KR20130034241A

KR20130034241A - 도어 힌지 제조용 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20130034241A
Application number: KR1020110098140A
Authority: KR
Inventors: 고강희
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2013-04-05
Also published as: KR101355759B1

Abstract

마르텐사이트 변태 후, 표면 경도가 우수하면서 표면 마찰계수가 낮아, 도어 힌지 제조용으로 활용할 수 있는 강판 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 도어 힌지용 강판은 중량%로, 탄소(C) : 0.2~0.5%, 크롬(Cr) : 8.0~12.0%, 구리(Cu) : 5.0~15.0% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지며, 마르텐사이트 변태 후, 0.20 이하의 마찰계수 및 50 이상의 로크웰 경도(HRC)를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

도어 힌지 제조용 강판 및 그 제조 방법 {STEEL SHEET FOR DOOR HINGE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 강판 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마르텐사이트 변태 후, 표면 경도가 우수하면서 표면의 마찰계수가 낮아, 자동차 등의 도어 힌지 제조용으로 이용할 수 있는 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 도어 힌지는 고강도 강판으로 제조된다. 통상 도어 힌지에는 그리스(grease)를 이용하여 도어의 개폐를 부드럽게 하고 있다.

그러나, 도어의 개폐를 반복하게 되면, 마찰로 인하여 그리스가 소모되거나, 주변 먼지로 인하여 윤활 효과가 저하될 수 있다. 이 경우, 도어 힌지에서 마찰음이 심하게 발생하기 시작하고, 도어의 개폐가 부드럽게 이루어지지 않게 된다.

따라서, 그리스를 사용하지 않고도 도어의 개폐를 부드럽게 할 수 있는 도어 힌지용 소재가 요구된다.

본 발명과 관련된 배경기술로는 대한민국 특허공개공보 제10-2008-0045315호(2008.05.23. 공개)가 있다.

본 발명의 목적은 마르텐사이트 변태 후, 우수한 표면경도를 가지면서도 표면 경도가 낮아, 자동차 등의 도어 힌지 제조용으로 이용할 수 있는 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 도어 힌지용 강판 제조 방법은 (a) 중량%로, 탄소(C) : 0.2~0.5%, 크롬(Cr) : 8.0~12.0%, 구리(Cu) : 5.0~15.0% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 재가열하는 단계; (b) 상기 재가열된 판재를 Ar3 온도 이상에서 열간 압연하는 단계; 및 (c) 상기 열간 압연된 판재를 Ms 내지 Ms+200℃까지 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 도어 힌지용 강판은 중량%로, 탄소(C) : 0.2~0.5%, 크롬(Cr) : 8.0~12.0%, 구리(Cu) : 5.0~15.0% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 강판은 마르텐사이트 변태 후, 0.20 이하의 마찰계수 및 50 이상의 로크웰 경도(HRC)를 가질 수 있다.

이때, 상기 강판에는 중량%로, 탄소(C) : 0.4~0.5%, 크롬(Cr) : 8.0~9.0% 및 구리(Cu) : 5.0~8.0%가 포함되는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 따른 도어 힌지용 강판은 상온에서 오스테나이트를 포함하는 미세조직을 가지며, 냉간가공시 혹은 냉간가공후 서냉시에 오스테나이트에서 마르텐사이트로 상변태가 일어나기 쉬운 조성을 갖는다.

또한, 본 발명에 따른 도어 힌지용 강판은 마르텐사이트 변태 후, 0.20 이하의 마찰계수 및 50 이상의 로크웰 경도(HRC)를 가질 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 강판을 이용하여 도어 힌지를 제조할 경우, 우수한 표면 경도와 함께 낮은 마찰계수를 통하여, 도어 개폐시 발생하는 마찰에 의해 발생하는 데브리스(debris)가 윤활제 역할을 할 수 있다. 이에 따라, 별도의 그리스 사용없이도 도어의 개폐를 부드럽게 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도어 힌지용 강판 제조 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 실시예 2에 따른 시편의 마찰계수 변화를 나타낸 것이다.

