KR20190044689A - 강판 - Google Patents

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KR20190044689A
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미츠루 사와무라
나오키 사이토
야스노리 다카하시
다쿠미 미야케
노리마사 가와바타
다케시 즈즈키
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닛폰세이테츠 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 일 양태에 관한 강판은, 소정의 화학 조성을 갖고, 하기 식 (1)로 구해지는 지표 Q가 0.00 이상이고, 하기 식 (2)로 구해지는 탄소 당량 Ceq(％)가 0.800％ 미만이고, 실온에 있어서의 표층부 경도에 대한 표층부 경도와 판 두께 중앙부 경도의 차의 비율이 15.0％ 이하임과 함께 실온에 있어서의 표층부 경도가 비커스 경도로 400 이상이고, 판 두께가 40mm 이상이다.
Q＝0.18―1.3(logT)＋0.75(2.7×[C]＋[Mn]＋0.45×[Ni]＋0.8×[Cr]＋2×[Mo]) … (1) Ceq(％)＝[C]＋[Mn]/6＋[Si]/24＋[Ni]/40＋[Cr]/5＋[Mo]/4＋[V]/4 … (2)

Description

강판
본 발명은, 내마모성이 우수한 강판(내마모 강판)에 관한 것이다.
본원은, 2017년 6월 21일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2017-121641호에 기초해 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
건설 기계, 산업 기계 등의 용도에는, 가혹한 마모 환경 하에서도, 장기간에 걸쳐서 사용할 수 있는 내마모 강판이 요구되고 있고, 판 두께의 증가에 의한 마모 여유 확보의 관점에서도, 내마모성의 향상이 요구되고 있다. 일반적으로, 강판의 내마모성을 향상시키기 위해서는, 강판의 경도를 높일 필요가 있다. 특히 판 두께가 40mm 이상인 두꺼운 내마모 강판에서는, 강판의 표면 근방에 있어서의 경도(이하, 「표층부 경도」라 하는 경우가 있다. 표층부란, 판 두께 방향으로 강판의 표면으로부터 1mm 내지 5mm의 영역이다.)뿐만 아니라, 경도를 얻기 어려운 판 두께 방향의 중앙부에 있어서의 경도(이하, 「판 두께 중앙부 경도」라 하는 경우가 있다. 중앙부란, 판 두께 방향으로 강판의 표면으로부터 판 두께 T의 1/2(즉, T/2) 떨어진 위치(즉, 판 두께의 중앙)로부터 ±5mm(합계 10mm 두께)의 영역이다.)의 확보가 과제이다.
내마모 강판은, 국소적으로 실온보다 높은 온도에 노출되고, 가혹한 환경에서 사용되는 경우도 있다는 점에서, 실온보다 높은 온도 영역(예를 들어 150 내지 300℃ 정도의 온도 영역)에서도 경도의 저하가 적을(고온 경도가 우수할) 것이 요구되는 경우가 있다. 실온보다 높은 온도 영역에 있어서의 경도(이하, 「고온 경도」라 하는 경우가 있다.)를 확보하기 위해서, Si의 함유량을 증가시킨 강판이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 내지 3, 참조).
일본 특허 공개 평8-41535호 공보 일본 특허 공개2001-49387호 공보 일본 특허 공개2002-235144호 공보
예를 들어, 특허문헌 1에서는, Si의 함유량을 0.40 내지 1.50질량％(이하, 「질량％」를 간단히 「％」라 기재한다.)로 하고, Nb를 함유하는 강판이 제안되어 있다. 그러나, 특허문헌 1에서는, 강판의 판 두께가 40mm 이하이고, 판 두께 중앙부 경도에 대해서는 기재되어 있지 않고, 강판의 후육화에 의한 마모 여유의 확보라는 관점에서는 검토되지 않았다.
특허문헌 2에서는, 국소적으로 실온보다 높은 온도에 노출되는 가혹한 마모 환경을 상정하고, 강의 고온 경도를 확보하기 위해서, 0.5％ 초과 내지 1.2％의 Si를 함유하고, V 탄화물에 의한 석출 강화를 이용하는 강이 제안되어 있다. 그러나, 다량의 V를 함유하는 강은 주조편의 균열을 일으키기 쉬워, 제조성의 저하가 염려된다.
특허문헌 3에서는, 강판의 고온 경도를 확보하기 위해서, 1.00 내지 1.50％의 Si를 함유하는 강판이 제안되어 있다. 특허문헌 3에서는, 강판의 판 두께 중앙부 경도의 확보도 고려되었지만, 표층부 경도와 판 두께 중앙부 경도의 차(이하, 「표층부와 판 두께 중앙부의 경도차」, 또는 간단히 「경도차」라 하는 경우가 있다.)에 대해서는 기재되어 있지 않고, 강판의 후육화에 의한 마모 여유의 확보라는 관점에서는 검토되지 않았다.
