KR20030008852A

KR20030008852A - 자동차 샤시부품용 고강도 베이나이트계 비조질강

Info

Publication number: KR20030008852A
Application number: KR1020010043852A
Authority: KR
Inventors: 원용철
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2001-07-20
Filing date: 2001-07-20
Publication date: 2003-01-29

Abstract

본 발명은 자동차 샤시부품용 고강도 베이나이트계 비조질강 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 베이나이트 조직으로 이루어지며, 합금 중의 탄소성분의 함량을 최소화하고, 크롬, 바나듐, 및 망간의 함량을 일정하게 조절하고, 이를 열간단조후 급냉 및 템퍼링 없이 직접 제어냉각을 실시함으로써, 종래 탄소강 합금에 비해 고강도를 가지며 열처리공정 생략으로 제품의 원가절감 및 리드타임이 단축되어 경제적인 고강도 베이나이트계 비조질강에 관한 것이다.

Description

자동차 샤시부품용 고강도 베이나이트계 비조질강{High strength bainitic microalloyed steel for automotive chassy component}

본 발명은 자동차 샤시부품용 고강도 베이나이트계 비조질강에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 베이나이트 조직으로 이루어지며, 합금 중의 탄소성분의 함량을 최소화하고, 크롬, 바나듐, 및 망간의 함량을 일정하게 조절하고, 이를 열간단조후 급냉 및 템퍼링 없이 직접 제어냉각을 실시함으로써, 종래 탄소강 합금에 비해 고강도를 가지며 열처리공정 생략으로 제품의 원가절감 및 리드타임이 단축되어 경제적인 고강도 베이나이트계 비조질강에 관한 것이다.

종래의 강은 고온에서 열간단조후 열처리 공정(퀀칭 및 템퍼링)을 거쳐서 원하는 물성(강도, 신율 등)을 얻었다. 대부분의 자동차용 단조품은 탄소강을 이용하는 것으로, 이러한 탄소강 단조품은 열처리공정을 거치지 않고서는 실제 적용이 불가능하다.

상기 탄소강 열처리 공정은 도 1에 나타낸 바와 같이, 가열(1250 ℃), 방냉, 상온, 가열(850 ℃ 내외), 급냉, 템퍼링(400 ∼ 600 ℃ 내외), 및 급냉 공정의 순으로 열처리를 한다.

그러나, 상기 탄소강의 열처리 공정은 여러단계를 거치기 때문에 에너지 비용이 많이 들며 환경오염이라는 문제를 야기시킨다. 또한, 열처리공정이라는 후속공정을 거치게 되면서 제품리드 시간 증가 및 물류비 증가라는 단점을 가지게 된다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여, 베이나이트 조직으로 이루어지며, 인성확보를 위한 저탄소, 베이나이트계 조직확보를 위한 크롬, 화합물 형성을 통한 강도확보를 위한 바나듐, 및 원하는 베이나이트 조직과 강도를 위한 망간의 함량을 조절하고 열간단조후 급냉 및 템퍼링없이 특정조건의 제어냉각을 실시함으로써, 종래 탄소강 합금에 비해 강도 향상이 증진되어 새로운 고강도 합금을 제공하며, 열처리공정 생략으로 제품의 원가절감 및 리드타임이 단축되어 경제적인 자동차 샤시부품용 고강도 베이나이트계 비조질강을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래 탄소강의 열처리 공정을 나타낸 것이고,

도 2는 본 발명에 따른 베이나이트계 비조질강의 열처리 공정을 나타낸 것이다.

본 발명은 C 0.2 ∼ 0.25 중량%, Cr 0.1 ∼ 0.3 중량%, V 0.16 ∼ 0.2 중량%, Mn 1.7 ∼ 2.0 중량%, Si 0.15 ∼ 0.35 중량%, N 0.15 중량% 이하, Ti 0.015 중량% 이하, P 0.014 중량% 이하, S 0.03 중량% 이하 및 나머지는 Fe로 이루어진 자동차 샤시부품용 고강도 베이나이트계 비조질강을 그 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 비조질강의 제조방법에 있어서,

A) 제 1 항 기재의 베이나이트계 조직의 비조질강을 1150 ∼ 1250 ℃의 온도에서 가열하는 단계; 및

B) 상기 가열된 비조질강을 1000 ∼ 1100 ℃의 온도에서 열간단조 후, 방냉 또는 분당 30 ℃의 냉각속도를 유지하면서 제어냉각하는 단계로 이루어진 자동차 샤시부품용 고강도 베이나이트계 비조질강의 제조방법을 포함한다.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 베이나이트계 고강도 비조질강은 C 0.2 ∼ 0.25 중량%, Cr 0.1 ∼ 0.3 중량%, V 0.16 ∼ 0.2 중량%, Mn 1.7 ∼ 2.0 중량%, Si 0.15 ∼ 0.35 중량%, N 0.15 중량% 이하, Ti 0.015 중량% 이하, P 0.014 중량% 이하, S 0.03 중량% 이하 및 나머지는 Fe로 이루어진다.

