KR20160078829A - Steel having excellent machinability and vibration damping ability and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 산업기계 또는 자동차 등의 기계부품 등에 사용될 수 있는 강재에 관한 것으로, 더 상세하게는, 절삭성뿐만 아니라 진동 감쇠능이 우수한 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a steel material which can be used for an industrial machine, a machine part such as an automobile, and the like, and more particularly, to a steel material excellent in not only cutting ability but also vibration damping ability and a manufacturing method thereof.
절삭 가공의 경우 가공대상 강재의 경도가 높으면 공구 마모가 크고, 이 때문에 공구의 수명이 짧아지므로, 가공대상 강재 경도가 낮을수록 가공에 유리하다. 또한, 절삭 가공 중 칩(chip)이 적절하게 분절되지 않으면, 발생된 칩의 배출이 제대로 이루어지지 않고, 이는 공구 파손의 원인이 된다. 특히, 최근에는 자동 선반에 의해 무인으로 절삭 가공되는 경우가 많아, 발생한 칩들이 복잡하게 엉켜서 이를 제거하기 위한 불필요한 작업을 해야 하므로 생산성이 떨어지게 된다.
In the case of cutting, the higher the hardness of the steel to be machined is, the larger the tool wear is, and therefore the tool life is shortened. Therefore, the lower the hardness of the steel to be machined, the better the machining. In addition, if the chip is not properly segmented during the cutting process, the generated chips are not properly discharged, which may cause breakage of the tool. Particularly, in recent years, there are many cases where cutting is performed unattended by an automatic lathe, so that the chips are complicatedly tangled and unnecessary work is required to remove them.
따라서 공구 수명뿐만 아니라 칩이 적당한 길이로 분절되는 칩처리성이 우수한 강재가 요구되고 있다. 이를 위해, 종래에는 Pb, Bi, S 등을 첨가하여 절삭성을 향상 시켜왔다. 여기에서, Pb의 융점은 327℃정도로 매우 낮기 때문에, 절삭중 강재에 분포하고 있는 Pb가 녹아 강이 취화되어 칩처리성이 향상되며, 용융된 Pb는 절삭중 윤활제로 작용하여 공구의 수명이 늘어나게 된다.
Therefore, there is a demand for a steel material excellent in chip processability in which the chip is divided into a proper length as well as a tool life. For this purpose, Pb, Bi, S and the like have been added to improve machinability. Since the melting point of Pb is very low at about 327 ° C, Pb distributed in the steel during melting is melted to embrittle the steel to improve the chip processability, and the molten Pb acts as a lubricant during cutting, do.
그러나, 대표적인 절삭성 향상원소인 Pb의 경우 절삭 작업 시 유독성 가스를 배출하여 인체에 매우 유해한 원소이며 강재의 재활용 측면에서도 불리하다. 이를 대체 하기 위하여 S, Bi, Sn 등이 제안되었지만, 이들 원소는 단독으로는 절삭성 개선 효과가 작고, 일부 원소는 매우 고가이기 때문에 Pb의 대체 원소로 사용하기에는 한계가 있다. 예를 들어, S는 절삭성 향상에는 효과가 있지만, 다량으로 첨가가 될 경우 열간 가공 방향으로 길게 뻗은 MnS가 다량으로 형성되고 기계적 성질에 이방성을 일으켜 인성을 저하시키는 등의 문제를 야기시킨다. 이로 인해 열간 압연 시 끝단이 갈라져, 이를 보완하기 위해 연필의 첨단 형상과 같이 가늘게 깎는 등의 작업이 추가되어 생산성을 저하시키게 된다.
However, Pb, which is a typical cutting-improving element, is a harmful element to the human body by discharging toxic gas during cutting, which is disadvantageous in terms of recycling of steel. S, Bi, Sn, etc. have been proposed to replace these elements. However, these elements have only a small improvement in machinability, and some elements are very expensive, so they are limited to substitute elements of Pb. For example, S is effective for improving machinability. However, when a large amount of S is added, a large amount of MnS stretched in the hot working direction is formed in a large amount, causing anisotropy in mechanical properties, resulting in lowering toughness. As a result, the ends are cracked at the time of hot rolling, and in order to compensate for this, work such as finely sharpening the top end of the pencil is added to decrease the productivity.
한편, 진동 감쇠능이란 진동 에너지를 열 에너지로 변환하여 진동의 크기를 재료 내부에서 자체적으로 감쇠시키는 특성을 말하며, 제지, 인쇄, 섬유기계부품, 공작기계 등의 분야에서 소음을 억제하기 위하여, 진동 감쇠능을 갖는 소재를 필요로 한다. 이러한 목적으로 사용되는 대표적인 금속 소재로는 회주철 및 Fe-Mn계 합금 등이 있다. 회주철의 경우에는 기지에 편상 형태로 분산된 흑연이 진동 에너지를 흡수하는 것으로 알려져 있으며, Fe-Mn 합금은 상변태에 의한 진동 감쇠 능을 갖는 것으로 보고 되고 있다. 그러나 널리 사용되면서도 경제적으로 생산될 수 있는 탄소강에 있어서, 진동 감쇠능을 가지는 강재에 대해서는 보고된 바가 거의 없다.
