KR20070117149A

KR20070117149A - 우수한 기계적 성질과 안정된 경화능을 갖는 차량부품용중탄소보론강

Info

Publication number: KR20070117149A
Application number: KR1020060050982A
Authority: KR
Inventors: 김춘식
Original assignee: 김춘식
Priority date: 2006-06-07
Filing date: 2006-06-07
Publication date: 2007-12-12

Abstract

본 발명은 우수한 기계적 성질과 안정된 경화능을 갖는 차량부품용 중탄소보론강에 관한 것이다. 본 발명에 따른 차량부품용 중탄소보론강은, 중량비로써, 탄소(C) 0.25∼0.55%, 실리콘(Si) 0.15∼0.35%, 망간(Mn) 0.50∼1.50%, 크롬(Cr) 0.2∼1.50%, 붕소(B) 0.0010∼0.0050%, 티타늄(Ti) 0.015∼0.050%, 알루미늄 (Al) 0.015∼0.050%, 질소(N) 0.005∼0.0015, 불순물로서 인(P) 0.030% 이하, 황(S) 0.030% 이하 및 잔부의 철을 함유한다. 보다 바람직하게는, 중량비로서, 탄소(C) 0.35∼0.50%, 실리콘(Si) 0.15∼0.35%, 망간(Mn) 0.55∼1.40%, 크롬(Cr) 0.65∼1.40%, 붕소(B) 0.0010∼0.0040%, 티타늄(Ti) 0.015∼0.040%, 알루미늄(Al) 0.015∼0.040%, 질소(N) 0.0050∼0.0110%, 불순물로서 인(P) 0.030% 이하, 황(S) 0.030% 이하 및 잔부의 철을 함유한다. 가장 바람직하게는, 중량비로서, 탄소(C) 0.35∼0.45%, 실리콘(Si) 0.20∼0.35%, 망간(Mn) 0.60∼1.20%, 크롬(Cr) 0.70∼1.30%, 붕소(B) 0.0015∼0.0030%, 티타늄(Ti) 0.020∼0.040%, 알루미늄(Al) 0.020∼0.040%, 질소(N) 0.0050∼0.0080%, 불순물로서 인(P) 0.030% 이하, 황(S) 0.030% 이하 및 잔부의 철을 함유한다. 본 발명에 따른 중탄소보론강은 기존의 크롬-몰리브덴 합금강(SCM)의 대체사용을 가능하게 한다. 이것은 몰리브덴을 사용하지 않고도 기존의 SCM 강재가 얻을 수 있는 우수한 경화능, 기계적 성질 등을 그대로 유지시켜 준다. 또한, 보론강의 최대 단점인 제품의 과도한 편차를 획기적으로 개선하며, 이것은 신뢰성 및 안정성이 증가된 제품의 제조를 가능케 한다.

Description

우수한 기계적 성질과 안정된 경화능을 갖는 차량부품용 중탄소보론강{MEDIUM CARBON BORON STEEL FOR USE IN VEHICLE COMPONENT HAVING ENHANCED MECHANICAL PROPERTY AND STABILIZED HARDENING PROPERTY}

본 발명은 우수한 기계적 성질과 안정된 경화능을 갖는 보론강에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 자동차 또는 중장비 등과 같은 차량부품용 중탄소보론강에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 및 중장비에 사용되는 수많은 주요 부품들은 고가의 합금원소가 첨가된 합금강을 사용하여 제품을 제조하게 된다. 이러한 제품들은 합금원소의 양에 따라서 경화능을 예측할 수 있으며, 합금원소를 일정하게 조절하면 경화능을 고르게 할 수 있다.

그러나 보론강은 붕소(B)의 양에 의해서만 경화능이 결정되는 것이 아니다. 또한, 보론강은 크롬(Cr) 몰리브덴(Mo) 바나듐(V) 등의 합금원소처럼 첨가량이 증가되어도 경화능은 증대되지 않을 뿐 아니라, 붕소(B) 이외의 원소 함유량에 따라 경화능이 현저히 변화한다.

