KR20150075290A - Spheroidization annealing method for manufacuring high carbon steel sheet having exceelent farmability and high carbon steel sheet produced by the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 우수한 성형성을 갖는 고탄소강판의 제조를 위한 구상화 열처리 방법 및 이에 의해 제조된 고탄소강판에 관한 것이다.
The present invention relates to a spheroidizing heat treatment method for producing a high carbon steel sheet having excellent moldability and a high carbon steel sheet produced thereby.
일반적으로 자동차부품, 공구류 등 가공용으로 사용되는 고탄소강은 열연강판으로 제조된 후, 펄라이트(Pearlite) 조직을 구상화 시멘타이트(Cementite)로 만들기 위한 구상화 소둔 공정을 거치게 된다. 구상화 소둔 열처리를 거친 가공용 고탄소강은 후속되는 냉연 및 재결정 소둔 공정을 거쳐 드로잉 성형, 장출 성형, 신장 플랜지 성형, 굽힘 성형 등의 가공 모드를 적용받게 된다. 물론, 탄소량이 상대적으로 낮고, 초기 열연조직의 경도가 높지 않은 탄소강의 경우(일반적으로 0.5%C 이하)에는, 구상화 소둔 열처리 공정을 거치지 않고 냉간압연한 후, 상소둔로에서 구상화 소둔 열처리와 재결정 소둔 열처리를 동시에 실시하기도 한다. 일반적으로 펄라이트 상 또는 펄라이트와 페라이트의 2상으로 구성되는 고탄소강을 구상화하는 경우에는 펄라이트 내부의 구상화된 시멘타이트의 형상과 크기, 분포가 소재의 가공성에 큰 영향을 미치게 된다.
In general, high carbon steels used for processing automobile parts, tools, etc. are manufactured from hot-rolled steel sheet and then subjected to a spheroidizing annealing process to make pearlite structure into spheroidizing cementite. High-carbon steels for annealing after spheroidizing annealing are subjected to subsequent cold rolling and recrystallization annealing processes, such as drawing forming, extrusion forming, stretch flanging forming, and bending. Of course, carbon steels with relatively low carbon content and low hardness of the initial hot-rolled structure (generally less than 0.5% C) are subjected to cold rolling without sintering annealing and then subjected to spheroidizing annealing and recrystallization Annealing heat treatment may be carried out at the same time. Generally, when high carbon steels composed of pearlite phase or two phases of pearlite and ferrite are spheroidized, the shape, size and distribution of spheroidized cementite in pearlite greatly affect the workability of the material.
한편, 가공용 고탄소강의 경우에는 가공 후 오스테나이트화 열처리(Austenitization) 및 급냉 공정을 거쳐 경도를 높이는 담금질 프로세스를 거치게 된다. 이 때, 미세한 구상화 탄화물이 균일하게 분포하게 되면, 오스테나이트화 열처리시 탄화물의 용해가 빨리 이루어져 열처리 공정에서 사용되는 에너지를 절감할 수 있고, 미용해 구상화 시멘타이트로 인한 경도의 저하를 방지할 수 있으며, 담금질을 위한 오스테나이트화 열처리 시간을 상대적으로 짧게 유지할 수 있으므로 생산성 향상에 도움이 된다.
On the other hand, in the case of high-carbon steel for processing, the steel is subjected to austenitization and quenching to increase hardness. At this time, if the fine spheroidized carbide is uniformly distributed, the carbide dissolves quickly during the austenitizing heat treatment, thereby reducing the energy used in the heat treatment process and preventing the decrease in hardness due to the unmelted spheroidizing cementite , The austenitizing heat treatment time for quenching can be kept relatively short, which is helpful for improving the productivity.
구상화 소둔은 펄라이트(Pearlite) 상이 포함된 고탄소강 제품에서 원활한 성형을 위해 탄화물의 조직을 판상에서 구상으로 만드는 작업으로서, 탄소의 확산 및 이동에 필요한 시간이 오래 걸리기 때문에 고탄소강 제품에서 문제가 되어왔고, 특히 열연 코일과 같은 수십톤 규모의 코일에서는 더욱 더 시간이 많이 소요되는 문제가 있었다.
Spheroidal annealing has been a problem in high carbon steel products because it takes a long time to diffuse and move the carbon to make the structure of the carbide from the plate to the spherical shape for smooth molding in the high carbon steel product including the pearlite phase , Especially in the case of a coil of several tens of tons, such as a hot-rolled coil.
