KR20140129385A - 단단한 부품에 있어서 높은 특성을 갖는 강 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하기의 조성(중량%)을 포함하고, 20 mm 이상의 두께를 갖는 강(steel) 블록 또는 판으로서, 0.03% ≤ C < 0.2%; 0 < Si ≤ 0.49%; 3% < Mn ≤ 4%; 0 < Ni ≤ 0.9%; 1% ≤ Cr ≤ 5%; 및 여분의 철 및 제조 결과 생성된 불순물; 상기 강 블록 또는 판은 베이나이틱(bainitic), 마르텐사이토-베이나이틱(martensito-bainitic) 또는 마르텐사이틱(bainitic)한 구조를 갖고, 분리되어 갈라진 틈(segregated veins)에 기인하는 상기 강 블록 또는 판의 더 단단한 부분(harder region)과 덜 단단한 부분(less hard region) 간의 경도(hardness) 차이는 상기 강 블록 또는 판의 평균 브리넬 경도(Brinell hardness)의 20% 이내인 강 블록 또는 판에 관한 것이다.

Description

단단한 부품에 있어서 높은 특성을 갖는 강 {STEEL WITH HIGH PROPERTIES FOR SOLID PARTS}
본 발명은 특히 소성 물질에 대한 주형(mould)의 부품과 같은 대형 부품, 금형과 같은 공구 세공 부품 또는 항마모 부품과 같은 착용 부품을 제조하기 위하여 만들어진 고강도 강에 관한 것이다.
많은 용도에 있어서. 높은 응력 또는 매우 높은 마모하중(wearing load)을 받는 상기 기계 부품은 300 내지 500HB 사이의 강도에 상응하는 높은 기계적 강도를 갖지만 여전히 충분히 단단하고, 기계로 가공할 수 있고 용접이 가능한 강으로 만들어져야 한다. 이 부품들은 일반적으로 매우 두꺼운 판 또는 블록을 자르고 기계가공 하여 얻어진다. 일반적으로 육면체 형태를 갖는 블록은 주괴(ingot)를 단조하여 얻어진다. 판은 단괴 또는 슬라브(slab)를 압연하여 얻어진다.
일반적으로 육각형인 이 판 또는 블록들에 대하여, 두께는 가장 작은 치수이다. 여기서 논의되고 있는 상기 블록 또는 판에 대하여 상기 두께는 10mm보다 더 두껍고, 1m까지 두꺼울 수 있다.
하드 포인트(hard point)의 존재는 분리 때문에 상기 앞에서 언급한 강의 공존하는 이 타입의 블록 또는 판에서 종종 관찰된다. 이 분리는 상기 블록이 제조되는 것으로부터 상기 주괴의 응고 현상으로 나타난 화학 조성에서의 국지적인 변화와 일치한다. 이 하드 포인트들은 다양한 문제점을 갖는다. 균일한 기계가공 또는 연마하는 데 있어 어려움이 있을 것이고, 이것은 기하학적인 정밀성 및 표면의 질이 중요한 제품의 부품에서 문제를 일으킬 것이다. 경도에서의 이 변형은 또한 특히 상기 부품의 전체 강도뿐만 아니라 부품의 열절삭에 대한 용접성 또는 적합성에 해로운 갈라짐이 시작하는 우선적인 위치인 깨지기 쉬운 부분을 만드는 효과를 가질 것이다.
논의되고 있는 상기 부품의 더 많은 부분, 이 더 확연한 변형 문제가 존재한다. 이것은 특히 그런 부품의 제품을 만들도록 충분한 소입성을 얻기 위하여 대량의 합금 원소의 첨가가 필요하기 때문에 특히 몇 데시미터(decimeter) 또는 1미터 이상인 부분을 가진 부품의 경우이다.
이 변형된 부분의 크기를 줄이기 위하여, 일렉트로슬래그 재용해(ElectroSlag Remelting, ESR) 또는 진공 재용해 타입의 주괴 생산 방법이 사용된다. 이 방법들은 특히 그 결과로서 사용되는 만족스러운 특성을 갖는 매우 동질의 대형 부품을 얻는데 효과적이다. 그것들은 매우 비싸다는 문제점을 갖고 있다. 이 방법들은 기본적으로 그것의 용도를 고려하여 매우 높은 제조 비용을 정당화 시킬 수 있는 높은 성능의 부품에 사용된다.
