KR20010060701A - High strength steel having a superior delayed fracture resistance and bolt made of the steel and method for manufacturing working product by using it - Google Patents

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KR20010060701A
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Abstract

PURPOSE: A process for preparing a fine composite structure steel having excellent delayed fracture resistance and capable of being used in a delayed fracture strength of 150kg/mm¬2 or more by basically solving hydrogen embrittlement and process for production of steel articles using the same are provided. Therefore, the obtained steel can be used as a high strength bolt. CONSTITUTION: The subject high strength steel comprises by weight, C:0.65 to 1.50%, Si:2.0 to 4.0%, Mn:0.1 to 0.8%, P and S:0.01% or less, N:0.005 to 0.01%, O:0.05% or less, one or two or more selected from Ni:0.3 to 2.0%, B:0.001 to 0.003%, V:0.01 to 0.5%, Nb:0.01 to 0.5%, Mo:0.01 to 0.5%, Ti:0.01 to 0.2%, W:0.01 to 0.5% and Cu:0.01 to 0.2% and the balance of Fe with other inevitable impurities. The fine structure of the steel is a composite structure of ferrite and retained austenite having a phase fraction of 20 to 35%.

Description

지연파괴저항성이 우수한 고강도 강과 이 강조성을 갖는 볼트 및 이 강조성을 갖는 강가공물의 제조방법{High strength steel having a superior delayed fracture resistance and bolt made of the steel and method for manufacturing working product by using it}High strength steel having a superior delayed fracture resistance and bolt made of the steel and method for manufacturing working product by using it}

본 발명은 고강도이면서 우수한 지연파괴저항성이 요구되는 강에 관한 것으로, 보다 상세하게는 페라이트와 잔류오스테나이트의 미세 복합조직으로 잔류오스테나이트중 브라키타입의 상분율을 제어하여 여타 기계적특성을 대폭 개선한 고강도강과 이 강의 조성을 갖는 볼트, 그리고 이강으로 부터 강가공물을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a steel requiring high strength and excellent delayed fracture resistance. More specifically, the micro composite structure of ferrite and residual austenite is used to control the phase fraction of the brachy type in the residual austenite to significantly improve other mechanical properties. It relates to a high strength steel, a bolt having the composition of the steel, and a method for producing a steel workpiece from the steel.

일반적으로 고강도 합금은 일정하중이 지속적으로 가해지면 시간의 경과와 함께 수소가 재료내의 특정지역으로 확산해 들어가서 균열이 진전되는 특징이 있으며, 이를 지연파괴라 한다. 고강도합금으로 지속적인 하중이 작용하는 강가공물은 지연파괴저항성이 중요한 물성으로 평가되고 있으며, 그 대표적인 예로는 볼트가있다.In general, high-strength alloys are characterized by the fact that when a constant load is continuously applied, hydrogen diffuses into a specific area within the material and cracks develop, which is called delayed fracture. Steel workpieces with continuous loads with high strength alloys are evaluated as important properties of delayed fracture resistance, and the representative example is bolts.

볼트는 강구조물의 효율적인 건설을 위한 부재체결과 자동차 부품의 경량화 및 다기능, 고성능화를 위해서는 반드시 소재의 고강도화가 요구된다. 그러나, 볼트용 소재의 고강도화는 수소침입에 의한 지연파괴저항성이 열화되는 문제점으로 현재, 인장강도 130kg/mm2급 이상으로 사용하는 것이 불가능하여 그 사용용도 및 범위가 제한되고 있는 실정이다.The bolt is a member for efficient construction of steel structures, and the strength of the material must be increased for light weight, multifunction, and high performance of automobile parts. However, the high strength of the bolt material is a problem that the delayed fracture resistance due to hydrogen infiltration is deteriorated, it is currently impossible to use more than 130kg / mm 2 grade tensile strength, the use and range of the use is limited.

지연파괴저항성이 우수하면서 고강도화가 가능한 볼트용 강을 개발할 경우 기대되는 잇점은 다음과 같다. 즉, 강구조물 측면에서 볼트체결은 용접 접합에 비해 숙련된 기술을 요구치 않고, 취약한 용접부를 대체하는 잇점 등을 고려할 때, 첫째, 볼트체결력 강화에 따른 강구조물의 안정성을 높일 수 있으며 둘째, 볼트체결 갯수의 감소에 의해 강재 사용량을 줄일 수 있다. 또한, 자동차 부품 측면에서는 셋째, 부품의 경량화에 기여하며 넷째, 부품 경량화에 따른 자동차 조립장치의 설계 다양화 및 컴팩트화(compact)가 가능한 잇점이 있다. 따라서 소재의 지연파괴저항성의 저하없이 고강도화를 달성할 수 있다면 고강도화가 될수록 사용상의 잇점과 산업계에 미치는 영향을 고려할 때 그 파급도는 상당히 클 것으로 예측된다.The followings are the benefits of developing bolt steel with excellent delayed fracture resistance and high strength. That is, in terms of steel structure, bolt fastening does not require skilled skills compared to welding joint, and considering the advantages of replacing weak welds, first, it is possible to increase the stability of steel structures by strengthening bolt fastening force, and second, the number of bolt fastenings. By reducing the amount of steel used can be reduced. In addition, in terms of automobile parts, third, it contributes to the lightening of parts. Fourth, there is an advantage that the design diversification and compactness of the automobile assembly apparatus according to the lighter parts are possible. Therefore, if the high strength can be achieved without deteriorating the resistance of the delayed fracture resistance of the material, it is expected that the ripple will be considerably large considering the advantages in use and the effect on the industry.

종래의 볼트용 소재는 대부분 미세조직이 템퍼드 마르텐사이트(tempered martensite)의 준단상(quasi single phase)으로, 입계에 Fe계 석출물이 분포하고래스 마르텐사이트(lath martensite)의 모재에도 석출물들이 분포하는 것이 일반적인 특징으로 볼 수 있다. 그런데, 이와 같이 결정입계에 석출분포하고 있는 석출물이 수소의 트랩 사이트(trapped site)로 작용하여 입계의 강도를 열화시키기 때문에 지연파괴저항성이 저하되어 소재의 고강도화를 달성할 수 없는 것으로 알려지고 있다. 따라서, 템퍼드 마르텐사이트의 미세조직으로는 볼트용 강의 고강도화를 달성하는데 한계가 있는 것으로 받아들여지고 있다.Conventional bolt materials are mostly microstructured quasi single phase of tempered martensite, in which Fe-based precipitates are distributed at grain boundaries and precipitates are also distributed in the base material of lath martensite. This is a general feature. However, it is known that the precipitates distributed at the grain boundaries thus act as trapped sites of hydrogen and degrade the strength of the grain boundaries, resulting in a decrease in delayed fracture resistance and inability to achieve high strength of the material. Therefore, it is accepted that the microstructure of tempered martensite has a limit in achieving high strength of steel for bolts.

따라서, 볼트의 지연파괴저항성의 저항없이 고강도화를 달성하기 위해서는 열처리후 결정입계에 분포하게 되는 Fe계 석출물들의 분포를 최대한으로 억제시키는 것이 가장 중요하다고 볼 수 있다. 지연파괴저항성을 개선하기 위한 종래의 기술에는 일본 공개특허공보 평6-271975호, 평7-173531호, 일본의 "철과강 Vol.82(1996) No.4"등이 대표적이다.Therefore, in order to achieve high strength without the resistance of the delayed fracture resistance of the bolt, it can be seen that it is most important to suppress the distribution of the Fe-based precipitates distributed at the grain boundaries after the heat treatment to the maximum. Conventional techniques for improving delayed fracture resistance are exemplified in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 6-271975, 7-173531, and Japanese "Steel Steel Vol. 82 (1996) No. 4".

상기 일본 공개특허공보 평6-271975호는 수소에 의한 지연파괴저항성이 우수한 복합조직강 제조방법에 관한 것으로, 중량%로 0.05-0.3%C, 0.1-2.5%Si,0.1-3.0%Mn, 0.05-0.1%Al, 여기에 Cu,Ni,Mo,Cr,Nb,V,Ti,B중 1개이상의 합금원소를 포함하여 조성되고 그 미세조직이 마르텐사이트와 베이나이트 단상 또는 복합조직이며 이러한 미세조직에 수소에 의한 지연파괴 저항성을 확보하기 위해 잔류 오스테나이트가 체적 분율로 1-30% 존재하는 것을 특징으로 한다. 그러나, 이 종래기술에서는 임계지연파괴강도 130kg/mm2이상의 고강도화를 달성하지는 못하고 있으며, 또한,지연파괴저항성 개선을 위한 복합조직을 얻기 위한 열처리공정이 많은 단점이 있다.The Japanese Laid-Open Patent Publication No. 6-271975 relates to a method for manufacturing a composite steel structure having excellent resistance to delayed fracture by hydrogen. The weight is 0.05-0.3% C, 0.1-2.5% Si, 0.1-3.0% Mn, 0.05 -0.1% Al, including Cu, Ni, Mo, Cr, Nb, V, Ti, B, or one or more alloying elements, and its microstructure is martensite and bainite single phase or composite structure, and this microstructure In order to ensure resistance to delayed destruction by hydrogen, residual austenite is present in a volume fraction of 1-30%. However, in the prior art, it is not possible to achieve a high strength of 130 kg / mm 2 or more in the critical delayed fracture strength, and also, a heat treatment process for obtaining a composite structure for improving the delayed fracture resistance has many disadvantages.

상기 일본 공개특허공보 평7-173531호는, 중량%로 0.05-0.3%C,0.05-2.0%Si, 0.3-5.0%Mn, 1.0-3.0%Cr, 0.01-0.5%Nb, 0.01-0.06%Al의 화학조성을 갖는 강을 열간성형 후 초석 페라이트가 석출되지 않는 임계냉각속도 이상으로 연속냉각하여 베이나이트+마르텐사이트 이상복합조직강을 제조하는 방법에 관한 것으로, 이 또한, 임계지연파괴강도 130kg/mm2이상의 고강도화를 달성하지는 못하고 있으며, 지연파괴저항성 개선을 위한 복합조직을 얻기 위한 열처리공정이 너무 많아 산업상이용가치가 낮다.Japanese Patent Laid-Open No. 7-173531 discloses 0.05-0.3% C, 0.05-2.0% Si, 0.3-5.0% Mn, 1.0-3.0% Cr, 0.01-0.5% Nb, and 0.01-0.06% Al by weight. The present invention relates to a method for producing bainite + martensite abnormal composite tissue steel by continuously cooling a steel having a chemical composition of not more than a critical cooling rate at which cornerstone ferrite does not precipitate, and also a critical delay fracture strength of 130kg / mm. It has not achieved higher strength than 2 , and there are too many heat treatment processes to obtain a composite structure for improving the delayed fracture resistance, so the industrial use value is low.

