KR20140046489A

KR20140046489A - 켄칭용 강재 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20140046489A
Application number: KR1020147008662A
Authority: KR
Inventors: 게이 미야니시; 마나부 구보따; 슈지 고자와
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2014-04-18
Also published as: PL3266899T3; US20120279616A1; EP3266899A2; EP3266899A3; EP2520682A4; JP5031931B2; EP2520682A1; EP2927340A1; KR20120096111A; KR101600211B1; PL2520682T3; CN102741440B; EP3266899B1; US8535459B2; CN102741440A; WO2011152206A1; JPWO2011152206A1; EP2520682B1

Abstract

본 발명은 화학 성분이 질량％로, C: 0.15 내지 0.60％, Si: 0.01 내지 1.5％, Mn: 0.05 내지 2.5％, P: 0.005 내지 0.20％, S: 0.001 내지 0.35％, Al: 0.06 초과 내지 0.3％ 및 전N: 0.006 내지 0.03％를 함유하고, 잔량부가 0.0004％ 이하인 B를 갖는 불가피적 불순물과 Fe로 이루어지고, JIS G 0561로 규정되는 조미니식 일단 켄칭법으로 측정되는 켄칭 단부로부터의 거리가 5mm인 위치에 있어서의 경도 R과, 켄칭 단부로부터의 거리가 4.763mm인 위치에 있어서의 계산 경도 H가 하기수학식 1을 만족하는 켄칭용 강재를 제공한다.
<수학식 1>

Description

켄칭용 강재 및 그 제조 방법 {STEEL MATERIAL FOR QUENCHING AND METHOD OF PRODUCING SAME}

본 발명은 피삭성과 켄칭 안정성이 우수한 켄칭용 강재 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본원은 2010년 5월 31일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2010-124536호에 기초해 우선권을 주장하며, 그의 내용을 여기에 원용한다.

최근 들어, 강의 고강도화가 진행되고 있는 반면, 가공성이 저하된다는 문제가 발생하고 있다. 이로 인해, 강도를 유지하면서, 피삭성을 개선한 강이 강하게 요구되고 있다. 종래부터, 강의 피삭성을 향상시키기 위해서, S, Pb, Bi 등의 피삭성 향상 원소를 첨가한다. Pb 및 Bi는 피삭성을 향상시켜, 단조에 대한 영향도 비교적 적지만, 충격 특성 등의 강도 특성을 저감시킨다.

또한, S은 MnS과 같은 절삭 환경 하에서 연질인 개재물을 형성해서 피삭성을 높이지만, MnS은 Pb 등의 입자에 비하여 크므로, 응력 집중원이 되기 쉽다. 특히, MnS이 단조 또는 압연으로 연신되면, 예를 들어 충격 특성 등에 이방성이 발생하여, 특정 방향의 기계 특성이 극단적으로 약해진다. 강 구조물을 설계할 경우, 기계 특성의 이방성을 고려할 필요가 발생한다. 따라서, 강에 S을 첨가하는 경우, 기계 특성의 이방성을 저감하는 기술이 필요하게 된다.

이와 같이, 피삭성의 향상에 유효한 원소를 첨가해도, 충격 특성이 저하되므로, 강도와 피삭성의 양립은 곤란하다. 또한, 최근 들어, 환경 보호의 관점에서 Pb의 사용을 피하는 경향이 있다. 이로 인해, 강의 피삭성과 강도를 양립시키기 위해서는 한층 더 기술 혁신이 필요하게 된다.

지금까지, 강도를 저하시키지 않고, 피삭성을 개선하는 기술이 몇 가지 제안되어 있다. 특허문헌 1에는 C: 0.05 내지 1.2％(질량％, 이하 동일), Si: 0.03 내지 2％, Mn: 0.2 내지 1.8％, P: 0.03％ 이하(0％를 포함하지 않음), S: 0.03％ 이하(0％를 포함하지 않음), Cr: 0.1 내지 3％, Al: 0.06 내지 0.5％, N: 0.004 내지 0.025％ 및 O: 0.003％ 이하(0％를 포함하지 않음)를 각각 함유함과 함께, Ca: 0.0005 내지 0.02％ 및/또는 Mg: 0.0001 내지 0.005％를 함유하고, 강 중의 고용 N: 0.002％ 이상이고, 잔량부가 철 및 불가피적 불순물로 이루어지면서 하기 수학식 A의 관계를 만족하는 기계 구조용 강이 제안되어 있다.

<수학식 A>

단, [Cr], [Al] 및 [O]는 각각, Cr, Al 및 O의 함유량(질량％)을 나타낸다.

특허문헌 2에는 C: 0.01 내지 0.7％, Si: 0.01 내지 2.5％, Mn: 0.1 내지 3％, S: 0.01 내지 0.16％, Mg: 0.02％ 이하(0％를 포함하지 않음)를 함유함과 함께, [Mg]/[S]≥7.7×10^-3을 만족하는 강으로 이루어지고, 강 중에 관찰되는 황화물계 개재물 중, 긴 직경이 5㎛ 이상인 황화물계 개재물의 종횡비의 평균값이 5.2 이하이고, 긴 직경이 50㎛ 이상인 황화물계 개재물의 종횡비의 평균값이 10.8 이하이면서 긴 직경이 20㎛ 이상인 황화물계 개재물의 개수를 a, 긴 직경이 5㎛ 이상인 황화물계 개재물의 개수를 b라 하는 경우, a/b≤0.25를 만족하는 기계 구조용 강이 제안되어 있다.

특허문헌 3에는 C: 0.12 내지 0.22％, Si: 0.40 내지 1.50％, Mn: 0.25 내지 0.45％, Ni: 0.50 내지 1.50％, Cr: 1.30 내지 2.30％, B: 0.0010 내지 0.0030％, Ti: 0.02 내지 0.06％, Nb: 0.02 내지 0.12％, Al: 0.005 내지 0.050％를 함유하고, 잔량부 실질적으로 Fe로 이루어지고, 일단 켄칭법에 있어서 50％ 마르텐사이트에 상당하는 경도가 되는 위치의 켄칭 단부로부터의 거리가 20mm 이상이면서 성분 파라미터 H [H = 106C(％) + 10.8Si(％) + 19.9Mn(％) + 16.7Ni(％) + 8.55Cr(％) + 45.5Mo(％) + 28]가 95 이하인 침탄용 강이 제안되어 있다.

일본 특허 제4193998호 공보 일본 특허 제3706560호 공보 일본 특허 공개 2002-309342호 공보

「켄칭성 =구하는 방법과 활용=」(저자: 오오와쿠 시게오, 발행소: 일간 공업 신문, 발행일: 1979년 9월 25일）

특허문헌 1 내지 3 제안의 기술에는 하기의 문제점이 있어, 강도를 저하시키지 않고, 피삭성을 개선한다는 요구에 대하여 충분히 부응할 수는 없었다.