최근 니켈(Ni), 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo) 등의 합금원소 가격이 급등하여 이 들 합금원소를 대처할 수 있는 보론강이 원가적 측면에서 확대 적용되어야 할 필요성이 대두되고 있다. 보론강은 붕소(B)를 미량으로 첨가하여도 경화능은 향상되나 과도한 경화능의 편차 발생으로 제품 제조 과정에서 경도 편차에 따른 많은 트러블이 발생되어 안정화된 강재가 아니라는 인식이 확산되어 사용을 기피하고 있다. 특히, 열처리(조질, 고주파 등) 공정에서 요구하는 경도와 조직 만족이 어려우며 품질이 불안정하다.

경화능이 저하되면 열처리후에도 제품에 요구되는 경도, 조직 등의 물성치 값을 얻을 수 없어 차량 및 중장비 등의 부품으로 사용시 제품이 쉽게 마모되거나 뭉겨지는 등의 결함이 발생한다. 경화능이 현저히 상승될 경우, 담금질 또는 고주파 열처리시 제품에 치명적 결함인 균열이 발생되는 등 심각한 문제가 발생된다. 또한 소재 로트(LOT)별 경화능의 편차가 크게 발생해 품질이 안정된 제품 제조가 불가능할 뿐 아니라, 관리비용이 증대된다.

이러한 문제점들을 개선하고, 고가의 합금원소를 사용한 크롬(Cr), 몰리브덴(Mo), 등의 중탄소합금강 대체용으로 우수한 기계적 성질과 경화능이 안정된 보론강을 제공하고자 한다.

강의 경화능을 향상시키기 위하여 고가의 전략적 원소인 몰리브덴(Mo), 니켈(Ni), 크롬(Cr) 등의 합금원소를 첨가한다. 그러나 자원의 고갈과 더불어 에너지 절감의 어려운 문제에 봉착된 이후, 보론강에 대한 연구는 계속되어왔다. 보론강은 세계 2차대전중에 개발되어 사용된 소재로, 당시 무기의 재료로 사용된 크롬-몰리 브덴강(SCM), 니켈-크롬-몰리브덴강(SNCM)의 제조에 몰리브덴(Mo) 사용량이 증가되어 급격한 가격상승에 따라, 이에 대한 대체원소로 개발되었다.

붕소(B)는 약 15∼30 PPM의 극히 적은 양이 첨가되어도 강의 경화능을 크게 증가시킬 뿐 아니라, 압출성, 고온가공 특성, 크리프 강도 등을 향상시키며 미량 첨가함으로 경제적으로 매우 유리한 재료이다.

보론강의 경화능 향상 효과는, 강을 오스테나이트 처리 이후 냉각될 때, 오스테나이트 결정입계에 편석된 보론이 입계의 계면 에너지를 낮추어서 입계에서의 초석페라이트 핵생성을 억제하기 때문이며, 또한, 보론화합물(Boron Constituent)이 오스테나이트 결정입계에 아주 미세하게 석출하여 계면에너지를 낮춤으로써, 초석페라이트 핵생성을 억제하기 때문이다.

보론은 고용강화 효과에 의해 경화능이 증대되므로 용강 중에 질소(N) 등의 기타 원소관리가 필수적이며 고용강화 효과에 대해서는 조미니(JOMINY) 시험으로 확인하여야 한다.

본 발명은 기존강의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 협폭의 경화능을 가진 소재를 제조하여 제품의 신뢰성을 향상시켜 안전성이 증대된 차량 부품을 제공하고, 제품제조 업체에서 열처리 경화능의 과도한 편차로 인한 치명적 결함을 방지할 수 있는 안정된 소재를 제공하기 위한 것이다. 또한, 본 발명은 크롬-몰리브렌강(SCM) 또는 니켈-크롬-몰리브덴강(SNCM) 등 고가의 합금원소를 사용하여 제조된 강재를 보론강으로 대체하여 사용함으로서 원가절감이 가능한 경제적인 소재를 제공하기 위한 것이다.

더 나아가, 본 발명은 결정입도와 경화능을 안정시켜 소재의 품질혁신을 이루어 최종제품의 내구성, 피로강도, 기계적 성질이 향상된 안전한 제품을 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 의한 우수한 기계적 성질과 안정된 경화능을 갖는 차량부품용 중탄소보론강은 다음과 같은 성분범위를 갖는다.