이를 해결하기 위한 대표적인 기술로는 특허문헌 1이 있다. 상기 기술은 선재를 900~1100℃로 가열한 다음 5~10분간 유지시키는 단계와 상기와 같이 유지시킨 후 20℃/초 이상의 냉각속도로 560~640℃까지 1차 냉각하는 단계 및 상기 1차 냉각 후 1~5분간 항온에서 유지한 다음 공냉하는 단계로 이루어진 구상화 열처리 방법에 관한 것으로서, 이를 통해 구상화 열처리 시간을 단축하면서 구상화가 이루어지게 하여 열처리 비용 및 생산성을 향상시키고자 한 것이다. 상기 기술의 특징은 고온에서 가열하는 1단계의 가열처리를 통해 판상 시멘타이트가 전부 용해되지 않고, 일부는 시드(seed)로 남아서 냉각 중 구상화 공정에서 구상화 탄화물의 시드로 작용하도록 하여 구상화 소둔 시간을 단축시키는데 있다. 따라서, 상기 기술에서는 판상의 펄라이트 라멜라 탄화물을 가능한 빨리 용해시키기 위해 고온의 1단 열처리 온도를 행하며, 이에 의해 1단계 열처리 이후 탄화물이 대부분 용해되고 시드만 남아 있는 상태를 이후 구상화를 위한 이상적인 상태로 설정하였다. 그러나, 이러한 방법은 단면이 작아 급속 가열 및 냉각이 가능한 고탄소강 선재 등에는 바람직하게 적용될 수 있으나, 대형 판재 코일의 경우에는 코일 전체에 빠르고 균일한 온도변화가 어려워 이와 같은 방법을 적용시키는 것은 매우 곤란하다는 단점이 있다. 나아가, 상기 열처리로는 판재에서 구상화된 탄화물의 크기를 작게 제조하는 것이 불가능하며, 이로 인해 우수한 성형성을 확보하기에는 무리가 있다.
As a typical technique for solving this problem, Patent Document 1 is known. The method includes heating the wire material to 900 to 1100 캜 and then maintaining the wire material for 5 to 10 minutes and then maintaining the wire material at the cooling rate of 20 캜 / And then cooling the resultant at a constant temperature for 1 to 5 minutes, followed by air cooling. The present invention aims at improving the cost and productivity of heat treatment by shortening the spheroidizing heat treatment time while performing spheroidization. The feature of this technique is that the plate-shaped cementite does not completely dissolve through a one-step heat treatment at a high temperature and partly remains as a seed and acts as a seed of spheroidized carbide in a spheroidizing process during cooling, There is. Accordingly, in the above-described technique, a high-temperature one-step heat treatment temperature is performed so as to dissolve the pearl-shaped pearl-shaped lamellar carbide as quickly as possible, whereby a state in which most of the carbide is dissolved and the seed remains after the first- Respectively. However, such a method can be preferably applied to a high-carbon steel wire rod which is small in cross section and can be rapidly heated and cooled. However, in the case of a large plate coil, it is difficult to quickly and uniformly change the temperature throughout the coil, There is a drawback. Furthermore, it is impossible to make the size of the carbide spheroidized in the plate material small in the above-mentioned heat treatment furnace, and thus it is difficult to ensure excellent moldability.
본 발명은 짧은 구상화 열처리 시간으로도 구상화율을 향상시키고, 탄화물을 효과적으로 미세화시킬 수 있어 고탄소강판에 우수한 성형성을 부여할 수 있는 구상화 열처리 방법과 이에 의해 제조된 우수한 성형성을 갖는 고탄소강판을 제공하고자 하는 것이다.
The present invention relates to a spheroidizing heat treatment method capable of improving the spheroidization rate even with a short spheroidizing heat treatment time and effectively micronizing carbide, thereby imparting excellent moldability to a high carbon steel sheet, and a high carbon steel sheet .
본 발명의 일 실시형태는 고탄소강판을 750~790℃로 가열한 뒤, 60~150분간 유지하는 1차 열처리하는 단계; 및 상기 1차 열처리된 고탄소강판을 냉각하여 640~710℃에서 400~1500분간 유지하는 2차 열처리하는 단계를 포함하는 우수한 성형성을 갖는 고탄소강판의 제조를 위한 구상화 열처리 방법을 제공한다.
One embodiment of the present invention is a method of manufacturing a high carbon steel sheet, comprising: a first heat treatment step of heating a high carbon steel sheet at 750 to 790 占 폚 and holding it for 60 to 150 minutes; And a second heat treatment step of cooling the primary heat treated high carbon steel sheet at 640 to 710 ° C for 400 to 1,500 minutes. The present invention also provides a spheroidizing heat treatment method for manufacturing a high carbon steel sheet having excellent formability.
본 발명의 다른 실시형태는 탄화물을 포함하는 고탄소강판으로서, 구상화된 탄화물의 분율이 전체 탄화물의 90%이상이며, 구상화 탄화물의 평균 크기가 1.05㎛이하인 우수한 성형성을 갖는 고탄소강판을 제공한다.
Another embodiment of the present invention provides a high carbon steel sheet including a carbide, wherein a fraction of spheroidized carbide is 90% or more of the total carbide and an average size of spheroidized carbide is 1.05 탆 or less .
본 발명에 따르면, 탄화물을 효과적으로 구상화 및 미세화시킬 수 있어 강판에 우수한 성형성을 부여할 수 있으며, 또한, 상기 강판의 부품 가공 후 오스테나이트화 열처리시 탄화물의 용해가 용이하여 오스테나이트화 열처리 시간을 획기적으로 단축시킬 수 있는 구상화 열처리 방법을 제공할 수 있다.
According to the present invention, the carbide can be effectively spheroidized and finely formed, so that it is possible to impart excellent formability to the steel sheet. Further, it is possible to easily dissolve the carbide during the austenitizing heat treatment after the component processing of the steel sheet, It is possible to provide a spheroidizing heat treatment method which can be remarkably shortened.
도 1은 본 발명의 구상화 열처리 조건을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발명예 및 비교예의 미세조직을 관찰한 사진이다.1 is a graph showing the spheroidizing heat treatment conditions of the present invention.
FIG. 2 is a photograph of microstructure observed in Examples and Comparative Examples according to an embodiment of the present invention. FIG.
