KR102174416B1 - 강도 및 충격인성이 우수한 냉간압조용 저탄소 베이나이트 비조질강 및 그 제조 방법 - Google Patents

강도 및 충격인성이 우수한 냉간압조용 저탄소 베이나이트 비조질강 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 강재를 열간압연한 후 10℃/s 이상의 냉각속도의 제어냉각에 의해 미세조직을 베이나이트로 하여 강도 및 충격 인성이 우수한 냉간압조용 저탄소 베이나이트 비조질강 및 이의 제조방법을 제공한다. 바람직하게는, 본 발명의 강재는 C : 0.04 ～ 0.10 중량%, Si : 0.05 ～ 0.30 중량%, Mn : 1.50 ～ 2.00 중량%, P : 0.030 중량% 이하(0 미포함), S : 0.030 중량% 이하(0 미포함), Cu : 0.20 ~ 0.40 중량 %, Ni : 0.25 중량% 이하(0 미포함), Cr : 0.40 ～ 0.80 중량%, Mo : 0.10 중량% 이하(0 미포함), Nb : 0.010 ～ 0.050 중량%, B : 0.0005 ～ 0.0030 중량%, Al : 0.010 ～ 0.040 중량%, Ti : 0.010 ～ 0.050 중량% 및 N : 0.0100 중량% 이하(0 미포함)를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 냉간압조용 저탄소 베이나이트 비조질강이다.

Description

강도 및 충격인성이 우수한 냉간압조용 저탄소 베이나이트 비조질강 및 그 제조 방법{Low Carbon Bainite Micro-alloyed Steels for Cold Heading Applications having High Strength and High Impact Toughness and Method for Manufacturing the Same}
본 발명은 강도 및 충격인성이 우수한 냉간압조용 저탄소 베이나이트 비조질강 및 그 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 볼 조인트(Ball Joint), 볼 스터드(Ball Stud)와 같은 자동차 섀시용 냉간압조용 부품에 적용되는 저탄소 베이나이트 비조질강의 제조방법에 관한 것이다.
볼 조인트(Ball Joint), 볼 스터드(Ball Stud) 등의 자동차 섀시용 부품은 SCM 또는 SCR계의 중탄소 합금강 선재를 이용하여 어닐링 - 냉간인발 - 구상화어닐링 - 냉간인발 단계를 포함하는 제조공정으로 선재를 제조하고, 상기 선재에 냉간압조 후 조질처리를 통해 고강도 및 고인성을 부여한다.
냉간 압조용으로 사용되는 비조질강은 크게 두 가지 종류로 나눌 수 있다. 하나는 저탄소를 기반으로 하여 선재 제조과정에서 베이나이트를 생성시켜 비조질강의 단점이라고 할 수 있는 충격인성을 크게 향상시킨 베이나이트형 비조질강이다. 또 다른 하나는 중탄소를 기반으로 하는 펄라이트(Pearlite)와 페라이트(Ferrite) 상으로서 충격인성은 낮으나 원가 경쟁력을 극대화시킨 비조질강이다.
베이나이트형 비조질강은 저탄소를 기반으로 하고 강의 냉각 중 페라이트 형성을 지연시키는 니오브늄(Nb), 망간(Mn), 몰르브덴(Mo), 크롬(Cr) 등의 원소를 첨가하여 넓은 범위의 냉각 중에 일정량의 베이나이트가 생성되도록 하는 것이 중요하다.
저탄소를 기반으로 한 마르텐사이트 또는 베이나이트 비조질강의 개발이 지금까지 많이 진행되고 있다.
