KR102166600B1 - 저탄소 구상화 합금강 제조방법 및 이에 의해 제조된 저탄소 구상화 합금강 - Google Patents

저탄소 구상화 합금강 제조방법 및 이에 의해 제조된 저탄소 구상화 합금강 Download PDF

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Abstract

저탄소 구상화 합금강 제조방법 및 이에 의해 제조된 저탄소 구상화 합금강과 관련한 발명이 개시된다. 한 구체예에서 상기 저탄소 구상화 합금강 제조방법은 탄소(C): 0.17~0.21 중량%, 실리콘(Si): 0.03~0.10 중량%, 크롬(Cr): 1.25~1.45 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 카본 활동도가 0.5 이하인 반제품을 열간 압연하여 카본 활동도가 0.5 이하인 압연재를 제조하는 단계; 상기 카본 활동도가 0.5 이하인 압연재를 구상화 열처리하는 단계; 및 상기 구상화 열처리된 압연재를 냉각하는 단계;를 포함하며, 상기 구상화 열처리는, 상기 압연재를 A1 이상의 온도로 가열한 후에, (A1 초과) 내지 (A1+10℃)의 온도에서 균열 유지하는 1차 열처리 및 (A1 이하) 내지 (A1-10℃)의 온도에서 균열 유지하는 2차 열처리를 포함하는, 단위 열처리 공정을 복수 회 진행하는 단계;를 포함한다.

Description

저탄소 구상화 합금강 제조방법 및 이에 의해 제조된 저탄소 구상화 합금강 {MANUFACTURING METHOD FOR LOW CARBON SPHERODIAL ALLOY STEEL AND LOW CARBON SPHERODIAL ALLOY STEEL THEREOF}
본 발명은 저탄소 구상화 합금강 제조방법 및 이에 의해 제조된 저탄소 구상화 합금강에 관한 것이다. 보다 상세하게는 연속식 열처리로에서도 수행 가능한 공정 시간 단축과 냉간 단조용 저탄소 구상화 합금강 제조방법 및 이에 의해 제조된 저탄소 구상화 합금강에 관한 것이다.
최근 자동차 및 각종 기계 부품은, 원가 절감을 목적으로 냉간 단조를 이용한 제조가 점진적으로 증가하고 있다. 이때, 소재의 가공성 및 성형성 향상을 위해 구상화 열처리가 필수적으로 요구되고 있다.
한편 저탄소 합금강은 카본 활동도가 낮아 구상화 열처리 시간이 상대적으로 많이 소요되며, 열처리가 충분치 않은 경우 단조 등 부품 제조시 금형 손상 또는 부품 결육이 발생할 수 있다.
본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2011-0052967호(2011.05.19 공개, 발명의 명칭: 강재 조성물, 차량의 중공형 드라이브 샤프트 및 이를 제조하는 방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 구상화 열처리 효율성 및 생산시간 단축 효과가 우수한 저탄소 구상화 합금강 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 경도 저감 및 구상화 조직 형성 효과가 우수한 저탄소 구상화 합금강 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 저탄소 구상화 합금강 제조방법에 의해 제조된 저탄소 구상화 합금강을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 저탄소 구상화 합금강 제조방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 저탄소 구상화 합금강 제조방법은 탄소(C): 0.17~0.21 중량%, 실리콘(Si): 0.03~0.10 중량%, 크롬(Cr): 1.25~1.45 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 반제품을 열간 압연하여, 카본 활동도가 0.5 이하인 압연재를 제조하는 단계; 상기 카본 활동도가 0.5 이하인 압연재를 구상화 열처리하는 단계; 및 상기 구상화 열처리된 압연재를 냉각하는 단계;를 포함하며, 상기 구상화 열처리는, 상기 압연재를 A1 이상의 온도로 가열한 후에, (A1 초과) 내지 (A1+10℃)의 온도에서 균열 유지하는 1차 열처리 및 (A1 이하) 내지 (A1-10℃)의 온도에서 균열 유지하는 2차 열처리를 포함하는, 단위 열처리 공정을 복수 회 진행하는 단계;를 포함한다.