이하, 본 발명을 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described.
본 발명은 고탄소강판의 구상화 열처리를 위한 상소둔시 탄화물이 효과적으로 구상화 및 미세화되도록 하여 상기 고탄소강판의 우수한 성형성을 부여하기 위하여, 고탄소강판 코일을 상소둔로에서 2단 열처리하는 방법을 특징으로 하며, 특히 상기 2단 열처리에 의해 구상화 소둔 열처리 시간을 효율적으로 단축시킬 수 있는 방법을 제공한다.
The present invention relates to a method for heat treating a high carbon steel sheet coil in a two-stage furnace in order to impart high moldability to the high carbon steel sheet by effectively spherizing and refining the carbide during the spheroidizing heat treatment for the high carbon steel sheet In particular, the present invention provides a method for effectively shortening the annealing time for spheroidizing annealing by the two-step annealing.
도 1은 본 발명의 구상화 열처리 조건을 나타내는 그래프이다. 도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 상소둔로를 이용한 구상화 열처리 방법은 소둔공정에서 펄라이트(Pearlite) 라멜라(Lamellar)의 분절을 위한 A1 온도 이상의 단시간 열처리(1차 열처리)와 A1 온도 미만의 장시간 열처리(2차 열처리)의 복합공정으로 이루어진다. 이 때, 1차 열처리시 온도는 750~790℃, 유지시간은 60~150분이고, 2차 열처리시 온도는 640~710℃, 유지시간은 400~1500분인 것을 특징으로 한다.
1 is a graph showing the spheroidizing heat treatment conditions of the present invention. As shown in Fig. 1, the spheroidizing annealing method using a appeal placed according to the invention it is perlite (Pearlite) or more A 1 temperature short-time heat treatment for the segment of the lamella (Lamellar) in the annealing process (first annealing), and the A 1 temperature (Second heat treatment). At this time, the temperature of the first heat treatment is 750 to 790 ° C, the holding time is 60 to 150 minutes, the temperature of the second heat treatment is 640 to 710 ° C, and the holding time is 400 to 1500 minutes.
일반적으로 구상화 소둔 열처리 시간이 길어지는 경우에는 연화가 진행되어 연신율은 높게 나타나나, 구상화 탄화물의 오스발트 라이프닝(Oswald ripening)으로 인해 상대적으로 조대한 구상화 탄화물이 많아지게 되므로 이로 인해 신장플랜지성과 같은 성형성은 오히려 줄어드는 문제가 있다. 이러한 문제를 방지하기 위해 구상화 소둔 열처리 시간을 제한하는 방법이 있으나, 이 경우에는 충분한 구상화 분율 자체를 확보하지 못하는 위험을 초래하게 된다. 따라서, 탄화물의 구상화 및 미세화를 이루기 위해서는 구상화분율이 확보되는 한도 내에서 구상화 소둔시간을 단축시킬 필요가 있다.
Generally, when the annealing time of the spheroidizing annealing is prolonged, the softening progresses and the elongation rate is high. However, due to the Oswald ripening of the spheroidized carbide, relatively coarse spheroidized carbides are increased, The moldability is rather reduced. In order to prevent this problem, there is a method of limiting annealing time of spheroidizing annealing, but in this case, there is a risk that sufficient spheroidization fraction can not be secured. Therefore, in order to realize spheroidization and refinement of carbide, it is necessary to shorten the spheroidizing annealing time to the extent that the spheroidizing fraction is ensured.
구상화는 여러 단계를 거쳐 일어나는데, 맨 처음 단계에서는 확산에 의해 펄라이트(Pearlite) 라멜라(Lamellar)가 분절되고, 다음 단계는 분절된 라멜라(Lamellar)가 구상화되며, 마지막 단계는 작은 구상화 입자가 큰 구상화 입자에 흡수되는 오스발트 라이프닝(Oswald ripening) 현상이 일어난다. 고탄소강 소재의 미세조직 내부의 초기 배열상태 및 환경(온도, 초기 응력 등)에 따라 이와 같은 구상화 단계가 각 부위별로 다른 속도로 나타나게 된다. 따라서 일정 수준 이상의 구상화분율을 확보하기 위해서는 먼저 구상화된 부분은 조대화되는 과정을 겪을 수 밖에 없다.
The spheroidization takes place in several stages. In the first stage, the pearlite lamellar is separated by diffusing, the next step is the spherical lamellar, and the last stage is the small spherical particle, The Oswald ripening phenomenon occurs. Such spheroidization steps appear at different speeds depending on the initial arrangement state and environment (temperature, initial stress, etc.) of the microstructure of the high carbon steel material. Therefore, in order to secure more than a certain level of spheroidization, the spheroidized part must undergo a process of coarsening.
이러한 구상화 단계 및 과정을 고려하여 구상화 속도를 증가시키기 위해 사용되는 방법 중 하나는 구상화 전에 냉간압연을 실시하는 방법이 있다. 상기 냉간압연을 통해 펄라이트(Pearlite) 조직 내에 응력 에너지가 축적되며, 이 에너지가 구상화를 촉진시키는 역할을 하게 된다. 다른 방법으로는 초기조직을 미세조직 내의 탄화물이 이미 분절된 베이나이트(Bainite)나 마르텐사이트(Martensite)가 되도록 하여 구상화를 촉진시키는 방법이 있다. 또 다른 방법으로는 온도를 올려 확산을 촉진시키는 단순한 방법도 있다.