이 변형의 영향을 줄이기 위하여, 균질한 열처리의 사용이 또한 제안되어 왔다. 이 열처리는 가장 높은 함량의 부분에서 가장 낮은 함량을 가진 부분으로 화학적 요소가 확산하는 것에 의하여 화학적 조성이 국지적으로 변형하는 것을 줄이기 위한 것이다. 열처리는 매우 시간이 걸리고 따라서 매우 비용이 많이 든다는 문제점을 갖는다.
본 발명은 변형 때문에 강도에서 상대적으로 경미한 변형을 갖는 반면에, 부피가 매우 큰 부품의 중심부까지 400HB 또는 450HB 정도까지일 수 있는 높은 기계적 특성을 얻기 위하여 강을 제공하는 것에 의해 문제점을 극복하는 데 목적이 있다.
본 발명의 강 블록 또는 판은, 하기의 조성(중량%)을 포함하고, 20 mm 이상의 두께를 갖는 강(steel) 블록 또는 판으로서, 0.03% ≤ C < 0.2%; 0 < Si ≤ 0.49%; 3% < Mn ≤ 4%; 0 < Ni ≤ 0.9%; 1% ≤ Cr ≤ 5%; 및 여분의 철 및 제조 결과 생성된 불순물, 상기 강 블록 또는 판은 베이나이틱(bainitic), 마르텐사이토-베이나이틱(martensito-bainitic) 또는 마르텐사이틱(bainitic)한 구조를 갖고, 분리되어 갈라진 틈(segregated veins)에 기인하는 상기 강 블록 또는 판의 더 단단한 부분(harder region)과 덜 단단한 부분(less hard region) 간의 경도(hardness) 차이는 상기 강 블록 또는 판의 평균 브리넬 경도(Brinell hardness)의 20% 이내인 것이다.
상기 Cr은 2.5% < Cr ≤ 5%일 수 있다.
상기 Cr은 1% ≤ Cr < 3.5%일 수도 있다.
상기 Ni은 0 < Ni < 0.5%일 수 있다.
Cu를 더 포함하고, 상기 Cu는 0 < Cu ≤ 0.9%일 수 있다.
상기 Cu는 0 < Cu < 0.4%일 수 있다.
S, Se 및 Te를 더 포함하고, 0 < S +Se/2 + Te/3 < 0.020%일 수 있다.
상기 S +Se/2 + Te/3는, 0.005% < S +Se/2 + Te/3 < 0.020%일 수 있다.
Mo 및 W를 더 포함하고, 0 < Mo + W/2 ≤ 0.3%일 수 있다.
Mo를 더 포함하고, 상기 Cr은 2.7% ≤ Cr ≤ 3%이고, 상기 Mo는 0 < Mo ≤ 0.3%일 수 있다.
본 발명의 강 블록 또는 판의 제조방법은 상기의 어느 하나의 강 블록 또는 판의 제조방법으로서, 단조(forging) 또는 압연(rolling)에 의한 열소성변형에 의하여 성형한 후 공냉에 의해 담금질(quenching)이 수행되는 것일 수 있다.
본 발명의 강 블록 또는 판의 제조방법은 상기의 어느 하나의 강 블록 또는 판의 제조방법으로서, 단조(forging) 또는 압연(rolling)에 의한 열소성변형에 의하여 성형한 후, 오스테나트화(austenitization)가 수행되고 뒤이어 공냉에 의한 담금질이 수행되는 것일 수 있다.
본 발명은 20mm보다 큰 두께를 갖는 판 또는 블록의 제조에 적합하다. 이 두께는 100mm를 초과할 수 있고, 150mm, 300mm, 500mm를 초과할 수 있다. 1m 만큼 거질 것이다.
도 1은 기본 조성에 대하여 550℃(1번 선)에서 또는 500℃(2번 선) 이하에서 뜨임(tempering)한 후 본 발명에 따른 고특성 강에 대하여 요구되는 강도의 함수로써 요구되는 탄소 함량을 나타낸 그래프이다.(실리콘 0.15%, 망간 3.3%, 크롬 3%, 몰리브덴 0.25% 및 900℃에서 불림(normalizing)한 후 공냉된 블록에 관하여 나타냈다).
본 발명은 더 자세하지만 한정되지 않은 첨부한 각 도와 관련한 방법이 설명될 것이고, 실시예들에 의해 나타낼 것이다.
