KR102600957B1 - 저온인성이 우수한 알루미늄 첨가 경량 중망간강 및 그 제조방법 - Google Patents
저온인성이 우수한 알루미늄 첨가 경량 중망간강 및 그 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 저온 인성이 우수한 중망간강 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 양태에 따르면, 중망간강은 망간(Mn) 8.0 내지 10.0 중량%, 탄소(C) 0.15 내지 0.3 중량%, 규소(Si) 0.5 내지 1.0 중량%, 알루미늄(Al) 2.0 내지 3.0 중량%, 니켈 2.0 중량% 이하, 잔부의 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직이 오스테나이트 및 페라이트로 이루어지고 미세한 침상형 구조를 가지는 2상 조직이고, 면적 분율로 오스테나이트 분율이 30% 이상이고, -50℃에서 충격 흡수 에너지가 27 J 이상인 것일 수 있다. 본 발명에 따른 중망간강은 저온에서 충분한 인성과 강도를 가져서 암모니아, 에탄, 프로판과 같은 액화 가스의 저장 및 수송용 소재로 사용될 수 있으며, 기존의 저온 소재에 사용되는 크롬(Cr) 및 니켈(Ni)을 망간(Mn) 및 탄소(C)로 대체하여 제조 원가를 낮추고 알루미늄(Al)을 첨가하여 경량화를 기대할 수 있다.
Description
본 발명은 저온 인성이 우수한 중망간강 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 두 가지의 미세조직을 가지며, 저온 충격 인성이 우수한 중망간강 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
액화천연가스, 암모니아, 프로판, 및 에탄 등과 같은 액화 가스는 저온 저장 및 수송이 필요하며, 이들 액화 가스를 저장 및 수송하기 위해서는 저온에서 충분한 인성과 강도를 가지는 소재로 이루어지는 구조물이 필요하다.
이들 액화 가스의 저장 및 수송용 소재로 2상 조직 스테인리스강, 3% 니켈강, 알루미늄 합금 등이 대표적으로 사용되고 있다. 그러나 기존 사용되는 소재는 고가의 크롬(Cr), 니켈(Ni)을 다량 함유하고 있어 제조원가가 높고, 온도가 감소함에 따라 충격 흡수 에너지가 감소하는 연성-취성 천이 거동을 나타내어 -50℃ 부근의 저온에서 급격한 인성 저하가 문제시되고 있다. 또한, 알루미늄 합금의 경우 합금 비용이 높고 낮은 강도로 인해 구조물의 설계 두께가 증가하게 되어 용접 시공성도 좋지 않아 사용이 제한적이라는 문제점이 있다.
이러한 기존 액화 가스의 저장 및 수송용 소재를 대체하기 위해 고가의 크롬 및 니켈을 망간, 탄소 등의 합금 원소로 대신한 저온용 중망간강 제조기술 개발이 진행되고 있다. 특히, 저온에서 사용되기 위해서는 저온에서의 우수한 강도 및 인성을 위한 미세조직을 구현해야 하며, 이를 위해 탄소(C), 망간(Mn), 니켈(Ni) 및 알루미늄(Al) 등의 합금 원소와 결정립 크기, 전위 밀도 등의 미세조직적 인자를 적절하게 조절해야 한다.
본 발명의 목적은 탄소, 망간 함량 등을 조절하여 상온 및 저온에서의 오스테나이트의 안정도를 증가시키고 경량화 원소인 알루미늄을 첨가하여 경량화시킨 저온 인성이 우수한 경량 중망간강 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따르면, 망간(Mn) 8.0 내지 10.0 중량%, 탄소(C) 0.15 내지 0.3 중량%, 규소(Si) 0.5 내지 1.0 중량%, 알루미늄(Al) 2.0 내지 3.0 중량%, 니켈 2.0 중량% 이하, 잔부의 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직이 오스테나이트 및 페라이트로 이루어지고 미세한 침상형 구조를 가지는 2상 조직이고, 면적 분율로 오스테나이트 분율이 30% 이상이고, -50℃에서 충격 흡수 에너지가 27 J 이상인, 저온 인성이 우수한 중망간강이 제공된다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 중망간강은 액화 가스의 저장 및 수송용으로 사용되고, 항복 강도가 700 MPa 이상이고, 인장 강도가 800 내지 1200 MPa 사이일 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 중망간강은 크롬(Cr)을 함유하지 않으며, 하기 관계식 1을 만족하는 것일 수 있다:
[관계식 1]
25 ≤ 10C+Mn+2Si+5Al+2Ni ≤ 30
상기 관계식 1에서 C, Mn, Si, Al, 및 Ni 는 각각, 탄소, 망간, 규소, 알루미늄, 및 니켈의 함량 (중량%)이다.