0.04～0.20%의 탄소함유량을 갖는 저탄소강에 ??칭능을 개선하거나 Ms점을 높여 자기템퍼(Self-tempered) 효과를 목적으로 Ti, B 등을 첨가하는 기술(일본특허 출원 공개 평 1-129953호 공보)이나, 가공성을 개선하기 위해 적정량의 Ti, Zr을 첨가하여 Ti 탄유화물이나 Zr 탄유화물을 미세 분산함으로써 MnS의 생성량을 감소시키고 강재의 가공성을 개선시키는 기술(일본특허공개 평1-129953호, 일본특허공개 소63-130749호)이 공개되어 있다. 한편, 일본특허공개 2007-280258호에서는 선행 기술에 대한 개선 방안으로 0.10～0.20%의 탄소함유량을 갖고 Mn, Cr, Mo, V 등을 적정량 첨가하고 S 함량을 적정화하여 미세조직을 마르텐사이트 또는 베이나이트 조직을 형성하여 고강도 및 고인성화가 가능하다고 제시하고 있다. 하지만, 이에 대한 합금설계 및 조업조건이 구체적이지 못하여 경제성을 고려한 산업상의 이용에 한계가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서 냉간압조성을 확보하고 상용의 냉간압조용 선재 SCM435 조질처리재와 동등하거나 그 이상의 강도 및 인성을 확보하기 위해 탄소함량을 0.10% 이하로 하고 Mn, Cr, Al, Ti, Nb, B 등을 첨가하여 선재 제조공정 중 직접 고용화열처리가 가능한 DST(Direct Solution Treated) Line을 이용하여 베이나이트 조직을 형성시키고 냉간압조성을 확보하기 위해 미세립을 갖게 하여 강도 및 인성이 우수한 냉간압조용 저탄소 베이나이트 비조질강을 개발하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 목적은 냉간압조 후 조질처리에 의해 강도 및 인성을 확보하여 현재 사용되고 있는 SCM435 선재를 대체하여, 열처리 공정 생략에 의한 원가 절감, 제조 공정 단축 및 환경 오염 방지에 유효하게 기여할 수 있는 고강도 및 고인성을 확보할 수 있는 볼 조인트, 볼 스터드 등의 자동차 섀시 부품용 강을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 강도 및 충격 인성이 우수한 냉간압조용 저탄소 베이나이트 비조질강 C : 0.04 ～ 0.10 중량%, Si : 0.05 ～ 0.30 중량%, Mn : 1.50 ～ 2.00 중량%, P : 0.030 중량% 이하(0 미포함), S : 0.030 중량% 이하(0 미포함), Cu : 0.20 ~ 0.40 중량 %, Ni : 0.25 중량% 이하(0 미포함), Cr : 0.40 ～ 0.80 중량%, Mo : 0.10 중량% 이하(0 미포함), Nb : 0.010 ～ 0.050 중량%, B : 0.0005 ～ 0.0030 중량%, Al : 0.010 ～ 0.040 중량%, Ti : 0.010 ～ 0.050 중량% 및 N : 0.0100 중량% 이하(0 미포함)를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진다.
또한, 본 발명의 목적은 상기한 조성을 갖는 강재를 열간압연하는 단계; 및 상기 열간압연된 강재를 10℃/s 내지 40℃/s의 냉각속도로 냉각시켜 베이나이트 조직을 형성하는 단계를 포함하는 냉간압조용 저탄소 베이나이트 비조질강의 제조방법에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 열간 압연은 900℃ ~ 1,200℃의 온도 범위에서 60분 ~ 100분의 시간 동안 가열 유지 후 열간압연할 수 있다.
또한, 본 발명의 목적은 상기한 방법들 중 어느 한 방법에 따라 제조된 저탄소 베이나이트 비조질강으로 제조된 자동차 섀시용 부품에 의해 달성된다.
본 발명은, 미세조직을 베이나이트 조직으로 형성시켜 고강도 및 고인성을 갖는 베이나이트 비조질 강을 제조함으로써, 종래의 SCM, SCR계 합금강을 이용하고 조질 열처리에 의해 특성을 확보한 볼 스터드, 볼 조인트 등의 섀시용 부품을 대체하여 사용 가능한 베이나이트 비조질강을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 종래강의 조질 열처리 즉, ??칭 및 템퍼링 공정을 생략할 수 있으므로 제조원가 절감이 가능하고, 또한 열처리시 발생하는 이산화탄소 및 그을음을 억제할 수 있으므로 이에 의한 환경오염을 방지할 수 있고, 제조 공정 단축도 가능하므로, 납기 단축 및 생산성 향상에도 크게 기여할 수 있다.
또한, 본 발명의 적용으로 열간압연 후 제어냉각에 의해 미세조직을 저탄소 베이나이트로 형성시켜 고강도 및 고인성이 우수한 강재를 제공함에 따라 ??칭 및 템퍼링의 조질처리를 행하지 않고도 고강도 및 고인성이 요구되는 자동차 부품의 제조에 적용이 가능한 비조질 강을 제공할 수 있다.