내마모 강판의 사용 환경이나 사용 형태를 고려하면, 실온뿐만 아니라 150 내지 300℃ 정도의 고온 환경 하에서도, 높은 경도의 유지나, 판 두께 방향의 중앙부(판 두께 중앙부)에서의 충분한 경도가 요구되는 경우가 있다. 합금 성분의 함유량의 증가에 의해, 판 두께 중앙부의 경도를 용이하게 확보할 수 있지만, 용접성이 저하되기 때문에, 탄소 당량의 상한을 마련할 필요가 있다. 고온 환경 하에서 강판의 경도를 확보하기 위해서는, 1.00％ 초과의 Si 첨가가 유효하다고 여겨진다. 그러나, 본 발명자들은, 1.00％ 초과의 Si를 함유하는 강판에 있어서, 표층부 경도와 판 두께 중앙부 경도의 차가 현저하게 커진다는, 강판의 내마모성에 있어서 바람직하지 않은 경향이 있음을 알아냈다.
지금까지, 1.00％ 초과의 Si를 함유하는 강판과 경도차의 관계에 관한 보고는 없고, 실온에서의 경도차를 작게 하기 위한 검토는 충분히 이루어지지 않았다. 본 발명은, 이러한 실정을 감안하여, 실온뿐만 아니라, 고온 환경 하에서도 높은 경도를 유지하는 것이 가능하고, 특히 판 두께가 40mm 이상인 강판에 있어서, 탄소 당량을 0.800％ 미만으로 하고, 실온에 있어서의 표층부 경도와 판 두께 중앙부 경도의 차가 표층부 경도의 15.0％ 이하로 되는, 내마모성이 우수한 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
1.00％ 초과 내지 2.00％의 Si를 함유하는 강은, 실온 및 고온에서의 경도를 확보할 수 있다는 점에서, 내마모성에는 유리하다. 한편, 본 발명자들의 검토에 의해, 1.00％ 초과의 Si를 함유하고, 판 두께가 40mm 이상인 강판에서는, 실온에서, 표층부 경도와 판 두께 중앙부 경도의 차가 발생되기 쉽다는 것을 알 수 있었다. 이것은, 강판의 판 두께 방향의 중앙부에서는, 표면 및 표층부에 비해서 냉각 속도가 저하되고, 마르텐사이트 조직의 형성이 불충분해지는 것이 원인이지만, Si의 함유량 증가의 영향은, 반드시 명확하지는 않다.
본 발명자들은, 더욱 검토를 거듭한 결과, 판 두께가 40mm 이상이고, 1.00％ 초과의 Si를 함유하는 강판에 있어서, 실온에서의 표층부 경도와 판 두께 중앙부 경도의 차를 작게 하기 위한 지표 Q를 도출하였다. 지표 Q는, 합금 원소의 ?칭성과, 판 두께를 고려한 하기 식 (1)에 의해 구해진다. 단, 하기 식 (1)에서는, 1.00％ 초과의 Si를 함유하는 강판의 표층부 경도와 판 두께 중앙부 경도의 차를 작게 하기 위해서 필요한, Si 이외의 합금 원소(C, Mn, Ni, Cr, Mo)에 착안하고 있으므로, Si양을 고려하지 않는다. 또한, 이하에서는, 실온에 있어서의 경도를 「실온 경도」라 하는 경우가 있다. 또한, 이하에서는, 간단히 「경도」라 하는 경우에는, 실온에 있어서의 경도를 나타내고, 실온이란 22±5℃(17 내지 27℃)를 나타낸다.
본 발명에 관한 강판은, 판 두께가 40mm 이상이고, 용접에 의한 잔류 응력 등의 영향을 받으면 수소에 의한 지연 균열이 우려된다는 점에서, 하기 식 (2)에 의해 구해지는 탄소 당량 Ceq(％)를 0.800％ 미만으로 하고 있다. 하기 식 (1)로 구해지는 지표 Q를 0.00 이상으로 함으로써 실온에 있어서의 표층부와 판 두께 중앙부의 경도차가, 표층부 경도의 15.0％ 이하로 되고, 경도차가 작고, 또한 탄소 당량이 낮고, 판 두께가 40mm 이상이고, 또한 내마모성이 우수한 강판을 얻을 수 있다. 또한, 판 두께 T, 각 원소 X의 함유량 [X]를 무차원의 수치로서 하기 식 (1)에 대입하여, 구해진 지표 Q의 단위는 무차원이다. 또한, 하기 식 (2)에 의해 구해지는 탄소 당량 Ceq의 단위는 「％」이다.
Q＝0.18―1.3(logT)＋0.75(2.7×[C]＋[Mn]＋0.45×[Ni]＋0.8×[Cr]＋2×[Mo]) … (1)
Ceq(％)＝[C]＋[Mn]/6＋[Si]/24＋[Ni]/40＋[Cr]/5＋[Mo]/4＋[V]/4 … (2)
여기서, 상기 식 (1)의 지표 Q는, 판 두께 T(mm)의 수치 및 각 원소 X의 질량％로 나타낸 함유량 [X]의 수치를 대입하여 계산하고, 원소 X를 함유하지 않는 경우에는 0을 대입한다. 상기 식 (2)의 탄소 당량 Ceq(％)는, 각 원소 X의 질량％로 나타낸 함유량 [X]의 수치를 대입하여 계산하고, 원소 X를 함유하지 않는 경우에는 0을 대입한다.