한 구체예에서 상기 반제품은 망간(Mn): 0.60~0.85 중량%, 인(P): 0 초과 0.02 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.03 중량% 이하, 니켈(Ni): 0 초과 0.25 중량% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.55~0.65 중량%, 구리(Cu): 0 초과 0.3 중량% 이하, 니오븀(Nb): 0.015~0.035 중량% 및 산소(O): 0 초과 15ppm 이하 중 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 열간 압연은 상기 반제품을 마무리 압연온도: 850~950℃ 조건으로 실시할 수 있다.
한 구체예에서 상기 구상화 열처리는, 상기 압연재를 (A1 이상) 내지 (A1+60℃)의 온도로 가열한 후에, 상기 단위 열처리 공정을 복수 회 진행하는 것일 수 있다.
한 구체예에서 상기 구상화 열처리는, 연속식 열처리로 또는 배치식 열처리로에서 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 저탄소 구상화 합금강 제조방법에 의해 제조된 저탄소 구상화 합금강에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 저탄소 구상화 합금강은 탄소(C): 0.17~0.21 중량%, 실리콘(Si): 0.03~0.10 중량%, 크롬(Cr): 1.25~1.45 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 구상화율이 80% 이상이고, 경도: 78~85 HRB이다.
한 구체예에서 상기 합금강은 망간(Mn): 0.60~0.85 중량%, 인(P): 0 초과 0.02 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.03 중량% 이하, 니켈(Ni): 0 초과 0.25 중량% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.55~0.65 중량%, 구리(Cu): 0 초과 0.3 중량% 이하, 니오븀(Nb): 0.015~0.035 중량% 및 산소(O): 0 초과 15ppm 이하 중 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 저탄소 구상화 합금강 제조방법을 적용시, 구상화 열처리 효율성 및 생산시간 단축 효과가 우수하며, 연속 열처리 및 배치식 열처리로 모두에서 구상화 열처리가 가능하고, 경도 저감 및 구상화 조직 형성 효과가 우수하다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 저탄소 구상화 합금강 제조방법을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예 저탄소 구상화 합금강 제조시 구상화 열처리 및 냉각 스케쥴을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예 저탄소 구상화 합금강 제조시 구상화 열처리 및 냉각 스케쥴을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 대한 비교예 저탄소 구상화 합금강 제조시 구상화 열처리 및 냉각 스케쥴을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 대한 비교예 저탄소 구상화 합금강 제조시 구상화 열처리 및 냉각 스케쥴을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 대한 비교예 저탄소 구상화 합금강의 미세조직을 나타낸 광학현미경 사진이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
저탄소 구상화 합금강 제조방법
본 발명의 하나의 관점은 저탄소 구상화 합금강 제조방법에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 저탄소 구상화 합금강 제조방법을 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 상기 저탄소 구상화 합금강 제조방법은 (S10) 압연재 제조단계; (S20) 구상화 열처리단계; 및 (S30) 냉각단계;를 포함한다. 좀 더 구체적으로 상기 저탄소 구상화 합금강 제조방법은 (S10) 탄소(C): 0.17~0.21 중량%, 실리콘(Si): 0.03~0.10 중량%, 크롬(Cr): 1.25~1.45 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 반제품을 열간 압연하여, 카본 활동도가 0.5 이하인 압연재를 제조하는 단계; (S20) 상기 카본 활동도가 0.5 이하인 압연재를 구상화 열처리하는 단계; 및 (S30) 상기 구상화 열처리된 압연재를 냉각하는 단계;를 포함하며, 상기 구상화 열처리는, 상기 압연재를 A1 이상의 온도로 가열한 후에, (A1 초과) 내지 (A1+10℃)의 온도에서 균열 유지하는 1차 열처리 및 (A1 이하) 내지 (A1-10℃)의 온도에서 균열 유지하는 2차 열처리를 포함하는, 단위 열처리 공정을 복수 회 진행하는 단계;를 포함한다.