On the other hand, the vibration damping capability refers to a characteristic of converting the vibration energy into thermal energy and damping the magnitude of the vibration itself in the material itself. In order to suppress noise in the fields of paper making, printing, textile machine parts, A material having damping ability is required. Representative metal materials used for this purpose include gray cast iron and Fe-Mn based alloys. In the case of gray cast iron, it is known that graphite dispersed as a flake on the base absorbs vibration energy, and Fe-Mn alloy has been reported to have vibration damping ability by phase transformation. However, in carbon steels which can be produced economically while being widely used, there has been little report on steels having vibration damping ability.
본 발명의 일태양은 절삭성이 우수할 뿐만 아니라 진동 감쇠능도 우수한 강재를 제공하고자 한다.
An aspect of the present invention is to provide a steel having excellent cutting performance as well as vibration damping ability.
본 발명의 일태양은 절삭성이 우수할 뿐만 아니라 진동 감쇠능도 우수한 강재의 제조방법을 제공하고자 한다.
An aspect of the present invention is to provide a method of manufacturing a steel material having excellent machinability and vibration damping ability.
본 발명의 일 태양은, 중량%로, C: 0.80~1.20%, Si: 2.0~3.0%, Mn: 0.01~1.00%, Al: 0.01~0.03%, Mg 0.001~0.010%, P: 0.030% 이하, S: 0.030% 이하, B: 0.002~0.006%, N: 0.004~0.008%, O: 0.005% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 절삭성 및 진동 감쇠능이 우수한 강재를 제공한다.
An aspect of the present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: 0.80 to 1.20% of C, 2.0 to 3.0% of Si, 0.01 to 1.00% of Mn, 0.01 to 0.03% of Al, 0.001 to 0.010% By mass, S: not more than 0.030%, B: 0.002 to 0.006%, N: 0.004 to 0.008%, O: 0.005% or less, and the balance Fe and other unavoidable impurities.
본 발명의 또 다른 일 태양은 중량%로, C: 0.80~1.20%, Si: 2.0~3.0%, Mn: 0.01~1.00%, Al: 0.01~0.03%, Mg 0.001~0.010%, P: 0.030% 이하, S: 0.030% 이하, B: 0.002~0.006%, N: 0.004~0.008%, O: 0.005% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 700~770℃의 온도에서 30~90분 동안 열처리 하는 단계를 포함하는 절삭성 및 진동 감쇠능이 우수한 강재의 제조 방법을 제공한다.
In another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising, by weight%, 0.80 to 1.20% of C, 2.0 to 3.0% of Si, 0.01 to 1.00% of Mn, 0.01 to 0.03% of Al, 0.001 to 0.010% The steel containing S: not more than 0.030%, B: 0.002 to 0.006%, N: 0.004 to 0.008%, O: 0.005% or less and the balance Fe and other unavoidable impurities at a temperature of 700 to 770 캜 for 30 to 90 minutes And a step of subjecting the steel sheet to heat treatment for a predetermined period of time.
본 발명에 따라 우수한 절삭성과 진동 감쇠능을 겸비한 강재를 구현 할 수 있으므로, 자동차 또는 산업용 기계 등의 부품에 이용하는 강재에 적용하게 되면 절삭 공구의 수명을 증가시켜 생산의 효율성을 높일 뿐만 아니라, 부품으로부터 발생 하는 진동 및 소음을 감소시킬 수 있다.
According to the present invention, it is possible to realize a steel material having excellent machinability and vibration damping ability. Therefore, when applied to a steel material used for parts such as automobiles or industrial machines, the life of cutting tools is increased to increase the efficiency of production, It is possible to reduce the generated vibration and noise.
본 발명은 절삭성이 우수할 뿐만 아니라 진동 감쇠능도 우수한 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a steel having excellent machinability and vibration damping ability and a method of manufacturing the same.
본 발명에서는 흑연을 적극 활용하여 절삭성을 향상시키고자 하는 목적을 이루고자 한다. 흑연을 강의 기지에 석출시켜 균질하게 분포 시킬 경우, 절삭 시 흑연이, Pb, Bi등의 절삭성 부여원소와 같은 역할을 할 수 있기 때문에, 절삭중에 흑연은 고체 윤활제로 작용하여 절삭공구의 마모를 억제하고, 크랙원으로도 작용하여 칩이 짧게 분절이 되도록 할 수 있기 때문이다.