One of the methods used to increase the rate of spheroidization considering these spheroidization steps and processes is cold rolling before spheroidization. Stress energy is accumulated in the pearlite structure through the cold rolling, and this energy plays a role of promoting spheroidization. Alternatively, the initial tissue may be bainite or martensite in which the carbide in the microstructure is already segmented to promote spheroidization. Another way is to increase the temperature to promote diffusion.
한편, 상소둔로는 한 번에 처리하는 코일의 용량이 매우 크기 때문에 제품 전체에 걸친 미세한 제어가 어렵다. 따라서, 전술한 방법 중 하나인 설정온도까지 코일을 가열하고, 유지한 다음 냉각하는 매우 단순한 프로세스를 주로 이용한다.
On the other hand, since the capacity of the coil to be treated at one time is very large, it is difficult to finely control the entire product. Therefore, a very simple process of heating, holding, and cooling the coil up to the set temperature, which is one of the methods described above, is mainly used.
일반적으로 구상화 소둔 열처리 온도를 높이게 되면, 확산이 빨라지게 되므로 당연히 구상화가 촉진된다. 그러나, A1 이상으로 온도를 높이게 되면, 오스테나이트 역변태가 일어나고, 탄화물이 용해되며, 역변태된 오스테나이트가 냉각과정에서 다시 펄라이트로 재생성되므로 균일한 구상화가 되지 않고, 펄라이트의 라멜라가 재생성되어 구상화 효과를 얻지 못하는 문제가 있다.
In general, if the annealing temperature of the spheroidizing annealing is increased, the diffusion becomes faster, so that the spheroidization is naturally accelerated. However, if the temperature is raised above A 1 , the austenite transformation occurs, the carbides dissolve, and the austenite that has undergone reverse transformation is regenerated into pearlite again during the cooling process, so that the pearlite lamellar is regenerated There is a problem that the spheroidizing effect is not obtained.
이에 따라, 본 발명에서는 구상화 소둔시 1차 열처리로서 A1 온도 이상에서 단시간 유지하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 1차 열처리시 A1 온도 이상으로 유지하는 것은 펄라이트 기지의 열연조직이 A1 온도 이상에서 부분적 오스테나이트화(Partial Austenitization)가 이루어지면서 분절되기 시작하기 때문이다.
Accordingly, the present invention is characterized in that it is maintained for a short time at a temperature equal to or higher than the A 1 temperature as the first heat treatment in the spheroidizing annealing. At this time, maintaining the temperature above the A 1 temperature during the primary heat treatment is because the hot-rolled structure of the pearlite base begins to be segmented by partial austenitization at a temperature above the A 1 temperature.
본 발명에 따른 1차 열처리시 부분적 오스테나이트화(Partial Austenitization)가 이루어 질 때는 펄라이트(Pearlite) 라멜라(Lamellar)를 분절시킬 수 있으면서도, 가능한 상변태 이후 탄화물이 오스테나이트(Austenite)상에 용해되는 양이 적게 유지되어야 한다. 이는 상기 1차 열처리의 목적이 열적으로 펄라이트(Pearlite) 라멜라(Lamellar)를 분절시키기 위함이기 때문이다. 일부 선재 제품의 구상화 소둔시에는 극히 일부의 탄화물 시드(seed)만을 남긴채 용해되도록 구상화 열처리하는 경우가 있으나, 본 발명에서는 탄화물의 높은 구상화율과 미세화를 목적으로 하므로 분절이 이루어지면서 가능한 적은 양의 용해가 이루어져야 한다. 이를 위해, 오스테나이트가 생성되는 온도 영역에서 1차 열처리하되, 탄화물의 용해가 많이 일어나지 않도록, 과도하게 높은 온도에서 1차 열처리하는 것은 방지하여야 한다.
Partial austenitization during the primary heat treatment according to the present invention allows the pearlite lamellar to be segmented and the amount of carbide to dissolve on the austenite after possible phase transformation It should be kept low. This is because the purpose of the primary heat treatment is to thermally segment the pearlite lamellar. In some of the wire products, spheroidizing heat treatment may be performed so as to dissolve only a part of the carbide seed while remaining slightly seeded. However, in the present invention, since the carbide is intended to be highly spheroidized and refined, . To this end, it is necessary to prevent the primary heat treatment at an excessively high temperature so that a large amount of carbide is not dissolved in the primary heat treatment in a temperature range where austenite is produced.
이후, 상기 1차 열처리된 강판을 2차 열처리 온도까지 냉각한다. 상기 2차 열처리는 1차 열처리시 분절된 라멜라(Lamellar)를 구상화하는 역할을 한다. 물론, 이 때 상기 분절된 라멜라는 대부분 탄화물이 용해되지는 않은 상태로 남아 있다. 구상화 공정 중 많은 시간이 소요되는 분절 과정을 A1 이상의 온도에서 행하는 1단 열처리에 의해 상대적으로 빠르게 진행하였으므로, 종래의 방법으로 구상화 열처리하는 경우에 비해, 기준치 이상의 구상화 분율을 확보하는데 필요한 시간이 짧아지게 된다. 또한, 2단 열처리시 초기 단계에서는 1차 열처리 과정 중 일부 역변태된 오스테나이트(Austenite)가 펄라이트(Pearlite)로 재생성되는데, 이와 같이 재생성된 펄라이트(Pearlite)의 라멜라(Lamellar)에서 나타난 탄화물은 나머지 2단 열처리 공정을 거치면서 구상화된다.