상기 일본의 "철과강 Vol.82(1996) No.4"은 종래의 템퍼드 마르텐사이트 조직을 근간으로 0.49%C-0.31%Mn-1.02%Cr-0.68%Mo-0.034%Nb-0.32%V-0.009%P-0.004%S의 합금성분계로 구성되며, 임계지연파괴강도는 130kg/mm2급으로 불순물의 입계편석 저감을 위해 저P, 저S, 저Mn화하고, 탄화물의 입계석출방지를 위해 Ni,Cr,Mo,V을 첨가하고, 결정립 미세화를 위해 V, Nb, Ti를 첨가하여 낮은 템퍼링 온도에서 열처리하는 것을 특징으로 한다. 그러나, 이 종래기술에서 제공되는 소재를 임계지연파괴강도가 130kg/mm2급 이상으로 사용하기에는 지연파괴저항성이 열악한 문제점이 있다.The Japanese "Iron and Steel Vol. 82 (1996) No. 4" is 0.49% C-0.31% Mn-1.02% Cr-0.68% Mo-0.034% Nb-0.32% based on the conventional tempered martensite structure. is composed of an alloy component of the V-0.009% P-0.004% S, the critical delayed fracture strength Chemistry low P, low S, low Mn for grain boundary segregation, the reduction of impurities to 130kg / mm 2 grade, to prevent the grain boundary precipitation of carbides For Ni, Cr, Mo, V is added, and V, Nb, Ti is added for grain refinement, characterized in that the heat treatment at a low tempering temperature. However, there is a problem in that the delay fracture resistance is poor to use the material provided in the prior art with a critical delay fracture strength of 130 kg / mm 2 or more.

이에 본 발명자들은 지연파괴저항성을 150kg/mm2급 수준으로 개선한 볼트강 및 그 제조방법을 대한민국 특허출원 제98-50898호, 제98-50899호, 제98-50900호에 출원한 바 있다.Accordingly, the present inventors have filed in Korean Patent Application Nos. 98-50898, 98-50899, and 98-50900 for bolt steels having improved delayed fracture resistance to 150 kg / mm 2 level.

상기 대한민국 특허출원 제98-50898호는 중량%로 C:0.4-0.60%, Si:2.0-4.0%, Mn:0.2-0.8%, Cr:0.25-0.8%, V, Nb, Ni, B, Mo, Ti, W, Cu, Co을 1종이상 선택적으로 첨가한 강을 Ac3변태점 이상의 온도에서 20분이상 가열하여 오스테나이트 단상을 제조한 후 70℃/sec이상의 냉각속도로 Ms+30℃∼Ms+60℃까지 급냉한후 20분이상 항온변태시켜서 함유되고 그 미세조직이 베이나이트를 갖도록 함으로써 임계지연파괴강도 150kg/mm2수준의 볼트강을 제조하는 방법에 관한 것이다.The Korean Patent Application No. 98-50898 is weight percent C: 0.4-0.60%, Si: 2.0-4.0%, Mn: 0.2-0.8%, Cr: 0.25-0.8%, V, Nb, Ni, B, Mo Austenitic single phase was heated by heating at least one steel, Ti, W, Cu, and Co at least 20 minutes at a temperature of Ac 3 transformation point, and then austenite single phase was obtained at a cooling rate of 70 ° C./sec or higher. The present invention relates to a method of manufacturing a bolt steel having a critical delay fracture strength of 150 kg / mm 2 by quenching to + 60 ° C. and then incubating for at least 20 minutes and allowing the microstructure to have bainite.

또한, 상기 대한민국 특허출원 제98-50899호에는 상기 출원번호 98-50898에 제안된 성분계의 강을 이상역 온도범위인 Ac3-(Ac3-Ac1)/1.3에서 Ac3-(Ac3-Ac1)/5.5의 범위내에서 20분 이상 가열하여, 페라이트 상분율이 5-25%과 오스테나이트 상분율이 75-95% 범위인 복합조직을 얻고, 이후 70℃/sec 이상의 냉각속도로 Ms+50℃∼Ms+110℃범위까지 급냉한후 20분이상 항온변태시켜 이면서 그 미세조직이 페라이트와 베이나이트의 복합조직이고 페라이트의 상분율이 5∼25%을 갖도록함으로써 임계지연파괴강도 150kg/mm2수준의 볼트강을 제조하는 방법에 관한 것이다.In addition, the Korean Patent Application No. 98-50899 discloses that the steel of the component system proposed in the application number 98-50898 is Ac 3- (Ac 3 -Ac 1 ) /1.3 in the ideal temperature range Ac 3- (Ac 3- By heating at least 20 minutes in the range of Ac 1 ) /5.5, a composite structure having a ferrite phase fraction of 5-25% and an austenite phase ratio of 75-95% is obtained, followed by Ms at a cooling rate of 70 ° C / sec or more. After quenching to the range of + 50 ℃ ~ Ms + 110 ℃ and incubating for more than 20 minutes, the microstructure is a composite structure of ferrite and bainite, and the ferrite phase fraction has 5-25%. It relates to a method of manufacturing bolt steel of mm 2 level.

또한, 상기 대한민국 특허출원 제98-50900호도 상기 출원번호 98-50898에 제안된 성분계의 강을 이상역 온도범위인 Ac3-(Ac3-Ac1)/1.3에서 Ac3-(Ac3-Ac1)/5.5의 범위내에서 20분 이상 가열하여 페라이트 상분율이 8-20%이고 오스테나이트 분율 80-92%의 범위를 갖는 복합조직을 얻고, 이를 70℃/sec 이상의 냉각속도로 급냉하여 300-600℃범위에서 20분이상 템퍼링하여 그 미세조직이 페라이트와 템퍼드 마르텐사이트의 복합조직을 갖도록 함으로써 임계지연파괴강도 150kg/mm2수준의 볼트강을 제조하는 방법에 관한 것이다.In addition, the Republic of Korea Patent Application No. 98-50900 mislead the Application No. 98-50898 in the steel over the range of the inverse temperature-component system proposed in the Ac 3 - (Ac 3 -Ac 1 ) Ac 3 in /1.3 - (Ac 3 -Ac 1 ) / 5.5 minutes by heating for more than 20 minutes to obtain a composite structure having a ferrite phase fraction of 8-20% and austenite fraction of 80-92%, which was quenched at a cooling rate of 70 ℃ / sec or more 300 The present invention relates to a method of manufacturing bolt steel with a critical delay fracture strength of 150 kg / mm 2 by tempering at -600 ° C. for 20 minutes or more so that the microstructure has a composite structure of ferrite and tempered martensite.

상기한 대한민국 특허출원 제98-50898호, 제98-50899호, 제98-50900호는 볼트용 강의 임계지연파괴강도를 150kg/mm2수준의 향상시키고 있다는데 나름대로 의미를 부여할 수 있지만, 임계지연파괴강도를 150kg/mm2수준이상으로 개선하지 못하는 한계가 있다.The above-mentioned Korean Patent Application Nos. 98-50898, 98-50899, and 98-50900 have the meaning of improving the critical delay fracture strength of the steel for bolts by 150 kg / mm 2 , but can give meaning to them. There is a limit that does not improve the fracture strength to more than 150kg / mm 2 level.

본 발명은 상기한 선행기술들의 기술한계를 극복하여 고강도이면서 임계지연파괴강도를 150kg/mm2급 수준 이상으로 개선하기 위한 일련의 연구과정에서 완성된 것으로, 그 목적은 외부수소침입에 따른 입계취화의 문제점을 근본적으로 해결함으로서 지연파괴저항성이 우수한 미세복합조직을 갖는 강과 이 강을 가공물을 제조하는 방법, 그리고 이로부터 얻어지는 볼트을 제공함에 있다.The present invention was completed in a series of studies to improve the high-strength and critical delay fracture strength to more than 150kg / mm 2 level by overcoming the technical limitations of the prior art described above, the object is the intergranular embrittlement according to external hydrogen intrusion By fundamentally solving the problem of the present invention provides a steel having a microcomposite structure having excellent delayed fracture resistance, a method for manufacturing a workpiece, and a bolt obtained therefrom.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 강은, 중량%로 탄소 0.65-1.50%, 실리콘 2.0-4.0%, 망간 0.1-0.8%, 크롬 0.1-0.8%, 인 및 황 0.01% 이하, 질소 0.005-0.01%, 산소 0.005% 이하를 함유하고, 여기에 니켈 0.3-2.0%, 보론 0.001-0.003%, 바나듐:0.01∼0.5%, 니오븀:0.01∼0.5%, 몰리브덴 0.01-0.5%, 티타늄 0.01-0.2%, 텅스텐 0.01-0.5%, 구리 0.01-0.2%로 이루어진 그룹중 1종 또는 2종 이상을 선택적으로 함유하고, 나머지 Fe 및 기타 불순물로 조성된다.Steel of the present invention for achieving the above object, by weight% carbon 0.65-1.50%, silicon 2.0-4.0%, manganese 0.1-0.8%, chromium 0.1-0.8%, phosphorus and sulfur 0.01% or less, nitrogen 0.005-0.01 %, 0.005% or less of oxygen, including nickel 0.3-2.0%, boron 0.001-0.003%, vanadium: 0.01-0.5%, niobium: 0.01-0.5%, molybdenum 0.01-0.5%, titanium 0.01-0.2%, It optionally contains one or two or more of the group consisting of 0.01-0.5% tungsten and 0.01-0.2% copper, and is composed of the remaining Fe and other impurities.

