KR20180068983A - 강철, 상기 강철로 제조된 제품, 및 그 제조 방법 - Google Patents

강철, 상기 강철로 제조된 제품, 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

하기 조성을 중량%로 갖는 강철로서: 10.0%≤Ni≤24.5%; 1.0%≤Mo≤12.0%; 1.0%≤Co≤18.0%; 14.0%≤Mo＋Co＋Si＋Mn＋Cu＋W＋V＋Nb＋Zr＋Y＋Ta＋Cr＋C＋Al＋B＋Ti＋N≤29.0%; 21.5%≤Ni＋Co＋Mo≤40.0%; 흔적≤Al≤4.0%; 흔적≤Ti≤0.1%; 흔적≤N≤0.010%; 흔적≤Si≤4.0%; 흔적≤Mn≤13.0%; 흔적≤C≤0.03%; 흔적≤S≤0.0020%; 흔적≤P≤0.005%; 흔적≤B≤0.01%; 흔적≤H≤0.0005%; 흔적≤O≤0.03%; 흔적≤Cr≤5.0%; 흔적≤Cu≤4.0%; 흔적≤W≤6.0%; 흔적≤Zr≤4.0%; 흔적≤Ca≤0.1%; 흔적≤Mg≤0.8%; 흔적≤Nb≤4.0%; 흔적≤V≤4.0%; 흔적≤Ta≤4.0%; 흔적≤Y≤4.0%이고; 나머지는 철 및 제조 불순물이며, 강철이 열간 가공 부품 또는 열간 압연 시트의 형태인 경우에는 650㎟, 강철이 냉간 압연 시트의 형태인 경우에는 800㎟의 연마된 표면에 대한 화상 분석 하에서 관찰된 개재물군은 10㎛보다 큰 상당 지름을 갖는 비금속 개재물을 함유하지 않는다.
본 발명은 시트 또는 스트립과 같이 이 강철로 제조되는 제품, 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

Description

강철, 상기 강철로 제조된 제품, 및 그 제조 방법
본 발명은 특히 이하의 특성: 우수한 기계적 특성(매우 높은 피로 강도, 높은 항복 강도, 및 높은 파단 강도), 간단한 열처리 및 이러한 처리 후의 치수 안정성, 용접의 용이성 및 양호한 성형성 중 하나 이상을 필요로 하는 용도에 이용되는 강철, 소위 "마레이징(maraging)" 분야에 관한 것이다.
이러한 마레이징 강철은 높은 기계적 특성을 얻기에 좋은 금속간 상의 침전을 통해, 에이징 후, 경화를 달성하기 위해 에이징될 수 있는 마텐자이트 구조인 것을 특징으로 한다.
종래에는, Ni=18%, Co=9%, Ti=0.45%의 전형적인 조성(본 명세서의 나머지 부분에서 제시된 모든 조성물처럼 중량%로 표현)을 갖는 M 250형 마레이징 강철(소위, 등급 X2NiCoMo18-9-5)이 알려져 있으며, 경화 성분으로서 Ti를 함유하고, 나머지는 일반적으로 철 및 제조 불순물을 제조한다. 그것들은 특히 견고한 부품(엔진 샤프트, 원심분리기 블레이드 등)과 고성능 정밀 부품 모두에 이용할 수 있는 우수한 특성을 갖는 부품: 일반적으로 자동차 또는 운송수단용, 또는 공작 기계 또는 다른 회전 기계용의 클록 스프링, 펜싱 포일 블레이드, CVT형 자동 변속 벨트(Continuous Variable Transmission; 무단 트랜스미션)의 부품을 형성하는데 이용된다. 부품에 피로가 가해지는 응용에 대해서는, 질화, 침탄 질화, 숏 피닝(shot peening), 침탄 등에 의해 부품에 경화 표면 처리-또한, 에이징-를 행하는 것이 일반적이다.
문헌 EP-B1-1　339　880으로부터, Ti가 없는 마레이징 강철 또한 하기 조성: Ni=12 내지 24.5%; Mo=2.5%; Co=4.17%; Al=0.15%; Ti≤0.1%; N≤30ppm; Si≤0.1%; Mn≤0.1%; C≤50ppm; S≤10ppm; P≤50ppm; H≤3ppm; O≤10ppm을 갖는 것이 알려져 있으며; 나머지는 Fe, 및 Ni＋Mo 20 내지 27%; Co% x Mo% 50 내지 200; Ti% x N%=2.10-4과 함께 제조 불순물이며, VIM형(Vacuum Induction Melting; 진공 유도 용해) 및/또는 VAR형(Vacuum Arc Remelting; 진공 아크 재용해) 처리를 포함하는 방법으로, 선택적으로는 ESR 슬래그 재용해(Electro Slag Remelting; 일렉트로 슬래그 재용해)와 결합하여 제조된다. 이러한 강철은 열간 가공 및 냉간 가공되어 얇은 두께(예를 들어, 1mm 이하)의 스트립을 얻는다. 부품이 형성된 후, 침전 경화가 행해지고, 부품에 핵심적인 기계적 특성을 부여하며; 이어지는 표면 처리는 피로 응력, 정지 마찰, 동적 마모 등을 견디도록 표면 특성을 향상시킬 수 있다.
약 18% Ni, 9% Co, 5% Mo, 0.5% Ti, 및 약간의 Al을 함유하는 종래 공지된 마레이징 강철과 비교해, EP-B1-1　339　880의 이들 강철은 제어된 개재물군 및 피로 한도와 관련하여, (에이징되고, 질화된 상태에서) 보다 높은 피로 강도를 통해 분리되었다. 보다 상세하게는: 목적으로 하는 냉간 압연 제품의 기계적 특성은: Ar>2.5%, Rp0 .2<1140MPa, Rm<1480MPa이고; 에이징된 상태에서는, Rp0 . 2>1770MPa, Rm>1800MPa이며; 최종적으로, 질화된 상태에서 목적으로 하는 특성은 Ar>1%; Rm>1930MPa이다.
문헌 EP-B1-2　180　073으로부터, 높은 피로도 및 인장 강도를 갖는 마레이징 강철 또한 CVT 벨트를 위해 의도된 것으로 알려져 있으며, 하기 조성: C≤100ppm; Si≤0.1%; Mn≤0.1%; P=0.01%; S≤50ppm; Ni=17 내지 22%; Cr=0.1 내지 4.0%; Mo=3.0 내지 7.0%; Co=10.0 내지 20.0%; Ti≤0.1%; Al≤0.05%; N≤300ppm; O≤50ppm; 0<B≤0.01%를 갖고; Ca 최대 0.01%, Mg 최대 0.005%, Zr 최대 0.01%가 선택적으로 존재하며, 나머지는 Fe 및, Co/3＋Mo＋4Al 8.0 내지 15.0%를 갖는 불순물이다. 바람직하게는, 적용된 열처리 및 열역학적 처리는 ASTM 10 또는 그보다 미세한, 매우 미세한 결정립을 부여한다.
또한, 본 출원인에게 특허 출원 PCT/IB2015/052975로부터 공지된 것은 저탄소 함량을 갖는 조성물과, 1 내지 25%의 Co 함량 및 1 내지 12%의 Mo 함량을 갖는 제어된 개재물군을 조합한 마레이징 강철이다. 경화 성분에 첨가될 수 있는 합계 Mo＋Co는 20 내지 29%이고, 합계 Ni＋Co＋Mo는 적어도 29%이다. 그럼에도 불구하고 본 명세서에서 최고로 추천되는 고비용 성분의 함량은 여전히 높다.
본 발명의 목적은 높은 기계적 특성과 관련하여 재료비가 가능한 한 낮은 신규한 유형의 마레이징 강철을 제공하는 것이다. 다시 말해, 최종 제품이 특히 피로를 겪는 응용에 대해서, 예를 들어 상술한 강철과 비교하여, 강철은 질화 작용에 대해, 우수한 표면 특성과 관련된 비교적 낮은 재료비와 매우 우수한 고유의 기계적 특성 사이에서 가능한 최상의 절충안을 나타내야 한다. 상술한 응용을 위한 충분한 인장 및/또는 피로 강도는 향상된 표면 특성, 특히 질화된, 침탄 질화된, 침탄된, 숏블라스트된 층 또는 다른 층을 형성하기 위한 표면 처리 시의 능력과 결합된 바람직한 특성이다. 이 층은 표면에 잔류 응력을 제공할 수 있어야 하며, 표면층 압축을 통한 주기적인 하중 하에서 지연 균열을 허용한다. 표면 처리의 효과는, 예를 들어 제품 표면에 부여된 경도, 잔류 응력의 상대적 레벨 및 형성된 상의 유형을 통해 평가할 수 있다.
이러한 목적을 위해, 본 발명의 주제는 하기 조성을 중량%로 갖는 것을 특징으로 하는 강철로서:
- 10.0%≤Ni≤24.5%, 바람직하게는 12.0%≤Ni≤24.5%;
- 1.0%≤Mo≤12.0%, 바람직하게는 2.5%≤Mo≤7.0%;
- 1.0%≤Co≤18.0%, 바람직하게는 4.0%≤Co≤18.0%, 보다 바람직하게는 7.0%≤Co≤16.0%, 더욱 바람직하게는 8.0%≤Co≤15.0%;
- 14.0%≤Mo＋Co＋Si＋Mn＋Cu＋W＋V＋Nb＋Zr＋Y＋Ta＋Cr＋C＋Al＋B＋Ti＋N≤29.0%, 바람직하게는 15.0%≤Mo＋Co＋Si＋Mn＋Cu＋W＋V＋Nb＋Zr＋Y＋Ta＋Cr＋C＋Al＋B＋Ti＋N≤27.0%, 보다 바람직하게는 17.0%≤Mo＋Co＋Si＋Mn＋Cu＋W＋V＋Nb＋Zr＋Y＋Ta＋Cr＋C＋Al＋B＋Ti＋N≤26.0%;
- 21.5%≤Ni＋Co＋Mo≤47.5%, 바람직하게는 25.0%≤Ni＋Co＋Mo≤40.0%;
- 흔적(trace)≤Al≤4.0%, 바람직하게는 흔적≤Al≤2.0%;
- 흔적≤Ti≤0.1%;
- 흔적≤N≤0.010%;
- 흔적≤Si≤4.0%, 바람직하게는 ≤2.0%;
- 흔적≤Mn≤13.0%, 바람직하게는 흔적≤Mn≤4.0%; 보다 바람직하게는 0.14%≤Mn≤4.0%;
- 바람직하게는 Si＋Mn≥0.13%;
- 흔적≤C≤0.03%;
- 흔적≤S≤0.0020%, 바람직하게는 흔적≤S≤0.0010%;
- 흔적≤P≤0.005%;
- 흔적≤B≤0.01%;
- 흔적≤H≤0.0005%;
- 흔적≤O≤0.03%;
- 흔적≤Cr≤5.0%, 바람직하게는 0.01%≤Cr≤5.0%; 보다 바람직하게는 0.1%≤Cr≤5.0%;
- 흔적≤Cu≤4.0%;
- 흔적≤W≤6.0%;
- 흔적≤Zr≤4.0%;
- 흔적≤Ca≤0.1%;
- 흔적≤Mg≤0.8%;
- 흔적≤Nb≤4.0%; 바람직하게는 Nb≤2.0%;
- 흔적≤V≤4.0%;
- 흔적≤Ta≤4.0%;
- 흔적≤Y≤4.0%;
- 바람직하게는 흔적≤Al＋Si＋Cu＋Nb＋Mn＋V＋Ta＋Cr＋W＋C＋B＋Y＋Zr＋Ti＋N≤14.0%, 보다 바람직하게는 흔적≤Al＋Si＋Cu＋Nb＋Mn＋V＋Ta＋Cr＋W＋C＋B＋Y＋Zr＋Ti＋N≤8.0%; 더욱 바람직하게는 0.14%≤Al＋Si＋Cu＋Nb＋Mn＋V＋Ta＋Cr＋W＋C＋B＋Y＋Zr＋Ti＋N≤8.0%;
- 바람직하게는 Al＋Cr≥0.1%, 보다 바람직하게는 ≥0.17%이고;
- 나머지는 철 및 제조 불순물이고;
강철이 열간 가공 부품 또는 열간 압연 시트의 형태인 경우에는 650㎟, 강철이 냉간 압연 시트의 형태인 경우에는 800㎟의 연마된 표면에 대한 화상 분석에 의해 관찰된 개재물군은 10㎛보다 큰 상당 지름을 갖는 비금속 개재물을 함유하지 않으며, 바람직하게는 8㎛보다 큰 상당 지름을 갖는 비금속 개재물을 함유하지 않는다.
본 발명의 추가적인 주제는 강철 제품의 제조 방법으로서:
- 재용해 전극은 상술한 조성에 따른 조성을 갖는 강철로 제조되고;
- 이 전극은 단일 또는 다중 재용해 공정을 이용하여 재용해되어 재용해 전극을 얻으며;
- 재용해 전극에 1050 내지 1300℃의 온도에서 적어도 하나의 열간 가공을 실시하여 열간 가공 시트 또는 열간 가공 스트립을 얻고;
- 선택적으로 상기 열간 가공 시트 또는 상기 열간 가공 스트립에 열처리를 실시하는 것을 특징으로 한다.
선택적으로 열처리된, 상기 열간 가공 시트 또는 스트립은 285 Hv10 이상의 비커스 경도를 갖고, 이 경도는 열간 가공 부품 또는 시트의 단면을 따라 평가된다.
상기 열간 가공 시트 또는 상기 열간 가공 스트립은 1회 이상의 패스에 의해 냉간 압연되어 2mm 이하, 바람직하게는 1mm 이하의 두께를 갖는 시트 또는 스트립을 얻을 수 있다.
2회의 냉간 압연 패스 사이 및/마지막 냉간 압연 패스 후에 상기 시트 또는 스트립에 적어도 하나의 열처리를 실시할 수 있다.
각종 패스의 누적 냉간 압연율은 적어도 30%, 바람직하게는 적어도 40%이다.
선택적으로 열처리된, 상기 열간 또는 냉간 압연 시트 또는 스트립은 적어도 70%의 마텐자이트 구조, 2030MPa 이상의 인장 강도, 2000MPa 이상의 오프셋 항복 강도, 및 1% 이상의 균일 연신율을 가질 수 있다.
선택적으로 열처리된, 상기 열간 또는 냉간 압연 시트 또는 스트립은 절단되고 선택적으로 성형될 수 있다.
선택적으로 열처리된, 상기 열간 또는 냉간 압연 시트 또는 스트립은 절단되고 선택적으로 성형되며, 400 내지 600℃에서 30분 내지 5시간, 바람직하게는 420 내지 550℃에서 30분 내지 2시간 동안 경화 처리될 수 있다.
절단되고 선택적으로 성형된, 상기 선택적으로 열처리된 시트 또는 스트립은 경화 후에 표면 처리가 실시되어 그 동적 항복 강도를 향상시킬 수 있다.
상기 표면 처리는 침탄, 또는 가스 질화, 또는 이온 질화, 또는 침탄 질화 또는 숏 피닝일 수 있다.
선택적으로 열처리된 열간 압연 시트 또는 스트립, 또는 선택적으로 열처리된 냉간 압연 시트 또는 스트립의 결정립 크기는 5 ASTM 또는 그보다 미세하며, 바람직하게는 10 ASTM 또는 그보다 미세할 수 있다.