첨부된 도 1은 기본 조성에 대하여 550℃(1번 선)에서 또는 500℃(2번 선) 이하에서 뜨임한 후 본 발명에 따른 고특성 강에 대하여 요구되는 강도의 함수로써 요구되는 탄소 함량을 나타낸 그래프이다(실리콘 0.15%, 망간 3.3%, 크롬 3%, 몰리브덴 0.25% 및 900℃에서 불림(normalizing)한 후 공냉된 블록에 관하여 나타냈다).
20mm이상, 500mm만큼 두껍거나 1m를 초과하는 매우 큰 두께를 갖는 부품을 생산하기 위하여, 또한 상기 평균 두께가 중심부와 표면 사이에 매우 동일하기 위하여, 소입성은 매우 가혹한 담금질 수단에서 담금질을 수행할 필요없이 균질한 구조를 얻기 충분한 강을 사용할 필요가 있다. 냉각 시 더 가혹한 담금질 수단일수록 더 큰 변형은 상기 블록으로 평가되고 다른 종류들로 이루어진 구조를 포함하는 더 큰 위험 요소로 여겨진다. 소입성이 충분한 공냉, 특히 정지 공냉(still air cooling)일 때, 표면과 중심부 사이의 냉각에서 상대적으로 크지 않은 차를 발생하는 것은 매우 균질하여 만족스러운 구조를 만들게 한다. 이 담금질 조건은 분명히 분리로부터 발생한 강도에서의 국지적 변형 문제에 직접적인 영향을 주지 않는다.
충분한 소입성에 도달하기 위하여 높은 함량의 합금 원소를 가진 화학조성을 사용할 필요가 있다. 이 합금 원소들은 중요할 수 있는 분리를 유발하는 효과를 갖는다.
상기 합금 원소의 분리되는 경향이 커질수록 분리되어 갈라진 틈의 경도에서의 차에 영향은 더 커진다는 것이 일반적으로 고려될지라도 본 발명자들은 완전히 새롭고 예상 밖의 방식으로 합금 원소에서 상기 분리되어 갈라진 틈에 과도 경화의 강도 및 분리된 이 합금 원소 각각 특성 사이에 상관관계가 없다는 것을 발견해 왔다.
표 1에 나타낸 것과 같이 강이 6개의 배치(batch)에 10-3wt%로 표현되는 조성을 가진 3톤의 주괴로 주조되는 동안 분리되는 상기 합금 원소의 경향성 및 상기 분리되어 갈라진 틈의 경도에 대한 효과는 테스트에 따라 실증된다.
Figure pat00001
이 주괴들을 평평하게 밀어 평균 경도 및 분리에 의한 경화가 측정된 시료로 잘게 잘라진 50mm 후판(thick plate)으로 만들었다. 상기 각 판으로부터 취해진 상기 시료들은 한편으로는 마텐자이트 구조를 갖는 냉각된 상태에서 실험되었고 다른 한편으로는 뜨임된 마텐자이트 구조를 갖는 500℃의 온도에서 뜨임되는 상태에서 실험되었다.
다음은 각 시료의 분리되어 갈라진 틈에서 동시에 측정되었다.
- 마이크로탐침(microprobe) 시험에 의하여 다른 합금(Si, Mn, Cr, Mo, Ni)의 평균 갈라진 정도. 각 원소에 내재하는 분리되는 경향은 평균 분리되어 갈라진 틈의 조성 Cv 및 마지막 수치에 C0로 주조하는 동안의 조성 사이에서의 차이에 관련된 비(%)에 의하여 측정되었다.
- 300g 하에서 종래의 Vicker 타입 테스트에 의해 측정된 상기 분리되어 갈라진 틈의 평균 경도. 갈라진 틈에서 과도경화(overhardening)하는 것은 상기 갈라진 틈의 평균 경도 및 상기 갈라진 틈 바깥 부분의 주변 매트릭스 사이에서의 차이에 해당한다. 몇 쌍의 주물 사이에서의 이 측정치를 비교하는 것에 의해서 각 합금 원소의 특히 상기 분리에 기인하는 갈라진 틈에서 과도경화의 원인을 추론할 수 있다.
원소에 기인하는 갈라진 틈에서의 과도경화의 비율은 해당 원소의 분리의 결과로 생긴다. 바꿔 말하면 정의에 의해, 해당 원소의 정상적인 함량의 제품에 분리도를 곱한 것이다. 따라서 상기 원소는 정상 함량(0.2%는 임의로 선택되었다)의 같은 기준 수준에서 과도경화에 대한 각 경우의 기여도와의 관계에 의하여 고려되어야 할 점에 있어서 그것들의 해로움을 고려하여 비교될 수 있다.