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.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도어 힌지 제조용 강판 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도어 힌지용 강판

본 발명에 따른 도어 힌지용 강판은 중량%로, 탄소(C) : 0.2~0.5%, 크롬(Cr) : 8.0~12.0% 및 구리(Cu) : 5.0~15.0%를 포함한다.

상기 탄소, 크롬 및 구리 이외에 나머지는 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어진다.

이하, 본 발명에 따른 도어 힌지용 강판에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.

탄소(C)

탄소(C)는 도어 힌지 제조을 위한 냉간가공시 혹은 냉간가공후 서냉시에 마르텐사이트 변태를 통하여 경도를 상승시키는데 기여한다.

상기 탄소는 강판 전체 중량의 0.2~0.5중량%로 첨가되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.4~0.5중량%이다. 탄소의 첨가량이 0.2중량% 미만일 경우, 마르텐사이트 변태를 통한 경도 향상 효과가 불충분하다. 반대로, 탄소의 첨가량이 0.5중량%를 초과하는 경우, 강판 내 구리 분산도 저하에 의하여 마찰계수가 상승함으로써 내마모성이 저하되는 문제점이 있다.

크롬(Cr)

크롬(Cr)은 오스테나이트 안정화원소로서 도어 힌지 제조를 위한 냉간가공시 혹은 냉간가공 후 서냉시 마르텐사이트 변태가 쉽게 이루어지도록 하며, 또한 내식성 향상에 기여한다.

상기 크롬은 강판 전체 중량의 8.0~12.0중량%로 첨가되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 8.0~9.0중량%이다. 크롬의 첨가량이 8.0중량% 미만일 경우, 강판 표면에 크롬 산화층이 충분히 형성되지 않으므로 내식성이 불충분해지는 문제점이 있다. 반대로, 크롬의 첨가량이 12.0중량%를 초과하는 경우 구리 분산도가 저하되어 내마모성이 저하되는 문제점이 있다.

구리(Cu)

구리(Cu)는 마찰계수를 낮게 하여, 도어 힌지의 마찰 특성을 향상시키는데 기여한다.

상기 구리는 강판 전체 중량의 5.0~15.0중량%로 첨가되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5.0~8.0중량%이다. 구리의 첨가량이 5.0중량% 미만일 경우, 상기의 마찰 특성 향상 효과가 불충분하다. 반대로, 구리의 첨가량이 15.0중량%를 초과할 경우, 과다한 구리 첨가로 인하여 구리 분산도가 저하되어 내마모성이 급격히 저하될 수 있다.

본 발명에 따른 도어 힌지용 강판의 경우, 상기의 조성과 후술하는 공정조건 제어를 통하여 높은 오스테나이트 분율의 미세조직을 가질 수 있어 오스테나이트에서 마르텐사이트로 상변태가 쉽게 일어날 수 있으며, 또한 구리 분산도가 우수하다. 그 결과, 본 발명에 따른 도어 힌지용 강판의 마르텐사이트 변태 후, 0.20 이하의 마찰계수 및 50 이상의 로크웰 경도(HRC)를 나타낼 수 있었다.

강판 제조 방법

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 도어 힌지용 강판 제조 방법을 나타내는 순서도이다.

도 1을 참조하면, 도시된 강판 제조 방법은 슬라브 재가열 단계(S110), 열간압연 단계(S120) 및 냉각 단계(S130)를 포함한다.

슬라브 재가열

슬라브 재가열 단계(S110)에서는 상술한 합금 조성을 갖는 슬라브 판재를 재가열한다. 슬라브 판재의 재가열을 통하여, 오스테나이트 결정립을 미세화하고, 압연 부하를 낮춘다.