중량비로써, 탄소(C) 0.25∼0.55%, 실리콘(Si) 0.15∼0.35%, 망간(Mn) 0.50∼1.50%, 크롬(Cr) 0.2∼1.50%, 붕소(B) 0.0010∼0.0050%, 티타늄(Ti) 0.015∼0.050%, 알루미늄(Al) 0.015∼0.050%, 질소(N) 0.005∼0.0015, 불순물로서 인(P) 0.030% 이하, 황(S) 0.030% 이하 및 잔부의 철.

더욱 바람직하게는, 본 발명에 따른 차량부품용 중탄소보론강은, 중량비로서, 탄소(C) 0.35∼0.50%, 실리콘(Si) 0.15∼0.35%, 망간(Mn) 0.55∼1.40%, 크롬(Cr) 0.65∼1.40%, 붕소(B) 0.0010∼0.0040%, 티타늄(Ti) 0.015∼0.040%, 알루미늄(Al) 0.015∼0.040%, 질소(N) 0.0050∼0.0110%, 불순물로서 인(P) 0.030% 이하, 황(S) 0.030% 이하 및 잔부의 철을 함유한다.

가장 바람직하게는, 본 발명에 따른 차량부품용 중탄소보론강은, 중량비로서, 탄소(C) 0.35∼0.45%, 실리콘(Si) 0.20∼0.35%, 망간(Mn) 0.60∼1.20%, 크롬(Cr) 0.70∼1.30%, 붕소(B) 0.0015∼0.0030%, 티타늄(Ti) 0.020∼0.040%, 알루미늄(Al) 0.020∼0.040%, 질소(N) 0.0050∼0.0080%, 불순물로서 인(P) 0.030% 이하, 황(S) 0.030% 이하 및 잔부의 철을 함유한다.

본 발명에 사용되는 첨가원소 성분 범위를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

탄소(C)

탄소는 오스테나이트에 고용되었다가 급냉시 마르텐사이트 조직을 형성한다. 경도와 강도를 상승시킴과 동시에 탄화물을 만들어서 내마모성을 향상시키는 효과가 있다. 적정의 경도와 강도를 향상시키고 경화능의 관리를 위하여 탄소의 함량을 0.30∼0.55%로 한정하였다. 보다 적합한 탄소의 함량은 0.35∼0.50%이다. 가장 적합한 탄소의 함량은 0.35∼0.45%이다. 0.35∼0.45%의 함량으로 첨가될 경우, 중탄소보론강의 경화능과 내마모성이 현저히 우수하였다.

실리콘(Si)

용강중 산화물은 실리콘과 결합하여 실리콘 산화물을 형성하며 부상분리가 용이하기 때문에 탈산제로 가장 많이 사용된다. 적은 양이 첨가될 경우 탈산효과가 충분하지 못하고 많을 경우 연성을 저하하므로 실리콘의 함량을 0.15∼0.35%로 한정하였다. 보다 바람직한 실리콘의 함량은 0.20∼0.35%이다.

망간(Mn)

망간은 소입성을 증대시키고 강도를 높이며 황과 결합하여 피삭성을 높이고 적열 취성을 방지한다. 과다하게 첨가될 경우 뜨임 취성과 잔류 오스테나이트가 증가됨으로 망간의 함량을 0.50∼1.50%로 제한하였다. 보다 적합한 망간의 함량은 0.55∼1.40%이다. 가장 적합한 망간의 함량은 0.60∼1.20%이다. 0.60∼1.20%의 함 량으로 첨가된 망간은 강도와 피삭성의 측면에서 현저히 우수한 결과를 제공하였다.

크롬(Cr)

미세탄화물을 형성하며 내마모성을 향상시키고 내식성을 개선하는 효과가 있다. 소입성 효과가 있는 원소이므로 적정 경화능 관리를 위하여 크롬의 함량을 0.20∼1.50%로 한정하였다. 보다 적합한 크롬의 함량은 0.65∼1.40%이다. 가장 적합한 크롬의 함량은 0.70∼1.30%이다. 0.70∼1.30%의 함량으로 첨가된 크롬은 안정한 경화능 관리를 가능케 한다.

