KR20180058749A - 다원 합금화 된 고강도 내마모성 강철 및 열간 압연판의 제조 방법 - Google Patents

다원 합금화 된 고강도 내마모성 강철 및 열간 압연판의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다원 합금화 된 고강도 내마모성 강철 및 열간 압연판의 제조 방법을 제공한다. 상기 내마모성 강철의 화학 성분 중량 백분율은 C: 1.0 내지 1.2%, Si: 0.6 내지 1.0%, Mn: 8.0 내지 10.0%, P<0.02%，S<0.02%，Cr: 1.5 내지 2.5%, Mo: 0.2 내지 0.5%, V: 0.6 내지 1.0%, Nb: 0.02 내지 0.06%, Ti: 0.01 내지 0.1%, Al: 0.03 내지 0.08%이며, 나머지는 Fe 및 불가피하게 생기는 불순물이다. 내마모성 강철 열간 압연판의 제조 과정은 제강, 연속 주조, 가열, 열간 압연 및 열처리를 포함한다.

Description

다원 합금화 된 고강도 내마모성 강철 및 열간 압연판의 제조 방법
본 발명은 고강도 및 내마모성 열간 압연 강철 기술분야에 관한 것으로, 특히 다원 합금 고강도 내마모성 강철 및 열간 압연판의 제조 방법에 관한 것이다.
현재 석탄 채굴에서 가장 널리 사용되는 내마모성 강철은 중, 저합금형 내마모성 강철이다. 대표적인 강철 종류로는 스웨덴의 HARDOX 시리즈(이하 “HD 시리즈”), 일본 JFE의 EH 시리즈, WISCO의 NM 시리즈 및 Baosteel의 B-HARD 시리즈 등이 있다. 중, 저합금 내마모성 강철은 담금질 및 템퍼링을 거친 후 마르텐사이트 또는 마르텐사이트-베이나이트의 극소 조직이 되는 저탄소 합금 구조의 강철이다. 이러한 내마모성 강철의 내마모성, 특히 두꺼운 강판의 내마모성은 표층부터 중심부까지 현저하게 약해지는데, 이는 마르텐사이트-베이나이트형 내마모성 강철의 주된 단점이다. 또한, 생산 시 중, 저합금 마르텐사이트-베이나이트형 내마모성 강철은 충격, 피로가 있는 작업 조건에서는 사용 효과가 이상적이지 않음을 발견했다. 중, 저합금 내마모성 강철은 상대적으로 우수한 충격 인성을 지니나, 충격 및 마모에 장시간 사용될 경우 재료가 쉽게 압력을 받아 갈라지게 되며, 나아가 사용 수명에 영향을 주게 된다. 충격, 마모, 피로와 같은 복잡한 작업 조건 하에서 작업할 경우, 재료의 충격 저항, 내마모성, 피로단절 인성, 피로 균열 민감성에 대한 종합적인 성능 요구가 매우 높은데, 이때 중, 저합금 내마모성 강철의 사용 성능은 석탄 채굴의 작업 조건을 만족시킬 수 없다.
널리 활용되는 또 다른 내마모성 강철은 고망간강이다. 망간계의 내마모성 강철은 역사가 유구하고 사용 안전성이 높아 다양한 마모 조건 하에서 널리 활용되었다. 특히, 연마재에 충격을 가하는 마모 조건에서 가공 경화의 작용을 보다 잘 발휘했다. 탄광 기계 장비에서 망간계 내마모성 강철은 고망간 내마모성 강철에서 가장 광범위하게 응용되는데, 그 강화 원리와 내마모성 원리가 매우 특징적이다. 즉, 큰 충격 하중 하에서 재료의 얕은 표층에 유도 변형 쌍정(twin crystal) 강화, 전위 엉킴과 같은 현상이 발생해, 강철 재료의 표면 경도 및 강도가 극적으로 향상된다. 게다가 이러한 가공 경화 현상은 표층 영역에만 존재하고, 강철 재료의 기본 물질은 여전히 인성이 우수한 단일 오스테나이트 조직이다. 동시에, 강화 후의 내마모성, 충격 인성 및 피로 균열 확장 속도는 중, 저합금 마르텐사이트-베이나이트 상변화 강화형 내마모성 강철보다 훨씬 우수하다. 그러나, 실제로 응용한 결과 석탄 채굴 과정에서 외부의 충격 에너지가 변형 경화 능력을 완전히 발휘할 수 없고, 고망간 내마모성 강철의 강화 계수가 낮아, 변형 경화도가 이상적인 수치에 도달하지 못했다는 것이 판명되었다. 광석 그라인더의 라이닝 패널, 재료 운반 파이프, 굴삭기 버킷 톱니 및 중앙홈 트랙 슈 등에 응용되는 강철 재료의 강화 효과 및 내마모성은 모두 미흡하다.