본 발명의 추가적인 주제는 열간 가공 및 선택적으로 열처리된 강철 제품으로서, 하기 조성을 중량%로 갖는 것을 특징으로 한다:
- 10.0%≤Ni≤24.5%, 바람직하게는 12.0%≤Ni≤24.5%;
- 1.0%≤Mo≤12.0%, 바람직하게는 2.5%≤Mo≤7.0%;
- 1.0%≤Co≤18.0%, 바람직하게는 4.0%≤Co≤18.0%, 보다 바람직하게는 7.0%≤Co≤16.0%, 더욱 바람직하게는 8.0%≤Co≤15.0%;
- 14.0%≤Mo＋Co＋Si＋Mn＋Cu＋W＋V＋Nb＋Zr＋Y＋Ta＋Cr＋C＋Al＋B＋Ti＋N≤29.0%, 바람직하게는 15.0%≤Mo＋Co＋Si＋Mn＋Cu＋W＋V＋Nb＋Zr＋Y＋Ta＋Cr＋C＋Al＋B＋Ti＋N≤27.0%, 보다 바람직하게는 17.0%≤Mo＋Co＋Si＋Mn＋Cu＋W＋V＋Nb＋Zr＋Y＋Ta＋Cr＋C＋Al＋B＋Ti＋N≤26.0%;
- 21.5%≤Ni＋Co＋Mo≤47.5%, 바람직하게는 25.0%≤Ni＋Co＋Mo≤40.0%;
- 흔적≤Al≤4.0%, 바람직하게는 Al≤2.0%;
- 흔적≤Ti≤0.1%;
- 흔적≤N≤0.010%;
- 흔적≤Si≤4.0%, 바람직하게는 ≤2.0%;
- 흔적≤Mn≤13.0%, 바람직하게는 흔적≤Mn≤4.0%;
- 흔적≤C≤0.03%;
- 흔적≤S≤0.0020%, 바람직하게는 흔적≤S≤0.0010%;
- 흔적≤P≤0.005%;
- 흔적≤B≤0.01%;
- 흔적≤H≤0.0005%;
- 흔적≤O≤0.03%;
- 흔적≤Cr≤5.0%, 바람직하게는 0.01%≤Cr≤5.0%; 보다 바람직하게는 0.1%≤Cr≤5.0%;
- 흔적≤Cu≤4.0%;
- 흔적≤W≤6.0%;
- 흔적≤Zr≤4.0%;
- 흔적≤Y≤4%;
- 흔적≤Ca≤0.1%;
- 흔적≤Mg≤0.8%;
- 흔적≤Nb≤4.0%; 바람직하게는 Nb≤2.0%;
- 흔적≤V≤4.0%;
- 흔적≤Ta≤4.0%;
- 흔적≤Y≤4.0%;
- 바람직하게는 흔적≤Al＋Si＋Cu＋Nb＋Mn＋V＋Ta＋Cr＋W＋C＋B＋Y＋Zr＋Y＋Ti＋N≤14.0%, 보다 바람직하게는 흔적≤Al＋Si＋Cu＋Nb＋Mn＋V＋Ta＋Cr＋W＋C＋B＋Y＋Zr＋Y＋Ti＋N≤8.0%; 더욱 바람직하게는 0.14%≤Al＋Si＋Cu＋Nb＋Mn＋V＋Ta＋Cr＋W＋C＋B＋Y＋Zr＋Ti＋N≤8.0%;
- 바람직하게는 Al＋Cr≥0.1%, 보다 바람직하게는 ≥0.17%이고;
- 나머지는 철 및 제조 불순물이며;
열간 가공 부품 또는 열간 압연 시트의 650㎟의 연마된 표면에 대한 화상 분석에 의해 관찰된 개재물군은 바람직하게는 8㎛보다 큰 상당 지름을 갖는 비금속 개재물을 함유하지 않는다.
본 발명의 추가적인 주제는 선택적으로 열처리된, 상술한 유형의 열간 가공이 실시된 강철 제품으로서, 적어도 70%의 마텐자이트 구조, 2030MPa 이상의 인장 강도, 2000MPa 이상의 오프셋 항복 강도 및 1% 이상의 균일 연신율과 285 Hv10 이상의 비커스 경도를 가지며, 이 경도는 열간 가공 제품의 단면을 따라 평가되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 추가적인 주제는 강철로 된 냉간 압연 시트 또는 스트립으로서, 하기 조성을 중량%로 갖는 것을 특징으로 한다:
- 10.0%≤Ni≤24.5%, 바람직하게는 12.0%≤Ni≤24.5%;
- 1.0%≤Mo≤12.0%, 바람직하게는 2.5%≤Mo≤7.0%;
- 1.0%≤Co≤18.0%, 바람직하게는 4.0%≤Co≤18.0%, 보다 바람직하게는 7.0%≤Co≤16.0%, 더욱 바람직하게는 8.0%≤Co≤15.0%;
- 14.0%≤Mo＋Co＋Si＋Mn＋Cu＋W＋V＋Nb＋Zr＋Y＋Ta＋Cr＋C＋Al＋B＋Ti＋N≤29.0%, 바람직하게는 15.0%≤Mo＋Co＋Si＋Mn＋Cu＋W＋V＋Nb＋Zr＋Y＋Ta＋Cr＋C＋Al＋B＋Ti＋N≤27.0%, 보다 바람직하게는 17.0%≤Mo＋Co＋Si＋Mn＋Cu＋W＋V＋Nb＋Zr＋Y＋Ta＋Cr＋C＋Al＋B＋Ti＋N≤26.0%;
- 21.5%≤Ni＋Co＋Mo≤47.5%, 바람직하게는 25.0%≤Ni＋Co＋Mo≤40.0%;
- 흔적≤Al≤4.0%, 바람직하게는 Al≤2.0%;
- 흔적≤Ti≤0.1%;
- 흔적≤N≤0.010%;
- 흔적≤Si≤4.0%, 바람직하게는 ≤2.0%;
- 흔적≤Mn≤13.0%, 바람직하게는 흔적≤Mn≤4.0%;
- 흔적≤C≤0.03%;
- 흔적≤S≤0.0020%, 바람직하게는 흔적≤S≤0.0010%;
- 흔적≤P≤0.005%;
- 흔적≤B≤0.01%;
- 흔적≤H≤0.0005%;
- 흔적≤O≤0.03%;
- 흔적≤Cr≤5.0%, 바람직하게는 0.01%≤Cr≤5.0%; 보다 바람직하게는 0.1%≤Cr≤5.0%;
- 흔적≤Cu≤4.0%;
- 흔적≤W≤6.0%;
- 흔적≤Zr≤4.0%;
- 흔적≤Y≤4%;
- 흔적≤Ca≤0.1%;
- 흔적≤Mg≤0.8%;
- 흔적≤Nb≤4.0%; 바람직하게는 Nb≤2.0%;
- 흔적≤V≤4.0%;
- 흔적≤Ta≤4.0%;
- 흔적≤Y≤4.0%;
- 바람직하게는 흔적≤Al＋Si＋Cu＋Nb＋Mn＋V＋Ta＋Cr＋W＋C＋B＋Y＋Zr＋Ti＋N≤14.0%, 보다 바람직하게는 흔적≤Al＋Si＋Cu＋Nb＋Mn＋V＋Ta＋Cr＋W＋C＋B＋Y＋Zr＋Ti＋N≤8.0%; 더욱 바람직하게는 0.14%≤Al＋Si＋Cu＋Nb＋Mn＋V＋Ta＋Cr＋W＋C＋B＋Y＋Zr＋Ti＋N≤8.0%;
- 바람직하게는 Al＋Cr≥0.1%, 보다 바람직하게는 ≥0.17%이고;
- 나머지는 철 및 제조 불순물이며;
800㎟의 연마된 표면에 대한 화상 분석에 의해 관찰된 개재물군은 10㎛보다 큰 상당 지름을 갖는 비금속 개재물을 함유하지 않고, 바람직하게는 8㎛보다 큰 상당 지름을 갖는 비금속 개재물을 함유하지 않는다.
냉간 압연 후에 적어도 하나의 열처리를 실시할 수 있다.
상기 열간 또는 냉간 압연되고, 선택적으로 열처리된 시트 또는 스트립은 2030MPa 이상의 인장 강도, 2000MPa 이상의 오프셋 항복 강도 및 1% 이상의 균일 연신율을 가질 수 있다. 한편, 2상 등급은 열처리의 조정이 요구될 수 있고, 일부 열순환 후에 보다 적은 기계적 특성을 나타낼 수 있지만; 이러한 등급은 강화된 질화와 결합된 (변형 경화 및 상 변화를 통한)사용 시에 동적 응력 하에서 향상된 성능을 유지한다.
본 발명의 추가적인 주제는 강철 제품으로서, 선택적으로 성형된, 상술한 유형의 열간 또는 냉간 압연 시트 또는 스트립에서 파생되고, 표면 처리가 실시되어, 표면 균열의 개시를 야기할 수 있는 동적 응력에 대한 저항을 향상시키는 것을 특징으로 한다.
상기 표면 처리는 침탄, 가스 질화, 이온 질화, 침탄 질화, 숏 피닝 중에서 선택될 수 있다.
본 발명의 추가적인 주제는 터빈 샤프트 또는 열간 가공 트랜스미션 부품으로서, 상기 샤프트 또는 부품은 상술한 유형의 열간 가공 제품으로부터 형성된 적어도 하나의 구성 요소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 추가적인 주제는 트랜스미션 벨트로서, 상술한 유형의 냉간 압연 시트 또는 스트립, 또는 상기 시트 또는 스트립에서 파생된 제품으로부터 제조된 적어도 하나의 구성 요소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이것은 자동차용 CVT형 트랜스미션 벨트일 수 있다.
본 발명의 추가적인 주제는 상술한 유형의 열간 가공되어 선택적으로 열처리된 강철 제품, 또는 상술한 유형의 선택적으로 열처리된 냉간 압연 시트 또는 스트립으로서, 상기 제품, 또는 시트 또는 스트립의 결정립 크기는 5 ASTM 또는 그보다 미세하며, 바람직하게는 ASTM 10 또는 그보다 미세한 것을 특징으로 한다.
이해되는 바와 같이, 공지된 종래 기술과 비교하여 목표로 하는 절감을 달성하기 위해, 본 발명은 이전의 권고와 관련하여, Co 및 심지어 Mo와 같은 일부 원소의 강제적 또는 바람직한 최대 함량을 저하시키고, Cu, Nb, Mn, Si, Al, Ta, V, W형 및 기타 통상적으로는 체계적으로 사용되지 않는 경화 성분의 한정된 함량에 강제적 존재를 통해 이러한 저하를 상쇄한다. 이러한 등급은 주로 마레이징 강철의 전형인 얻어지는 마텐자이트 구조, 또는 혼합 오스테나이트-페라이트 구조 또한 허용한다. 본 발명은 재료비와 기계적 성능 사이의 절충안이며, 강철의 조성 및 적용된 가공 열처리 또는 열처리에 기인하는 기계적 성능에 의해 제조 가능하고, 비금속 개재물(기본적으로 산화물, 황화물, 질화물)의 제어된 개체군과 결합되며, 개수, 분포, 크기 분포 및 조성의 특정 기준을 만족한다.
이러한 개체군은 상이한 생성 공정 및 작동자에 의해 제어된 조건의 조합에 의해 액체 금속을 주의 깊게 준비한 후에 얻을 수 있다. 특히, 용융로 및 액체 금속 처리 레이들과 같은 용기에 신규하거나 거의 분해되지 않는 내화 라이닝을 사용하는 것이 바람직하고, 재산화 및 재질화를 방지하는 목적으로는, 금속이 공기에 노출되거나 노출될 수도 있을 경우에 진공 처리 및 보호용 중성 가스(아르곤)를 사용함으로써 액체 금속과 대기의 접촉을 피하는 것이 바람직하다. 또한, 행해지는 생성 용기에서의 액체 금속의 교반은 (특히 전자기 수단을 사용하거나 중성 가스의 주입을 통해) 제어되어야 하며, 결과적으로 특히 내화 라이닝의 침식에 의해 얻어진 산화 불순물 또는 기타 불순물을 포착하지 않거나, 또는 액체 금속 위에 있는 슬래그로부터 분리된 불순물을 포착하지 않고 개재물의 제거를 촉진시킨다. 이러한 예방 조치는 당업자에게 그 자체로 공지되어 있지만, 본 발명에서 정의된 바와 같이, 최종 제품에서 산화물, 질화물 또는 황화물 개재물에 대한 허용가능성 역치의 교차를 피하기 위해서, 공지된 종래 기술의 최선의 방법으로 본 발명에 적용되어야만 하는 것이 중요하다.
본 발명의 강철은, 특히 Cr 또는 Mn 함량이 높거나, 또는 Cr 및 Mn 함량이 특히 더 높은 경우에, 이들 강철이 바람직하게는 CVT 트랜스미션 벨트의 구성 요소를 제조하는데 사용될 때에 중요한 이점을 제공하는 기계적 거동(낮은 소성 변형 용량)을 갖는 질화층을 연속적으로 얻는데 특히 적절한 것을 입증한다. 이러한 관점에서, Cu 및 Nb 또한 유리하다.
본 발명은 하기 첨부된 도면을 참조하여 주어진 하기 설명을 읽을 때, 보다 잘 이해될 것이다:
- 도 1은 얇은 단면 투과 전자 현미경으로 특징지어지는, 가스 질화 후의 샘플 Inv 15에서 얻은 경화 침전물을 도시하고;
- 도 2는 참조 샘플 및 본 발명에 따른 강철의 샘플에서 행해진, 표면 마이크로-경도의 측정에 의한 질화층의 특징을 도시하며;
- 도 3은 참조 샘플 및 본 발명의 강철의 샘플에서 행해진, 잔류 표면 응력의 측정에 의한 질화층의 특징을 도시하고;
- 도 4는 질화된 상태의 본 발명의 2개의 샘플에 대한 스크래치 시험을 행할 때의 움푹 들어간 곳의 깊이 및 나머지 깊이에서의 질화층의 탄성 거동을 도시하며;
- 도 5는 도 4에서와 같이 동일한 샘플에서 증가하는 하중 하에 스크래치 시험을 행할 때의 음향 방출의 변화를 도시하고;
- 도 6은 본 발명의 4개의 샘플 및 1개의 참조 샘플 모두 질화된 상태에서 스크래치 시험을 행할 때의 탄성 거동을 도시한다.
강철의 조성(중량%로 표시)은 하기 사항을 고려하여 결정된다.
Ni 함량은 10.0 내지 24.5%, 바람직하게는 12.0 내지 24.5%이다. 이는 하기 조건에 의한 것이다:
- 첫째, 통상적인 열처리를 통해, 현미경 사진에서 보이는 바와 같이, 강한 마텐자이트 구조, 즉 구조의 표면 상에서 적어도 30%, 보다 바람직하게는 적어도 50%를 나타내는 구조가 얻어지고; 다른 원소에 요구되는 함량과 결합되는, 24.5%를 초과하는 Ni 함량은 적용된 열처리와 관계없이 상기 구조를 얻을 수 없으며;
- 둘째, 침전 경화 후, 예상되는 응용에 대해서 연성, 팽창, 항복 강도, K1C 인성의 특히 바람직한 특성이 얻어지고; Co, Mo 및 다른 금속 원소의 정의된 비율과 관련된, 10.0%의 최소 Ni 함량이 이러한 특성을 얻기 위해 적용되며; 이러한 효과를 만족스럽게 얻기 위해서는 12.0%의 최소 Ni 함량이 더 바람직하다.