도 1은 발명강 B의 950℃ 가열 후 냉각속도에 따른 미세 조직과 수냉한 공시재의 미세 조직 사진이다.
도 2는 발명강 B와 비교강의 냉간압조성 평가 결과를 나타낸 것이다.
본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 하기의 정의를 가지며 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미에 부합된다. 또한 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 도입된다. 용어 약이라는 것은 참조 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이에 대해 30, 25, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1% 정도로 변하는 양, 수준, 값, 수, 빈도, 퍼센트, 치수, 크기, 양, 중량 또는 길이를 의미한다.
본 명세서를 통해, 문맥에서 달리 필요하지 않으면, 포함하다 및 포함하는 이란 말은 제시된 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군을 포함하나, 임의의 다른 단계 또는 구성요소, 또는 단계 또는 구성요소들의 군이 배제되지는 않음을 내포하는 것으로 이해하여야 한다.
본 발명의 강도 및 충격 인성이 우수한 냉간압조용 저탄소 베이나이트 비조질강은 C : 0.04 ～ 0.10 중량%, Si : 0.05 ～ 0.30 중량%, Mn : 1.50 ～ 2.00 중량%, P : 0.030 중량% 이하(0 미포함), S : 0.030 중량% 이하(0 미포함), Cu : 0.20 ~ 0.40 중량 %, Ni : 0.25 중량% 이하(0 미포함), Cr : 0.40 ～ 0.80 중량%, Mo : 0.10 중량% 이하(0 미포함), Nb : 0.010 ～ 0.050 중량%, B : 0.0005 ～ 0.0030 중량%, Al : 0.010 ～ 0.040 중량%, Ti : 0.010 ～ 0.050 중량% 및 N : 0.0100 중량% 이하(0 미포함)를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진다.
본 발명은 종래의 비조질강과 대비하여, 탄소 함량을 0.10% 이하로 하고 Mn, Cr, Mo, Nb, B 등을 첨가하여 열간압연 후 제어냉각에 의해 미세조직을 베이나이트의 저온변태생성물을 형성시켜 강도 및 인성이 우수한 냉간압조용 저탄소 베이나이트 비조질강을 제공한다.
이하 본 발명의 합금성분 첨가 및 성분범위 한정 이유를 설명한다.
C : 0.04 중량% ～ 0.10 중량%
C는 오스테나이트 안정화 원소로서 ??칭시 기지에 고용되어 강도 및 경도를 증가시키는 중요한 원소이다. 본 발명에서는 선재 압연 스텔모어 라인(Stelmore line)의 DST를 이용하는 수냉에 의한 제어 냉각을 통해 베이나이트 조직을 갖게 하여 원하는 경도를 확보하기 위해, C 함량의 하한을 0.04 중량%로 한정하고, 냉간압조성을 고려하여 상한을 0.10 중량%로 한정한다. C 함량이 0.10 중량%를 초과하는 경우, 냉간압조성이 저하된다.
Si : 0.05 중량% ～ 0.30 중량%
Si는 대표적인 치환형 원소로서 강의 가공경화량에 큰 영향을 미친다. 특히 냉간압조용 비조질강에서는 신선 후 바로 냉간압조가 수행되는데, Si 함량이 0.30 중량%를 초과하는 경우, 가공경화량을 증가시켜 냉간압조성을 저해시킨다. 또한, Si는 제강시 유효한 탈산제로 사용되므로 제강 상황 등의 생산성을 고려하여 하한을 0.05 중량%로 설정하였다. 바람직하게는 냉간압조성을 고려한 페라이트 강화를 최소화하기 위해 Si 함량은 0.05~0.20 중량%로 한정한다.
Mn : 1.50 ～ 2.00 중량%
Mn은 탈산제로 ??칭능과 강도를 향상시키며, 강 중에 존재하는 S의 유해함을 방지하기 위하여 첨가되어 MnS를 형성함으로써 적열 취성을 방지하고 절삭 가공성을 향상시킨다. Mn 함량이 1.50 중량% 이상 첨가 시에는 조직을 미세화시켜 강도를 증가시키는 이점이 있지만, 2.00 중량%를 초과하여 과잉으로 첨가하게 되면 인성이 저하된다. 따라서 인성 저하 없이 필요한 강도를 얻기 위해 Mn 함량을 1.50 중량% ～ 2.00중량%로 한정하는 것이 바람직하다.
