KR20120070603A - High-toughness abrasion-resistant steel and manufacturing method therefor - Google Patents

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Abstract

(과제) 가공성이 양호하고, 또한 제조 조건에 특성이 좌우되기 어려운 고인성 내마모강의 제공.
(해결 수단) 질량%로, C:0.15?0.25%, Si:0.1?1.0%, Mn:0.4?1.3%, P:0.015% 이하, S:0.005% 이하, Cr:0.2?0.9%, Nb:0.005?0.03%, Ti:0.005?0.03%, B:0.0003?0.004%, Al:0.005?0.08% 및 N:0.005% 이하를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 하기 (1)식 및 (2)식을 만족하고, 표면 경도가 브리넬 경도로 HBW400?500인 것을 특징으로 하는 고인성 내마모강 및 그 제조 방법. 또한, Cu, Ni, Mo, V의 원소 중 1종 또는 2종 이상을 함유해도 된다.
DI/t=0.5?15.0…(1)식
Ms≤430…(2)식
여기서, t는 강의 판 두께(mm), DI는 담금질성 지수, Ms는 마르텐사이트 변태 개시 온도이다.
(Problem) Providing highly tough wear-resistant steel whose workability is good and a characteristic does not depend on manufacturing conditions.
(Measures) In mass%, C: 0.15-0.25%, Si: 0.1-1.0%, Mn: 0.4-1.3%, P: 0.015% or less, S: 0.005% or less, Cr: 0.2-0.9%, Nb: 0.005% to 0.03%, Ti: 0.005% to 0.03%, B: 0.0003% to 0.004%, Al: 0.005% to 0.08%, and N: 0.005% or less, and are made of residual Fe and unavoidable impurities. And (2) satisfying the above formula, and having a surface hardness of Brinell hardness, HBW400 to 500, and a high toughness wear-resistant steel and a method of manufacturing the same. Moreover, you may contain 1 type, or 2 or more types of elements of Cu, Ni, Mo, and V.
DI / t = 0.5-15.0... (1)
Ms≤430... (2)
Where t is the steel plate thickness (mm), DI is the hardenability index, and Ms is the martensite transformation start temperature.

Description

고인성 내마모강 및 그 제조 방법{HIGH-TOUGHNESS ABRASION-RESISTANT STEEL AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}High toughness wear-resistant steel and manufacturing method thereof {HIGH-TOUGHNESS ABRASION-RESISTANT STEEL AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}

본 발명은, 예를 들면 토목, 광산용의 건설기계나 대형의 산업 기계와 같은, 내마모성이 요구되는 기계의 구성 부재로서 이용하는데 적절한, 고인성 내마모강 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high toughness wear resistant steel suitable for use as a structural member of a machine that requires wear resistance, such as, for example, civil engineering, mining construction machinery or large industrial machinery.

기계의 구성 부재의 내마모성은 그 표면 경도에 강하게 지배되는 점에서, 예를 들면 토목, 광산용의 건설기계나 대형의 산업 기계와 같은, 내마모성이 요구되는 기계의 구성 부재에는, 고경도강이 적용된다. 근년에는, 한랭지에서의 광산 개발이 활발해져, 이에 따라 한랭지에서 사용되는 건설기계의 수요가 증가하고 있다. 이러한 한랭지에서의 사용을 고려하여, 내마모강에도 저온 인성이 요구되고 있다. 이에 더해, 우수한 가공성을 구비해 이루어지는, 이러한 내마모강의 요구도 높아지고 있다.Since the wear resistance of the constituent members of the machine is strongly controlled by the surface hardness thereof, high hardness steel is applied to the constituent members of machines requiring wear resistance, such as, for example, civil engineering, mining construction machinery, and large industrial machinery. . In recent years, the development of mines in cold districts has been active, and the demand for construction machinery used in cold districts has increased accordingly. In consideration of use in such cold regions, low temperature toughness is required for wear resistant steels. In addition, the demand of such wear-resistant steel which is equipped with the outstanding workability is also increasing.

예를 들면, 고인성화의 과제를 해결하기 위해서, 특허 문헌 1에, 성분계와 가열 압연, 열처리의 최적화에 의해, 고경도와 고인성을 양립시키는 방법이 제안되어 있다.For example, in order to solve the problem of high toughness, Patent Document 1 proposes a method of achieving both high hardness and high toughness by optimizing a component system, hot rolling, and heat treatment.

또, 특허 문헌 2에는, 미재결정역의 압하를 통한 오스테나이트립의 형태 제어, 및 직접 담금질을 이용하는 것에 의한 고인성화가 제안되어 있다.In addition, Patent Document 2 proposes a form control of austenite grains through the reduction of unrecrystallized regions, and high toughening by direct quenching.

일본국 특허 공개 평 09-118950호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 09-118950 일본국 특허 공개 2002-80930호 공보Japanese Patent Publication No. 2002-80930

그러나, 특허 문헌 1에서 제안된 방법은, 한랭지에서의 사용을 시야에 넣은 것이 아니라, 한랭지에서의 사용을 고려한 경우에는, 충분하다고 할 수 있는 인성을 확보할 수 있는 것은 아니다.However, the method proposed in Patent Literature 1 does not put the use in the cold district into the field of view, and when the use in the cold district is considered, the toughness which can be said to be sufficient cannot be secured.

또, 특허 문헌 2에서 제안된 방법에서는, 미재결정역에서의 압하량을 크게 취할 필요가 있어서, 제조 조건에 큰 제약을 받는다. 또, 압하의 침투하기 어려운 후육재의 제조에는 적합하지 않다.Moreover, in the method proposed by patent document 2, it is necessary to make large the amount of reduction in a non-recrystallization area | region, and is severely restrict | limited by manufacturing conditions. Moreover, it is not suitable for manufacture of a thick material which is hard to penetrate under pressure.

또한, 이러한 방법은, 모두 내마모성강의 가공성의 향상에 대해서는, 고려되어 있지 않다.In addition, all of these methods are not considered about the improvement of the workability of wear-resistant steel.

본 발명의 목적은, 이러한 상황을 감안하여, 한랭지에서도 사용이 가능한 인성을 갖고, 가공성이 양호하고, 또한 제조 조건에 특성이 좌우되기 어려운 고인성 내마모강과 그 제조 방법을 제공하는 데에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION In view of such a situation, an object of the present invention is to provide a highly tough wear-resistant steel having a toughness that can be used even in cold regions, having good workability, and in which characteristics are hardly influenced by manufacturing conditions, and a method for producing the same.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 연구를 거듭한 결과, 다음의 (a)?(h)의 지견을 얻었다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM The present inventors earned the knowledge of the following (a)-(h) as a result of earnestly researching in order to solve the said subject.

(a) 일반적으로 경도가 높을수록 인성은 저하하는 경향에 있는데, 내마모강의 경우에는, 내마모성을 확보하기 위해서 일정한 경도가 필요하다. 이 때문에, 내마모성, 인성, 가공성을 여러 가지 검토한 결과, 내마모성, 인성, 가공성을 병립할 수 있는 경도 범위가 존재함을 발견했다.(a) Generally, the higher the hardness, the more the toughness tends to decrease. In the case of wear-resistant steel, a certain hardness is required in order to secure wear resistance. For this reason, as a result of examining various wear resistance, toughness, and workability, it was found that there exists a hardness range in which wear resistance, toughness, and workability can be parallel.

(b) 그리고, 경도 제어를 위해서는, C량을 제어하면 된다. 단, 보다 안정된 인성을 얻기 위해서는, 경도 제어만으로는 충분하지 않고, 담금질성도 제어해야 한다. 즉, 저렴하게 내마모강을 제조하려고 한 경우, 마르텐사이트 조직을 이용하는 것이 일반적이나, 담금질성이 부족하여 상부 베이 나이트 조직이 생성된 경우, 크게 인성이 열화하기 때문에, 일정 이상의 담금질성을 갖게 해야 한다. 그래서, 판 두께가 증가하면 담금질이 어려워지기 때문에, 단순히 일정한 담금질성을 증가시킬 뿐만 아니라, 판 두께에 따른 담금질성이 필요하게 된다.(b) And in order to control hardness, what is necessary is just to control C amount. However, in order to obtain more stable toughness, hardness control alone is not enough, and hardenability must also be controlled. In other words, when trying to manufacture abrasion-resistant steel at low cost, it is common to use martensitic structure, but when the upper bainite structure is formed due to lack of hardenability, toughness deteriorates greatly, and thus it is necessary to have a certain hardenability. do. Therefore, when the plate thickness increases, hardening becomes difficult, and not only increases a certain hardenability but also requires hardenability according to plate thickness.

(c) 이와 같이, 경도 및 원하는 조직을 얻기 위해서, 판 두께에 따른 담금질성을 강재에 줌으로써, 내마모성과 저온 인성과 가공성을 병립할 수 있음을 발견했다.(c) Thus, in order to obtain hardness and desired structure, it was found that by providing the steel material with hardenability according to the plate thickness, wear resistance, low temperature toughness and workability can be combined.

구체적으로는, C량을 비롯하여 강 조성을 규정함과 더불어, 표면 경도를 소정 범위로 규정하고, 담금질성의 판 두께와의 비 및 마르텐사이트 변태 개시 온도를 규정한다.Specifically, while defining the steel composition including the amount of C, the surface hardness is defined in a predetermined range, the ratio with the quenchable sheet thickness, and the martensite transformation start temperature.