특허문헌 1 제안의 강은 절삭 공구 수명이 개선되어 있는 반면, 질화물 생성 원소인 Al을 0.06 내지 0.5％로 비교적 다량으로 함유하기 때문에, N가 Al에 의해 AlN로서 고정된다. 이 결과, 0.005％ 이하로 첨가되는 B가 고용 상태가 되어, B량에 따라서 켄칭성을 향상시킨다. 그러나, 고용 B에 의한 켄칭성 향상 효과는 소량의 B량이어도 현저하기 때문에, 켄칭성의 편차를 억제하는 것(즉, 켄칭 안정성을 얻는 것)은 곤란하였다.

특허문헌 2 제안의 강에 있어서는 절삭 공구 수명이 전혀 배려되고 있지 않아, 절삭 공구 수명이 짧아지는 것을 피하기 위한 특성이 충분히 얻어지지 않고 있다.

특허문헌 3 제안의 강에 있어서는 높은 켄칭성과 낮은 소재 경도의 양립이 가능하므로, 침탄 후의 강도를 저하시키지 않고, 피삭성을 개선할 수 있다고 생각된다. 그러나, 상기 강은 B를 0.0010 내지 0.0030％ 함유하고 있어서, 가스 침탄 시, 표층으로부터 침입하는 N에 의해, 본래, 켄칭성을 높여야 하는 고용 B가 BN가 되어, 침탄 표층부의 켄칭성이 향상되지 않고, 불완전 켄칭 조직이 증가해서 강도가 저하된다는 문제를 피할 수 없다.

즉, 특허문헌 3 제안의 강에 있어서는 목적대로의 켄칭성을 달성할 수 없고, 켄칭성이 표층으로부터 침입하는 N의 양에 의존해서 변동하여, 안정된 켄칭성을 확보할 수 없다.

결국, 종래 기술에서는 현재 요구되고 있는 강도, 즉, 안정된 켄칭성(켄칭 안정성)을 유지하면서 피삭성을 개선한다는 과제에 대하여, 충분히 부응할 수 없었다.

따라서, 본 발명은 상기 실정에 감안하여, 안정된 켄칭성을 유지하면서, 피삭성이 우수한 켄칭용 강재를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위해서 이하의 방책을 채용한다.

(1) 본 발명의 제1 형태는 화학 성분이 질량％로, C: 0.15 내지 0.60％, Si: 0.01 내지 1.5％, Mn: 0.05 내지 2.5％, P: 0.005 내지 0.20％, S: 0.001 내지 0.35％, Al: 0.06 초과 내지 0.3％ 및 전(total)N: 0.006 내지 0.03％를 함유하고, 잔량부가 0.0004％ 이하인 B를 갖는 불가피적 불순물과 Fe로 이루어지고, JIS G 0561로 규정되는 조미니식 일단 켄칭법으로 측정되는 켄칭 단부로부터의 거리가 5mm인 위치에 있어서의 경도 R과, 켄칭 단부로부터의 거리가 4.763mm인 위치에 있어서의 계산 경도 H가 H×0.948≤R≤H×1.05를 만족하는 켄칭용 강재이다.

(2) 상기 (1)에 기재된 켄칭용 강재에서는 상기 화학 성분이 질량％로, Cr: 0.1 내지 3.0％, Mo: 0.01 내지 1.5％, Cu: 0.1 내지 2.0％, Ni: 0.1 내지 5.0％, Ca: 0.0002 내지 0.005％, Zr: 0.0003 내지 0.005％, Mg: 0.0003 내지 0.005％, REM: 0.0001 내지 0.015％, Nb: 0.01 내지 0.1％, V: 0.03 내지 1.0％, W: 0.01 내지 1.0％, Sb: 0.0005 내지 0.0150％, Sn: 0.005 내지 2.0％, Zn: 0.0005 내지 0.5％, Te: 0.0003 내지 0.2％, Bi: 0.005 내지 0.5％ 및 Pb: 0.005 내지 0.5％ 중 적어도 1종을 더 함유해도 된다.

(3) 상기 (1)에 기재된 켄칭용 강재에서는 상기 화학 성분이 질량％로, Ti: 0.001 내지 0.05％를 더 함유하고, 전N량(％)을 [전N], Ti량(％)을 [Ti]이라 했을 때, [전N] 및 [Ti]이 0.006+[Ti]×(14/48)≤[전N]≤0.03을 만족해도 된다.

(4) 상기 (3)에 기재된 켄칭용 강재에서는 상기 화학 성분이 질량％로, Cr: 0.1 내지 3.0％, Mo: 0.01 내지 1.5％, Cu: 0.1 내지 2.0％, Ni: 0.1 내지 5.0％, Ca: 0.0002 내지 0.005％, Zr: 0.0003 내지 0.005％, Mg: 0.0003 내지 0.005％, REM: 0.0001 내지 0.015％, Nb: 0.01 내지 0.1％, V: 0.03 내지 1.0％, W: 0.01 내지 1.0％, Sb: 0.0005 내지 0.0150％, Sn: 0.005 내지 2.0％, Zn: 0.0005 내지 0.5％, Te: 0.0003 내지 0.2％, Bi: 0.005 내지 0.5％ 및 Pb: 0.005 내지 0.5％ 중 적어도 1종을 더 함유해도 된다.

(5) 본 발명의 제2 형태는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 화학 성분을 갖는 강편에 대하여, 1260℃ 이상의 가열 온도로 20분 이상 유지하는 열처리를 행하는 켄칭용 강재의 제조 방법이다.

(6) 본 발명의 제3 형태는 상기 (3) 또는 (4)에 기재된 화학 성분을 갖는 강편에 대하여, Ti이 0.019％ 이상인 경우에 1200℃ 이상의 가열 온도로 20분 이상 유지하는 열처리를 행하고, Ti이 0.025％ 이상인 경우에 1150℃ 이상의 가열 온도로 20분 이상 유지하는 열처리를 행하는 켄칭용 강재의 제조 방법이다.

(7) 본 발명의 제4 형태는 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 켄칭용 강재를 기계 가공 및 켄칭함으로써 얻어지는 동력 전달 부품이다.

본 발명에 따르면, 피삭성의 개선 효과에 의해 공구 수명이 연장되고, 생산 비용이 저감되면서 안정된 켄칭성이 발현되어, 열처리 변형의 편차가 억제된다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위해서, 켄칭용 강재의 화학 성분 및 열 이력을 광범위하면서 계통적으로 변화시킨 경우에 있어서의 켄칭용 강재의 켄칭성과 피삭성의 관계를 예의 조사하였다. 그 결과, 다음 지식 (A) 내지 (C)를 얻기에 이르렀다. 이하, 특별히 설명이 없는 한, 함유량을 나타내는 「％」는 「질량％」를 의미한다.