본 발명은 이러한 지견에 기초하여 이루어진 것이며, 그 요지는 이하와 같다.
[1] 본 발명의 일 양태에 관한 강판은, 질량％로,
C: 0.20 내지 0.35％,
Si: 1.00％ 초과 내지 2.00％,
Mn: 0.60 내지 2.00％,
Cr: 0.10 내지 2.00％,
Mo: 0.05 내지 1.00％,
Al: 0.010 내지 0.100％,
N: 0.0020 내지 0.0100％,
B: 0.0003 내지 0.0020％,
P: 0.0200％ 이하,
S: 0.0100％ 미만,
Cu: 0 내지 0.500％,
Ni: 0 내지 1.00％,
Nb: 0 내지 0.050％,
V: 0 내지 0.120％,
Ti: 0 내지 0.025％,
Ca: 0 내지 0.050％,
Mg: 0 내지 0.050％,
REM: 0 내지 0.100％ 및
잔부: Fe 및 불순물이며,
하기 식 (1)로 구해지는 지표 Q가 0.00 이상이고,
하기 식 (2)로 구해지는 탄소 당량 Ceq(％)가 0.800％ 미만인 화학 조성을 갖고,
실온에 있어서의 표층부 경도에 대한 표층부 경도와 판 두께 중앙부 경도의 차의 비율이 15.0％ 이하임과 함께 실온에 있어서의 표층부 경도가 비커스 경도로 400 이상이고,
판 두께 T가 40mm 이상이다.
Q＝0.18―1.3(logT)＋0.75(2.7×[C]＋[Mn]＋0.45×[Ni]＋0.8×[Cr]＋2×[Mo]) … (1)
Ceq(％)＝[C]＋[Mn]/6＋[Si]/24＋[Ni]/40＋[Cr]/5＋[Mo]/4＋[V]/4 … (2)
상기 식 (1)의 지표 Q는, 판 두께 T(mm)의 수치 및 각 원소 X의 질량％로 나타낸 함유량 [X]의 수치를 대입하여 계산하고, 원소 X를 함유하지 않는 경우에는 0을 대입한다. 상기 식 (2)의 탄소 당량 Ceq(％)는, 각 원소 X의 질량％로 나타낸 함유량 [X]의 수치를 대입하여 계산하고, 원소 X를 함유하지 않는 경우에는 0을 대입한다.
[2] 상기 [1]에 기재된 강판에서는, 상기 지표 Q가 0.04 이상이고,
상기 비율이 13.0％ 이하여도 된다.
[3] 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 강판에서는, 질량％로,
Ni: 0.05 내지 1.00％인 화학 조성을 가져도 된다.
[4] 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 일 형태에 기재된 강판에서는, 질량％로,
Mn: 0.63 내지 2.00％인 화학 조성을 가져도 된다.
본 발명의 상기 양태에 따르면, 실온 뿐만 아니라, 고온 환경 하에서도 높은 경도를 유지하는 것이 가능하고, 특히 판 두께가 40mm 이상인 강판에 있어서, 탄소 당량 Ceq(％)가 0.800％ 미만이고, 실온에 있어서의 표층부 경도와 판 두께 중앙부 경도의 차가 표층부 경도의 15.0％ 이하로 되는, 내마모성이 우수한 강판을 제공할 수 있다. 본 발명에 관한 강판은, 온도가 150 내지 300℃ 정도가 되는 가혹한 환경 하에서도, 장기간에 걸쳐서 사용할 수 있는 등, 산업상의 공헌이 매우 현저하다.
도 1은, 강판의 표면 경도와 기준 경도의 차의 온도 변화를 설명하는 도면이다.
도 2는, 강판의 판 두께 방향의 경도 분포를 설명하는 도면이다.
도 3은, 강판의 경도차 비율 ΔHv/Hvs와 지표 Q의 관계를 설명하는 도면이다.
강판의 Si 함유량과 경도의 온도 변화의 관계에 대해서, 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 강판의 표면 경도와 기준 경도의 차의 온도 변화를 설명하는 도면이다. C 함유량을 일정하게 하고, Si 함유량을 변화시킨 판 두께 40mm의 강판에 ?칭 처리를 실시하고, 실온에서 400℃까지의, 강판의 표면에 있어서의 비커스 경도(표면 경도) HV5를 측정한 결과를 도 1에 나타낸다. 도 1의 종축은, 각 강의 각 온도에 있어서의 비커스 경도(표면 경도) HV5와, Si 함유량이 0.25％인 강판의 실온에서의 비커스 경도(기준 경도) HV5의 차이다. 또한, 비커스 경도 HV5는, 강판의 표면으로부터 깊이 5mm의 위치로부터 시료를 잘라내어, JIS Z 2252―1991에 준거하여, 시험력을 49.03N(5kgf)으로 하고, 고온 비커스 경도 시험에 의해 측정하였다. 기준 경도의 측정은, 온도의 제어 이외의 조건을 상기 고온 비커스 경도 시험과 동일하게 하여 행하였다.