또한, 담금질성의 판 두께와의 비는, 내마모강으로서, 판 두께에 따른 적정한 담금질성을 확보하기 위해서 필요한 범위가 되도록 규정하는 것은, 판 두께 t가 커지면 판 두께 중심부의 담금질성이 저하하는 부분, 강 중의 합금 성분의 함유량이 증가함으로써 담금질성을 유지할 수 있는 것의 용접성과 가공성을 해칠 우려가 있기 때문이다.In addition, the ratio with the quenchable sheet thickness is an abrasion resistant steel, and it is prescribed | regulated so that it may become a range which is necessary in order to ensure the appropriate quenchability according to plate thickness, The part which hardenability of the center part of a plate thickness falls when plate | board thickness t becomes large. It is because there exists a possibility that the weldability and workability of the thing which can maintain hardenability will increase by increasing content of the alloy component in steel.

또, 마르텐사이트 변태 개시 온도를 규정하는 것은, 마르텐사이트 변태 개시 온도가 낮을수록 마르텐사이트가 생성하는 온도를 저하시킬 수 있는 데다가, 마르텐사이트 이외의 조직으로서 베이 나이트 조직이 생성될 때에, 하부 베이 나이트 조직이 생성되기 쉬워지므로, 고인성이 쉽게 얻어지기 때문이다.In addition, defining the martensite transformation start temperature can lower the temperature generated by the martensite as the martensite transformation start temperature is lower, and when the bayite structure is formed as a structure other than martensite, This is because tissues are easily generated, and high toughness is easily obtained.

(d) 구체적인 강 조성은, 질량%로, C:0.15?0.25%, Si:0.1?1.0%, Mn:0.4?1.3%, P:0.015% 이하, S:0.005% 이하, Cr:0.2?0.9%, Nb:0.005?0.03%, Ti:0.005?0.03%, B:0.0003?0.004%, Al:0.005?0.08% 및 N:0.005% 이하를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 또한, 임의 첨가 성분으로서, 질량%로, Cu:0.5% 이하, Ni:0.5% 이하, Mo:0.5% 이하, V:0.08% 이하의 원소 중 1종 또는 2종 이상을 함유시켜도 된다.(d) Specific steel composition is mass%, C: 0.15-0.25%, Si: 0.1-1.0%, Mn: 0.4-1.3%, P: 0.015% or less, S: 0.005% or less, Cr: 0.2-0.9 %, Nb: 0.005 to 0.03%, Ti: 0.005 to 0.03%, B: 0.0003 to 0.004%, Al: 0.005 to 0.08%, and N: 0.005% or less, and are made of residual Fe and unavoidable impurities. Moreover, you may contain 1 type (s) or 2 or more types of elements of Cu: 0.5% or less, Ni: 0.5% or less, Mo: 0.5% or less, V: 0.08% or less as an arbitrary addition component.

(e) 강의 표면 경도에 대해서는, 기계 가공이 용이하며 또한 내마모성강으로서 사용할 수 있는 경도로서, 구체적으로는, 브리넬 경도로 HBW400?500으로 할 필요가 있다.(e) The surface hardness of the steel is a hardness that can be easily machined and can be used as an abrasion resistant steel. Specifically, it is necessary to set HBW400 to 500 for Brinell hardness.

(f) 담금질성의 판 두께와의 비 및 마르텐사이트 변태 개시 온도에 대해서는, 담금질성 지수 DI의 판 두께 t(mm)와의 비 DI/t가 하기의 (1)식을 만족함과 더불어, 마르텐사이트 변태 개시 온도 Ms가 하기의 (2)식을 만족할 필요가 있다.(f) The ratio of the quenchable sheet thickness and the martensite transformation start temperature is such that the ratio DI / t of the quenchability index DI to the plate thickness t (mm) satisfies the following Equation (1) and the martensite transformation: It is necessary for start temperature Ms to satisfy following formula (2).

DI/t=0.5?15.0…(1)식DI / t = 0.5-15.0... (1)

Ms≤430…(2)식Ms≤430... (2)

여기서, t는 강의 판 두께(mm), DI는 담금질성 지수, Ms는 마르텐사이트 변태 개시 온도이다.Where t is the steel plate thickness (mm), DI is the hardenability index, and Ms is the martensite transformation start temperature.

또한, 담금질성 지수 DI는, 강의 화학 성분에 의존하며, 하기의 (3)식으로 계산할 수 있다. 본래는 이상 임계 직경을 의미하며, 환봉에 이상적인 냉각에 의한 담금질을 행했을 때, 환봉의 중심부의 50%가 마르텐사이트 조직이 되는 직경이다. 따라서, 담금질성 지수로서 전용할 수 있는 것이다.In addition, hardenability index DI depends on the chemical composition of steel, and can be computed by following formula (3). Originally, it means an abnormal critical diameter, and when quenching by cooling which is ideal for a round bar is performed, 50% of the center part of a round bar becomes a martensite structure. Therefore, it can be converted into a hardenability index.

DI=9.238

Figure pct00001
(1+0.64Si)(1+4.1Mn)(1+0.27Cu)(1+0.5Ni)(1+2.33Cr)(1+3.14Mo)…(3)식DI = 9.238
Figure pct00001
(1 + 0.64Si) (1 + 4.1Mn) (1 + 0.27Cu) (1 + 0.5Ni) (1 + 2.33Cr) (1 + 3.14Mo)... (3) Expression

여기서, 식 중의 원소 기호는 강 중의 각각의 원소의 함유량(질량%)을 나타낸다.Here, the element symbol in a formula shows content (mass%) of each element in steel.

또, 마르텐사이트 변태 개시 온도 Ms는 담금질 냉각시의 마르텐사이트 변태 개시 온도(℃)이며, 이것도 강의 화학 성분에 의존하고, 하기의 (4)식으로 계산할 수 있다.In addition, martensite transformation start temperature Ms is martensite transformation start temperature (degreeC) at the time of quenching cooling, and this also can be calculated by following formula (4) depending on chemical composition of steel.

Ms=521-353xC-22xSi-24xMn-27xNi-18xCr-8xCu-16xMo…(4)식Ms = 521-353xC-22xSi-24xMn-27xNi-18xCr-8xCu-16xMo. (4) expression

여기서, 식 중의 원소 기호는 강 중의 각각의 원소의 함유량(질량%)을 나타낸다.Here, the element symbol in a formula shows content (mass%) of each element in steel.

(g) 다음에, 우수한 인성을 얻으려면 마르텐사이트를 주체로 한 조직, 구체적으로는 마르텐사이트 비율을 70% 이상으로 하는 조직으로 하는 것이 바람직하다.(g) Next, in order to obtain excellent toughness, it is preferable to set it as the structure mainly having martensite, specifically, the structure which makes a martensite ratio 70% or more.

그러나, 마르텐사이트 조직은 가공성을 저하시키는 원인이 된다. 또, 강 중의 탄소 함유량도 가공성을 저하하는 원인이 된다. 따라서, 우수한 가공성을 갖는 고인성 내마모강으로 하기 위해서, 마르텐사이트 비율 M과 탄소 함유량의 곱을 23 이하로 하는 것이 바람직하다.However, martensite structure causes a decrease in workability. Moreover, carbon content in steel also becomes a cause which reduces workability. Therefore, in order to set it as the high toughness wear-resistant steel which has the outstanding workability, it is preferable to make the product of martensite ratio M and carbon content 23 or less.

(h) 이러한 경도 및 마이크로 조직 및 판 두께에 따른 담금질성을 갖는 강은, 상술한 강 조성을 갖는 슬래브로부터, 다음의 (i) 또는 (ii) 중 어느 한 방법에 의해 제조할 수 있다.(h) Steel having hardenability according to such hardness and microstructure and sheet thickness can be produced by any of the following methods (i) or (ii) from slabs having the above-described steel composition.

(i) 900?1200℃의 온도로 가열하고, 계속 열간 압연을 행하고, 1000℃ 이하의 온도에서 압연을 행하고, Ar3점-100℃ 이상 또한 Ar3+150℃ 이하의 온도에서 압연을 완료 후 냉각하고, 그 후 Ac3점 이상 또한 950℃ 이하의 온도로 재가열 후, 수냉하는 「재가열 담금질」에 의한 방법.(i) 900? heating up to 1200 ℃, and still subjected to hot rolling, subjected to rolling at a temperature not higher than 1000 ℃, Ar 3 and above -100 ℃ also cooled after the completion of the rolling at a temperature not higher than Ar 3 + 150 ℃ , and then after re-heating to a temperature not higher than the Ac 3 point or higher ℃ 950 also, the method according to "reheating quenching" to the water-cooled.

(ii) 900?1200℃의 온도로 가열하고, 계속 열간 압연을 행하고, 1000℃ 이하의 온도에서 압연을 행하고, Ar3점 이상 또한 Ar3+150℃ 이하의 온도에서 압연을 완료 후, Ar3점 이상의 온도에서 냉각 속도 3.0℃/sec 이상으로 강판의 표면 온도로 200℃ 이하까지 냉각하는 「직접 담금질」에 의한 방법.(ii) 900? heating up to 1200 ℃, and still subjected to hot rolling, subjected to rolling at a temperature not higher than 1000 ℃, Ar 3 point or more and after the completion of the rolling at a temperature not higher than Ar 3 + 150 ℃, Ar 3 point The method by the "direct quenching" which cools to 200 degrees C or less by the surface temperature of a steel plate by cooling rate 3.0 degrees C / sec or more at the above temperature.