(A) Al이 0.06％를 초과하면, Al은 강 중에 고용 Al으로서 존재하여, 켄칭용 강재의 피삭성을 개선한다. 특히, 산소와의 친화력의 크기가 Al 이하인 금속 원소로 형성되는 산화물, 즉, 표준 생성 자유 에너지의 절대값이 Al₂O₃의 값 이하인 산화물을 포함하는 피막에 의해 피복된 공구를 사용해서 켄칭용 강재를 절삭하면, 공구와 켄칭용 강재의 접촉면에서 화학 반응이 일어나기 쉬워진다. 그 결과, 공구 표층에, 공구 보호막으로서 기능하는 Al₂O₃ 피막이 용이하게 생성되어, 공구 수명이 대폭 신장된다.

(B) Al이 0.06％를 초과하면, N가 질화물(AlN)로서 고정된다. 이 결과, B가 고용 상태가 되어, 고용 B가 켄칭성을 불안정하게 한다.

(C) Al이 0.06％를 초과하는 경우, 불가피적 불순물량의 B가 켄칭성에 영향을 미치는 것을 피하기 위해서는 다음 조건 (a) 내지 (c)를 만족할 필요가 있다.

(a) 불가피적 불순물 중의 B가 0.0004 질량％ 이하로 제한된다.

(b) 전N량(질량％)을 [전N], Ti량(질량％)을 [Ti]이라 했을 때, [전N] 및 [Ti]이 하기 수학식 1을 만족한다.

(c) 켄칭 열처리 전에 강편을 1260℃(단, Ti량의 증가에 따라서는 1200℃ 또는 1150℃) 이상의 고온으로 가열하고, 적어도 20분 이상 유지한다.

이하, 상기 지식에 기초해 이루어진 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에 대해서 설명한다.

우선, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 켄칭용 강재의 화학 성분에 대해서 설명한다.

C: 0.15 내지 0.60％

C는 강의 강도에 크게 영향을 미치는 원소이다. C가 0.15％ 미만에서는 충분한 강도가 얻어지지 않아, 다른 합금 원소를 다량으로 투입하지 않을 수 없게 된다. 한편, C가 0.60％를 초과하면, 경도가 상승하여, 피삭성이 현저하게 저하된다. 충분한 강도와 필요로 하는 피삭성을 얻기 위해서, C는 0.15 내지 0.60％로 한다. C의 하한값은 바람직하게는 0.30％이다. C의 상한값은 바람직하게는 0.50％이다.

Si: 0.01 내지 1.5％

Si는 강의 탈산에 유효한 원소이며, 또한 페라이트의 강화 및 템퍼링 연화 저항을 높이는데 유효한 원소이다. Si가 0.01％ 미만에서는 첨가 효과가 불충분하고, 1.5％를 초과하면, 강이 취화됨과 함께, 피삭성이 대폭 저하되고, 또한 침탄성이 저해된다. 그로 인해, Si는 0.01 내지 1.5％로 한다. Si의 하한값은 바람직하게는 0.03％이다. Si의 상한값은 바람직하게는 1.2％이다.

Mn: 0.05 내지 2.5％,

MN는 강 중의 S을 MnS으로서 고정하여 분산시킴과 함께, 매트릭스에 고용되어, 켄칭성의 향상이나, 켄칭 후의 강도 확보에 기여하는 원소이다. Mn이 0.05％ 미만에서는 강 중의 S이 Fe과 결합해서 FeS을 형성하여, 강이 취화된다. 한편, Mn이 2.5％를 초과하면, 소지의 경도가 상승해서 냉간 가공성이 저하됨과 함께, 강도나 켄칭성에 미치는 영향도 포화된다. 따라서, Mn은 0.05 내지 2.5％로 한다. Mn의 하한값은 바람직하게는 0.10％이다. Mn의 상한값은 바람직하게는 2.2％이다.

P: 0.005 내지 0.20％

P은 피삭성을 양호하게 하는 원소이지만, 0.005％ 미만에서는 첨가 효과를 얻지 못한다. 한편, P이 0.20％를 초과하면, 소지의 경도가 상승하여, 냉간 가공성뿐만 아니라, 열간 가공성 및 주조 특성도 저하된다. 따라서, P은 0.005 내지 0.20％로 한다. P의 하한값은 바람직하게는 0.010％이다. P의 상한값은 바람직하게는 0.15％이다.

S: 0.001 내지 0.35％

S은 강 중에서 MnS을 형성하여, 피삭성의 향상에 기여하는 원소이지만, 0.001％ 미만에서는 첨가 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 한편, S이 0.35％를 초과하면, 첨가 효과는 포화되어, 오히려 입계 편석을 일으켜서 입계 취화를 일으킨다. 그로 인해, S은 0.001 내지 0.35％로 한다. S의 하한값은 바람직하게는 0.01％이다. S의 상한값은 바람직하게는 0.1％이다.

Al: 0.06 초과 내지 0.3％

Al은 강의 탈산을 목적으로 해서 첨가하지만, N가 0.008％ 이하인 상태에서 Al이 0.06％ 초과로 존재하면, 강 중에 고용 Al이 형성되고, 이 고용 Al이 피삭성의 향상에 기여한다. 한편, Al이 0.3％를 초과하면, Al₂O₃ 개재물의 입경이 커져, 고사이클 영역에서의 피로 강도가 열화된다. 따라서, Al은 0.06 초과 내지 0.3％로 한다. Al의 하한값은 바람직하게는 0.08％이다. Al의 상한값은 바람직하게는 0.15％이다.

*전N(Ti=0％): 0.006 내지 0.03％

전N(Ti>0％): 0.006+[Ti]×(14/48) 내지 0.03％

N는 강 중에서 Al, Ti, Nb, 및/또는 V와 결합하여, 질화물 또는 탄질화물을 형성하여, 결정립의 조대화를 억제한다. 또한, N는 불순물로서 포함되는 B와 결합해서 BN를 형성함으로써, 오스테나이트 입계에 편석하는 B량(켄칭성이 변동되는 요인이 됨)을 저감한다.

Ti을 첨가하고 있지 않은 경우, 전N가 0.006％ 미만이면 첨가 효과가 충분히 발현되지 않는다. 또한, 후술하는 Ti을 첨가한 경우, 전N가 "0.006+[Ti]×(14/48)" 미만([Ti]: Ti의 질량％)이면, 마찬가지로 첨가 효과가 충분히 발현되지 않는다.

한편, 전N가 0.03％를 초과하면, 첨가 효과가 포화되는 것 외에, 열간 압연 또는 열간 단조의 가열 시에 미고용된 탄질화물이 잔존하여, 결정립의 조대화 억제에 유효한 미세 탄질화물의 증량이 어려워진다.