In the present invention, it is intended to achieve the object of increasing the machinability by actively utilizing graphite. When graphite is dispersed and uniformly distributed on a steel base, graphite can serve as a cutting-imparting element such as Pb and Bi at the time of cutting, so graphite acts as a solid lubricant during cutting to suppress abrasion of cutting tool And also acts as a crack source, so that the chip can be short-circuited.
한편, 흑연은 절삭성뿐만 아니라 진동감쇠능을 향상시키는 역할도 한다. 진동감쇠능이란 진동에너지를 열에너지로 변환하여 진동의 크기를 재료 내부에서 자체적으로 감쇠시키는 특성을 말한다. 페라이트와 흑연의 탄성율의 차이는 매우 크므로, 흑연의 영구변형이 페라이트의 탄성 변형 회복을 방해하여 진동을 감쇠시키기 때문이다.
On the other hand, graphite not only improves machinability but also improves vibration damping ability. Vibration damping capacity refers to the characteristic of converting the vibration energy into heat energy and damping the magnitude of the vibration itself in the material itself. This is because the difference in modulus of elasticity between ferrite and graphite is so large that permanent deformation of graphite interferes with recovery of elastic deformation of ferrite and attenuates vibration.
상기와 같이 흑연은 절삭성, 진동 감쇠능을 향상시키는 역할을 할 수 있지만, 강에 탄소를 첨가 하면 흑연이 안정상임에도 불구하고, 준안정상인 세멘타이트로 석출되므로, 별도의 장시간 열처리 없이는 흑연상태로 얻는 것이 쉽지 않기 때문에 일반적인 강재에 사용되고 있지 않다. 즉, 흑연을 석출시키기 위해서는 장시간의 소둔을 해야 하는데 이는 열처리 비용 증가를 야기시킬 뿐만 아니라, 열처리 중 강재에 탈탄을 일으켜, 최종 부품의 성능에 악영향을 미치는 폐해가 발생하기 때문이다.
As described above, graphite can play a role of improving machinability and vibration damping ability. However, when carbon is added to steel, graphite is precipitated in cementite, which is a metastable phase, even though graphite is stable. It is not easy to obtain and is not used for general steel materials. That is, in order to precipitate graphite, annealing for a long time is required, which not only increases the heat treatment cost but also causes decarburization of the steel during the heat treatment, which adversely affects the performance of the final part.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 흑연화를 촉진 시키기 위해 C와 Si을 과량 첨가하고 흑연화가 가장 촉진 될 수 있는 온도 범위에서 흑연화 열처리를 실시함으로써 흑연화 열처리 시간을 1시간 이내로 단축 시킬 수 있는 강재를 제공할 수 있다.
In order to solve this problem, in the present invention, the graphitization heat treatment time can be shortened to one hour or less by performing graphitization heat treatment in a temperature range in which graphite is most easily added by adding C and Si in an excess amount to promote graphitization Can be provided.
본 발명의 일태양의 절삭성 및 진동 감쇠능이 우수한 강재는 중량%로, C: 0.80~1.20%, Si: 2.0~3.0%, Mn: 0.01~1.00%, Al: 0.01~0.03%, Mg 0.001~0.010%, P: 0.030% 이하, S: 0.030% 이하, B: 0.002~0.006%, N: 0.004~0.008%, O: 0.005% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
The steel material excellent in machinability and vibration attenuating ability in one aspect of the present invention comprises, by weight%, 0.80 to 1.20% of C, 2.0 to 3.0% of Si, 0.01 to 1.00% of Mn, 0.01 to 0.03% of Al, % Of P, 0.030% or less of P, 0.030% or less of S, 0.002 to 0.006% of B, 0.004 to 0.008% of N and 0.005% or less of O and the balance of Fe and other unavoidable impurities.
이하, 상기 강재의 성분조성에 대해서 한정한 이유에 대하여 구체적으로 설명한다 (하기 성분조성은 특별한 기재가 없는 한 모두 중량%를 의미한다).
Hereinafter, the reasons for limiting the composition of the steel material will be described in detail. (All the composition of the following components means weight% unless otherwise specified.)
탄소 (C): 0.80~1.20%Carbon (C): 0.80 to 1.20%
탄소는 흑연의 성분 원소로 흑연을 형성하기 위해서는 필수적인 원소이다. 강재의 열간압연중 흑연을 직접 석출시키거나 냉각 시 생성된 세멘타이트를 최대한 빨리 흑연화시키기 위한 방법 중 하나가 바로 탄소 활동도를 높이는 것이다. 탄소 함유량이 0.80%미만에서는 그 효과가 적고 1.20%가 초과되면 그 효과가 포화될 뿐만 아니라 열간 연성을 저하시키므로 탄소의 성분 범위를 0.80~1.20%로 한정하는 것이 바람직하다.