슬라브 재가열은 1100~1300℃에서 실시하는 것이 바람직하다. 슬라브 재가열 온도가 1100℃ 미만일 경우에는 재가열 온도가 낮아 압연 부하가 커지는 문제가 있다. 반면, 슬라브 재가열 온도가 1300℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정립이 조대화되며, 과도한 가열 공정으로 인하여 경제성이 문제될 수 있다.

열간압연

열간압연 단계(S120)에서는 슬라브 판재를 Ar3 온도 이상에서 열간압연한다.

열간압연 단계(S120)에서 마무리 압연 온도는 700 ~ 900℃인 것이 바람직하다. 상기 온도 범위에서 열간압연이 마무리될 경우, 열간압연 후 냉각 전 강판의 조직이 오스테나이트 상이 될 수 있다. 만일, 마무리 압연 온도가 900℃를 초과할 경우 오스테나이트 결정립이 조대화되어 충분한 경도를 확보하기 어려는 문제점이 있다. 반대로, 마무리 온도가 700℃ 미만으로 실시될 경우에는 이상역 압연에 의한 혼립 조직이 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있다.

냉각

냉각 단계(S130)에서는 열간압연된 판재를 Ms 내지 Ms+200℃까지 강제 냉각한다.

냉각은 20~100℃/sec의 냉각속도로 실시되는 것이 바람직하다. 냉각속도가 20℃/sec 미만일 경우, 페라이트, 펄라이트 등의 변태에 의하여 충분한 오스테나이트 상을 확보하기 어려워 힌지 가공시 표면 경도 향상이 불충분해질 수 있다. 반면, 냉각속도가 100℃/sec를 초과하는 경우, 가공성이 저하되는 문제점이 있다.

냉각 종료 온도는 Ms 내지 Ms+200℃인 것이 바람직하다. 냉각 종료 온도가 Ms 온도 미만일 경우, 강판의 조직이 냉간가공전 마르텐사이트화되므로 힌지 가공이 어렵다. 반대로, 냉각 종료 온도가 Ms+200℃ 이상일 경우, 조대한 미세조직이 형성되거나 펄라이트 등으로의 변태 등에 의하여 오스테나이트 분율 감소에 의하여 힌지 제조를 위한 냉간가공시 혹은 냉간가공 후 서냉시 표면 경도 향상이 불충분해질 수 있다.

실시예

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.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.

1. 시편의 제조

표 1에 기재된 조성을 갖는 실시예 1~7 및 비교예 1~6에 따른 시편을 제조하였다. 공정 조건으로 슬라브 재가열은 1200℃에서 2시간, 열간압연의 마무리압연온도는 750℃, 냉각 속도는 50℃/sec, 냉각 종료 온도는 100℃로 하였다.

[표 1]

2. 기계적 특성 평가

(1) 표면 경도는 실시예 1~7 및 비교예 1~6에 따른 시편에 대하여 25℃에서 상온 소성 가공을 실시한 후, 로크웰 경도(HRC)를 측정하였다.

(2) 구리 분산도는 상온 소성 가공된 실시예 1~7 및 비교예 1~6에 따른 시편을 25℃에서 7ksi 하중으로 100cycle동안 왕복마찰시키면서 얻어진 최대 마찰계수로부터 다음과 같은 기준으로 평가하였다.

상 : 최대 마찰계수 1.8 이하

중 : 최대 마찰계수 1.8 초과 내지 2.0 이하

하 : 최대 마찰계수 2.0 초과

도 2는 실시예 2에 따른 시편의 마찰계수 변화를 나타낸 것이다. 도 2를 참조하면, 실시예 2의 경우, 왕복마찰이 진행되면서 마찰 계수가 변화하며, 최대 마찰계수는 대략 0.16임을 볼 수 있다.

(3) 내마모성은 상기 구리 분산도 평가를 위하여 100cycle 왕복 마찰이 완료된 실시예 1~7 및 비교예 1~6에 따른 시편의 마모 깊이에 따라 상, 중, 하로 평가하였다.