붕소(B)

붕소는 미량 첨가로 소입성을 현저하게 증가시킨다. 많이 첨가하면 Fe₂B를 형성하여 적열 취성을 일으킨다. 보론은 첨가량에 따라 소입성이 증가되지 않으며 한계 최적량이 존재한다. 따라서 보론의 함량을 0.0010∼0.0050%로 한정하였다. 보다 적합한 붕소의 함량은 0.0010∼0.0040%이다. 가장 적합한 붕소의 함량은 0.0015∼0.0030%이다. 0.0015∼0.0030%의 함량으로 첨가된 붕소는 소입성 개선과 경화능을 향상시킨다.

티타늄(Ti)

결정립을 미세화하고 소입성을 약화시키지만 소입온도가 높아지면 반대로 증가시킨다. 강력한 탈산 및 탈질제로 사용되며 탄화물을 형성한다. 결정립 미세화와 탈산, 탈질을 위하여 티타늄의 함량을 0.015∼0.050%로 제한하였다. 보다 적합한 티타늄의 함량은 0.015∼0.040%이다. 가장 적합한 티타늄의 함량은 0.020∼0.040%이다.

알루미늄(Al)

용해공정에서 탈산제로 사용되며 용강중에 질소와 반응하여 AlN 석축물을 생성시킨다. AlN 석출물은 오스테나이트 결정입도 조대화 방지에 효과적이다. 알루미늄 함량이 적을 경우 AlN석출물 생성이 어려우며 너무 많을 경우 알루미나 계통의 비금속 개재물이 발생되어 피로 특성을 저하함으로 알루미늄 함량을 0.015∼0.050%로 한정하였다. 보다 적합한 알루미늄의 함량은 0.015∼0.040%이다. 가장 적합한 알루미늄의 함량은 0.020∼0.040%이다.

질소(N)

용강 중의 질소는 알루미늄과 반응하여 AlN을 형성시켜 오스테나이트 결정입도를 효과적으로 미세화한다. 질소의 함유량이 너무 적을 경우 AlN 석출물 생성이 어려우며 보론의 고용강화 효과를 크게해 경화능 증대 효과가 너무 크게 발생되며 질소 함량이 많을 경우 질화보론을 형성하여 보론의 고용강화 효과를 저해함으로 질소의 함량을 0.0050∼0.0150%로 한정하였다. 보다 바람직한 질소의 함량은 0.0050∼0.0110%이다. 가장 적합한 함량은 0.0050∼0.0080%이다.