Carbon is an element of graphite and is an essential element for forming graphite. One of the ways to graphitize graphite as soon as possible during cementation during cold rolling or during cold rolling of steel is to increase carbon activity. When the carbon content is less than 0.80%, the effect is small. When the carbon content is more than 1.20%, the effect is saturated and the hot ductility is deteriorated. Therefore, it is preferable to limit the carbon content range to 0.80 to 1.20%.
실리콘 (Si): 2.0~3.0%Silicon (Si): 2.0 to 3.0%
실리콘은 용강 제조 시 탈산제로서 필요한 성분이며 강중의 세멘타이트를 불안정하게 하여 탄소가 흑연으로 석출될 수 있도록 하는 흑연화 촉진원소이기 때문에 적극적으로 첨가한다. 2.0%미만에서는 그 효과는 작으며 3.0%를 초과하여 첨가되면 흑연화 촉진의 효과는 포화되며 비금속 개재물의 증가에 따른 취성유발과 열간압연 시 탈탄을 크게 할 수 있기 때문에 2.0~3.0%의 범위로 한정하는 것이 바람직하다.
Silicon is a component necessary as a deoxidizing agent in the production of molten steel, and it is positively added since it is a graphitization-promoting element which causes carbon to be precipitated into graphite by destabilizing cementite in the steel. If the content is less than 2.0%, the effect is small. If it is added in an amount of more than 3.0%, the effect of promoting graphitization is saturated, and the brittleness caused by the increase of nonmetallic inclusions and decarburization during hot rolling can be increased. It is preferable to limit it.
망간 (Mn): 0.01~1.00%Manganese (Mn): 0.01 to 1.00%
망간은 강의 강도를 증가시키고 충격특성에 영향을 미치는 합금원소이며 압연성을 증가시키고 취성을 감소시키는 반면 흑연 생성속도를 저하시키기 역할을 한다. 망간은 0.01% 미만으로 첨가될 경우 강도 강화 효과가 너무 약하며, 1.00%를 초과하여 첨가하면 흑연화 시간이 길어져 열처리 비용이 증가하게 된다.
Manganese is an alloying element that increases the strength of the steel and affects the impact properties. It increases the rolling property and reduces the brittleness, but also the graphite production rate. When manganese is added at less than 0.01%, the strength strengthening effect is too weak. If the manganese is added in excess of 1.00%, the graphitization time becomes longer and the heat treatment cost increases.
알루미늄 (Al): 0.01~0.03%Aluminum (Al): 0.01 to 0.03%
알루미늄은 산소와 결합해 산화물을 형성하는 탈산 원소로 첨가되며 흑연화를 촉진하는 작용을 하기 때문에 고용Al를 충분히 확보함으로써, 절삭성을 향상시킬 수 있다. 또한 Al는 N와 결합해 질화물 (AlN)을 형성함으로써, 결정립 피닝 효과에 의해 결정립을 미세화시키고, 강의 인성을 향상시키는 효과가 있다. 본 발명에서는 알루미늄을 적극적으로 첨가하지만 함유량이 0.01% 미만이면 그 첨가효과를 기대하기 어렵고, 0.03%를 초과하면 흑연화 촉진작용이 포화되며 열간 변형성을 현저하게 저하시키는 문제점이 있어서 중량으로 0.01~0.03%의 범위로 한정하는 것이 바람직하다.
Aluminum is added as a deoxidizing element which forms an oxide by binding with oxygen and acts to promote graphitization, so that the machinability can be improved by sufficiently securing the solid solution Al. Further, Al is combined with N to form nitride (AlN), which has the effect of making crystal grains finer by grain peening effect and improving toughness of steel. In the present invention, aluminum is positively added. When the content is less than 0.01%, it is difficult to expect the addition effect. When the content is more than 0.03%, the promoting effect of graphitization is saturated and the hot deformability is remarkably decreased. %. ≪ / RTI >
마그네슘 (Mg): 0.001~0.010%Magnesium (Mg): 0.001 to 0.010%
마그네슘은 산소와 결합하여 MgO등의 산화물을 형성한다. 이것은 단독 또는 황화물과의 복합 개재물을 생성하여 흑연 또는 BN의 핵생성처로 작용하여 흑연을 균일하게 분산시키는 효과에 기여한다. 뿐만 아니라 흑연 형태를 구상화 시키는 작용을 하여 균일한 미세조직이 형성되도록 한다. 그러나, Mg 함유량이 0.001%를 미만이면 효과가 적고, 0.01%를 초과하면 제강이 어려워지기 때문에 0.001~0.010% 범위로 한정하는 것이 바람직하다.