본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 상기 중망간강은 크롬(Cr)을 함유하지 않으며, 하기 관계식 2 및 3을 만족하는 것일 수 있다:
[관계식 2]
13 ≤ 1.5Mn+2Ni ≤ 17
[관계식 3]
3 ≤ C+1.5Si ≤ 4.5
상기 관계식 2와 3에서, Mn, Ni, C, 및 Si는 각각, 망간, 니켈, 탄소, 및 규소의 함량 (중량%)이다.
본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 망간(Mn) 8.0 내지 10.0 중량%, 탄소(C) 0.15 내지 3 중량%, 규소(Si) 0.5 내지 1.0 중량%, 알루미늄(Al) 2.0 내지 3.0 중량%, 니켈(Ni) 2.0 중량% 이하, 잔부의 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 준비하는 단계; 상기 슬라브를 재가열하는 단계; 상기 재가열된 슬라브를 열간 압연하는 단계; 상기 열간 압연 후 냉각하여 판재를 제조하는 단계; 상기 판재를 850 내지 950℃에서 오스테나이트화하는 단계; 상기 오스테나이트화 이후 냉각하는 단계; 및 상기 냉각된 판재를 600 내지 700℃의 온도에서 2상역 열처리하는 단계를 포함하는, 저온 인성이 우수한 중망간강의 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 중망간강은 저온에서 충분한 충격인성을 가져서 암모니아, 에탄, 프로판과 같은 액화 가스의 저장 및 수송용 소재로 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 기존의 저온 소재에 사용되는 합금 원소인 크롬(Cr) 및 니켈(Ni)을 망간(Mn) 및 탄소(C)로 대체하여 제조 원가를 낮추고 알루미늄(Al)을 첨가하여 경량화를 기대할 수 있는 중망간강을 제공할 수 있다. 또한, 중망간강은 합금 원소에 따라 미세조직 및 기계적 특성이 변화하는데 본 발명에서는 합금 원소별 가중치를 추가하여 관계식을 수립함으로써 이러한 미세조직 및 기계적 특성의 변화를 적절히 제어할 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따라 제조된 실시예 1과 실시예 2의 중망간강의 상온 미세조직을 나타내는 전자후방산란회절 사진이다.
도 2 는 본 발명의 실시예와 비교예에서 제조한 강의 온도에 따른 충격 흡수 에너지를 나타낸다.
도 3은 실시예에 따른 -50℃에서의 충격시험으로 파괴된 시편의 파면을 관찰한 주사전자 현미경 사진이다.
도 2 는 본 발명의 실시예와 비교예에서 제조한 강의 온도에 따른 충격 흡수 에너지를 나타낸다.
도 3은 실시예에 따른 -50℃에서의 충격시험으로 파괴된 시편의 파면을 관찰한 주사전자 현미경 사진이다.
이하에서는 본 발명을 상세히 설명한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 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.
본 발명의 일 구현예에 따른 중망간강은 망간(Mn) 8.0 내지 10.0 중량%, 탄소(C) 0.15 내지 0.3 중량%, 규소(Si) 0.5 내지 1.0 중량%, 및 알루미늄(Al) 2.0 내지 3.0 중량%을 함유한다. 또한, 니켈(Ni)은 2 중량% 이하이다. 크롬(Cr)은 함유하지 않을 수 있다. 상기 성분들 이외의 나머지는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진다.
이에, 본 발명의 다른 일 구현예에 따르면, 망간(Mn) 8.0 내지 10.0 중량%, 탄소(C) 0.15 내지 0.3 중량%, 규소(Si) 0.5 내지 1.0 중량%, 알루미늄(Al) 2.0 내지 3.0 중량%, 잔부의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고, 니켈과 크롬을 함유하지 않는 중망간강이 제공될 수 있다. 또한, 또다른 일 구현예에 따르면, 본 발명에 따르면, 망간(Mn) 8.0 내지 10.0 중량%, 탄소(C) 0.15 내지 0.3 중량%, 규소(Si) 0.5 내지 1.0 중량%, 알루미늄(Al) 2.0 내지 3.0 중량%, 니켈(Ni) 0 초과 내지 2 중량%, 잔부의 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고 크롬을 함유하지 않는 중망간강이 제공될 수 있다.