Mo 함량은 1.0 내지 12.0%이다. 이 원소는 에이징에 따라, Fe2Mo, MoNi3 및 미세하고 분산된 다른 금속간 화합물의 형성을 통한 구조적 경화를 허용한다. 최적으로는, 기계적 특성의 균일성을 보장하기 위해, 매우 중요한 Mo 효과 및 최적 크기의 금속간 화합물을 모두 얻기 위한 Mo 함량은 2.5 내지 7.0%이다. Mo의 상한치는 시효 경화가 가능한, 주로 마텐자이트인 구조를 유지하는 요구에 의해 결정된다.
이 원소는 많은 비용이 들기 때문에, 더이상 필요하지 않은 양을 첨가하지 않는 것이 유리하며, 이는 구조 경화에 대한 그 효과는 다른 많은 경제적 요소에 의해 부분적으로 보장될 수 있기 때문이다.
또한, Mo는 질화 조건에 따라 상이한 유형의 미세하고, 분산된 침전물을 함유하는 질화층의 형성 및 특성에 부분적인 역할을 한다(유형 Mo2N, FexMoyNz 등의 침전물).
Co 함량은 1.0 내지 18.0%이다. 이 원소는 마텐자이트 구조를 안정화시키고, 고체상선 온도를 높이며, 금속간 화합물의 침전을 촉진시킴으로써 경화에 간접적으로 참여한다. 사용된 Co의 비율이 18.0%보다 높으면, 첨가는 고비용(고가의 Co 가격)이 되고, 동시에 다른 원소의 함량이 본 발명의 범위 내에 있는 경우, 강철의 특성이 현저히 변경될 수 있다. 바람직하게는, Co 함량은 4.0 내지 18.0%, 보다 바람직하게는 7.0% 내지 16.0%, 더욱 바람직하게는 8.0% 내지 15.0%이다.
Co 및 Mo가 통상적인 양에 비해 상대적으로 적절할 수 있는 제한된 함량을 가지면, 본 명세서의 다른 곳에서 특정된 한도 내에서, 하나 이상의 경화 원소, Si, Mn, Cu, W, V, Nb, Zr, C, Al, B, Y, Ta, Cr, Ti, N의 첨가를 통해 그 작용이 완료되어야 한다. 본 발명에 따르면, 이는 특히 이러한 대체 경화 원소가 최소 비용으로 선택되면, 구조 경화에 의해 높은 수준의 특성을 유지하면서, 강철의 비용을 저감할 수 있는 방법 중 하나이다. Mo와 관련하여 상술한 것과 동일한 문제가 여기에 적용된다.
충분한 양의 Co를 가질 필요성에 대한 이러한 요구의 결과로, 경화 원소 Mo＋Co＋Si＋Mn＋Cu＋W＋V＋Nb＋Zr＋Ta＋Cr＋C＋Al＋B＋Y＋Ti＋N의 합계는 14.0 내지 29.0%, 바람직하게는 15.0 내지 27.0%, 보다 바람직하게는 17.0 내지 26.0%이다. 이는, Co 함량이 적어도 1%, 바람직하게는 적어도 4%이므로, Mo가 절대 12%보다 높지 않고(Co 함량의 제한을 야기하는 것과 비슷한 경제적인 이유로), 바람직하게는 7.0%보다 높지 않은 사실을 유념하여 Si, Mn, Cu, W, V, Nb, Zr, Ta, Cr, C, Al, Y 및 B 중에서 선택된 적어도 하나의 원소를 (다른 곳에서 권장되는 한도 내에서)자주 첨가해야 하는 것을 시사한다.
이 합계에 대한 14.0%의 하한은 충분한 경화 효과를 얻음으로써 정당화된다. 29.0%를 초과하면, 자기 특성 및 재료 사용의 조건이 크게 변한다. 바람직하게는, 경제적 등급을 유지하면서 가장 까다로운, 예상되는 응용에 대한 통상적인 값을 얻기 위해, 하한은 15.0%, 보다 바람직하게는 17.0%이다.
하기와 같은 점에서, Ni, Co, Mo의 함량 또한 서로 의존적이다:
- Ni는 연성을 향상시키고(특히, 저온에서), 제어된 팽창 및 탄성계수를 허용하며; 또한 인성 및 Re/Rm비에 영향을 미치고; 그 함량은: 상기한 바람직한 특성로부터의 이점을 위해 하한이 제한되며(일반적으로 합금에 대해서 5% 이후), 감마선 특성으로 인해 마텐자이트 변형을 방해하지 않도록 상한이 제한되고; 이러한 효과를 위해, Co 및 Mo의 영향 또한 고려되어야 하며;
- Mo는 금속간 화합물의 침전을 통한 구조 경화의 목적으로 첨가되고; 마레이징 등급의 파단 특성을 얻기 위해서는 에이징 마텐자이트 구조가 바람직하며; Mo는 상술한 바와 같이 이러한 경화에 참여하고(1% 이후), 제안된 첨가 원소(예를 들어, Nb 등)와 함께 구조 경화에 공동으로 참여할 수 있으며; 또한 Mo는 질소에 대한 친화성을 통해 표면의 질화에 참여하고(수% 이후); 최종적으로, 약화 상(라베스상, σ, μ, θ, δ 등)의 형성에서 한계에 직면하게 되며, 아마도 국소 분리와 관련되고; 그 상한은 12.0%이다.
최종적으로, 에이징된 마텐자이트 구조의 형성에 대해, 원소 Co 및 Mo는 경화상의 침전과 관련하여 공동으로 작용하지만, 페라이트 구조의 안정화와 관련해서는 개별적으로 작용한다. 이러한 경향을 통일시키기 위해, 바람직하게는 Ms 온도를 주변 온도보다 높은 온도로 보장하기 위한 식이 제안된다:
21.5%≤Ni＋Co＋Mo≤47.5%, 바람직하게는 25.0%≤Ni＋Co＋Mo≤40.0%.
Al 함량은 흔적 내지 4.0%, 바람직하게는 흔적 내지 2.0%이다. Al은 반드시 첨가할 필요는 없지만, 기계적 성능과 관련하여 낮은 Co 함량을 상쇄하는데 이용될 수 있는 원소에 속한다. 생산시에 액체 금속의 초기 탈산을 위해 첨가해야 할 수도 있는 양, 또는 특정 특성을 얻기 위해 이루어질 수도 있는 Al의 자발적 첨가에 기인하는 잔류 원소의 존재로 감소될 수 있다. 적당한 비용을 위해, 탄력성을 증가시켜, 구조 경화에 참여할 수 있다. 또한, 액체 금속을 제조하고, 고체화된 금속을 가공할 때에 산화를 제한한다. 그러나, 피로 강도 및 인성을 저하시키지 않기 위해 (알루미늄 함유 질화물 및 산화물 유형의) 열가공 시에 상당한 크기의 개재물의 형성은 피해야한다. Al의 존재를 2.0% 미만의 바람직한 함량으로 제한함으로써, 이러한 위험이 제한될 수 있다. 모든 경우에, 액체 금속의 주요 재산화를 피하는 신중한 제조 조건과 함께 Al의 현저한 존재가 발생해야 하며, 탈산 및 재산화로 인해 생성될 수 있는 알루미나 개재물의 임의의 클러스터의 슬래그에서 디캔팅 및 트래핑을 향상시켜야 한다.
Ti와 마찬가지로, 알루미늄은 질화를 촉진하지만, 형성된 상을 쉽게 제어할 수는 없다. 따라서, 제어되지 않은 크기의 침전물은 응고된 반제품의 액상 강철 제조 및 열간 가공의 상이한 단계에서 형성될 수 있으며, 피로 특성에 극적인 영향을 미칠 수 있다.
따라서, Ti 함량은 흔적 내지 0.1%이다. Ti의 현저한 존재를 피함으로써(본발명의 것과 달리 다른 마레이징 강철에서 요구됨), 최종 제품의 피로 강도를 저하시키는 액체 금속의 응고 시에 Ti 질화물의 형성을 방지하려 한다. 본 발명에서, 원하는 구조 경화는 다른 방법으로 달성된다.
최대 0.010%의 N 함량은, 가능한 한 액상의 질화물의 형성을 방지하기 위해, 질화성 첨가 원소(유형 Al, Ti)의 존재 하에서 낮은 수준으로 필요해질 수 있다. 이러한 경우를 제외하고, 또는 가장 유해한 질화물이 제조 및 주조 시에 디캔팅에 의해 확실히 제거될 수 있으면, 0.010% 이하의 허용 가능한 N 함량은 종종 단순히 원료의 품질, 제조 방법 및 액체 금속 주조를 통해 수동적으로 얻어진다.
Si 함량은 흔적 내지 4.0%이다. 이는 제조 시에 액체 금속의 탈산에 이용될 수 있고, 상대적으로 낮은 Co 함량을 상쇄시키는데 사용될 수 있는 원소에 속한다. 또한, Si의 존재는 Al의 존재 하에서도, 용존 산소의 일부를 포획하는데 기여할 수 있으며, 따라서 용존 산소는 유해한 큰 알루미나의 클러스터를 형성하는데 덜 유효할 것이다. 그러나, 큰 Si 함유 산화물의 형성은 최종 응고 강철에서는 피해야하며, 따라서 바람직한 상한은 2.0%이다. Si는 일부 원소의 용해도를 증가시킴으로써 구조를 균질화한다. 최종적으로, 항복 강도를 향상시킨다. 이러한 상대적으로 높은 최대 Si 함량은 본 발명에 대해 확인된 개재물군을 얻기 위한 필수 예방 조치가 제조 및 주조 시에 취해진 경우에 허용 가능하다.
Mn 함량은 흔적 내지 13.0%, 바람직하게는 흔적 내지 4.0%, 보다 바람직하게는 0.14% 내지 4.0%이다. Mn은 고상에서 질소의 용해도를 증가시키기 때문에 질화를 향상시킨다. 또한, 황을 포착함으로써 열간 가공 시에 약점을 제한한다. 또한, Mn은 효과적인 탈산제이며, 이 점에서, Si와 동반 상승 작용할 수 있고, Si 및 Cr과 같이, 용존 산소의 일부가 Mn에 의해 포획되면(추후 참조), 용존 산소가 Al 이외의 다른 원소 사이에 용존 산소가 분포됨으로써, 알루미나 개재물의 큰 클러스터의 형성의 위험을 제한한다. 그러나, 그 함량은 기계적 특성에 해로운 상의 형성을 방지하고, 오스테나이트의 비율이 급격히 증가하는 것을 방지하기 위해, 바람직하게는 4.0%로 제한된다. Mn은 조정될 특성을 갖는 2상 페라이트-오스테나이트 등급(70% 미만의 마텐자이트 함유)의 안정화를 촉진한다. 이러한 맥락에서, 열처리 및 기계적 변형을 위한 조건이 되어야 하므로, 그 비율의 조정은, 얻어지는 상 변화 및 특성에 대한 정확한 제어를 달성하기 위해, 미세 조정되어야 한다. 13.0%를 초과하는 함량은 높은 Mn 함량, 큰 크기, 및 기계적 특성을 저하시킬 수 있는 오스테나이트의 큰 비율을 갖는 개재물 또는 상의 형성을 야기할 위험이 있다.
상술한 Mn의 이점으로부터 현저한 이점을 얻기 시작하기 위해 최소 0.14%가 바람직할 수 있다.
바람직하게는, 또한 Si 및 Mn에 대해 개별적으로 기재된 바람직한 조건과는 독립적으로, Si＋Mn의 합은 적어도 0.13%이다. 이러한 선호에 따라, 존재할 수 있는 Al 이외의 적어도 하나의 탈산 원소의 양이 현저한 것을 먼저 확인하며, 이러한 다른 탈산제(Cr 등)는 큰 알루미나의 클러스터의 형성의 위험을 갖는 Al에 의해 포획된 O의 양을 제한하는데 기여하고; 두번째로, Si 및 Mn은 바람직하게는 본 발명에 따라 첨가되어 Co 및 Mo를 부분적으로 치환하는 경화 원소에 속하며, 이들은 저비용이고, 지정된 범위 내에서 유해한 2차 효과가 없기 때문에, 목표로 하는 구조 경화에 도달하기 위해 경제적 이익이 큰 방법이다.
C 함량은 흔적 내지 0.03%이다. Nb와 같은, 탄화물 생성 원소가 첨가된 본 발명의 등급에 대해, 0.007% 이하의 탄소 함량은 크롬의 첨가 없이 바람직할 수 있다. 이러한 방식으로, 부드러운 마텐자이트가 형성되고, 이는 탄소 마텐자이트가 깨지기 쉬우며, 제품에 필요한 성형을 허용하지 않기 때문이다. Co를 대신해 이러한 경화 원소의 일부가 탄화물의 침전을 촉진시키는 경향이 있기 때문에, 기계적 특성을 저하시키는 큰 탄화물의 형성을 방지하는 것 또한 바람직하다. 따라서, 지정된 한계 내에서 통제된 C 함량이 요구되거나 바람직하다.
S 함량은, 많은 수 및 큰 크기로 함유되면 피로 강도를 저하시키는 황화물의 형성을 피하기 위해, 흔적 내지 0.0020%, 바람직하게는 흔적 내지 0.0010%이다. 또한, S는 분리됨으로써 결정립 경계를 약화시키고, 따라서 강철이 응력을 받을 때에 균열이 형성될 수 있다. 따라서, 용해된 S의 존재는 원료의 신중한 선택 및/또는 액체 금속의 깊은 탈황을 통해 피해야한다. 정확한 허용 가능 최대 함량은 그 자체로 공지된 방법으로, 목표로 하는 용도에 따라 조정되어야 한다(상기 명시한 바와 같이, 최대 0.0020%의 한도 내에서).
P 함량은, S와 마찬가지로, 입자 경계에서 가능한 분리를 제한하기 위해, 흔적 내지 0.005%, 바람직하게는 그 미만이다.
B는 흔적으로서 존재할 수 있지만, 자발적 첨가는 최대 0.01%인 것이 바람직할 수 있다. 이 원소는 구조 정제를 촉진하고, 결정립 크기를 감소시킨다. 이는 기계적 특성에 유용하지만, 연성의 손실을 막기 위해 너무 많은 양을 첨가하면 안된다.
수소에 의한 약화 문제를 피하기 위해, H 함량은 5ppm으로 제한된다. 액체 금속을 제조할 때에 하나 이상의 진공 처리를 실시하고, 주변 습도, 슬래그, 또는 임의의 첨가 재료에 의해 액체 금속의 연속적 오염을 피함으로써 일반적으로 이러한 주의를 기울일 수준을 허용한다.
S, B, N 및 기타 잔류물 또는 침전물을 형성할 수 있는 원소의 허용 가능한 함량에 대해서와 같이, 허용 가능한 O 함량은 기술적으로 최종 제품의 예상 응용에 달려 있다. 최대 함량은 0.030%(300ppm)로 설정되고, 이는 액체 금속을 제조하는데 일반적으로 이용되는 방법을 구현한 결과이다. 목적은 최종 제품에 산화물이 존재하는 것을 피하고, 조성, 분포 및 크기를 제어할 수 없도록 하는 것이다. 이러한 목적으로, 본 명세서에서 규정된 한도 내의 Al 또는 다른 산화 가능한 원소의 첨가는 낮은 O 함량(예를 들어, 16ppm 이하)을 달성하는데 기여하고, 대기 및 내화 물질에 의해 가능한 한 액체 금속의 재산화를 피하면서 생산 품질이 잘 제어된다면 큰 산화물의 존재를 피한다.