또한, 본 발명의 강가공물의 제조방법은, 중량%로 탄소 0.65-1.50%, 실리콘 2.0-4.0%, 망간 0.1-0.8%, 크롬 0.1-0.8%, 인 0.01%이하, 황 0.01% 이하, 질소 0.005-0.01%, 산소 0.005% 이하를 함유하고, 여기에 니켈 0.3-2.0%, 보론 0.001-0.003%, 바나듐:0.01∼0.5%, 니오븀:0.01∼0.5%, 몰리브덴 0.01-0.5%, 티타늄 0.01-0.2%, 텅스텐 0.01-0.5%, 구리 0.01-0.2%로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하고, 나머지 Fe 및 기타 불순물로 조성되는 강가공물을 Ac3변태점 이상의 온도에서 가열하여 오스테나이트 단상으로 하고, 20℃/sec이상의 냉각속도로 Ms+50℃∼Ms+215℃의 온도까지 급냉한후 60분이상 등온열처리하고 유냉 또는 공냉하여 상분율 15%이상의 잔류 오스테나이트와 페라이트의 복합조직을 갖도록 하는 것을 포함하여 구성된다.In addition, the manufacturing method of the steel workpiece of the present invention, carbon by weight 0.65-1.50%, silicon 2.0-4.0%, manganese 0.1-0.8%, chromium 0.1-0.8%, phosphorus 0.01% or less, sulfur 0.01% or less, nitrogen 0.005-0.01%, oxygen 0.005% or less, including nickel 0.3-2.0%, boron 0.001-0.003%, vanadium: 0.01-0.5%, niobium: 0.01-0.5%, molybdenum 0.01-0.5%, titanium 0.01- Austenitic steels containing one or two or more selected from the group consisting of 0.2%, 0.01-0.5% tungsten and 0.01-0.2% copper and composed of the remaining Fe and other impurities are heated at a temperature above the Ac 3 transformation point. It is a single phase, quenched to a temperature of Ms + 50 ° C to Ms + 215 ° C at a cooling rate of 20 ° C / sec or more, isothermally treated for at least 60 minutes, and cooled or air-cooled to form a composite structure of residual austenite and ferrite having a percentage of 15% or more It is configured to include a.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명에서 '강가공물'이라는 용어는 강재를 일정형태로 가공한 가공물(성형물)을 의미하는 것으로, 본 발명의 강성분계가 갖는 지연파괴저항성과 고강도의 성질을 이용할 수 있는 모든 가공물을 포함한다. 일례로, 본 발명의 강은 선재로서 제조되는데 유용한 성분계로 이 선재로 가공될 수 있는 볼트, 스프링 등의 강가공물이 있다.In the present invention, the term 'steel workpiece' refers to a workpiece (molded product) processed in a certain form of steel, and includes all workpieces that can use the properties of delayed fracture resistance and high strength of the steel component system of the present invention. For example, the steel of the present invention is a component system useful for producing as a wire rod, and there are steel products such as bolts and springs that can be processed into the wire rod.

본 발명자들은 미세조직적인 측면에서는 오스테나이트 결정입계에서 지연파괴저항성에 유해한 입계 석출물들(Fe계)의 석출을 근본적으로 억제하면서 인장강도 측면에서는 임계지연파괴강도가 150kg/mm2이상이 가능한 미세조직 제어방안에 대하여 다각도로 연구한 결과, 탄소함량 0.65~1.5%범위의 고탄소강에서 실리콘 함량 2.0~4.0%범위로 제어하고, 열처리시 Ac3변태점 이상에서 가열후 마르텐사이트 변태점 (Ms)직상으로 급냉후 등온(항온) 열처리하여 미세 복합조직(페라이트+잔류오스테나이트)으로 제조하면,The present inventors fundamentally suppress the precipitation of grain boundary precipitates (Fe-based), which are harmful to delayed fracture resistance at the austenite grain boundary in the microstructure aspect, while the microstructure capable of the critical delay fracture strength of 150 kg / mm 2 or more in terms of tensile strength. As a result of multi-degree study on the control method, high carbon steel with carbon content of 0.65 ~ 1.5% is controlled to 2.0 ~ 4.0% of silicon content, and it is quenched directly to Martensite transformation point (Ms) after heating above Ac 3 transformation point during heat treatment. After isothermal (constant temperature) heat treatment to produce a fine composite structure (ferrite + residual austenite),

1) 페라이트와 잔류오스테나이트가 퍼얼라이트와 유사한 라멜라(lamella) 분포를 하는 동시에 이러한 상들간의 간격이 약 0.1~0.3μm범위로 상당히 미세화되어 가일층 고강도화를 달성할 수 있다는 점과,1) ferrite and retained austenite have a lamellar distribution similar to that of pearlite, and the spacing between these phases can be significantly fined in the range of about 0.1 to 0.3 μm to achieve even higher strength,

2) 미세조직 특성상 결정입계 및 결정입내에 어디에서나 석출물들이 존재하지 않는 관계로 외부 수소침입에 따른 석출물 관련 입계취화의 문제점을 근본적으로 해결할 수 있다는 점, 그리고2) It is possible to fundamentally solve the problem of precipitate-related grain embrittlement due to external hydrogen infiltration, because there are no precipitates anywhere in the grain boundary or grains due to the microstructure characteristics, and

3) 복합조직내 잔류 오스테나이트의 상분율이 20-75%범위내일 경우 지연파괴저항성이 우수하면서 가일층 고강화를 달성할 수 있는 임계지연파괴강도 150kg/mm2이상의 볼트용강을 제조할 수 있다는 것을 알아내었다. 이러한 관점에서 완성된 본 발명의 볼트용강 및 그 제조방법을 구분하여 설명한다.3) If the phase fraction of the retained austenite in the composite structure is within the range of 20-75%, it is possible to manufacture bolted steel with a critical delay strength of 150kg / mm 2 or more, which is excellent in delayed fracture resistance and attains further strengthening. Figured out. The bolt steel and the manufacturing method of the present invention completed in this respect will be described separately.

[지연파괴저항성이 우수한 고강도 강][High strength steel with excellent delayed fracture resistance]

탄소(C)의 함량을 0.65-1.5%으로 하는 것이 바람직하다. 탄소의 함량이 0.65%미만에서는 페라이트+잔류오스테나이트 복합조직강 제조를 위한 열처리후 페라이트+잔류오스테나이트내에 적정한 잔류 오스테나이트양, 형상 및 크기를 얻기가 곤란하고 또한, 기계적, 열적 안정성과 고강도 볼트용강으로서의 충분한 인장강도와 항복강도를 확보하기 어렵기 때문이다. 또한, 탄소의 함량이 1.50% 보다 많아지면 열처리후 단면감소율, 연신율과 충격인성 등의 특성이 저하되고, 선재제조시 편석 및 표면흠이 발생하며, 가열로 장입시 표면탈탄이 심화되고, 볼트 체결시 영구변형성 및 정적 피로특성이 열화하며, 미세복합 조직의 적절한 형상과 크기 그리고, 페라이트+잔류오스테나이트 복합조직을 확보하기 위한 변태 소요시간이 길어지며, 잔류 오스테나이트내의 탄소농도 및 계면농도구배 등에 좋지 않은 영향을 미치기 때문이다. 본 발명에서의 보다 바람직한 탄소성분의 범위로는 0.8~1.0%로 하는 것인데, 이는 페라이트+잔류 오스테나이트 복합조직을 제조하기 위한 등온 열처리시간과 적정 잔류 오스테나이트의 분율, 크기, 형상에 보다 유리하고, 또한, 복합조직의 고강도화, 고인성화, 고연신율화, 고단면감소율화, 지연파괴저항성(확산성 수소량, 입계석출물의 석출제어) 개선할 수 있으며, 열처리시 표면 탈탄을 억제하고, 볼트체결후 응력이완성(stress relaxation) 또는 영구변형저항성, 동적 및 정적 피로특성 등을 매우 효과적으로 개선할 수 있기 때문이다.It is preferable to make content of carbon (C) into 0.65-1.5%. If the carbon content is less than 0.65%, it is difficult to obtain an adequate amount of retained austenite, shape and size in the ferritic + residual austenite after heat treatment for the production of ferritic + residual austenite composite steel. This is because it is difficult to secure sufficient tensile strength and yield strength as molten steel. In addition, when the carbon content is more than 1.50%, characteristics such as cross-sectional reduction rate, elongation rate and impact toughness decrease after heat treatment, segregation and surface flaws occur during wire rod manufacturing, and surface decarburization deepens when charging furnace, and bolts are fastened. Permanent deformation and static fatigue characteristics deteriorate, the appropriate shape and size of microcomposite tissues, the transformation time required to secure ferrite + residual austenite complex tissues, carbon concentration in residual austenite, and interfacial tool distribution Because it has a bad effect. The preferred carbon content in the present invention is 0.8 to 1.0%, which is more advantageous for the isothermal heat treatment time for producing the ferrite + residual austenite composite structure and the fraction, size and shape of the appropriate residual austenite. In addition, it is possible to improve the strength of the composite structure, high toughness, high elongation, high section reduction rate, delay fracture resistance (diffuse hydrogen amount, precipitation control of grain boundary precipitate), suppress surface decarburization during heat treatment, and bolt fastening This is because post stress relaxation or permanent strain resistance, dynamic and static fatigue characteristics can be improved very effectively.