본 발명은 상기 지견에 의거하여 이루어진 것이며, 그 요지로 하는 부분은 하기의 (1)?(5)에 나타낸 바와 같다.This invention is made | formed based on the said knowledge, The part made into the summary is as showing to following (1)-(5).

(1) 질량%로, C:0.15?0.25%, Si:0.1?1.0%, Mn:0.4?1.3%, P:0.015% 이하, S:0.005% 이하, Cr:0.2?0.9%, Nb:0.005?0.03%, Ti:0.005?0.03%, B:0.0003?0.004%, Al:0.005?0.08% 및 N:0.005% 이하를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 하기 (1)식 및 (2)식을 만족하고, 표면 경도가 브리넬 경도로 HBW400?500인 것을 특징으로 하는 고인성 내마모강.(1) In mass%, C: 0.15-0.25%, Si: 0.1-1.0%, Mn: 0.4-1.3%, P: 0.015% or less, S: 0.005% or less, Cr: 0.2-0.9%, Nb: 0.005 ? 0.03%, Ti: 0.005? 0.03%, B: 0.0003? 0.004%, Al: 0.005? 0.08%, and N: 0.005% or less, and are composed of the balance Fe and unavoidable impurities, and are represented by the following formula (1) and The high toughness wear-resistant steel which satisfy | fills Formula (2), and surface hardness is Brinell hardness HBW400-500.

DI/t=0.5?15.0…(1)식DI / t = 0.5-15.0... (1)

Ms≤430…(2)식Ms≤430... (2)

여기서, t는 강의 판 두께(mm), DI는 담금질성 지수, Ms는 마르텐사이트 변태 개시 온도이며, DI 및 Ms는 각각, 하기의 (3)식 및 (4)식에 의거하여 계산된다. 또한, 식 중의 원소 기호는 강 중의 각각의 원소의 함유량(질량%)을 의미한다.Here, t is the plate thickness (mm) of steel, DI is a hardenability index, Ms is martensite transformation start temperature, DI and Ms are computed based on following formula (3) and (4), respectively. In addition, the element symbol in a formula means content (mass%) of each element in steel.

DI=9.238

Figure pct00002
(1+0.64Si)(1+4.1Mn)(1+0.27Cu)(1+0.5Ni)(1+2.33Cr)(1+3.14Mo)…(3)식DI = 9.238
Figure pct00002
(1 + 0.64Si) (1 + 4.1Mn) (1 + 0.27Cu) (1 + 0.5Ni) (1 + 2.33Cr) (1 + 3.14Mo)... (3) Expression

Ms=521-353xC-22xSi-24xMn-27xNi-18xCr-8xCu-16xMo…(4)식Ms = 521-353xC-22xSi-24xMn-27xNi-18xCr-8xCu-16xMo. (4) expression

(2) 마이크로 조직 중의 마르텐사이트 비율 M이 70% 이상이고, 또한 하기 (5) 식을 만족하는 것을 특징으로 하는, 상기 (1)의 고인성 내마모강.(2) The high toughness wear-resistant steel of said (1) characterized by the martensite ratio M in a microstructure being 70% or more, and satisfy | filling following formula (5).

M×C≤23…(5)식M x C≤23... (5)

여기서, M은 마르텐사이트 비율(%)을, 그리고, C는 강 중의 탄소의 함유량(질량%)을 나타낸다.Here, M represents the martensite ratio (%), and C represents the content (mass%) of carbon in the steel.

(3) 또한, 질량%로, Cu:0.5% 이하, Ni:0.5% 이하, Mo:0.5% 이하, V:0.08% 이하의 원소 중 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)의 고인성 내마모강.(3) In addition, in mass%, one or two or more of Cu: 0.5% or less, Ni: 0.5% or less, Mo: 0.5% or less, and V: 0.08% or less are contained. High toughness wear resistant steel of 1) or (2).

(4) 상기 (1)?(3) 중 어느 하나에 기재된 화학 조성을 갖는 슬래브를 900?1200℃의 온도로 가열하고, 1000℃ 이하의 온도에서 압연을 행하고, Ar3점-100℃ 이상 또한 Ar3+150℃ 이하의 온도에서 압연을 완료 후 냉각하고, 그 후 Ac3점 이상 또한 950℃ 이하의 온도로 재가열 후, 수냉하는 것을 특징으로 하는 고인성 내마모강의 제조 방법.4 (1)? (3) of heating a slab having the chemical composition according to any one at a temperature of 900? 1200 ℃, and subjected to rolling at a temperature not higher than 1000 ℃, Ar 3 and above -100 ℃ also Ar 3 + cooling after the completion of the rolling at a temperature not higher than 150 ℃, and then Ac 3 point or more and then reheated to a temperature below 950 ℃, said method characterized in that a water-cooled production toughness river wear resistance.

(5) 상기(1)?(3) 중 어느 하나에 기재된 화학 조성을 가지는 슬래브를 900?1200℃의 온도로 가열하고, 1000℃ 이하의 온도에서 압연을 행하고, Ar3점 이상 또한 Ar3+150℃ 이하의 온도에서 압연을 완료 후, Ar3점 이상의 온도에서 냉각 속도 3.0℃/sec 이상으로 강판의 표면 온도로 200℃ 이하까지 냉각하는 것을 특징으로 하는 고인성 내마모강의 제조 방법.5 (1)? (3) of the slab having the chemical composition as described in any one, and heated to a temperature of 900? 1200 ℃, subjected to rolling at a temperature not higher than 1000 ℃, Ar 3 point or more and Ar 3 + 150 ℃ After finishing rolling at the following temperature, it cools to 200 degrees C or less at the surface temperature of a steel plate with cooling rate 3.0 degreeC / sec or more at the temperature of 3 or more Ar, The manufacturing method of the high toughness wear-resistant steel characterized by the above-mentioned.

본 발명에 의해, 한랭지에서도 사용이 가능한 인성을 갖고, 가공성이 양호하며, 또한 제조 조건에 특성이 좌우되기 어려운 고인성 내마모강이 얻어진다.According to the present invention, a high toughness wear-resistant steel having toughness which can be used even in cold regions, good workability and in which characteristics are hardly influenced by manufacturing conditions is obtained.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.

1. 본 발명에 따른 고인성 내마모강의 화학 조성에 대해서1. Chemical composition of high toughness wear resistant steel according to the present invention

먼저, 본 발명에 따른 고인성 내마모강의 화학 조성을, 상술한 바와 같이 규정하는 이유를 상세하게 설명한다. 또한, 각 원소의 함유량을 나타내는 「%」는 「질량%」를 의미한다.First, the reason for defining the chemical composition of the high toughness wear-resistant steel which concerns on this invention as mentioned above is demonstrated in detail. In addition, "%" which shows content of each element means the "mass%."

C:0.15?0.25%C: 0.15-0.25%

C는, 표면 경도의 향상에 가장 유효한 원소이며, 저렴하다. 단, C함유량이 0.15% 미만이면, 다른 합금 원소의 함유량을 늘려, 경도를 보충할 필요가 생기기 때문에, 비용이 증가한다. 한편, C함유량이 0.25%를 넘으면 경도가 너무 높아지므로, 인성이 열화한다. 따라서, C함유량을 0.15?0.25%로 한다. C함유량의 하한은 바람직하게는 0.17%이다. 또, C함유량의 상한은 바람직하게는 0.22%이다.C is the most effective element for improving the surface hardness and is inexpensive. However, when C content is less than 0.15%, since it is necessary to increase content of another alloying element and to supplement hardness, cost will increase. On the other hand, when C content exceeds 0.25%, hardness will become high too much, and toughness will deteriorate. Therefore, C content is made into 0.15 to 0.25%. The lower limit of the C content is preferably 0.17%. In addition, the upper limit of the C content is preferably 0.22%.

Si:0.1?1.0%Si: 0.1 to 1.0%

Si는, 표면 경도의 향상에 기여하는 원소이다. 단, Si함유량이 0.1% 이하에서는 표면 경도의 향상 효과가 불충분하며, 한편, Si함유량이 1.0%를 넘으면 인성이 열화한다. 따라서, Si함유량을 0.1?1.0%로 한다. Si함유량의 하한은 바람직하게는 0.2%이다. 또, Si함유량의 상한은 바람직하게는 0.8%이다.Si is an element which contributes to the improvement of surface hardness. However, when the Si content is 0.1% or less, the effect of improving the surface hardness is insufficient. On the other hand, when the Si content exceeds 1.0%, the toughness deteriorates. Therefore, Si content is made into 0.1 to 1.0%. The lower limit of the Si content is preferably 0.2%. In addition, the upper limit of the Si content is preferably 0.8%.