도 1로부터, Si 함유량의 증가에 따라 실온 경도 및 고온 경도가 증가되고, 또한, 고온 환경 하에서의 경도 저하(표면 경도와 기준 경도의 차)도 작아짐을 알 수 있다. 이와 같이, 1.00％ 초과 내지 2.00％의 Si를 함유하는 강판은, 실온 및 고온에서의 경도를 확보할 수 있다는 점에서, 내마모성이 우수함을 알 수 있다.
다음으로, 1.00％ 초과의 Si를 함유하는 강판(판 두께 40mm)의 ?칭 후의 판 두께 방향에 있어서의 경도 분포(비커스 경도)를 도 2에 나타낸다. 비커스 경도 HV5는 JIS Z 2244:2009에 준거하여, 시험력을 49.03N(5kgf)으로 하여 실온에서 측정하였다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 판 두께 중앙부 경도는 표층부 경도에 비해서 저하되어 있다. 또한, 비커스 경도 시험의 결과로부터, 표층부 경도 Hvs(판 두께 방향으로 강판의 표면으로부터 1mm 내지 5mm의 범위에서 측정한 비커스 경도의 평균값) 및 판 두께 중앙부 경도 Hvc(판 두께 방향으로 강판의 중앙부로부터 ±5mm(합계 10mm 두께)의 범위에서 측정한 비커스 경도의 평균값)를 구하여, 실온에 있어서의 판 두께 중앙부 경도와 표층부 경도의 차(경도차) ΔHv를 산출하였다. 즉, ΔHv는 하기 식 (a)로 표시된다.
ΔHv＝Hvs―Hvc … (a)
상기 비커스 경도 시험의 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1로부터, Si 함유량의 증가와 함께 ΔHv가 증대됨을 알 수 있다. 이와 같이, 본 발명자들은, Si 함유량이 많은 두꺼운 강판에서는, 실온에 있어서의 표층부 경도와 판 두께 중앙부 경도의 차가 발생하기 쉬워진다는 지견을 얻었다.
Figure pct00001
그래서, 본 발명자들은, 1.00％ 초과의 Si를 함유하는, 판 두께가 40mm 이상인 강판의, 실온에 있어서의 표층부와 판 두께 중앙부의 경도차를 작게 하는 방법에 대하여 검토를 행하였다. 본 발명자들은, 합금 원소의 ?칭성과 판 두께를 고려하여, 강판의 경도차를 작게 하기 위해서 검토를 거듭하였다.
강판의 경도를 확보하기 위해서는, 열간 압연에 있어서, 승온 시에 오스테나이트로의 변태가 종료되는 Ac3점 이상의 온도로 강판을 재가열한 후, 수냉 등을 행하는(?칭하는) 일이 통상 행해지고 있다. 이때, 강판의 표층부는 냉각 속도가 빨라, 충분한 경도를 확보할 수 있다. 한편, 강판의 판 두께 중앙부에서는, 냉각 속도가 표층부에 비해서 저하되기 때문에, 마르텐사이트의 생성이 불충분해져, 경도가 저하된다.
상기와 같이 강판의 판 두께 중앙부에서는, 냉각 속도가 저하된다. 그 때문에, 강판의 판 두께 중앙부에 있어서 충분한 경도를 확보하기 위해서는, 합금 원소의 함유량을 증가시켜, ?칭성을 높일 필요가 있다. 그러나, 합금 원소의 함유량을 일정량으로 한 경우, 판 두께에 따라서는 ?칭성이 부족하거나, 불필요한 양의 합금 원소를 함유시킴으로써 비용이 증가되거나, 또한, 용접성을 손상시키는 등의 문제가 발생한다. 따라서, 합금 원소의 함유량을 적정한 범위로 제어하기 위해서는, 판 두께 중앙부의 냉각 속도가 판 두께의 영향을 받음을 고려할 필요가 있다.
본 발명자들은, 1.00％ 초과의 Si를 함유하는, 판 두께 40mm 이상의 다양한 강재의 경도차 비율 ΔHv/Hvs에 미치는, ?칭성을 갖는 합금 원소의 함유량과 판 두께의 관계를 정리하여, 하기 식 (1)에 나타내는 지표 Q를 도출하였다. 여기서, 경도차 비율 ΔHv/Hvs(％)란, 실온에 있어서의 표층부 경도와 판 두께 중앙부 경도의 차를 표층부 경도로 제산하여 구한 비율을 백분율로 나타낸다. 또한, 경도차 비율 ΔHv/Hvs(％)는, 하기 식 (b)로 표시된다. 하기 식 (b)에 있어서, Hvs는 표층부 경도(판 두께 방향으로 강판의 표면으로부터 1mm 내지 5mm의 범위에서 측정한 비커스 경도의 평균값)이며, Hvc는 판 두께 중앙부 경도(강판의 판 두께 방향의 중앙부로부터 ±5mm(합계 10mm 두께)의 범위에서 측정한 비커스 경도의 평균값)이다.