그러므로 일실시예의 방법에 의하여 주물 1 및 3(Mn 1.5% 및 2.8%) 사이에 발견된 평균 경도33HV의 차이는 Mn 02%(아래의 표와 비교)에 대하여 33×(0.12%÷1.3%)=5Hv의 과도경화의 결과에 이르게 된다.
상기 결과는 아래 표 2에 나타낸다.
Figure pat00002
질적인 부분으로 표현하면, 분리된 각 원소의 내재된 경향 및 분리되어 갈라진 틈에 경화의 효과는 아래의 표 3에 나타낸다.
Figure pat00003
이 결과를 고려하여 경미한 분리의 매우 좋은 소입성을 달성하기 위하여 일반적으로 인정되는 것과는 반대로 대량의 망간, 소량의 크롬 및 소량의 몰리브덴을 포함하는 조성을 선택하는 것이 바람직한 것으로 나타난다. 또한 대량의 니켈을 포함하는 것이 유익할 수 있다. 니켈은 매우 비싼 원소이기 때문에, 니켈보다 망간을 사용하는 것이 바람직하다.
이 결과는 높은 특성 및 분리 때문에 경화에서 상대적으로 경미한 변형을 갖는 대형 부품을 제조하는데 필요한 강을 제조하기 위하여, 상기 조성이 다음과 같은 결과를 만족하는 강을 사용하는 것이 바람직한 것으로 나타난다.
- 탄소 ; 0.03wt% 내지 0.2wt%. 이 원소는 상기 부품에서 원하는 경도의 함수로써 선택되는 함량의 마텐자이트의 경도에서 작용하는 주요 효과를 갖는다. 상기 원하는 경도의 함수로써 탄소 함량을 정하기 위하여, 경도의 규모는 예를 들어 320HB 및 440HB 사이에서 40HB씩의 단편으로 나눌 수 있다. 이 범위는 항마모강 또는 공구 세공 강의 용도의 일반적인 범위와 거의 일치한다.
탄소 함량에서 0.03% 내지 0.06%, 0.07% 및 0.15% 및 0.16% 내지 0.20%의 범위는 고려될 수 있다. 경도의 범위는 주어진 열처리에 대하여 탄소함량의 각각 범위들과 일치한다. 강이 약 550℃에서 뜨임되든지 되지 않거나, 500℃보다 상당히 낮은 온도에서 처리되는 것에 따라 동일한 탄소 함량에 대한 경도는 동일하지 않다. 일반적으로 경도의 가장 낮은 범위는 가장 낮은 탄소 함량 및 가장 높은 탄소 함량에 대하여 경도의 가장 높은 범위에 해당한다. 탄소 함량의 범위의 경계는 상기 경도가 다른 합금 원소에서의 함량의 함수, 냉각 속도의 함수 및 부품에서 수행된 열처리의 함수로써 조금씩 달라지는 것과 일치한다.
이 분할은 상기 조성이 상기 탄소에 더해져 실리콘 0.15%, 망간 3.3%, 크롬 3% 및 몰리브덴 0.25%을 포함하는 강의 예에 의해 설명된다. 도 1은 사전 열간압연(hot rolling) 후에 900℃로 불림 후 공냉된 블록에 해란 상기 탄소 함량의 함수로써 상기 경도의 발달을 보여준다. 첫 번째 블록은 480℃에서 뜨임되고 550℃에서 2차 뜨임된다. 도에서 나타낸 것과 같이, 480℃의 온도에서 뜨임된 상기 블록은 550℃에서 뜨임된 같은 강이 320HB의 경도를 갖는 반면에, 탄소 함량 0.1%일 때 360HB의 경도를 갖는다. 유사하게 상기 강이 탄소 약 0.2%를 포함할 때, 480℃에서 뜨임된 상기 블록은 560℃에서 뜨임된 강이 375HB의 경도를 갖는 반면에, 거의 440HB의 경도를 갖는다. 상기 탄소의 최소 함량 0.03%는 상기 경화 분리 및 경화 분리의 감소와 연관된 이득이 경미하게 되는 아래의 수치에 해당한다. 얻어진 상기 경도는 온도가 더 이상 480℃를 초과하지 않을 때 뜨임의 용도에 의하여 경미하게 달라지는 것을 언급할 것이다. 이 결과들은 또한 판에도 적용될 수 있다.