이하, 상기 저탄소 구상화 합금강 제조방법을 단계별로 상세히 설명하도록 한다.
(S10) 압연재 제조단계
상기 단계는 탄소(C): 0.17~0.21 중량%, 실리콘(Si): 0.03~0.10 중량%, 크롬(Cr): 1.25~1.45 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하인 반제품을 열간 압연하여 압연재를 제조하는 단계이다.
이하, 상기 반제품에 포함되는 합금 성분에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
탄소(C)
상기 탄소(C)는 강도 확보를 위해 포함된다. 한 구체예에서 상기 탄소는 상기 반제품 전체중량에 대하여 0.17~0.21 중량% 포함된다. 상기 탄소를 0.17 중량% 미만으로 포함시 그 첨가 효과가 미미하며, 0.21 중량%를 초과하여 포함시 인성이 저하될 수 있다.
실리콘( Si )
상기 실리콘(Si)은 제강시 탈산제로 사용되며, 강도와 경화능을 향상시키는 역할 및 탈산 효과를 가진다. 한 구체예에서 상기 실리콘은 상기 반제품 전체중량에 대하여 0.03~0.10 중량% 포함된다. 상기 실리콘을 0.03 중량% 미만으로 포함시 그 첨가 효과가 미미하며, 0.10 중량%를 초과하여 포함시 냉간 단조성 등의 가공성이 저하되거나, 목표로 하는 강도를 확보하기 어려울 수 있다.
크롬( Cr )
상기 크롬(Cr)은 피로 강도를 향상시키며, 시멘타이트 안정화 효과를 가지며, 소입성을 증대시키고 강도를 향상시키는 원소이다. 한 구체예에서 상기 크롬은 상기 반제품 전체중량에 대하여 1.25~1.45 중량% 포함된다. 상기 크롬을 1.25 중량% 미만으로 포함시 그 첨가 효과가 미미하며, 1.45 중량%를 초과하여 포함시 인성이 저하되거나, 가공성이 저하될 수 있다.
본 발명의 한 구체예에서 상기 반제품은 망간(Mn): 0.60~0.85 중량%, 인(P): 0 초과 0.02 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.03 중량% 이하, 니켈(Ni): 0 초과 0.25 중량% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.55~0.65 중량%, 구리(Cu): 0 초과 0.3 중량% 이하, 니오븀(Nb): 0.015~0.035 중량% 및 산소(O): 0 초과 15ppm 이하 중 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있다.
망간(Mn)
상기 망간(Mn)은 경화성, 강도를 향상시키는 원소이다. 한 구체예에서 상기 망간은 상기 반제품 전체중량에 대하여 0.60~0.85 중량% 포함될 수 있다. 상기 망간을 0.60 중량% 미만으로 포함시 그 첨가 효과가 미미하며, 0.85 중량%를 초과하여 포함시 MnS계 개재물의 생성량이 증가하여, 단조시 취성이 증가하거나 인성이 저하될 수 있다.
인(P)
상기 인(P)은 다량 첨가시 2차 가공 취성 발생 및 편석에 의한 표면 결함 우려가 있으므로 상한을 제한한다. 한 구체예에서 상기 인은 상기 반제품 전체중량에 대하여 0 초과 0.02 중량% 이하 포함될 수 있다. 상기 인을 0.02 중량% 초과하여 포함시 2차 가공 취성 발생 또는 P 편석에 의한 표면 결함이 발생할 수 있다.