채탄기가 우물에서 작업할 때, 스크레이퍼 컨베이어의 중앙홈은 작동 과정에서 석탄, 스크레이퍼 및 체인의 심한 마찰을 견디게 되며, 입자 마찰, 충격과 같은 마찰 및 마모를 거치게 된다. 또한, 채탄기의 작동 하중과, 유압 지지대가 밀고 당기는 가로 방향력 및 세로 방향력, 그리고 석탄 덩어리, 암석이 홈에 달라 붙었을 때의 압력, 충격력 등을 견뎌야 한다. 따라서, 중앙홈은 충분한 강도, 강성 및 내마모성을 지녀야 한다.
본 발명의 목적은 상기 기계 설비가 중간 또는 적은 충격 하중 하에서 내마모성 및 피로저항성이 양호하지 못한 문제점을 해결하는 것이다.
본 발명에서 채택한 기술방안은 다음과 같다.
다원 합금화 된 고강도 내마모성 강철을 제공하며, 화학 성분의 중량 백분율은 C: 1.0 내지 1.2%, Si: 0.6 내지 1.0%, Mn: 8.0 내지 10.0%, P<0.02%，S<0.02%，Cr: 1.5 내지 2.5%, Mo: 0.2 내지 0.5%, V: 0.6 내지 1.0%, Nb: 0.02 내지 0.06%, Ti: 0.01 내지 0.1%, Al: 0.03 내지 0.08%이며, 나머지는 Fe 및 불가피하게 생기는 불순물이다
더 나아가, 상기 C의 중량 백분율은 1.01 내지 1.19%이다.
더 나아가, 상기 Si의 중량 백분율은 0.61 내지 0.98%이다.
더 나아가, 상기 Mn의 중량 백분율은 8.02 내지 9.99%이다.
더 나아가, 상기 Cr의 중량 백분율은 1.55 내지 2.47%이고; 상기 Nb의 중량 백분율은 0.02 내지 0.06%이다.
더 나아가, 상기 Mo의 중량 백분율은 0.22 내지 0.49%이고; 상기 Ti의 중량 백분율은 0.03 내지 0.09%이다.
더 나아가, 상기 V의 중량 백분율은 0.61 내지 0.98%이고; 상기 Al의 중량 백분율은 0.03 내지 0.07%이다.
더 나아가, 다원 합금화 된 고강도 내마모성 강철 열간 압연판의 제조 방법은 제강-연속 주조-가열-열간 압연-열처리를 포함하며, 상기 연속 주조 과정에서 연속 주조 온도는 1370 내지 1390℃이고, 슬래브(slab)를 얻고;
상기 가열 과정에서, 슬래브의 보온 온도는 1160 내지 1200℃이고;
상기 열간 압연 과정에서, 슬래브의 압연 온도 범위는 1000 내지 1180℃이고;
상기 열처리 과정에서, 열간 압연판 수인(water toughening)이 시작되는 온도는 1000 내지 1070℃이며, 수인이 종료되는 온도는 200 내지 300℃이고;
더 나아가, 상기 내마모성 강철 열간 압연판의 인장 강도는 900MPa 이상이고, 항복 강도는 480MPa 이상이고; 상기 내마모성 강철 열간 압연판 V형 갭의 충격 흡수력은 25℃ 충격 에너지 Akv가 100J 이상, -40℃ 충격 에너지 Akv가 40-50J이며, 브리넬 경도는 220 내지 240HB이다.
더 나아가, 상기 내마모성 열간 압연판은 200N의 하중 슬라이드 마모 조건에서, 마모율이 20×10-6mm3/N·m이하이다.
상기 제강은 아래와 같은 성분 구성의 중량 백분율에 따라 원료를 배합하는데, C: 1.0 내지 1.2%, Si: 0.6 내지 1.0%, Mn: 8.0 내지 10.0%, P<0.02%, S<0.02%, Cr: 1.5 내지 2.5%, Mo: 0.2 내지 0.5%, V: 0.6 내지 1.0%, Nb: 0.02 내지 0.06%, Ti: 0.01 내지 0.1%, Al: 0.03 내지 0.08%, 나머지는 Fe 및 불가피하게 생기는 불순물이다.