보론강의 제조공정은 제강공정 --> 주조공정 --> 압연공정 --> 단조공정 --> 열처리(조질)공정으로 구성된다. 이를 구체적으로 살펴보면, 제강 공정은 강의 품질을 결정하는 중요한 공정이다. 제강공정은 양질의 고철을 전기로(Electric Arc Furnace)에 장입하여 용해한다. 철의 용융점은 1538℃이므로, 1538℃ 이상의 온도, 바람직하게는 1540℃∼1700℃의 온도 범위에서 용해 공정을 수행한다. 본 발명의 바람직한 구체예에 따르면, 용강의 유동성 향상 및 안정한 용해를 위하여 1640℃로 고철을 용해하고 레이들 훠네스(Ladle Furnace)에서 탄소, 규소, 망간, 크롬, 인, 황, 알루미늄 등의 성분을 상기 명시된 중량비로 첨가한다. 그 후, 진공 탈가스(Vacuum Degasing) 과정에서 유해한 가스 제거 및 비금속 개재물을 억제하고 최소화한다. 그 후, 보론을 투입하고 티타늄을 첨가하여 용강을 안정화한 이후 질소를 투입하여 제강공정을 마무리한다. 이 때, 탄소 0.35∼0.45%, 실리콘 0.20∼0.35%, 망간 0.60∼1.20%, 크롬 0.70∼1.30%, 붕소 0.0015∼0.0030%, 티타늄 0.020∼0.040%, 알루미늄 0.020∼0.040% 및 잔부의 철 및 제강 공정에서 필수적으로 동반되는 불순물(인 0.030% 이하, 황(S) 0.030% 이하)로 구성된 조성비에서, 질소의 함량이 0.0050∼0.0080%의 함량으로 유지될 경우 안정된 경화능을 갖는 중탄소보론강이 안정적으로 제조되었다. 제강된 용강을 주형(Mold)에 주입하여 연속주조기를 통과하면서 냉각, 응고시켜 원하는 형태로 주조하였다. 본 발명에서는, 테스트를 위해 160 X 160 mm²의 빌레트로 제조하였다. 연속주조기에서 생산된 빌레트를 전기 가열로에서 가열한 후, 2개의 롤(Roll) 사이를 통과시키는 압연공정을 거쳐 소정 길이(예: 58 mm)의 원형 봉강을 제조하였다. 압연된 원형강을 톱 절단기(Band Sow)에서 절단하여 절단된 원형강을 전기 가열로에서 가열한 후 단조기에서 단조하여 자동차 차축에 조립되어 사용되는 액슬 샤프트와 같은 차량 부품으로 제조하였다. 액슬 샤프트로 제조된 단조품을 열처리 전기로에서 오일로 담금질하고, 공냉뜨임으로 이어지는 조질 열처리를 실시하여 액슬 샤프트와 같은 최종 차량 부품을 제조하였다. 조질 열처리후 얻어진 최종 강의 조직은 템퍼이드 마르텐사이트 조직 구조를 가졌으며, 오스테나이트 결정입도는 최소 7 이상이었다.

이하, 첨부된 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

실시예

양질의 고철을 전기로에 장입하여 1640℃에서 용해하였다. 레이들 훠네스에서 아래의 표 1에 도시된 함량으로 탄소, 규소, 망간, 크롬, 인, 황, 알루미늄 등의 성분을 조정하였다. 그 이후 진공 탈가스(Vacuum Degasing) 공정을 수행하여 유해한 가스를 제거하고 비금속 개재물을 최소화하였다. 보론을 투입하고 티타늄을 첨가하여 용강을 안정화시키고, 질소를 투입하여 제강공정을 마무리한다.

아래의 표 1은 제강공정을 거친 후 얻어진 강괴의 성분 및 이의 조성비를 보여준다.

이 강괴를 1180℃로 가열하여 열간압연을 거쳐 원형강으로 제조한후 강재의 경화능을 알아보기 위하여 강의 한쪽끝 퀀칭 방법의, 경화능 시험방법(조미니 시험)에 따라 시험을 실시하였으며 그 결과를 아래 표 2에 정리하였다.

표 2의 시험결과와 같이 대조강 A와 B의 조미니 시험치의 경도 편차는 최소 HRC 3포인트에서 최대 16포인트의 엄청난 조미니 편차가 발생되었으나, 발명강 C와 D의 조미니 시험치 경도 편차는 HRC 1포인트 이내로 편차가 거의 없는 것으로 확인 되었다.

대조강 A와 B의 조미니 시험치의 과도한 편차가 발생된 것은, 대조강 A는 질소 함유량이 거의 없어 보론의 고용강화 효과에 따른 것으로 판단되며, 대조강 B는 질소의 함유량이 많아 보론의 고용강화 효과를 저해한 것으로 판단된다. 발명강 C 및 D는 미량의 적정한 질소함량으로 조미니 편차가 없는 경화능이 안정된 강재가 제조된 것이다. 따라서 보론강의 적정 질소 함량 관리가 보론강 경화능에 필수요건임을 입증하였다. 조미니 편차가 과도하게 발생될 경우 열처리의 결함(경화능이 과도하게 높으면 균열과 경도 상승 및 조직 불균일, 경화능이 낮으면 경도저하 및 조직 불균일)이 발생되며 품질이 불안정하고 제품의 신뢰성 저하와 더불어 관리비용이 증대된다.

