 회절 각도 값이 43 °(도) 및 50 °에서 오스테나이트 (111)면과 (200)면에서 확연하게 회절 피크가 뜨는 것을 알 수 있으며, 따라서 오스템퍼링 열처리 후에 생성된 오스페라이트 조직은 오스테나이트와 페라이트로 이루어진 조직이라고 할 수 있다.11 is a view showing the results of X-ray diffraction analysis. Specifically, FIG. 11 is an X-ray diffraction analysis result of Preparation Example 1 and Preparation Example 2 prepared through an embodiment of the present invention. It can be seen that the diffraction peaks of the austenitic (111) and (200) planes appear at a 2θ diffraction angle value of 43 ° (degrees) and 50 °, and thus the austenite structure generated after the austenite heat treatment is austenite. And ferrite.

후방산란전자회절분석 결과, 오스페라이트의 미세구조는 한 방향성을 가진 오스테나이트가 존재하고 내부에는 각기 다른 방향을 가진 페라이트가 형성되어 있었다. 변형 후 오스페라이트 영역에서는 마르텐사이트가 확인되지 않았으나 분석되지 않는(miss indexing) 영역이 증가하였으며, 이는 변형에 따라 오스페라이트 영역에서 응력이 집중되었기 때문에 나타난 현상으로 볼 수 있다.As a result of backscattering electron diffraction analysis, the microstructure of osperite had austenite with one direction and ferrite with different directions inside. After deformation, the martensite was not observed in the area of osperite, but the area of non-analyzed (miss indexing) increased, and this can be seen as a phenomenon that the stress was concentrated in the area of osperite due to deformation.

도 12는 프로세싱 윈도우 구간을 나타낸 도면이다. 본 발명의 일 실시예에서 사용된 Fe-0.4C-2.3Si-0.3Mn강을 사용하여, 오스템퍼링 열처리 시간을 30 분 내지 100 분으로 설정한 경우, 프로세싱 윈도우 구간 내에 들어가게 된다. 따라서 본 발명의 경우 카바이드 생성을 억제할 수 있으며 페라이트와 오스테나이트 두 상만 가지는 기계적 성질이 우수한 재료를 확보할 수 있다.12 is a view showing a processing window section. When the Fe-0.4C-2.3Si-0.3Mn steel used in one embodiment of the present invention is used to set the heat treatment time for osmosis to 30 minutes to 100 minutes, it enters the processing window section. Therefore, in the case of the present invention, the formation of carbide can be suppressed, and a material having excellent mechanical properties having only two phases of ferrite and austenite can be secured.

일반적으로 오스템퍼링(austempering) 열처리 온도가 낮을수록 강도는 높아지고 연신율은 낮아진다. 이때 오스테나이트 또한 침상 형태로 미세하게 변화하며, 상분율도 변화하게 된다. 일반적으로 낮은 온도에서 열처리를 시행하면 오스테나이트의 분율을 감소하며, 오스테나이트 내부의 탄소 함량도 또한 낮게 측정된다고 알려졌다.In general, the lower the austempering heat treatment temperature, the higher the strength and the lower the elongation. At this time, austenite also changes finely in a needle-like form, and the phase fraction also changes. In general, it is known that heat treatment at a low temperature reduces the fraction of austenite, and the carbon content in the austenite is also measured to be low.

하지만 본 발명의 경우는 반대로 오스템퍼링 온도가 낮을수록 조대한 오스테나이트가 관찰되었으며, 오스테나이트 내부의 탄소 함량과 안정도의 차이에 의해 우수한 기계적 특성이 나타나는 것 일 수 있다.However, in the case of the present invention, on the contrary, the lower the ostempering temperature, the more coarse austenite was observed, and it may be that excellent mechanical properties are exhibited by a difference in the carbon content and stability inside the austenite.

종래의 ADI(austempered ductile iron)는 구상흑연 조직이 형성되어, 구상흑연이 합금 균열(crack)의 원인이 되어 인장강도나 충격강도 등의 기계적 특성에 좋지 않은 영향을 준다. 본 발명을 통해 이러한 문제점을 해결하고, 연신율이 우수하고 보다 가벼운 합금 소재를 제공할 수 있다. 또한 재료로써 사용되는 아공석강에 타성분의 첨가량이 적기 때문에 비용이 절감되는 효과가 있다.In conventional adi (austempered ductile iron), a spheroidal graphite structure is formed, and spheroidal graphite is a cause of alloy cracking, which adversely affects mechanical properties such as tensile strength and impact strength. Through the present invention, these problems can be solved, and an elongation is excellent and a lighter alloy material can be provided. In addition, since the amount of the other components added to the perforated steel used as a material is small, there is an effect of reducing costs.