Mn:0.4?1.3%Mn : 0.4? 1.3%

Mn은, 담금질성의 향상을 통해서, 표면 경도를 향상시키는 원소이다. 단, Mn함유량이 0.4% 미만에서는, 다른 합금 원소의 함유량을 늘려, 경도를 보충할 필요가 생기기 때문에, 비용이 증가한다. 한편, Mn함유량이 1.3%를 넘으면 인성이 현저하게 손상된다. 따라서, Mn함유량을 0.4?1.3%로 한다. Mn함유량의 하한은 바람직하게는 0.6%이다. 또, Mn함유량의 상한은 바람직하게는 1.2%이다.Mn is an element which improves surface hardness through hardenability improvement. However, when Mn content is less than 0.4%, since it is necessary to increase content of another alloying element and to supplement hardness, cost will increase. On the other hand, when Mn content exceeds 1.3%, toughness will be remarkably impaired. Therefore, Mn content is made into 0.4 to 1.3%. The lower limit of the Mn content is preferably 0.6%. Moreover, the upper limit of Mn content becomes like this. Preferably it is 1.2%.

P:0.015% 이하P: 0.015% or less

P는, 불순물로서 강 중에 존재하는 원소이며, 결정립계에 편석해 강의 내지연파괴성 및 인성을 열화시키기 때문에, P함유량은 가능한 한 낮은 것이 바람직하다. 특히, P함유량이 0.015%를 넘으면, 이러한 악영향이 현저해 지므로, P함유량은 0.015% 이하로 한정한다.P is an element present in steel as an impurity, and segregates at grain boundaries to degrade the delayed fracture resistance and toughness of the steel, so that the P content is preferably as low as possible. In particular, when the P content is more than 0.015%, this adverse effect becomes remarkable, so the P content is limited to 0.015% or less.

S:0.005% 이하S : 0.005% or less

S는, 불순물로서 강 중에 존재하는 원소이며, 강의 연성이나 인성을 열화시키기 때문에, S함유량은 가능한 한 낮은 것이 바람직하다. 특히, S함유량이 0.005%를 넘으면, 이러한 악영향이 현저해지는 점에서, S함유량은 0.005% 이하로 한정한다.S is an element present in steel as an impurity, and deteriorates the ductility and toughness of the steel, so the S content is preferably as low as possible. In particular, when S content exceeds 0.005%, since this bad influence becomes remarkable, S content is limited to 0.005% or less.

Cr:0.2?0.9%Cr: 0.2-0.9%

Cr은, 담금질성을 높이는 기능을 통해서, 경도 및 인성의 향상에 더불어 유효한 원소이다. 단, Cr함유량이 0.2% 미만에서는 이러한 효과가 충분하지 않다. 한편, Cr함유량이 0.9%를 넘으면 인성을 현저하게 열화시킨다. 따라서, Cr함유량을 0.2?0.9%로 한다. Cr함유량의 하한은 바람직하게는 0.3%이다. 또, Cr함유량의 상한은 바람직하게는 0.8%이다.Cr is an effective element with the improvement of hardness and toughness through the function which raises hardenability. However, when Cr content is less than 0.2%, such an effect is not enough. On the other hand, when Cr content exceeds 0.9%, toughness will deteriorate remarkably. Therefore, Cr content is made into 0.2 to 0.9%. The lower limit of the Cr content is preferably 0.3%. In addition, the upper limit of the Cr content is preferably 0.8%.

Nb:0.005?0.03%Nb : 0.005? 0.03%

Nb는, 슬래브 가열시뿐만 아니라, 담금질시에도 결정립의 조대화를 억제하는 원소이기 때문에, 파면 단위의 미세한 강재의 제조에 유효한 원소이다. 단, Nb함유량이 0.005% 미만에서는 이러한 효과가 충분하지 않다. 한편, Nb함유량이 0.03%를 넘으면 그 효과가 포화할 뿐만 아니라 용접성을 현저하게 저해한다. 따라서, Nb함유량을 0.005?0.03%로 한다. Nb함유량의 하한은 바람직하게는 0.010%이다. 또, Nb함유량의 상한은 바람직하게는 0.025%이다.Since Nb is an element which suppresses coarsening of crystal grains not only at the time of slab heating but also at the time of quenching, Nb is an element effective for manufacture of the fine steel materials of a wavefront unit. However, when Nb content is less than 0.005%, such an effect is not enough. On the other hand, when the Nb content exceeds 0.03%, the effect is not only saturated but also significantly impairs the weldability. Therefore, Nb content is made into 0.005 to 0.03%. The lower limit of the Nb content is preferably 0.010%. The upper limit of the Nb content is preferably 0.025%.

Ti:0.005?0.03%Ti : 0.005? 0.03%

Ti는, 탈산 원소로서 유효한 데다가, 질화물의 생성을 통해 가열시의 결정립의 세립화에 유효한 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서는, 강 중의 Ti의 총 함유량을 0.005% 이상으로 하는 것이 필요하다. 단, Ti를 0.03%를 넘게 함유시킨 경우에는, Ti가 형성하는 탄화물에 의한 인성 열화가 현저해진다. 따라서, Ti함유량을 0.005?0.03%로 한다. Ti함유량의 하한은 바람직하게는 0.008%이다. 또, Ti함유량의 상한은 바람직하게는 0.025%이다.Ti is an effective element for deoxidation and an element effective for refining grains upon heating through the formation of nitrides. In order to acquire this effect, it is necessary to make the total content of Ti in steel into 0.005% or more. However, when Ti is contained exceeding 0.03%, toughness deterioration by the carbide which Ti forms becomes remarkable. Therefore, Ti content is made into 0.005 to 0.03%. The lower limit of the Ti content is preferably 0.008%. The upper limit of the Ti content is preferably 0.025%.

B:0.0003?0.004%B : 0.0003? 0.004%

B는, 담금질성을 현저하게 향상시키는 매우 중요한 원소이다. 단, B함유량이 0.0003% 미만에서는 담금질성의 향상 효과는 충분하지 않다. 한편, B함유량이 0.002%가 넘으면, 인성이 현저하게 열화한다. 따라서, B함유량을 0.0003?0.002%로 한다. B함유량의 하한은 바람직하게는 0.0005%이다. 또, B함유량의 상한은 바람직하게는 0.003%이다.B is a very important element which remarkably improves hardenability. However, when the B content is less than 0.0003%, the effect of improving hardenability is not sufficient. On the other hand, when B content exceeds 0.002%, toughness will deteriorate remarkably. Therefore, B content is made into 0.0003 to 0.002%. The lower limit of the B content is preferably 0.0005%. The upper limit of the B content is preferably 0.003%.

Al:0.005?0.08%Al : 0.005? 0.08%

Al는, 슬래브 가열시에 AlN을 생성함으로써, 초기 오스테나이트립의 과성장을 효과적으로 억제할 수 있는 원소이다. 단, Al가 0.005% 미만에서는 이 효과가 충분하지 않다. 한편, Al함유량이 0.08% 넘게 함유하면, 인성이 현저하게 열화한다. 따라서, Al함유량을 0.005?0.08%로 한다. Al함유량의 하한은 바람직하게는 0.010%이다. 또, Al함유량의 상한은 바람직하게는 0.07%이다.Al is an element capable of effectively suppressing overgrowth of initial austenite grains by generating AlN during slab heating. However, when Al is less than 0.005%, this effect is not enough. On the other hand, when Al content exceeds 0.08%, toughness will deteriorate remarkably. Therefore, Al content is made into 0.005 to 0.08%. The lower limit of the Al content is preferably 0.010%. The upper limit of the Al content is preferably 0.07%.

N:0.005% 이하N: 0.005% or less

N은, 불순물로서 강 중에 존재하는 원소이며, 인성이 악화되는 원인이 되기 때문에, N함유량은 가능한 한 낮은 것이 바람직하다. 특히, N함유량이 0.005%를 넘으면, 인성에 대한 악영향이 현저하게 되므로, N함유량은 0.005% 이하로 한정한다.Since N is an element present in steel as an impurity and causes toughness to deteriorate, N content is preferably as low as possible. In particular, when the N content is more than 0.005%, the adverse effect on toughness becomes remarkable, so the N content is limited to 0.005% or less.

본 발명에 따른 고인성 내마모강은, 상기에 나타낸 성분 외에, Fe와 불순물을 포함한다. 또한, 불순물이란, 강을 공업적으로 제조할 때에, 광석 혹은 스프랩 등과 같은 원료를 비롯하여, 제조 공정의 여러 가지의 요인에 의해 혼입되는 성분으로서, 본 발명에 악영향을 주지 않는 범위에서 허용되는 것을 가리킨다.The high toughness wear resistant steel which concerns on this invention contains Fe and an impurity other than the component shown above. In addition, an impurity is a component mixed by various factors of a manufacturing process, such as raw materials, such as an ore or a scrap, when steel is manufactured industrially, and is what is acceptable in the range which does not adversely affect this invention. Point.

본 발명에 따른 고인성 내마모강은, 또한 임의 첨가 원소로서, 하기에 나타낸 원소의 1종 또는 2종 이상을 포함해도 된다.The high toughness wear-resistant steel which concerns on this invention may also contain 1 type (s) or 2 or more types of elements shown below as an arbitrary additional element.