- 실리콘 : 특히 제조하는 동안 액상 강의 용기에서 산소를 제거하기 위해서 사용된 이 원소는 일반적으로 0.025% 보다 더 많고 바람직하게는 0.05% 보다 더 많거나 0.1%를 초과할 수도 있는 함량을 갖는다. 이 원소의 상기 함량은 0.49% 이하, 바람직하게는 0.35%, 더 바람직하게는 0.19% 이하로 남아야 한다. 실리콘은 (주요 분리로 알려진) 주괴 헤드에서 대규모 분리를 매우 크게 증가시키는 경향이 있는 원소이고, 이것은 주괴 헤드에서 더 큰 분리인, 분리되어 갈라진 틈을 생기게 하는 효과를 갖는다. 또한 상기 실리콘은 상기 강의 열 전도도를 손상시키는 경향이 있고, 이것은 특히 가소성 재료를 주조하는데 쓰이는 주형과 같은 일부 용도에서 좋지 않을 수 있다. 실리콘은 가역적인 뜨임의 취성(brittleness)의 민감도에 좋지 않고, 이것은 특히 제품의 냉각 속도가 낮을 때 고려 사항으로 받아들여진 것이고, 이 강에 대하여 논의가 되고 있는 본 발명의 명세서에서의 경우이다.
- 크롬 : 이 원소는 소입성에 좋은 영향을 준고, 카바이드를 형성하는 경향 때문에 뜨임하는 동안 연화에 대한 저항성에 좋은 영향을 주고, 상기 분리되어 갈라진 틈에서 과도 경화하는 효과는 몰리브덴이나 텅스텐보다 매우 덜 확연하다. 1% 보다 많이 첨가하는 것이 바람직하고, 2.5% 보다 많이 첨가하는 것이 더 바람직하지만, 5% 이하로 첨가되어야 하고, 3.5% 이하로 첨가하는 것이 바람직하고, 충분한 소입성 및 동시에 상기 분리된 부분의 지나친 과도경화로 이어지지 않는 뜨임 연화에 대한 충분한 저항성 모두 얻기 위하여 2.7 내지 3% 첨가하는 것이 바람직하다.
- 몰리브덴 및 텅스텐 : 뜨임하는 동안 연화에 대한 높은 저항성을 촉진하는 카바이드를 형성하는 경향이 매우 확연한 이 두 원소들은 상기 분리된 부분의 과도 경화에 매우 커다란 영향을 갖는 문제점을 갖는다. 텅스텐이 몰리브덴의 1%당 텅스텐 2%의 비율로 몰리브덴과 같은 효과를 갖기 때문에, Mo+W/2의 합은 1%로 제한될 것이고, 0.5%가 바람직하고, 최대 0.3%이다.
- 바나듐, 니오븀 : 이 원소들이 상기 분리된 부분의 과도 경화에 매우 안 좋은 영향을 주기 때문에 상기 강은 잔여물의 상태로 남아있을 수 있는 바나듐 또는 니오븀이 임의적으로 추가되지 않을 것이고, 상기 바나듐의 함량은 0.010% 이하, 0.005% 이하가 바람직하고, 상기 니오븀의 함량은 0.050% 이하, 0.010% 이하가 바람직하다.
- 망간 : 이 원소는 소입성에 매우 좋은 영향을 주고, 상기 분리된 부분의 과도 경화에 매우 적은 영향을 주는 이점을 갖는다. 소입성을 달성하는 데에도 사용된다. 상기 망간 함량은 소입성에서 상기 망간 및 상기 탄소의 결합된 효과가 충분하기 위하여 3% 내지 4%이다.
- 니켈 : 이 원소는 소입성에서 좋은 영향을 주고, 상기 분리된 지역의 과도 경화에 영향을 주지 않는다. 이 원소는 매우 비싸기 때문에 함량은 0.9% 이하, 바람직하게는 0.5% 이하, 잔여물 수준인 것이 더 바람직하다.
- 구리 : 이 원소는 논의가 되고 있는 강의 특성에 특히 좋은 영향을 주지 않기 때문에 잔여물의 형태로 종종 존재하는 이 원소의 함량은 0.9% 이하, 바람직하게는 0.4% 이하, 더 바람직하게는 0.2%이하이다.
