KR102167935B1 - Ferrite-Austenitic Steel Powder Metallurgy Method Using Femnnic Alloy Powder - Google Patents

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Abstract

본 발명은 나노사이즈의 미세결정립을 가지는 FeMnNiC계 합금 분말을 이용하여 제품 제조시 비교적 단순한 공정을 통해 높은 분율의 오스테나이트를 포함하는 FeMnNiC계 합금 분말을 이용한 페라이트-오스테나이트계 강 분말 야금 방법에 관한 것이다. 본 발명은 본 발명은 나노결정사이즈를 가지는 FeMnNiC계 합금 분말을 방전 플라즈마 소결법을 통해 소결시키는 FeMnNiC계 합금 분말을 이용한 페라이트-오스테나이트계 강 분말 야금 방법을 제공한다.The present invention relates to a ferrite-austenitic steel powder metallurgy method using FeMnNiC-based alloy powder containing a high fraction of austenite through a relatively simple process when manufacturing a product using FeMnNiC-based alloy powder having nano-sized microcrystalline grains. will be. The present invention provides a ferrite-austenitic steel powder metallurgy method using FeMnNiC-based alloy powder for sintering FeMnNiC-based alloy powder having a nanocrystal size through a discharge plasma sintering method.

Description

FeMnNiC계 합금 분말을 이용한 페라이트-오스테나이트계 강 분말 야금 방법{Ferrite-Austenitic Steel Powder Metallurgy Method Using Femnnic Alloy Powder}Ferrite-Austenitic Steel Powder Metallurgy Method Using Femnnic Alloy Powder {Ferrite-Austenitic Steel Powder Metallurgy Method Using Femnnic Alloy Powder}

본 발명은 FeMnNiC계 합금 분말을 이용한 페라이트-오스테나이트계 강 분말 야금 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나노사이즈의 FeMnNiC계 합금 분말을 이용하여 제품 제조시 비교적 단순한 공정을 통해 높은 분율의 오스테나이트를 포함하는 FeMnNiC계 합금 분말을 이용한 페라이트-오스테나이트계 강 분말 야금 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ferrite-austenite-based steel powder metallurgy method using FeMnNiC-based alloy powder, and more particularly, a high fraction of austenite through a relatively simple process when manufacturing a product using a nano-sized FeMnNiC-based alloy powder. It relates to a ferrite-austenitic steel powder metallurgy method using the FeMnNiC-based alloy powder containing.

강(steel)이란 철과 탄소를 기반으로 이루어진 합금을 의미하는 것으로 일반적으로 탄소함량이 0.03~1.7중량%인 철의 합금을 의미한다. 측 탄소성분이 2중량%미만인 철을 강으로 정의할 수 있다. 이러한 강은 탄소의 비율이 2중량%를 초과하는 철(iron)에 비하여 성형성이 우수하지만 강도가 낮아 대부분의 강은 열처리 또는 다른 원소와의 합금을 통하여 인장강도가 높은 강을 제조하고 있다.Steel refers to an alloy made of iron and carbon, and generally refers to an alloy of iron having a carbon content of 0.03 to 1.7% by weight. Iron having a side carbon component of less than 2% by weight may be defined as steel. These steels have excellent formability compared to iron having a carbon content of more than 2% by weight, but their strength is low, and most of the steels have high tensile strength through heat treatment or alloying with other elements.

이러한 고장력강은 인장강도에 따라 고장력강(HSS)과 초고장력강(AHSS)로 구분될 수 있으며, 최근들어 AHSS의 인장강도를 더욱 개선한 UHSS가 출시되어 사용되고 있다. 상기 고장력강과 초고장력강을 구분하는 기준으로서 일반적으로는 항복강도 550Mpa 및 인장강도 780MPa를 넘는 강을 초고장력강으로 구분하고 있지만 일부 제조업체에서는 인장강도 340MPa이상을 고장력강, 590MPa이상을 초고장력강으로 구분하고 있기도 하다.These high-tensile strength steels can be classified into high-tensile strength steel (HSS) and ultra-high strength steel (AHSS) according to their tensile strength, and recently UHSS, which further improved the tensile strength of AHSS, has been released and used. As a standard for classifying the high-tensile steel and ultra-high-strength steel, steels with a yield strength of 550 MPa and tensile strength exceeding 780 MPa are generally classified as ultra-high-tensile steel. .