실리콘(Si)의 함량을 2.0-4.0%로 한정하는 것이 바람직하다. 실리콘이 2.0%미만에서는 페라이트 변태후 잔류 오스테나이트의 기계적, 열적 안정성이 저하되어 페라이트+잔류오스테나이트 복합조직과 적정 잔류 오스테나이트양을 확보하기 어려우며 또한, 페라이트의 고용강화 효과가 미흡하여 강도확보에 어려움이 있고, 또한 지연파괴저항성, 표면 부식특성, 충격인성, 볼트 체결시 영구변형성 등에 영향을 미치고, 또한 선재 탈탄제어를 위한 선재가열로내에서의 표면 페라이트 탈탄층의 균일성 및 적정두께를 확보하기가 어려워 탈탄이 심화되고, 선재냉각시 소입성 증가로 표면 스케일 특성의 제어가 어려운 단점이 있기 때문이다. 실리콘이 4.0%를 초과하는 경우에는 상기 언급한 효과가 포화되고 소입성, 복합조직강의 구성, 충격인성, 피로특성 등에 좋지 않은 영향을 미치며, 선재제조를 위한 부룸(bloom) 또는 빌레트(billet)제조시 실리콘 편석에 의한 미세조직의 불균질화를 초래하여 최종 제품에서의 품질특성이 저하되기 때문이며, 또한 열처리시 표면 페라이트층의 두께가 증가하여 균질 표면 탈탄제어가 어렵기 때문이다. 본 발명에서의 보다 바람직한 실리콘 성분범위는 2.8-3.3%로, 베이나이트조직(페라이트+잔류 오스테나이트)을 제조하기 위한 등온 열처리시간 및 잔류 오스테나이트 분율 및 크기, 형상, 페라이트+잔류 오스테나이트 복합조직의 고강도화 및 고인성화, 지연파괴저항성(확산성 수소량, 입계석출물의 석출제어), 표면 탈탄, 볼트체결후 응력이완성(stress relaxation) 또는 영구변형저항성, 동적 및 정적 피로특성등을 고려하여 매우 효과적으로 개선할 수 있기 때문이다.It is preferable to limit the content of silicon (Si) to 2.0-4.0%. If the silicon is less than 2.0%, the mechanical and thermal stability of the retained austenite after ferrite transformation decreases, making it difficult to secure the ferrite + residual austenite complex structure and the appropriate amount of retained austenite, and the ferrite strengthening effect is insufficient to secure the strength. Difficulties also affect delayed fracture resistance, surface corrosion characteristics, impact toughness, permanent deformation during bolt fastening, and ensure uniformity and proper thickness of the surface ferrite decarburized layer in the wire heating furnace for wire decarburization control. This is because it is difficult to perform decarburization, and it is difficult to control surface scale characteristics due to increased hardenability during wire rod cooling. If the silicon exceeds 4.0%, the above-mentioned effect is saturated and adversely affects the hardenability, the composition of the composite tissue steel, the impact toughness, the fatigue characteristics, and the production of bloom or billet for wire rod manufacturing. This is because the quality characteristics in the final product are deteriorated due to the inhomogeneity of the microstructure due to the segregation of silicon at the same time, and it is difficult to control the homogeneous surface decarburization because the thickness of the surface ferrite layer increases during the heat treatment. A more preferable range of the silicon component in the present invention by 2.8-3.3%, bainite structure (ferrite + retained austenite) to the second tank for isothermal heat treatment time and residual austenite fraction and the size, shape, ferrite + retained austenite compound Strengthening and toughening of the structure, delayed fracture resistance (diffuse hydrogen content, precipitation control of grain boundary precipitates), surface decarburization, stress relaxation or permanent strain resistance after bolting, dynamic and static fatigue characteristics This can be improved very effectively.

망간(Mn)은 기지조직내에 치환형 고형체를 형성하여 고용강화하는 원소로 고장력볼트 특성에 매우 용용하므로 그 함량은 모재의 강도, 열처리시 소입성, 응력이완성, 편석대 생성에 따른 유해한 영향 등을 고려하여 0.1-0.8%로 하는 것이 바람직하다. 이는 망간의 함량이 0.8%를 초과할 경우 고용강화 효과보다는 주조시 망간편석으로 인한 국부소입성이 증대하고 편석대의 형성으로 조직이방성이 심화되어 조직이 불균질하게 되어 볼트 특성에 더 유해한 영향을 미치기 때문이다. 즉, 강의 응고시 편석기구에 따라 거시편서과 미시편석이 일어나기 용이한데, 망간편석은 타원소에 비해 상대적으로 낮은 확산계수로 인해 편석대를 조장하고 이로 인해 경화능이 향상되어 선재제조시 중심부 저온조직(core martensite)를 생성하는 주 원인이 된다. 또한, 망간이 0.1%미만 첨가될 경우, 망간편석에 의한 편석대의 형성은거의 없으나, 고용강화효과의 미흡으로 소입성, 영구변형저항성 및 응력이완 개선효과는 기대하기 어렵기 때문이다.Manganese (Mn) is an element that forms a solid solution to form a solid to form a solid solution, and is very soluble in high-strength bolt characteristics. Therefore, its content is detrimental to the strength of the base metal, hardenability during heat treatment, stress relaxation, and segregation. It is preferable to set it as 0.1-0.8% in consideration of these. If the content of manganese exceeds 0.8%, local quenchability due to manganese segregation is increased rather than solid solution strengthening effect. Because it is crazy. That is, macro sedimentation and micro segregation are easy to occur depending on the segregation mechanism during steel solidification. Manganese segregation promotes segregation zone due to relatively low diffusion coefficient compared to other elements, which improves the hardenability, which results in the low temperature structure of the core. core martensite). In addition, when less than 0.1% of manganese is added, the formation of segregation zones due to manganese segregation is rare, but the improvement of hardenability, permanent strain resistance and stress relaxation is difficult to expect due to the lack of solid solution strengthening effect.

크롬(Cr)의 함량은 0.1∼0.8%로 하는 것이 바람직하다. 크롬의 함량이 0.1%미만에서는 고실리콘 첨가강의 열처리시 표면탈탄제어를 위한 표면 페라이트층의 형성이 어려워 탈탄억제 효과가 거의 없고, 소입성 개선을 기대하기 어렵기 때문이다. 또한, 0.8%를 초과하면 등온열처리시 페라이트+잔류오스테나이트 복합조직의 변태 소요시간이 길어지기 때문에 바람직하지 않기 때문이며, 선재 탈탄층 제어를 위한 선재 가열로 장입시 표면 적정 페라이트층의 생성이 어려워 균질 탈탄제어에 영향을 미치기 때문이다.It is preferable to make content of chromium (Cr) into 0.1 to 0.8%. If the content of chromium is less than 0.1%, it is difficult to form a surface ferrite layer for surface decarburization control during heat treatment of high silicon-added steel, so that there is almost no decarburization inhibitory effect, and it is difficult to expect quenchability improvement. In addition, if it exceeds 0.8%, it is not preferable because the time required for transformation of ferrite + residual austenite composite structure becomes longer during isothermal heat treatment, and it is difficult to generate a proper surface ferrite layer when charging the wire furnace for wire rod decarburization layer control. This is because it affects decarburization control.

인(P) 및 황(S)의 함량은 0.01%이하로 하는 것이 바람직하다. 인은 결정입계에 편석되어 인성을 저하시키므로 그상한을 0.01%로 제한하는 것이며, 황은 저융점 원소로 입계 편석되어 인성을 저하시키고 유화물을 형성시켜 지연파괴저항성 및 응력이완특성에 유해한 영향을 미치므로 그상한을 0.01%로 제한하는 것이다.The content of phosphorus (P) and sulfur (S) is preferably 0.01% or less. Phosphorus segregates at grain boundaries and degrades its toughness, limiting its upper limit to 0.01%. Sulfur is a low melting point element that segregates grain boundaries to reduce toughness and form an emulsion, which has a detrimental effect on delayed fracture resistance and stress relaxation characteristics. The upper limit is limited to 0.01%.

질소(N)의 함량은 0.005-0.01%로 하는 것이 바람직하다. 질소의 함량이 0.005%미만에서는 비확산성 수소 트랩 사이트로 작용하는 바나듐 및 니요븀계 질화물의 형성이 어렵기 때문이며, 0.01%를 초과하는 경우에는 그 효과가 포화되기 때문이다.The content of nitrogen (N) is preferably made 0.005-0.01%. This is because when the nitrogen content is less than 0.005%, it is difficult to form vanadium and niobium-based nitrides that act as non-diffusion hydrogen trap sites, and when the content exceeds 0.01%, the effect is saturated.

산소(O)의 함량은 0.0015%이하로 하는 것이 바람직하다. 산소의 함량이 0.0015%를 초과하면 조대한 산화물계 비금속개재물이 용이하게 형성되어 피로수명이 저하되기 때문이다.The content of oxygen (O) is preferably made 0.0015% or less. This is because when the oxygen content exceeds 0.0015%, coarse oxide-based nonmetallic inclusions are easily formed and fatigue life is reduced.

바나듐(V) 또는 니요븀(Nb)은 지연파괴저항성 및 응력이완성 개선원소로서, 그 첨가는 1종 또는 2종을 0.01-0.5%로 하는 것이 바람직하다. 이들의 함량이 0.01%미만에서는 모재내 바나듐 또는 니요븀계 석출물들의 분포가 적어짐에 따라 비확산성 수소 트랩사이트(trap site)로의 역할이 미흡하여 지연파괴저항성 개선효과를 기대하기 어려우며, 또한 석출강화를 기대하기 어려워 응력이완저항성에 대한 개선효과가 충분하지 못하며, 오스테나이트 결정립 미세화를 기대하기 어려워 페라이트+잔류 오스테나이트 복합조직의 구성시 조직 미세화에 영향을 미치기 때문이다. 또한, 0.5%를 초과하면 V 또는 Nb계 석출물들에 의한 지연파괴저항성 및 응력이완저항성에 대한 개선 효과가 포화하고 오스테나이트 열처리시 모재에 용해되지 않은 조대한 합금 탄화물양이 증가하여 비금속 개재물과 같은 작용을 하므로 피로특성의 저하를 초래하기 때문이다.Vanadium (V) or niobium (Nb) is an element for improving delayed fracture resistance and stress relaxation resistance, and the addition thereof is preferably 0.01% to 0.5% for one kind or two kinds. If the content is less than 0.01%, the distribution of vanadium or niobium-based precipitates in the base material decreases, and thus the role of the non-diffusible hydrogen trap site is insufficient. Therefore, it is difficult to expect the effect of improving the delayed fracture resistance and the precipitation strengthening is expected. This is because it is difficult to improve the stress relaxation resistance is not sufficient, and it is difficult to expect attenuation of austenite grains, which affects the microstructure of the ferrite + residual austenite composite. In addition, when it exceeds 0.5%, the improvement effect on delayed fracture resistance and stress relaxation resistance by V or Nb-based precipitates is saturated, and the amount of coarse alloy carbides which are not dissolved in the base metal during austenite heat treatment increases, such as nonmetallic inclusions. This is because it causes a decrease in fatigue characteristics.