Magnesium combines with oxygen to form oxides such as MgO. This contributes to the effect of generating graphite or BN nucleation site by homogeneous or complex inclusions with sulfide to uniformly disperse graphite. In addition, it acts to neutralize the graphite morphology so that uniform microstructure is formed. However, when the Mg content is less than 0.001%, the effect is small. When the Mg content exceeds 0.01%, steelmaking becomes difficult, so it is preferable that the Mg content is limited to the range of 0.001 to 0.010%.
인 (P): 0.030%이하Phosphorus (P): 0.030% or less
인은 흑연화를 촉진하는 원소이지만, 페라이트의 경도를 증가시키고, 결정립계에 편석되어 인성을 저하시키고 지연파괴 저항성 감소, 표면결함 발생을 조장한다. 이러한 부작용을 막기 위해서 인의 함유량은 0.030% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
Phosphorus is an element promoting graphitization, but it increases the hardness of ferrite and is segregated in grain boundaries to lower toughness, reduce delayed fracture resistance, and promote the occurrence of surface defects. In order to prevent such side effects, the content of phosphorus is preferably limited to 0.030% or less.
황 (S): 0.030%이하Sulfur (S): not more than 0.030%
황은 흑연화를 크게 저해하는 원소일 뿐만 아니라, 결정입계에 편석되어 인성을 저하시키고 저융점 유화물을 형성시켜 열간 압연을 저해하므로 그 상한을 0.030%로 제한하는 것이 바람직하다.
Sulfur is not only an element significantly inhibiting graphitization but also segregated in crystal grain boundaries to lower toughness and form a low melting point emulsion to inhibit hot rolling, so that the upper limit is preferably limited to 0.030%.
붕소(B): 0.002~0.006%Boron (B): 0.002 to 0.006%
붕소는 질소와 결합하여 질화붕소 (BN)를 형성하고 흑연의 핵으로서 작용하여 흑연화를 촉진시키기 때문에 적극적으로 첨가하는 원소이다. 0.002%미만에서는 그 첨가효과가 미흡하여 0.002% 이상 첨가할 필요가 있으며, 0.006%를 초과하여 첨가할 경우에는 더 이상 효과상승을 기대할 수 없으며, 동시에 입계에 보론계 질화물의 석출로 인해 입계 강도를 저하시켜서 열간 가공성을 저하시키기 때문에 첨가범위를 0.002~0.006%로 한정하는 것이 바람직하다.
Boron is an element that is positively added because it bonds with nitrogen to form boron nitride (BN) and acts as nuclei of graphite to promote graphitization. If it is less than 0.002%, it is necessary to add 0.002% or more, and if it is added in an amount exceeding 0.006%, no further increase in effect can be expected, and at the same time, the grain boundary strength due to precipitation of boron- To lower the hot workability, it is preferable to limit the addition range to 0.002 to 0.006%.
질소(N): 0.004~0.008%Nitrogen (N): 0.004 to 0.008%
질소는 붕소, 알루미늄과 결합하여 질화물을 형성하고, 이것을 핵으로 하여 흑연 생성과 성장을 촉진시키는 역할을 한다. 한편 흑연화 촉진에 유효한 질화물들을 형성하기 위해서는 붕소, 알루미늄과 거의 비슷한 당량으로 첨가해야 하지만, 이러한 질화물들을 균일하게 미세 분산시키기 위해서는 화학 당량보다도 조금 높게 첨가하는 것이 바람직하다. 또한 질소는 동적인 변형시효에 의해 칩처리성을 개선하기 때문에 조금 과다하게 첨가하는 것이 유리하다. 이러한 이유로 0.004%이상 첨가하는 것이 필요하지만 0.008%를 초과하여 첨가할 경우 그 효과가 포화되기 때문에 0.004~0.008%로 한정하는 것이 바람직하다.
Nitrogen bonds with boron and aluminum to form nitrides, which serve as nuclei to promote the formation and growth of graphite. On the other hand, in order to form nitrides effective for promoting graphitization, it is necessary to add about the equivalent of boron and aluminum. However, in order to uniformly and finely disperse these nitrides, it is preferable to add a little higher than a chemical equivalent. It is also advantageous to add a little too much nitrogen because nitrogen improves chip processability by dynamic strain aging. For this reason, it is necessary to add 0.004% or more, but when it is added in excess of 0.008%, the effect is saturated, so it is preferable to be limited to 0.004% to 0.008%.