대조강과 발명강의 오스테나이트 결정입도를 알아보기 위하여 오스테나이트 결정입도 시험방법에 따라 대조강과 발명강을 각각 가로 30 mm, 세로 30 mm, 두께 15 mm의 시험편을 900℃의 전기로에서 4시간 유지한 후 소입하고 시험편을 폴리싱하고 계면 활성제 및 피크린산에 부식하여 결정입도를 시험하였으며 그 결과를 아래의 표 3에 정리하였다.

대조강 A X100	대조강 B X100

입도번호 1-4(부적합함)	입도번호 1-4(부적합함)
발명강 C X100	발명강 D X100

입도번호 8(적합함)	입도번호 8(적합함)

표 3의 시험결과와 같이 대조강 A와 B는 결정입도가 조대하고 발명강 C와 D는 결정입도가 미세하게 나타났다 대조강은 티타늄과 알루미늄이 함유되지 않아 결정입도가 조대한 것으로 판단되며, 발명강은 미량의 알루미늄과 티타늄, 질소 첨가로 결정입도가 미세한 것으로 판단된다. 결정입도가 조대한 강재는 충격강도 내구성 기타 기계적 성질이 미세한 입도를 가진 강재에 비해 상당히 저하되어 제품의 품질이 불안정 하고 제품 신뢰성과 안정성의 보증이 불가능하다.

대조강과 발명강을 자동차 대형버스와 대형 트럭의 차축에 조립되는 액슬 샤프트의 제품 제조를 위하여 일정한 길이로 벤드소우 절단기계에서 절단하고, 1180℃로 가열하여, 업셋단조기에서 단조하였다, 단조 작업된 액슬 샤프트의 기계적 성질 개선과 단조응력 제거를 위하여, 전기로에서 850℃로 4시간 가열하여 오일에 담금질한 후 580℃로 4시간동안 가열 유지한 후, 공냉뜨임으로 이어지는 조질 열처리를 실시하였으며, 조질 열처리 후 얻어진 최종 강의 조직은 템퍼이드 마르텐사이트 조직이었으며, 이것에 대한 경도검사 결과를 아래 표 4에 나타내었다.

표 4의 시험 결과와 같이 대조강재로 제조된 제품의 경도편차는 HB70이 발생하였으며 대조강B 제품은 경도 규정치에 미달하였다. 이는 대조강의 과도한 경화능 편차로 인한 것으로서, 경화능의 과도한 편차는 열처리후 경도편차 및 품질불안정의 주요인임을 입증한 것이다. 이에 반해 발명강 제품의 경도는 동일한 값을 나타냈으며, 이는 소재의 경화능이 유사하였기 때문인 것으로 판단된다. 안정되고 고른 경화능을 가진 강재의 열처리 경도값은 일정하므로, 품질이 안정된 제품제조와 공급을 위해서는 경화능의 관리가 중요하다. 대조강 제품과 발명강 제품에 대한 기계적 성질을 평가하기 위하여 위의 표 4 제품에서 인장시험편 및 충격시험편을 채취하여 기계적 성질을 시험하였으며 그 결과는 표 5와 같다.

표 5의 기계적 성질 시험 결과에서 알 수 있는 바와 같이 대조강은 기계적 성질 평가항목 모두가 급격한 편차가 발생되었을 뿐 아니라, 기준치를 벗어난 항목이 있으므로 제품에 대한 품질보증이 불가능하다. 발명강은 기계적 성질 값이 거의 유사하고 고른 분포로 나타났으며, 미세한 결정입도가 유지되어 충격강도가 대조강 대비 최대 54% 가량 우수한 것으로 확인되어 기계적 성질이 우수한 강재임을 다시 한번 입증시켰다.

미량의 보론과 티타늄, 알루미늄, 질소를 첨가한 발명강을 자동차 및 중장비 부품의 조질 강재로 가장 많이 사용되는 SCM440H(중탄소 크롬 몰리브덴 강)류의 대체용 강재로서의 사용을 검토하기 위해 시판되는 SCM440H 봉강의 강재를 구입하여 발명강과 비교시험하였으며 비교시험 결과를 표 6(화학성분), 표 7(경화능 시험결과), 표 8(조질 경도 시험결과), 표 9(기계적 성질 시험결과)에 정리하였다.

