KR20130002191A - Non-heat treated steel and method of manufacturing the non-heat treated steel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비조질강에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금성분 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여, 고강도를 가지면서 쾌삭성 및 절삭성이 우수한 비조질강 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an amorphous steel, and more particularly, to an amorphous steel having high strength and excellent free machinability and cutting property through controlling alloy components and controlling process conditions, and a manufacturing method thereof.
전 세계적으로 문제가 되고 있는 지구온난화 문제를 극복하기 위한 일환으로, CO2 가스의 배출 억제를 위하여 자동차의 연비를 향상시키고자 하는 관심이 높아지고 있다.As part of overcoming the global warming problem, which is a global problem, there is increasing interest in improving fuel efficiency of automobiles to suppress CO 2 gas emissions.
특히, 자동차 업계에서는 이에 대응하는 연비향상의 대책으로 엔진 구동 부품의 경량화, 고강도화, 고성능화 등 여러 가지 방안을 모색하고 있다. 이때, 엔진이나 구동부분을 중심으로 한 자동차 부품의 고강도화 및 경량화는 무게 그 자체의 감소효과는 물론이지만 그로 인한 성능향상 효과가 더욱 크기 때문에 경량화 및 고강도의 효과를 극대화할 수 있는 장점이 있다.In particular, the automobile industry is seeking various measures such as weight reduction, high strength, and high performance of engine driving parts as a countermeasure for improving fuel efficiency. At this time, the high-strength and light weight of the automotive parts centering on the engine or the driving part, as well as the effect of reducing the weight itself, but because of the greater performance improvement effect there is an advantage that can maximize the effect of light weight and high strength.
또한, 경량화 못지 않게 중요하게 요구되는 것은 철강 재료의 제조공정 원가를 절감하고 성능을 개선하는 것이다.In addition, what is more important than weight reduction is to reduce the manufacturing process cost and improve the performance of steel materials.
일반적으로, 자동차의 구동 또는 회전 부품에는 조질강이 많이 사용되어 왔으나, 제조공정의 단축, 에너지의 절약, 생산성의 향상을 기할 수 있는 열간단조용 비조질강 개발에 전세계 자동차업계의 관심이 모아지고 있다.
Generally, tempered steel has been widely used for driving or rotating parts of automobiles, but the interest of the automobile industry around the world is drawing attention to the development of hot forged steel for shortening the manufacturing process, saving energy, and improving productivity. .
본 발명의 목적은 합금성분 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여, 고강도를 가지면서도 쾌삭성 및 절삭성이 우수한 비조질강을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method of manufacturing an amorphous steel having high strength and excellent free machinability and cutting property through controlling alloy components and controlling process conditions.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법으로 제조되어, 인장강도 : 950MPa 이상, 항복강도 : 700MPa 이상 및 연신율 : 12% 이상을 갖는 비조질강을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide an amorphous steel having a tensile strength of at least 950 MPa, a yield strength of at least 700 MPa and an elongation of at least 12%.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 비조질강 제조 방법은 탄소(C) : 0.40 ~ 0.50 중량%, 실리콘(Si) : 1.0 ~ 1.8 중량%, 망간(Mn) : 0.9 ~ 1.3 중량%, 인(P) : 0.03 중량% 이하, 황(S) : 0.08 중량% 이하, 크롬(Cr) : 0.15 ~ 0.35 중량%, 몰리브덴(Mo) : 0.01 ~ 0.03 중량%, 알루미늄(Al) : 0.001 ~ 0.010 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.05 중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 주편을 재가열하는 단계; 상기 재가열된 주편을 열간 압연하는 단계; 및 상기 열간 압연된 강을 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a non-coarse steel manufacturing method according to an embodiment of the present invention is carbon (C): 0.40 to 0.50% by weight, silicon (Si): 1.0 to 1.8% by weight, manganese (Mn): 0.9 to 1.3% by weight Phosphorus (P): 0.03 wt% or less, Sulfur (S): 0.08 wt% or less, Chromium (Cr): 0.15 ~ 0.35 wt%, Molybdenum (Mo): 0.01 ~ 0.03 wt%, Aluminum (Al): 0.001 ~ Reheating the slab of 0.010% by weight, niobium (Nb): 0.01-0.05% by weight and the remaining iron (Fe) and other unavoidable impurities; Hot rolling the reheated cast steel; And cooling the hot rolled steel.
이때, 상기 주편에는 구리(Cu) : 0.30 중량% 이하 및 니켈(Ni) : 0.25 중량% 이하 중 1종 이상이 더 포함되어 있을 수 있다.
In this case, at least one of copper (Cu): 0.30 wt% or less and nickel (Ni): 0.25 wt% or less may be further included in the cast steel.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 비조질강은 탄소(C) : 0.40 ~ 0.50 중량%, 실리콘(Si) : 1.0 ~ 1.8 중량%, 망간(Mn) : 0.9 ~ 1.3 중량%, 인(P) : 0.03 중량% 이하, 황(S) : 0.08 중량% 이하, 크롬(Cr) : 0.15 ~ 0.35 중량%, 몰리브덴(Mo) : 0.01 ~ 0.03 중량%, 알루미늄(Al) : 0.001 ~ 0.010 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.05 중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지며, 최종 미세 조직이 페라이트 및 펄라이트를 포함하며, 상기 페라이트의 분율이 단면 면적율로 10% 이하를 갖는 것을 특징으로 한다.Amorphous steel according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is carbon (C): 0.40 ~ 0.50% by weight, silicon (Si): 1.0 ~ 1.8% by weight, manganese (Mn): 0.9 ~ 1.3% by weight, phosphorus (P): 0.03 wt% or less, Sulfur (S): 0.08 wt% or less, Chromium (Cr): 0.15 ~ 0.35 wt%, Molybdenum (Mo): 0.01 ~ 0.03 wt%, Aluminum (Al): 0.001 ~ 0.010 wt% %, Niobium (Nb): 0.01 to 0.05% by weight and the remaining iron (Fe) and other unavoidable impurities, the final microstructure includes ferrite and pearlite, the fraction of the ferrite having a cross-sectional area ratio of 10% or less It is characterized by.