이러한 초고장력강은 세계적인 환경규제 및 안전규제가 강화됨에 따라 각 자동차 제조업체에서 경쟁적으로 채용하고 있다. 기존의 강판을 초고장력 강판으로 대체하면 동일한 충돌안정성을 가지면서고 차체를 가볍게 만들 수 있을 뿐만 아니라, 제한된 차체중량의 한계 속에서도 높은 강도를 가지도록 제작할 수 있어 많은 자동차 제조사는 초고장력 강판의 사용을 늘리고 있는 추세이다.These ultra-high-strength steels are competitively adopted by automobile manufacturers as global environmental and safety regulations are strengthened. If the existing steel plate is replaced with an ultra-high-strength steel plate, not only can the vehicle body be made lighter with the same crash stability, but also can be manufactured to have high strength even in the limited body weight limit, so many automobile manufacturers increase the use of the ultra-high-strength steel plate. There is a trend.

하지만 초고장력강은 강에 다양한 원소를 혼합하여 제조됨과 더불어, 인장강도가 높음에 따라 후가공이 어려워 제조에 많은 비용을 필요로 하므로, 차량 제작시 일반 강판과의 혼합사용을 통하여 제조비용 및 안정성증대를 동시에 만족시키고 있다.However, ultra-high-strength steel is manufactured by mixing various elements with steel, and because of its high tensile strength, it is difficult to post-process and requires a lot of cost for manufacturing. Therefore, when manufacturing a vehicle, it is possible to increase manufacturing cost and stability through mixing with general steel plates. At the same time satisfying

최근 이러한 흐름에 맞도록 3세대 AHSS와 관련된 연구가 진행되고 있으며, 이를 반영한 수요도 증가하고 있다. 하지만 기존의 AHSS는 우수한 기계적 성질과 복합상 조직을 얻기 위하여 제선-제강-연주-압연-임계간 열처리 등의 공정을 거쳐 제작하고 있어 제조비용이 기존의 연강에 비하여 높다는 단점을 가지고 있다.Recently, studies related to the 3rd generation AHSS are being conducted to meet this trend, and the demand reflecting this is also increasing. However, the existing AHSS has a disadvantage that the manufacturing cost is higher than that of the existing mild steel because it is manufactured through processes such as wire making-steel-casting-rolling-critical heat treatment to obtain excellent mechanical properties and composite structure.

철계 분말 합금은 우수한 치수 정밀도와 높은 생산 효율, 우수한 기계적 성질을 갖는 소재로 기계 부품이나 자동차 부품 분야에 활용되고 있다. 자동차 엔진과 변속기의 컨트롤 기어, 시프트 기어 등 구조용 부품 제작에 사용되고 있다. 현재 중형 세단 기준으로 북미에서는 20kg, 유럽이나 일본에서는 10kg 정도의 철 분말 합금이 사용되고 있으며 국내는 6kg 수준에 그치고 있는 실정이다. 앞으로 자동차 품질 강화를 위해 철 분말 부품 비중을 확대하는 추세이다.The iron-based powder alloy is a material having excellent dimensional accuracy, high production efficiency, and excellent mechanical properties, and is used in the field of mechanical parts and automobile parts. It is used to manufacture structural parts such as control gears and shift gears of automobile engines and transmissions. Currently, iron powder alloys of 20 kg in North America and 10 kg in Europe and Japan are used as standard for mid-sized sedans, and only 6 kg in Korea. In the future, the proportion of iron powder parts is increasing to enhance automotive quality.