니켈(Ni)은 열처리시 표면에 니켈 농화층을 형성하여 외부수소의 투과(permeation)를 억제하여 지연파괴저항성을 개선하는 원소로, 그 함량은 0.3-2.0%로 하는 것이 바람직하다. 니켈의 함량이 0.3%미만에서는 표면농화층 형성이불완전하여 지연파괴저항성의 개선효과를 기대하기 어려우며, 또한 탈탄제어, 인성 및 냉간성형성 향상을 위한 구상화 또는 흑연화처리시 열처리시간이 길어지며, 볼트성형시의 냉간성형성의 개선효과가 없기 때문이다. 2.0%를 초과하는 경우에는 그 효과가 포화되고 잔류 오스테나이트량의 적정한 양, 크기 및 형상 등에 부정적인 영향을 미치기 때문이다.Nickel (Ni) is an element that improves the delayed fracture resistance by forming a nickel thickened layer on the surface during heat treatment to suppress permeation of external hydrogen, and the content thereof is preferably 0.3-2.0%. If the nickel content is less than 0.3%, the surface thickening layer formation is incomplete, so it is difficult to expect the effect of improving the delayed fracture resistance, and the heat treatment time is increased during the spheroidization or graphitization treatment to improve decarburization control, toughness and cold forming. This is because there is no improvement effect of cold forming during bolt forming. If it exceeds 2.0%, the effect is saturated and negatively affects the appropriate amount, size and shape of the amount of retained austenite.

붕소(보론,B)는 본 발명에서 소입성 및 지연파괴저항성 개선을 위한 입계강화원소로, 그 함량은 0.0010∼0.003%로 하는 것이 바람직하다. 붕소의 함량이 0.0010%미만에서는 열처리시 보론원자들의 입계편석에 의해 입계강화에 따른 입계강도 개선효과가 미흡하고, 또한 냉간성형성 개선을 위한 흑연화 처리시 흑연화 촉진 효과가 미흡하기 때문이다. 붕소의 함량이 0.003%를 초과할 경우에는 그 효과가 포화되고 오히려 입계에 보론계 질화물의 석출로 입계강도의 저하를 초래하기 때문이다.Boron (boron, B) is a grain boundary strengthening element for improving the hardenability and delayed fracture resistance in the present invention, the content is preferably 0.0010 to 0.003%. If the content of boron is less than 0.0010%, the grain boundary strength improvement due to grain boundary strengthening due to grain boundary segregation of boron atoms during heat treatment is insufficient, and the graphitization promoting effect is insufficient during the graphitization treatment to improve cold forming. If the content of boron exceeds 0.003%, the effect is saturated, rather, the precipitation of boron nitride at the grain boundary leads to a decrease in grain boundary strength.

몰리브덴(Mo) 및 텅스텐(W)의 함량은 0.01-0.5%로 하는 것이 바람직하다. 이들의 함량이 0.01%미만에서는 페라이트와 잔류 오스테나이트의 입계강화 효과가 미흡하고 또한 열처리시 소입성, 페라이트의 고용강화, Mo 및 W계 석출강화 효과가 미흡하기 때문이다. 0.5%를 초과할 경우에는 그 효과가 포화되고, 소입성의 증가로 선재제조시 저온조직(마르텐사이트+베이나이트)의 생성이 용이하고 냉간성형성 개선을 위한 구상화 또는 흑연화처리시 열처리 시간이 길어지는 단점이 있기 때문이다.The content of molybdenum (Mo) and tungsten (W) is preferably 0.01-0.5%. If the content is less than 0.01%, the grain boundary strengthening effect of the ferrite and the retained austenite is insufficient, and the hardenability during the heat treatment, the solid solution strengthening of the ferrite, and the Mo and W system precipitation strengthening effects are insufficient. If it exceeds 0.5%, the effect is saturated, and as the hardenability is increased, it is easy to form low-temperature structure (martensite + bainite) during wire rod manufacturing, and the heat treatment time during spheroidization or graphitization treatment to improve cold formability This is because there is a disadvantage.

구리(Cu)의 함량은 0.01-0.2%로 하는 것이 바람직하다. 구리의 함량이 0.01%미만에서는 부식저항에 대한 개선효과가 미흡하며, 0.2%초과할 경우에는 그 개선효과가 포화되고 입계 편석시 녹는점(melting point)이 낮아져 선재압연을 위한 가열로 장입시 결정입계 취화에 따른 표면흠 발생 가능성이 높고, 최종 제품에서의 충격인성이 저하되기 때문이다.The content of copper (Cu) is preferably made 0.01-0.2%. When the copper content is less than 0.01%, the improvement effect on the corrosion resistance is insufficient. When the copper content is over 0.2%, the improvement effect is saturated and the melting point is lowered at the grain boundary segregation. This is because surface flaws are more likely to occur due to grain boundary embrittlement and impact toughness in the final product is lowered.

티타늄의 함량은 0.01-0.2%로 하는 것이 바람직하다. 티타늄의 함량이 0.01%미만에서는 오스테나이트 결정입자 미세화 효과가 미흡하며, 지연파괴저항성에 유효한 결정입계내의 티타늄계 탄,질화물의 석출분포가 미흡하여 그 개선효과를 기대하기 어렵기 때문이며, 0.2%를 초과할 경우에는 그 첨가효과가 포화되고 조대한 티타늄계 탄, 질화물을 형성하여 기계적 성질에 영향을 미치기 때문이다.The content of titanium is preferably 0.01-0.2%. If the titanium content is less than 0.01%, the effect of miniaturizing austenite crystal grains is insufficient, and the precipitation distribution of titanium-based carbon and nitrides in the grain boundary effective for delayed fracture resistance is insufficient, so that the improvement effect is difficult to be expected. 0.2% If it exceeds, the additive effect is saturated, and coarse titanium-based carbon and nitride are formed to affect the mechanical properties.

상기와 같이 조성되는 강은 기본적으로 고강도의 특성을 가지므로 볼트, 스프링 등의 여하한 소재로 만들고 용도에 적합한 열처리를 통해 그 미세조직을 관리하여 요구하는 물성을 부여할 수 있다.Since the steel formed as described above basically has high-strength characteristics, it can be made of any material such as bolts and springs, and can be given the required physical properties by managing its microstructure through heat treatment suitable for the purpose.

이 강이 고강도와 지연파괴저항성을 높이기 위해서는 그 미세조직이 페라이트+잔류오스테나이트 복합조직으로 되도록 하면 그 실현이 가능하다. 이때, 복합조직의 잔류오스테나이트 상분율은 15%이상으로 하는 것이 바람직한데, 이는 잔류오스테나이트 상분율이 15%미만에서는 인장강도 및 항복강도의 개선효과는 있으나 연신율 및 단면감소율, 충격인성이 급격히 저하되는 문제점이 있으며, 조직구성상 마르텐사이트가 혼재되어 지연파괴저항성에 유해한 영향을 미치기 때문이다. 본 발명의 효과를 보이기 위한 보다 바람직한 잔류오스테나이트 상분율은 20-75%인데, 이는 고강도화를 달성하면서 지연파괴저항성을 함께 개선할 수 있는 범위이다.In order to increase the high strength and the resistance to delayed fracture, the steel can be realized by making the microstructure into a ferrite + residual austenite composite. At this time, the residual austenite phase fraction of the composite structure is preferably 15% or more. This means that when the residual austenite phase fraction is less than 15%, tensile strength and yield strength are improved, but elongation, cross-sectional reduction rate, and impact toughness are rapidly increased. This is because there is a problem of deterioration, and martensite is mixed in the structure, which adversely affects the delayed fracture resistance. A more preferable residual austenite phase fraction for showing the effect of the present invention is 20-75%, which is a range in which the delayed fracture resistance can be improved together while achieving high strength.

[강 가공물의 제조방법][Method of Manufacturing Steel Work]

상기와 같이 조성되는 강을 여하한 강가공물 예를 들어 볼트로 제조한 다음, 볼트의 최종미세조직이 페라이트+잔류오스테나이트로서 잔류오스테나이트의 상분율이 15%이상이 되도록 열처리(가열, 등온열처리)한다. 여기서는 볼트를 예로 하여 강가공물의 제조방법을 설명한다.The steel formed as described above is made of any steel processed material, for example, bolts, and then heat-treated (heating, isothermal heat treatment) so that the final fine structure of the bolts is ferrite + residual austenite such that the percentage of residual austenite is 15% or more. )do. Here, the manufacturing method of a steel workpiece is demonstrated using a bolt as an example.

상기와 같은 성분계를 갖는 블룸 또는 강편을 열간압연하여 선재로 만들고 이를 일정형상의 가공하여 볼트를 얻는다. 본 발명에서는 상기와 같은 통상의 공정을 통해 가공된 볼트를 본 발명에 따라 열처리한다.Bloom or steel strip having the component system as described above is hot-rolled into a wire rod and processed into a certain shape to obtain a bolt. In the present invention, the bolt processed through the conventional process as described above is heat-treated according to the present invention.

먼저, 가공된 볼트를 Ac3변태점이상의 온도에서 가열하는데, 이는 Ac3변태점미만에서는 페라이트와 오스테나이트의 이상영역으로 오스테나이트 단상을 확보하기 어려워 본 발명의 효과를 보이기 위한 페라이트+잔류 오스테나이트 미세복합조직 제조시 조직 불균질을 초래할 수 있기 때문이다. 이러한 가열온도는 가능한1150℃이하에서 하는데, 이는 1150℃를 초과하면 소재 가열시 표면탈탄과 오스테나이트 결정입 조대화를 초래하여 최종제품에서의 품질특성(기계적 성질 , 응력이완성, 표면흠, 정적 피로특성등)에 영향을 미치게 되기 때문이다. 이때의 가열시간은 오스테나이트화가 이루어지는데 요구되는 시간만큼 가열하면 되는데 약 20분이상 이면 충분하다.First, the processed bolt is heated at a temperature above the Ac 3 transformation point, which is less than the Ac 3 transformation point, it is difficult to secure the austenite single phase to the abnormal region of ferrite and austenite, so that the ferrite + residual austenite microcomposite to show the effect of the present invention. This is because tissue heterogeneity may result in tissue preparation. This heating temperature is as low as 1150 ℃. If it exceeds 1150 ℃, coarse surface decarburization and austenite grain coarsening may occur during material heating, resulting in quality characteristics (mechanical properties, stress relaxation, surface defects, static Fatigue characteristics, etc.). At this time, the heating time may be heated as long as the time required for the austenitization to be achieved.