Cu:0.5% 이하Cu: 0.5% or less

Cu는 임의 첨가 원소이며, 필요에 따라 함유시킬 수 있다. Cu를 함유시키면, 강도 및 내식성을 보다 향상시키는 효과를 갖는다. 그러나, Cu를 0.5%를 넘게 함유시켜도, 비용 상승에 걸맞는 성능의 개선을 볼 수 없다. 따라서, Cu를 함유시키는 경우의 상한을 0.5%로 한다. 또한, Cu에 의한 강도 및 내식성의 향상 효과를 확실하게 얻고 싶은 경우에는, Cu를 0.2% 이상 함유시키는 것이 바람직하다.Cu is an optional additional element and can be contained as necessary. Inclusion of Cu has the effect of further improving strength and corrosion resistance. However, even if it contains Cu exceeding 0.5%, the improvement of the performance suitable for a cost increase is not seen. Therefore, the upper limit in the case of containing Cu is made into 0.5%. Moreover, in order to reliably obtain the improvement effect of the strength and corrosion resistance by Cu, it is preferable to contain Cu 0.2% or more.

Ni:0.5% 이하Ni: 0.5% or less

Ni는 임의 첨가 원소이며, 필요에 따라서 함유시킬 수 있다. Ni를 함유시키면, 고용상태에서 강의 매트릭스(생지)의 인성을 높이는 효과가 있다. 그러나, Ni를 0.5%를 넘게 함유시켜도, 비용 상승에 걸맞은 성능의 개선을 볼 수 없다. 따라서, Ni를 함유시키는 경우의 상한을 0.5%로 한다. 또한, Ni에 의한 인성의 향상 효과를 확실하게 얻고 싶은 경우에는, Ni를 0.2% 이상 함유시키는 것이 바람직하다.Ni is an optional addition element and can be contained as needed. When Ni is contained, the toughness of the matrix (dough) of the steel is improved in the solid solution state. However, even if it contains Ni exceeding 0.5%, the improvement of performance suitable for a cost increase is not seen. Therefore, the upper limit in the case of containing Ni is made into 0.5%. In addition, when it wants to acquire the improvement effect of toughness by Ni reliably, it is preferable to contain Ni 0.2% or more.

Mo:0.5% 이하Mo: 0.5% or less

Mo는 임의 첨가 원소이며, 필요에 따라 함유시킬 수 있다. Mo를 함유시키면, 모재의 강도와 인성을 향상시키는 효과가 있다. 그러나, Mo를 0.5%를 넘게 함유시키면, 특히 HAZ의 경도가 높아져 인성과 용접성을 해친다. 따라서, Mo를 함유시키는 경우의 상한을 0.5%로 한다. 또한, Mo에 의한 모재의 강도와 인성의 향상 효과를 확실하게 얻고 싶은 경우에는, Mo를 0.1% 이상 함유시키는 것이 바람직하다.Mo is an optional addition element and can be contained as needed. When it contains Mo, there exists an effect of improving the strength and toughness of a base material. However, when Mo is contained in excess of 0.5%, in particular, the hardness of the HAZ is increased to impair toughness and weldability. Therefore, the upper limit in the case of containing Mo is made into 0.5%. In addition, when it is desired to reliably obtain the effect of improving the strength and toughness of the base metal by Mo, it is preferable to contain Mo by 0.1% or more.

V:0.08% 이하V: 0.08% or less

V는 임의 첨가 원소이며, 필요에 따라 함유시킬 수 있다. V를 함유시키면, 주로 뜨임시의 탄질화물 석출에 의해 모재의 강도를 향상시키는 효과가 있다. 그러나, V를 0.08%를 넘게 함유시키면, 모재의 성능 향상 효과가 포화할 뿐만 아니라, 인성 열화를 초래한다. 따라서, V를 함유시키는 경우의 상한을 0.08%로 한다. 또한, V에 의한 모재의 강도의 향상 효과를 확실하게 얻고 싶은 경우에는, V를 0.01% 이상 함유시키는 것이 바람직하다.V is an optional addition element and can be contained as needed. When V is contained, there is an effect of improving the strength of the base material mainly by precipitation of carbonitride during tempering. However, containing V exceeding 0.08% not only saturates the performance improvement effect of the base material but also causes toughness deterioration. Therefore, the upper limit in the case of containing V is made into 0.08%. Moreover, in order to reliably obtain the improvement effect of the strength of the base material by V, it is preferable to contain V 0.01% or more.

2. 본 발명에 따른 고인성 내마모강의 마이크로 조직에 대해서2. About microstructure of highly tough wear-resistant steel according to the present invention

본 발명에 따른 고인성 내마모강이 우수한 고인성을 발휘하기 위해서는, 강재의 판 두께 중심부까지 마르텐사이트를 주체로 한 마이크로 조직으로 하는 것이 필요하게 된다.In order to exhibit the excellent toughness of the high toughness wear-resistant steel which concerns on this invention, it is necessary to set it as the micro structure which mainly uses martensite to the sheet thickness center part of steel materials.

우선, 마르텐사이트를 주체로 한 마이크로 조직을 강재의 판 두께 중심부까지 얻기 위해서는, 담금질성 지수 DI의 강의 판 두께(mm)와의 비 DI/t를 0.5?15.으로 제어할 필요가 있다. DI/t가 0.5를 밑돌면, 충분한 마르텐사이트 비율을 얻지 못해 인성이 열화하는 한편, DI/t가 15.0을 넘으면, 다량으로 합금 원소를 첨가하는 것이 필요해져, 합금 비용이 뛰어오를 뿐만 아니라, 인성도 크게 열화하기 때문이다.First, in order to obtain the microstructure mainly composed of martensite up to the sheet thickness center of the steel, it is necessary to control the ratio DI / t to the sheet thickness (mm) of the steel of the hardenability index DI to 0.5 to 15. If DI / t is less than 0.5, toughness deteriorates due to insufficient martensite ratio, while if DI / t is more than 15.0, it is necessary to add an alloying element in a large amount, resulting in not only excellent alloy cost but also toughness. This is because it greatly deteriorates.

다음에, 담금질 상태에서 우수한 인성을 얻기 위해서는, 마르텐사이트 외에 생성되는 마이크로 조직으로서, 인성이 뒤떨어지는 상부 베이 나이트의 생성을 최대한 억제하는 것이 필요하다. 그러기 위해서는, 마르텐사이트 변태 개시 온도 Ms를 430 이하로 함으로써, 인성이 뒤떨어지는 상부 베이 나이트 조직의 생성은 억제된다. 마르텐사이트 외에 생성되는 마이크로 조직으로는, 인성이 뛰어난 하부 베이 나이트 조직이 생성되기 쉬워진다. 따라서, 마르텐사이트 변태 개시 온도 Ms를 430 이하로 함으로써, 담금질 상태에서 우수한 인성을 얻을 수 있다.Next, in order to obtain excellent toughness in the quenched state, it is necessary to suppress as much as possible the formation of the upper bainite, which is inferior in toughness, as a microstructure produced in addition to martensite. For this purpose, the martensite transformation start temperature Ms is set to 430 or less, whereby the formation of the upper bainite structure having poor toughness is suppressed. As microstructures generated in addition to martensite, the lower bainite structure excellent in toughness tends to be formed. Therefore, by setting the martensite transformation start temperature Ms to 430 or less, excellent toughness can be obtained in the quenched state.

본 발명에 따른 고인성 내마모강은, 마르텐사이트를 주체로 한 마이크로 조직인 것이 필요하나, 다른 마이크로 조직을 포함하고 있어도 된다. 상술한 하부 베이 나이트 조직 외에, 예를 들면, 잔류 오스테나이트를 포함하고 있어도 된다. 단, 잔류 오스테나이트는 모재 인성을 악화시키는 원인이 되므로, 5% 미만으로 하는 것이 바람직하다.Although the high toughness wear-resistant steel which concerns on this invention needs to be a microstructure mainly a martensite, it may contain other microstructures. In addition to the lower bainite structure described above, for example, residual austenite may be included. However, since retained austenite causes the base metal toughness to deteriorate, it is preferable to make it less than 5%.

3. 본 발명에 따른 고인성 내마모강의 가공성에 대해서3. Regarding the workability of the high toughness wear resistant steel according to the present invention

본 발명에 따른 고인성 내마모강을, 예를 들면 셔블 카의 셔블에 사용하는 경우에는, 강 자체를 셔블형상으로 가공할 필요가 있다. 선삭(旋削), 천공(穿孔) 등에 의한 기계 가공성이 우수하기 위해서는, 표면의 경도가 중요하게 된다.When the high toughness wear-resistant steel which concerns on this invention is used for the shovel of a shovel car, for example, it is necessary to process the steel itself in a shovel shape. In order to be excellent in the machinability by turning, drilling, etc., surface hardness becomes important.

따라서, 강의 표면 경도를 브리넬 경도로 HBW400?500으로 할 필요가 있다. HBW400 미만이면, 부드러워 내마모강으로서 사용하는 것이 어렵고, 한편, HBW500 넘으면, 너무 단단해 기계 가공이 곤란하게 되기 때문이다. 표면 경도의 바람직한 범위는 HBW410?470이다.Therefore, it is necessary to make the surface hardness of steel into HBW400-500 by Brinell hardness. It is because when it is less than HBW400, it is soft and it is difficult to use it as abrasion resistant steel. On the other hand, when it exceeds HBW500, it is too hard and machining becomes difficult. The preferable range of surface hardness is HBW410-470.

다음에, 우수한 인성을 얻으려면 마르텐사이트를 주체로 한 조직, 구체적으로는 마르텐사이트 비율을 70% 이상으로 하는 조직으로 하는 것이 바람직하다.Next, in order to obtain excellent toughness, it is preferable to set it as the structure mainly having martensite, specifically, the structure which makes a martensite ratio 70% or more.