ΔHv/Hvs(％)＝100×(Hvs―Hvc)/Hvs … (b)
종래, 1.00％ 초과의 Si를 함유하는 강에서는, 냉각 속도가 느려지면 ?칭성이 저하된다고 생각되고 있었다. 그러나, 본 발명자들은, 1.00％ 초과의 Si를 함유하는 강에, Si 이외의 합금 원소(C, Mn, Ni, Cr, Mo)를 함유시켜서 ?칭성을 확보하면, 냉각 속도가 저하되어도 Si가 ?칭성의 향상에 기여함을 알아냈다. 하기 식 (1)은, 판 두께 중앙부 경도를 상승시키기 위해서, Si 이외의 합금 원소(C, Mn, Ni, Cr, Mo)를 함유시켜서 ?칭성을 확보할 필요가 있다는 본 발명자들의 지견에 기초하여, 지표 Q에는 Si 함유량의 항이 포함되지 않는다.
Q＝0.18―1.3(logT)＋0.75(2.7×[C]＋[Mn]＋0.45×[Ni]＋0.8×[Cr]＋2×[Mo]) … (1)
여기서, 상기 식 (1)의 지표 Q는, 판 두께 T(mm)의 수치 및 각 원소 X의 질량％로 나타낸 함유량 [X]의 수치를 대입하여 계산하고, 원소 X를 함유하지 않는 경우에는 0을 대입한다. 즉, 상기 식 (1)에서는, 판 두께 T, 각 원소의 함유량 [X]를 무차원의 수치로서, 지표 Q를 계산한다. 또한, 상기 식 (1)의 log는, 밑이 10인 대수, 즉 상용 대수이다.
도 3에, 경도차 비율 ΔHv/Hvs(％)와 지표 Q의 관계를 나타낸다. 도 3으로부터, 두꺼운 강판을 장수명화할 수 있는 기준으로서, 경도차 비율 ΔHv/Hvs(％)를, 표층부 경도 Hvs의 15.0％ 이하로 설정하는 경우, Q≥0.00으로 할 필요가 있음을 알 수 있었다. 또한, 경도차 비율 ΔHv/Hvs(％)를 표층부 경도 Hvs의 13.0％ 이하로 설정하는 경우, Q≥0.04로 할 필요가 있음을 알 수 있었다.
또한, 본 실시 형태에 관한 강판은, 판 두께가 40mm 이상이기 때문에, 용접에 의한 잔류 응력 영향 하에서의 수소 취화 균열이 우려된다는 점에서, 하기 식 (2)에 의해 표시되는 탄소 당량 Ceq(％)를 0.800％ 미만으로 하고 있다. 또한, 하기 식 (2)는, 강판의 용접성을 고려할 필요가 있기 때문에, Si 함유량의 항이 포함된다.
Ceq(％)＝[C]＋[Mn]/6＋[Si]/24＋[Ni]/40＋[Cr]/5＋[Mo]/4＋[V]/4 … (2)
상기 식 (2)의 탄소 당량 Ceq(％)는, 각 원소 X의 질량％로 나타낸 함유량 [X]의 수치를 대입하여 계산하고, 원소 X를 함유하지 않는 경우에는 0을 대입한다. 상기 식 (2)에 의해 구해지는 탄소 당량 Ceq의 단위는 「％」이다.
상기 식 (1)의 지표 Q를 0.00 이상으로 함으로써 실온에 있어서의 강판의 표층부와 판 두께 중앙부의 경도차 ΔHv가 표층부 경도 Hvs의 15.0％ 이하로 되고, 경도차가 작고, 탄소 당량이 0.800％ 미만이고, 판 두께가 40mm 이상이고, 또한 내마모성이 우수한 강판을 얻을 수 있다.
이하, 본 실시 형태에 관한 강판에 대하여 상세하게 설명한다. 먼저, 본 실시 형태에 관한 강판의 화학 조성에 대하여 설명한다. 또한, 특별히 언급하지 않는 한, 화학 조성에 관한 ％는 질량％를 의미한다.
<C: 0.20 내지 0.35％>
C는, 경도의 향상에 유효한 원소이며, 강판의 경도를 확보하기 위해서 C 함유량을 0.20％ 이상으로 한다. 바람직하게는 C 함유량을 0.22％ 이상, 보다 바람직하게는 0.24％ 이상으로 한다. 한편, C 함유량이 0.35％를 초과하면, 경도의 상승에 의해 내수소 취화 감수성이 높아지고, 수소 취화에 의한 균열의 발생이 우려되기 때문에, C 함유량을 0.35％ 이하로 한다. 바람직하게는 C 함유량을 0.32％ 이하, 보다 바람직하게는 0.30％ 이하로 한다.
<Si: 1.00％ 초과 내지 2.00％>
Si는 탈산제이며, 또한, 강판의 경도의 향상에도 유효한 원소이다. 본 실시 형태에서는, Si는 고온 환경 하에서 강판의 경도를 유지하기 위해 매우 중요한 원소이다. Si 함유의 효과를 얻기 위해서, Si 함유량을 1.00％ 초과로 한다. 바람직하게는 Si 함유량을 1.10％ 이상, 보다 바람직하게는 1.20％ 이상 또는 1.30％ 이상으로 한다. 한편, Si 함유량이 2.00％를 초과하면, 강판의 인성을 저해하는 경우가 있기 때문에, Si 함유량을 2.00％ 이하로 한다. 바람직하게는 Si 함유량을 1.90％ 이하, 보다 바람직하게는 1.80％ 이하로 한다.