- 알루미늄 : 제조되는 동안 액체 강 용기의 산소제거에 좋은 영향을 주고 고체 상태에서 질화 알루미늄 형성에 의하여 오스테나이트의 결정립(grain) 크기가 조절될 수 있는 이 원소는 0.1% 이하의 함량을 갖는다. 표면 붕괴의 근원인 길게 늘어진 그물망을 형성할 수 있는 형성된 상기 황화물이 덩어리화 되려고 할 때, 알루미늄 0.040% 내지 0.60%를 추가하는 것이 바람직하다.
- 황, Se, Te : 적어도 극미량 수준에서 항상 존재하는 불순물인 황은 절삭성(machinability)에 영향을 줄 수 있다. 함량이 과도하다면 상기 강의 강도 및 연마성(polishablilty)에 좋지 않은 영향을 준다. 셀레늄 및 텔루륨은 황 1 당 셀륨 2의 비율 또는 황 1 당 텔루륨 3의 비율로 비슷한 효과를 갖는다. 좋은 연마성이 요구되는 분야에서는, S+Se/2+Te/3의 합은 극미량의 수준 또는 0.005%보다 많고, 경우에 따라 0.020% 이하이다.
상기 조성의 상기할 점은 제조품으로부터 나오는 철 및 불순물을 포함한다.
위에서 설명한 강을 포함하는 부품을 생산하기 위하여, 선택된 조성의 강은 처음 제조되고, 이 강은 반 가공(semi-finished), 예를 들어 단조 또는 압연에 의하여 열소성변형에 의해 성형된 주괴와 같은 형태로 주조된다.
강의 블록 또는 판을 형성하여 얻어진 blank는 압연 상태 또는 단조된 상태 어느 쪽 또는 당업자에 의해 선택되어 예상된 용도에 적절한 열처리 후에 사용된다.
상기 압연 상태 또는 단조된 상태는 특히 강의 가격이 선택 시 매우 중요한 요소인 경우에 금속 산업 또는 토목 공학에서 마모에 견디는 부품의 제조와 같은 용도에 있어서 사용된다.
더 구체적인 특성이 요구될 때, 선택적으로 잘리거나 사전 절삭된 단조 상태 또는 압연 상태의 부분, 판 또는 블록은 일반적으로 약 900℃인 AC3 온도보다 큰 온도로 가열되는 것에 의하여 오스테나이트화하고, 옥외에서 특히 정체공기(still air) 또는 선택적으로 약간 더 빨리 담금질하는 수단에서 냉각하는 것에 의하여 담금질되지만, 이것은 요구사항이 아니다. 공냉에 뒤이어 나오는 이 오스테나이트화는 인장강도에서 탄성한계의 비율을 향상시키는 이점을 갖는다.
이것이 적절한 온도 조건에서 수행된다면, 열소성변형에 의하여 필요하다면 상기 담금질 처리는 성형 열로 직접 수행될 수 있다고 언급될 것이다. 당업자는 그러한 조건을 결정하는 법을 인식하고 있다.
열성형 상태 또는 재(再)오스테나이트화 되고 천천히 냉각된 것을 막론하고 상기 블록 또는 판은 450℃ 이상, 550℃ 이하의 온도에서 뜨임 열 처리를 받는 데 유리할 수 있다. 상기 경도를 상당히 바꾸지 않는 이 타입의 뜨임 처리는 이어지는 처리에서 탱크 또는 상기 상태의 부품에서 잔여물 스트레스 수준을 줄이는 효과를 갖는다.
내부 스트레스의 감소는 특히 물질 제거에 의한 매우 중요한 절삭 후에 얻어진 정밀 부품에 있어서 유리하다. 이 관점으로부터 상기 재오스테나이트화 및 느린 냉각 처리는 적어도 상기 일부의 잔여물 스트레스를 해소하는 미가공의 열 성형상태에 유리하다.
마지막으로 상기 뜨임 처리는 상기 인장 강도에 대한 탄성 한계의 비율을 더 향상시키는 이점을 갖고있을 것이다.
다양하게, 상기 뜨임 처리는 150℃ 내지 250℃ 사이의 온도에서 스트레스 완화에 의하여 교체될 것이다.
이 종류의 스트레스 완화 처리는 경화에서 주목할 만한 변화를 가져오지 않는다. 반면에 일반적으로 인성(toughness)에서 중요한 향상을 가져오고, 이것은 상기 제품의 사용을 가능하게 하는데 있어서 및 상기 부품의 수명을 증가시키는 데에 있어서 유용하다.