그로 인해, 전N는 Ti을 첨가하고 있지 않은 경우에는 0.0060 내지 0.03％로 하고, Ti을 첨가한 경우에는 "0.006+[Ti]×(14/48)" 내지 0.03％로 한다. 전N의 하한값은 바람직하게는 0.0080％이다. 전N의 상한값은 바람직하게는 0.010％이다.

또한, Ti을 첨가한 경우, 전N％([전N])를 0.006+[Ti]×(14/48) 이상으로 규정한다.

본 실시 형태에 따른 켄칭용 강재에서는 켄칭 시에 강 중의 B를 BN 또는 석출물(TiN, TiCN, MnS 등)의 주위에 편석시킴으로써, 켄칭성의 향상에 기여하는 오스테나이트 입계에 대한 편석 B량을 저감하고, 이에 의해 B에 의한 켄칭성의 향상을 억제한다. 여기서, [전N]가 많을수록, BN가 석출되기 쉬워지므로, [전N]는 소요량 이상 필요하다. 그러나, 강 중에 Ti이 존재하는 경우에는 TiN가 고온 영역까지 안정되어 존재하므로, [전N]는 0.06％에 대하여, TiN 중의 N량을 차감한 N량: 「[Ti]×원자량비 (14/48)」을 첨가한 양이 필요하게 된다. 이로 인해, Ti을 첨가한 경우, 전N％([전N])의 하한값을 0.006+[Ti]×(14/48)로 규정한다.

B: 0％ 초과 내지 0.0004％

B는 오스테나이트 입계에 편석하여, 강의 켄칭성을 불안정하게 향상시킨다. 본 실시 형태에 따른 켄칭용 강재에서는 불가피적 불순물로서 혼입되는 B를 0.0004％ 이하로 제한한다. B는 의도적으로 첨가하지 않아도 철 원료로부터 불가피하게 강 중에 혼입되는 원소이기 때문에, 하한으로서는 0％ 초과로 규정한다. 단, B량을 0.0001％ 이하로 안정되게 제어하기 위해서는 비용면에서 부하가 크기 때문에, 하한값을 0.0001％로 해도 된다.

Al이 통상의 탈산제 레벨의 양인 경우에는 B가 불가피적 불순물로서 함유되어 있어도, B가 켄칭성에 미치는 영향은 무시할 수 있을 만큼 작다. 그러나, 강 중에 Al이 0.06％를 초과해서 존재하면, N가 질화물로서 고정되어, 불가피적 불순물의 B가 고용 상태가 되어, 켄칭 시에 오스테나이트 입계에 고용 B가 편석한다. 그 결과, 켄칭 안정성이 크게 손상된다.

본 실시 형태에 따른 켄칭용 강재에서는 켄칭 시에 강 중의 B가 BN 또는 석출물(TiN, TiCN, MnS 등)의 주위에 편석한다. 이에 의해, 켄칭성 향상에 기여하는 오스테나이트 입계에 대한 편석 B량이 저감되어, 켄칭성에 대한 B의 영향을 피한다. 그러나, B가 0.0004％를 초과하면, 오스테나이트 입계에 대한 편석 B량을 충분히 저감할 수 없다. 따라서, B의 상한을 0.0004％로 한다.

또한, 오스테나이트 입계에 편석하는 B량을 저감하기 위한 BN 석출/B 편석 사이트를 증가하기 위해서, Ti을 첨가해도 된다.

Ti: 0.001 내지 0.05％

Ti은 MnS의 핵이 되어서 MnS을 미세화하는 TiN를 형성한다. TiN는 고용 B와 고용 N를 흡수해서 복합 질화물을 형성한다. 이에 의해, 켄칭성의 편차 요인이 되는 오스테나이트 입계에 편석하는 B량(즉, 켄칭성을 높이는 B량)을 저감한다. Ti이 0.001％ 미만에서는 첨가 효과가 발현되지 않고, 한편, 0.05％를 초과하면, Ti계 황화물이 생성되어, 피삭성을 개선하는 MnS량이 감소하여, 강의 피삭성이 열화된다. 따라서, Ti은 0.001 내지 0.05％로 한다.

본 실시 형태에 따른 켄칭용 강재는 Cr, Mo, Cu, Ni, Ca, Zr, Mg, REM, Nb, V, W, Sb, Sn, Zn, Te, Bi, Pb 중 적어도 1종을 선택 원소로서 함유해도 된다. 이들 원소는 선택적으로 강재 중에 함유시키면 되기 때문에, 각각의 원소의 하한값은 0％이다. 그러나, 각 원소의 첨가에 의한 효과를 적절하게 얻기 위해서, 이하와 같이 하한값을 설정해도 된다.

본 실시 형태에 따른 켄칭용 강재는 켄칭성이나 강도의 향상을 위하여, Cr, Mo, Cu, Ni 중 1종 이상을 함유해도 된다.

Cr: 0.1 내지 3.0％

Cr은 켄칭성을 향상시킴과 함께, 템퍼링 연화 저항을 부여하는 원소이며, 고강도화가 필요한 강에 첨가된다. Cr이 0.2％ 미만에서는 첨가 효과가 얻어지지 않고, 한편, 3.0％를 초과하면, Cr 탄화물이 생성되어 강이 취화된다. 따라서, Cr은 0.1 내지 3.0％로 한다.

Mo: 0.01 내지 1.5％

Mo은 템퍼링 연화 저항을 부여함과 함께, 켄칭성을 향상시키는 원소이며, 고강도화가 필요한 강에 첨가된다. Mo이 0.01％ 미만에서는 첨가 효과가 얻어지지 않고, 한편, 1.5％를 초과하면, 첨가 효과는 포화된다. 따라서, Mo은 0.01 내지 1.5％로 한다.

Cu: 0.1 내지 2.0％

Cu는 페라이트를 강화함과 함께, 켄칭성의 향상 및 내식성의 향상에 유효한 원소이다. Cu가 0.1％ 미만에서는 첨가 효과가 얻어지지 않고, 한편, 2.0％를 초과하면, 기계적 성질의 향상 효과가 포화된다. 따라서, Cu는 0.1 내지 2.0％로 한다. 또한, Cu는 열간 연성을 저하시켜, 압연 시의 손상의 원인이 되기 쉬우므로, Ni과 동시에 첨가하는 것이 바람직하다.

Ni: 0.1 내지 5.0％

Ni은 페라이트를 강화하고, 연성을 향상시킴과 함께, 켄칭성의 향상 및 내식성의 향상에 유효한 원소이다. Ni이 0.1％ 미만에서는 첨가 효과가 얻어지지 않고, 한편, 5.0％를 초과하면, 기계적 성질의 향상 효과가 포화됨과 함께, 피삭성이 저하된다. 따라서, Ni은 0.1 내지 5.0％로 한다.