<Mn: 0.60 내지 2.00％>
Mn은, ?칭성을 높이고, 경도를 향상시키는 원소이며, 강판의 경도를 확보하기 위해서, 0.60％ 이상을 함유시킬 필요가 있다. 바람직하게는 Mn 함유량을 0.70％ 이상, 보다 바람직하게는 0.80％ 이상으로 한다. 한편, Mn을 과잉으로 함유시키면, 인성이 저하되고, 또한, 시멘타이트의 형성을 촉진하고, 결과적으로 강판의 고온 경도의 저하를 발생시키는 경우가 있다. 그 때문에, Mn 함유량을 2.00％ 이하로 한다. 바람직하게는 Mn 함유량을 1.50％ 이하 또는 1.35％ 이하, 보다 바람직하게는 1.20％ 이하 또는 1.00％ 이하로 한다.
<Cr: 0.10 내지 2.00％>
Cr은, ?칭성을 높이고, 강판의 인성 및 경도를 향상시키는 원소이다. 강판의 인성 및 경도를 확보하기 위해서, Cr 함유량을 0.10％ 이상으로 한다. 바람직하게는 Cr 함유량을 0.50％ 이상, 보다 바람직하게는 0.80％ 이상으로 한다. 한편, Cr 함유량이 2.00％를 초과하면 강판의 인성이 저하되기 때문에, Cr 함유량을 2.00％ 이하로 한다. 바람직하게는 Cr 함유량을 1.70％ 이하, 보다 바람직하게는 1.50％ 이하로 한다.
<Mo: 0.05 내지 1.00％>
Mo도, ?칭성을 높이고, 강판의 경도를 향상시키는 원소이다. 또한, Mo는, 고온 환경 하에서도 강판의 경도를 유지하기 위해서 유효한 원소이다. 그 때문에, Mo 함유량을 0.05％ 이상으로 한다. 바람직하게는 Mo 함유량을 0.10％ 이상, 보다 바람직하게는 0.20％ 이상으로 한다. 한편, Mo 함유량이 1.00％를 초과하면 강판의 인성이 저하되기 때문에, Mo 함유량을 1.00％ 이하로 한다. 바람직하게는 Mo 함유량을 0.60％ 이하, 보다 바람직하게는 0.40％ 이하로 한다.
<Al: 0.010 내지 0.100％>
Al은, 탈산제로서 유효한 원소이다. 또한, Al은 N과 AlN을 형성하고, 결정립을 미세화시켜서, 강판의 인성을 향상시킨다. 그 때문에, Al 함유량을 0.010％ 이상으로 한다. 바람직하게는 Al 함유량을 0.020％ 이상, 보다 바람직하게는 0.030％ 이상으로 한다. 한편, Al을 과잉으로 함유시키면, 강판의 인성 저하를 발생시키기 때문에, Al 함유량을 0.100％ 이하로 한다. 바람직하게는 Al 함유량을 0.080％ 이하, 보다 바람직하게는 0.070％ 이하로 한다.
<N: 0.0020 내지 0.0100％>
N은, Al이나 Ti와 질화물을 형성하고, 결정립을 미세화시켜서, 강판의 인성을 향상시키는 원소이다. 그 때문에, N 함유량을 0.0020％ 이상으로 한다. 바람직하게는 N 함유량을 0.0030％ 이상, 보다 바람직하게는 0.0040％ 이상으로 한다. 한편, N을 과잉으로 함유하는 경우에는, 조대한 질화물이 생성되어, 강판의 인성을 저하시키기 때문에, N 함유량을 0.0100％ 이하로 한다. 바람직하게는 N 함유량을 0.0080％ 이하, 보다 바람직하게는 0.0060％ 이하로 한다.
<B: 0.0003 내지 0.0020％>
B는, 강의 ?칭성을 현저하게 높이고, 특히 강판의 판 두께 중앙부 경도의 향상에 유효한 원소이다. 그 때문에, B 함유량을 0.0003％ 이상으로 한다. 바람직하게는 B 함유량을 0.0005％ 이상, 보다 바람직하게는 0.0007％ 이상, 보다 한층 바람직하게는 0.0010％ 이상으로 한다. 한편, B를 과잉으로 함유하는 경우에는, 붕화물을 형성하여, ?칭성이 저하되고, 강판의 경도를 확보할 수 없게 되기 때문에, B 함유량을 0.0020％ 이하로 한다. 바람직하게는 B 함유량을 0.0018％ 이하, 보다 바람직하게는 0.0016％ 이하로 한다.
<P: 0.0200％ 이하>
P는 불순물이며, 강판의 인성이나 가공성을 저하시키기 때문에, P 함유량을 0.0200％ 이하로 제한한다. 바람직하게는 P 함유량을 0.0150％ 이하, 보다 바람직하게는 0.0100％ 이하로 한다. P 함유량의 하한은 0％로 하는 것이 바람직하지만, 제조 비용의 관점에서, P 함유량은 0.0001％ 이상이어도 된다.