본 발명의 장점 및 효과는 합금 원소 성분 및 함량을 최적화함으로써 C, Mn 원소의 분포비를 합리적으로 조정하고, 고강도 내마모성을 지닌 열간 압연 중망간 내마모성 강철을 얻을 수 있다는 점이다. 이러한 종류의 강철의 특징은, 강철 안에 Ti, V, Nb와 같은 미세 합금 원소를 첨가했기에 결정립을 세분화하는 작용을 하며, 탄소와 함께 합금 탄화물을 형성할 수 있고, 고용화 처리 후 결정립 내에 분산 및 분포해 이차상 강화 작용을 함으로써, 강철의 강도, 경도 및 내마모성을 증가시킨다는 점이다.
도 1은 다원 합금 고강도 내마모성 강철의 200배 금속상의 조직도이다.
도 2는 다원 합금 고강도 내마모성 강철의 500배 금속상의 조직도이다.
본 발명에 따른 다원 합금화 된 고강도 내마모성 강철의 성분에 대한 설계 맥락은, 탄소 및 망간 원소의 함량을 합리적으로 조정함으로써 오스테나이트 상의 구역을 확장하고, 항온에서 불안정한 단일 오스테나이트 조직을 획득하는 동시에 극소량의 Cr, Mo, Nb, V 및 Ti를 첨가함으로써 오스테나이트 결정립의 성장을 효과적으로 억제해 조직 결정립을 세분화 하는 것이다. 동시에, 이러한 미세 합금 원소는 탄소와 함께 합금 탄화물을 형성하고 고용체 형태의 기본 물질 상에 분산 및 분포해 현저한 이차상 강화 작용을 함으로써, 강철 파이프의 강도, 경도 및 내마모성을 향상시킨다. 사용 시, 강철 판이 충격을 받으면 표면에 마르텐사이트 강화가 발생해 표면 경도가 향상되며, 내마모성도 더욱 강화된다.
이하, 상기 화학 성분 및 함량 범위를 선택하는 이유에 대해 상세히 설명한다.
탄소: 탄소는 주요 첨가 성분 중 하나이다. 탄소는 오스테나이트 안에서 용해도가 높아 오스테나이트 상을 안정시키는 데 유리하며, 탄소 원소는 첨가된 극소량의 합금 원소와 함께 탄화물을 형성할 수 있어, 고용화 처리 시 탄화물 입자가 결정립 안에 분산 및 분포해 고용화 강화 작용을 형성함으로써 강철 재료의 경도, 강도 및 내마모성을 향상시켰다. 그러나, 탄소 함량이 1.5%를 초과하면 주조 조직 안의 탄화물이 증가하고, 수인 처리를 거칠 경우 오스테나이트 안에 잔류하는 탄화물이 여전히 많은데, 이러한 탄화물은 결정립계를 따라서 분포해 강철 재료의 성능을 저하시킨다. 게다가, 오스테나이트의 안정성을 향상시키는 것은 불안정한 오스테나이트 조직을 얻는 데 도움이 되지 않는다. 고망간강의 탄소 함량이 1.0 내지 1.4%인 것을 근거로, 오스테나이트 안정성을 낮추기 위해 본 발명에서는 탄소 함량이 1.0 내지 1.2%이며, 바람직하게는 1.01 내지 1.19%이다.
망간: 망간은 주요 첨가 성분 중 하나로서, 오스테나이트를 안정시켜 오스테나이트 상을 확장하는 데 도움이 되며, 강철의 경화성을 증가시키고 마르텐사이트가 형성하는 임계 냉각 속도를 낮춘다. 망간 함량이 증가하면 고망간강의 강도 및 충격 인성이 향상되는데, 이는 망간이 결정체 간의 결합력을 증가시키는 작용을 하기 때문이다. 그러나 지나치게 높은 망간 함량은 강철의 열전도성을 저하시켜, 강철의 기계 성능에 영향을 미친다. 실온에서 준안정 상태의 오스테나이트 조직을 얻기 위해 Fe-Mn-C 상태도를 결합하며, 본 발명에서는 망간 함량이 8.0 내지 10.0%이고, 바람직하게는 8.02 내지 9.99%이다.