또한, 본 실시 형태에 따른 켄칭용 강재는 탈산을 조정해서 황화물의 형태를 제어하기 위해서, Ca, Zr, Mg, REM 중 1종 이상을 함유해도 된다.

Ca: 0.0002 내지 0.005％

Ca은 탈산 원소이며, 산화물을 생성한다. 본 실시 형태에 따른 켄칭용 강재와 같이, Al을 전Al(T-Al)으로서, 0.06％를 초과해서 함유하는 강에서는 칼슘-알루미네이트(CaO-Al₂O₃)가 생성되지만, CaO-Al₂O₃는 Al₂O₃에 비하여 저융점의 산화물이므로, 고속 절삭 시에 공구 보호막이 되어, 피삭성을 향상시킨다. Ca이 0.0002％ 미만에서는 피삭성 향상 효과가 얻어지지 않고, 한편, Ca이 0.005％를 초과하면, 강 중에 CaS이 생성되어, 오히려 피삭성이 저하된다. 따라서, Ca은 0.0002 내지 0.005％로 한다.

Zr: 0.0003 내지 0.005％

Zr은 탈산 원소이며, 강 중에서 산화물을 생성한다. 산화물은 ZrO₂로 생각되고 있지만, ZrO₂는 MnS의 석출핵이 되므로, MnS의 석출 사이트를 증가시켜, MnS을 균일하게 분산시킨다. 또한, Zr은 MnS에 고용되어 복합 황화물을 형성하여, 그의 변형능을 저하시켜, 압연 또는 열간 단조 시에 MnS의 연신을 억제한다. 이와 같이, Zr은 강의 이방성의 저감에 유효한 원소이다.

Zr이 0.0003％ 미만에서는 현저한 첨가 효과가 얻어지지 않고, 한편, 0.005％를 초과하면, 수율이 극단적으로 악화될 뿐만 아니라, ZrO₂ 및 ZrS 등의 경질의 화합물이 대량으로 생성되어, 오히려 피삭성, 충격값 및 피로 특성 등의 기계 특성이 저하된다. 따라서, Zr은 0.0003 내지 0.005％로 한다.

Mg: 0.0003 내지 0.005％

Mg은 탈산 원소이며, 강 중에서 산화물을 형성한다. 산화물은 MnS의 핵이 되어, MnS을 미세 분산시킨다. Mg은 Al 탈산이 전제인 경우, 피삭성에 유해한 Al₂O₃를 비교적 연질로 미세하게 분산하는 MgO 또는 Al₂O₃ㆍMgO로 개질한다. 또한 , Mg은 MnS과 복합 황화물을 형성하여, MnS을 구상화한다.

Mg이 0.0003％ 미만에서는 첨가 효과가 얻어지지 않고, 한편, 0.005％를 초과하면, 단독의 MgS의 생성을 촉진하여, 피삭성을 열화시킨다. 따라서, Mg은 0.0003 내지 0.005％로 한다.

REM: 0.0001 내지 0.015％

REM(희토류 원소)은 탈산 원소이며, 저융점 산화물을 형성하여, 주조 시의 노즐 막힘을 억제할 뿐만 아니라, MnS에 고용 또는 결합하여, 그 변형능을 저하시켜서, 압연 및 열간 단조 시에, MnS 형상의 연신을 억제한다. 이와 같이, REM은 기계 특성의 이방성의 저감에 유효한 원소이다.

REM이 0.0001％ 미만에서는 첨가 효과가 충분히 발현되지 않고, 한편, 0.015％를 초과하면, REM의 황화물이 대량으로 생성되어, 피삭성이 악화된다. 따라서, REM은 0.0001 내지 0.015％로 한다.

또한, 본 실시 형태에 따른 켄칭용 강재는 탄질화물의 형성에 의한 고강도화나, 탄질화물의 증량에 의한 오스테나이트 입자의 정립(整粒)ㆍ미립화를 위해서, Nb, V 및 W 중 1종 이상을 함유해도 된다.

Nb: 0.01 내지 0.1％

Nb도 탄질화물을 형성하여, 2차 석출 경화에 의한 강의 강화, 오스테나이트 입자의 성장의 억제 및 강화에 기여하는 원소이며, 고강도화가 필요한 강 및 저변형이 요구되는 강에, 조대 입자 방지를 위한 정립화 원소로서 첨가한다.

Nb이 0.01％ 미만에서는 고강도화의 효과가 얻어지지 않고, 한편, 0.1％를 초과하면, 열간 깨짐의 원인이 되는 미고용된 조대한 탄질화물을 형성하여, 오히려 기계적 성질을 손상시킨다. 따라서, Nb은 0.01 내지 0.1％로 한다.

V: 0.03 내지 1.0％

V도 탄질화물을 형성하여, 2차 석출 경화에 의해 강을 강화하는 원소이며, 고강도화가 필요한 강에 적절히 첨가한다. V이 0.03％ 미만에서는 고강도화의 효과가 얻어지지 않고, 한편, 1.0％를 초과하면, 열간 깨짐의 원인이 되는 미고용된 조대한 탄질화물을 형성하여, 오히려 기계적 성질을 손상시킨다. 따라서, V은 0.03％ 내지 1.0％로 한다.

W: 0.01 내지 1.0％

W도 탄질화물을 형성하여, 2차 석출 경화에 의해 강을 강화하는 원소이다. W이 0.01％ 미만에서는 고강도화의 효과가 얻어지지 않고, 한편, 1.0％를 초과하면, 열간 깨짐의 원인이 되는 미고용된 조대한 탄질화물을 형성하여, 오히려 기계적 성질을 손상시킨다. 따라서, W은 0.01 내지 1.0％로 한다.

또한, 본 실시 형태에 따른 켄칭용 강재는 피삭성 향상을 위하여, Sb, Sn, Zn, Te, Bi 및 Pb 중 1종 이상을 함유해도 된다.

Sb: 0.0005 내지 0.0150％

Sb은 페라이트를 적절하게 취화하여, 피삭성을 향상시킨다. 그 효과는 특히 고용 Al량이 많은 경우에 현저하지만, Sb이 0.0005％ 미만에서는 첨가 효과가 발현되지 않는다. 한편, Sb이 0.0150％를 초과하면, Sb의 매크로 편석이 과다가 되어, 충격값이 크게 저하한다. 따라서, Sb은 0.0005 내지 0.0150％로 한다.

Sn: 0.005 내지 2.0％

Sn은 페라이트를 적절하게 취화시켜서, 공구 수명을 연장시킴과 함께, 표면 조도를 향상시킨다. Sn이 0.005％ 미만에서는 첨가 효과가 발현되지 않고, 한편, 2.0％를 초과하면, 첨가 효과는 포화된다. 따라서, Sn은 0.005 내지 2.0％로 한다.