Cr 함량은 흔적 내지 5.0%, 바람직하게는 0.01% 내지 5.0%, 보다 바람직하게는 0.1% 내지 5.0%이다. 따라서, 그 존재는 절대적으로 강제적인 것은 아니지만, 산화에 대한 내성이 증가하고, 기계적 특성이 증가하며, 질화를 돕는 이점이 있다. 한편, Mn과 같이 Cr은 As/Af, Ms/Mf 변태점을 이격시킴으로써, 오스테나이트의 온도 안정성 영역을 확장시키는 감마선 원소이다. 5%의 상한은 이러한 효과의 극단적인 강조를 피하고자하는 요구에 의해 정당화된다.
또한, Cr은 본 발명의 강철로 형성된 생성물 상에 형성될 수 있는 질화층의 특성에 이로운 영향을 미치며: 이는 그 균열 성향을 감소시킨다. 이 효과는 상당한 양의 Mn의 존재 하에서 증가된다.
산화물 형성 산소는 Al과 Cr 사이에 분포됨으로써 큰 개재물의 형성의 위험성을 제한할 수 있도록, Al＋Cr의 합은 바람직하게는 적어도 0.1%, 보다 바람직하게는 적어도 0.17%이다.
Cu 함량은 흔적 내지 4%이다. 이는 자발적으로 첨가될 수 있고, 불순물로서 수동적으로 허용될 뿐만 아니라 낮은 Co 함량을 상쇄시킬 수 있는 원소들에 속한다. Cu가 감마선이고, 마텐자이트 에이징을 감소시키기 때문에, 첨가는 제한적이어야 한다. 제어된 비율로 첨가될 때, Cu는 (Mo와 공동으로) 경화에 참여하고, 내산화성을 향상시킨다.
W 함량은 흔적 내지 6.0%이다. 따라서, 강제적이지 않으며, 상기와 같이, 낮은 Co 또는 심지어 Mo 함량을 강제하는 것이 요구될 때에 주로 첨가될 수 있으므로, 구조 경화에 기여한다.
Zr 함량은 흔적 내지 4.0%이다. 탈산에 기여하고, 또한 미세 질화물의 형성에 기여하도록 이 원소를 첨가하는 것이 요구될 수 있고, 이로 인해 N은 동일한 생성물(모든 경우의 Ti의 방대한 존재를 피할 수 있기 때문에 특히 Al)이 매우 현저한 양으로 존재할 경우에 너무 큰 질화물을 형성하지 않는다. 또한, Zr은 Mo 및 Co로 치환될 수 있는 경화 원소에 포함된다.
Ca 및 Mg는 내화물 및 철강 제품의 마모로 인해, 산화물 또는 황화물의 형태로 금속에서 발견될 수 있다. 탈산에 기여하며 산화된 개재물의 조성에 대한 제어에 기여함으로써, 특히 Al 및 Si와 함께, 그 성향을 결정하도록 자발적으로 첨가하고, 순 알루미나의 개재물보다 용이하게 합체 및 디캔팅할 수 있는 산화물을 형성하며, 유해성을 감소시키는, 형성 단계에서 여전히 생존할 수 있는 가단성 임의의 개재물을 만드는 것 또한 요구될 수 있다. 최종 함량은 산화물의 형성을 막기 위해, Ca는 0.1%, Mg는 0.8%로 제한되어야 하며, 그 크기 및 분포는 제어될 수 없다.
Y, Nb, Ta 및 V는 각각 최대 4.0% 첨가될 수 있다. 이들은 Co와 Mo의 낮은 함량을 상쇄시키는데 이용될 수 있는 경화 원소에 속한다.
또한, Ta 및 Y는 작은 크기의 산화물을 형성하는 것을 돕고, Nb 및 V는 작은 탄화물의 형성을 촉진한다. 따라서, 이들 원소는 개재물의 크기에 대한 제어에 관한 본 발명의 특징에 도달하는 것을 돕는다. 또한, Nb는 (저하중 상태에서)질화층의 탄성 복귀에 이로운 영향을 미친다.
최종적으로, 바람직하게는, 흔적≤Al＋Si＋Cu＋Nb＋Mn＋V＋Ta＋Cr＋W＋C＋B＋Y＋Zr＋Ti＋N≤14.0%, 보다 바람직하게는 흔적≤Al＋Si＋Cu＋Nb＋Mn＋V＋Ta＋Cr＋W＋C＋B＋Y＋Zr＋Ti＋N≤8.0%, 더욱 바람직하게는 0.14%≤Al＋Si＋Cu＋Nb＋Mn＋V＋Ta＋Cr＋W＋C＋B＋Y＋Zr＋Ti＋N≤8.0%이다. 이들 함량의 합계값을 제한함으로써, Co 및 Mo에 대한 이들 원소의 치환이 가질 수 있는 경화 효과 및 강철의 다른 특성에 대한 2차 효과를 과장하지 않도록 한다. 이 합계에 대한 적어도 0.14%의 최소값은 Co 및 Mo에 대해 이들 경화 원소 중 적어도 하나를 치환하는 것이 자발적으로 요구되는 경우에 필요한 양에 상응한다.
일부 원소 또는 일부 원소의 함량의 합계에 대해 "바람직한" 것으로 한정된 함량은 서로 독립적인 것을 이해해야 한다. 본 발명을 벗어나는 일 없이, 상기 바람직한 조건 중 하나 이상에 유의하고, 다른 것들에 유의하지 않을 수 있다.
이러한 바람직한 조건 중에서, 가장 바람직한 것은 합계 Al＋Cr≥0.17% 및 Si＋Mn≥0.13%에 관한 것이다. 이러한 두 조건 중 적어도 하나에 주의를 기울임으로써 개재물, 기계적 특성, 및 최종 제품이 이용될 때의 질화층의 양호한 거동과 관련된 질화 능력에 대한 제어의 관점에서, 원하는 결과의 최적화에 특히 유리한 것을 증명한다.
기재되지 않은 원소는 대부분 제조 불순물의 상태로만 존재하며, 자발적으로 첨가되지 않는다.
개재물군과 관련하여, 본 발명에 따라 유의해야할 기준은, 이 개재물군-강철이 열간 가공 부품 또는 시트의 형태인 경우에는 650㎟, 강철이 냉간 압연 시트의 형태인 경우에는 800㎟의 연마된 표면 상의 화상 분석 하에서 관찰-이 10㎛보다 큰 상당 지름을 갖는 비금속 개재물, 바람직하게는 8㎛ 이상의 크기의 개재물을 함유하지 않는다는 것이다.
열간 가공 부품 또는 시트와 관련하여, 이러한 개체군은 열간 가공 시트의 1.5㎛/㎟보다 큰 상당 지름을 갖는 비금속 개재물을 2개, 바람직하게는 1.5개 초과해서 함유하지 않으며, 관찰은 적어도 200㎟를 덮는 SEM 화상 분석에 의해 행해지고, 예를 들어 650㎟의 연마된 표면에서 실시된다.
고려 중인 비금속 개재물은 산화물, 황화물 및 질화물이다. 산화물의 개체군은 주로 생성 방법(특히 액체 금속으로부터 초기에 주조된 전극의 재용해 방법을 사용하여, 가능한 한 큰 개재물을 제거하는데 주의를 기울인 후의 액체 금속의 강력한 탈산)의 선택에 의해 제어된다. 황화물의 개체군은 매우 낮은 S 함량을 부과함으로써 제어되며, 이는 원재료의 신중한 선택 및/또는 액체 금속의 탈황을 필요로 한다. 질화물의 개체군은 액체 금속을 제조하고, 전극을 재용해할 때, 예를 들어 감압을 사용하고, 금속의 Ti 함량을 제한하여 낮거나 매우 낮은 N 함량을 부과함으로써 제어된다.
본 발명의 강철은, 예를 들어 하기 방법을 통해 제조되지만, 이들로 제한되는 것은 아니다.
조성의 필수 성분을 조정하기 위해, 아크로에서, 또한 선택적으로는 래들에서 액체 상태로 먼저 제조된 강철은 재용해 전극의 형태로 주조된다. 이들 전극은:
- 진공에서 1회 재용해되거나(그 자체로 공지된 VIM 공정: 진공 유도 용해 또는 VAR 공정: 진공 아크 재용해), 일렉트로 슬래그 재용해에 의해 1회 재용해되어(그 자체로 공지된 ESR 공정), 액체 강철의 주조 및 응고 후에 잉곳, 빌렛 또는 슬래브를 형성하거나;
- 또는 진공에서 수회 재용해되거나(VAR 공정: 진공 아크 재용해), 일렉트로 슬래그 재용해에 의해 1회 재용해되어(ESR), 주조 및 응고 후에 잉곳 또는 슬래브를 형성한다.
따라서, 전극 형태의 제조 및 주조 후, 전극의 단일 재용해 또는 전극의 다중 재용해 중 어느 하나가 행해지고, 예를 들어 VAR＋VAR 또는 ESR＋VAR이다. 이러한 재용해는 금속의 정제를 허용하며, 분리를 감소시키고 응고 구조를 정련함으로써 응고의 질을 향상시킨다. 특히, ESR 재용해는 황 함량을 효과적으로 저하시키고, VAR 재용해는 질소 함량을 효과적으로 저하시킨다.
그 후, 잉곳 또는 슬래브는 1050 내지 1300℃, 전형적으로는 1200℃의 영역에서 가열된 후에 열간 압연되어, 두께가 수밀리미터, 예를 들어 약 1.5 내지 5mm 두께인 열간 압연 시트 또는 스트립을 얻는다. 예를 들어, 10%보다 높은 함량의 감마선 원소를 함유하는 등급에 대해, 시트의 냉각을 제어하여 마텐자이트의 형성을 촉진시키고, 지나치게 높을 수 있는 오스테나이트의 양의 지속적인 잔류를 방지하는 것이 적절할 수 있다. 이는 특히 Mn을 함유하는 강철에 대한 경우이다. 실험을 통해, 당업자는 이용 가능한 공구로 얻고자 하는 강철의 특정 경우에 상기 제어된 냉각이 유용한지 여부를 결정할 수 있을 것이다.
상기 두께를 갖는 열간 압연 제품은, 경우에 따라, 열간 압연으로 사용되거나, 열간 성형되거나, 제어된 재결정 상태로 사용될 수 있다. 열간 압연 및 실제 열처리에 해당하는 스트립의 스풀 권취 후에 재결정이 이미 충분히 발생할 수 있지만, 원하는 미세조직 및/또는 기계적 특성을 얻기에 불충분한 경우, 이어서 재결정 어닐링을 행하여 이러한 구조를 조정할 수 있다. 후자의 경우, 당업자는 재결정 어닐링 파라미터(온도, 시간 등)를 조정하여 미세조직(특히 결정립 크기) 및 원하는 기계적 특성을 조정할 수 있다.
전형적으로, 열간 압연 및 선택적 재결정(다른 유형의 열처리 참조) 후, 목표로 하는 비커스 경도값은 285 Hv10 이상이다. 이는 950MPa 이상의 인장 강도와 5% 이상의 균일 연신율을 나타낸다.
경도는 열간 가공 시트의 단면을 따라 평가된다. 열간 압연된, 산세 제품의 목표로 하는 구조는 표준 ASTM E112에 따라 오스테나이트 결정립 크기가 10 이상인 미세 구조인 것이 바람직하고, 이는 결정립 크기를 나타내는 숫자가 결정립 크기가 미세할수록 높다는 것을 상기시킨다.
또한, 선택적으로 열처리된 열간 압연 스트립은 직접적으로 이용되는 것을 의도하지 않고, 따라서 의도된 용도를 위한 냉간 성형에 의해 그 두께를 감소시킬 필요가 있을 수 있다. 이 경우, 산세된 후에, 냉간 압연의 상이한 패스 사이에서의 1회 이상의 중간 어닐링 조작에 의해, 또한 선택적으로는 에이징, 재결정 또는 다른 유형의 열처리, 또는 목표로 하는 용도에 따른 적절한 표면 처리(후술함)을 위한 1회 또는 최종 어닐링 조작으로 냉간 압연되어 두께가 2mm 미만, 바람직하게는 1mm 이하, 예를 들어 두께가 0.4mm 또는 0.2mm인 냉간 압연 스트립을 얻는다.
냉간 압연된 스트립의 재결정 처리는 바람직하게는 이 처리 시에, 냉간 압연된 스트립이 30%보다 높은, 보다 양호하게는 40%보다 높은 변형 경화율을 갖는 두께로 행해진다. 스트립에 바람직하게는 ASTM 10(10㎛ 미만의 평균 입경) 또는 보다 미세한(표준 ASTM E112에 따름) 결정립 크기를 부여한다.
미세한 입자 및/또는 응력의 완화 및/또는 금속의 정상화를 달성하기 위해 의도된 어닐링 처리는 온도 및 시간의 파라미터를 적절히 조정함으로써 보호 분위기 중에서 실시된다. 이들 파라미터는 열처리에 대한 특정 조건에 의존하며, 당업자는 각각의 특정 경우에 대해 이들 파라미터를 결정할 수 있다.
선택적으로 열처리된, 냉간 압연 제품의 결정립 크기에 관한 바람직한 요구 사항은 바람직하게는 열간 압연 상태에서, 선택적으로 열처리된 후에 이용되도록 의도된 제품에 대해서도 유효하다.
스트립 평탄도를 향상시키고, 필요에 따라 마텐자이트 변형을 개선하기 위해, 스트립에 1 내지 20%의 감소율로 최종 조질을 실시할 수도 있다.
전형적으로, 냉간 압연된 스트립의 경화(에이징) 처리는 바람직하게는, 이 처리 시에, 냉간 압연된 스트립이 30%보다 높은, 보다 양호하게는 40%보다 높은 변형 경화율을 갖는 두께로 행해진다.
그 후, 부품은 스트립으로부터 절단되고, 예를 들어 폴딩, 용접 등에 의해 성형할 수 있으며, 경화 처리를 행함으로써 400 내지 600℃에서 30분 내지 5시간( 바람직하게는 420 내지 550℃에서 30분 내지 2시간, 예를 들어 420℃에서 30분 또는 480℃에서 2시간) 유지할 수 있다.
또한, 열간 압연 제품은 기계적 특성에 대한 상기 처리로부터 통상적으로 기대되는 이점을 갖는 마레이징 강철의 전형적인 경화 처리가 행해질 수 있다.
본 발명에 따라, 냉간 압연되고, 선택적으로 열처리된, 적어도 70%의 마텐자이트 등급에서 파생된 제품은 적어도 2030MPa의 인장 강도값 Rm, 적어도 2000MPa의 오프셋 항복 강도 Rp0 .2, 및 적어도 1%의 연신율 A(5,65)에 도달할 수 있다. 반면에 2상 페라이트-오스테나이트 등급에서 파생된 제품은 특정 열 사이클 후에 보다 적은 기계적 특성을 갖지만, 이용 시(변형 경화, 보강 상변화 및 질화)에 동적 응력 하에서 향상된 성능을 유지한다.
이러한 특징은 적절한 열처리가 실시된 열간 압연 제품에서 최적으로 달성될 수 있다.
그 후에 제품은 피로 성능을 향상시키기 위해 (질화, 침탄, 침탄 질화, 숏 피닝 등에 의해) 표면 경화될 수 있다. 표면 경도 Hv0.1은 전형적으로 질화 공정 및 다른 작업 공정에 필요한 조건 및 당업자에게 공지된 조건 없이 적어도 950일 수 있다.