국내의 경우 현대 제철이 2013년 10월 연간 2만 5천톤 규모의 철 분말 공장을 당진 제철서 내 부지에 착공하여 순철 분말을 양산함으로써 철계 분말 합금에 대한 투자를 진행 중에 있다. 또한, 포스코 역시 연간 3만톤 규모의 철 분말 공장을 설립하여 생산에 돌입했다. 이에 따라 대기업 연구소를 비롯해 국내 연구소와 대학에서도 철 분말 소재에 관한 관심이 높아지고 있으며 철계 분말 합금에 대한 기초 연구들이 보고되고 있다. In Korea, Hyundai Steel is investing in iron-based powder alloys by commencing construction of an iron powder factory with an annual capacity of 25,000 tons in Dangjin Steel Works in October 2013 to mass-produce pure iron powder. In addition, POSCO also started production by establishing an iron powder plant with an annual capacity of 30,000 tons. Accordingly, interest in iron powder materials is increasing in domestic research institutes and universities as well as large research institutes, and basic studies on iron-based powder alloys are being reported.

철계 분말 소재는 2017년 전체 분말 야금 시장의 약 70%의 점유율을 차지할 것으로 예상되었다. P/M 산업 분야 중 약 70%의 점유율을 보이는 자동차 부품의 규모는 2020년 까지 그림과 같이 증가할 것으로 예측이 되며 아시아 지역의 경우 2020년 증가율은 2014년 대비 44.5% 이상 증가할 것으로 예상되었다. 이에 스웨덴, 미국, 일본, 캐나다 등의 해외 주요 기업을 중심으로 철계 및 철합금 분말 제조 기술, 철계 분말 고밀도화 기술에 대한 개발이 활발하게 이루어지고 있다.Iron-based powder materials are expected to account for about 70% of the total powder metallurgy market in 2017. The size of auto parts, which account for about 70% of the P/M industry, is expected to increase as shown in the figure until 2020, and in the case of Asia, the growth rate in 2020 is expected to increase by more than 44.5% compared to 2014. Accordingly, major overseas companies such as Sweden, the United States, Japan, and Canada are actively developing iron-based and iron alloy powder manufacturing technology and iron-based powder densification technology.

(0001) 대한민국 등록특허 제10-0711357호(0001) Korean Patent Registration No. 10-0711357 (0002) 대한민국 공개특허 제10-2000-0015391호(0002) Korean Patent Application Publication No. 10-2000-0015391

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 나노사이즈의 미세결정립을 가지는 페라이트-오스테나이트계 FeMnNiC 합금 분말을 이용하여 제품 제조시 오스테나이트의 함량을 높일 수 있는 분말야금 방법을 제공하고자 한다.The present invention has been conceived to solve the above problem, and an object of the present invention is to provide a powder metallurgy method capable of increasing the content of austenite when manufacturing a product using ferrite-austenite-based FeMnNiC alloy powder having nano-sized microcrystalline grains.

상술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 나노결정사이즈를 가지는 FeMnNiC계 합금 분말을 방전 플라즈마 소결법을 통해 소결시키는 FeMnNiC계 합금 분말을 이용한 페라이트-오스테나이트계 강 분말 야금 방법을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a ferrite-austenitic steel powder metallurgy method using FeMnNiC-based alloy powder in which FeMnNiC-based alloy powder having a nanocrystal size is sintered through a discharge plasma sintering method.

상기 분말야금 방법은 1~2회의 가열단계 및 1~2회의 냉각단계를 포함할 수 있다.The powder metallurgy method may include 1 to 2 heating steps and 1 to 2 cooling steps.

상기 FeMnNiC계 합금 분말은 철 100중량부 대비 망간(Mn) 2~15중량부, 또는 니켈(Ni) 5~20중량부를 포함할 수 있다.The FeMnNiC-based alloy powder may contain 2 to 15 parts by weight of manganese (Mn), or 5 to 20 parts by weight of nickel (Ni) relative to 100 parts by weight of iron.

상기 FeMnNiC계 합금 분말은 질소, 코발트, 또는 구리를 추가로 함유할 수 있다.The FeMnNiC-based alloy powder may further contain nitrogen, cobalt, or copper.

본 발명은 또한 상기 방법으로 제조되는 분말야금 제품을 제공한다.The present invention also provides a powder metallurgy product manufactured by the above method.

상기 분말야금 제품은 전체 철 함량 중 오스테나이트가 10~90부피%일 수 있다The powder metallurgy product may contain 10 to 90 vol% of austenite in the total iron content.