규소: 규소는 강철 내에서 탈산 및 고용화 강화 작용을 하며, 규소의 함량이 증가하면 강철의 강도 및 경도를 향상시키는 데 도움이 된다. 그러나 규소 함량이 지나치게 높으면 강철 인성이 저하되고 강철판의 표면에 산화 규소층이 형성되어, 강철판 가열 시 스케일의 점도가 커져서 화로에서 꺼낸 후 인을 제거하기 어렵다. 이로 인해 열간 압연 후 강철판 표면의 붉은 스케일이 심해지고 표면 품질이 불량해지는 동시에, 용접 성능 또한 나빠지게 된다. 본 발명에서 실리콘 함량은 0.6 내지 1.0%이고, 바람직하게는 0.61 내지 0.98%이다.
유황, 인: 유황 및 인은 모두 강철에서 불가피한 불순물 원소로서 강철의 가소성 및 인성에 도움이 되지 않는다. 따라서 유황 및 인의 함량이 낮을수록 우수하고, 실제 제강 수준을 고려해, 본 발명에서는 유황 및 인의 함량이 0.02% 이하이다.
크롬: 크롬은 오스테나이트 내에서 용해도가 커, 오스테나이트의 안정성을 향상시키고 냉각 시 탄화물의 석출을 가속화했다. 크롬 및 탄소는 오스테나이트에 용해되는 탄화물을 형성해 강철의 강도, 경도 및 내마모성을 향상시켰다. 본 발명에서 크롬의 함량은 1.5 내지 2.5%, 바람직하게는 1.55 내지 2.47%이다.
알루미늄: 알루미늄은 강한 탈산 원소로서, 강철 내의 산소 함량을 가능한 한 낮추기 위해 본 발명에서는 알루미늄 함량이 0.03 내지 0.08%이다. 탈산 후 나머지 알루미늄 원소 및 강철 내 원소는 AlN을 형성할 수 있으며, 강철의 강도를 향상시키고 오스테나이트 결정립을 세분화 할 수 있다.
몰리브덴, 티타늄, 바나듐, 니오브: Mo, Ti, V 및 Nb는 탄소와의 결합력이 강해, 시멘타이트 내의 Fe 원자를 대체해 합금 세멘 타이트를 형성할 수 있으며, 시멘타이트의 안정성을 향상시켰다. 또한, Mo, Ti, V 및 Nb는 탄소와 함께 새로운 합금 탄화물을 형성할 수 있으며, 고용화 처리 후 결정립 내에 분산 및 분포해 이차상 강화 작용을 함으로써 강철의 강도, 경도 및 내마모성을 증가시키고, 결정립을 세분화하는 작용을 한다. 그러나 과다량을 첨가하면 소성 및 인성이 크게 감소하므로, 본 발명에서는 몰리브덴 함량이 0.2 내지 0.5%이고, 바람직하게는 0.22 내지 0.49%이고; 티타늄 함량은 0.01 내지 0.1%이고, 바람직하게는 0.03 내지 0.09%이고; 바나듐 함량은 0.6 내지 1.0%이고, 바람직하게는 0.61 내지 0.98%이고; 니오브 함량은 0.02 내지 0.06%이다.
본 발명을 보다 잘 이해하기 위해 이하 실시예를 조합해 본 발명의 내용에 대해 추가적으로 설명하나, 발명의 내용이 이하 실시예에 한정되는 것은 아니다.
1. 서로 다른 분포비의 원료로 구성된 10개 그룹을 선택하되, 각 그룹의 구체적인 분포비는 표 1에 도시한 바와 같다.
Figure pct00001
10가지 실시예의 열간 압연판에 대해 표본을 추출하고, 연삭, 연마 및 부식을 거친 후 현미경으로 그 조직을 관찰해, 단일 오스테나이트 조직으로 확정했다. 결정립계는 소량의 입자형 탄화물로 분산 및 분포하며, 열간 압연 후의 결정립은 작은 편이다.
2. 10개 그룹 실시예의 샘플을 가공하되, 가공 공정은 제련-연속 주조-가열-열간 압연-열처리 순이고, 각 실시예의 샘플에 대응하는 가공 처리 파라미터는 표 2에 도시한 바와 같다.
Figure pct00002
3. 10개 그룹의 실시예를 통해 최종적으로 형성한 열간 압연판의 기계적 성능은 표 3에 도시한 바와 같다.