실험은 본 발명에 따른 강철의 샘플(Inv로 기재) 및 참조 샘플(Ref로 기재)에서 실시했고, 그 조성은 중량%로 표 1에 요약되어 있다. 나머지는 고려 중인 특성에 대해 중요하지 않은 철 및 제조 불순물이다. 부호 "-"는 원소가 흔적 또는 아주 적은 양으로 샘플에 포함되어 야금학적(metallurgical) 효과가 없는 것을 의미한다.
[표 1]
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표 1: 시험한 샘플의 조성
표 1의 샘플을 취한 본 발명의 강철 및 참조 강철의 제조를 하기 도식에 따라 행하여 두께 0.4mm의 스트립을 얻었다.
본 발명의 샘플은, 공업용 장치(수톤)에서 제조된 샘플 Inv 13, Inv 18, Inv 19, Inv 24, Inv 54, Inv 55, Inv 60 및 Inv 61을 제외하고, 수kg(5 내지 50kg)의 중량의 시험 주물 조각에 있어서, 우선 아크로에서 용해시키고, 이어서 VIM 및 재용해 VAR 공정의 적용에 의해, 연구 진공 유도로의 실험실에서 제조되었다.
샘플 Ref 1, Ref 2 및 Ref 4는 공업용 장치에서 제조되었다. 다른 참조 샘플 Ref 3, Ref 5, Ref 6, Ref 25, Ref 26, Ref 50, Ref 51은 본 발명의 실험실 제조 샘플과 동일한 조건 하, 실험실에서 제조되었다.
실험실 주물에서 평가된 구조 및 개재물군은 유사한 제조 시간을 통해 공업용 장치에서 얻어진 것과 매우 유사했다. 가장 미세한 개재물의 밀도 및 크기의 차이는 실험실 주물(이용된 잉곳 형태에 관한)의 이점에 비해 20%를 초과하지 않으며, 그 밖의 모든 것은 변경되지 않는다. 그러나, 연구된 주물은 상기 파라미터에 대한 차이를 상쇄시키는 방향으로 재용해되지 않는 것을 특징으로 하며, 실험실 시험 결과를 공업용 시험 결과와 합리적으로 비교할 수 있게 한다. 잉곳은 두께를 감소시키기 위해, 블루밍을 통해 슬래브로 변형되었고, 이 두께는 200 내지 100mm이다.
그 후, 슬래브를 약 1300℃로 가열한 후에 3.5mm의 두께로 열간 압연하였으며, 이는 노와 롤밀 사이의 전달 시간을 고려하여 열간 압연이 1285℃의 온도에서 발생했다는 것을 의미한다. 이어서, 금속을 산세하고, 0.4mm 이하의 두께로 냉간 압연했다. 오스테나이트화 또는 용액 어닐링 작업 후에 재결정한 후, 생산 공정의 상이한 단계에서 에이징 어닐링을 때때로 행하고, 각각 800 내지 850℃에서 행한 후에(1시간 이하), 850 내지 1200℃에서 행하고(지속시간 10분 미만), 최종적으로 420 내지 550℃에서 30분 내지 4시간 동안 행했다.
표 2는:
- 열간 압연 후, 시트 중간폭에서 취한 650㎟의 샘플에서 관찰된 표 1의 각 샘플의 가장 큰 개재물의 크기;
- 4㎛보다 큰 개재물에 대해 광학 현미경(OM)에서 650㎟의 표면에 대해 평가된 개재물 밀도;
- 및 1.5㎛보다 큰 개재물에 대해 100 내지 400㎟의 표면에서 관찰된, 공업적으로 제조된 샘플에 대한 자동화 화상 분석에 의해 주사형 전자 현미경(SEM)에서 관찰된 개재물 밀도
를 제공한다.
관찰된 입자의 최대 치수는 "D 원형"으로 표시된 등가 개재물 직경으로서 기록했다. 개재물의 "직경"은 후자가 단순한 원의 단면보다 복잡한 단면을 갖는다면 "상당 지름", 즉 원형 단면을 갖고, 관찰된 개재물의 동일한 표면적을 갖는 개재물의 직경을 의미하는 것으로 이해해야 한다.
또한, 광학 화상 분석은 유색 대조를 구별할 수만 있고, 개재물의 조성을 구별할 수는 없기 때문에, TiN(당업자의 실험에 따라 오렌지색 대비를 갖는)의 부재뿐만 아니라 4㎛보다 큰 크기의 개재물에 대한 각종 다른 평가 입자의 개재물의 밀도를 광학 현미경에서 확인할 수 있었다. 마지막으로, 200 내지 400㎟의 표면에 전계 효과 건(field effect gun)을 갖는 주사 전자 현미경(MEB FEG)에서 계수 및 자동 분석하여 개재물군을 보다 정확하게 특징화하고(각각의 배율은 ×300, ×1000, ×10000), 그 표면 밀도를 평가했다. 따라서, 공업적으로 제조된 샘플에서의 개재물의 밀도 및 유형은 3.5mm 두께의 열간 압연 스트립에서 특정되었다. 모든 밀도는 표면 밀도에 대해 조정되었다(㎟당 개재물의 수).
[표 2]
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표 2: 광학 현미경 및 주사 전자 현미경(1.5㎛보다 큰 개재물의 경우)에서의 열간 압연 샘플에서 관찰된 가장 큰 개재물의 크기, 및 열간 압연 샘플의 개재물 밀도(4㎛보다 큰 개재물의 경우)
이러한 결과로부터, 본 발명의 샘플에 대해, 재료의 조성 및 제조 방법을 조정함으로써 작은 개재물 밀도 및 비교적 크기가 큰 개재물의 완전한 부재를 달성할 수 있으며, 즉 열간 압연 제품에 10㎛보다 큰 개재물이 없으며, 최적의 개재물 밀도는 참조예와 같거나 그 미만인 것을 알 수 있다. 또한, 이러한 개재물은 참조예 1의 샘플에도 존재하지 않지만, 작은 산화물 개재물(직경 5 내지 10㎛)의 수는 피로 특성에 해로운 본 발명의 공업용 샘플(예를 들면)에서보다 현저히 높다. 참조예 2의 샘플에 대해, 이는 10㎛보다 큰 크기의 질화물을 포함하는, 지나치게 높은 질화물 밀도를 갖는다. 이 특징만으로도 충분한 피로 강도에 도달하는 것에 대한 주요 장애물이며(질화물의 크기, 유형 및 형태때문에), 이 샘플의 산화물을 검사할 필요가 없는 것으로 간주되었다.
따라서, 본 발명의 샘플은 직경이 작고 개수가 적은 개재물만을 함유한다(상대적으로 미세한 크기의 개재물은 장치의 분해능에 의해 검출 가능한 대표적인 개재물의 수를 평가하고, 1.5㎛ 초과의 치수의 정확한 추정치를 얻기 위해 주사 전자 현미경에서 개재물을 계수할 필요가 있다). 특히, Ti의 부재 및 매우 낮은 N 함량에 관련될 수 있는 Ti 질화물은 없다. 가장 큰 개재물의 개재물 밀도 및 직경이 본 발명의 최선의 경우보다 약간 높지만, 참조예 1의 샘플에서의 경우는 동일하다. 참조예 2의 샘플에 대해, 질화물(주로 Ti 질화물)이 주성분이고, 거의 연성의 형태로, 또한 우수한 피로 강도의 목적을 달성하는 것을 방해하는 과도한 크기의 형태로 함유되는 것이 확인되었다.
마찬가지로, S 함량이 증가한 Ref 4 및 Ref 5, 및 각각 Al 및 Y의 함량이 높은 Ref 3 및 Ref 6은 열간 압연 제품에서 10㎛보다 큰 크기의 산화물 개재물을 함유한다.
광학 현미경에서 개재물의 계수가 우선 시작되지만(신속성과 실행의 용이성에 대해), 개재물의 크기가 작고 그 수가 적기 때문에 곧 한계에 도달한다. 또한, 산화물, 황화물 또는 기타 유형의 입자의 개재물에 대한 본 발명에 사용된 광학 현미경은 계수 이미지가 실험 관찰자에 의해 적절히 분류되지 않으면 샘플 제조, 표면 오염 등에 의해 유도된 회색 음영 사이의 혼란을 통해 인공물을 도입할 수 있다. 따라서, SEM 및 EDX를 사용한 자동화된 개재물 계수 및 분석은 본 발명에 따라 제조된 공업용 샘플에서 개재물의 표면 밀도의 보다 신뢰성있는 표현을 달성하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명의 샘플은 참조예 1보다 작은 최대 크기를 갖는 개재물을 나타낼 수 있지만(Ti를 함유하지 않음), 본 발명의 대부분의 샘플은 추가로 주사 전자 현미경에서 평가된, 개재물 밀도를 나타내며, 이는 참조예보다 낮다(동일 조건에서 평가됨). 따라서, SEM 관찰에서 1.5㎛보다 큰 직경을 갖는 개재물의 밀도는 참조예 1보다 2배 이상 낮고, 또한 공업용 주물에서 관찰된 가장 큰 입자의 크기는 상기 참조예에서 관찰된 것보다 작다(약 1㎛).
표 2는 본 발명의 강철의 개재물군에 대해 최적의 조성 범위를 특정할 수 있게 한다.
본 발명의 샘플 Inv 9 내지 13은 최대 4%의 Cu(본 발명에 따라 제조 방법을 제어하여 잔류 원소가 존재할 때) 개재물의 최대 크기가 제어되는 것을 시사한다.
반면, 샘플 Inv 14 내지 19는 2% 이하의 Nb 함량, 및 이 조성 범위 내에서, 0.007% 미만의 탄소 함량을 갖고, 10㎛보다 큰 크기의 탄화물의 형성을 막거나, Cr 등의 탄화물 생성 원소의 첨가를 선호하는(Nb 존재 하에서 높은 탄소 수준을 가능하게 함) 바람직한 조성을 시사한다.
샘플 Inv 20 내지 24는 10㎛보다 큰 크기의 개재물의 형성을 촉진하지 않도록 망간 함량이 4% 이하이며, 이 함량을 초과하면 자유 탄소(바람직하게는 10ppm 미만)의 비율을 정확하게 제어해야 할 필요성을 시사한다.
Co가 적은 샘플(알루미늄을 첨가하고, 선택적으로 규소 및/또는 크롬을 첨가), Ref 25, Ref 26, Inv 27 내지 34, Inv 39 내지 49, Inv 52, Inv 53, Inv 56 내지 59, Inv 61, Ref 50 및 Ref 51은 직경이 10㎛ 이하(특히 8㎛ 이하)의 개재물을 갖고, 특히 산소 함량은 16ppm 미만이다.
당업자는 냉간 가공이 개재물의 크기를 분획화를 통해 하향으로만 영향을 미치지만, 어떤 경우에도 이들 치수를 증가시킬 수는 없는 것을 알고 있다.
본 발명의 등급은 그 본질적인 화학 조성을 통해, 생성 시에 질화물을 형성하지 않고, 잔류 개재물의 크기 및 유형, 특히 산화물을 제어할 수 있는 이점을 갖는다. 사용된 원재료 및 적용된 공정을 신중히 제어함으로써, 잔류 원소 N, S, C 및 P의 함량을 낮추고, 액체 금속의 탈산에 의해, 형성된 산화물 입자는 10㎛ 이하, 바람직하게는 8㎛ 이하이고, 상술한 공정 범위에서 얻어진 적절한 조성을 갖는다. 강철의 조성에 따라, 알루미늄 산화물이 형성되고, 예를 들어 Al과 Mg의 혼합 산화물(이 원소는 불가피하게 제조 장치의 슬래그 및 내화 물질로부터 유래됨) 또는 알루미나 단독뿐만 아니라, Si, Ca, Mg 산화물 또는 기타 혼합 산화물을 형성하고; 때로는 몇몇 미세 황화물 또는 탄화물이 이러한 개재물군의 토대가 된다.
각종 샘플의 중요한 기계적 특성은 표 3, 4 및 5에 요약되어 있으며, 표 3은 열간 압연 단계의 샘플에 대한 것이고, 표 4는 침전 경화를 야기하는 에이징 및 어닐링 후의 열간 압연 단계의 모든 샘플에 대한 것이며, 표 5는 냉간 압연 및 에이징 단계(480℃에서 3시간 동안 참조 처리)의 모든 샘플을 특징짓는다. 특성은 스트립의 압연 방향에 대해 길이 방향으로 측정되었다. 이러한 특성은 비커스 HV 10 경도(열간 압연 샘플), 에이징된 열간 압연 샘플에 대한 최종 기계적 인장 강도 Rm (MPa로 나타냄), 오프셋 항복 강도 Rp0 .2(MPa로 나타냄), 에이징 단계 및 비에이징 단계의 냉간 압연 샘플에 대한 균일 연신율 Ar(%로 나타내고, 길이 L0의 시험편에서 초기 단면적 S0의 제곱근의 5.65배에 해당하는 값)에 있어서 측정되었다.
[표 3]
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표 3: 열간 압연 상태의 제조된 샘플의 비커스 Hv 10 경도
[표 4]
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Figure pct00010
표 4: 열간 압연 및 에이징 상태의 샘플의 인장 강도 Rm
[표 5]
Figure pct00011
표 5: 압연 후의 냉간 압연 상태, 및 냉간 압연 및 에이징 상태의 샘플의 기계적 특성
에이징된 열간 및/또는 냉간 압연 상태의 본 발명의 샘플에서 얻어진 기계적 특성은 참조예와 비교하여 거의 유사하다. 따라서, 본 발명의 등급은 높은 기계적 특성을 갖는 경제적 매력(Ti, Co 등의 비용을 감소시키는 저비용 재료)을 결합한다. 각 합금 원소 Nb, Cu, Mn, W, Ta, V에 대해, 1950MPa보다 높은 에이징 상태의 궁극의 인장 강도는 조성 및 수행 방법을 조정함으로써 접근 가능하다.
표 4는 첨가 원소의 조정된 함량에 대한 열간 압연 상태에서의 Rm>2000MPa의 값을 나타내며, 마텐자이트 구조가 에이징될 수 있도록 한다(예를 들어, Nb는 샘플 Inv 14 내지 19를 통해 목적의 경화 특성을 나타내지만, 반면 Mn은 4% 이하의 함량 및/또는 지배적인 오스테나이트의 형성을 방지하기 위해 첨가된 Cr 함량의 제어를 제시함). 또한, 본 발명의 등급 Inv 27 내지 49, Inv 52 및 Inv 61은 참조예 Ref 1 및 Ref 3의 등급과 적어도 등가의 에이징 상태의 기계적 특성에 도달하기 위해 9% 초과, 바람직하게는 15% 초과의 Co＋Mo 함량을 제안한다.
신중한 공정 조건에 의해 제어된 개재물과 결합된 기계적 특성 사이의 타협은 피로 응력을 받는 응용에 대한 재료의 질화 후에 향상된 표면 특성과 함께 진행되는 본 발명의 혁신적인 특성을 나타낸다.
에이징 조건을 열간 및 냉간 압연 제품에서 시험하여 (표준화 또는 용액 어닐링 후의)최적화를 달성했다.
환원성 분위기 중, 850℃에서 1시간 동안의 용액 어닐링을 각 등급에 미리 행하여 균일한 구조를 제공했다. 이러한 어닐링된 재료에 대해 상이한(시간-온도) 쌍을 실험하여 표적 응용 및 준비된 등급에 적합한 에이징 조건을 특정했다.