이때, 상기 비조질강에는 구리(Cu) : 0.30 중량% 이하 및 니켈(Ni) : 0.25 중량% 이하 중 1종 이상이 더 포함되어 있을 수 있다.
In this case, the amorphous steel may further include at least one of copper (Cu): 0.30 wt% or less and nickel (Ni): 0.25 wt% or less.
본 발명에 따른 비조질강 및 그 제조 방법은 합금성분 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여, 결정립 미세화와 비금속 개재물의 생성 저하를 막아 고강도를 가지면서 쾌삭성 및 절삭성이 우수한 효과가 있다.The non-alloyed steel according to the present invention and the method for manufacturing the same have excellent strength and excellent machinability and cutting property by preventing the refinement of grains and the reduction of the generation of non-metallic inclusions by controlling alloy components and controlling process conditions.
또한, 본 발명에 따른 비조질강 및 그 제조 방법은 엔진이나 구동 부분을 중심으로 한 자동체 부품의 고강도화 및 경량화에 더불어 부품 제조 원가를 절감할 수 있을 뿐만 아니라 제조 과정 중 생산성에 영향을 미치는 주요 요인 중 하나인 공구의 마모가 적어 생산성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
In addition, the non-manufactured steel according to the present invention and the manufacturing method thereof, along with the high strength and light weight of the auto body parts centering on the engine or the driving part, not only can reduce the cost of manufacturing parts but also the main factors affecting the productivity during the manufacturing process. One of the tools is less wear, which has the effect of further improving productivity.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비조질강 제조 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 실시예 1에 따른 시편의 미세조직을 나타낸 사진이다.
도 3은 실시예 1에 따른 시편의 입내 파면 직후를 나타낸 사진이다.
도 4는 실시예 2에 따른 시편의 입내 파면이 이루어진 이후, 1일이 경과한 후를 나타낸 사진이다.
1 is a flow chart showing a method for manufacturing non-coated steel according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a photograph showing the microstructure of the specimen according to Example 1.
3 is a photograph showing immediately after the intraoral wavefront of the specimen according to Example 1.
4 is a photograph showing a day after the intraoral wavefront of the specimen according to Example 2 has elapsed.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving the same will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비조질강 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a detailed description of the non-coated steel and the manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention.
비조질강Non-Quick Steel
탄소(C) : 0.40 ~ 0.50 중량%, 실리콘(Si) : 1.0 ~ 1.8 중량%, 망간(Mn) : 0.9 ~ 1.3 중량%, 인(P) : 0.03 중량% 이하, 황(S) : 0.08 중량% 이하, 크롬(Cr) : 0.15 ~ 0.35 중량%, 몰리브덴(Mo) : 0.01 ~ 0.03 중량%, 알루미늄(Al) : 0.001 ~ 0.010 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.05 중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지며, 최종 미세 조직이 페라이트 및 펄라이트를 포함하며, 상기 페라이트의 분율이 단면 면적율로 10% 이하를 갖는다.Carbon (C): 0.40 to 0.50 wt%, Silicon (Si): 1.0 to 1.8 wt%, Manganese (Mn): 0.9 to 1.3 wt%, Phosphorus (P): 0.03 wt% or less, Sulfur (S): 0.08 wt % Or less, chromium (Cr): 0.15 to 0.35% by weight, molybdenum (Mo): 0.01 to 0.03% by weight, aluminum (Al): 0.001 to 0.010% by weight, niobium (Nb): 0.01 to 0.05% by weight and the remaining iron ( Fe) and other unavoidable impurities, the final microstructure comprises ferrite and pearlite, the fraction of ferrite having a cross sectional area ratio of 10% or less.
이때, 상기 비조질강에는 구리(Cu) : 0.30 중량% 이하 및 니켈(Ni) : 0.25 중량% 이하 중 1종 이상이 더 포함되어 있을 수 있다.
In this case, the amorphous steel may further include at least one of copper (Cu): 0.30 wt% or less and nickel (Ni): 0.25 wt% or less.
이하, 본 발명에 따른 비조질강에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, the role and content of each component included in the non-coarse steel according to the present invention will be described.
탄소(C)Carbon (C)
본 발명에서 탄소(C)는 제조되는 비조질강의 강도를 확보하기 위해 첨가된다. 또한, 상기 탄소(C)는 강의 강도 및 경도를 결정하는 주요 원소로 함량이 높을수록 강도가 증가하며, 황(S)과 결합하여 탄유화물을 형성하여 피삭성을 높인다.In the present invention, carbon (C) is added to secure the strength of the non-refined steel to be produced. In addition, the carbon (C) is a major element that determines the strength and hardness of the steel, the higher the content, the strength increases, and combines with sulfur (S) to form a carbohydrate to increase the machinability.