P : 0.030 중량% 이하(0 미포함)
P 함량이 0.030 중량%를 초과하면, 오스테나이트 결정립 입계에 편석되어 인성을 저하시키므로, 0.030 중량% 이하로 한정한다.
S : 0.030 중량% 이하(0 미포함)
S는 강 중에서 Mn과 결합하여 MnS를 형성한다. MnS를 형성하면 피삭성을 향상시키는 이점이 있으나, 열간압연시 거대 개재물에 의한 표면 결함 발생 및 경로가 되고 냉간압조성에 유해하므로, 0.030 중량% 이하로 한정한다.
Cu : 0.20 ~ 0.40 중량%
Cu는 베이나이트 조직 형성을 촉진시키고 고용강화 및 석출강화 효과가 있으나, 가열시 선택 산화되어 철/스케일 계면에 농축되어 표면결함을 유발시킨다. 본 발명에서는 베이나이트 조직형성 촉진과 표면결함을 억제하여 냉간압조성을 확보하기 위해서 Cu 함량을 0.20~0.40 중량%로 한정한다.
Ni : 0.25 중량% 이하(0 미포함)
Ni은 강의 조직을 미세화시키고 소입성을 증대시키는 원소로 0.25 중량%보다 많으면 인성을 향상시키나 피삭성이 저하되고 부품의 제조 원가를 높여 경제적이지 못하기 때문에 0.25 중량% 이하로 한정한다.
Cr : 0.40 중량% ～ 0.80 중량%
Cr은 ??칭능을 증대시키고 강도를 향상시키는 원소로서, 제어냉각에 의한 베이나이트 변태를 촉진시키기 위해 0.40 중량% 이상 첨가하는 것이 바람직하다. 경제성을 고려하여 상한값은 0.80 중량%로 한정한다.
Mo : 0.10 중량% 이하(0 미포함)
Mo은 ??칭능 향상 및 Mo 탄화물에 의한 결정립 미세화 효과뿐만 아니라 열간단조 후 냉각 시 베이나이트 조직형성을 촉진하는 원소이다. 경제성을 고려, 0.10 중량% 이하로 한정한다.
Nb : 0.010 중량% ～ 0.050 중량%
Nb은 열간압연 및 열간단조 중 Nb(C, N)의 탄질화물을 입계에 석출하여 피닝(Pinning) 효과가 나타나 결정립을 미세화하고 강도 및 인성을 동시에 향상시키는 원소이다. Nb 함량이 0.010 중량% 미만인 경우, 탄질화물로 인한 피닝 효과를 얻기 힘들며 0.050 중량% 초과에서는 조대한 탄질화물이 형성되어 인성을 저하시킨다. 따라서 Nb의 함량을 0.010 중량% ～ 0.050 중량%로 한정한다.
B : 0.0005 중량% ～ 0.0030 중량%
B은 강에 첨가되어 고형(Solid) 상태로 존재시 ??칭능을 향상시켜 베이나이트 조직형성을 촉진시키는 원소이다. 용강 내 보론 효과(Boron Effect)가 나타나기 위해서는 B 함량은 0.0005 중량% 이상 첨가하는 것이 바람직하며, 0.0030 중량% 이상에서는 효과가 포화되며 인성을 저하시키므로, 첨가량을 0.0005 중량% ～ 0.0030 중량% 범위로 한정한다.
Al : 0.010 중량% ～ 0.040 중량%
Al은 강력한 탈산제로서 작용하는 것과 동시에 N와 결합하여 결정립을 미세화시킨다. Al을 0.010 중량% 미만으로 첨가하면 탈산이나 결정립 미세화 작용이 작아지기 때문에 바람직하지 않고, 0.030 중량% 보다 많이 첨가하면, 오히려 Al2O3와 같은 비금속 개재물 양의 증가로 오히려 인성저하 등의 해로운 영향을 미칠 수 있다. 따라서, Al의 적정 함량 범위를 0.010 중량% ～ 0.040 중량%로 한정한다.