시험된 에이징 조건에 따라, 아르곤 하에서 420 내지 550℃에서, 최적값은 에이징 후, 및 상 존재 하에서 경도에 관해 특정되었다.
V를 함유하는 등급 Inv 1 내지 4는 참조예 1 및 2에서 통상적으로 사용되는 것과 동일한 에이징 조건을 나타내며(예를 들어 450 내지 500℃에서 3시간 이하의 처리), 4% 이하의 V 함량에 대해 1900MPa보다 높은 에이징 상태에서 얻어지는 Rm값을 허용하고; Ta를 함유하는 등급 Inv 5 내지 8은 유사한 에이징 조건에서 첨가된0.5% 이후의 Ta에 대한 향상된 기계적 특성(Rm>1940MPa)을 나타낸다. Cu를 함유하는 등급 Inv 9 내지 13은 500℃ 영역에서 2시간 이하의 처리(또는 480℃에서 3시간)에 최적화된 에이징 조건을 나타내며, Cu의 2% 첨가에 덧붙여, 1940MPa보다 높은 에이징 상태에서 Rm값을 얻을 수 있고; Cr(<2%) 및 Mn(<1%)의 존재 하에서 구조 경화, 즉 Co＋Mo＋Cu＋Cr＋Mn<25%의 함량으로 에이징 시에 이러한 성능 수준이 증가된다. Nb를 함유하는 등급 Inv 14 내지 19는 적은 비율의 Nb가 첨가되자마자 에이징 후 Ref 2보다 높은 기계적 특성을 나타내며, 이는 30분 내지 5시간의 시간 동안 420 내지 550℃의 에이징 조건의 광대한 영역에 걸쳐 있다. 450 내지 500℃에서 2시간 동안의 최적의 처리가 제안된다.
Cr과 Mn의 제어된 비율로의 첨가는 에이징 경화를 증가시킨다. 그러나, 이들 등급은 개재물 클러스터 또는 본 발명에 의해 정해진 최대값보다 큰 크기의 입자의 형성을 방지하기 위해 Nb의 함량에 대한 제어를 필요로 한다. 따라서, 4% 이하의 Nb 함량이 부과된다.
현저한 양의 Mn을 함유하는(0.19% 초과) 등급 Inv 20 내지 24, 및 Ref 25 및 26은 2상이 될 수 있는 등급을 형성하며, 최적의 에이징을 달성하기 위해 얻어지는, 대부분이 마텐자이트 구조인 것을 필요로 한다. 따라서, Mn 함량이 상대적으로 제한된 등급(흔적≤Mn≤4%)은 참조예 1 및 2에서 통상적으로 사용된 것과 동일한 에이징 조건(예를 들어, 450 내지 500℃에서 3시간 이하의 처리)으로 Rm>1940MPa의 값에 대한 접근을 허용한다. 이러한 제어된 Mn의 비율로, Al, Si 또는 Cr의 제어된 첨가는 마텐자이트 구조가 에이징 전에 유지된다면 에이징 경화를 증가시킨다.
등급 Ref 25 및 26은 Mn 함량이 13.0%를 초과하기 때문에 본 발명의 범위 밖이다. 표 2에 기재된 바와 같은 개재물군은 최대 개재물 크기에 대해 허용 가능한 한도에서 유지되지만 최적은 아니다: 가장 큰 개재물은 10㎛의 상당 지름을 갖고, 1.73 및 1.75 개재물/㎟의 개재물 밀도는 이러한 크기 등급 중에서 가장 높다. 표 4는 열간 압연 및 에이징 상태에서의 Rm값이 명백히 낮은 것을 나타낸다(489 및 544MPa).
참조 강철과 같은 본 발명의 강철에서, 마레이징 강철의 기계적 특성은 Co 및 Mo(및 기타 첨가 원소)에 의해 공동으로 야기되는 에이징 경화에 기초한다. 따라서, 낮은 함량의 Co(전형적으로는 Co<5%) 및/또는 Mo(전형적으로는 Mo<5%)로는 에이징 후에 1530MPa보다 큰 Rm값을 얻을 수 없다. 보다 높은 비율의 Co(5 내지 16%) 또는 Mo(3 내지 9%)를 사용하면 보다 높은 수준의 기계적 특성(인장 강도, 피로 한도 등)에 접근할 수 있다. 이러한 경향은 샘플 Inv 39 내지 49(2 내지 7%의 Co 함량)의 특징화에 의해 확인되며, 이는 Al, Si 또는 Cr의 첨가는 관련 함량, 즉 Co: 1.0 내지 10.0% 및 Mo=약 5%에 대한 Rm의 보상을 허용하지 않는 것을 나타내고; 1800MPa의 에이징 후의 최대 인장 강도 Rm은 Al 최대 1%, Si 최대 0.13%, Ti 최대 0.1%, 또는 Cr 최대 0.5%의 첨가에 관계없이 초과될 수 없다.
본 발명의 목적은 목표로 하는 성능에 따라 선택된 원소 Co 및 Mo의 초기 함량을 통해 비금속(base metal)에 부여된 기계적 특성을, 개재물군 및 재료의 피로 거동을 악화시키는 일 없이, 저비용으로 조정하는 것이다. 본 발명의 많은 실시예에서, 특히 양호한 피로 거동을 보장하기 위해, 규정되고 제어된 크기의 개재물을 추가로 하여, 에이징 후의 1900MPa보다 높은 인장 강도 Rm값을 목표로 하여 얻어진다. 내구성 및 기계적 특성에 대한 다른 목표는 원소: 특히, Co, Mo, W, Cu, V, Nb, Mn, Si, Al, Cr의 함량을 조정함으로써 본 발명의 상이한 변형을 고려하여 달성할 수 있다.
예를 들어, 상대적으로 많은 양의 W 및 Al을 함유하는 등급 Inv 27 내지 38은 바람직하게는 0.8%보다 높은 W의 함량 및 10%보다 높은 Co 함량의 에이징 후의 Ref 2보다 높은 기계적 특성을 나타낼 수 있다. 구조 경화와 함께 Al 또는 Cr을 첨가하면 에이징 후의 상기 성능이 향상된다. 전형적으로, 등급 Ref 1 및 2에서 통상적으로 사용된 것과 동일한 에이징 조건으로는 Inv 37 및 Inv 38의 조성에 대해 에이징 상태에서 1940MPa보다 높은 Rm값을 얻을 수 있다.
등급 Inv 48 및 Inv 49는 허용 한도에 가까운 Ti 함량(0.109%)을 갖고, 이는 반올림 및 일반적인 분석 정밀도에 대해 0.1%에 상당하는 것으로 간주될 수 있는 것을 유의해야 한다. 그것들은 Rm값에 대해 최선의 순위를 매기지 않으며, Inv 48은 최적이 아닌 허용 가능하며 개재물 밀도와 접하는 최대 개재물 상당 지름을 갖는다. 이러한 등급은 Ti에 대한 0.1%의 한도가 본 발명의 범위 내에서 유지되도록 유의해야 한다는 것을 나타낸다.
등급 Ref 50 및 Ref 51은 허용 가능한 한도(0.002%)를 초과하는 S 함량(0.004 및 0.0053%)을 갖는다. 따라서, 그 개재물군은 최적이 아니다. Ref 50은 10㎛의 최대 개재물 상당 지름을 가지므로, 허용 가능하며 0.81 개재물/㎟의 개재물 밀도에 접하며, 이는 상대적으로 평균이다. Ref 51은 보다 작은 개재물을 갖지만, 개수는 더 많다. 열간 압연 및 에이징 상태의 Rm값은 1700 내지 1800MPa이며, 이는 최적은 아니다. 그리고, 너무 높아서 열간 가공을 어렵게 만드는 이러한 S 함량에 의해 유도된 결정립 경계의 약화는 바람직하다.
Inv 52 및 Inv 53은 S 함유량이 낮고 본 발명에 부합하는 것을 제외하고는, Ref 50 및 Ref 51과 비교 가능하다. 따라서, 열간 압연 및 에이징 상태에서의 Rm은 다소 향상되고, 보다 양호한 내피로성 및 보다 양호한 열간 가공성을 갖는다.
Inv 54 및 Inv 55는 높은 Mo 함량(약 9.9 및 11.8%)을 특징으로 한다. 이들은 우수한 기계적 특성을 갖는다. 본 발명의 다른 실시예에서보다 약간 높은 C, Al 또는 Cr의 함량은 최적이 아닌 경우에도 허용 가능한 품질/가격 비율을 제공한다. 이러한 실시예는 기계적 특성에 미치는 Mo의 영향을 나타내지만, 본 발명에 의해 부분적으로만 경제적 목표를 만족한다.
Inv 56은 높은 Al 함량을 갖는 등급을 나타낸다. Inv 57은 Cr을 첨가하고, Inv 58은 Cr 및 Zr을 무시할 수 없는 양으로 첨가한다. 기재된 첨가 원소에 의해, 이들 실시예는 상술한 바람직한 함량으로 최적화될 수 있는 목적의 특성을 나타낸다.
Inv 59는 높은 함량의 Si 및 Y를 갖는다.
Ref 3은 Al 함량이 너무 높아서 너무 크고 제거할 수 없는 개재물을 함유해, 피로 응력이 가해지는 목표의 응용에 해롭다.
Ref 4 및 Ref 5는 너무 많은 S를 함유해서 너무 많은 황화물을 형성하며, 이는 산화물에 대해 발아 위치로서 추가적으로 작용함으로써, 열간 압연 제품 상의 너무 큰 개재물의 존재를 설명한다.
Ref 6은 액체 금속의 침전에 의해 제거될 수 없는 너무 큰 크기의 산화된 개재물을 형성하는 과도한 Y 함량을 갖는다.
Inv 60은 Ca의 강력한 존재를 나타내고, Inv 61은 Mg의 강력한 존재를 나타낸다. 이들은 본 발명에서 이러한 2개의 탈산화제가 내화물 및 정제의 특성의 관점에서 당업자에게 공지된 규칙에 유의하면 무시할 수 없는 양으로 사용될 수 있는 것을 나타낸다.
여기서, 본 발명의 등급은 기계적 특성을 향상시키는 에이징 조건과 양립할 수 있지만, 또한 공정과 관련 비용의 면에서 용이하게 실시할 수 있는 것은 주목할만한 점이다. 달성된 특성의 안정성, 특히 경도는 종래의 등급에서 2 내지 5시간 지속되는 처리로 얻어진 것과 동등하거나 유사한 특성을 얻기 위해 단시간(전형적으로는 30분)의 어닐링 조작을 행할 수 있게 한다. 열처리에서의 단순성 및 절약성의 이러한 품질은 본 발명의 목표로 하는 경제적 등급에 특히 유리하다.
본 발명의 신규한 등급은 강력한 피로 응력이 가해지도록 의도된, 소위 "무제한" 내구성의 일부 응용에 대해 최적화될 수 있는 목적의 기계적 특성(경도, 항복 강도, 파단 강도 등)을 갖는다. 따라서, 본 발명에 따라 최적화된 에이징의 조건 및 개재물군으로, 연속적인 표면 처리(질화, 침탄 질화, 침탄, 숏 피닝 등)에 의해 동적 항복 강도, 예를 들어 피로 하에서 개선된 특성을 달성할 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 이들 등급의 개선된 특성은 또한 표면 압축 처리 후에 시험되었다. 피로가 가해진 얇은 두께의 재료에서는, 표면 균열의 개시를 지연시키는 응력이 가해지기 전에 질화 처리가 행해졌다. 이 압축 처리는 그 자체로 공지된 숏 피닝에 의해 행할 수 있다.
기체 분위기(분해된 NH3 분위기) 중, 30 내지 90분 동안 420 내지 480℃에서의 처리를 포함하여, 본 발명의 등급에 대해 각종 질화 조건을 시험했다.
그 후, 질화층은 각종 코어 내에서 질소의 확산에 의해 형성되어, 글로 방전 분광분석법(GDS)에 의한 화학적 공격 또는 깊이 프로파일링에 의해 평가된, 수십㎛의 특징적 두께를 형성했다. 이들은 때로 강철의 조성 및 질화 조건에 작용함으로써 필요하다고 판단되는 경우에 화학적 특성을 조정할 수 있는 미세하고, 균일하게 분포된 침전물을 함유한다.
도 1은 얇은 부분 투과 전자 현미경에 의해 특징지어지는, 420℃에서 30분 동안의 질화 후의 샘플 Inv 15에서 얻어진 경화상의 밀도를 나타낸다. 경화 침전물은 본질적으로 균일한 분포 및 80 내지 400nm의 크기를 갖는 MoxNby(x=약 2y)이다. Nb 및 Mo의 몇가지 탄화물 또한 발견되며, 특정 화학량론 및 격자상수를 갖는 보다 작은 크기의 질화물이 발견된다.
조사된 시간 및 온도 범위에 걸쳐, 본 발명의 등급은 질화 후에 개선된 표면 특성을 나타낸다. 표 6은 동일한 조건(3회의 Hv 0.1 표면 측정의 평균값) 하에서 마이크로 압입 가공을 통해 평가된 경도 수준의 예를 나타낸다. 각종 질화 조건은 분해된 NH3 가스 질화 하에서 조사되었고; 이러한 조건은 유사한 특성을 얻기 위해 이온 질화, 침탄 질화 등에도 적용될 수 있다.
[표 6]
Figure pct00012
표 6: 상이한 질화 조건 하에서의 최외측 표면 마이크로 압입 가공에 의해 평가된 평균 Hv0-1 경도값
거친 표면과 국부 자국이 있는 샘플 상에서 시험을 행할 때에, 이러한 유형의 시험에 대한 측정 불확실성이 높은 것을 이해해야 한다. 따라서, 표 7의 결과는 일반적인 경향으로 해석해야 한다.
따라서, 우수한 기계적 특성, 제어된 재료비 및 제어된 개재물군에 더하여, 본 발명의 샘플은 참조예 1 및 2의 샘플과 비교하여 향상된 수준의 표면 경도 및 향상된 내마모성을 야기하는 질화 가능성을 나타낸다. 결과적으로, 참조예 1 및 2와 유사한 최외측 표면 경도 수준을 기대할 수 있고(예를 들어, Hv0.1>900), 심지어 본 발명의 일부 등급에 대해, 50 Hv0.1 초과의 최외측 표면 경도의 증가는 감소된 질화 시간에 의해 접근 가능하다. 따라서, 특별히 요구되지 않는 적절한 질화 조건 하에서 본 발명의 등급에 의해 1000 Hv0.1(심지어 1050 Hv0.1) 초과의 최외측 표면 경도 수준에 도달할 수 있다.
그러나, 피로 응력을 받는 일부 응용의 경우, 내부 인터페이스 또는 최외측 표면의 약화를 방지하기 위해, 재료의 에이징 코어(Hv10 경도)에 비해 너무 높은 표면 경도 수준(Hv0.1 경도)에 도달하지 않는 것이 좋다. 이러한 목적을 위해, 재료의 깊이에서 규칙적인 확산을 갖는 질소 프로파일이 예리한 확산 프로파일보다 바람직하여, 표면에 이종의 주요 침전 영역이 존재하게 된다. 강철에서, 이러한 영역은 "복합층"으로 알려져 있으며, 예를 들어 매우 단단한, 깨지기 쉬운 철 질화물로 형성된다. 이러한 맥락에서, 가스 질화 조건의 존재는 본 발명의 샘플에 대해 입증되었고, 최외측 표면 상에 철 질화물이 형성되는 것을 방지하면서, 가동 중일 때 동적 응력 하에서 개시 균열을 지연시키기에 충분한 표면 응력을 유지한다(목표로 하는 표면 경도의 영역).