상기 탄소는 본 발명에 따른 비조질강 전체 중량의 0.40 ~ 0.50 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 만일, 탄소의 함량이 0.40 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 충분한 강도를 확보하는 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 탄소의 함량이 0.50 중량%를 초과할 경우에는 충격인성이 급격히 저하되는 문제점이 있다.
The carbon is preferably added at 0.40 to 0.50% by weight of the total weight of the non-coated steel according to the present invention. If the carbon content is less than 0.40% by weight, it may be difficult to secure sufficient strength. On the contrary, when the content of carbon exceeds 0.50% by weight, the impact toughness is sharply lowered.
실리콘(Si)Silicon (Si)
본 발명에서 실리콘(Si)은 강 중의 산소를 제거하기 위한 탈산제로 첨가되며, 또한 고용 강화 효과를 향상시키는 역할을 한다.In the present invention, silicon (Si) is added as a deoxidizer for removing oxygen in the steel, and also serves to enhance the solid solution strengthening effect.
상기 실리콘은 본 발명에 따른 비조질강 전체 중량의 1.0 ~ 1.8 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 만일, 실리콘의 함량이 1.0 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 실리콘 첨가에 따른 탈산 효과 및 고용 강화 효과가 불충분하다. 반대로, 실리콘의 함량이 1.8 중량%를 초과할 경우에는 제조되는 비조질강의 인성을 저하시키는 문제점이 있다.
The silicon is preferably added at 1.0 to 1.8% by weight of the total weight of the non-coated steel according to the present invention. If the silicon content is less than 1.0 wt%, the deoxidation effect and solid solution strengthening effect due to the addition of silicon are insufficient. On the contrary, when the content of silicon exceeds 1.8% by weight, there is a problem of lowering the toughness of the non-alloyed steel to be manufactured.
망간(Mn)Manganese (Mn)
본 발명에서 망간(Mn)은 베이나이트 조직을 미세화하여 강도를 향상시키는데 매우 효과적인 원소이다. 또한 망간(Mn)은 고온에서 소성을 증가시켜 주조성을 좋게 한다. 그리고 망간은 황(S)과 결합하여 MnS를 형성함으로서 적열취성을 방지하고 절삭가공성을 향상시킨다.In the present invention, manganese (Mn) is a very effective element for improving the strength by refining bainite structure. In addition, manganese (Mn) increases the plasticity at high temperatures to improve castability. In addition, manganese forms MnS in combination with sulfur (S) to prevent redness brittleness and improve cutting processability.
상기 망간은 본 발명에 따른 비조질강 전체 중량의 0.9 ~ 1.3 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 만일, 망간의 함량이 0.9 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 망간 첨가에 따른 고용강화 효과 및 강도 확보 효과가 불충분하다. 반대로, 망간의 함량이 1.3 중량%를 초과할 경우에는 인성을 저하시키며, 비조질강의 제조 원가를 크게 상승시키는 문제점이 있다.
The manganese is preferably added at 0.9 to 1.3% by weight of the total weight of the non-coated steel according to the present invention. If the content of manganese is less than 0.9% by weight, the effect of strengthening the solid solution and securing the strength due to the addition of manganese is insufficient. On the contrary, when the content of manganese exceeds 1.3% by weight, the toughness is lowered and there is a problem of significantly increasing the manufacturing cost of non-coated steel.
인(P)Phosphorus (P)
인(P)은 절삭성의 향상을 위하여 첨가된다. 다만, 본 발명에 따른 비조질강에서 인(P)의 함량이 0.03 중량%를 초과할 경우에는 인성이나 내피로성 등이 악화되는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 인(P)의 함량을 비조질강 전체 중량의 0.03 중량% 이하로 제한하였다.
Phosphorus (P) is added to improve machinability. However, when the content of phosphorus (P) in the non-alloyed steel according to the present invention exceeds 0.03% by weight, toughness and fatigue resistance are deteriorated. Therefore, in the present invention, the content of phosphorus (P) is limited to 0.03% by weight or less of the total weight of the non-coated steel.
황(S)Sulfur (S)
황(S)은 비조질강에서 절삭성 혹은 가공성을 향상시키기 위하여 첨가된다.Sulfur (S) is added to improve machinability or machinability in ungraded steel.
다만, 본 발명에 따른 비조질강에서 황의 함량이 0.08 중량%를 초과할 경우에는 중심 편석은 물론 미세 편석도 형성하여 재질에 좋지 않은 영향을 주며, 또한 용접성을 악화시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 황의 함량을 비조질강 전체 중량의 0.08 중량% 이하로 제한하였다.
However, when the content of sulfur in the non-coated steel according to the present invention exceeds 0.08% by weight, not only the central segregation but also fine segregation may be formed, which may adversely affect the material, and may also deteriorate weldability. Therefore, in the present invention, the sulfur content is limited to 0.08% by weight or less of the total weight of the non-coated steel.
크롬(Cr)Chrome (Cr)
크롬(Cr)은 망간(Mn)과 더불어 베이나이트 조직의 미세화를 통한 강도 향상에 기여한다.Chromium (Cr) together with manganese (Mn) contributes to strength enhancement through the refinement of bainite tissue.
상기 크롬(Cr)은 본 발명에 따른 비조질강 전체 중량의 0.15 ~ 0.35 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 만일, 크롬의 함량이 0.15 중량% 미만일 경우에는 강도 향상 효과가 불충분할 수 있다. 반대로, 크롬의 함량이 0.35 중량%를 초과할 경우에는 인성이 저하될 뿐만 아니라 가공성이나 피삭성이 저하되는 문제점이 있다.