본 발명에 의한 분말야금 방법은 기존의 야금 방법에 비하여 낮은 합금원소의 첨가로도 오스테나이트 함량 및 안정성을 높일 수 있음과 더불어 오스테나이트의 안정성을 높이기 위한 열처리 공정을 생략 가능함에 따라 저렴한 비용으로 복합상 조직을 가지는 합금 제품의 제조가 가능하다.The powder metallurgy method according to the present invention can increase the austenite content and stability even with the addition of an alloying element lower than that of the conventional metallurgical method, and it is possible to omit the heat treatment process to increase the stability of austenite. It is possible to manufacture alloy products having a phase structure.

도 1은 기존의 AHSS제조방법의 온도변화를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 분말야금 방법의 온도변화를 나타낸 그래프이다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 의한 Mn의 함량에 따른 X-선 회절 분석 시험 결과를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 합금 분말의 결정립 사이즈가 작아짐에 따른 X-선 회절 분석 시험 결과를 나타내고 있다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 의한 Ni의 함량에 따른 X-선 회절 분석 시험 결과를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 Fe-Mn 합금에서의 C의 함량에 따른 X-선 회절 분석 시험 결과를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 Fe-Ni 합금에서의 C의 함량에 따른 X-선 회절 분석 시험 결과를 나타낸 것이다.
1 is a graph showing the temperature change of the conventional AHSS manufacturing method.
2 is a graph showing the temperature change of the powder metallurgy method according to an embodiment of the present invention.
3 shows the results of an X-ray diffraction analysis test according to the content of Mn according to an embodiment of the present invention.
4 shows the results of an X-ray diffraction analysis test according to a decrease in grain size of an alloy powder according to an embodiment of the present invention.
5 shows the results of an X-ray diffraction analysis test according to the content of Ni according to an embodiment of the present invention.
6 shows the results of an X-ray diffraction analysis test according to the content of C in the Fe-Mn alloy according to an embodiment of the present invention.
7 shows the results of an X-ray diffraction analysis test according to the content of C in the Fe-Ni alloy according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 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 있음을 의미한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components, unless otherwise stated.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention is intended to illustrate specific embodiments and to be described in detail in the detailed description, since various transformations can be applied and various embodiments can be provided. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all conversions, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present invention 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 the present invention, terms such as include or have are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or a combination of them described in the specification, and one or more other features, numbers, and steps. It is to be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of, operations, components, parts, or combinations thereof.

본 발명은 나노결정사이즈를 가지는 FeMnNiC계 합금 분말을 방전 플라즈마 소결법을 통해 소결시키는 FeMnNiC계 합금 분말을 이용한 페라이트-오스테나이트계 강 분말 야금 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ferrite-austenitic steel powder metallurgy method using FeMnNiC-based alloy powder in which FeMnNiC-based alloy powder having a nanocrystal size is sintered through a discharge plasma sintering method.

C는 강도와 소입성을 확보하기 위한 가장 기본적인 원소로서, 일반적인 강에서 사용하는 것과 같이 철 100중량부 대비 0.03~2중량부를 포함할 수 있다. 0.03중량부 미만으로 포함되는 경우 강도가 규정치 이하로 낮아질 수 있으며, 2중량부를 초과하여 포함되는 경우 경도는 높아지지만 탄성이 떨어져 가공성 및 인장강도가 떨어질 수 있으며 탄화물 형성 이외의 기지조직 내 고용 C에 의해 인성이 열화될 우려가 있다.C is the most basic element for securing strength and hardenability, and may contain 0.03 to 2 parts by weight compared to 100 parts by weight of iron as used in general steel. If it is included in less than 0.03 parts by weight, the strength may be lowered below the specified value, and if it is included in more than 2 parts by weight, the hardness increases, but the elasticity may decrease, resulting in poor workability and tensile strength. There is a possibility that toughness may be deteriorated by this.

Mn은 강도의 증가에 유효한 원소로서, 철 100중량부 대비 2~15중량부를 포함할 수 있다. 2중량부 미만으로 포함되는 경우 강도가 낮아질 수 있으며, 15중량부를 초과하여 포함되는 경우 제조시 황과 반응으로 MnS를 형성하여 인성이 저하될 수 있다.Mn is an element effective in increasing the strength, and may contain 2 to 15 parts by weight based on 100 parts by weight of iron. If it is included in less than 2 parts by weight, the strength may be lowered, and if it is included in more than 15 parts by weight, the toughness may be lowered by forming MnS by reaction with sulfur during manufacture.