Thereafter, the steel sheet subjected to the primary heat treatment is cooled to the secondary heat treatment temperature. The secondary heat treatment serves to spheroidize the lamellar which is separated during the first heat treatment. Of course, at this time, the segmented lamella remains largely unmelted. Since the segmentation process which takes a long time in the spheroidization process proceeds relatively fast by the one-stage heat treatment performed at the temperature of A 1 or higher, the time required to secure the spheroidization fraction above the reference value is shorter than that in the case of the spheroidization heat treatment by the conventional method . In the initial stage of the two-stage heat treatment, a part of the inverted austenite is regenerated as pearlite during the first heat treatment process. The carbide exhibited in the regenerated pearlite lamellar is the remainder It is spheroidized through a two-stage heat treatment process.
전술한 효과를 위한, 본 발명의 구상화 소둔 열처리 공정의 구체적인 조건은 다음과 같다.
For the above-mentioned effects, the specific conditions of the spheroidizing annealing heat treatment process of the present invention are as follows.
1차 열처리시에는 온도가 750~790℃이고, 유지시간은 60~150분의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 1차 열처리시 가열온도가 790℃를 초과하거나 유지시간이 150분을 초과하는 경우에는 탄화물이 오스테나이트(Austenite)상에 용해되는 양이 늘어나기 때문에 냉각공정에서 재생성 펄라이트(Pearlite)가 늘어나, 2차 열처리시 상기 재생성 펄라이트(Pearlite)의 구상화에 필요한 시간이 늘어나게 되고, 구상화 조직의 불균일이 확대되는 문제가 있다. 반면, 750℃ 미만이거나 유지시간이 60분 미만일 경우에는 전술한 부분적 오스테나이트화에 의한 펄라이트 라멜라 분절이 효과적으로 이루어지지 않을 수 있다. 따라서, 상기 1차 열처리시 온도 및 유지시간은 각각 750~790℃ 및 60~150분의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 1차 열처리 온도는 750~785℃의 범위를 갖는 것이 보다 바람직하고, 750~780℃의 범위를 갖는 것이 보다 더 바람직하다.
It is preferable that the temperature is 750 to 790 DEG C and the holding time is 60 to 150 minutes in the first heat treatment. If the heating temperature exceeds 790 ° C or the holding time exceeds 150 minutes during the first heat treatment, the amount of carbide dissolving on the austenite is increased, so that the regenerated pearlite is increased in the cooling process, The time required for spheroidizing the regenerating pearlite during the secondary heat treatment is increased, and there is a problem that the irregularity of the spheroidizing structure is widened. On the other hand, if the temperature is less than 750 DEG C or the holding time is less than 60 minutes, the above-described partial austenitization may not effectively cause the pearlite lamella segment. Therefore, it is preferable that the temperature and the holding time in the first heat treatment are in the range of 750 to 790 ° C and 60 to 150 minutes, respectively. The primary heat treatment temperature is more preferably in the range of 750 to 785 ° C, and more preferably in the range of 750 to 780 ° C.
상기 1차 열처리 이후, 2차 열처리시에는 A1 온도 미만의 영역에서 유지하여야 한다. 상기 1차 열처리시 역변태에 의해 형성되는 오스테나이트로 인해 재생성되는 펄라이트(Pearlite)는 2차 열처리시 구상화될 수 있지만, 상기 2차 열처리 온도가 A1을 초과하게 되는 경우에는 오스테나이트(Austenite)가 형성되고 이로 인해 2차 열처리 이후 냉각시 다시 펄라이트(Pearlite)가 재생성되어 결국 구상화 열처리 이후 상온에서 구상화되지 않은 라멜라(Lamellar) 탄화물 상태로 잔류하게 되기 때문이다.
After the first heat treatment and during the second heat treatment, it should be maintained in the region below the A 1 temperature. Pearlite, which is regenerated due to austenite formed by reverse transformation at the time of the first heat treatment, can be spheroidized at the time of the secondary heat treatment. However, when the temperature of the secondary heat treatment exceeds A 1 , the austenite, And thus the pearlite is regenerated again upon cooling after the second heat treatment, and finally remains in a state of Lamellar carbide which is not sphericalized at room temperature after the spheroidizing heat treatment.
이를 위해, 2차 열처리시 온도는 640~710℃, 유지시간은 400~1500분의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 온도는 안전치를 고려하여 A1 직하 구간을 설정한 것이다. 한편, 온도가 2차 열처리 온도가 640℃ 미만일 경우에는 구상화에 필요한 확산이 잘 이루어지지 않아 구상화가 매우 느리게 진행되므로 상소둔로의 효율성이 저하되는 문제가 있다. 상기 2차 열처리 유지시간은 강의 성분 및 목표 구상화 분율에 따라 달라질 수 있는데, 본 발명에서는 상업적으로 사용되는 일반적인 기준인 90%이상의 구상화 분율을 기준으로 삼아 그 범위를 설정하였다. 물론, 본 발명에 따른 2차 열처리를 통해, 종래의 구상화 소둔 열처리에 비해 구상화 소둔시간을 단축시킬 수 있다 하더라도, 일반적인 열연코일의 중량(10~30톤) 범위에서 90%이상의 구상화분율을 확보하기 위해서는 적어도 400분 이상의 2차 열처리 유지시간이 필요하다. 다만, 유지시간이 1500분을 초과하게 되는 경우에는 구상화 분율은 거의 100%에 가깝게 올라가지만, 상대적으로 조대한 구상화 탄화물이 많아지게 되어, 탄화물의 구상화 및 미세화 효과가 반감된다. 따라서, 상기 2차 열처리시 온도 및 유지시간은 각각 640~710℃ 및 400~1500분의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 2차 열처리 온도는 645~710℃의 범위를 갖는 것이 보다 바람직하고, 650~710℃의 범위를 갖는 것이 보다 더 바람직하다.