The chromium (Cr) is preferably added in an amount ratio of 0.15 to 0.35% by weight of the total weight of the non-coated steel according to the present invention. If the content of chromium is less than 0.15% by weight, the effect of improving strength may be insufficient. On the contrary, when the content of chromium exceeds 0.35% by weight, not only the toughness is lowered but also the workability or machinability is lowered.
몰리브덴(Mo)Molybdenum (Mo)
몰리브덴(Mo)은 강도 및 인성의 향상에 기여하며, 또한 상온이나 고온에서 안정된 강도를 확보하는데 기여한다.Molybdenum (Mo) contributes to the improvement of strength and toughness, and also contributes to ensuring stable strength at room temperature or high temperature.
상기 몰리브덴(Mo)은 본 발명에 따른 비조질강 전체 중량의 0.01 ~ 0.03 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다. 만일, 몰리브덴(Mo)의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 몰리브덴 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 몰리브덴의 함량이 0.03 중량%를 초과할 경우에는 용접성을 저하시킴과 동시에 탄화물의 석출에 의하여 항복비를 상승시키는 문제점이 있다.
The molybdenum (Mo) is preferably added in an amount ratio of 0.01 to 0.03% by weight of the total weight of the non-coated steel according to the present invention. If the content of molybdenum (Mo) is less than 0.01% by weight, the effect of adding molybdenum is insufficient. On the contrary, when the content of molybdenum exceeds 0.03% by weight, there is a problem of decreasing the weldability and increasing the yield ratio by precipitation of carbide.
알루미늄(Al)Aluminum (Al)
알루미늄(Al)은 일반적으로 강의 탈산에 기여하며, 탄화물을 형성하여 강의 미세구조의 조질화에 유효한 원소이다. 특히, 본 발명에서 알루미늄(Al)은 실리콘(Si)이나 망간(Mn)에 비해 우수한 탈산능을 가짐으로써, 제강공정 시 용강 중에 산소를 제거하는 데 효과적인 원소이다.Aluminum (Al) generally contributes to the deoxidation of steel, and is an element that is effective for refining the microstructure of steel by forming carbides. In particular, in the present invention, aluminum (Al) has an excellent deoxidation ability compared to silicon (Si) or manganese (Mn), and is an effective element for removing oxygen in molten steel during the steelmaking process.
상기 알루미늄(Al)은 본 발명에 따른 비조질강 전체 중량의 0.001 ~ 0.010 중량%로 첨가하는 것이 바람직하다. 만일, 알루미늄(Al)의 함량이 0.001 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 강 중에 존재하는 산소를 Al2O3의 형태로 제거하는 데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 알루미늄(Al)의 함량이 0.010 중량%를 초과할 경우에는 펄라이트 변태시 시멘타이트의 구상화를 방해함으로써, 제조되는 비조질강의 절삭성이 저하될 수 있다.
The aluminum (Al) is preferably added at 0.001 to 0.010% by weight of the total weight of the non-coated steel according to the present invention. If the content of aluminum (Al) is less than 0.001% by weight, it may be difficult to remove oxygen present in the steel in the form of Al 2 O 3 . On the contrary, when the content of aluminum (Al) exceeds 0.010% by weight, the machinability of cemented steel produced may be lowered by preventing spheroidization of cementite during perlite transformation.
니오븀(Nb)Niobium (Nb)
니오븀(Nb)은 미세한 니오븀계 탄질화물을 형성하여 강도 및 인성 향상에 기여하며, 연신된 비금속 개재물의 형상을 제어하는 역할을 한다.Niobium (Nb) forms fine niobium-based carbonitrides to contribute to the improvement of strength and toughness, and serves to control the shape of the elongated nonmetallic inclusions.
상기 니오븀은 본 발명에 따른 비조질강 전체 중량의 0.01 ~ 0.05 중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 만일, 니오븀의 함량이 0.01 중량% 미만일 경우에는 그 첨가 효과가 불충분하다. 반대로, 니오븀의 함량이 0.05 중량%를 초과하는 경우에는 조대한 니오븀계 탄질화물을 형성하여 오히려 인성을 저해시킬 수 있다.
The niobium is preferably added at 0.01 to 0.05% by weight of the total weight of the non-coated steel according to the present invention. If the content of niobium is less than 0.01% by weight, the effect of addition thereof is insufficient. On the contrary, when the content of niobium is more than 0.05% by weight, coarse niobium-based carbonitrides may be formed, which may rather inhibit toughness.
구리(Cu)Copper (Cu)
구리(Cu)는 미세 석출물을 조장하여 강도 상승에 기여하며, 비조질강의 절삭성을 향상시키는 역할을 한다.Copper (Cu) contributes to increase the strength by promoting the fine precipitates and improves the machinability of the non-welded steel.
다만, 구리의 함량이 본 발명에 따른 비조질강 전체 중량의 0.30 중량%를 초과할 경우에는 인성이 급격히 저하는 문제로 열간가공에 의해 열화를 초래한다. 따라서, 본 발명에서는 구리를 비조질강 전체 중량의 0.30 중량% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다.
However, when the content of copper exceeds 0.30% by weight of the total weight of the non-coated steel according to the present invention, the toughness causes a sharp deterioration, which causes deterioration by hot working. Therefore, in the present invention, it is preferable to add copper to 0.30% by weight or less of the total weight of the non-coated steel.