Ni은 저온인성의 확보를 위해서는 필수적인 합금원소로 저온인성의 확보를 위해 철 100중량부 대비 5~20중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 5중량부 미만으로 포함되는 경우 저온인성이 떨어질 수 있으며, 20중량부를 초과하여 포함되는 경우 고가의 니켈 사용으로 인하여 제조되는 제품의 가격이 높아질 수 있다.Ni is an essential alloying element for securing low-temperature toughness, and it is preferable to include 5 to 20 parts by weight of iron compared to 100 parts by weight for securing low-temperature toughness. If it is included in less than 5 parts by weight, low-temperature toughness may be deteriorated, and if it is included in more than 20 parts by weight, the price of the manufactured product may increase due to the use of expensive nickel.

상기 FeMnNiC계 합금 분말은 질소, 코발트, 또는 구리를 추가로 함유할 수 있다. The FeMnNiC-based alloy powder may further contain nitrogen, cobalt, or copper.

상기 질소(N), 구리(Cu) 및 코발트(Co)은 잔류 오스테나이트 안정화에 기여하는 원소로서, 상술한 C, Mn, Ni 등과 복합 작용하여 오스테나이트의 안정화에 기여한다. 하지만 그 함량이 N 및 Co의 경우 각각 5중량부를 초과하고, Cu의 경우 각각 1중량부를 초과하게 되면 제조원가가 과다하게 증가하는 문제가 있다. 또한, Cu는 열연시 취성을 야기할 수 있으므로, Cu 첨가시 Ni이 함께 첨가되는 것이 보다 바람직하다.The nitrogen (N), copper (Cu), and cobalt (Co) are elements contributing to the stabilization of residual austenite, and they act in combination with the aforementioned C, Mn, and Ni to contribute to the stabilization of austenite. However, if the content exceeds 5 parts by weight for each of N and Co, and exceeds 1 part by weight for each of Cu, there is a problem that the manufacturing cost is excessively increased. In addition, since Cu may cause brittleness during hot rolling, it is more preferable that Ni is added together when Cu is added.

상기 분말야금 방법은 1~2회의 가열단계 및 1~2회의 냉각단계를 포함할 수 있다. 기존의 야금방법은 주조, 단조 공정 이후, 열간-냉간 압연의 가공을 거쳐 추가적인 여러번의 열처리를 통해 제품을 생산하고 있지만(도 1), 본 발명의 분말야금 방법은 1회의 소결단계를 통하여 제품을 생산하므로, 추가적인 열처리를 최소화 할 수 있다(도 2). 다만 본원 발명에 의한 제품에 추가적인 물성이 필요한 경우 최소한의 열처리(1회)를 통하여 물성을 향상시키는 것도 가능하다.The powder metallurgy method may include 1 to 2 heating steps and 1 to 2 cooling steps. Existing metallurgical methods produce products through additional heat treatment several times through hot-cold rolling after casting and forging processes (Fig. 1), but the powder metallurgy method of the present invention produces products through one sintering step. Because it is produced, it is possible to minimize additional heat treatment (Fig. 2). However, if additional physical properties are required for the product according to the present invention, it is also possible to improve the physical properties through minimal heat treatment (one time).

본 발명은 또한 상기 방법으로 제조되는 분말야금 제품을 제공한다. 분말야금 제품은 자동차 및 다양한 기계장치 등의 엔진부, 트랜스미션부, 기어부 등에 쓰이는 기계 부품으로 활용될 수 있다.The present invention also provides a powder metallurgy product manufactured by the above method. Powder metallurgy products can be used as mechanical parts used in engine parts, transmission parts, gear parts, etc. of automobiles and various mechanical devices.

상기 분말야금 제품은 전체 철 함량 중 오스테나이트가 10~90부피%일 수 있다. The powder metallurgy product may contain 10 to 90 vol% of austenite in the total iron content.