그러나, 마르텐사이트 조직은 가공성을 저하시키는 원인이 된다. 또, 강 중의 탄소 함유량도 가공성을 저하하는 원인이 된다. 따라서, 마르텐사이트 비율 M과 탄소 함유량의 양쪽이 너무 높아져, 이들의 곱이 23을 넘는 경우에는, 가공성이 현저하게 저하한다.However, martensite structure causes a decrease in workability. Moreover, carbon content in steel also becomes a cause which reduces workability. Therefore, when both martensite ratio M and carbon content become too high, and when these products exceed 23, workability will fall remarkably.

따라서, 우수한 가공성을 갖는 고인성 내마모강으로 하기 위해서, 하기 (5)식을 만족하는 것이 바람직하다.Therefore, in order to set it as the high toughness wear-resistant steel which has the outstanding workability, it is preferable to satisfy following formula (5).

M×C≤23…(5)식M x C≤23... (5)

여기서, M은 마르텐사이트 비율(%)을, 그리고, C는 강중의 탄소의 함유량(질량%)을 나타낸다.Here, M represents the martensite ratio (%), and C represents the content (mass%) of carbon in the steel.

4. 본 발명에 따른 고인성 내마모강의 제조 방법에 대해서4. About the manufacturing method of high toughness wear-resistant steel which concerns on this invention

본 발명의 강은, 상술한 강 조성을 갖는 슬래브로부터, 다음의 (i) 또는 (ii) 중 어느 하나의 방법에 의해 제조할 수 있다.The steel of this invention can be manufactured from the slab which has the above-mentioned steel composition by the method in any one of following (i) or (ii).

(i) 900?1200℃의 온도로 가열하고, 1000℃ 이하의 온도에서 압연을 행하고, Ar3점-100℃ 이상 또한 Ar3+150℃ 이하의 온도에서 압연을 완료 후 냉각하고, 그 후 Ac3점 이상 또한 950℃ 이하의 온도로 재가열 후, 수냉하는 「재가열 담금질」에 의한 방법.(i) 900? heating up to 1200 ℃, and subjected to rolling at a temperature not higher than 1000 ℃, Ar 3 and above -100 ℃ also cooled after the completion of the rolling at a temperature not higher than Ar 3 + 150 ℃, then Ac 3 The method by "reheating quenching" which water-cools after reheating to more than a point and the temperature below 950 degreeC.

(ii) 900?1200℃의 온도로 가열하고, 1000℃ 이하의 온도에서 압연을 행하고, Ar3점 이상 또한 Ar3+150℃ 이하의 온도에서 압연을 완료 후, Ar3점 이상의 온도에서 냉각 속도 3.0℃/sec 이상으로 강판의 표면 온도로 200℃ 이하까지 냉각하는 「직접 담금질」에 의한 방법.(ii) heating to a temperature of 900-1200 ° C., rolling at a temperature of 1000 ° C. or less, and completing rolling at a temperature of at least 3 Ar and at a temperature of at most Ar 3 + 150 ° C., followed by a cooling rate of 3.0 at a temperature of at least 3 Ar. The method by "direct quenching" which cools to 200 degrees C or less by the surface temperature of a steel plate in degrees C / sec or more.

이하, 고인성 내마모강의 제조 방법의 각 공정을 설명한다. 또한, 공통되는 공정에 대해서는 일괄해서 설명한다.Hereinafter, each process of the manufacturing method of high toughness abrasion resistant steel is demonstrated. In addition, the common process is demonstrated collectively.

(1) 가열 공정에 대해서(1) About the heating process

상기한 (i) 재가열 담금질 방법(RD), (ii) 직접 담금질 방법(DQ) 양쪽에서도, 상술한 조성을 갖는 슬래브를 900?1200℃의 온도로 가열한다. 슬래브 자체는 특별히 그 제조 방법은 상관없다. 통상 행해지는 제조 방법, 예를 들어 연속 주조법에 의해 제조할 수 있다.In both the above (i) reheating quenching method (RD) and (ii) direct quenching method (DQ), the slab having the above-described composition is heated to a temperature of 900 to 1200 ° C. The slab itself does not matter in particular the manufacturing method. It can manufacture by the manufacturing method normally performed, for example, a continuous casting method.

슬래브를 900℃ 이상으로 가열하는 것은, 오스테나이트 변태시켜, 균일한 조직으로 하기 위함이다. 슬래브 가열 온도가 높아질수록 슬래브는 연화해 변형 저항이 저하되어, 다음 공정인 압연 공정에서의 압연이 용이하게 된다. 그러나, 가열 온도가 높으면 가열로에서의 에너지 소비가 커져, 제조 비용 혹은 자연 환경에도 바람직하지 않기 때문에, 가열 온도의 상한을 1200℃로 한다. 슬래브의 가열 온도의 바람직한 상한은 1150℃ 이하이며, 바람직한 하한은 1000℃이다.The heating of the slab to 900 ° C. or higher is intended to form a uniform structure by transforming austenite. As the slab heating temperature increases, the slab softens and the deformation resistance decreases, so that rolling in the rolling step, which is the next step, is facilitated. However, when the heating temperature is high, the energy consumption in the heating furnace becomes large, which is not preferable for the production cost or the natural environment. Therefore, the upper limit of the heating temperature is set to 1200 ° C. The upper limit with preferable heating temperature of a slab is 1150 degreeC or less, and a preferable minimum is 1000 degreeC.

또한, 슬래브의 중앙부까지 온도를 균일화하기 위해서, 상기 온도역에서의 가열 시간은, 2시간 이상으로 하는 것이 바람직하다.Moreover, in order to make temperature uniform to the center part of a slab, it is preferable to make heating time in the said temperature range into 2 hours or more.

(2) 열간 압연 공정에 대해서(2) About hot rolling process

상기한 조건으로 가열한 슬래브는 열간 가공이 실시되어 원하는 형상으로 마무리되는데, 이 때의 열간 가공은, 1000℃ 이하의 온도에서 압연을 행한다. 1000℃ 이하에서 압연을 행하는 것은, 재결정에 의한 결정립의 세립화를 촉진하기 위함이다. 슬래브 가열 온도가 높은 경우에는 슬래브 온도가 1000℃ 이하로 저하된 후 압연을 개시한다.The slab heated under the above conditions is subjected to hot working and finished to a desired shape. The hot working at this time is rolled at a temperature of 1000 ° C or lower. Rolling at 1000 degrees C or less is for promoting the refinement of the crystal grains by recrystallization. When slab heating temperature is high, rolling will start after slab temperature falls to 1000 degrees C or less.

그리고, (i)의 재가열 담금질을 행하는 경우에는, Ar3점-100℃ 이상 또한 Ar3+150℃ 이하의 온도에서 압연을 완료한다. 압연 완료 온도가 낮은 경우, 즉 압연 완료 온도가 Ar3점을 밑도는 경우에는, 계속해서 수냉을 행했다고 해도, 담금질이 되지 않아 충분한 마르텐사이트 조직을 얻을 수 없다. 이 경우에는, 한 번 냉각한 후에 재가열하여 담금질을 행함으로써 마르텐사이트 조직을 얻을 수 있다. 이렇게 함으로써, 압연 완료 온도가 Ar3점을 밑돌아도, 한 번 냉각하고 재가열해 담금질을 행하면 마르텐사이트 조직을 얻을 수 있다. 그러나, 압연 완료 온도가 너무 낮아지면 슬래브의 변형 저항이 커져 압연이 곤란하게 되므로, 압연 완료 온도의 하한은 Ar3점-100℃로 했다. 압연 완료 온도의 바람직한 하한은 Ar3점이다.And in the case of performing the re-heating quenching of, (i), thereby completing the rolling at the Ar 3 point or higher -100 ℃ also a temperature not higher than Ar 3 + 150 ℃. When the rolling completion temperature is low, that is, when the rolling completion temperature is below the Ar 3 point, even if water cooling is continued, hardening does not occur and sufficient martensite structure cannot be obtained. In this case, martensite structure can be obtained by cooling once and then reheating and quenching. In this way, even if the rolling completion temperature falls below the Ar 3 point, the martensite structure can be obtained by cooling once, reheating, and quenching. However, a too low rolling completion temperature surface since the deformation resistance of the slab is increased rolling is difficult, the lower limit of the rolling finished temperature was set to -100 ℃ Ar 3 point. The preferred lower limit of the rolling completion temperature is the Ar 3 point.

한편, 압연 완료 온도가 Ar3점 이상인 경우에는, (ii)의 직접 담금질을 행할 수 있으므로, 일부러 냉각해 재가열할 필요는 없다. 그러나, 재가열한 쪽이 담금질하기 쉬워, 따라서 마르텐사이트 조직을 얻기 쉬워진다. 따라서, 재가열 담금질을 행하는 경우의 압연 완료 온도의 상한은 Ar3점+150℃로 했다. 또한, 압연 완료 온도가 Ar3점 이상인 경우에는, (ii)의 직접 담금질을 행하면 되고, 재가열을 생략 할 수 있는 관점으로는, 압연 완료 온도의 바람직한 상한은 Ar3점이다.On the other hand, since the rolling completion temperature to perform a direct quenching is greater than or equal to the Ar 3 point, (ii), it is not necessary to re-heating by the cooling purpose. However, the reheated side tends to be quenched, thus making it easier to obtain martensite structure. Therefore, the upper limit of the rolling completion temperature in the case of reheating hardening was made into Ar 3 point +150 degreeC. In addition, when the rolling completing temperature of Ar 3 point or more, then the performed in the direct quenching in (ii), the viewpoint can be omitted, re-heating is, the preferred upper limit of the rolling completion temperature is Ar 3 point.