Ti : 0.010 중량% ～ 0.050 중량%
Ti은 강 중에서 질소(N)와 결합하여 TiN을 형성 및 BN의 석출을 억제하여 고형(Solid) 상태의 B를 증대시켜 B에 의한 소입성 효과를 향상시킨다. 또한, 형성된 TiN은 오스테나이트 결정립 성장 억제 효과에 의해 충격 인성을 상승시킨다. Ti 첨가량이 0.010 중량% 보다 적으면 TiN 절대량이 적어 결정립 성장 억제 효과가 적고, Ti 첨가량이 0.050 중량% 초과시에는 조대한 TiN이 형성되고, 인성 저하뿐만 아니라 효과가 포화되므로 고가의 합금원소를 첨가할 필요가 없다. 따라서 최소 함량 및 포화량을 고려하여 적정 첨가량을 0.010 중량% ～ 0.050 중량% 범위로 한정한다.
N : 0.010 중량% 이하(0 미포함)
N는 비조질강 중에서 V, Ti, Al 등의 합금 원소들과 결합하여 질화물을 형성시켜 오스테나이트 결정립 미세화에 의한 강도 및 인성 향상에 기여한다. 그러나 과잉으로 첨가하면 AlN 등 질화물이 조대화되어 결정립 조대화 효과에 기여하지 못하고 BN을 형성시켜 B에 의한 경화능 효과를 저해시키므로 함량을 0.010 중량% 이하로 제한한다.
일반적으로, 저탄소를 기반으로 하는 비조질강은 1,200~1,250℃ 고온가열 후 열간단조 후 수냉 또는 유냉의 제어 냉각에 의해 마르텐사이트 또는 베이나이트 조직을 형성시켜 고강도 및 고인성을 확보할 수 있으나, 냉간압조용 선재의 경우는 선재 제조공정상 조직 제어를 통해 냉간압조를 부여하기 위한 조직 및 경도의 제어하기 위한 합금설계 및 제어냉각을 위한 공정 제어가 중요하다.
본 발명은, 열간압연 후 10℃/s 이상의 냉각속도의 제어냉각에 의해 미세조직을 저탄소 베이나이트를 형성시켜 고강도 및 고인성이 우수한 강재를 제공함으로써, ??칭 및 템퍼링의 조질처리를 행하지 않고도 고강도 및 고인성이 요구되는 자동차 부품의 제조에 적용이 가능해진다.
이를 위하여, 본 발명에서는 상기 조성을 갖는 강재를 아래의 단계를 포함하는 제조방법으로 제조하는 것이 바람직하다:
C : 0.04 ～ 0.10 중량%, Si : 0.05 ～ 0.30 중량%, Mn : 1.50 ～ 2.00 중량%, P : 0.030 중량% 이하(0 미포함), S : 0.030 중량% 이하(0 미포함), Cu : 0.20 ~ 0.40 중량 %, Ni : 0.25 중량% 이하(0 미포함), Cr : 0.40 ～ 0.80 중량%, Mo : 0.10 중량% 이하(0 미포함), Nb : 0.010 ～ 0.050 중량%, B : 0.0005 ～ 0.0030 중량%, Al : 0.010 ～ 0.040 중량%, Ti : 0.010 ～ 0.050 중량% 및 N : 0.0100 중량% 이하(0 미포함)를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 강재를 열간압연하는 단계; 및 상기 열간압연된 강재를 10℃/s ~ 40℃/s의 냉각 속도로 냉각시켜 베이나이트 조직을 형성하는 단계.
상기에서 상기 열간압연은 900℃ ～ 1,200℃의 온도 범위에서 60분 ~ 100분의 시간 동안 가열 유지 후 열간압연할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하지만, 이들 실시예에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.
실시예
표 1은 본 발명의 조성을 갖는 발명강과 비교강인 종래강(SCM435)의 화학 성분을 나타낸다. 본 발명에 이용된 발명강은 강도 향상을 위한 ??칭 효과와 인성 향상을 위한 합금원소를 고려하여 탄소함량 범위를 고려하여 저탄소강을 기본으로 하였으며, 진공 유도용해로를 사용하여 50kg의 소형강괴를 제작하였다. 50kg의 소형강괴는 1,200℃ 온도에서 균질화 처리 후 조미니 단조기를 이용해 φ30mm의 공시재를 제작하였다.