오스테나이트는 강 또는 주철 미세조직의 한 가지로, 탄소를 고용(固溶)하고 있는 γ철, 즉 γ고용체를 말한다. 결정구조는 면심입방정(面心立方晶)으로, A1변태점(723℃)이상 가열한 때에 얻을 수 있다. 오스테나이트를 냉각할 때, 냉각속도의 차이에 따라서 마르텐사이트, 베이나이트(bainite), 펄라이트(pearlite) 조직으로 변태한다. 그렇게 함으로서 강 또는 주철에 소요 기계적 성질 등의 성질을 부여시킨다. 본 발명의 경우 분말야금 방법을 이용하여 제품을 제조하므로 1회의 소결만으로도 전체 철 함량 중 오스테나이트가 10~90부피%를 차지할 수 있으며, 이에 따라 높은 인장강도를 가질 수 있다.Austenite is one of the microstructures of steel or cast iron, and refers to γ iron, that is, γ solid solution, in which carbon is dissolved. The crystal structure is a face-centered cubic crystal, and can be obtained when heated above the A1 transformation point (723°C). When cooling austenite, it transforms into martensite, bainite, and pearlite structures according to the difference in cooling rate. By doing so, properties such as required mechanical properties are imparted to steel or cast iron. In the case of the present invention, since the product is manufactured using the powder metallurgy method, austenite may occupy 10 to 90 vol% of the total iron content with only one sintering, and thus, it may have high tensile strength.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.Hereinafter, embodiments of the present application will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. However, the present application may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts not related to the description are omitted in order to clearly describe the present invention.

실시예Example

하기의 표1은 Mn, Ni, C 등의 합금원소를 첨가량과 분말 제조 공정 조건에 따라 소결합금 내의 오스테나이트 부피 분율의 변화를 나타낸 것이다. Table 1 below shows the change in the volume fraction of austenite in the sintered metal according to the amount of alloying elements such as Mn, Ni, and C added and the powder manufacturing process conditions.

합금조성(wt%)Alloy composition (wt%) 밀링조건(time/PCA)Milling condition (time/PCA) 오스테나이트 분율Austenite fraction X-선 회절 시험 결과X-ray diffraction test result Fe-4%MnFe-4%Mn 5hr/0wt%5hr/0wt% 20%20% 도3Figure 3 Fe-7%MnFe-7%Mn 5hr/0wt%5hr/0wt% 48%48% 도3Figure 3 Fe-10%MnFe-10%Mn 5hr/0wt%5hr/0wt% 67%67% 도3Figure 3 Fe-7%MnFe-7%Mn 24hr/0wt%24hr/0wt% 66%66% 도4Fig. 4 Fe-7%MnFe-7%Mn 24hr/0.5wt%24hr/0.5wt% 72%72% 도4Fig. 4 Fe-7%MnFe-7%Mn 24hr/1wt%24hr/1wt% 81%81% 도4Fig. 4 Fe-11%MnFe-11%Mn 5hr/0wt%5hr/0wt% 42%42% 도5Figure 5 Fe-13%MnFe-13%Mn 5hr/0wt%5hr/0wt% 58%58% 도5Figure 5 Fe-15%MnFe-15%Mn 5hr/0wt%5hr/0wt% 80%80% 도5Figure 5 Fe-11%MnFe-11%Mn 24hr/1wt%24hr/1wt% 64%64% 도5Figure 5 Fe-7%Mn-0.05%CFe-7%Mn-0.05%C 24hr/1wt%24hr/1wt% 84%84% 도6Fig. 6 Fe-7%Mn-0.1%CFe-7%Mn-0.1%C 24hr/1wt%24hr/1wt% 86%86% 도6Fig. 6 Fe-7%Mn-0.2%CFe-7%Mn-0.2%C 24hr/1wt%24hr/1wt% 89%89% 도6Fig. 6 Fe-7%Mn-0.5%CFe-7%Mn-0.5%C 24hr/1wt%24hr/1wt% 90%90% 도7Fig. 7 Fe-11%Ni-0.05%CFe-11%Ni-0.05%C 24hr/1wt%24hr/1wt% 70%70% 도7Fig. 7 Fe-11%Ni-0.1%CFe-11%Ni-0.1%C 24hr/1wt%24hr/1wt% 73%73% 도7Fig. 7 Fe-11%Ni-0.2%CFe-11%Ni-0.2%C 24hr/1wt%24hr/1wt% 76%76% 도7Fig. 7 Fe-11%Ni-0.5%CFe-11%Ni-0.5%C 24hr/1wt%24hr/1wt% 90%90% 도7Fig. 7