상이한 질화 조건(온도, 시간)에 대한 최외측 표면에 도달한 최소 및 최대 경도값(Hv0.1 경도)을 도 2에 나타낸다. 본 발명에 따라 존재하는 경화 원소의 각 계열에 대해 900 Hv0.1보다 높은 최외측 표면 경도 수준에 도달할 수 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 상술한 참조예의 피로 표면 특성과 적어도 동등한 피로 표면 특성을 달성할 수 있다.
Cr을 정량 첨가한 공업용 툴링에서 생성된 Mn 또는 Cu를 갖는 등급은 Cr이 없는 본 발명의 등급과 비교하여 질화 후의 최외측 표면 경도가 증가할 수 있고, 경화 원소(Ta 등, Inv 8 참조)와 함께 규정된 비율의 Al을 첨가함으로써 유사한 효과를 기대할 수 있는 것을 알 수 있다.
따라서, 상술한 목표로 하는 기계적 특성을 얻기에 충분한 Co 및 Mo 수준으로, 본 발명은 하기 기준으로 각 등급의 군에 대해 900 HV0.1보다 높은 최외측 표면 경도값을 달성할 수 있는 것을 나타낸다:
- 경화 원소의 함량이 0.5% 미만인 경우에 바나듐을 갖는 등급에서 900 Hv0.1 미만의 값이 관찰되었으며; 이 값보다 높은 경도값은 최외측 표면에서 예상되고;
- 본 발명에 따른 탄탈을 갖는 등급(표 7의 Inv 6 내지 8)에 대해, 940 Hv0.1보다 높은 경도값은 3% Ta의 첨가로 최외측 표면에 도달했으며(조정된 질화 조건을 가짐);
- 또한, Cu를 갖는 등급은 경화 원소의 2% 첨가 및 Cr과 Mn의 존재(Inv 13) 시와 같이 최외측 표면에서 증가된 경도 수준(및 잔류 응력)을 나타냈고; 이들 원소는 표면에서 질소 용해도를 촉진시키며;
- 반면에, 발명예 14 내지 18의 등급은 바나듐 수준이 2% 미만으로 최외측 표면(복합층 없음)에서 충분한 경도 수준을 얻는 것을 나타내고;
- 기계적 특성/개재물군 사이의 양호한 절충안을 나타내는 Mn을 갖는 등급은 Cr의 존재 하에(Inv 24) 최외측 표면에서 향상된 경도 수준을 나타내며;
- W 및 Al을 갖는 등급의 시험(Inv 38 및 Ref 51)은 최외측 표면에서 높은 경도 수준에 도달할 수 있는 질화 조건을 아직 결정하지 못했다.
마지막으로, 이러한 접근 가능한 높은 표면 경도값은, 코어에 대한 표면의 압축을 허용하는 제어된 잔류 응력(X선 회절에 의해 평가됨)을 수반함으로써, 표면 균열의 개시를 지연시키는 것을 알 수 있었다.
도 3은 본 발명의 Ref 1, Ref 2, 및 각종 샘플에 대해, 질화 압연 시트의 표면 상의 잔류 압축 응력의 정성적 평가를 제공한다. 각 샘플에 대해, 온도와 질화 시간의 변화에 따라 실시된 모든 시험에 대해 평가된 압축 응력의 최소값 및 최대값이 제공된다. 질화층 내의 잔류 응력의 평가는 하기 파라미터를 갖는 X선 회절에 의해 샘플의 표면에서 행해졌다: χ는 0 내지 51°로 상이하며, 측정 간격 1초, 0.1피치당 0 내지 0.6의 sin2 (ψ). 이 조건에서 얻은 값은 Fe 라인의 위치 변화를 모니터링하여 재료의 표면의 응력 수준을 결정할 수 있다. 본 발명의 샘플의 잔류 응력은 참조예 1의 샘플에서 관찰된 것과 비교하여 개선된 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명을 적용할 때, 질화층의 특성을 제어하는 것이 보다 용이하며, 따라서 이 층을 추후 제품의 예상되는 용도의 특정 요구에 적용하는 것이 보다 용이하다. 따라서, 바람직하다고 간주되는 경우, 질화층에서 일반적으로 "복합층"이라 불리는 상의 최외측 표면에 존재하는 것을 피하는 것이 용이하다. 이들 상은 철 질화물, 특히 유형 Fe4N, Fe2N, Fe2N1-x의 침전에 기인한다.
일부 샘플(참조예 Ref 1, 및 발명예 Inv 13, Inv 18, Inv 21 및 Inv 24)의 질화층의 특징화는, "경도계 시험"에서 유래되어 저하중이 적용됨에 따라 상이한 "스크래치 시험"으로 알려진 시험을 행함으로써 완료되었다.
이들 시험에 대해, 구형의 원뿔형 팁이 Rockwell C 경도 시험용 다이아몬드팁과 같이, 질화층/기판 시스템을 통해 가압되어(각도 120°, 팁의 곡률 반경 100㎛), 팁에서 증가하는 하중 하에서 일정한 기판 이동 속도를 적용한다.
하중의 적용 하에서 코팅의 열화는 재료의 탄성 및/또는 플라스틱 압입 가공 응력, 마찰 응력 및 내부 잔류 응력의 조합이다.
저하중 하에서, 이러한 응력은 코팅 표면의 인장 또는 압축 균열의 원인일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 기판에 계속해서 부착된다.
스크래치 시험은 재료에 마이크로 균열이 전파되는 경우 음파를 감지할 수 있는 비교 테스트이며, 압박된 압입 가공 툴의 압입 가공 깊이를 검출하여(초기에 촉진된 표면에 관해), 시험 후의 압입 가공 경로에서 코팅의 잔류 깊이의 평가를 허용한다. 후자의 평가는 증가하는 저하중의 적용 후에 코팅/기판 시스템 또는 표면/기판 시스템의 탄성 복귀를 평가할 수 있게 한다.
각 시스템에서, 10mm의 질화 표면 위에 0.03 내지 10N까지 증가하는 하중을 적용함으로써, 1mm 간격으로, 질화 샘플의 표면에서 3회의 연속적인 측정을 실시했다.
한편, 본 발명의 각종 샘플에 대해, 결과는 수직력 또는 압입 가공 깊이의 평가의 관점에서 거의 상이하지 않지만, 그럼에도 불구하고, 본 발명의 질화층의 일부 특징은 차이를 나타낸다.
예를 들어, 도 4는 질화 샘플 Inv 21 및 Inv 24에 대한 스크래치 시험(각각 기체 분위기 중, 480 및 450℃에서 30분 동안 시험) 후의 압입 가공 깊이(현저하게 감소하는 곡률)와 잔류 깊이 사이의 상대적인 차이를 통해 스크래치 시험 후의 질화층/기판 시스템의 탄성 복귀를 나타낸다.
Inv 21은 Cr의 함량(0.007%)이, 오직 사용된 원재료에 함유된 불순에 기인하는 Mn(1.970%)을 함유하는 실시예이다. Inv 24는 1.930% Mn을 함유하는 실시예이며, 따라서 Inv 21과 유사한 함량이지만, 0.902%의 Cr 함량과 관련되며, 따라서 Cr의 매우 현저한 첨가에 상당한다. 이들 두 샘플은 스크래치 시험의 가압 단계 동안 압입 가공 깊이에 대해 유사한 결과를 제공하지만, 곡선은 Inv 24보다 Inv 21에 대해 더 불규칙적이다.
도 5는 2개의 동일한 질화 샘플 Inv 21 및 Inv 24에 대한 스크래치 시험 시의 음향 방출의 관련 결과를 나타낸다. 여기서 차이는 명백히 더 현저하며, 이러한 방출은 Inv 24보다 Inv 21에서 더 높다.
따라서, Cr의 첨가와 관련된 Mn의 첨가는 평가된 깊이에서 보다 적은 노이즈를 나타내고, 질화된 Inv 24의 음향 방출을 현저히 감소시킨다(도 5).
이러한 거동은 Cr을 함유하는 본 발명의 다른 등급에서도 관찰되었다.
따라서, Cr의 현저한 존재는, 사용 시에 특히 국부 러빙(rubbing), 가압 또는 마찰이 가해지는 피로 응력 부품의 경우에, 저하중(<10N)의 적용 하에서 본 발명의 등급의 질화층의 잠재적 균열을 감소시킨다.
마찬가지로, 도 6은 샘플 Ref 1과 비교하여, 질화 샘플 Inv 13, Inv 18, Inv 21 및 Inv 24에 대한 스크래치 시험 후의 질화층/기판 조립의 탄성 거동을 나타낸다(샘플 당 행해진 세가지 시험에 대한 평균 곡선, Inv 13, Inv 18, Inv 21 및 Ref 1에 대해서는 각각 기체 분위기 중, 480℃에서 30분 동안, Inv 24에 대해서는 450℃에서 30분 동안 처리됨). 잔류 깊이의 곡선의 X축에서 곡선을 오프세팅하는 것은 시험 후의 잔류 소성 변형을 나타낸다.
도 6은 Ref 1에서 얻어진 질화층과 비교하여, 본 발명의 샘플의 질화층의 증가된 탄성 거동을 나타낸다. 압입 가공 깊이 및 잔류 깊이의 곡선 사이의 차이에 의해 평가된 탄성 복귀는 Cu(Cr 또한 함유하는 Inv 13) 또는 Nb(Inv 18)를 함유하는 샘플에 대해 현저히 증가한다. 이러한 샘플에 대해서는 약 15㎛, Mn(Inv 21) 및 Mn＋Cr(Si 또한 함유하는 Inv 24)에 대해 약 13㎛ 두께의 편차가 있으므로, Ref 1보다 2배 더 높은 편차가 있으며, 이들 합금 원소를 함유하지 않고 본 발명의 시험된 샘플(13% 정도)보다 높은 Co 함량(16.50%)을 갖는다.
또한, 평가된 잔류 깊이 rd는 본 발명의 샘플 Inv 13, Inv 18, Inv 21, Inv 24에 대해 작으며, Ref 1보다 약간 양호하다.
이러한 거동은 본 발명의 질화층에 대한 개선된 탄성 복귀의 표시이며, 이는 기판/질화층 조립체의 소성 변형을 감소시킬 수 있기 때문에, 부품에 피로가 가해지는 용도에 대해 주요 목적이며, 따라서 정확한 치수를 필요로 하는 조립체의 소성 변형에 의해 일부 용도에서 발생하는 러빙 및 마찰이 감소한다.
따라서, 냉간 압연 마레이징 강철에서 중첩된 링으로 형성되고, 엔진 전달 토크에 의해 굽힘 및 인장 피로를 받는 CVT 벨트에 적용하기 위해, 각 링 사이의 틈새는 조립체의 윤활을 보장하고, 소성 변형을 허용하지 않으며, 이는 반복적인 응력 하에서 링을 손상시킬 위험이 있다. 각각의 응력 순환 후, 본 발명의 질화 물질은 소성 변형이 적고, 경시에 따라 부품의 축적된 소성 변형을 유발하지 않으며, 이는 장기간에 걸쳐 참조 질화 물질의 피로 수명을 악화시킬 수 있다.
도 6은 본 발명의 샘플에 의해 초래된 것과 비교되는 Ref 1로부터 파생된 질화층의 저하중, 10N 하에서 더 큰 소성 변형을 확인한다. 이는 잔류 침입 깊이의 상이한 곡선의 수평축 0으로부터 오프셋에 의해 증명된다.
Ref 1은 (상대적인 압입 가공 깊이로 나타낸 바와 같이)스크래치 시험에서 본 발명의 등급보다 덜 변형된 것처럼 보이지만, 관련된 변형 매커니즘은 완전히 동일한 것은 아니며, 이 하중 후에 잔류 응력은 동일한 효과를 발생시키지 않는다. 예를 들어, 시험 동안에 Ref 1에서 (평가된 압입 가공 깊으로부터)발생한 변형은 보다 작게 보이지만, 시험 후의 결과는 본 발명의 샘플과 비교하여 증가된 소성 성분을 나타내며, 이는 본 발명이 주로 목표로 하는 응용에 해롭다.
본 발명의 샘플에서 관찰된 압입 가공 깊이는 저하중에서 보다 적은 탄성 복귀를 나타내는 Ref 1과 달리, 본질적으로 탄성이 있음을 입증한다.
제어된 개재물군과 강철의 조성에 고유한 기계적 특성과 관련된, 질화 표면의 이러한 거동 평가 기준은 본 발명과 관련된 일반적인 유형의 마레이징 강철에서 실시된 이전의 연구에 의해, 특히 CVT형의 트랜스미션 벨트에서의 사용의 관점에서, 입증된 것은 아니다.
일반적으로, 상이한 질화 조건 하에서의 본 발명의 강철은 질화층이 하기 측면에서 보다 용이하게 제어되는 한 종래 기술의 참조 강철과 동등하거나 심지어 증가된 경제적 성능 및 사용 특성을 나타낸다:
- 특히 복합층의 존재 또는 부재에 관한, 조성;
- 두께;
- 제공된 질화 조건 하에서 도달 가능한 경도 수준;
- 층의 두께 내의 분포, 질소 함량의 분포, 침전된 상의 분포, 유형 및 그 분포, 경도 수준, 잔류 응력;
- 저하중 응력 하에서, 이들 질화층에서 유도된 소성 변형의 감소된(실질적으로 0) 수준;
- 질화가 플라즈마 질화 또는 특히 가스 질화인지 여부에 대한, 참조 등급의 것과 동등한 특성을 얻는 질화의 공업적 실현의 용이성 및 경제성.
본 발명의 우선 적용은 특히:
- 열간 압연 또는 열간 성형 반제품에서 파생된 제품: 일반적으로 터빈 샤프트 또는 트랜스미션 부품; 회전 기계의 블레이드(풍력 터빈, 원심분리기 등);
- 냉간 압연 시트 또는 스트립에서 파생된 제품: 차량 변속 벨트 또는 공작 기계와 같은 회전 기계의 성분, 특히 CVT형의 자동 차량 트랜스미션용.