상기와 같이 가열하여 볼트의 조직을 오스테나이트 단상으로 하고, 20℃/sec이상의 냉각속도로 Ms+50℃∼Ms+215℃의 온도(Ms는 마르텐사이트 변태시작 온도임)까지 냉각하는 것이 바람직하다. 이는 Ms+50℃ 미만에서는 페라이트+잔류 오스테나이트 복합조직을 확보하기 위한 변태 소요시간이 길어지는 문제점과 등온열처리 온도편차 발생시 마르텐사이트가 발생할 가능성이 높고, 적정 잔류 오스테나이트양 및 크기, 형상에 영향을 미치기 때문에 바람직하지 않고, 또한 연신율 및 충격인성이 급격히 감소하기 때문이다. 또한, Ms+215℃를 초과하는 경우 잔류 오스테나이트의 양 및 크기, 형상, 기계적 및 열적 안정성에 영향을 미쳐 고강도화에 바람직스럽지 않으며, 항복비(항복강도/인장강도 비)의 급격한 감소로 적정 항복강도 확보에 문제점이 있으며 이에 따른 볼트 체결시 응력이완성이 열악해지는 문제점이 있고, 충격인성의 감소로 파괴저항성에 유해하고, 또한 임계지연파괴강도, 정적 피로특성에 영향을 미치기 때문이다.It is preferable to heat as mentioned above to make the structure of the bolt into an austenite single phase, and to cool to a temperature of Ms + 50 ° C to Ms + 215 ° C (Ms is the martensite transformation start temperature) at a cooling rate of 20 ° C / sec or more. . This is a problem of longer transformation time to secure ferrite + residual austenite composite structure below Ms + 50 ° C, and high martensite is likely to occur in case of isothermal heat treatment temperature deviation, and affects the appropriate amount of retained austenite, size and shape. This is not preferable because of the fact that the elongation is reduced, and the elongation and impact toughness decrease rapidly. In addition, when Ms + 215 ° C is exceeded, the amount and size, shape, mechanical, and thermal stability of retained austenite are unfavorable for high strength, and due to the rapid decrease in yield ratio (yield strength / tensile strength ratio), proper yield is obtained. This is because there is a problem in securing the strength, and there is a problem in that the stress relaxation is poor when the bolt is fastened, and it is harmful to the fracture resistance by reducing the impact toughness, and also affects the critical delay strength and static fatigue characteristics.

이하, 본발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

[실시예 1]Example 1

표 1과 같은 성분조성을 갖는 강들을 시료로 하여 50kg 잉고트로 주조후 1250℃에서 48시간 균질화 열처리하여 두께 13mm로 열간압연하여 선재를 얻었다. 이때 마무리 온도는 950℃이상으로 하여 열간압연후 공냉하였으며, 압연비는 80% 이상으로 하였다.Steels having the composition as shown in Table 1 were cast as 50 kg ingot, and then homogenized and heat-treated at 1250 ° C. for 48 hours to obtain hot wires with a thickness of 13 mm. At this time, the finishing temperature was 950 ℃ or more and hot-rolled after hot rolling, the rolling ratio was 80% or more.

상기와 같이 열간압연된 소재들로 부터 기계적 성질(인장 및 충격특성) 및 지연파괴저항성을 평가하기 위한 시험편들은 압연재의 압연방향에서 채취하였다. 이때, 열처리조건은 표 2에 나타낸 가열 및 등온열처리 조건으로 열처리 시험하였다.The test pieces for evaluating mechanical properties (tensile and impact characteristics) and delayed fracture resistance from the hot rolled materials as described above were taken in the rolling direction of the rolled material. At this time, the heat treatment conditions were tested by heat and isothermal heat treatment conditions shown in Table 2.

구분division CC SiSi MnMn CrCr NiNi BB VV MoMo TiTi WW PP SS NN 발명강1Inventive Steel 1 0.810.81 2.932.93 0.330.33 0.490.49 -- -- 0.040.04 -- -- -- 0.0070.007 0.0090.009 0.0060.006 발명강2Inventive Steel 2 0.680.68 3.543.54 0.350.35 0.740.74 -- 0.00100.0010 0.190.19 -- 0.010.01 -- 0.0090.009 0.0060.006 0.0120.012 발명강3Invention Steel 3 0.900.90 3.043.04 0.290.29 0.380.38 0.660.66 -- 0.060.06 -- -- 0.030.03 0.0040.004 0.0080.008 0.0080.008 발명강4Inventive Steel 4 0.830.83 2.092.09 0.710.71 0.550.55 -- -- 0.120.12 0.250.25 0.030.03 -- 0.0050.005 0.0040.004 0.0110.011 발명강5Inventive Steel 5 0.820.82 3.923.92 0.320.32 0.320.32 -- 0.00190.0019 0.050.05 -- -- 0.180.18 0.0060.006 0.0040.004 0.0080.008 발명강6Inventive Steel 6 1.211.21 3.113.11 0.300.30 0.560.56 -- 0.00130.0013 -- 0.040.04 0.050.05 0.090.09 0.0070.007 0.0060.006 0.0050.005 발명강7Inventive Steel 7 1.421.42 2.612.61 0.790.79 0.330.33 1.101.10 -- -- 0.100.10 0.100.10 -- 0.0090.009 0.0050.005 0.0050.005 비교재1Comparative Material 1 0.450.45 3.033.03 0.290.29 0.580.58 -- -- 0.050.05 -- -- -- 0.0050.005 0.0040.004 0.0080.008 비교재2Comparative Material 2 0.400.40 3.423.42 0.310.31 0.790.79 -- 0.00130.0013 0.20.2 -- 0.010.01 -- 0.0060.006 0.0050.005 0.0140.014 비교재3Comparative Material 3 0.600.60 2.992.99 0.320.32 0.330.33 0.540.54 -- 0.050.05 -- -- 0.020.02 0.0070.007 0.0090.009 0.0070.007 비교재4Comparative Material 4 0.450.45 2.02.0 0.770.77 0.510.51 -- -- 0.110.11 0.20.2 0.030.03 -- 0.0060.006 0.0080.008 0.0090.009 비교재5Comparative Material 5 0.440.44 3.963.96 0.230.23 0.270.27 -- 0.00150.0015 0.060.06 -- -- 0.20.2 0.0080.008 0.0080.008 0.0080.008 비교재6Comparative Material 6 0.530.53 3.013.01 0.350.35 0.550.55 -- 0.00100.0010 -- 0.050.05 0.050.05 0.070.07 0.0040.004 0.0090.009 0.0040.004 비교재7Comparative Material7 0.580.58 2.562.56 0.800.80 0.290.29 1.101.10 -- -- 0.130.13 0.100.10 -- 0.0050.005 0.0060.006 0.0050.005 비교재8Comparative Material 8 0.350.35 0.190.19 0.670.67 0.950.95 0.030.03 -- trtr 0.170.17 -- -- 0.0190.019 0.0150.015 0.0040.004 비교재9Comparative Material 9 0.310.31 0.200.20 0.620.62 0.950.95 0.040.04 -- trtr 0.050.05 -- -- 0.0170.017 0.0100.010 0.0050.005 비교재10Comparative Material 10 0.340.34 0.220.22 0.360.36 1.261.26 0.050.05 -- 0.0190.019 0.400.40 -- -- 0.0110.011 0.0120.012 0.0150.015 비교재11Comparative Material 11 0.200.20 0.200.20 0.800.80 0.720.72 -- 0.00150.0015 -- 0.040.04 -- -- 0.0090.009 0.0040.004 0.0050.005 발명강2에는 Nb이 0.01%함유됨. 발명강 3에는 Cu가 0.01% 함유됨. tr은 trace의 약어임.Inventive steel 2 contains 0.01% of Nb. Inventive steel 3 contains 0.01% Cu. tr is short for trace.

표 1의 발명강을 Ac3변태점이상에서 1150℃이하 범위에서 20-30분간 가열하고, 페라이트+잔류오스테나이트 복합조직을 얻기 위한 등온 열처리 온도 범위인 Ms+50℃∼Ms+250℃까지 30C/sec이상의 냉각속도로 급냉하고 60분간 열처리하여 잔류오스테나이트의 상분율을 20-75%범위로 제조하였다(표 2의 발명재(1-11)).Inventive steel of Table 1 is heated for 20-30 minutes in the range below 1150 ° C above Ac 3 transformation point, and 30C / to Ms + 50 ° C to Ms + 250 ° C, which is an isothermal heat treatment temperature range for obtaining ferrite + residual austenite composite structure. Rapid cooling at a cooling rate of sec or more and heat treatment for 60 minutes yielded a phase fraction of residual austenite in the range of 20-75% (Invention of Table 2 (1-11)).

또한, 표 1의 비교강(1-4)을 오스테나이트 단상역 가열온도범위인 950-1050℃ 범위에서 40분간 가열하고, 베이나이트 변태를 위한 등온 열처리 온도범위인 Ms+60℃까지 70℃/sec이상의 냉각속도로 급냉하고, 40분간 열처리하여 제조하고, 이를 표 2에 비교재(1-5)로 나타내었다. 또한, 비교강(4-7)을 이상역 중간온도범위인 Ac3-[(Ac3-Ac1)/2]의 온도에서 가열하여 페라이트 상분율을 5-25%범위로 제조하고 베이나이트 변태를 위한 Ms+80℃까지 70C/sec의 이상의 냉각속도로 급냉하여 40분간 등온유지후 유냉하여 제조하였다(비교재(5-8)). 또한, 비교강(5-7)을 이상역 중간온도범위인 Ac3-[(Ac3-Ac1)/2]의 온도에서 가열하여 페라이트 상분율을 8-20%범위로 제조하고 유냉후 500℃에서 템퍼링하여 제조하였다(비교재(12-15)). 또한, 비교강(8-11)을 오스테나이트 단상역인 900-950℃범위에서 가열하고 유냉후 450℃에서 템퍼링하여 중래의 템퍼드 마르텐사이트 조직으로 제조하였다(비교재(12-15)).In addition, the comparative steel (1-4) of Table 1 was heated for 40 minutes in the austenite single-phase reverse heating temperature range of 950-1050 ℃, 70 ℃ / up to Ms + 60 ℃ isothermal heat treatment temperature range for bainite transformation The solution was quenched at a cooling rate of sec or more and heat-treated for 40 minutes. In addition, by heating the comparative steel (4-7) at a temperature of Ac 3 -[(Ac 3 -Ac 1 ) / 2], which is the intermediate temperature range of the ideal region, the ferrite phase fraction was prepared in the range of 5-25% and bainite transformation Ms + 80 ℃ for quenching at a cooling rate of more than 70C / sec was prepared by isothermal holding for 40 minutes after oil cooling (Comparative Material (5-8)). In addition, by heating the comparative steel (5-7) at a temperature of Ac 3 -[(Ac 3 -Ac 1 ) / 2], which is the intermediate temperature range of the ideal region, the ferrite phase fraction was prepared in the range of 8-20%, and after cooling with oil 500 It was prepared by tempering at 占 폚 (Comparative Material (12-15)). In addition, the comparative steel (8-11) was heated to austenite single phase in the range 900-950 ° C and tempered at 450 ° C after oil cooling to prepare a conventional tempered martensite structure (Comparative material (12-15)).