Zn: 0.0005 내지 0.5％

Zn은 페라이트를 취화시켜서, 공구 수명을 연장함과 함께, 표면 조도를 향상시킨다. Zn이 0.0005％ 미만에서는 첨가 효과가 발현되지 않고, 한편, 0.5％를 초과하면, 첨가 효과는 포화된다. 따라서, Zn은 0.0005 내지 0.5％로 한다.

Te: 0.0003 내지 0.2％

Te은 피삭성 향상 원소이다. 또한, Te은 MnTe을 형성하거나, MnS과 공존해서 MnS의 변형능을 저하시켜, MnS 형상의 연신을 억제한다. 이와 같이, Te은 기계 특성의 이방성의 저감에 유효한 원소이다. Te이 0.0003％ 미만에서는 첨가 효과가 발현되지 않고, 한편, 0.2％를 초과하면, 첨가 효과가 포화될 뿐만 아니라, 열간 연성이 저하되어, 손상의 원인이 되기 쉽다. 따라서, Te은 0.0003 내지 0.2％로 한다.

Bi: 0.005 내지 0.5％

Bi는 피삭성 향상 원소이다. Bi가 0.005％ 미만에서는 피삭성 향상 효과가 얻어지지 않고, 한편, 0.5％를 초과하면, 피삭성 향상 효과가 포화될 뿐만 아니라, 열간 연성이 저하되어 손상의 원인이 되기 쉽다. 따라서, Bi는 0.005％ 내지 0.5％로 한다.

Pb: 0.005 내지 0.5％

Pb은 피삭성 향상 원소이다. Pb이 0.005％ 미만에서는 피삭성 향상 효과가 얻어지지 않고, 한편, 0.5％를 초과하면, 피삭성 향상 효과가 포화될 뿐만 아니라, 열간 연성이 저하되어 손상의 원인이 되기 쉽다. 따라서, Pb은 0.005 내지 0.5％로 한다.

본 실시 형태에 따른 켄칭용 강재의 성분 조성은 잔량부가 상술한 바와 같이 0.0004％ 이하인 B를 포함하는 불가피적 불순물과, Fe을 함유한다.

불가피적 불순물은 본 발명에 의한 효과를 저해하지 않는 정도의 양이면 상술한 성분 이외의 성분을 포함해도 되지만, 가능한 한 0％에 가까운 것이 바람직하다.

이하, 본 실시 형태에 따른 켄칭용 강재의 켄칭 안정성의 지표로서 사용되는 조미니 경도에 대해서 설명한다.

본 실시 형태에 따른 켄칭용 강재에서는 JIS G 0561로 규정되는 조미니식 일단 켄칭법으로 측정된, 켄칭 단부로부터의 거리가 5mm인 위치에 있어서의 경도 HRC인 "R"과, 켄칭 단부로부터의 거리가 3/16inch, 즉 4.763mm인 계산 경도 HRC인 "H"가 하기 수학식 2를 만족하는 것을 특징으로 한다.

상기한 「켄칭 단부로부터의 거리가 3/16inch인 계산 경도 HRC」는 비특허문헌 1의 「5. 조미니 커브를 계산으로 구하는 방법」의 「5.3C％와 D_I를 알고 구하는 방법(D_I법)」의 P67 내지 68에 기재된 수순에 의해, 수냉단부로부터의 거리를 3/16inch로 하여 산출할 수 있다(단, D_I값은 ASTM의 「A-255」에 준해서 산출한 것을 사용함).

여기서, 「켄칭 단부로부터의 거리가 3/16inch인 계산 경도 HRC」에서 정의하는 "H"를 구하는 방법을 설명한다.

(수순 1) 우선, 강의 C％로부터, 표 1(상기 비특허문헌 1의 67 페이지의 표 5.8)에 의해, 「50％ 마르텐사이트 경도」를 구한다.

(수순 2) 이어서, ASTM(미국 재료 시험 협회)의 「A-255」에 준한, 하기 수학식 3에 의해, Di값을 산출한다.

여기서,

F(Si)=1.00+0.7×[Si]

F(Ni)=1.00+0.363×[Ni]

F(Cr)=1.00+2.16×[Cr]

F(Mo)=1.00+3.00×[Mo]

F(Cu)=1.00+0.365×[Cu]

F(V)=1.00+1.73×[V]

이다.

F(C)와 F(Mn)은 C량(질량％) 또는 Mn량(질량％)에 따라, 하기와 같이 구한다.

[C]≤0.39 질량％인 경우

F(C)=0.54×[C]

0.39 질량％<[C]≤0.55 질량％인 경우

F(C)=0.171+0.001×[C]+0.265×[C]²

0.55 질량％<[C]≤0.65 질량％인 경우

F(C)=0.115+0.268×[C]-0.038×[C]²

0.65 질량％<[C]≤0.75 질량％인 경우

F(C)=0.143+0.2×[C]

0.75 질량％<[C]인 경우

F(C)=0.062+0.409×[C]-0.135×[C]²

[Mn]≤1.20 질량％인 경우

F(Mn)=3.3333×[Mn]+1.00

1.20 질량％<[Mn]인 경우

F(Mn)=5.10×[Mn]-1.12

또한, 상기 수학식 중, [원소]는 강 중의 원소의 양(질량％)을 나타내고 있다.

산출한 Di값으로부터, 표 2(상기 비특허문헌 1의 65 내지 66 페이지의 표 5.7)에 의해, 수냉단부로부터의 거리가 3/16inch인 위치의 「50％ 경 마르텐사이트 경도에 가산해야하는 경도수」를 구한다.

또한, 표 2의 Di값은 최소 단위가 0.2inch이므로, 그 사이의 가산해야하는 경도수는 직선으로 내삽하여 구한다. 예를 들어, Di=1.90inch인 수냉단부로부터 3/16inch인 위치의 가산해야하는 경도수는 〔7.0+(9.5-7.0)×0.1/0.2=8.25〕에 의해 구할 수 있다.

(수순 3) 상기 (수순 2)에서 구한 「50％ 마르텐사이트 경도」에, 상기 (2)에서 구한, 수냉단부로부터의 거리가 3/16inch인 위치의 「50％ 경 마르텐사이트 경도에 가산해야하는 경도수」를 더하여, 「켄칭 단부로부터의 거리가 3/16inch인 계산 경도 HRC」에서 정의하는 "H"를 구한다.

통상의 방법으로 0.06％를 초과하는 Al이 첨가된 강을 제조하면, N가 질화물로서 고정되어, 불가피적 불순물량의 B가 고용 상태가 된다. 이 경우, 켄칭 시에 오스테나이트 입계에 고용 B가 편석하여, 켄칭성이 영향을 받는다.