For this, the temperature during the second heat treatment is preferably 640 to 710 ° C, and the holding time is preferably 400 to 1,500 minutes. The temperature is set in the lower right section A 1 in consideration of the safety value. On the other hand, when the temperature is lower than 640 캜, diffusion required for spheroidization is not performed well, and the spheroidization proceeds very slowly, thereby reducing the efficiency of the spheroidizing furnace. The secondary heat treatment holding time may vary depending on the steel composition and the target spheroidization fraction. In the present invention, the range of the secondary heat treatment retention time is set based on 90% or more of the spheroidization fraction as a general standard used in the present invention. Of course, through the secondary heat treatment according to the present invention, even if the spheroidizing annealing time can be shortened compared with the conventional spheroidizing annealing heat treatment, it is possible to secure a spheroidizing fraction of 90% or more in the range of the weight (10 to 30 tons) At least 400 minutes of secondary heat treatment maintenance time is required. However, if the retention time exceeds 1500 minutes, the spheroidization fraction increases to almost 100%, but the relatively coarse spheroidized carbide is increased, and the spheroidization and refinement effects of carbide are halved. Therefore, it is preferable that the temperature and the holding time during the secondary heat treatment are in the range of 640 to 710 ° C and 400 to 1500 minutes, respectively. The secondary heat treatment temperature is more preferably in the range of 645 to 710 ° C, and still more preferably in the range of 650 to 710 ° C.
한편, 본 발명의 고탄소강판으로는 당해 기술분야에서 통상적으로 이용되는 합금조성을 가지는 모든 고탄소 강종을 적용하는 것이 가능하다. 다만, 보다 바람직한 효과를 위하여, 본 발명의 고탄소강판은 0.2~1.3중량%의 탄소를 포함하는 것이 유리하다. 통상적으로 상기 탄소의 함량이 0.2%미만일 경우에는 대부분의 미세조직이 페라이트 조직으로 이루어져 펄라이트가 존재하지 않거나 존재하더라도 극히 미량이어서 구상화 소둔이 필요없다. 반면, 1.3%중량를 초과하는 경우에는 열연 미세조직 중 초석 세멘타이트의 분율이 너무 높아지기 때문에 펄라이트 내 판상 라멜라 탄화물의 분절에 의한 구상화를 위주로 한 본 발명에서는 효율적인 구상화에 문제가 있을 수 있다. 상기 탄소 함량의 하한은 0.25%인 것이 보다 바람직하고, 상한은 1.25%인 것이 보다 바람직하다.
On the other hand, as the high carbon steel sheet of the present invention, it is possible to apply all kinds of high carbon steel having alloy compositions commonly used in the related art. However, for a more preferable effect, it is advantageous that the high carbon steel sheet of the present invention contains 0.2 to 1.3% by weight of carbon. Generally, when the content of carbon is less than 0.2%, most of the microstructures are made of ferrite structure, so that even if pearlite is not present or exists, it is extremely minute, so that spheroidization annealing is not necessary. On the other hand, if the content of the cemented carbide exceeds 1.3% by weight, the fraction of the cemented cementite in the hot-rolled microstructure becomes too high. Therefore, in the present invention based on spheroidization by the segmentation of the platy lamellar carbide in the pearlite, The lower limit of the carbon content is more preferably 0.25%, and the upper limit is more preferably 1.25%.
전술한 바와 같이 제공되는 본 발명의 구상화 열처리 방법에 의하면, 탄화물을 효과적으로 구상화 및 미세화시킬 수 있어 강판에 우수한 성형성을 부여할 수 있으며, 일 실시형태로서 구상화된 탄화물의 분율이 전체 탄화물의 90%이상이며, 구상화된 탄화물의 평균 크기가 1.05㎛이하로서 매우 우수한 성형성을 갖는 고탄소강판을 제공할 수 있다. 상기 구상화된 탄화물의 분율은 전체 탄화물의 95%이상인 것이 보다 바람직하며, 97%이상인 것이 보다 더 바람직하다. 또한, 상기 구상화된 탄화물의 평균 크기는 1㎛이하인 것이 보다 바람직하며, 0.95㎛이하인 것이 보다 더 바람직하다.
According to the spheroidizing heat treatment method of the present invention, which is provided as described above, carbide can be effectively spheroidized and micronized, and excellent moldability can be imparted to the steel sheet. In one embodiment, the fraction of spheroidized carbide is 90% And an average size of spheroidized carbides of 1.05 탆 or less can provide a high carbon steel sheet having excellent moldability. The fraction of the spheroidized carbide is more preferably 95% or more, and more preferably 97% or more of the total carbide. In addition, the average size of the spheroidized carbides is more preferably 1 μm or less, and still more preferably 0.95 μm or less.