<S: 0.0100％ 미만>
S도 P와 마찬가지로, 불순물이며, 강판의 인성을 저하시킨다는 점에서, S 함유량을 0.0100％ 미만으로 제한한다. 바람직하게는 S 함유량을 0.0070％ 이하, 보다 바람직하게는 0.0050％ 이하, 보다 한층 바람직하게는 0.0030％ 이하로 한다. S 함유량의 하한은 0％가 바람직하지만, 제조 비용의 관점에서, S 함유량은 0.0001％ 이상이어도 된다.
본 실시 형태에 관한 강판에서는, 강판의 경도나 인성 등의 기계적 성질을 향상시킬 목적으로, Cu, Ni, Nb, V 및 Ti 중 1종 또는 2종 이상을 선택적으로 함유시킬 수 있다. 이들 성분의 함유량의 하한은, 0％이다.
<Cu: 0 내지 0.500％>
Cu는, 미세한 석출물을 형성하여, 강판의 강도의 향상에 기여하는 원소이며, 0.001％ 이상을 함유시켜도 된다. 보다 바람직하게는 Cu 함유량을 0.050％ 이상, 보다 한층 바람직하게는 0.100％ 이상으로 한다. 한편, Cu를 과잉으로 함유시키면, 강판의 내마모성을 열화시키기 때문에, Cu 함유량의 상한은 0.500％ 이하로 한다. 보다 바람직하게는 Cu 함유량을 0.450％ 이하, 보다 한층 바람직하게는 0.400％ 이하로 한다.
<Ni: 0 내지 1.00％>
Ni는, 강의 ?칭성을 높여, 강판의 경도의 향상에 기여하는 원소이며, 0.05％ 이상을 함유시켜도 된다. 보다 바람직하게는 Ni 함유량을 0.10％ 이상, 보다 한층 바람직하게는 0.20％ 이상으로 한다. 한편, Ni는 고가의 합금 원소이기 때문에, 비용의 관점에서, Ni 함유량은 1.00％ 이하로 한다. 보다 바람직하게는 Ni 함유량을 0.70％ 이하, 보다 한층 바람직하게는 0.50％ 이하로 한다.
<Nb: 0 내지 0.050％>
Nb는, 질화물의 형성이나 재결정의 억제에 의해, 결정립의 미립화에 기여하는 원소이며, 강판의 인성을 향상시키기 위해서, 0.005％ 이상을 함유시켜도 된다. 보다 바람직하게는 Nb 함유량을 0.007％ 이상, 보다 한층 바람직하게는 0.010％ 이상으로 한다. 한편, Nb를 과잉으로 함유시키면, 강판의 인성을 저하시키는 경우가 있기 때문에, Nb 함유량은 0.050％ 이하로 한다. 보다 바람직하게는 Nb 함유량을 0.030％ 이하, 보다 한층 바람직하게는 0.020％ 이하로 한다.
<V: 0 내지 0.120％>
V는, 강판의 경도의 향상에 기여하는 원소이며, 0.010％ 이상을 함유시켜도 된다. 보다 바람직하게는 V 함유량을 0.020％ 이상, 보다 한층 바람직하게는 0.040％ 이상으로 한다. 한편, V를 과잉으로 함유시키면, 주조편의 균열이 발생하여 제조성을 손상시키는 경우가 있기 때문에, V 함유량은 0.120％ 이하로 한다. 보다 바람직하게는 V 함유량을 0.100％ 이하, 보다 한층 바람직하게는 0.070％ 이하로 한다.
<Ti: 0 내지 0.025％>
Ti는, TiN을 형성하여, 결정립을 미세화시켜서, 강판의 인성을 향상시키는 원소이며, 0.005％ 이상을 함유시켜도 된다. 보다 바람직하게는 Ti 함유량을 0.007％ 이상, 보다 한층 바람직하게는 0.010％ 이상으로 한다. 한편, Ti를 과잉으로 함유시키면, 강판의 인성을 저하시키는 경우가 있기 때문에, Ti 함유량은 0.025％ 이하로 한다. 보다 바람직하게는 Ti 함유량을 0.020％ 이하, 보다 한층 바람직하게는 0.015％ 이하로 한다.
강 중의 개재물의 형태 등을 제어하기 위해서, Ca, Mg, REM 중 1종 또는 2종 이상을 선택적으로 함유시킬 수 있다. 이들 성분의 함유량의 하한은, 0％이다.
<Ca: 0 내지 0.050％>
<Mg: 0 내지 0.050％>
<REM: 0 내지 0.100％>
Ca, Mg, REM은, 모두 S와 결합하여 황화물을 형성하고, 열간 압연에 의해 연신되기 어려운 개재물을 형성하는 원소이며, 주로 강판 인성의 개선에 기여한다. 한편, Ca, Mg, REM을 과잉으로 함유시키면, 이들 원소가 O와 함께 조대한 산화물을 형성하여, 강판의 인성이 저하되는 경우가 있다. 이 때문에, Ca 함유량, Mg 함유량은 각각, 0.050％ 이하, REM 함유량은 0.100％ 이하로 한다. 보다 바람직하게는 Ca 함유량, Mg 함유량, REM 함유량을 각각, 0.020％ 이하, 보다 한층 바람직하게는 0.010％ 이하 또는 0.005％ 이하로 한다. 한편, 강판의 인성 향상 효과를 얻기 위해서는, Ca 함유량, Mg 함유량은 각각, 0.0005％ 이상, REM 함유량은 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 Ca 함유량, Mg 함유량을 각각, 0.0007％ 이상, REM 함유량을 0.002％ 이상으로 한다.