이들 강들의 Ms변태온도를 열분석기(dilatometry)를 이용하여 측정하고 그 결과를 표 2에 나타내었다. 또한, 상기와 같이 제조된 소재들에 대한 인장특성 및 충격특성, 지연파괴특성을 평가하기 위하여, 인장시험편은 KS규격(KS B 0801) 4호시험편을 이용하였으며 인장시험은 크로스 헤드 스피드(cross head speed) 5mm/min에서 시험하였다. 충격시험편은 KS규격 (KS B 0809) 3호시험편에 준하여 제조하였으며 이때 노치방향은 압연방향의 측면(L-T방향)에서 가공하였다. 열처리후 미세 복합조직내의 잔류 오스테나이트 상분율은 X-ray(Cu radiation)를 이용하여 측정하였다. 본 발명의 효과를 보이기 위한 지연파괴저항성 평가는 일반적으로 사용되는 일정하중법을 적용하였다. 이평가법은 부가응력별 또는 특정 응력하에서 파괴까지의 소요시간으로 지연파괴저항성을 평가하는 일반적인 방법이다. 지연파괴시험시 시험응력은 노치인장강도(notched tensile strength)를 기준으로 부가응력(applied stress)을 결정하였다. 지연파괴시험기는 일정하중형의 지연파괴시험기(constant loading type delayed fracture testing machine)를 이용하였다. 지연파괴시험편은 시편지름 6mmφ, 노치부 지름 4mmφ, 노치반경(notch root radius) 0.1mm로 제조하였다. 시험편 분위기 용액은 월폴버퍼 용액(Walpole buffer solution, HCl+CH3COONa)으로 pH 2±0.5의 상온(25±5C)에서 실시하였다.The Ms transformation temperatures of these steels were measured using dilatometry and the results are shown in Table 2. In addition, in order to evaluate the tensile characteristics, impact characteristics, and delayed fracture characteristics of the materials manufactured as described above, the tensile test specimens were used in the KS standard (KS B 0801) No. 4 test specimens and the tensile test was cross head speed (cross head). speed) at 5 mm / min. The impact test piece was manufactured according to KS standard (KS B 0809) No. 3 test piece, and the notch direction was machined from the side of the rolling direction (L-T direction). The residual austenite phase fraction in the microcomposite after heat treatment was measured using X-ray (Cu radiation). In order to show the effect of the present invention, the delayed fracture resistance evaluation was applied to a generally used constant load method. This evaluation method is a general method for evaluating delayed fracture resistance in terms of additional stress or the time required to break under a specific stress. In the delayed fracture test, the test stress was determined based on the notched tensile strength. The delayed fracture tester used a constant loading type delayed fracture testing machine. The delayed fracture test specimen was prepared with a specimen diameter of 6 mmφ, a notch diameter of 4 mmφ, and a notch root radius of 0.1 mm. The test piece atmosphere solution was performed at room temperature (25 ± 5C) at a pH of 2 ± 0.5 with a wolpole buffer solution (HCl + CH3COONa).

임계지연파괴강도는 동일 응력비( 부하응력/노치인장강도 비, 0.5)에서 파단까지의 소요시간이 150시간 이상까지 미절손되는 인장강도를 의미하며, 노치강도는 노치시험편을 인장시험하여 (최대하중÷노치부 단면적)의 값으로 구하였다. 임계지연파괴강도의 설정을 위한 시험편수는 15개를 기준으로 하여 13개이상 미절손되는 경우를 기준으로 하였다. 상기와 같이 제조된 발명제 및 비교제에 대하여 인장성질 및 충격인성을 측정하고, 그결과를 표 3에 나타내었다.The critical delay fracture strength is the tensile strength at which the required time from failure to failure is equal to or greater than 150 hours at the same stress ratio (load stress / notch tensile strength ratio, 0.5), and the notch strength is the maximum load ÷ notch area). The number of specimens for setting the critical delay fracture strength was based on the case where more than 13 undecided specimens were used. Tensile properties and impact toughness of the inventive and comparative agents prepared as described above were measured, and the results are shown in Table 3.

구분division 대상강종Target steel grade 가열온도(℃)Heating temperature (℃) 가열시간(min)Heating time (min) 등온가열온도(℃)Isothermal heating temperature (℃) 등온열철리시간(min)Isothermal heating time (min) 잔류오스테나이트의 상분율(%)Phase fraction of retained austenite (%) 변태온도(℃)Transformation temperature (℃) Ac3 Ac 3 Ac1 Ac 1 MsMs 발명재1Invention 1 발명강1Inventive Steel 1 980980 3030 Ms+70Ms + 70 6060 2121 -- -- 210210 발명재2Invention 2 980980 3030 Ms+100Ms + 100 6060 2525 -- -- 발명재3Invention 3 980980 3030 Ms+150Ms + 150 6060 4949 -- -- 발명재4Invention 4 10501050 2020 Ms+100Ms + 100 6060 2626 -- -- 발명재5Invention 5 11501150 2020 Ms+130Ms + 130 6060 4040 -- -- 발명재6Invention 6 발명강2Inventive Steel 2 10501050 4040 Ms+100Ms + 100 6060 3333 -- -- 224224 발명재7Invention 7 발명강3Invention Steel 3 10501050 4040 Ms+150Ms + 150 9090 6161 -- -- 193193 발명재8Invention Material 8 발명강4Inventive Steel 4 10501050 4040 Ms+150Ms + 150 9090 2222 -- -- 177177 발명재9Invention Material 9 발명강5Inventive Steel 5 10001000 4040 Ms+150Ms + 150 9090 5555 -- -- 214214 발명재10Invention 10 발명강6Inventive Steel 6 11501150 4040 Ms+150Ms + 150 9090 7070 -- -- 179179 발명재11Invention 11 발명강7Inventive Steel 7 11001100 4040 Ms+200Ms + 200 100100 7575 -- -- 140140 비교재1Comparative Material 1 비교강1Comparative Steel 1 950950 3030 Ms+60Ms + 60 3030 -- -- 290290 비교재2Comparative Material 2 비교강2Comparative Steel 2 10001000 4040 Ms+60Ms + 60 4040 -- -- 307307 비교재3Comparative Material 3 비교강3Comparative Steel 3 10001000 4040 Ms+60Ms + 60 4040 -- -- 247247 비교재4Comparative Material 4 비교강4Comparative Steel 4 10301030 4040 Ms+60Ms + 60 4040 -- -- 278278 비교재5Comparative Material 5 비교강4Comparative Steel 4 x=2x = 2 8080 Ms+80Ms + 80 4040 880880 782782 260260 비교재6Comparative Material 6 비교강5Comparative Steel 5 x=2x = 2 3030 Ms+80Ms + 80 4040 961961 842842 288288 비교재7Comparative Material7 비교강6Comparative Steel 6 x=2x = 2 4040 Ms+80Ms + 80 4040 899899 817817 250250 비교재8Comparative Material 8 비교강7Comparative Steel 7 x=2x = 2 120120 Ms+80Ms + 80 4040 857857 775775 208208 비교재9Comparative Material 9 비교강5Comparative Steel 5 x=2x = 2 3030 500℃×40분간템퍼링처리Tempering treatment at 500 ℃ for 40 minutes 961961 842842 -- 비교재10Comparative Material 10 비교강6Comparative Steel 6 x=2x = 2 4040 500℃×40분간템퍼링처리Tempering treatment at 500 ℃ for 40 minutes 899899 817817 -- 비교재11Comparative Material 11 비교강7Comparative Steel 7 x=2x = 2 120120 500℃×40분간템퍼링처리Tempering treatment at 500 ℃ for 40 minutes 857857 775775 -- 비교재12Comparative Material 12 비교강8Comparative Steel 8 900900 3030 450℃×60분간템퍼링처리450 ℃ × 60 minutes tempering -- -- -- 비교재13Comparative Material 13 비교강9Comparative Steel 9 900900 3030 450℃×60분간템퍼링처리450 ℃ × 60 minutes tempering -- -- -- 비교재14Comparative Material14 비교강10Comparative Steel 10 950950 3030 450℃×60분간템퍼링처리450 ℃ × 60 minutes tempering -- -- -- 비교재15Comparative Material 15 비교강11Comparative Steel 11 900900 3030 450℃×60분간템퍼링처리450 ℃ × 60 minutes tempering -- -- -- X는 Ac3-[(Ac3-Ac1)/X]의 식에서의 X임X is X in the formula of Ac3-[(Ac3-Ac1) / X]