황(S)
상기 황(S)은 절삭성을 향상시키기 위하여 첨가하나 적열 취성의 우려가 있으므로 범위를 제한한다. 한 구체예에서 상기 황은 상기 반제품 전체중량에 대하여 0 초과 0.03 중량% 이하 포함될 수 있다. 상기 황을 0.01 중량% 미만 포함시 그 효과가 미미하며, 0.03 중량%를 초과하여 포함시 적열 취성이 발생할 수 있다.
니켈( Ni )
상기 니켈(Ni)은 강의 조직을 미세화시키고 소입성을 증대시키는 원소이다. 한 구체예에서 상기 니켈은 상기 반제품 전체중량에 대하여 0 초과 0.25 중량% 이하 포함될 수 있다. 상기 니켈을 0.25 중량%를 초과하여 포함시, 인성을 향상시키나 피삭성이 저하되고, 첨가량 증가에 대한 소입성 증가 효과가 미미하며, 생산 비용만 증가할 수 있다.
몰리브덴( Mo )
상기 몰리브덴(Mo)은 소입성을 증가시키고, 미세 석출물을 형성시켜 경화성 및 강도를 향상시키는 역할을 한다. 한 구체예에서 상기 몰리브덴은 상기 반제품 전체중량에 대하여 0.55~0.65 중량% 포함될 수 있다. 상기 몰리브덴을 0.55 중량% 미만으로 포함시 그 첨가 효과가 미미하며, 0.65 중량%를 초과하여 포함시 첨가량 증가에 대한 강도 향상 효과가 미미하며, 생산 비용만 증가할 수 있다.
구리(Cu)
상기 구리(Cu)는 강재의 강도 상승 및 인성 개선에 유효한 원소이나, 첨가량이 높을시 입계에 편중되어 표면균열을 유발할 수 있으므로 상한을 제한한다. 한 구체예에서 상기 구리는 상기 반제품 전체중량에 대하여 0 초과 0.3중량% 이하 포함될 수 있다. 상기 구리를 0.3 중량%를 초과하여 포함시 단조 성형시 표면 균열을 유발할 수 있다.
니오븀( Nb )
상기 니오븀(Nb)은 오스테나이트 입도를 미세화하여, 강도를 향상시키는 원소이다. 한 구체예에서 상기 니오븀은 상기 반제품 전체중량에 대하여 0.015~0.035 중량% 포함될 수 있다. 상기 니오븀을 0.015 중량% 미만으로 포함시 그 첨가 효과가 미미하며, 0.035 중량%를 초과하여 포함시 첨가량 증가에 대한 강도 향상 효과가 미미하며, 생산 비용만 증가할 수 있다.
산소(O)
상기 산소(O)는 산화물계 비금속 개재물을 형성하여 피로수명 저하를 유발할 우려가 있으므로 그 상한을 제한한다. 한 구체예에서 상기 산소는 상기 반제품 전체중량에 대하여 0 초과 15ppm 이하 포함될 수 있다. 상기 산소를 15ppm을 초과하여 포함시 산화물계 비금속 개재물 생성량이 증가하여, 피로수명이 저하될 수 있다.
한 구체예에서 상기 반제품을 열간 압연하여, 카본 활동도가 0.5 이하인 압연재를 제조할 수 있다. 구체예에서 상기 반제품은, 마무리 압연온도: 850~950℃ 조건에서 열간 압연하여 제조할 수 있다.
(S20) 구상화 열처리단계
상기 단계는 상기 카본 활동도가 0.5 이하인 압연재를 구상화 열처리하는 단계이다. 한 구체예에서 상기 압연재는 A1 온도 이상에서의 카본 활동도가 0.5 이하일 수 있다.
한 구체예에서 상기 구상화 열처리는, 상기 압연재를 A1 이상의 온도로 가열한 후에, (A1 초과) 내지 (A1+10℃)의 온도에서 균열 유지하는 1차 열처리 및 (A1 이하) 내지 (A1-10℃)의 온도에서 균열 유지하는 2차 열처리를 포함하는, 단위 열처리 공정을 복수 회 진행하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
종래의 구상화 열처리는, A1 직하의 온도에서 장시간 유지한 후 냉각하는 방법과, A1 직상의 온도에서 가열한 다음, A1 이하의 온도로 냉각하는 방법으로 수행되고 있다.