니켈(Ni)Nickel (Ni)
니켈(Ni)은 경화능을 증대시키고 인성을 향상시키기 위해 첨가된다.Nickel (Ni) is added to increase hardenability and improve toughness.
다만, 본 발명에 따른 비조질강에서 니켈의 함량이 0.25 중량%를 초과할 경우에는 부품의 제조원가를 높이고 제조성을 떨어뜨리는 문제점이 있다. 따라서, 니켈은 본 발명에 따른 비조질강 전체 중량의 0.25 중량% 이하의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하다.
However, when the content of nickel in the non-coated steel according to the present invention exceeds 0.25% by weight, there is a problem of increasing the manufacturing cost of parts and degrading manufacturability. Therefore, nickel is preferably added in an amount ratio of 0.25% by weight or less of the total weight of the non-coated steel according to the present invention.
비조질강 제조 방법Non-Steel Steel Manufacturing Method
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비조질강 제조 방법을 나타낸 순서도이다.1 is a flow chart showing a method for manufacturing non-coated steel according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 도시된 비조질강 제조 방법은 재가열 단계(S110), 열간 압연 단계(S120) 및 냉각 단계(S130)를 포함한다. 이때, 재가열 단계(S110)는 반드시 수행해야 하는 것은 아니며, 필요에 따라 생략하는 것도 무방하다.
Referring to FIG. 1, the illustrated non-coarse steel manufacturing method includes a reheating step S110, a hot rolling step S120, and a cooling step S130. At this time, the reheating step (S110) is not necessarily to be performed, it may be omitted as necessary.
재가열Reheat
재가열 단계(S110)에서는 탄소(C) : 0.40 ~ 0.50 중량%, 실리콘(Si) : 1.0 ~ 1.8 중량%, 망간(Mn) : 0.9 ~ 1.3 중량%, 인(P) : 0.03 중량% 이하, 황(S) : 0.08 중량% 이하, 크롬(Cr) : 0.15 ~ 0.35 중량%, 몰리브덴(Mo) : 0.01 ~ 0.03 중량%, 알루미늄(Al) : 0.001 ~ 0.010 중량%, 니오븀(Nb) : 0.01 ~ 0.05 중량% 및 나머지 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 주편을 재가열한다.In the reheating step (S110), carbon (C): 0.40 to 0.50% by weight, silicon (Si): 1.0 to 1.8% by weight, manganese (Mn): 0.9 to 1.3% by weight, phosphorus (P): 0.03% by weight or less, sulfur (S): 0.08 wt% or less, Chromium (Cr): 0.15 ~ 0.35 wt%, Molybdenum (Mo): 0.01 ~ 0.03 wt%, Aluminum (Al): 0.001 ~ 0.010 wt%, Niobium (Nb): 0.01 ~ 0.05 Reheat the cast steel, which is composed of the weight percent and the remaining iron (Fe) and other unavoidable impurities.
이때, 주편에는 구리(Cu) : 0.30 중량% 이하 및 니켈(Ni) : 0.25 중량% 이하 중 1종 이상이 더 포함되어 있을 수 있다.
In this case, the cast steel may further include one or more of copper (Cu): 0.30% by weight or less and nickel (Ni): 0.25% by weight or less.
상기 재가열 단계(S110)에서는 주편의 재가열을 통하여, 주조시 편석된 성분을 재고용한다. 이때, 주편은 재가열 단계(S110) 이전에 실시되는 연주 공정에 의하여 반제품 상태로 제조되는 블름(bloom) 또는 빌릿(billet)을 통칭한다.In the reheating step (S110) through the reheating of the cast steel, re-use segregated components during casting. At this time, the cast slab refers to the bloom (bloom) or billet (billet) manufactured in a semi-finished state by the reproducing process performed before the reheating step (S110).
이때, 본 단계에서 재가열 온도는 1150 ~ 1250℃로 실시하는 것이 바람직하다. 만일, 재가열 온도가 1150℃ 미만일 경우에는 그 온도가 너무 낮아 압연 부하가 커지는 문제가 있다. 반대로, 재가열 온도가 1250℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정립이 조대화되어 제조되는 강의 강도를 확보하기 어려운 문제점이 있다.
At this time, the reheating temperature in this step is preferably carried out at 1150 ~ 1250 ℃. If the reheating temperature is less than 1150 ° C., there is a problem that the temperature is too low to increase the rolling load. On the contrary, when the reheating temperature exceeds 1250 ° C, there is a problem in that it is difficult to secure the strength of the steel produced by coarsening austenite grains.
열간 압연Hot rolling
열간 압연 단계(S120)에서는 재가열된 주편을 마무리 열간압연온도(FDT) : 800 ~ 900℃로 열간압연한다.In the hot rolling step (S120) the reheated cast steel is hot rolled to finish hot rolling temperature (FDT): 800 ~ 900 ℃.
만일, 마무리 열간압연온도(FDT)가 800℃ 미만인 경우에는 미세조직의 불균일을 유발할 수 있으며, 이는 가공성을 저해하는 요인으로 작용할 수 있다. 반대로, 마무리 열간압연온도(FDT)가 900℃를 초과할 경우에는 다량의 냉각수를 필요로 할 뿐만 아니라 강판의 취성이 증가하는 문제가 있다.