표 6(화학성분), 표 7(경화능 시험결과), 표 8(조질 경도 시험결과), 표 9(기계적 성질 시험결과)에서 알 수 있는 바와 같이, 발명강과 SCM440H 재질의 경화능은 유사하였다. 21∼23 PPM의 붕소가 함유된 발명강이 몰리브덴 0.20%가 함유된 SCM440H 재질과 경화능이 거의 동일하며 조질 열처리 경도, 기계적 성질도 유사하게 나타나, 발명강이 SCM440H, SCM435H, SCM445H 등의 중탄소크롬 몰리브덴 강재를 대체하여 사용가능함을 보여준다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 우수한 기계적 성질과 안정된 경화능을 갖는 미세합금 중탄소보론강은 미량의 티타늄, 알루미늄, 질소를 첨가하여 기존 보론강의 고질적 문제점인 급격한 경화능의 편차를 해결한 것으로써, 제품의 경도와 기계적 성질 편차가 없는 우수한 제품을 얻을 수 있다. 또한, 제강 로트별 경화능이 일정하여 관리비용이 절감될 뿐 아니라, 경화능 편차에 따라 열처리시 발생되는 균열, 경도 부족 등의 부적합 요인을 제거하였다. 특히 본 발명강은 미세한 결정입도를 유지하여 대조강 대비 최대 54%가량의 충격 강도를 증대시킴으로써, 내구성, 피로강도가 획기적으로 증대되는 제품을 얻을 수 있다. 그리고 크롬 몰리브덴 강종에 대체사용이 가능하여 고가의 합금원소를 절감할 수 있어, 원가절감과 더불어 우수하고 안전한 부품을 제공할 수 있으므로, 자동차 중장비 등의 산업 발전에 크게 기여하는 강재를 얻을 수 있다.

Claims

중량비로써, 탄소(C) 0.25∼0.55%, 실리콘(Si) 0.15∼0.35%, 망간(Mn) 0.50∼1.50%, 크롬(Cr) 0.2∼1.50%, 붕소(B) 0.0010∼0.0050%, 티타늄(Ti) 0.015∼0.050%, 알루미늄 (Al) 0.015∼0.050%, 질소(N) 0.005∼0.0015, 불순물로서 인(P) 0.030% 이하, 황(S) 0.030% 이하 및 잔부의 철을 함유하고, 템퍼이드 마르텐사이트 조직을 갖는, 기존의 크롬-몰리브덴 합금강(SCM) 강재의 대체 사용을 위한, 차량부품용 중탄소보론강.
제1항에 있어서, 상기 차량부품용 중탄소보론강이, 중량비로서, 탄소(C) 0.35∼0.50%, 실리콘(Si) 0.15∼0.35%, 망간(Mn) 0.55∼1.40%, 크롬(Cr) 0.65∼1.40%, 붕소(B) 0.0010∼0.0040%, 티타늄(Ti) 0.015∼0.040%, 알루미늄(Al) 0.015∼0.040%, 질소(N) 0.0050∼0.0110%, 불순물로서 인(P) 0.030% 이하, 황(S) 0.030% 이하 및 잔부의 철을 함유하는 것을 특징으로 하는 차량부품용 중탄소보론강.
제1항에 있어서, 상기 차량부품용 중탄소보론강이, 중량비로서, 탄소(C) 0.35∼0.45%, 실리콘(Si) 0.20∼0.35%, 망간(Mn) 0.60∼1.20%, 크롬(Cr) 0.70∼1.30%, 붕소(B) 0.0015∼0.0030%, 티타늄(Ti) 0.020∼0.040%, 알루미늄(Al) 0.020∼0.040%, 질소(N) 0.0050∼0.0080%, 불순물로서 인(P) 0.030% 이하, 황(S) 0.030% 이하 및 잔부의 철을 함유하는 것을 특징으로 하는 차량부품용 중탄소보론강.
제1항에 있어서, 상기 차량부품용 중탄소보론강의 오스테나이트 결정입도가 입도번호 7 이상이고, 몰리브덴을 함유하지 않은 채, 기존의 SCM440H, SCM435H 및 SCM445H의 대체제인 것을 특징으로 하는 차량부품용 중탄소보론강.