산소(O): 0.005% 이하Oxygen (O): not more than 0.005%
산소는 알루미늄과 결합하여 산화물을 형성한다. 이러한 산화물의 생성은 알루미늄의 유효농도를 감소시키게 된다. 그 결과 흑연의 결정화에 유용한 AlN의 생성량이 감소되며 따라서 실질적으로는 흑연화 작용을 방해하는 결과를 유발한다. 또한, 다량의 산소가 함유됨으로써 형성되는 알루미나 산화물은 절삭 시 절삭공구를 손상시키기 때문에 절삭성의 저하를 초래한다. 이러한 이유로 가능한 낮게 관리하는 것이 바람직하다. 0.005% 까지는 상기한 산소에 의해 유발되는 문제점이 그리 크지 않기 때문에 그 상한을 0.005%이하로 제한하는 것이 바람직하다.Oxygen bonds with aluminum to form oxides. The formation of such oxides reduces the effective concentration of aluminum. As a result, the amount of AlN that is useful for the crystallization of graphite is reduced and, as a result, substantially prevents graphitization. In addition, the alumina oxide formed by the presence of a large amount of oxygen damages the cutting tool at the time of cutting, resulting in a deterioration in machinability. For this reason, it is desirable to manage as low as possible. The upper limit of 0.005% is preferably limited to 0.005% or less because the problems caused by the oxygen are not so serious.
본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 아들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.
The remainder of the present invention is iron (Fe). However, in the ordinary manufacturing process, impurities which are not intended from the raw material or the surrounding environment may be inevitably incorporated, so that it can not be excluded. The son impurities are not specifically mentioned in this specification, as they are known to anyone skilled in the art of manufacturing.
상기의 성분범위를 가지는 본 발명의 강재의 미세조직은 면적분율로 90% 이상의 페라이트를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 강재의 미세조직이 면적분율로 페라이트를 90%미만으로 포함하고, 미흑연화된 잔부 펄라이트가 존재하는 경우에는 경도가 증가하여 절삭 시 공구마모 정도를 증가시켜 절삭성을 저하시키며, 또한 진동 흡수역할을 하는 흑연의 절대량이 감소하여 진동 감쇠능이 저하되므로, 가지는 본 발명의 강재의 미세조직은 면적분율로 90% 이상의 페라이트를 포함하는 것이 바람직하다.
It is preferable that the microstructure of the steel material of the present invention having the above-described composition range contains at least 90% of ferrite in an area fraction. If the steel microstructure contains less than 90% of ferrite as an area fraction and the non-graphitized residual pearlite is present, the hardness is increased to increase the degree of tool wear at the time of cutting, thereby lowering machinability, , The vibration damping capability is reduced. Therefore, it is preferable that the microstructure of the steel material of the present invention contains at least 90% of ferrite in an area fraction.
또한, 본 발명의 강재는 면적분율로 2~4%의 흑연립을 포함하는 것이 바람직하다. 절삭성과 진동 감쇠능을 확보하기 위해서는 일정량 이상의 흑연을 확보해야 하며 바람직하게는 면적 분율로 흑연립이 2% 이상이 될 때 절삭성과 진동 감쇠능 향상 효과를 얻을 수가 있다. 또한, 흑연 분율이 4%를 초과하려면 탄소를 중량%로 1.2%를 초과하여 첨가하여야 하는데, 이러한 경우에는 절삭성 및 진동 감쇠능 효과가 포화될 뿐만 아니라 열간 연성을 저하시켜 제조상 어려움이 있으므로, 면적분율로 2~4% 이상의 흑연립을 포함하는 것이 바람직하다.
Further, it is preferable that the steel material of the present invention includes black allium at an area fraction of 2 to 4%. In order to secure machinability and vibration damping ability, it is necessary to secure a certain amount of graphite or more, and preferably, when the black allied portion is 2% or more in the area fraction, the cutting ability and vibration damping ability improvement effect can be obtained. If the graphite fraction exceeds 4%, carbon should be added in an amount of more than 1.2% by weight. In this case, not only the effect of machinability and vibration damping ability is saturated but also the hot ductility is lowered, Preferably 2 to 4% of black alumina.
여기에서 상기 흑연립의 크기는 10㎛ 이하인 것이 바람직하다. 흑연이 미세하게 생성될수록 흑연화 시간이 단축되며, 절삭성 측면에서도 절삭 후 표면 조도가 향상되므로, 상기 흑연립의 크기는 10㎛ 이하로 미세한 것이 바람직하다.
Here, the size of the black alliance is preferably 10 mu m or less. As the graphite is finely formed, the graphitization time is shortened and the surface roughness after cutting is improved in terms of machinability. Therefore, the size of the black allied layer is preferably as small as 10 탆 or less.
이하, 본 발명의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, the production method of the present invention will be described in detail.
본 발명의 절삭성 및 진동 감쇠능이 우수한 강재는, 상기의 성분범위를 가지는 잉곳을 주조한 후 1100~1300℃에서 5~10시간 균질화 열처리 하고, 1000~1100℃에서 열간압연 후 공냉하여 제조할 수 있다.
The steel material excellent in machinability and vibration damping ability of the present invention can be produced by casting an ingot having the above-mentioned composition range, then performing homogenization heat treatment at 1100 to 1300 ° C for 5 to 10 hours, hot rolling at 1000 to 1100 ° C, .