If the finish hot rolling temperature (FDT) is less than 800 ° C., it may cause non-uniformity of microstructures, which may act as a factor that impairs workability. On the contrary, when the finish hot rolling temperature (FDT) exceeds 900 ° C, not only a large amount of cooling water is required but also brittleness of the steel sheet is increased.
냉각Cooling
냉각 단계(S130)에서는 충분한 강도 및 인성을 확보하기 위하여, 열간압연된 강을 강제 냉각한다.In the cooling step (S130), in order to secure sufficient strength and toughness, the hot rolled steel is forcedly cooled.
이때, 냉각종료온도는 500 ~ 600℃인 것이 바람직하다. 만일, 냉각종료온도가 500℃ 미만일 경우에는 저온변태조직이 다량 형성되어 인성이 급격히 저하되는 문제점이 있다. 반대로, 냉각종료온도가 600℃를 초과할 경우에는 조대한 미세조직 형성으로 인하여 강도 확보가 불충분해지는 문제가 있다.At this time, the cooling end temperature is preferably 500 ~ 600 ℃. If the cooling end temperature is less than 500 ℃, there is a problem that a large amount of low-temperature transformation structure is formed, the toughness is sharply lowered. On the contrary, when the cooling end temperature exceeds 600 ° C., there is a problem in that strength is insufficient due to coarse microstructure formation.
한편, 냉각 단계(S130)에서 냉각속도는 1 ~ 100℃/sec로 실시하는 것이 바람직하다. 만일, 냉각속도가 1℃/sec 미만으로 실시될 경우에는 강도 확보에 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 냉각속도가 100℃/sec를 초과할 경우에는 조직이 경해져서 인성이 급격히 저하되는 문제가 있다.On the other hand, the cooling rate in the cooling step (S130) is preferably carried out at 1 ~ 100 ℃ / sec. If the cooling rate is less than 1 ℃ / sec may be difficult to secure strength. On the contrary, when the cooling rate exceeds 100 ° C / sec, there is a problem in that the structure becomes hard and the toughness rapidly decreases.
냉각 단계(S130) 이후에는 상온까지 공냉이 진행될 수 있다.
After the cooling step S130, air cooling may proceed to room temperature.
상기의 과정(S110 ~ S130)으로 제조되는 비조질강은 합금성분 조절 및 공정 조건의 제어를 통하여, 최종 미세 조직이 페라이트 및 펄라이트를 포함하며, 상기 페라이트의 분율이 단면 면적율로 10% 이하를 가질 수 있다.In the crude steel produced by the above process (S110 ~ S130) through the control of the alloy composition and the control of the process conditions, the final microstructure includes ferrite and pearlite, the fraction of the ferrite may have a cross-sectional area ratio of 10% or less. have.
이를 통해, 상기 방법으로 제조되는 비조질강은 QT(Quenching & Tempering) 열처리를 실시하지 않으면서도, 인장강도 : 950MPa 이상 및 항복강도 : 700MPa 이상을 만족할 수 있다.Through this, the non-coated steel produced by the above method can satisfy the tensile strength: 950MPa or more and the yield strength: 700MPa or more without performing QT (Quenching & Tempering) heat treatment.
또한, 상기 방법으로 제조되는 비조질강은 연신율 : 12% 이상, 항복비 : 70% 이하, 단면 수축율 : 15% 이하 및 충격치 : 5 J/㎠ 이하를 가질 수 있다.In addition, the crude steel produced by the above method may have an elongation: 12% or more, yield ratio: 70% or less, cross-sectional shrinkage: 15% or less, and an impact value: 5 J / cm 2 or less.
이러한 본 발명에 따른 비조질강의 특성은 황(S) 첨가를 통하여 MnS 개재물의 양을 증가시켜 피삭성을 향상시키면서, 니오븀(Nb)을 첨가함으로써 연신된 MnS 개재물의 형상을 제어하여 고강도를 가지면서도 쾌삭성을 향상시킬 수 있었다.
The characteristics of the non-coated steel according to the present invention is to improve the machinability by increasing the amount of MnS inclusions through the addition of sulfur (S), while controlling the shape of the elongated MnS inclusions by adding niobium (Nb) to have a high strength Free machinability could be improved.
실시예Example
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention through the preferred embodiment of the present invention will be described in more detail. It is to be understood, however, that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed in a limiting sense.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
Details that are not described herein will be omitted since those skilled in the art can sufficiently infer technically.
1. 시편의 제조1. Preparation of specimens
표 1은 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1 ~ 5에 따른 시편에 대한 성분 조성을 나타낸 것이다. 이때, 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1 ~ 5에 따른 조성을 갖는 시편은 진공유도용해로(VIM)에서 용해 후 주조하였다. 이후, 1200℃로 재가열하고 나서 860℃에서 마무리 열간 압연한 후, 570℃까지 수냉하였다.
Table 1 shows the component compositions for the specimens according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 5. At this time, the specimens having compositions according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 5 were melted and cast in a vacuum induction furnace (VIM). Then, after reheating to 1200 ° C. and finishing hot rolling at 860 ° C., water was cooled to 570 ° C.
[표 1](중량%)TABLE 1 (% by weight)
2. 기계적 물성 평가2. Evaluation of mechanical properties
표 2는 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1 ~ 5에 따른 시편에 대한 기계적 물성 결과를 나타낸 것이다.
Table 2 shows the mechanical properties results for the specimens according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 5.