상 : 마모 깊이 0.1mm 이하

중 : 마모 깊이 0.1 초과 내지 0.5mm 이하

하 : 마모 깊이 0.5mm 초과

(4) 내식성은 중성염수분무 시험으로 24시간 후 부식이 발생하였는지 여부로 평가하였다.

표 1을 참조하면, 본 발명의 조성을 만족하는 실시예 1~7의 경우, 전반적으로 물성이 우수하였다. 그러나, 탄소의 함량이 0.1중량%에 불과한 비교예 1의 경우, 표면 경도가 매우 낮았으며, 내마모성도 좋지 못하였다. 또한, 탄소가 과다 첨가된 비교예 2, 크롬이 과다 첨가된 비교예 4, 구리가 과다 첨가된 비교예 6의 경우, 구리 분산도가 좋지 못하였으며, 또한 내마모성이 좋지 못하였다. 또한, 크롬이 부족한 비교예3의 경우, 내식성이 좋지 못하였으며, 구리가 부족한 비교예 5의 경우, 내마모성이 좋지 못하였다.

한편, 실시예1~7에 따른 시편들 중에서, 중량%로, 탄소(C) : 0.4~0.5%, 크롬(Cr) : 8.0~9.0% 및 구리(Cu) : 5.0~8.0%가 포함된 실시예 2 ~ 3의 경우, 다른 실시예에 비하여, 표면 경도, 구리 분산도, 내마모성 모두가 특히 우수하였다. 즉, 본 발명에서 제시된 조성 범위를 만족하는 범위에서도 탄소 함량이 상대적으로 높고, 구리 및 크롬 함량이 상대적으로 낮은 조성에서 가장 우수한 물성을 나타내었다. 따라서, 본 발명의 보다 바람직한 합금 조성은 중량%로, 탄소(C) : 0.4~0.5%, 크롬(Cr) : 8.0~9.0%, 구리(Cu) : 5.0~8.0% 및 나머지 철(Fe)과 불순물로 이루어지는 것이라 볼 수 있다.

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.

S110 : 슬라브 재가열 단계
S120 : 열간압연 단계
S130 : 냉각 단계

Claims

(a) 중량%로, 탄소(C) : 0.2~0.5%, 크롬(Cr) : 8.0~12.0%, 구리(Cu) : 5.0~15.0% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브 판재를 재가열하는 단계;
(b) 상기 재가열된 판재를 Ar3 온도 이상에서 열간 압연하는 단계; 및
(c) 상기 열간 압연된 판재를 Ms 내지 Ms+200℃까지 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 도어 힌지용 강판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 슬라브 판재에는
중량%로, 탄소(C) : 0.4~0.5%, 크롬(Cr) : 8.0~9.0% 및 구리(Cu) : 5.0~8.0%가 포함되는 것을 특징으로 하는 도어 힌지용 강판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서, 상기 재가열은
1100~1300℃에서 실시되는 것을 특징으로 하는 도어 힌지용 강판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (b) 단계에서, 마무리압연온도는
700~900℃인 것을 특징으로 하는 도어 힌지용 강판 제조 방법.
제1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서, 냉각은
20~100℃/sec의 냉각속도로 실시되는 것을 특징으로 하는 도어 힌지용 강판 제조 방법.
중량%로, 탄소(C) : 0.2~0.5%, 크롬(Cr) : 8.0~12.0%, 구리(Cu) : 5.0~15.0% 및 나머지 철(Fe)과 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도어 힌지용 강판.
제6항에 있어서,
상기 강판에는
중량%로, 탄소(C) : 0.4~0.5%, 크롬(Cr) : 8.0~9.0% 및 구리(Cu) : 5.0~8.0%가 포함되는 것을 특징으로 하는 도어 힌지용 강판.
제6항에 있어서,
상기 강판은
마르텐사이트 변태 후, 0.20 이하의 마찰계수 및 50 이상의 로크웰 경도(HRC)를 갖는 것을 특징으로 하는 도어 힌지용 강판.