하지만, 카본활동도가 0.5 이하인 압연재를 이용하여 저탄소 구상화 합금강을 제조하는 경우, 시멘타이트의 분해 및 구상화에 상당한 시간이 소요되어 통상 24 시간 이상의 열처리 시간이 소요되며, 배치형(Batch type) 가열로에서 구상화 열처리를 수행함에 따라 생산 속도 및 비용 상승 문제를 가지고 있었다.
본 발명의 구상화 열처리시, 상기와 같은 1차 열처리 및 2차 열처리를 포함하는 단위 열처리 공정을 적용시, 시멘타이트 탄화물 고용 및 생성이 반복되어 구상화 촉진 효과가 우수할 수 있다.
반면, 상기 1차 열처리시, A1 이하의 온도로 균열 유지하는 경우, 구상화 촉진 효과가 저하되어, 열처리 시간이 지연되고, (A1+10℃)를 초과하는 온도로 균열 유지하는 경우, 열처리 비용이 증가할 수 있다. 또한 상기 2차 열처리시, A1 초과하는 온도로 균열 유지하는 경우, 구상화 촉진 효과가 저하되어, 열처리 시간이 지연되고, (A1-10℃)를 미만의 온도로 균열 유지하는 경우, 구상화 촉진 효과가 저하되며, 열처리 비용이 증가할 수 있다.
한 구체예에서 상기 구상화 열처리는, 상기 압연재를 (A1 이상) 내지 (A1+60℃)의 온도로 가열한 후에, 상기 단위 열처리 공정을 복수 회 진행할 수 있다. 상기와 같이 가열 후 단위 열처리시, 본 발명이 목표로 하는 경도를 확보할 수 있다. 예를 들면, 상기 구상화 열처리는, 상기 압연재를 750~820℃로 가열한 후에, 상기 단위 열처리 공정을 2회 이상 진행할 수 있다. 상기 조건으로 구상화 열처리시, 시멘타이트 탄화물 고용 및 생성이 반복되어 구상화가 촉진되며, 구상화 열처리 시간이 단축될 수 있다.
한 구체예에서 상기 구상화 열처리는, 연속식 열처리로 또는 배치식 열처리로에서 이루어질 수 있다. 특히, 본 발명은 구상화 열처리 효율성이 우수하여 연속식 열처리로에서 구상화 열처리를 실시하여도 열처리 시간 단축이 가능하며, 열처리 비용 증가를 방지할 수 있다.
(S30) 냉각단계
상기 단계는 상기 구상화 열처리된 압연재를 냉각하는 단계이다. 한 구체예에서 상기 냉각은, 상기 압연재를 600~700℃까지 40℃/hr 이하의 냉각 속도로 1차 냉각하는 단계; 및 상기 1차 냉각된 압연재를 상온까지 2차 냉각하는 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 조건으로 냉각시, 본 발명의 저탄소 구상화 합금강이 목표로 하는 경도를 확보할 수 있다. 한 구체예에서, 상기 1차 냉각은 20~40℃/hr의 냉각속도로, 630~680℃ 까지 냉각할 수 있다.
본 발명에 따른 저탄소 구상화 합금강 제조방법을 적용시, 구상화 열처리 효율성 및 생산시간 단축 효과가 우수하며, 연속 열처리에서 구상화 열처리가 가능하고, 경도 저감 및 구상화 조직 형성 효율성이 우수하며, 배치식 열처리로에서 열처리를 수행하는 것보다 생산성 향상 및 비용 절감 효과가 우수할 수 있다.