[표 2][Table 2]
표 1 ~ 2를 참조하면, 실시예 1 ~ 2에 따라 제조되는 시편의 경우, 인장강도, 항복강도, 연신율, 항복비, 단면 수축율, 충격치 및 경도에 대한 측정값이 목표값을 모두 만족하는 것을 확인할 수 있다.
Referring to Tables 1 and 2, for specimens prepared according to Examples 1 and 2, the measured values for tensile strength, yield strength, elongation, yield ratio, cross-sectional shrinkage rate, impact value and hardness satisfy all target values. You can check it.
한편, 실시예 1과 비교하여 알루미늄(Al), 니오븀(Nb) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나 이상이 첨가되지 않고, 바나듐(V)이 더 첨가되며, 탄소(C), 실리콘(Si) 및 망간(Mn)이 본 발명에서 제시하는 함량 범위를 벗어나는 비교예 1 ~ 3에 따라 제조되는 시편의 경우, 인장강도, 연신율, 항복비 및 단면 수축율은 목표값을 만족하였으나, 항복강도, 충격치 및 경도가 목표값에 미달하는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, at least one or more of aluminum (Al), niobium (Nb) and copper (Cu) is not added, vanadium (V) is further added, and carbon (C), silicon (Si) and In the case of specimens prepared according to Comparative Examples 1 to 3 in which manganese (Mn) deviates from the content ranges presented in the present invention, tensile strength, elongation, yield ratio and cross-sectional shrinkage rate satisfy target values, but yield strength, impact value and hardness It can be seen that the value falls short of the target value.
또한, 실시예 1과 비교하여 알루미늄(Al)과 구리(Cu)가 첨가되지 않고, 바나듐(V)이 더 첨가되며, 탄소(C), 실리콘(Si) 및 망간(Mn)이 본 발명에서 제시하는 함량 범위를 벗어난 비교예 4에 따라 제조되는 시편의 경우, 인장강도, 연신율 및 항복비는 목표값을 만족하였으나, 항복강도, 단면 수축율, 충격치 및 경도가 목표값에 미달하는 것을 확인할 수 있다.In addition, compared with Example 1, aluminum (Al) and copper (Cu) are not added, vanadium (V) is further added, and carbon (C), silicon (Si) and manganese (Mn) are presented in the present invention. In the case of specimens prepared according to Comparative Example 4 out of the content range, the tensile strength, elongation and yield ratio met the target values, but it can be seen that the yield strength, the cross-sectional shrinkage rate, the impact value and the hardness were below the target values.
또한, 실시예 1과 비교하여 니오븀(Nb)이 첨가되지 않고, 바나듐(V)이 더 참가되며, 탄소(C), 실리콘(Si) 및 망간(Mn)이 본 발명에서 제시하는 함량 범위를 벗어난 비교예 5에 따라 제조되는 시편의 경우, 인장강도, 연신율, 항복비 및 충격치는 목표값을 만족하였으나, 항복강도, 단면 수축율 및 경도가 목표값에 미달하는 것을 확인할 수 있다.
In addition, compared with Example 1, niobium (Nb) was not added, vanadium (V) was further added, and carbon (C), silicon (Si), and manganese (Mn) were outside the content ranges of the present invention. In the case of the specimen prepared according to Comparative Example 5, the tensile strength, elongation, yield ratio and impact value satisfied the target value, it can be seen that the yield strength, cross-sectional shrinkage rate and hardness is less than the target value.
한편, 도 2는 실시예 1에 따른 시편의 미세조직을 나타낸 사진이고, 도 3은 실시예 1에 따른 시편의 입내 파면 직후를 나타낸 사진이며, 도 4는 실시예 2에 따른 시편의 입내 파면이 이루어진 이후, 1일이 경과한 후를 나타낸 사진이다.On the other hand, Figure 2 is a photograph showing the microstructure of the specimen according to Example 1, Figure 3 is a photograph showing immediately after the intraoral wavefront of the specimen according to Example 1, Figure 4 is an intraoral wavefront of the specimen according to Example 2 It is a photograph showing after 1 day has elapsed since it was made.
도 2를 참조하면, 실시예 1에 따른 시편의 경우, 페라이트(Ferrite) 및 펄라이트(Pealite)의 복합 조직으로 이루어져 있는 것을 확인할 수 있다. 이때, 페라이트에 비하여 펄라이트가 다량 분포하고 있는 것을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 2, in the case of the specimen according to Example 1, it can be seen that the composite consists of a ferrite and a ferrite. At this time, it was confirmed that the pearlite is distributed in a large amount compared to the ferrite.
한편, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 페라이트 및 펄라이트의 복합 조직을 갖는 실시예 1에 따라 제조되는 시편의 경우, 입계에 대하여 수직한 방향으로의 입내 파면이 매끄러운 형태로 절삭이 이루어진 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 실시예 2에 따라 제조되는 시편의 경우, 절삭이 이루어진 후 일정 시간이 경과한 후에도 그 형태가 그대로 유지된다는 것을 확인할 수 있었다.
On the other hand, as can be seen in Figure 3, in the case of the specimen prepared according to Example 1 having a composite structure of ferrite and pearlite, it can be seen that the cutting in the form of smooth in-wave wavefront in the direction perpendicular to the grain boundary. there was. In addition, as can be seen in Figure 4, in the case of the specimen prepared according to Example 2, it was confirmed that the shape is maintained even after a certain time has passed after the cutting is made.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.While the invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Such changes and modifications may belong to the present invention without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention will be determined by the claims described below.