본 발명의 오스템퍼드 합금강은 오스템퍼링 380 ℃ 조건에서의 미세조직은 초석 페라이트 및 오스페라이트로 구성된 복합조직이다. 오스페라이트를 구성하고 있는 오스테나이트는 수십 nm 수준으로 아주 미세한 형상을 가지고 페라이트와 층상구조를 이루고 있으며, 탄소가 과포화된 조직이다.In the ostempered alloy steel of the present invention, the microstructure under the condition of ostempering 380 ° C is a composite structure composed of a cornerstone ferrite and osperite. The austenite constituting the osperite has a very fine shape at a level of several tens of nm and forms a layered structure with ferrite, and is a structure supersaturated with carbon.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art may variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will understand that you can.

Claims (12)

탄소 0.02 내지 0.7 중량%, 규소 1.0 내지 2.5 중량%, 망간 0 초과 0.5 중량% 이하 및 87.9 중량% 이상의 철을 포함하는 아공석강을 A3 변태점 이하이며 A1 변태점 이상인 제1 온도로 가열하는 제1 단계; 및
상기 제1 단계 이후에, 상기 가열시킨 아공석강을 상기 제1 단계의 제1 온도 이하이고 A0 변태점 이상인 제2 온도로 급냉시키는 제2 단계;를 포함하고,
초석 페라이트 및 오스페라이트 조직을 포함하는 것을 특징으로 하는,
오스템퍼드 합금강의 제조 방법.
A first for heating a porosity steel containing iron of 0.02 to 0.7% by weight of carbon, 1.0 to 2.5% by weight of silicon, 0 to 0.5% by weight of manganese and 87.9% by weight or more of iron to a first temperature below A 3 transformation point and above A 1 transformation point step; And
After the first step, the second step of quenching the heated ungseok steel to a second temperature below the first temperature of the first step and above A 0 transformation point; includes,
Characterized in that it comprises a cornerstone ferrite and osperite structure,
Method of manufacturing Ostempered alloy steel.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 단계의 상기 제1 온도는 700 ℃ 내지 870 ℃인 것을 특징으로 하는,
오스템퍼드 합금강의 제조 방법.
According to claim 1,
The first temperature of the first step is characterized in that 700 ℃ to 870 ℃,
Method of manufacturing Ostempered alloy steel.
제1항에 있어서,
상기 제2 단계의 제2 온도는 200 ℃ 내지 400 ℃인 것을 특징으로 하는,
오스템퍼드 합금강의 제조 방법.
According to claim 1,
The second temperature of the second step is characterized in that 200 ℃ to 400 ℃,
Method of manufacturing Ostempered alloy steel.
제3항에 있어서,
상기 제1 단계는 30 분 내지 120 분 동안 수행하는 것을 특징으로 하는,
오스템퍼드 합금강의 제조 방법.
According to claim 3,
The first step is characterized in that performed for 30 minutes to 120 minutes,
Method of manufacturing Ostempered alloy steel.
제4항에 있어서,
상기 제2 단계는 10 분 내지 100 분 동안 수행하는 것을 특징으로 하는,
오스템퍼드 합금강의 제조 방법.
According to claim 4,
The second step is characterized in that performed for 10 minutes to 100 minutes,
Method of manufacturing Ostempered alloy steel.
제1항 및 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항의 제조 방법을 통해 제조된,
초석 페라이트 및 오스페라이트 조직을 포함하고, 우수한 기계적 특성을 나타내는,
오스템퍼드 합금강.
Prepared through the manufacturing method of any one of claims 1 and 3 to 6,
Containing the cornerstone ferrite and osperite structure, showing excellent mechanical properties,
Ostempered alloy steel.
제7항에 있어서,
상기 오스템퍼드 합금강은 초석 페라이트 조직 상에 오스페라이트 조직이 혼합되어 존재하는 것을 특징으로 하는,
오스템퍼드 합금강.
The method of claim 7,
The ostempered alloy steel is characterized in that the osperite structure is mixed on the base ferrite structure,
Ostempered alloy steel.
제8항에 있어서,
상기 오스템퍼드 합금강은 초석 페라이트를 기지조직으로 오스페라이트 조직이 아일랜드형으로 존재하는 것을 특징으로 하는,
오스템퍼드 합금강.
The method of claim 8,
The ostempered alloy steel is characterized in that the base ferrite is a base structure and the osperite structure is in an island type,
Ostempered alloy steel.
제7항에 있어서,
상기 오스템퍼드 합금강은 700 MPa 이상의 인장강도 및 30 % 이상의 연신율을 나타내는 것을 특징으로 하는,
오스템퍼드 합금강.
The method of claim 7,
The Ostempered alloy steel is characterized by exhibiting a tensile strength of 700 MPa or more and an elongation of 30% or more,
Ostempered alloy steel.
제7항에 있어서,
상기 오스템퍼드 합금강은 고 비강도의 경량 합금 소재로 사용하는 것을 특징으로 하는,
오스템퍼드 합금강.
The method of claim 7,
The ostempered alloy steel is characterized in that it is used as a light alloy material of high specific strength,
Ostempered alloy steel.
제11항에 있어서,
상기 오스템퍼드 합금강은 자동차 강판으로 사용하는 것을 특징으로 하는,
오스템퍼드 합금강.
The method of claim 11,
The Ostempered alloy steel is characterized in that it is used as an automotive steel sheet,
Ostempered alloy steel.
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