저탄소 구상화 합금강 제조방법에 의해 제조된 저탄소 구상화 합금강
본 발명의 다른 관점은 상기 저탄소 구상화 합금강 제조방법에 의해 제조된 저탄소 구상화 합금강에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 저탄소 구상화 합금강은 탄소(C): 0.17~0.21 중량%, 실리콘(Si): 0.03~0.10 중량%, 크롬(Cr): 1.25~1.45 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 구상화율이 80% 이상이고, 경도: 78~85 HRB이다.
상기 저탄소 구상화 합금강에 포함되는 성분은, 전술한 바와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한 구체예에서 상기 구상화율은, 상기 저탄소 구상화 합금강에 형성된 전체 탄화물에 대하여, 상기 구상화된 탄화물의 분율(부피%)을 의미한다. 예를 들면, 상기 구상화율이 80~99%일 수 있다.
한 구체예에서 상기 합금강은 망간(Mn): 0.60~0.85 중량%, 인(P): 0 초과 0.02 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.03 중량% 이하, 니켈(Ni): 0 초과 0.25 중량% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.55~0.65 중량%, 구리(Cu): 0 초과 0.3 중량% 이하, 니오븀(Nb): 0.015~0.035 중량% 및 산소(O): 0 초과 15ppm 이하 중 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예 1
탄소(C): 0.17~0.21 중량%, 실리콘(Si): 0.03~0.10 중량%, 크롬(Cr): 1.25~1.45 중량%, 망간(Mn): 0.60~0.85 중량%, 인(P): 0 초과 0.02 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.03 중량% 이하, 니켈(Ni): 0 초과 0.25 중량% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.55~0.65 중량%, 구리(Cu): 0 초과 0.3 중량% 이하, 니오븀(Nb): 0.015~0.035 중량% 및 산소(O): 0 초과 15ppm 이하 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 하기 표 1과 같은 A1 온도를 갖는 반제품을 마무리 압연온도: 850~950℃ 조건으로 열간 압연하여, 하기 표 1에 기재된 카본 활동도를 갖는 압연재를 제조하였다. 그 다음에, 상기 압연재를 구상화 열처리한 다음, 상기 구상화 열처리된 압연재를 냉각하여 저탄소 구상화 합금강을 제조하였다.
이때, 상기 구상화 열처리 및 냉각은 하기 도 2와 같은 열처리 스케쥴에 따라 실시하였다. 구체적으로, 상기 압연재를 연속식 열처리로에 투입하고, 3.2시간 동안 가열하여, 800℃ 까지 승온하여 가열한 다음, 상기 압연재를 750℃의 온도에서 1 시간 동안 균열 유지하는 1차 열처리, 및 730℃의 온도에서 1시간 동안 균열 유지하는 2차 열처리를 포함하는 단위 열처리 공정을 4회 진행하고, 23.5℃/hr의 냉각속도로, 640℃ 까지 1차 냉각하고, 상기 1차 냉각된 압연재를 공냉하여 상온까지 2차 냉각하여 진행하였다.
실시예 2
상기 압연재를 배치식 열처리로에 투입한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 하기 도 3과 같은 열처리 스케쥴에 따라 저탄소 구상화 합금강을 제조하였다.
비교예 1
상기 압연재를 배치식 열처리로에 투입하고, 하기 도 4와 같은 열처리 스케쥴에 따라 상기 구상화 열처리 및 냉각을 실시한 것을 제외하고, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 저탄소 구상화 합금강을 제조하였다. 구체적으로 상기 압연재를 배치식 열처리로에 투입하고, 760℃까지 승온하여, 13.9시간 동안 균열 유지한 다음, 상기 압연재를 40.0℃/hr의 냉각속도로, 660℃ 까지 2.5 시간 동안 1차 냉각하고, 상기 1차 냉각된 압연재를 공냉하여 상온까지 2차 냉각하여 진행하였다.