Figure pct00003
표 3에서 볼 수 있듯이, 10가지 실시예의 인장 강도는 900MPa 이상이며, 항복 강도는 480MPa 이상이고, V형 갭의 충격 흡수력은 25℃ 충격 에너지 Akv가 100J이상, -40℃ 충격 에너지 Akv가 40-50J이며, 브리넬 경도는 220 내지 240HB이다. 여기에서, 실시예 6의 종합적인 성능이 높은 편이다.
4. 마찰 및 마모 성능 테스트
M2000 마찰 및 마모 실험기를 사용해 실험했으며, 실험 조건은 다음과 같다. 하중: 200N, 회전수: 200rpm, 마모 실험 시간: 2시간, 실험 샘플 크기: 10×10×20mm, 마찰 쌍: GCr15 강철 링, 직경: 40mm. 마모율은 부피 마모율을 이용해 계산하며, 계산식은 KV=Δm/ρ·P·L이다.
여기에서 KV는 부피 마모율이며, 단위는 mm3/N·m이고; △m은 마모 감량이며, 단위는 mg이고; ρ는 실험 재료의 밀도이며, 7.89g/cm3로 적용하고; P는 적재 압력이며, 단위는 N이고; L은 마모 스트로크이며, 단위는 m이다.
10개 그룹의 실시예에 따른 마찰 및 마모 성능 테스트의 결과는 표 4에 도시한 바와 같다.
Figure pct00004
표를 통해 볼 수 있듯이, 10개 그룹의 실시예에 따른 마모율은 비슷하며, HARDOX450 및 Mn13의 내마모성은 각각 2.02배 및 2.25배 이상 향상되었다.
이상 본 발명의 일 실시예에 대해 상세히 설명했으나, 상기 내용은 단지 본 발명의 바람직한 실시예일뿐, 본 발명의 실시범위를 한정하는 것으로 간주되어서는 안 된다. 본 발명의 출원범위에 근거해 실시한 균등한 변화나 개량은 모두 본 발명의 보호범위 내에 속하는 것으로 이해해야 한다.

Claims (10)

  1. 화학 성분의 중량 백분율이 C: 1.0 내지 1.2%, Si: 0.6 내지 1.0%, Mn: 8.0 내지 10.0%, P<0.02%，S<0.02%，Cr: 1.5 내지 2.5%, Mo: 0.2 내지 0.5%, V: 0.6 내지 1.0%, Nb: 0.02 내지 0.06%, Ti: 0.01 내지 0.1%, Al: 0.03 내지 0.08%이며, 나머지는 Fe 및 불가피하게 생기는 불순물인 것을 특징으로 하는 다원 합금화 된 고강도 내마모성 강철.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 C의 중량 백분율은 1.01 내지 1.19%인 것을 특징으로 하는 다원 합금화 된 고강도 내마모성 강철.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 Si의 중량 백분율은 0.61 내지 0.98%인 것을 특징으로 하는 다원 합금화 된 고강도 내마모성 강철.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 Mn의 중량 백분율은 8.02 내지 9.99%인 것을 특징으로 하는 다원 합금화 된 고강도 내마모성 강철.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 Cr의 중량 백분율은 1.55 내지 2.47%이고; 상기 Nb의 중량 백분율은 0.02 내지 0.06%인 것을 특징으로 하는 다원 합금화 된 고강도 내마모성 강철.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 Mo의 중량 백분율은 0.22 내지 0.49%이고; 상기 Ti의 중량 백분율은 0.03 내지 0.09%인 것을 특징으로 하는 다원 합금화 된 고강도 내마모성 강철.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 V의 중량 백분율은 0.61 내지 0.98%이고; 상기 Al의 중량 백분율은 0.03 내지 0.07%인 것을 특징으로 하는 다원 합금화 된 고강도 내마모성 강철.
  8. 제강-연속 주조-가열-열간 압연-열처리를 포함하되,
    상기 연속 주조 과정에서 연속 주조 온도는 1370 내지 1390℃이고, 슬래브(slab)를 얻고;
    상기 가열 과정에서, 슬래브의 보온 온도는 1160 내지 1200℃이고;
    상기 열간 압연 과정에서, 슬래브의 압연 온도 범위는 1000 내지 1180℃이고;
    상기 열처리 과정에서, 열간 압연판 수인(water toughening)이 시작되는 온도는 1000 내지 1070℃이며, 수인이 종료되는 온도는 200 내지 300℃인 것을 특징으로 하는 제 1항의 다원 합금화 된 고강도 내마모성 강철의 열간 압연판의 제조 방법.