본 발명의 전술한 조성을 갖는 중망간강은 기존의 저온 소재에서 제조 원가의 상승에 큰 역할을 했던 니켈이나 크롬의 함량을 현저히 감소시키거나 또는 전혀 함유하지 않음으로써 제조 원가를 낮출 수 있으며 오직 5개의 원소만 제어해도 된다는 이점이 있다. 또한, 경량화 원소로 알려진 알루미늄을 함유함으로써 경량성을 높이고 또한, 상기 제조 단계의 공정을 통해 오스테나이트 안정도를 개선시키고 미세조직을 제어하고 저온 인성을 향상시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 구현예에 따른 중망간강에 포함되는 각 성분의 역할 및 함량에 대해 상세히 설명한다 (각 성분의 함량은 전체 중망간강에 대한 중량%로서, 이하에서는 %로 표시한다).
망간(Mn)
상기 망간(Mn)은 고가의 크롬(Cr) 및 니켈(Ni)을 대체하면서, 강도를 증가시키고, 오스테나이트 상을 안정화하는데 필수적인 원소이다. 상기 망간은 8 내지 10 중량%로 포함될 수 있다. 상기 망간의 함량이 8 중량% 미만이면 오스테나이트 안정도가 감소하여 제조 단계의 공정 중 오스테나이트 부피 분율이 적게 형성될 우려가 있으며, 이로 인해 중망간강의 상온 및 저온 인성이 낮아질 수 있다. 상기 망간의 함량이 10 중량% 초과하면, 제조원가가 상승하고, 제조 단계의 공정 중 준안정상인 입실론 마르텐사이트 상이 형성되어 상온 취성이 일어날 수 있어, 기계적 특성에 악영향을 끼칠 수 있다.
탄소(C)
탄소(C)는 오스테나이트의 안정성을 높이는 원소이고, 냉각 공정 및 가공에 의한 오스테나이트에서 마르텐사이트로의 변태 온도를 낮추는 역할을 한다. 상기 탄소는 0.15 내지 0.30 중량%로 포함될 수 있다. 상기 탄소의 함량이 0.15 중량% 미만이면, 오스테나이트 안정도가 부족하여 저온에서 안정된 오스테나이트를 얻을 수 없으며 또한 외부 응력에 의해 쉽게 마르텐사이트로 가공 유기 변태를 일으켜 중망간강의 저온 인성과 강도가 감소될 수 있다. 상기 탄소의 함량이 0.30 중량% 초과하면, M23C6, M6C 등 탄화물의 석출로 인하여 중망간강의 인성이 급격히 열화될 수 있다.
규소(Si)
규소(Si)는 탈산제로의 역할을 하며, 시멘타이트 조직의 형성을 억제하는 역할을 한다. 상기 규소는 0.5 내지 1.0 중량%로 포함될 수 있다. 상기 규소의 함량이 0.5 중량% 미만이면 중망간강 제조시 탈산이 적절히 이루어지지 않아 MnO 와 같은 산화물이 형성되어 저온에서 균열이 쉽게 전파되는 저온 취성을 나타낼 수 있다. 상기 규소의 함량이 1.0 중량% 초과하면, 중망간강의 인성이 저하되고 표면에 산화 규소층이 형성되어 표면 품질 및 용접 성능에 악영향을 끼칠 수 있다.
알루미늄(Al)
알루미늄(Al)은 경량화 및 페라이트 안정화 원소로 작용하여 중망간강의 밀도를 낮추며, 중망간강에 있어서 제조 단계의 공정 중 2상 조직을 수월하게 형성하게 하는 역할을 한다. 상기 알루미늄은 2.0 내지 3.0 중량%로 포함될 수 있다. 상기 알루미늄의 함량이 2.0 중량% 미만이면, 제조 단계의 공정 중 균열의 전파를 효과적으로 억제할 수 있는 미세한 침상형의 오스테나이트를 갖는 중망간강을 제조할 수 없다. 상기 알루미늄의 함량이 3.0 중량% 초과하면, 페라이트 분율이 증가하여 적절한 오스테나이트 부피 분율을 가질 수 없다.