특히, 본 발명은 상기 합금 성분 중에서 탄소, 크롬, 바나듐, 망간 및 티타늄의 함량을 다음과 같이 조절함으로써 고강도 베이나이트계 비조질강을 얻을 수 있다.

즉, 본 발명은 고강도강의 베이나이트 조직을 생성하고 비조질강의 적정한 인성확보를 위해 탄소(C)의 함량을 0.2 ∼ 0.25 중량%, 바람직하게는 0.17 ∼ 0.20 중량%로 최소화한다.

본 발명은 베이나이트 조직 생성 온도범위를 확장하기 위해 크롬(Cr)을 0.1 ∼ 0.3 중량%로 사용한다.

본 발명은 고강도강의 원하는 강도확보를 위해 바나듐(V)을 0.16 ∼ 0.2 중량%로 사용한다.

또한, 본 발명은 베이나이트 조직 생성 촉진 및 적정한 강도 확보를 위해 망간(Mn)을 1.7 ∼ 2.0 중량%로 사용한다.

본 발명은 결정립 미세화를 통해 고강도화를 달성하기 위해서 티타늄(Ti)을 0.015 중량% 이하로 사용한다.

한편, 본 발명에 따른 베이나이트계 고강도 비조질강은 도 2에 나타난 바와 같이, 간단한 방법으로 제조할 수 있다.

본 발명의 고강도 베이나이트계 비조질강의 제조방법은 종래 탄소강처럼 여러 단계를 거쳐 제조되는 것이 아니라, 급냉 및 템퍼링 공정이 생략됨으로써, 제품의 원가절감의 효과 및 리드타임을 단축할 수 있다.

이를 위해, 본 발명은 상기와 같은 조성과 함량을 가지는 베이나이트계 조직의 비조질강을 가열하는 단계를 실시한다.

상기 가열은 1150 ∼ 1250 ℃의 온도에서 실시하는 것이 바람직하다.

다음으로, 상기 가열된 비조질강을 열간단조 후, 방냉 또는 제어냉각하는 단계를 실시하여 자동차 샤시부품용 고강도 베이나이트계 비조질강을 제조한다.

이때, 바람직하게 상기 열간단조는 1000 ∼ 1100 ℃의 온도에서 실시한다.

특히, 본 발명에서 적절히 송풍량 및 속도를 조절하여 제어냉각을 실시함으로써 원하는 물성의 비조질강을 얻을 수 있게 한다. 상기 송풍조건은 분당 30 ℃의 냉각속도를 유지할 수 있도록 한다.

이와 같이, 본 발명에 따른 고강도 베이나이트계 비조질강은 종래 탄소강에 비해 인성, 강도 등의 물성이 매우 우수하며, 부품의 고강도화로 설계를 최적화하게 되어 경량화가 가능하여 자동차의 샤시부품의 로워암커넉터, 프론트허브 등에 적용하기에 효과적이다.

이하, 본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예

다음 표 1과 같은 조성과 함량의 비조질강을 비조질강을 1250 ℃의 온도에서 가열한 후, 1000 ∼ 1100 ℃의 온도에서 열간단조후, 방냉 또는 분당 30 ℃의 냉각속도를 유지하면서 제어냉각하여 고강도 베이나이트계 비조질강을 제조하였고 이에 대한 물성을 측정하여 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

비교예

다음 표 1과 같은 조성의 탄소강을 1250 ℃에서 가열한 후, 방냉, 상온, 가열(850 ℃ 내외), 급냉, 템퍼링(400 ∼ 600 ℃ 내외), 및 급냉하여 탄소강을 제조하였고 이에 대한 물성을 측정하여 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

상기 표 2에서 보면, 실시예의 비조질강의 경우 인장강도, 항복강도, 및 경도가 비교예의 탄소강에 비해 매우 우수함을 알 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면 베이나이트 조직이 되도록 비조질강 합금성분의 함량을 조절하여 고강도의 재료를 얻을 수 있으며, 특히 열간단조후 종래와 같이 급냉 및 템퍼링 공정을 수행하지 않고 일정한 조건하에 냉각속도를 유지하여 제어냉각을 실시하기 때문에 열처리공정 생략으로 제품의 원가절감 및 리드타임을 단축할 수 있어 자동차 샤시부품용으로 사용할 수 있다.

Claims

C 0.2 ∼ 0.25 중량%, Cr 0.1 ∼ 0.3 중량%, V 0.16 ∼ 0.2 중량%, Mn 1.7 ∼ 2.0 중량%, Si 0.15 ∼ 0.35 중량%, N 0.15 중량% 이하, Ti 0.015 중량% 이하, P 0.014 중량% 이하, S 0.03 중량% 이하 및 나머지는 Fe로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 샤시부품용 고강도 베이나이트계 비조질강.
비조질강의 제조방법에 있어서,

A) 제 1 항 기재의 베이나이트계 조직의 비조질강을 1150 ∼ 1250 ℃의 온도에서 가열하는 단계; 및

B) 상기 가열된 비조질강을 1000 ∼ 1100 ℃의 온도에서 열간단조 후, 방냉 또는 분당 30 ℃의 냉각속도를 유지하면서 제어냉각하는 단계

로 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 샤시부품용 고강도 베이나이트계 비조질강의 제조방법.