Claims (23)

  1. 하기 조성을 중량%로 갖는 강철로서:
    - 10.0%≤Ni≤24.5%, 바람직하게는 12.0%≤Ni≤24.5%;
    - 1.0%≤Mo≤12.0%, 바람직하게는 2.5%≤Mo≤7.0%;
    - 1.0%≤Co≤18.0%, 바람직하게는 4.0%≤Co≤18.0%,　보다 바람직하게는 7.0%≤Co≤16.0%, 더욱 바람직하게는 8.0%≤Co≤15.0%;
    - 14.0%≤Mo＋Co＋Si＋Mn＋Cu＋W＋V＋Nb＋Zr＋Y＋Ta＋Cr＋C＋Al＋B＋Ti＋N≤29.0%, 바람직하게는 15.0%≤Mo＋Co＋Si＋Mn＋Cu＋W＋V＋Nb＋Zr＋Y＋Ta＋Cr＋C＋Al＋B＋Ti＋N≤27.0%, 보다 바람직하게는 17.0%≤Mo＋Co＋Si＋Mn＋Cu＋W＋V＋Nb＋Zr＋Y＋Ta＋Cr＋C＋Al＋B＋Ti＋N≤26.0%;
    - 21.5%≤Ni＋Co＋Mo≤47.5%, 바람직하게는 25.0%≤Ni＋Co＋Mo≤40.0%;
    - 흔적(trace)≤Al≤4.0%, 바람직하게는 흔적≤Al≤2.0%;
    - 흔적≤Ti≤0.1%;
    - 흔적≤N≤0.010%;
    - 흔적≤Si≤4.0%, 바람직하게는 ≤2.0%;
    - 흔적≤Mn≤13.0%, 바람직하게는 흔적≤Mn≤4.0%; 보다 바람직하게는 0.14%≤Mn≤4.0%;
    - 바람직하게는 Si＋Mn≥0.13%;
    - 흔적≤C≤0.03%;
    - 흔적≤S≤0.0020%, 바람직하게는 흔적≤S≤0.0010%;
    - 흔적≤P≤0.005%;
    - 흔적≤B≤0.01%;
    - 흔적≤H≤0.0005%;
    - 흔적≤O≤0.03%;
    - 흔적≤Cr≤5.0%, 바람직하게는 0.01%≤Cr≤5.0%; 보다 바람직하게는 0.1%≤Cr≤5.0%;
    - 흔적≤Cu≤4%;
    - 흔적≤W≤6.0%;
    - 흔적≤Zr≤4.0%;
    - 흔적≤Ca≤0.1%;
    - 흔적≤Mg≤0.8%;
    - 흔적≤Nb≤4.0%; 바람직하게는 Nb≤2.0%;　
    - 흔적≤V≤4.0%;
    - 흔적≤Ta≤4.0%;
    - 흔적≤Y≤4.0%;
    - 바람직하게는 흔적≤Al＋Si＋Cu＋Nb＋Mn＋V＋Ta＋Cr＋W＋C＋B＋Y＋Zr＋Ti＋N≤14.0%, 보다 바람직하게는 흔적≤Al＋Si＋Cu＋Nb＋Mn＋V＋Ta＋Cr＋W＋C＋B＋Y＋Zr＋Ti＋N≤8.0%; 더욱 바람직하게는 0.14%≤Al＋Si＋Cu＋Nb＋Mn＋V＋Ta＋Cr＋W＋C＋B＋Y＋Zr＋Ti＋N≤8.0%;
    - 바람직하게는 Al＋Cr≥0.1%, 보다 바람직하게는 ≥0.17%이고; 나머지는 철 및 제조 불순물이며;
    강철이 열간 가공 부품 또는 열간 압연 시트의 형태인 경우에는 650㎟, 강철이 냉간 압연 시트의 형태인 경우에는 800㎟의 연마된 표면에 대한 화상 분석 하에서 관찰된 개재물군이 10㎛보다 큰 상당 지름을 갖는 비금속 개재물을 함유하지 않고, 바람직하게는 8㎛보다 큰 상당 지름을 갖는 비금속 개재물을 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 강철.
  2. - 재용해 전극이 청구항 1에 기재된 조성을 갖는 강철로 제조되고;
    - 이 전극이 단일 또는 다중 재용해 공정을 이용하여 재용해되어 재용해 전극을 얻으며;
    - 재용해 전극에 1050 내지 1300℃의 온도에서 적어도 하나의 열간 가공을 실시하여, 열간 가공 시트 또는 열간 가공 스트립을 얻고;
    - 상기 열간 가공 시트 또는 상기 열간 가공 스트립에 선택적으로 열처리를 적용하는 것을 특징으로 하는 강철 제품의 제조 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    선택적으로 열처리된, 상기 열간 가공 시트 또는 스트립은 285 Hv10 이상의 비커스 경도를 갖고, 이 경도는 부품 또는 열간 가공 시트의 단면을 따라 평가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 열간 가공 시트 또는 상기 열간 가공 스트립은 1회 이상의 패스로 냉간 압연되어 2mm 이하, 바람직하게는 1mm 이하의 두께를 갖는 시트 또는 스트립을 얻는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    시트 또는 스트립에 2회의 냉간 압연 패스 사이 및/또는 마지막 냉간 압연 패스 후에 적어도 하나의 열처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,
    각종 패스의 누적 냉간 압연율은 적어도 30%, 바람직하게는 적어도 40%인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 청구항 2 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    선택적으로 열처리된, 상기 열간 또는 냉간 압연 시트 또는 스트립은 적어도 70%의 마텐자이트 구조, 2030MPa 이상의 인장 강도, 2000MPa 이상의 오프셋 항복 강도 및 1% 이상의 균일 연신율 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 청구항 2 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
    선택적으로 열처리된, 상기 열간 또는 냉간 압연 시트 또는 스트립은 절단되어 선택적으로 성형되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    선택적으로 열처리되고, 절단되어 선택적으로 성형된, 상기 열간 또는 냉간 압연 시트 또는 스트립에 400 내지 600℃에서 30분 내지 5시간 동안, 바람직하게는 420 내지 550℃에서 30분 내지 2시간 동안 경화 처리가 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    절단되어 선택적으로 성형된, 상기 선택적으로 열처리된 시트 또는 스트립은 경화 후에 표면 처리가 실시되어 그 동적 항복 강도를 향상시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 표면 처리는 침탄, 또는 가스 질화, 또는 이온 질화, 또는 침탄 질화 또는 숏 피닝(shot peening)인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 청구항 2 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
    선택적으로 열처리된 열간 압연 시트 또는 스트립, 또는 선택적으로 열처리된 냉간 압연 시트 또는 스트립의 결정립 크기는 5 ASTM 또는 그보다 미세하며, 바람직하게는 10 ASTM 또는 그보다 미세한 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 선택적으로 열처리된 열간 가공 강철 제품으로서,
    하기 조성을 중량%로 갖고:
    - 10.0%≤Ni≤24.5%, 바람직하게는 12.0%≤Ni≤24.5%;
    - 1.0%≤Mo≤12.0%, 바람직하게는 2.5%≤Mo≤7.0%;
    - 1.0%≤Co≤18.0%, 바람직하게는 4.0%≤Co≤18.0%, 보다 바람직하게는 7.0%≤Co≤16.0%, 더욱 바람직하게는 8.0%≤Co≤15.0%;
    - 14.0%≤Mo＋Co＋Si＋Mn＋Cu＋W＋V＋Nb＋Zr＋Y＋Ta＋Cr＋C＋Al＋B＋Ti＋N≤29.0%, 바람직하게는 15.0%≤Mo＋Co＋Si＋Mn＋Cu＋W＋V＋Nb＋Zr＋Y＋Ta＋Cr＋C＋Al＋B＋Ti＋N≤27.0%, 보다 바람직하게는 17.0%≤Mo＋Co＋Si＋Mn＋Cu＋W＋V＋Nb＋Zr＋Y＋Ta＋Cr＋C＋Al＋B＋Ti＋N≤26.0%;
    - 21.5%≤Ni＋Co＋Mo≤47.5%, 바람직하게는 25.0%≤Ni＋Co＋Mo≤40.0%;
    - 흔적≤Al≤4.0%, 바람직하게는 Al≤2.0%;
    - 흔적≤Ti≤0.1%;
    - 흔적≤N≤0.010%;
    - 흔적≤Si≤4.0%, 바람직하게는 ≤2.0%;
    - 흔적≤Mn≤13.0%, 바람직하게는 흔적≤Mn≤4.0%;
    - 바람직하게는 Si＋Mn≥0.13%;
    - 흔적≤C≤0.03%;
    - 흔적≤S≤0.0020%, 바람직하게는 흔적≤S≤0.0010%;
    - 흔적≤P≤0.005%;
    - 흔적≤B≤0.01%;
    - 흔적≤H≤0.0005%;
    - 흔적≤O≤0.03%;
    - 흔적≤Cr≤5.0%, 바람직하게는 0.01%≤Cr≤5.0%; 보다 바람직하게는 0.1%≤Cr≤5.0%;
    - 흔적≤Cu≤4%;
    - 흔적≤W≤6.0%;
    - 흔적≤Zr≤4.0%;
    - 흔적≤Ca≤0.1%;
    - 흔적≤Mg≤0.8%;
    - 흔적≤Nb≤4.0%; 바람직하게는 Nb≤2.0%;
    - 흔적≤V≤4.0%;
    - 흔적≤Ta≤4.0%;
    - 흔적≤Y≤4.0%;
    - 바람직하게는 흔적≤Al＋Si＋Cu＋Nb＋Mn＋V＋Ta＋Cr＋W＋C＋B＋Zr＋Y＋Ti＋N≤14.0%, 보다 바람직하게는 흔적≤Al＋Si＋Cu＋Nb＋Mn＋V＋Ta＋Cr＋W＋C＋B＋Zr＋Y＋Ti＋N≤8.0%; 더욱 바람직하게는 0.14%≤Al＋Si＋Cu＋Nb＋Mn＋V＋Ta＋Cr＋W＋C＋B＋Y＋Zr＋Ti＋N≤8.0%;
    - 바람직하게는 Al＋Cr≥0.1%, 보다 바람직하게는 ≥0.17%이고; 나머지는 철 및 제조 불순물이며;
    열간 가공 부품 또는 열간 압연 시트의 650㎟의 연마된 표면에 대한 화상 분석 하에서 관찰된 개재물군은 바람직하게는 8㎛보다 큰 상당 지름을 갖는 비금속 개재물을 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 열간 가공 강철 제품.
  14. 청구항 13에 있어서,
    적어도 70%의 마텐자이트 구조, 2030MPa 이상의 인장 강도, 2000MPa 이상의 오프셋 항복 강도 및 1% 이상의 균일 연신율, 및 285 Hv10 이상의 비커스 경도를 가지며, 이 경도는 열간 가공 제품의 단면을 따라 평가되는 것을 특징으로 하는, 선택적으로 열처리된, 열간 가공 강철 제품.
  15. 강철로 된 냉간 압연 시트 또는 스트립으로서,
    하기 조성을 중량%로 갖고:
    - 10.0%≤Ni≤24.5%, 바람직하게는 12.0%≤Ni≤24.5%;
    - 1.0%≤Mo≤12.0%, 바람직하게는 2.5%≤Mo≤7.0%;
    - 1.0%≤Co≤18.0%, 바람직하게는 4.0%≤Co≤18.0%, 보다 바람직하게는 7.0%≤Co≤16.0%, 더욱 바람직하게는 8.0%≤Co≤15.0%;
    - 14.0%≤Mo＋Co＋Si＋Mn＋Cu＋W＋V＋Nb＋Zr＋Y＋Ta＋Cr＋C＋Al＋B＋Ti＋N≤29.0%, 바람직하게는 15.0%≤Mo＋Co＋Si＋Mn＋Cu＋W＋V＋Nb＋Zr＋Y＋Ta＋Cr＋C＋Al＋B＋Ti＋N≤27.0%, 보다 바람직하게는 17.0%≤Mo＋Co＋Si＋Mn＋Cu＋W＋V＋Nb＋Zr＋Y＋Ta＋Cr＋C＋Al＋B＋Ti＋N≤26.0%;
    - 21.5%≤Ni＋Co＋Mo≤47.5%, 바람직하게는 25.0%≤Ni＋Co＋Mo≤40.0%;
    - 흔적≤Al≤4.0%, 바람직하게는 Al≤2.0%;
    - 흔적≤Ti≤0.1%;
    - 흔적≤N≤0.010%;
    - 흔적≤Si≤4.0%, 바람직하게는 ≤2.0%;
    - 흔적≤Mn≤13.0%,　바람직하게는 흔적≤Mn≤4.0%;
    - 바람직하게는 Si＋Mn≥0.13%;
    - 흔적≤C≤0.03%;
    - 흔적≤S≤0.0020%, 바람직하게는 흔적≤S≤0.0010%;
    - 흔적≤P≤0.005%;
    - 흔적≤B≤0.01%;
    - 흔적≤H≤0.0005%;
    - 흔적≤O≤0.03%;
    - 흔적≤Cr≤5.0%, 바람직하게는 0.01%≤Cr≤5.0%; 보다 바람직하게는 0.1%≤Cr≤5.0%;
    - 흔적≤Cu≤4%;
    - 흔적≤W≤6.0%;
    - 흔적≤Zr≤4.0%;
    - 흔적≤Ca≤0.1%;
    - 흔적≤Mg≤0.8%;
    - 흔적≤Nb≤4.0%; 바람직하게는 Nb≤2.0%;
    - 흔적≤V≤4.0%;
    - 흔적≤Ta≤4.0%;
    - 흔적≤Y≤4.0%;
    - 바람직하게는 흔적≤Al＋Si＋Cu＋Nb＋Mn＋V＋Ta＋Cr＋W＋C＋B＋Y＋Zr＋Ti＋N≤14.0%, 보다 바람직하게는 흔적≤Al＋Si＋Cu＋Nb＋Mn＋V＋Ta＋Cr＋W＋C＋B＋Y＋Zr＋Ti＋N≤8.0%; 더욱 바람직하게는 0.14%≤Al＋Si＋Cu＋Nb＋Mn＋V＋Ta＋Cr＋W＋C＋B＋Y＋Zr＋Ti＋N≤8.0%;
    - 바람직하게는 Al＋Cr≥0.1%, 보다 바람직하게는 ≥0.17%이고; 나머지는 철 및 제조 불순물이며;
    800㎟의 연마된 표면에 대한 화상 분석 하에서 관찰된 개재물군은 10㎛보다 큰 상당 지름을 갖는 비금속 개재물을 함유하지 않고, 바람직하게는 8㎛보다 큰 상당 지름을 갖는 비금속 개재물을 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 냉간 압연 시트 또는 스트립.
  16. 청구항 15에 있어서,
    냉간 압연 후에 적어도 하나의 열처리를 실시하여 재료를 경화시키는 것을 특징으로 하는 냉간 압연 시트 또는 스트립.
  17. 청구항 13 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 기재된 열간 또는 냉간 압연되고, 선택적으로 열처리된 시트 또는 스트립으로서,
    2030MPa 이상의 인장 강도, 2000MPa 이상의 오프셋 항복 강도, 및 1% 이상의 균일 연신율을 갖는 것을 특징으로 하는 시트 또는 스트립.
  18. 선택적으로 성형된, 청구항 13 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 기재된 열간 또는 냉간 압연 시트 또는 스트립에서 파생되며, 표면 처리되어 그 동적 강도를 향상시키는 것을 특징으로 하는 강철 제품.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 표면 처리는 침탄, 가스 질화, 이온 질화, 침탄 질화, 및 숏 피닝 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 강철 제품.
  20. 청구항 13 또는 청구항 14에 기재된 열간 가공 제품으로 제조되는 적어도 하나의 구성 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 터빈 샤프트 또는 열간 가공 트랜스미션 부품.
  21. 청구항 15 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 기재된 냉간 압연 시트 또는 스트립, 또는 상기 시트 또는 스트립에서 파생된 제품으로 제조되는 적어도 하나의 구성 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스미션 벨트.
  22. 청구항 21에 있어서,
    CVT형의 자동차 트랜스미션 벨트인 것을 특징으로 하는 트랜스미션 벨트.
  23. 청구항 13 또는 청구항 14에 기재된 열간 가공되고 선택적으로 열처리된 강철 제품, 또는 청구항 15 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 기재된 냉간 압연되고 선택적으로 열처리된 시트 또는 스트립으로서,
    상기 강철 제품, 또는 상기 시트 또는 스트립의 결정립 크기가 5 ASTM 또는 그보다 미세하며, 바람직하게는 ASTM 10 또는 그보다 미세한 것을 특징으로 하는 강철 제품, 또는 시트 또는 스트립.
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