구분division 인장강도(kg/mm2)Tensile Strength (kg / mm 2 ) 항복강도(kg/mm2)Yield strength (kg / mm 2 ) 연신율(%)Elongation (%) 단면감소율(%)Cross section reduction rate (%) 충격인성(J/cm2)Impact Toughness (J / cm 2 ) 임계지연파괴강도(kg/mm2)Critical Delay Break Strength (kg / mm 2 ) 발명재1Invention 1 190190 155155 2323 5454 7979 180180 발명재2Invention 2 185185 148148 2828 6161 9191 180180 발명재3Invention 3 176176 142142 3333 6464 7777 170170 발명재4Invention 4 183183 145145 2424 6464 8888 170170 발명재5Invention 5 175175 135135 3636 6767 9595 170170 발명재6Invention 6 200200 163163 2424 5858 9898 180180 발명재7Invention 7 215215 172172 3434 6969 107107 180180 발명재8Invention Material 8 198198 168168 2929 6868 9393 180180 발명재9Invention Material 9 195195 170170 3030 6767 101101 180180 발명재10Invention 10 201201 174174 3232 6161 108108 180180 발명재11Invention 11 210210 180180 3535 6565 105105 180180 비교재1Comparative Material 1 140140 105105 1515 6363 152152 140140 비교재2Comparative Material 2 162162 127127 1515 6262 148148 150150 비교재3Comparative Material 3 175175 136136 1616 6363 155155 150150 비교재4Comparative Material 4 160160 128128 1515 6161 148148 150150 비교재5Comparative Material 5 155155 120120 3333 4848 5656 150150 비교재6Comparative Material 6 153153 123123 3030 4949 5050 150150 비교재7Comparative Material7 158158 124124 3232 5454 5656 150150 비교재8Comparative Material 8 166166 129129 2929 4747 5050 150150 비교재9Comparative Material 9 173173 137137 1414 3939 3737 150150 비교재10Comparative Material 10 175175 147147 1414 4242 4242 150150 비교재11Comparative Material 11 184184 164164 1515 3535 3737 150150 비교재12Comparative Material 12 147147 135135 1515 5757 3030 130130 비교재13Comparative Material 13 147147 129129 1616 5858 2020 110110 비교재14Comparative Material14 148148 139139 1515 5757 4040 140140 비교재15Comparative Material 15 110110 9595 1515 6060 5050 100100

표 3에 나타난 바와같이, 발명재(1∼11)의 인장강도는 175~215kg/mm2범위를 나타내면서 임계지연파괴강도는 170~180kg/mm2수준이나, 비교재(1∼11)의 경우 인장강도는 140~184kg/mm2범위이면서 임계지연파괴강도가 140~150kg/mm2범위 수준이며, 비교재(12~15)의 경우 인장강도는 110~148kg/mm2범위이면서 임계지연파괴강도가 100~140kg/mm2범위수준이다. 이와 같이, 페라이트+잔류 오스테나이트 복합조직을 갖는 본 발명재는 비교재 대비 강도 및 임계지연파괴강도가 현저하게 개선 되었음을잘 알 수 있다.As shown in Table 3, the tensile strength of the invention materials (1 to 11) ranges from 175 to 215 kg / mm 2, and the critical delay fracture strength is 170 to 180 kg / mm 2 , but for the comparative materials (1 to 11). Tensile strength is in the range of 140 ~ 184kg / mm 2 and critical delay fracture strength is in the range of 140 ~ 150kg / mm 2 , and in case of comparative materials (12 ~ 15), tensile strength is in the range of 110 ~ 148kg / mm 2 and critical delay fracture strength Is in the range of 100 to 140 kg / mm 2 . Thus, it can be seen that the present invention having a ferrite + residual austenite composite structure significantly improved the strength and the critical delay fracture strength compared to the comparative material.

상술한 바와 같이, 본 발명은 지연파괴저항성이 우수하면서 고강도화가 가능한 강을 개발함에 있어 페라이트+잔류 오스테나이트로 구성되는 복합조직강의 합금성분계 및 열처리조건을 제시함으로서 볼트의 고강도화를 달성하면서 우수한 지연파괴저항성을 동시에 확보할 수 있게 됨에 따라 고강도 볼트용 미세복합조직강을 제공할 수 있는 것이다.As described above, the present invention proposes an alloy composition system and heat treatment conditions of a composite structure steel composed of ferrite + residual austenite in developing a steel having excellent delayed fracture resistance and high strength, thereby achieving excellent delayed fracture while achieving high strength of the bolt. As the resistance can be secured at the same time, it is possible to provide a micro composite steel for high strength bolts.

Claims (12)

중량%로 탄소 0.65-1.50%, 실리콘 2.0-4.0%, 망간 0.1-0.8%, 크롬 0.1-0.8%, 인 및 황 0.01% 이하, 질소 0.005-0.01%, 산소 0.005% 이하를 함유하고, 여기에 니켈 0.3-2.0%, 보론 0.001-0.003%, 바나듐:0.01∼0.5%, 니오븀:0.01∼0.5%, 몰리브덴 0.01-0.5%, 티타늄 0.01-0.2%, 텅스텐 0.01-0.5%, 구리 0.01-0.2%로 이루어진 그룹중 1종 또는 2종 이상을 선택적으로 함유하고, 나머지 Fe 및 기타 불순물로 조성되는 지연파괴저항성이 우수한 고강도 강.By weight percent carbon 0.65-1.50%, silicon 2.0-4.0%, manganese 0.1-0.8%, chromium 0.1-0.8%, phosphorus and sulfur 0.01% or less, nitrogen 0.005-0.01%, oxygen 0.005% or less Nickel 0.3-2.0%, Boron 0.001-0.003%, Vanadium: 0.01-0.5%, Niobium: 0.01-0.5%, Molybdenum 0.01-0.5%, Titanium 0.01-0.2%, Tungsten 0.01-0.5%, Copper 0.01-0.2% A high strength steel, optionally containing one or two or more of the group consisting of, and excellent in delayed fracture resistance composed of the remaining Fe and other impurities. 제 1항에 있어서, 상기 탄소는 0.8∼1.0%의 범위로 함유되는 것을 특징으로 하는 지연파괴저항성이 우수한 고강도 강.The high strength steel of claim 1, wherein the carbon is contained in a range of 0.8% to 1.0%. 제 1항에 있어서, 상기 실리콘은 2.8∼3.3%의 범위로 함유되는 것을 특징으로 하는 지연파괴저항성이 우수한 고강도 강.The high strength steel of claim 1, wherein the silicon is contained in a range of 2.8 to 3.3%. 제 1항에 있어서, 상기 강의 미세조직은 페라이트+잔류오스테나이트의 복합조직으로, 잔류스테나이트 상분율이 15%이상으로 되는 것을 포함하여 이루어지는 지연파괴저항성이 우수한 고강도 강.The high-strength steel of claim 1, wherein the steel microstructure is a composite structure of ferrite + residual austenite, and the residual stenitite phase fraction is 15% or more. 제 4항에 있어서, 상기 잔류오스테나이트의 상분율은 20∼35%임을 특징으로하는 지연파괴저항성이 우수한 미세복합조직을 갖는 고강도 강.5. The high strength steel of claim 4, wherein the phase fraction of the retained austenite is 20 to 35%. 제 1항 내지 제5항중의 어느 하나의 강조성을 갖는 볼트.A bolt having the emphasis of any one of claims 1 to 5. 제 6항에 있어서, 상기 볼트는 175∼215kg/mm2의 인장강도와 170∼180kg/mm2의 임계지연파괴강도를 갖음을 특징으로 하는 볼트.7. The method of claim 6 wherein the bolts are bolts which features gateum the tensile strength and the critical delayed fracture strength of 170~180kg / mm 2 of 175~215kg / mm 2. 중량%로 탄소 0.65-1.50%, 실리콘 2.0-4.0%, 망간 0.1-0.8%, 크롬 0.1-0.8%, 인 0.01%이하, 황 0.01% 이하, 질소 0.005-0.01%, 산소 0.005% 이하를 함유하고, 여기에 니켈 0.3-2.0%, 보론 0.001-0.003%, 바나듐:0.01∼0.5%, 니오븀:0.01∼0.5%, 몰리브덴 0.01-0.5%, 티타늄 0.01-0.2%, 텅스텐 0.01-0.5%, 구리 0.01-0.2%로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 함유하고, 나머지 Fe 및 기타 불순물로 조성되는 강가공물을 Ac3변태점 이상의 온도에서 가열하여 오스테나이트 단상으로 하고, 20℃/sec이상의 냉각속도로 Ms+50℃∼Ms+215℃의 온도까지 급냉한후 60분이상 등온열처리하고 유냉 또는 공냉하여 상분율 15%이상의 잔류 오스테나이트와 페라이트의 복합조직을 갖도록 함을 포함하여 이루어지는 지연파괴저항성이 우수한 페라이트+잔류오스테나이트 복합조직을 갖는 고강도 강가공물의 제조방법.By weight, it contains carbon 0.65-1.50%, silicon 2.0-4.0%, manganese 0.1-0.8%, chromium 0.1-0.8%, phosphorus 0.01% or less, sulfur 0.01% or less, nitrogen 0.005-0.01%, oxygen 0.005% or less Here, nickel 0.3-2.0%, boron 0.001-0.003%, vanadium: 0.01-0.5%, niobium: 0.01-0.5%, molybdenum 0.01-0.5%, titanium 0.01-0.2%, tungsten 0.01-0.5%, copper 0.01- A steel workpiece containing one or two or more selected from the group consisting of 0.2% and consisting of the remaining Fe and other impurities is heated at a temperature of Ac 3 transformation point or more to form austenite single phase and at a cooling rate of 20 ° C./sec or more. Excellent delayed fracture resistance including rapid quenching to the temperature of Ms + 50 ℃ ~ Ms + 215 ℃ and isothermal heat treatment for more than 60 minutes and oil or air cooling to have a composite structure of residual austenite and ferrite with an ordinary percentage of 15% or more Fabrication of high strength steel products with ferrite + residual austenite composite . 제 8항에 있어서, 상기 탄소는 0.8∼1.0%의 범위로 함유되는 것을 특징으로 하는 지연파괴저항성이 우수한 페라이트+잔류오스테나이트 복합조직을 갖는 고강도 강가공물의 제조방법.The method according to claim 8, wherein the carbon is contained in a range of 0.8% to 1.0%. 제 8항에 있어서, 상기 실리콘은 2.8∼3.3%의 범위로 함유되는 것을 특징으로 하는 지연파괴저항성이 우수한 페라이트+잔류오스테나이트 복합조직을 갖는 고강도 강가공물의 제조방법.10. The method of claim 8, wherein the silicon is contained in a range of 2.8 to 3.3%. 제 8항에 있어서, 상기 잔류오스테나이트의 상분율은 20∼35%임을 특징으로 하는 지연파괴저항성이 우수한 페라이트+잔류오스테나이트 복합조직을 갖는 고강도 강가공물의 제조방법.The method of claim 8, wherein the phase ratio of the retained austenite is 20 to 35%. 제 8항내지 제 11항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 강가공물은 볼트임을 특징으로 하는 지연파괴저항성이 우수한 페라이트+잔류오스테나이트 복합조직을 갖는 고강도 강가공물의 제조방법.The method according to any one of claims 8 to 11, wherein the steel workpiece is a bolt, and has a ferrite + residual austenite composite structure having excellent delayed fracture resistance.
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