또한, 상기 강판을 부품 가공한 후 오스테나이트화 열처리하는 경우 탄화물의 용해가 용이하여 오스테나이트화 열처리 시간을 획기적으로 단축시킬 수 있다.
Further, when the steel sheet is subjected to the austenitizing heat treatment after the parts are processed, the carbide dissolution is easy and the austenitizing heat treatment time can be remarkably shortened.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 예시일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하지 않는다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following examples are only illustrative of the present invention in more detail and do not limit the scope of the present invention.
(실시예)(Example)
KS-SK5M(0.85wt%C강) 규격의 고탄소강 열연코일을 산세 및 1차 KS-SK5M(0.85wt%C강) 규격의 고탄소강 열연코일을 산세 및 1차 슬리팅(Slitting)하여 분할코일(Skelp)을 제조한 후, 구상화 열처리 시험을 할 고탄소강 코일의 끝부분 판재를 절단하여 미세조직 등 물성을 관찰 할 수 있는 적절한 크기(300mm*300mm 시편 사용)로 제조한 후, 리코일러(Recoiler)를 통해 해당 시편을 산세된 분할코일(Skelp)의 안쪽에 위치시켰다. 이 때, 시편의 위치는 코일 중심부에서 바깥쪽으로 약 3/4 위치의 안쪽 중앙부위를 대표로 설정하였다. 열연코일을 먼저 산세 및 냉간압연한 후 구상화 열처리하는 경우를 확인하기 위해 상기와 마찬가지로 산세 및 40% 압하율로 냉간압연된 코일을 절단하여 시편을 제조한 후 코일의 안쪽에 위치시켰다.
The high-carbon steel hot-rolled coils of KS-SK5M (0.85 wt% C steel) size are pickled and pickled and primary slit is performed on the hot-rolled coils of high carbon steel of the KS-SK5M (0.85 wt% (300 mm * 300 mm test piece) which can observe the physical properties such as microstructure by cutting the end plate of the carbon steel coil after performing the spheroidizing heat treatment test, and then the recoiler ) To place the specimen inside the picked split coil (Skelp). At this time, the position of the specimen was set to represent the inner central portion of about 3/4 from the center of the coil to the outside. The hot-rolled coil was first pickled and cold-rolled and then subjected to spheroidizing heat treatment. The same procedure was followed to pick up the sample and cut the cold-rolled coil with 40% reduction ratio to prepare the specimen and place it inside the coil.
이와 같이 제조된 분할코일 및 조직관찰용 시편을 이용하여 하기 표 1의 조건으로 상소둔로에서 구상화 소둔 열처리를 실시한 뒤, 각각의 조직관찰용 시편을 이용하여 주사전자현미경(SEM)으로 미세조직을 관찰하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다. 또한, 분할코일을 이용하여 탄화물의 구상화 분율과 구상화 시멘타이트의 평균 크기를 측정한 뒤, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 이 때 구상화 분율은 종횡비(장/단축비)가 5:1 이하인 탄화물이 분포된 면적의 비로 정의하였다.
Using the thus prepared split coils and specimens for tissue observation, spheroidizing annealing was performed in a blast furnace under the conditions shown in Table 1, and microstructures were observed with a scanning electron microscope (SEM) And the results are shown in Fig. In addition, the spheroidization fraction of carbide and the average size of spheroidizing cementite were measured using split coils, and the results are shown in Table 1 below. At this time, the spheroidization fraction was defined as the ratio of the areas where the aspect ratio (length / short axis ratio) was 5: 1 or less.
division
속도
(℃/s)Average heating
speed
(° C / s)
냉각속도
(℃/s)Primary average
Cooling rate
(° C / s)
냉각속도
(℃/s)Secondary mean
Cooling rate
(° C / s)
분율
(%)Sphericalization
Fraction
(%)
(℃)Temperature
(° C)
(min)time
(min)
(℃)Temperature
(° C)
(min)time
(min)
(냉연재)1 stage heat treatment
(Cold rolled steel)
상기 표 1과 도 2를 통해 알 수 있듯이, 본 발명의 제안하는 구상화 열처리 방법을 만족하는 발명예 1 및 2의 경우에는 90%이상의 구상화 분율과 1.05㎛이하의 구상화 시멘타이트 크기를 가지고 있어, 높은 구상화율과 우수한 탄화물 미세화 효과를 가지고 있음을 알 수 있으며, 이를 통해, 우수한 성형성을 확보하고 있음을 용이하게 유추할 수 있다. 특히, 발명예 1은 구상화 소둔 열처리 시간 단축 효과가 뛰어난 것을 알 수 있고, 발명예 2는 매우 뛰어난 탄화물 구상화 및 미세화 효과를 가지고 있음을 확인할 수 있다.
As can be seen from Table 1 and FIG. 2, Examples 1 and 2, which satisfy the spheroidizing heat treatment method proposed by the present invention, have a spheroidization fraction of 90% or more and a spheroidizing cementite size of 1.05 μm or less, It can be seen that it has the effect of refining the rate and the refining effect of excellent carbide, and it can be easily deduced that the excellent formability is secured. Particularly, it can be seen that Inventive Example 1 has an excellent effect of shortening the annealing time of spheroidizing annealing, and Inventive Example 2 has an excellent carbide spheroidizing and refining effect.