본 실시 형태에 따른 켄칭용 강재에서는 상술한 바와 같이 B의 켄칭성에 대한 영향을 피하고 있기 때문에, 조미니식 일단 켄칭법에 의해 측정한 켄칭 단부로부터 5mm인 위치에 있어서의 경도를, Al량을 높이지 않았을 경우에 있어서의 경도 범위(상기 수학식 2에서 나타내는 범위)에 그치게 하는 것을 가능하게 하고 있다.

본 실시 형태에 따른 켄칭용 강재는 상술한 성분을 갖는 강편에 대하여 제1 열처리를 행함으로써 제조된다. 또한, 제1 열처리 후에, 제2 열처리(노멀라이징)를 행해도 된다.

제1 열처리에서는 켄칭 열처리 전에, 켄칭용 강재를 1260℃ 이상의 고온으로 가열하고, 적어도 20분 이상 유지한다. 단, Ti 첨가량이 증가하면, 상기 가열 온도를 저하시키는 것이 가능하여, Ti량이 0.19％ 이상인 경우, 1200℃ 이상의 고온에 적어도 20분 이상 유지하면 되고, Ti량이 0.25％ 이상인 경우, 1150℃ 이상의 고온에 적어도 20분 이상 유지하면 된다.

유지 시간이 20분 미만인 경우에는 적절한 가열 온도라 하더라도 MnS의 미세화가 충분히 행해지지 않고, 그 결과, 오스테나이트 입계에 편석 가능한 고용 B가 다량 잔존하여, 충분한 켄칭 안정성이 얻어지지 않는다.

이 제1 열처리는 분괴 압연 또는 열간 단조를 위한 강괴 또는 연속 주조편의 가열 시에 실시해도 된다. 나아가, 이 제1 열처리는 강재 압연을 위한 가열 시나, 강재 압연 후의 임의의 시점에서 실시해도 된다. 즉, 제1 열처리는 켄칭 열처리 전이면 임의의 시점에서 행할 수 있고, 그 대상은 강의 금속 조직에 제한되지 않는다.

제2 열처리(노멀라이징)에 대해서는 부품에 필요한 특성에 따라서 행하면 되고, 가열 온도나 유지 시간 등은 특별히 제한되는 것은 아니다.

0.06％를 초과하는 Al량을 첨가하면, 통상적으로는 N가 질화물로서 고정되어, 불가피적 불순물량의 B가 고용 상태가 되어, 켄칭성에 영향을 미치지만, 본 실시 형태에 따른 켄칭용 강재에 의하면, 다음 (x) 내지 (z)의 조건을 만족하기 때문에, 켄칭성을 안정화할 수 있다.

(x) 불가피적 불순물 중의 B가 0.0004 질량％ 이하로 제한되어 있다.

(y) 전N량(질량％)을 [전N], Ti량(질량％)을 [Ti]라 했을 때, [전N] 및 [Ti]이 하기 수학식 4를 만족한다.

(z) 켄칭 열처리 전에 1260℃ 이상의 고온으로 가열되어, 적어도 20분 이상 유지된다. 단, Ti이 첨가될 경우, 상기 가열 온도를 저하시키는 것이 가능하여, Ti량이 0.19％ 이상인 경우, 1200℃ 이상의 고온에 적어도 20분 이상 유지하면 되고, Ti량이 0.25％ 이상인 경우, 1150℃ 이상의 고온에 적어도 20분 이상 유지하면 된다.

조건 (x)에 의해, 전B량이 제한되고, 그 결과, 고용 B량이 감소한다. 또한, 조건 (y)에 의해, BN 석출이 촉진되고, 그 결과, 고용 B량이 감소한다. 또한, 조건 (z)에 의해, MnS의 일부가 고용되고, 그 후 석출됨으로써, MnS이 미세화하여, MnS의 표면적이 증가하고, 또한 Ti 첨가량의 증가에 의해, TiN가 증가하고, 그 결과, MnS, TiN 상에 석출되는 BN 또는 MnS, TiN와 Fe-매트릭스의 이상(異相) 계면에 편석하는 B량이 증가하고, 그 결과, 본래 오스테나이트 입계에 편석하여, 켄칭성에 영향을 미칠 고용 B의 편석량이 억제되어, 켄칭성이 안정화된다.

상술한 켄칭용 강재는 기계 가공 및 켄칭을 행함으로써, 기어, 샤프트, CVT(Continuously Variable Transmission) 등의 동력 전달 부품으로서 사용할 수 있다.

<실시예>

다음에 본 발명의 실시예에 대해서 설명하지만, 실시예에서의 조건은 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해서 채용한 조건예이며, 본 발명은 이 조건예에만 한정되는 것은 아니다. 본 발명은 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.

표 3, 표 4에 나타내는 화학 성분의 강괴를 직경 35mm로 단신(鍛伸)하고, 이어서, 표 5에 나타내는 열처리 1(켄칭 열처리 전의 가열) 및 열처리 2(노멀라이징)를 실시하고, 그 후, 기계 가공을 실시하여, 드릴 절삭용 시험편과 죠미니 시험편을 제작하였다. 단, 시험 No.31에서는 열처리 1을 행하지 않고, 열처리 2로서 1250℃의 가열 온도로 0.5시간 유지하고, 그 후 급냉(AC)을 행하는 열처리를 행하고, 시험 No.32에서는 열처리 1을 행하지 않고, 열처리 2로서 1240℃의 가열 온도로 1.5시간 유지하고, 그 후 급냉(AC)을 행하는 열처리를 행하였다.

시험 No.1, 2, 4 내지 12, 14 내지 18, 20 내지 30, 33 내지 37에서는 열처리 2로서, 1250℃의 가열 온도로 0.5시간 유지하고, 그 후 방냉을 행하는 열처리를 행하였다.

드릴 절삭용 시험편은 직경 30mm로, 높이 21mm인 원기둥 시험편을 잘라내어, 밀링 커터 처리를 실시하여, 드릴 절삭용 시험편으로 하였다. 죠미니 시험편은 JIS G 0561로 규정되는 플랜지가 부착된 시험편을 죠미니 시험편으로 하였다.

〔죠미니 시험〕

죠미니 시험은 JIS G 0561에 기초하는 방법으로, 일단 켄칭법에 의해 표 5의 열처리 3에 나타내는 조건으로 실시하고, JIS 규정에 따라서 실시한 연삭 후에, 켄칭 단부로부터 5mm 위치에 있어서, 록웰 C 스케일 경도 측정을 실시하였다.

〔피삭성 시험〕

피삭성 시험은 드릴 절삭용 시험편에, 표 6에 나타내는 절삭 조건으로 드릴 천공 시험을 행하여, 실시예 및 비교예의 각 켄칭용 강재의 피삭성을 평가하였다. 그 때, 평가 지표로서, 드릴 천공 시험에서는 누적 구멍 깊이 1000mm까지 절삭 가능한 최대 절삭 속도 VL1000(m/min)을 채용하였다.