또한, 본 발명의 절삭성 및 진동 감쇠능이 우수한 강재의 제조 방법은 상기 강재를 700~770℃의 온도에서 30~90분 동안 열처리 하는 단계를 포함한다. 본 발명의 강재는 흑연화 열처리를 거쳐 펄라이트의 세멘타이트를 흑연화 시키는 것이 필요하다. 흑연화를 가장 빠르게 하기 위해서는 등온 변태 곡선에서 노즈 (nose)에 해당하는 온도 영역에서 열처리가 필요하다. 바람직한 열처리 온도의 범위는 약 700~770℃이며 이 온도 범위에서 30~90분 동안의 등온 열처리를 통하여, 강재 내의 모든 세멘타이트를 모두 흑연화하는 흑연화율 100%를 완료할 수 있다. 흑연화 시간이 30분 이하로 너무 짧으면 흑연화가 완전히 완료되지 않으며, 흑연화가 완료된 이후에는 조직 및 물성에 큰 변화가 없기 때문에 90분 이상의 흑연화 열처리는 의미가 없다.
In addition, the method for manufacturing a steel material excellent in machinability and vibration damping capability of the present invention includes a step of heat-treating the steel material at a temperature of 700 to 770 캜 for 30 to 90 minutes. The steel material of the present invention needs to graphitize cementite of pearlite through graphitization heat treatment. For the fastest graphitization, heat treatment is required in the temperature range corresponding to the nose in the isothermal transformation curve. The preferable range of the heat treatment temperature is about 700 to 770 ° C. Through the isothermal heat treatment for 30 to 90 minutes in this temperature range, the graphitization rate for graphitizing all the cementites in the steel can be completed. If the graphitization time is less than 30 minutes, the graphitization is not completely completed, and after the graphitization is completed, there is no significant change in the texture and physical properties. Therefore, the graphitization heat treatment for 90 minutes or more is meaningless.
여기에서, 흑연화율이란 강에 첨가된 탄소 함량 대비 흑연 상태로 존재하는 탄소 함량의 비를 의미하는 것으로, 하기 관계식 1에 의해 정의되며, 100% 흑연화 되었다는 것은 첨가된 탄소가 모두 흑연을 생성하는데 소모되었다는 의미로(페라이트 내 고용 탄소량은 극히 적으므로 고려하지 않음), 미분해된 펄라이트가 존재하지 않는, 즉 페라이트 및 흑연립의 미세조직을 가지는 것을 의미한다.
Here, the graphitization ratio means the ratio of the carbon content present in the graphite state to the carbon content added to the steel. It is defined by the following relational expression 1, and 100% graphitization means that all the carbon added forms graphite (Meaning that the amount of solute carbon in the ferrite is extremely small and is not taken into consideration), and means that there is no microparticulate pearlite, that is, microstructure of ferrite and black alumina.
[관계식 1][Relation 1]
흑연화율(%)=(강 중 흑연 상태로 존재하는 탄소 함량/강 중 탄소 함량)×100
Graphitization rate (%) = (carbon content present in graphite state / carbon content in steel) x 100
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
Hereinafter, the present invention will be described more specifically by way of examples. It should be noted, however, that the following examples are intended to illustrate the invention in more detail and not to limit the scope of the invention. The scope of the present invention is determined by the matters set forth in the claims and the matters reasonably inferred therefrom.
(( 실시예Example ))
하기, 표1과 같은 성분계 (중량%)를 갖는 강을 시료로 하여 잉고트로 주조 후 1250℃에서 8시간 동안 균질화 열처리한 후, 직경25mm의 두께로 열간압연 후 공냉하였다. 그리고 흑연화 거동을 살펴보기 위해 1시간 동안 항온 열처리를 하여 흑연 석출을 유도 하였다.
After casting with an ingot using a steel having the composition (weight%) as shown in Table 1 below, the steel was homogenized at 1250 ° C for 8 hours, hot rolled to a thickness of 25 mm and then air-cooled. In order to investigate the graphitization behavior, graphite precipitation was induced by heat treatment at constant temperature for 1 hour.
상기와 같이 제조된 강재에 대하여 페라이트 면적 분율, 흑연면적분율, 절삭성(공구마모깊이) 및 진동 감쇠능(진동 대수감쇠율)을 조사하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 여기서, 절삭성은 공구마모깊이로 평가하였으며, 공구마모깊이는 다음과 같이 측정되었다.
The ferrite area fraction, the graphite area fraction, the machinability (depth of tool wear) and the vibration damping ability (vibration decay rate) were investigated for the steel produced as described above, and the results are shown in Table 2 below. Here, the machinability was evaluated by the tool wear depth, and the tool wear depth was measured as follows.