  9. 내마모성 강철 열간 압연판의 인장 강도는 900MPa 이상이고, 항복 강도는 480MPa 이상이고; 상기 내마모성 강철 열간 압연판 V형 갭의 충격 흡수력은 25℃ 충격 에너지 Akv가 100J 이상, -40℃ 충격 에너지 Akv가 40-50J이며; 브리넬 경도는 220 내지 240HB인 것을 특징으로 하는 제 8항의 제조 방법으로 만들어진 다원 합금화 된 고강도 내마모성 강철 열간 압연판.
  10. 내마모성 열간 압연판은 200N의 하중 슬라이드 마모 조건에서, 마모율이 20×10-6mm3/N·m이하인 것을 특징으로 하는 제 8항의 제조 방법으로 만들어진 다원 합금화 된 고강도 내마모성 강철 열간 압연판.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105369130B (zh) * 2015-10-27 2017-05-03 天津威尔朗科技有限公司 一种多元合金化高强高耐磨钢及热轧板的制造方法
CN107574380A (zh) * 2017-10-30 2018-01-12 河北工业大学 高硬度细晶粒大规格锻造磨球用钢
CN109112407B (zh) * 2018-09-21 2019-07-23 江西樟树市兴隆特殊钢有限公司 一种高性能气阀钢及制备方法
CN109402503A (zh) * 2018-10-23 2019-03-01 天津威尔朗科技有限公司 一种新型高耐磨刮板及其制造方法
CN109402502A (zh) * 2018-10-23 2019-03-01 天津威尔朗科技有限公司 一种耐磨耐腐蚀中锰钢热轧钢板及其制备方法
CN109825771B (zh) * 2019-04-01 2021-04-16 天津威尔朗科技有限公司 一种中锰耐磨钢板
CN111074171A (zh) * 2020-01-16 2020-04-28 鞍钢集团矿业有限公司 ZG130Mn8Cr2VTiRe中锰耐磨钢及其制备方法
CN112522624B (zh) * 2020-11-30 2021-11-16 湖南华菱涟源钢铁有限公司 高锰奥氏体耐磨钢及其制造方法
CN113462991A (zh) * 2021-06-04 2021-10-01 中铁宝桥集团有限公司 一种合金化高锰钢辙叉的锻造或轧制工艺
CN116640984A (zh) * 2023-04-25 2023-08-25 舞阳钢铁有限责任公司 一种中锰耐磨宽厚钢板及其生产方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6037182B2 (ja) * 1977-03-24 1985-08-24 日本冶金工業株式会社 耐食性にすぐれた高強度オ−ステナイトステンレス鋼
AT377287B (de) * 1982-04-13 1985-02-25 Ver Edelstahlwerke Ag Kaltverfestigender austenitischer manganhartstahl und verfahren zur herstellung desselben
JP3886881B2 (ja) 2002-10-18 2007-02-28 日新製鋼株式会社 防弾性に優れた高Ｍｎオーステナイト鋼板
KR100851158B1 (ko) * 2006-12-27 2008-08-08 주식회사 포스코 충돌특성이 우수한 고망간형 고강도 강판 및 그 제조방법
ES2455222T5 (es) * 2010-07-02 2018-03-05 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Acero de resistencia superior, conformable en frío y producto plano de acero compuesto de un acero de este tipo
CN102242314B (zh) * 2011-01-17 2014-06-11 王军祥 一种多元合金强韧化、耐磨中锰钢及制备工艺
WO2013002441A1 (ko) * 2011-06-30 2013-01-03 현대하이스코 주식회사 충돌성능이 우수한 열처리 경화강 및 이를 이용한 열처리 경화형 부품 제조 방법
CN102644019B (zh) * 2012-05-10 2015-07-15 大连交通大学 耐磨高锰钢制件的加工工艺
KR101490567B1 (ko) * 2012-12-27 2015-02-05 주식회사 포스코 용접성이 우수한 고망간 내마모강 및 그 제조방법
CN104451405B (zh) * 2013-09-13 2017-01-25 宝钢特钢有限公司 一种具有耐冲击磨损性能的奥氏体耐磨钢及其热轧板制造方法
CN104694829A (zh) * 2015-01-15 2015-06-10 天津威尔朗科技有限公司 一种强韧性耐磨中锰钢热轧板及其制造方法
CN105369130B (zh) * 2015-10-27 2017-05-03 天津威尔朗科技有限公司 一种多元合金化高强高耐磨钢及热轧板的制造方法

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