오스테나이트 부피 분율은 X-선 회절 분석(X-ray difraction)을 이용하여 분말야금 샘플 내부의 상을 분석할 수 있다. 표 1에 나타난 바와 같이, Mn의 함량이 증가함에 따라 오스테나이트 부피 분율이 높아진다(도 3). 분말 제조시 밀링 시간과 공정제어제 첨가에 따라 분말 결정 크기를 줄일 수 있다. 분말의 결정립 사이즈가 작아짐에 따라 같은 합금원소 함량에도 오스테나이트 부피 분율이 높아진다(도 4). 또한, Ni의 함량이 증가함에 따라 오스테나이트 부피 분율이 높아진다(도 5). C의 첨가에 따라 오스테나이트 안정성이 높아진다. 각각 동일한 양의 Mn, Ni이 첨가된 합금에서 C의 함량이 증가함에 따라 오스테나이트 부피 분율이 높아진다(도 6, 7).The volume fraction of austenite can be analyzed for the image inside the powder metallurgy sample using X-ray difraction. As shown in Table 1, as the content of Mn increases, the volume fraction of austenite increases (FIG. 3). When manufacturing powder, the size of the powder crystal can be reduced according to the milling time and the addition of a process control agent. As the grain size of the powder decreases, the volume fraction of austenite increases even with the same alloying element content (FIG. 4). In addition, as the content of Ni increases, the volume fraction of austenite increases (FIG. 5). The austenite stability increases with the addition of C. In the alloy to which the same amount of Mn and Ni are added, respectively, the volume fraction of austenite increases as the content of C increases (FIGS. 6 and 7).

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시 양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.As described above, specific parts of the present invention have been described in detail, and it will be apparent to those of ordinary skill in the art that these specific techniques are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereby. will be. Accordingly, it will be said that the substantial scope of the present invention is defined by the appended claims and their equivalents.

Claims (6)

나노결정사이즈를 가지는 FeMnC계 합금 분말 또는 FeNiC계 합금 분말을 방전 플라즈마 소결법을 통해 소결시키는 단계를 포함하고,
상기 FeMnC계 합금 분말은 철 100 중량부 대비 망간 2~15 중량부 및 탄소 0.03~2 중량부로 이루어지는 것이며, FeNiC 계 합금분말은 철 100 중량부 대비 니켈 5~20 중량부 및 탄소 0.03~2 중량부로 이루어지는 것인,
페라이트-오스테나이트계 강 분말 야금 방법.
Including the step of sintering the FeMnC-based alloy powder or FeNiC-based alloy powder having a nanocrystal size through the discharge plasma sintering method,
The FeMnC-based alloy powder is composed of 2 to 15 parts by weight of manganese and 0.03 to 2 parts by weight of carbon based on 100 parts by weight of iron, and the FeNiC-based alloy powder is composed of 5 to 20 parts by weight of nickel and 0.03 to 2 parts by weight of carbon relative to 100 parts by weight of iron. What is done,
Ferritic-austenitic steel powder metallurgy method.
제1항에 있어서,
상기 분말야금 방법은 1~2회의 가열단계 및 1~2회의 냉각단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 분말야금 방법.
The method of claim 1,
The powder metallurgy method comprises a heating step 1-2 times and a cooling step 1-2 times.
삭제delete 삭제delete 제1항 또는 제2항의 방법으로 제조되는 분말야금 제품.
Powder metallurgy products manufactured by the method of claim 1 or 2.
제5항에 있어서,
상기 분말야금 제품은, 제품 전체 100 부피%에 대하여 오스테나이트가 10~90부피%인 것을 특징으로 하는 분말야금 제품.
The method of claim 5,
The powder metallurgy product is a powder metallurgy product, characterized in that the austenite is 10 to 90% by volume with respect to the total 100% by volume of the product.
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