기타 원소
전술한 성분 이외에, 중망간강은 니켈(Ni)을 함유하지 않거나 함유할 수 있으며, 함유할 경우, 그 함량은 2 중량% 이하이다. 크롬(Cr)은 함유하지 않을 수 있다. 그 외에도 기타 불가피한 불순물이 제강 과정에서 원료 또는 주위 환경으로부터 의도치 않게 강 내에 첨가될 수 있다. 즉, 이상적으로는 불가피한 불순물이 포함되지 않는 것이 바람직하나, 공정 기술상 완전히 제거하기가 어려울 수 있으므로 이를 배제할 수 없다. 이들 불순물은 통상의 기술자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
한편, 상기 중망간강은 원소 첨가에 따라 미세조직 및 기계적 특성이 변화하므로 이를 적절히 제어하기 위해 합금 원소별 가중치를 추가하여 다음의 관계식을 수립하였다. 후술하는 실시예에서도 확인할 수 있듯이, 아래의 관계식을 만족함으로써 미세조직이 침상형의 잔류 오스테나이트 분율을 30% 이상으로 가질 수 있고 -50℃에서 충격 흡수 에너지가 27 J 이상일 수 있는 것으로 보인다.
[관계식 1]
25 ≤ 10C+Mn+2Si+5Al+2Ni ≤ 30
[관계식 2]
13 ≤ 1.5Mn+2Ni ≤ 17
[관계식 3]
3 ≤ C+1.5Si ≤ 4.5
상기 관계식 1, 2, 및 3 에서 C, Mn, Si, Al, 및 Ni 는 각각, 탄소, 망간, 규소, 알루미늄, 및 니켈의 함량 (중량%)이다.
상기한 합금 성분의 조성을 가지는 본 발명의 중망간강은 충격 흡수 에너지가 -50℃에서 27 J 이상이다. 따라서 본 발명의 중망간강은 저온에서의 인성이 우수하여 저온의 액화 가스를 저장 및 수송하기 위한 소재로 사용하기에 적합하다. 또한, 본 발명의 중망간강은 상기 저온에서의 충격 흡수 에너지 이외에도, 항복 강도가 700 MPa 이상이고, 인장 강도가 800 내지 1200 MPa 사이의 우수한 기계적 특성을 가질 수 있다.
또한, 상기한 합금 성분의 조성을 가지는 본 발명의 중망간강은 미세조직이 미세한 침상형 구조를 가지는 오스테나이트와 페라이트의 2상 조직이고, 면적 분율로 오스테나이트 분율이 30% 이상인 것이다. 예를 들어, 오스테나이트 분율이 30% 내지 45% 이고 페라이트 분율이 55% 내지 70%일 수 있다. 이와 같이 오스테나이트 분율을 30% 이상으로 확보함으로써 저온에서 우수한 인성을 가질 수 있다.
이하에서는 전술한 합금 원소 조성을 가지는 본 발명의 일 양태에 따른 중망간강의 제조 방법을 설명한다.
중망간강의 제조 방법
본 발명에 따른 저온 인성이 우수한 중망간강의 제조 방법은 망간(Mn) 8.0 내지 10.0 중량%, 탄소(C) 0.15 내지 0.3 중량%, 규소(Si) 0.5 내지 1.0 중량%, 알루미늄(Al) 2.0 내지 3.0 중량%, 니켈 2.0 중량% 이하, 잔부의 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 준비하는 단계 및 상기 슬라브를 재가열하는 단계; 상기 재가열된 슬라브를 열간 압연하는 단계; 상기 열간 압연 후 냉각하여 판재를 제조하는 단계; 상기 판재를 850 내지 950℃에서 오스테나이트화하는 단계; 상기 오스테나이트화 이후 냉각하는 단계; 및 상기 냉각된 판재를 600 내지 700℃의 온도에서 2상역 열처리하는 단계를 포함한다.
상기 슬라브를 재가열하는 단계는 상기 슬라브를 준비하는 단계에서 생성되는 주조 조직, 편석 및 2차 상들의 고용 및 균질화를 위한 것이다. 상기 재가열은 1150 내지 1250℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 재가열 온도가 1150℃ 미만이면 열간 압연시 변형 저항이 급격히 증가하는 문제가 발생할 수 있으며, 1250℃ 를 초과하는 경우 주조 조직 내 편석대에서의 부분 용융 및 표면 품질의 열화가 발생할 수 있는 문제가 있다.
상기 열간 압연하는 단계는 상기 재가열된 강재를 열간 압연한다. 상기 열간 압연은 900 내지 1000℃의 마무리 압연 온도에서 실시한다. 상기 마무리 압연 온도가 900℃ 미만이면, 탄화물이 오스테나이트의 결정립계에 석출하여 연신율 및 극저온 인성이 감소할 수 있으며, 미세조직의 이방성이 발생하여 기계적 성질의 이방성이 발생할 수 있는 문제가 있으며, 1,000℃ 를 초과하면, 상기 오스테나이트 결정립이 조대화되어 강도 및 연신율이 감소할 수 있는 문제점이 있다.