또, (ii)의 직접 담금질을 행하는 경우에는, Ar3점 이상 또한 Ar3+150℃ 이하의 온도에서 압연을 완료한다. 하기에 나타내는 수냉 공정에서 수냉 개시 온도를 Ar3점 이상으로 하기 위해서, 압연 완료 온도의 하한은 Ar3점으로 한다. 압연 완료시부터 수냉까지의 사이에는 다소의 래그타임이 있어, 그 사이에 강의 온도가 저하할 수 있다. 그래서, 압연 완료 온도의 바람직한 하한은 Ar3점+50℃로 한다. 한편, 결정립을 세립으로 해 인성 향상을 도모하기 위해서, 압연 완료 온도의 상한은 Ar3점+150℃로 한다.In addition, when a direct quenching of, (ii), to complete the Ar 3 point or more and the rolling at a temperature not higher than Ar 3 + 150 ℃. To from the water-cooling step shown in to the water-cooling start temperature to the Ar 3 point or more, the lower limit of the rolling completion temperature is the Ar 3 point. There is some lag time between the time of rolling completion and water cooling, and steel temperature may fall in the meantime. Therefore, the minimum with preferable rolling completion temperature shall be Ar 3 point +50 degreeC. On the other hand, in order to make crystal grain into fine grain and to improve toughness, the upper limit of rolling completion temperature shall be Ar 3 point +150 degreeC.

(3) 냉각 공정에 대해서(3) About the cooling process

(i)의 재가열 담금질을 행하는 경우에는, 압연이 완료한 후, 냉각하고, 그 후 Ac3점 이상 또한 950℃ 이하의 온도로 재가열 후, 수냉한다. 압연 완료 후의 냉각은 특히 그 방식은 불문하며, 공기 중에 방랭하면 충분하다. 또한, 압연 후의 냉각에 의해 피압연재는 실온까지 냉각할 필요는 없고, 400℃ 정도까지 냉각하면 충분하다. 냉각 후는 Ac3점 이상 또한 950℃ 이하의 온도로 재가열 후, 수냉한다. 재가열 온도를 Ac3점 이상으로 하는 것은, 수냉 개시 온도를 Ac3점 이상으로 하기 위함이며, 오스테나이트 단상 영역으로부터 냉각하지 않으면 충분한 마르텐사이트 조직분율이 얻어지지 않고, 경도, 인성도 저하하기 때문이다. 재가열로에서 수냉까지의 래그타임을 고려하면, 재가열 온도의 하한은 Ac3점+50℃로 하는 것이 바람직하다. 한편, 가열로 인해 소비되는 에너지의 비용이나 시간의 삭감의 관점으로부터, 재가열 온도의 상한은 950℃로 한다. 또한, 수냉은 피압연재를 실온으로까지 냉각할 필요는 없고, 200℃정도 까지 냉각하면 충분하다.When performing the re-heating of the quenching (i) has, after the rolling has been completed, it was cooled, and then water-cooled and then reheated to a temperature not higher than the Ac 3 point or higher also 950 ℃,. Cooling after rolling completion is irrespective of the method, and it is sufficient to cool in air. In addition, the to-be-rolled material does not need to cool to room temperature by the cooling after rolling, It is enough to cool to about 400 degreeC. After cooling, it is cooled by water after reheating to Ac 3 or more and 950 degrees C or less. The reheating temperature is set to Ac 3 or more, because the water cooling start temperature is set to Ac 3 or more, and if it is not cooled from the austenite single-phase region, a sufficient martensite structure fraction is not obtained and hardness and toughness also decrease. . Considering the lag time from the reheating furnace to the water cooling, it is preferable that the lower limit of the reheating temperature is Ac 3 point + 50 ° C. On the other hand, the upper limit of reheating temperature shall be 950 degreeC from a viewpoint of the cost of energy consumed by heating, or a reduction of time. In addition, water cooling does not need to cool a to-be-rolled material to room temperature, but it is enough to cool to about 200 degreeC.

또, (ii)의 직접 담금질을 행하는 경우에는, Ar3점 이상의 온도에서 냉각 속도 3.0℃/sec 이상으로 강판의 표면 온도로 200℃ 이하까지 수냉한다. 이 경우도 Ar3점 이상의 온도에서 냉각을 행하는 것은, (i)의 재가열 담금질을 행하는 경우와 동일하게, 오스테나이트 단상 영역부터 냉각해서 충분한 마르텐사이트 조직을 확보하기 위함이다. 냉각 속도는 담금질하는 관점에서 빠른 것이 바람직하고, 5.0℃/sec 이상으로 냉각하는 것이 바람직하다. 냉각 속도의 상한은 특별히 없으나, 현재 냉각 장치의 최대 냉각 속도를 고려하면 최대에서도 60℃/sec 정도가 된다. 또, 냉각 방식은 특별히 제한은 없고, 예를 들면, 수냉, 미스트 냉각 등을 들 수 있다. 냉각은 광범위의 표면 온도로 200℃ 이하까지라고 하는데, 이것은 충분한 담금질 조직을 얻기 위함이다.In the case of performing direct quenching of (ii), water is cooled to 200 ° C. or less at the surface temperature of the steel sheet at a cooling rate of 3.0 ° C./sec or more at a temperature of at least 3 Ar. Also in this case, cooling at a temperature of Ar 3 or more is to secure sufficient martensite structure by cooling from the austenite single-phase region similarly to the case of reheating hardening of (i). It is preferable that a cooling rate is fast from a viewpoint of quenching, and it is preferable to cool at 5.0 degreeC / sec or more. There is no particular upper limit of the cooling rate, but considering the maximum cooling rate of the present cooling device, the maximum is about 60 ° C / sec. Moreover, a cooling system does not have a restriction | limiting in particular, For example, water cooling, mist cooling, etc. are mentioned. Cooling is said to be up to 200 ° C. over a wide range of surface temperatures, to obtain sufficient quenched tissue.

이상, 본 발명강의 제조 방법에 대해서 나타냈는데, 각 공정 사이, 또는 각 공정 중에 탈스케일, 변형 교정, 온도 균일화 가열 등의 처리를 행해도 된다. 또, 본 발명의 강은 상술한 바와 같은 제조 방법으로 제조한 후, 뜨임없이 내마모강으로서 사용할 수 있다.As mentioned above, although the manufacturing method of the steel of this invention was shown, you may perform processes, such as descale, distortion correction, temperature uniform heating, between each process or during each process. The steel of the present invention can be used as a wear resistant steel without tempering after being produced by the above-described manufacturing method.

또한, 본 발명에 따른 가공성, 저온 인성이 우수한 내마모강 및 그 제조 방법을, 실시예를 이용하여, 보다 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명이 한정되는 것은 아니다.Moreover, the wear resistant steel excellent in the workability and low-temperature toughness which concerns on this invention, and its manufacturing method are demonstrated more concretely using an Example. However, the present invention is not limited.

(실시예)(Example)

표 1에 나타낸 화학 조성 및 특성을 갖는 슬래브에, 표 2에 나타낸 시험 조건으로, 가열 및 균열, 열간 압연, 실온으로까지의 냉각, 재가열 및 담금질을 행한 후, 판 두께가 12?50mm인 시료(No.1?32)를 얻었다. 또한, 어느 시료에 대해서도 뜨임 처리는 행하지 않았다.A slab having a chemical composition and properties shown in Table 1 was subjected to heating and cracking, hot rolling, cooling to room temperature, reheating and quenching under the test conditions shown in Table 2, and then having a plate thickness of 12 to 50 mm ( No. 1 to 32) were obtained. In addition, no tempering treatment was performed on any of the samples.

Figure pct00003
Figure pct00003

Figure pct00004
Figure pct00004

이들 시료에 대해서, 브리넬 표면 경도 시험을 행함과 더불어, 강판의 표면으로부터 1/4의 판 두께 부분, 즉 판 두께 (1/4)t위치에서 -40℃로 샤르피 충격 시험을 행했다. 샤르피 충격 시험에서는, E-40에서 27J 이상의 흡수 에너지를 나타내는 것을 저온 인성이 양호하다고 판단했다. 또한, 굽힘 시험을 행하여 가공성을 평가했다. 굽힘 시험에서는, JIS1호 시험편을 압연 방향과 평행하게 채취하고, 굽힘 반경 3t(t는 판 두께)에서 균열이 생기지 않은 것을 합격(○)이라고 판단했다. 또, 나이탈로 에칭 후, 500배로 마이크로 조직의 관찰을 행해, 마르텐사이트 분율을 측정했다. 시험 결과를 표 2에 함께 나타냈다.About these samples, the Brinell surface hardness test was carried out, and the Charpy impact test was done at -40 degreeC at the quarter plate thickness part, ie, plate | board thickness (1/4) t position, from the surface of a steel plate. In Charpy impact test, v were judged excellent in low-temperature toughness that represents the absorbed energy at least 27J at -40 E. Moreover, the bending test was done and workability was evaluated. In the bending test, the JIS No. 1 test piece was sampled in parallel with the rolling direction, and it was judged as pass (○) that no crack occurred at a bending radius of 3t (t is plate thickness). Moreover, after etching with a nital, microstructure was observed 500 times and the martensite fraction was measured. The test result was combined with Table 2 and shown.