켄칭성의 지표인 죠미니 시험의 켄칭 단부로부터 5mm 위치에 있어서의 경도 R, 열처리 2 후의 경도, 피삭성의 지표인 최대 절삭 속도 VL1000(m/min)의 조사 결과를 표 7에 나타내었다. 경도 R은 N수를 5로 하여 측정을 행하고, 그 최대값, 최소값 및 표준 편차를 구하였다.

표 7에 나타낸 바와 같이, 발명예의 시험 No.1 내지 27 및 33 내지 37에 있어서는 조미니식 일단 켄칭법에 의해 측정된 켄칭 단부로부터의 거리가 5mm인 위치에 있어서의 경도 R[HRC]이, Di값과 C％와 Di법에 기초하여 산출되는 조미니 곡선의 3/16inch에 상당하는 경도 H[HRC]로부터 산출되는 H×0.948(하한값)과 H×1.05(상한값)의 범위를 안정되게 만족하고, 켄칭성이 Al을 높이지 않았을 경우에 있어서의 켄칭성에 상당하는 것으로 되어 있고, 또한 피삭성(VL1000)이 50m/min 이상으로 우수하다.

이에 비해, 비교예의 시험 No.28에 있어서는 켄칭 단부로부터의 거리가 5mm인 위치에 있어서의 경도 R[HRC]이, H로부터 산출되는 상한값을 초과하여, 범위 밖이며, 켄칭성이 불안정하다. 이것은 불가피적 불순물 중에 포함되는 B량이 0.0004 질량％를 상회함으로써, 켄칭성이 상승했기 때문이다.

비교예의 시험 No.29에 있어서는 피삭성이 나쁘다. 이것은 켄칭용 강재의 Al량이 0.06 질량％ 초과를 하회함으로써, 고용 Al에 의한 피삭성 개선 효과를 얻지 못했기 때문이다.

비교예의 시험 No.30에 있어서는 켄칭 단부로부터의 거리가 5mm인 위치에 있어서의 경도 R[HRC]이, H로부터 산출되는 상한값을 초과하여, 범위 밖이며, 켄칭성이 불안정하다. 이것은 N량이 0.0060 질량％를 하회함으로써, 충분한 양의 BN가 생성되지 않아, 오스테나이트 입계에 편석 가능한 고용 B가 다량 잔존하여, 켄칭성이 상승했기 때문이다.

비교예의 시험 No.31, 32에 있어서는 켄칭 단부로부터의 거리가 5mm인 위치에 있어서의 경도 R[HRC]이, H로부터 산출되는 상한값을 초과하여, 범위 밖이며, 켄칭성이 불안정하다. 이것은 열처리 1에 상당하는 조건의 열처리가 행해지지 않았기 때문에, MnS의 미세화가 충분히 행해지지 않아, 그 결과, 오스테나이트 입계에 편석 가능한 고용 B가 다량 잔존하여, 켄칭성이 상승했기 때문이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 피삭성의 개선 효과에 의해 공구 수명이 연장되고, 생산 비용이 저감되면서, 안정된 켄칭성이 발현되어, 열처리 변형의 편차가 억제된다. 따라서, 본 발명은 철강 산업에 있어서 이용 가능성이 높은 것이다.

Claims

화학 성분이 질량％로, C: 0.15 내지 0.60％, Si: 0.01 내지 1.5％, Mn: 0.05 내지 2.5％, P: 0.005 내지 0.20％, S: 0.001 내지 0.35％, Al: 0.06 초과 내지 0.3％ 및 전N: 0.006 내지 0.03％를 함유하고, 잔량부가 0.0004％ 이하인 B를 갖는 불가피적 불순물과 Fe로 이루어지고,
JIS G 0561로 규정되는 조미니식 일단 켄칭법으로 측정되는 켄칭 단부로부터의 거리가 5mm인 위치에 있어서의 경도 R과, 켄칭 단부로부터의 거리가 4.763mm인 위치에 있어서의 계산 경도 H가 하기 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는, 켄칭용 강재.
<수학식 1>
제1항에 있어서, 상기 화학 성분이 질량％로, Cr: 0.1 내지 3.0％, Mo: 0.01 내지 1.5％, Cu: 0.1 내지 2.0％, Ni: 0.1 내지 5.0％, Ca: 0.0002 내지 0.005％, Zr: 0.0003 내지 0.005％, Mg: 0.0003 내지 0.005％, REM: 0.0001 내지 0.015％, Nb: 0.01 내지 0.1％, V: 0.03 내지 1.0％, W: 0.01 내지 1.0％, Sb: 0.0005 내지 0.0150％, Sn: 0.005 내지 2.0％, Zn: 0.0005 내지 0.5％, Te: 0.0003 내지 0.2％, Bi: 0.005 내지 0.5％ 및 Pb: 0.005 내지 0.5％ 중 적어도 1종을 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 켄칭용 강재.
제1항에 있어서, 상기 화학 성분이 질량％로, Ti: 0.001 내지 0.05％를 더 함유하고, 전N량(％)을 [전N], Ti량(％)을 [Ti]라 했을 때, [전N] 및 [Ti]이 하기 수학식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는, 켄칭용 강재.
<수학식 2>
제3항에 있어서, 상기 화학 성분이 질량％로, Cr: 0.1 내지 3.0％, Mo: 0.01 내지 1.5％, Cu: 0.1 내지 2.0％, Ni: 0.1 내지 5.0％, Ca: 0.0002 내지 0.005％, Zr: 0.0003 내지 0.005％, Mg: 0.0003 내지 0.005％, REM: 0.0001 내지 0.015％, Nb: 0.01 내지 0.1％, V: 0.03 내지 1.0％, W: 0.01 내지 1.0％, Sb: 0.0005 내지 0.0150％, Sn: 0.005 내지 2.0％, Zn: 0.0005 내지 0.5％, Te: 0.0003 내지 0.2％, Bi: 0.005 내지 0.5％ 및 Pb: 0.005 내지 0.5％ 중 적어도 1종을 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 켄칭용 강재.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 화학 성분을 갖는 강편에 대하여, 1260℃ 이상의 가열 온도로 20분 이상 유지하는 열처리를 행하는 것을 특징으로 하는, 켄칭용 강재의 제조 방법.
제3항 또는 제4항에 기재된 화학 성분을 갖는 강편에 대하여, Ti이 0.019％ 이상인 경우에는 1200℃ 이상의 가열 온도로 20분 이상 유지하는 열처리를 행하고, Ti이 0.025％ 이상인 경우에는 1150℃ 이상의 가열 온도로 20분 이상 유지하는 열처리를 행하는 것을 특징으로 하는, 켄칭용 강재의 제조 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 켄칭용 강재를 기계 가공 및 켄칭함으로써 얻어지는, 동력 전달 부품.