상기 열간 압연후 냉각하여 판재를 제조한다. 상기 냉각속도는 10℃/sec 이상으로 하며, 두께 12mm 이상의 판재를 제조할 수 있다. 상기 냉각속도가 10℃/sec 미만일 경우 냉각시 다량의 조대한 탄화물이 생성될 수 있는 문제가 있다.
상기 열간 압연 후 냉각되어 제조된 판재를 850 내지 950℃, 예를 들어 900℃에서 오스테나이트화한다. 상기 850℃ 미만에서는 오스테나이트가 형성되기 곤란하며, 950℃ 초과시에는 상온이나 저온에서 오스테나이트의 안정성이 떨어진다.
상기 오스테나이트화 이후에 판재를 냉각한다. 상기 냉각을 위한 냉각속도는 25℃/sec 이상으로 할 수 있다.
상기 냉각된 판재를 600 내지 700℃의 온도에서 2상역 열처리한다. 이와 같이 오스테나이트 및 페라이트의 2상역 조건에서 열처리를 함으로써 적절한 분율의 페라이트와 오스테나이트를 확보하여 최종 미세조직 내에서 이상적인 페라이트와 오스테나이트의 확보를 통해 중망간간의 목표 최종 재질을 얻을 수 있다.
상기한 과정으로 제조된 본 발명의 중망간강의 최종 미세조직은 면적 분율로 오스테나이트 분율이 30% 이상인 오스테나이트와 페라이트의 2상 조직이다. 또한, 미세조직이 미세한 침상형 구조를 가진다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 발명을 더욱 구체적으로 설명하겠다. 실시예는 발명의 설명을 위해 제시되는 것이므로, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
[제조예]
하기 표 1의 조성을 갖는 강을 제조하였다. 실시예 1, 실시예 2, 비교예 1은 Al, Ni 함량이 다른 중망간강이며, 비교예 2는 스테인리스강, 비교예 3, 4, 5는 니켈강이다. 실시예 1, 2, 비교예 1의 중망간강은 오스테나이트화를 900℃에서 실시하였으며, 2상역 열처리를 650℃에서 실시하였다.
| 구분 | 화학 조성 (중량%) | |||||||
| Fe | C | Mn | Si | Al | Ni | Cu | Cr | |
| 실시예 1 |
Bal. | 0.19 | 9.21 | 0.54 | 2.57 | |||
| 실시예 2 |
Bal. | 0.18 | 8.78 | 0.57 | 2.82 | 1.48 | ||
| 비교예 1 |
Bal. | 0.20 | 8.45 | 0.54 | ||||
| 비교예 2 |
Bal. | 0.07 | 0.64 | 0.41 | 0.02 | 4.43 | 11.54 | |
| 비교예 3 |
Bal. | 0.39 | 0.49 | 0.01 | 1.47 | 1.01 | ||
| 비교예 4 |
Bal. | 0.35 | 0.49 | 1.91 | 1.48 | 0.95 | ||
| 비교예 5 |
Bal. | 0.35 | 0.49 | 0.01 | 2.93 | |||
[평가예 1] 미세조직의 관찰
본 발명에 따라 제조된 실시예 1과 실시예 2의 중망간강의 상온 미세조직을 나타내는 전자후방산란회절 사진을 도 1에 도시하였다. 도 1로부터 본 발명에 따른 알루미늄 첨가 중망간강은 미세한 침상형 구조를 가지는 2상 조직으로 이루어져 있음을 확인할 수 있다.
[평가예 2] 특성 평가
제조예에서 제조한 실시예와 비교예의 강에 대해 기계적 특성, 미세조직에서 잔류 오스테나이트 분율을 구하였고, 추가로, 본 발명에 따른 관계식 1, 2, 3에 각 성분의 함량을 대입한 결과를 구하여 아래의 표 2에 나타내었다.