흑연화 열처리 후, 직경 25mm 봉상으로 가공된 강재를 직경 15mm가 될 때까지 180개 선삭한 후 공구의 마모된 깊이를 측정하였다. 이때 절삭조건은 150mm/min의 이송속도, 0.05mm/rev의 절삭속도의 조건에서 절삭유를 사용하여 실시하였다. 상기 진동 감쇠능은 진동 대수감쇠율로 평가하였으며, 진동 대수감쇠율은 다음과 같이 측정되었다.
After the graphitization heat treatment, the steel material machined into a 25 mm diameter bar was turned 180 times to a diameter of 15 mm and the depth of wear of the tool was measured. At this time, cutting conditions were performed using a cutting oil at a feed rate of 150 mm / min and a cutting speed of 0.05 mm / rev. The vibration damping ability was evaluated by the vibration logarithmic decay rate, and the vibration logarithmic decay rate was measured as follows.
진동의 대수 감쇠율은 자유 진동 곡선에서 임의의 연속적인 두 개의 진폭비의 자연대수이다. 진동의 대수 감쇠율 측정을 위해 봉상 시편에 진동을 발생시킬 수 있는 외력을 가하고, 이후 시간 경과에 따라 진폭의 변화를 측정한 것이다.
The logarithmic decay rate of vibration is the natural logarithm of two consecutive amplitude ratios in the free vibration curve. In order to measure the logarithmic decrement of vibration, an external force capable of generating vibration was applied to the rod-shaped specimen, and then the change in amplitude was measured with time.
(%)Graphitization rate
(%)
분율 (%)Graphite area
Fraction (%)
(um)Graphite average size
(um)
(um)Tool wear depth
(um)
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 비교예 4 및 5를 보면 알 수 있듯이, 열처리 온도가 700℃ 미만일 때에는 한 시간 열처리로는 흑연화 시간이 충분하지 않아 충분한 양의 흑연을 석출 할 수 없다. 또한, 열처리 온도가 770℃를 초과할 때에는 흑연이 재용해되어 흑연의 양이 줄어든다.
As shown in Table 2, when the heat treatment temperature was less than 700 ° C, the graphite was not sufficiently heated for one hour in the heat treatment furnace, and sufficient amount of graphite could not be precipitated. When the heat treatment temperature exceeds 770 占 폚, graphite is redissolved and the amount of graphite is reduced.
한편, 표 1 및 2를 살펴보면, 비교예 1 내지 3에서와 같이 흑연화 촉진을 위해 첨가된 탄소, 실리콘 또는 망간과 같은 흑연화를 저해하는 원소의 첨가량이 본 발명의 범위를 벗어났을 때는 흑연화 속도가 지연되어 1시간 이내에 적정한 흑연의 양을 석출하지 못했고, 흑연화가 100% 이루어지지 않고 분해되지 않은 세멘타이트도 존재 하는 것을 확인할 수 있다. 이로 인해 절삭 공구의 마모 깊이가 흑연화 분율이 상대적으로 높은 발명예들보다 큰 것을 알 수 있다.
On the other hand, as shown in Tables 1 and 2, when the addition amount of the graphitization inhibiting element such as carbon, silicon or manganese added for promoting graphitization is out of the scope of the present invention as in Comparative Examples 1 to 3, It can be confirmed that the amount of graphite can not be precipitated within 1 hour due to the delay of the speed, and that cementite which is not 100% graphitized and decomposed is also present. It can be seen that the depth of wear of the cutting tool is greater than that of the graphite fraction, which is relatively high.
또한, 표 2에서의 흑연화 분율과 진동의 대수 감쇠율의 관계를 살펴보면 흑연 분율이 높은 발명예들의 경우가 진동의 대수 감쇠율이 비교예들보다 더 큰 것을 알 수 있으며, 이는 진동 감쇠능이 더 우수함을 말한다.The graphite fraction and the logarithmic decrement rate of vibration in Table 2 show that the logarithmic decrement rate of vibration is higher than that of the comparative example in the case of graphite fractions having higher graphite fractions, It says.
Claims (5)
The steel sheet according to any one of claims 1 to 3, wherein the steel sheet comprises, by weight, 0.80 to 1.20% of C, 2.0 to 3.0% of Si, 0.01 to 1.00% of Mn, 0.01 to 0.03% of Al, 0.001 to 0.010% of Mg, 0.002 to 0.006% of B, 0.004 to 0.008% of N, 0.005% or less of O, the balance Fe and other unavoidable impurities.
The steel material according to claim 1, wherein the microstructure of the steel material has a machinability and a vibration damping capability including ferrite of 90% or more in an area fraction.
The steel material as set forth in claim 1, wherein the steel material has a black alliance of 2 to 4% in an area fraction and is excellent in machinability and vibration damping ability.
The steel material according to claim 3, wherein the black allied layer has a size of 10 탆 or less and excellent cutting and vibration damping capability.
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