Claims (11)
상기 재가열된 주편을 열간 압연하는 단계; 및
상기 열간 압연된 강을 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비조질강 제조 방법.
Carbon (C): 0.40 to 0.50 wt%, Silicon (Si): 1.0 to 1.8 wt%, Manganese (Mn): 0.9 to 1.3 wt%, Phosphorus (P): 0.03 wt% or less, Sulfur (S): 0.08 wt % Or less, chromium (Cr): 0.15 to 0.35% by weight, molybdenum (Mo): 0.01 to 0.03% by weight, aluminum (Al): 0.001 to 0.010% by weight, niobium (Nb): 0.01 to 0.05% by weight and the remaining iron ( Reheating the slab made of Fe) and other unavoidable impurities;
Hot rolling the reheated cast steel; And
Cooling said hot rolled steel.
상기 재가열 단계에서,
재가열 온도는 1150 ~ 1250℃로 실시하는 것을 특징으로 하는 비조질강 제조 방법.
The method of claim 1,
In the reheating step,
Reheating temperature is 1150 ~ 1250 ℃ characterized in that the non-coated steel production method.
상기 주편에는
구리(Cu) : 0.30 중량% 이하 및 니켈(Ni) : 0.25 중량% 이하 중 1종 이상이 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 비조질강 제조 방법.
The method of claim 1,
On the cast steel
Copper (Cu): 0.30% by weight or less, and nickel (Ni): 0.25% by weight or less of at least one of the non-coated steel manufacturing method characterized in that it further comprises.
상기 열간 압연 단계에서,
마무리 열간압연온도는 800 ~ 850℃인 것을 특징으로 하는 비조질강 제조 방법.
The method of claim 1,
In the hot rolling step,
Finish hot rolling temperature is 800 ~ 850 ℃ non-coarse steel production method characterized in that.
상기 냉각 단계에서,
냉각 종료 온도는 500 ~ 600℃인 것을 특징으로 하는 비조질강 제조 방법.
The method of claim 1,
In the cooling step,
Cooling end temperature is 500 ~ 600 ℃ non-coarse steel production method characterized in that.
최종 미세 조직이 페라이트 및 펄라이트를 포함하며,
상기 페라이트의 분율이 단면 면적율로 10% 이하를 갖는 것을 특징으로 하는 비조질강.
Carbon (C): 0.40 to 0.50 wt%, Silicon (Si): 1.0 to 1.8 wt%, Manganese (Mn): 0.9 to 1.3 wt%, Phosphorus (P): 0.03 wt% or less, Sulfur (S): 0.08 wt % Or less, chromium (Cr): 0.15 to 0.35% by weight, molybdenum (Mo): 0.01 to 0.03% by weight, aluminum (Al): 0.001 to 0.010% by weight, niobium (Nb): 0.01 to 0.05% by weight and the remaining iron ( Fe) and other unavoidable impurities,
The final microstructure comprises ferrite and pearlite,
The non-coarsened steel, characterized in that the fraction of the ferrite has a cross-sectional area ratio of 10% or less.
상기 비조질강에는
구리(Cu) : 0.30 중량% 이하 및 니켈(Ni) : 0.25 중량% 이하 중 1종 이상이 더 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 비조질강.
The method according to claim 6,
The non-coarse steel
Copper (Cu): 0.30% by weight or less and nickel (Ni): 0.25% by weight or less of the non-coated steel, characterized in that it further contains.
상기 비조질강은
인장강도 : 950MPa 이상 및 항복강도 : 700MPa 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 비조질강.
The method according to claim 6,
The non-steel is
A non-alloyed steel characterized by having a tensile strength of 950 MPa or more and a yield strength of 700 MPa or more.
상기 비조질강은
연신율 : 12% 이상 및 항복비 : 70% 이하를 갖는 것을 특징으로 하는 비조질강.
The method according to claim 6,
The non-steel is
An uncoated steel, having an elongation of 12% or more and a yield ratio of 70% or less.
상기 비조질강은
단면 수축율 : 15% 이하 및 충격치 : 5 J/㎠ 이하를 갖는 것을 특징으로 하는 비조질강.
The method according to claim 6,
The non-steel is
A rough steel having a cross-sectional shrinkage of 15% or less and an impact value of 5 J / cm 2 or less.
상기 비조질강은
경도 : 301 ~ 360HB를 갖는 것을 특징으로 하는 비조질강.The method according to claim 6,
The non-steel is
Hardness: Non-coated steel, characterized in that having a 301 ~ 360HB.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101424212B1 (en) * | 2013-07-08 | 2014-07-28 | 주식회사 세아베스틸 | Micro alloyed steel for steering rack bar with high strength and excellent impact value |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3473500B2 (en) * | 1999-06-04 | 2003-12-02 | 住友金属工業株式会社 | Low ductility non-heat treated steel |
| JP2002356743A (en) * | 2001-05-30 | 2002-12-13 | Nkk Bars & Shapes Co Ltd | Non-heat treated steel having high strength, low ductility and excellent machinability |
-
2011
- 2011-06-28 KR KR1020110063258A patent/KR101412243B1/en active IP Right Grant
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| KR101424212B1 (en) * | 2013-07-08 | 2014-07-28 | 주식회사 세아베스틸 | Micro alloyed steel for steering rack bar with high strength and excellent impact value |
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| KR101412243B1 (en) | 2014-06-26 |
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