| 구분 | 관계식 | 잔류 오스테나이트 분율 |
기계적 특성 | ||||
| 1 | 2 | 3 | 항복강도 (MPa) |
인장강도 (MPa) |
충격 흡수에너지 (J) |
||
| 실시예 1 |
25.04 | 13.82 | 4.05 | 36% | 700 이상 | 800-1200 | -25℃ 38 -50℃ 27 |
| 실시예 2 |
27.3 | 16.13 | 4.41 | 30% | 700 이상 | 800- 1200 |
-25℃ 43 -50℃ 38 |
| 비교예 1 |
11.53 | 12.68 | 0.2 | 44% | 480 | 1470 | -25℃ 10 -50℃ 7 |
| 비교예 2 |
6.69 | 9.82 | 0.1 | 10% | -40℃ 40 | ||
| 비교예 3 |
5.88 | 3.68 | 0.39 | 4.8% | 1660 | 1950 | -40℃ 20 |
| 비교예 4 |
9.29 | 3.70 | 0.35 | 5.2% | 1770 | 2030 | -40℃ 27 |
| 비교예 5 |
6.94 | 6.60 | 0.35 | 4.6% | -40℃ 17 | ||
| 관계식 1: 25 ≤ 10C+Mn+2Si+5Al+2Ni ≤ 30 관계식 2: 13 ≤1.5Mn+2Ni ≤ 17 관계식 3: 3 ≤ C+1.5Si ≤ 4.5 |
|||||||
상기 표 2로부터 본 발명에 따른 실시예 1, 2가 관계식 1 내지 3을 만족할 뿐만 아니라, 잔류 오스테나이트 분율이 높고 기계적 특성, 특히 저온에서의 충격 흡수 에너지가 우수한 것을 알 수 있다.
충격 흡수 에너지에 대해서는 도 2에 그 결과를 추가로 더 나타내었다. 도 2로부터 중망간강은 기존 사용 소재인 스테인리스강 및 니켈강과 유사한 충격 흡수 에너지를 나타내며, 중망간강 사이에서는 본 발명에 따른 실시예 1, 2의 중망간강이 비교예 1의 중망간강에 비해 저온에서의 충격 흡수 에너지가 현저히 우수하였다.
추가로, 도 3에 실시예에 따른 -50℃에서의 충격시험으로 파괴된 시편의 파면을 관찰한 주사전자 현미경 사진을 나타내었다. 실시예 1과 2에서 취성을 나타내는 일부 벽개 파면이 관찰되는 경우도 있으나, 미세한 침상형의 미세조직 형성으로 인해 연성 파괴로 나타난 딤플이 관찰 되는 것을 확인할 수 있다.
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.
Claims (5)
- 망간(Mn) 8.0 내지 10.0 중량%, 탄소(C) 0.15 내지 0.3 중량%, 규소(Si) 0.5 내지 1.0 중량%, 알루미늄(Al) 2.0 내지 3.0 중량%, 니켈(Ni) 2.0 중량% 이하, 잔부의 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 준비하는 단계;
상기 슬라브를 재가열하는 단계;
상기 재가열된 슬라브를 열간 압연하는 단계;
상기 열간 압연 후 냉각하여 두께 12mm 이상의 판재를 제조하는 단계;
상기 판재를 850 내지 950℃에서 오스테나이트화하는 단계;
상기 오스테나이트화 이후 냉각하는 단계; 및
상기 냉각된 판재를 600 내지 700℃의 온도에서 2상역 열처리하는 단계를 포함하고,
하기 관계식 1, 관계식 2, 및 관계식 3을 만족하는 것을 특징으로 하는, 저온 인성이 우수한 중망간강의 제조 방법:
[관계식 1]
25 ≤ 10C+Mn+2Si+5Al+2Ni ≤ 30
상기 관계식 1에서 C, Mn, Si, Al, 및 Ni 는 각각, 탄소, 망간, 규소, 알루미늄, 및 니켈의 함량 (중량%)이고,
[관계식 2]
13 ≤ 1.5Mn+2Ni ≤ 17
[관계식 3]
3 ≤ C+1.5Si ≤ 4.5
상기 관계식 2와 3에서, Mn, Ni, C, 및 Si는 각각, 망간, 니켈, 탄소, 및 규소의 함량 (중량%)이다. - 청구항 제1항에 의해 제조된 중망간강으로서,
미세조직이 오스테나이트 및 페라이트로 이루어지고 침상형 구조를 가지는 2상 조직이고, 면적 분율로 오스테나이트 분율이 30% 이상이고,
-50℃에서 충격 흡수 에너지가 27 J 이상인,
저온 인성이 우수한 중망간강. - 제2항에 있어서,
액화 가스의 저장 및 수송용으로 사용되고, 항복 강도가 700 MPa 이상이고, 인장 강도가 800 내지 1200 MPa인 것을 특징으로 하는 저온 인성이 우수한 중망간강. - 삭제
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