(단위:중량%)
구분 C Si Mn P S Cu Ni Cr Mo Nb Al B Ti N
발
명
강		 A 0.05 0.20 1.83 0.002 0.002 0.32 0.011 0.55 0.002 0.027 0.021 0.0025 0.025 0.0037
B 0.06 0.20 1.84 0.002 0.003 0.31 0.005 0.52 0.004 0.026 0.021 0.0023 0.042 0.0025
C 0.06 0.20 1.80 0.002 0.002 0.35 0.006 0.52 0.002 0.026 0.017 0.0026 0.050 0.0033
비교강 0.38 0.23 0.74 0.009 0.003 0.037 0.034 1.00 0.18 0.003 0.028 0.0001 0.002 0.0057
발명강 A, B, C의 경우, 선재압연 시 DST Line을 이용한 수냉 조건을 고려하여, 조미니 단조에 의해 제조된 φ30mm의 공시재를 이용하여 950℃ 가열 유지 후 10℃/s의 냉각속도로 냉각시키고, QT 열처리 없이 인장 시험, 충격시험을 행하고 그 특성을 평가하여 표 2에 나타냈다.
비교강의 경우 870℃ 가열 유지 후 수냉을 실시하였고 560℃ 템퍼링 조건으로 조질(QT) 열처리를 실시한 후 인장 시험, 충격시험을 행하고 그 특성을 평가하여 표 2에 나타냈다. 각 물성은 공지된 측정 방법을 사용하였다.
표 2를 보면, 발명강의 경우 비교강 대비 강도 및 충격 인성이 우수하게 나타났다
구분 항복강도
(MPa)		 인장강도
(MPa)		 신율(EL)
(%)		 단면수축율
(%)		 충격인성(IV)
(J/cm2)		 경도
(HRc)
발명강 A 755 940 17 77 242.5 27.3
발명강 B 780 955 18 79 292.5 27.3
발명강 C 785 950 18 79 291.3 26.9
비교강 860 955 18 65 132.5 28.2
도 1은 발명강 B의 950℃ 가열 후 냉각 속도에 따른 미세조직과, 비교강의 수냉(약 40℃/s의 냉각 속도)에 따른 미세조직을 나타낸 것이다. 발명강 B는 10℃/s 조건으로 냉각 시, 비교강의 수냉 시와 동등 수준의 베이나이트 조직을 나타냈다.
도 2는 발명강 A, B C와 비교강의 냉간압조성을 평가한 결과를 나타낸 것이다. 발명강의 경우 비교강(SCM435)의 구상화 어닐링 강재와 동등 수준인 70% 이상의 냉간압조율에서 크랙이 발생되지 않아, 동등 이상의 한계압축률을 나타냈다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 삭제
  2. C : 0.04 ～ 0.10 중량%, Si : 0.05 ～ 0.30 중량%, Mn : 1.50 ～ 2.00 중량%, P : 0.030 중량% 이하(0 미포함), S : 0.030 중량% 이하(0 미포함), Cu : 0.20 ~ 0.40 중량 %, Ni : 0.25 중량% 이하(0 미포함), Cr : 0.40 ～ 0.80 중량%, Mo : 0.10 중량% 이하(0 미포함), Nb : 0.010 ～ 0.050 중량%, B : 0.0005 ～ 0.0030 중량%, Al : 0.010 ～ 0.040 중량%, Ti : 0.010 ～ 0.050 중량% 및 N : 0.0100 중량% 이하(0 미포함)를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 강재를 900℃ ～ 1,200℃의 온도 범위에서 60분 ~ 100분의 시간 동안 가열 유지 후 열간압연하는 단계; 및 상기 열간압연된 강재를 20℃/s 내지 40℃/s의 냉각속도로 냉각시켜 베이나이트 조직을 형성하는 단계를 포함하는 냉간압조용 저탄소 베이나이트 비조질강의 제조방법으로서, 상기 제조된 베이나이트 비조질강은 조질 처리를 하지 않은 상태에서 항복강도가 755 MPa 이상이고, 인장강도가 940 MPa 이상인 것을 특징으로 하는, 냉간압조용 저탄소 베이나이트 비조질강의 제조방법.
  3. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05279788A (ja) * 1992-03-31 1993-10-26 Sumitomo Metal Ind Ltd 強度および靱性に優れた熱間鍛造用非調質鋼
JPH06248341A (ja) * 1993-02-23 1994-09-06 Sumitomo Metal Ind Ltd 非調質鋼からの高強度高靱性鋼の製造方法
KR100435461B1 (ko) * 1999-12-20 2004-06-10 주식회사 포스코 재질편차가 적은 냉간압조용 강재의 제조방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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