비교예 2
상기 압연재를 배치식 열처리로에 투입하고, 하기 도 5와 같은 열처리 스케쥴에 따라 상기 구상화 열처리 및 냉각을 실시한 것을 제외하고, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 저탄소 구상화 합금강을 제조하였다. 구체적으로 상기 압연재를 배치식 열처리로에 투입하고, 780℃ 까지 승온하여, 5.2 시간 동안 균열 유지한 다음, 상기 압연재를 16.4℃/hr의 냉각속도로, 600℃ 까지 11.3 시간 동안 1차 냉각하고, 상기 1차 냉각된 압연재를 공냉하여 상온까지 2차 냉각하여 진행하였다.
Figure 112018117639112-pat00001
상기 실시예 1~2 및 비교예 1~2의 저탄소 구상화 합금강의 구상화율과, 경도를 측정한 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 또한, 상기 실시예 및 비교예의 미세조직 사진을 하기 도 6에 나타내었다.
Figure 112018117639112-pat00002
상기 표 2 및 도 6의 결과를 참조하면, 본 발명에 따른 구상화 열처리 방법을 적용한 실시예 1~2는, 구상화 효율성이 우수하여 연속식 열처리로에서 구상화 열처리를 실시하여도 약 16시간의 열처리 및 냉각 시간이 소요되었고, 종래 24 시간 소요되던 구상화 열처리 및 냉각 시간과 비교하였을 때 약 46%의 시간 단축이 가능하였고, 열처리 비용 증가를 방지할 수 있으며, 경도(78~85 HRB) 및 구상화율 조건(80% 이상)을 동시에 만족함을 알 수 있었다. 반면, 본 발명의 구상화 열처리 조건을 벗어난 비교예 1~2는, 경도 또는 구상화율이 본 발명의 범위를 벗어남을 알 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (8)

  1. 탄소(C): 0.17~0.21 중량%, 실리콘(Si): 0.03~0.10 중량%, 크롬(Cr): 1.25~1.45 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 카본 활동도가 0.5 이하인 반제품을 열간 압연하여, 카본 활동도가 0.5 이하인 압연재를 제조하는 단계;
    상기 카본 활동도가 0.5 이하인 압연재를 구상화 열처리하는 단계; 및
    상기 구상화 열처리된 압연재를 냉각하는 단계;를 포함하며,
    상기 구상화 열처리는, 상기 압연재를 A1 이상의 온도로 가열한 후에,
    (A1 초과) 내지 (A1+10℃)의 온도에서 균열 유지하는 1차 열처리 및 (A1 이하) 내지 (A1-10℃)의 온도에서 균열 유지하는 2차 열처리를 포함하는, 단위 열처리 공정을 복수 회 진행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저탄소 구상화 합금강 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반제품은 망간(Mn): 0.60~0.85 중량%, 인(P): 0 초과 0.02 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.03 중량% 이하, 니켈(Ni): 0 초과 0.25 중량% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.55~0.65 중량%, 구리(Cu): 0 초과 0.3 중량% 이하, 니오븀(Nb): 0.015~0.035 중량% 및 산소(O): 0 초과 15ppm 이하 중 하나 이상의 성분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저탄소 구상화 합금강 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 열간 압연은 상기 반제품을 마무리 압연온도: 850~950℃ 조건으로 실시하는 것을 특징으로 하는 저탄소 구상화 합금강 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구상화 열처리는, 상기 압연재를 (A1 이상) 내지 (A1+60℃)의 온도로 가열한 후에, 상기 단위 열처리 공정을 복수 회 진행하는 것을 특징으로 하는 저탄소 구상화 합금강 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 냉각은, 상기 압연재를 600~700℃까지 40℃/hr 이하의 냉각 속도로 1차 냉각하는 단계; 및
    상기 1차 냉각된 압연재를 상온까지 2차 냉각하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 저탄소 구상화 합금강 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 구상화 열처리는, 연속식 열처리로 또는 배치식 열처리로에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 저탄소 구상화 합금강 제조방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
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