그 결과, 시료 No.1?24는, 모두 본 발명의 범위 내이며, 경도, 인성, 가공성 모두 우수함을 알 수 있다.As a result, it turns out that all the samples No.1-24 exist in the scope of the present invention, and both hardness, toughness, and workability are excellent.

이에 반해, 시료 No.25는 비교예로서, C량이 본 발명의 범위를 넘기 때문에, 경도가 너무 높아져, 가공성, 인성이 열화했음을 알 수 있다.On the other hand, Sample No. 25 is a comparative example, and since the amount of C exceeds the scope of the present invention, it can be seen that the hardness is too high and workability and toughness deteriorate.

시료 No.26 및 27은 비교예로서, 각각 Si 및 Mn이 본 발명의 범위 외이며, 인성이 열화했음을 알 수 있다.Sample No. 26 and 27 are comparative examples, and it turns out that Si and Mn are outside the range of this invention, respectively, and toughness deteriorated.

시료 No.28은 비교예로서, Cr이 본 발명의 범위 외이며, 직접 담금질(DQ) 개시 온도도 Ar3점보다 낮기 때문에, 인성이 열화했음을 알 수 있다.Sample No. 28 is a comparative example, and since Cr is outside the scope of the present invention and the direct quenching (DQ) start temperature is also lower than the Ar 3 point, it can be seen that the toughness deteriorates.

시료 No.29는 비교예로서, Ms가 높고 또한 DI/t가 낮기 때문에, 마르텐사이트분율이 낮아져, 결과적으로 인성이 열화했음을 알 수 있다.Sample No. 29 is a comparative example. Since Ms is high and DI / t is low, the martensite fraction is low, and as a result, the toughness deteriorates.

시료 No.30은 비교예로서, 모두 Ti가 본 발명의 범위 외이며, 인성이 열화했음을 알 수 있다.Sample No. 30 is a comparative example, and it is understood that Ti is all outside the scope of the present invention and the toughness is deteriorated.

시료 No.31은 비교예로서, 직접 담금질(DQ) 개시 온도가 Ar3점보다 낮기 때문에, 충분한 마르텐사이트 분율을 얻지 못해, 경도 및 인성이 열화했음을 알 수 있다.Sample No. 31 is a comparative example. Since the direct quenching (DQ) onset temperature is lower than the Ar 3 point, it is understood that sufficient martensite fraction was not obtained and the hardness and toughness deteriorated.

시료 No.32는 비교예로서, 재가열 담금질시의 재가열 온도가 낮기 때문에, 충분한 마르텐사이트 분율을 얻지 못해, 경도, 인성이 열화했음을 알 수 있다.Sample No. 32 is a comparative example. Since the reheating temperature at the time of reheat quenching is low, it is understood that sufficient martensite fraction was not obtained and the hardness and toughness deteriorated.

[산업상의 이용 가능성][Industrial Availability]

본 발명에 의해, 한랭지에서도 사용할 수 있는 인성을 갖고, 가공성이 양호하며, 또한 제조 조건에 특성이 좌우되기 어려운 고인성 내마모강이 얻어진다. 본 발명의 강은, 예를 들면 토목, 광산용의 건설기계나 대형의 산업 기계와 같은, 내마모성이 요구되는 기계의 구성 부재로서 이용할 수 있다.By this invention, the high toughness wear-resistant steel which has toughness which can be used also in a cold region, is good in workability, and a characteristic does not depend on manufacturing conditions is obtained. The steel of this invention can be used as a structural member of the machine which requires abrasion resistance, such as a construction machine for civil engineering, a mine, and a large industrial machine, for example.

Claims (5)

질량%로, C:0.15?0.25%, Si:0.1?1.0%, Mn:0.4?1.3%, P:0.015% 이하, S:0.005% 이하, Cr:0.2?0.9%, Nb:0.005?0.03%, Ti:0.005?0.03%, B:0.0003?0.004%, Al:0.005?0.08% 및 N:0.005% 이하를 포함하고, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 하기 (1)식 및 (2)식을 만족하고, 표면 경도가 브리넬 경도로 HBW400?500인 것을 특징으로 하는 고인성 내마모강.
DI/t=0.5?15.0…(1)식
Ms≤430…(2)식
여기서, t는 강의 판 두께(mm), DI는 담금질성 지수, Ms는 마르텐사이트 변태 개시 온도이며, DI 및 Ms는 각각, 하기의 (3)식 및 (4)식에 의거하여 계산된다. 또한, 식 중의 원소 기호는 강 중의 각각의 원소의 함유량(질량%)을 의미한다.
DI=9.238
Figure pct00005
(1+0.64Si)(1+4.1Mn)(1+0.27Cu)(1+0.5Ni)(1+2.33Cr)(1+3.14Mo)…(3)식
Ms=521-353xC-22xSi-24xMn-27xNi-18xCr-8xCu-16xMo…(4)식
In mass%, C: 0.15 to 0.25%, Si: 0.1 to 1.0%, Mn: 0.4 to 1.3%, P: 0.015% or less, S: 0.005% or less, Cr: 0.2 to 0.9%, Nb: 0.005 to 0.03% , Ti: 0.005 to 0.03%, B: 0.0003 to 0.004%, Al: 0.005 to 0.08%, and N: 0.005% or less, and include residual Fe and inevitable impurities, and are represented by the following formulas (1) and (2) The high toughness wear-resistant steel which satisfy | fills an formula, and surface hardness is HBW400-500 as Brinell hardness.
DI / t = 0.5-15.0... (1)
Ms≤430... (2)
Here, t is the plate thickness (mm) of steel, DI is a hardenability index, Ms is martensite transformation start temperature, DI and Ms are computed based on following formula (3) and (4), respectively. In addition, the element symbol in a formula means content (mass%) of each element in steel.
DI = 9.238
Figure pct00005
(1 + 0.64Si) (1 + 4.1Mn) (1 + 0.27Cu) (1 + 0.5Ni) (1 + 2.33Cr) (1 + 3.14Mo)... (3) Expression
Ms = 521-353xC-22xSi-24xMn-27xNi-18xCr-8xCu-16xMo. (4) expression
청구항 1에 있어서,
마이크로 조직 중의 마르텐사이트 비율 M이 70% 이상이며, 또한 하기 (5)식을 만족하는 것을 특징으로 하는 고인성 내마모강.
M×C≤23…(5)식
여기서, M은 마르텐사이트 비율(%)을, 그리고, C는 강 중의 탄소의 함유량(질량%)을 나타낸다.
The method according to claim 1,
The martensitic ratio M in a microstructure is 70% or more, and satisfy | fills following formula (5), The high toughness wear-resistant steel characterized by the above-mentioned.
M x C≤23... (5)
Here, M represents the martensite ratio (%), and C represents the content (mass%) of carbon in the steel.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
또한, 질량%로, Cu:0.5% 이하, Ni:0.5% 이하, Mo:0.5% 이하, V:0.08% 이하의 원소 중 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 고인성 내마모강.
The method according to claim 1 or 2,
Moreover, the high toughness wear-resistant steel characterized by containing 1 type (s) or 2 or more types of elements of Cu: 0.5% or less, Ni: 0.5% or less, Mo: 0.5% or less, V: 0.08% or less. .
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 화학 조성을 갖는 슬래브를 900?1200℃의 온도로 가열하고, 1000℃ 이하의 온도에서 압연을 행하고, Ar3점-100℃ 이상 또한 Ar3+150℃ 이하의 온도에서 압연을 완료 후 냉각하고, 그 후 Ac3점 이상 또한 950℃ 이하의 온도로 재가열 후, 수냉하는 것을 특징으로 하는 고인성 내마모강의 제조 방법.Claim 1 to Claim 3 of heating a slab having the chemical composition according to any one of a temperature of 900? 1200 ℃, and subjected to rolling at a temperature not higher than 1000 ℃, Ar 3 and above -100 ℃ also less than Ar 3 + 150 ℃ Cooling after completion of rolling at a temperature, and then reheating to Ac 3 or more and a temperature of 950 ° C. or less, followed by water cooling. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 화학 조성을 가지는 슬래브를 900?1200℃의 온도로 가열하고, 1000℃ 이하의 온도에서 압연을 행하고, Ar3점 이상 또한 Ar3+150℃ 이하의 온도에서 압연을 완료 후, Ar3점 이상의 온도에서 냉각 속도 3.0℃/sec 이상으로 강판의 표면 온도로 200℃ 이하까지 냉각하는 것을 특징으로 하는 고인성 내마모강의 제조 방법.Heating the chemical composition having a slab according to any one of claims 1 to 3 at a temperature of 900? 1200 ℃, and subjected to rolling at a temperature not higher than 1000 ℃, Ar 3 point or more and the rolling at a temperature not higher than Ar 3 + 150 ℃ After completion of the above, the method for producing a high toughness wear resistant steel, characterized by cooling to a surface temperature of the steel plate at a cooling rate of 3.0 ° C / sec or more at a temperature of at least 3 Ar to 200 ° C or less.
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