이 종류의 처리는 특히 기계공학에 접한 것으로서 금속 간의 마찰 때문에 생기는 마모 및 토목공학, 광산 및 채석장에서 접촉된 마찰 때문에 생기는 마모에 대한 고저항성이 필요한 조건 하에서 사용되는 부품에 대하여 적절하다.
실시예의 방법에 의하여 1 및 2로 명명된 두 개의 강의 주물은 주조되었고, 비교 방법에 의해 주어진 C1 및 C2로 명명된 강과 비교되었다.
표 4에 주어진 조성을 갖는 이 강들도, 150mm의 후판은 열압연에 의하여 제조되었고, 냉각 후에 900℃로 가열하여 재오스테나이트화 했고, 공냉시켰다.
Figure pat00004
평균 Brinell 경도(H), 상기 분리된 부분의 가장 단단한 부분 및 판의 가장 약한 부분의 경도의 차(dH) 및 상기 경도의 차 및 평균 밀도의 비(dH/H, %)는 얻어진 상기 판에서 측정되었고, 상기 절삭성은 밀링 시간(milling time)에 의해 평가되었고, 강의 용접성 및 경제적 가치 또한 평가되었다.
표 4에 나타낸 결과는 본 발명에 따른 상기 강이 340HB 내지 405HB 사이에 분포하는 것으로써 상대적으로 큰 경도를 갖는 반면에, 종래에 기술에 따른 강에 대하여 20% 이상인 것과는 대조적으로 상기 평균 경도는 15%이하에 해당하는 경도의 차이를 갖는다. 이 강들은 충분한 절삭성을 갖고, 비교 강들에 비해 용접하기 더 적절하고, 더 경제적이다.

Claims (12)

  1. 하기의 조성(중량%)을 포함하고, 20 mm 이상의 두께를 갖는 강(steel) 블록 또는 판으로서,
    0.03% ≤ C < 0.2%;
    0 < Si ≤ 0.49%;
    3% < Mn ≤ 4%;
    0 < Ni ≤ 0.9%;
    1% ≤ Cr ≤ 5%; 및
    여분의 철 및 제조 결과 생성된 불순물,
    상기 강 블록 또는 판은 베이나이틱(bainitic), 마르텐사이토-베이나이틱(martensito-bainitic) 또는 마르텐사이틱(bainitic)한 구조를 갖고,
    분리되어 갈라진 틈(segregated veins)에 기인하는 상기 강 블록 또는 판의 더 단단한 부분(harder region)과 덜 단단한 부분(less hard region) 간의 경도(hardness) 차이는 상기 강 블록 또는 판의 평균 브리넬 경도(Brinell hardness)의 20% 이내인 강 블록 또는 판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 Cr은 2.5% < Cr ≤ 5%인 강 블록 또는 판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 Cr은 1% ≤ Cr < 3.5%인 강 블록 또는 판.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 Ni은 0 < Ni < 0.5%인 강 블록 또는 판.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    Cu를 더 포함하고, 상기 Cu는 0 < Cu ≤ 0.9%인 강 블록 또는 판.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 Cu는 0 < Cu < 0.4%인 강 블록 또는 판.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    S, Se 및 Te를 더 포함하고, 0 < S +Se/2 + Te/3 < 0.020%인 강 블록 또는 판.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 S +Se/2 + Te/3는, 0.005% < S +Se/2 + Te/3 < 0.020%인 강 블록 또는 판.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    Mo 및 W를 더 포함하고, 0 < Mo + W/2 ≤ 0.3%인 강 블록 또는 판.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    Mo를 더 포함하고, 상기 Cr은 2.7% ≤ Cr ≤ 3%이고, 상기 Mo는 0 < Mo ≤ 0.3%인 강 블록 또는 판.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 강 블록 또는 판의 제조방법으로서, 단조(forging) 또는 압연(rolling)에 의한 열소성변형에 의하여 성형한 후 공냉에 의해 담금질(quenching)이 수행되는 강 블록 또는 판의 제조방법.
  12. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 강 블록 또는 판의 제조방법으로서, 단조(forging) 또는 압연(rolling)에 의한 열소성변형에 의하여 성형한 후, 오스테나트화(austenitization)가 수행되고 뒤이어 공냉에 의한 담금질이 수행되는 강 블록 또는 판의 제조방법.
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