반면, 통상적인 구상화 열처리 조건인 비교예 1의 경우에는 상당히 장시간 열처리하였음에도 불구하고 구상화가 충분히 이루어지지 않았으며, 구상화 시멘타이트의 크기 또한 발명예보다 큰 수준임을 알 수 있다. 이는 구상화 소둔 열처리 공정이 A1 온도 이상에서 일어나 공정 중 탄화물의 용해가 국부적으로 일어났기 때문에 미세조직의 일부분에서 오스테나이트상이 탄화물로 용해된 후, 다시 냉각 중에 펄라이트로 재생성되기 때문이다.
On the other hand, in the case of Comparative Example 1, which is a conventional spheroidizing heat treatment condition, although the heat treatment was performed for a long time, the spheroidization was not sufficiently performed, and the size of spheroidizing cementite was also higher than that of the inventive example. This is because the crystallization annealing process occurs above the A 1 temperature and the dissolution of the carbide locally takes place during the process, so that a part of the microstructure dissolves the carbide in the austenite phase and then regenerates into pearlite again during cooling.
비교예 2는 냉간압연 후 구상화 열처리한 경우이며, 이로 인해 우수한 구상화율을 가지고 있음을 알 수 있다. 이는, 구상화 소둔 열처리 전에 실시한 냉간압연에 의해 코일 내부에 응력에너지가 축적되어 구상화 속도가 촉진되었기 때문이다. 그러나, 발명예 2와 비슷한 시간 동안 구상화 열처리를 행하였음에도 불구하고 구상화 탄화물의 크기가 매우 조대한 수준임을 알 수 있다.
Comparative Example 2 shows a case of spheroidizing heat treatment after cold rolling, which shows that it has an excellent spheroidization ratio. This is because the stress energy is accumulated in the coil by the cold rolling performed before the annealing for spheroidizing annealing, and the spheroidizing speed is accelerated. However, even though the spheroidizing heat treatment was performed for about the same time as in Inventive example 2, the size of the spheroidized carbide is very high.
비교예 3의 경우에는 본 발명이 제안하는 1차 열처리 조건은 만족하나, 2차 열처리 온도가 낮은 경우이다. 1차 열처리에 의해 펄라이트 라멜라 분절은 이루어졌으나, 2차 열처리시 구상화가 충분히 이루어지지 않아 구상화율이 낮은 수준임을 알 수 있다.
In the case of Comparative Example 3, the first heat treatment condition proposed by the present invention is satisfied, but the second heat treatment temperature is low. The pearlite lamellar segments were formed by the first heat treatment, but the spheroidization rate was low due to insufficient spheroidization during the second heat treatment.
비교예 4는 1차 구상화 열처리 전에 냉간압연이 이루어져 내부에 축적된 에너지가 높은 상태이긴 하나, 열처리시 온도가 높고, 유지시간이 매우 길어 오스테나이트로의 역변태와 탄화물의 용해가 대부분 이루어졌다가 2차 열처리를 위한 냉각과정에서 펄라이트가 재생성되어 구상화율이 매우 낮은 수준임을 알 수 있다.
In Comparative Example 4, although the energy accumulated in the inside was high due to the cold rolling performed before the primary spheroidizing heat treatment, the temperature during the heat treatment was high and the retention time was very long, so that most of the reverse transformation to the austenite and the dissolution of the carbide were performed It can be seen that the pearlite is regenerated in the cooling process for the secondary heat treatment and the crystallization rate is very low.
Claims (5)
상기 1차 열처리된 고탄소강판을 냉각하여 640~710℃에서 400~1500분간 유지하는 2차 열처리하는 단계를 포함하는 우수한 성형성을 갖는 고탄소강판의 제조를 위한 구상화 열처리 방법.A first heat treatment step in which the high carbon steel sheet is heated to 750 to 790 캜 and held for 60 to 150 minutes; And
And a second heat treatment step of cooling the primary heat treated high carbon steel sheet at 640 to 710 ° C for 400 to 1,500 minutes to manufacture a high carbon steel sheet having excellent moldability.
상기 1차 및 2차 열처리는 상소둔로에서 행하여지는 우수한 성형성을 갖는 고탄소강판의 제조를 위한 구상화 열처리 방법.The method according to claim 1,
Wherein the primary and secondary heat treatments are excellent in moldability performed in an annealing furnace.
상기 고탄소강판은 0.2~1.3중량%의 탄소를 포함하는 우수한 성형성을 갖는 고탄소강판의 제조를 위한 구상화 열처리 방법.The method according to claim 1,
Wherein the high carbon steel sheet has excellent moldability including 0.2 to 1.3% by weight of carbon.
구상화된 탄화물의 분율이 전체 탄화물의 90%이상이며, 구상화 탄화물의 평균 크기가 1.05㎛이하인 우수한 성형성을 갖는 고탄소강판.A high carbon steel sheet comprising a carbide,
A high carbon steel sheet having excellent moldability wherein the fraction of spheroidized carbides is 90% or more of the total carbides and the average size of spheroidized carbides is 1.05 μm or less.
상기 고탄소강판은 0.2~1.3중량%의 탄소를 포함하는 우수한 성형성을 갖는 고탄소강판.
The method of claim 4,
The high carbon steel sheet has excellent moldability including 0.2 to 1.3% by weight of carbon.
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