또한, REM(희토류 금속 원소)은, Sc, Y 및 란타노이드로 이루어지는 합계 17 원소를 의미한다. REM의 함유량이란, 이들 17 원소의 합계 함유량을 의미한다.
본 실시 형태에 관한 강판의 화학 조성의 잔부는, Fe 및 불순물이다. 여기서, 불순물이란, 강판을 공업적으로 제조할 때, 광석이나 스크랩 등과 같은 원료를 비롯하여, 제조 공정의 다양한 요인에 의해 혼입되는 성분이며, 본 실시 형태에 관한 강판의 특성에 악영향을 주지 않는 범위에서 허용되는 것을 의미한다. 단, 본 실시 형태에 관한 강판에 있어서는, 불순물 중, P 및 S에 대해서는, 상술한 바와 같이, 상한을 규정할 필요가 있다.
또한, 강 중의 불순물로서, O, Sb, Sn 및 As가 1종 또는 2종 이상이 혼입되는 경우가 있다. 이들 불순물이 혼입되어도, 내마모강의 통상의 혼입 레벨(함유량의 범위)이라면, 특별히 문제는 없다. 그 때문에, 하기 내마모강의 통상의 혼입 레벨로, 이들의 함유량을 제한한다. 이들 불순물의 함유량의 하한은, 0％이다.
<O: 0.006％ 이하>
O는, 강 중에 불순물로서 혼입되는 경우가 있지만, 조대한 산화물을 형성하는 원소이기 때문에, O 함유량은 적은 편이 바람직하다. 특히, O 함유량이 0.006％를 초과하면, 강 중에 조대한 산화물을 형성하여, 강판의 내마모성이 열화되기 때문에, O 함유량은 0.006％ 이하로 한다. 바람직하게는 O 함유량을 0.005％ 이하, 보다 한층 바람직하게는 0.004％ 이하로 한다.
<Sb: 0.01％ 이하>
Sb는, 강 원료로서 스크랩으로부터 혼입되는 원소이다. 특히, Sb를 과잉으로 함유시키면, 강판의 내마모성이 열화되기 때문에, Sb 함유량을 0.01％ 이하로 한다. 바람직하게는 Sb 함유량을 0.007％ 이하, 0.005％ 이하로 한다.
<Sn: 0.01％ 이하>
Sn은, Sb와 마찬가지로, 강 원료로서 스크랩으로부터 혼입되는 원소이다. 특히, Sn을 과잉으로 함유시키면, 강판의 내마모성이 열화되기 때문에, Sn 함유량을 0.01％ 이하로 한다. 바람직하게는 Sn 함유량을 0.007％ 이하, 0.005％ 이하로 한다.
<As: 0.01％ 이하>
As는, Sb, Sn과 마찬가지로, 강 원료로서 스크랩으로부터 혼입되는 원소이다. 특히, As를 과잉으로 함유시키면, 강판의 내마모성이 열화되기 때문에, As 함유량을 0.01％ 이하로 한다. 바람직하게는 As 함유량을 0.007％ 이하, 0.005％ 이하로 한다.
본 실시 형태에 관한 강판은, 실온에 있어서의 강판의 표층부와 판 두께 중앙부의 경도차가 작고, 표층부 경도에 대한 경도차의 비율이 15.0％ 이하로 되도록, 하기 식 (1)로 구해지는 지표 Q를 0.00 이상으로 한다. 지표 Q는, 판 두께 T(mm)의 수치, 각 원소 X의 질량％로 나타낸 함유량 [X]의 수치를 무차원의 수치로서 대입하여 계산하고, 원소 X를 함유하지 않는 경우, [X]는 0으로 한다. 강판의 표층부와 판 두께 중앙부의 경도차를 작게 하기 위해서, 지표 Q는, 바람직하게는 0.01 이상, 보다 바람직하게는 0.04 이상, 더욱 바람직하게는 0.05 이상, 보다 한층 바람직하게는 0.10 이상으로 한다. 지표 Q의 상한은 특히 규정하지 않지만, 지표 Q를 크게 하면, 탄소 등량 Ceq(％)도 커지므로, 저절로 제한된다. 탄소 등량 Ceq(％)를 0.800％ 미만으로 하여 용접성을 확보하기 위해서, 지표 Q는 1.10 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는 지표 Q를 0.80 이하 또는 0.50 이하, 보다 한층 바람직하게는 0.30 이하 또는 0.20 이하로 한다.
Q＝0.18―1.3(logT)＋0.75(2.7×[C]＋[Mn]＋0.45×[Ni]＋0.8×[Cr]＋2×[Mo]) … (1)
본 실시 형태에 관한 강판은, 용접 균열을 억제하고, 강판의 용접성을 확보하기 위해서, 탄소 당량 Ceq(％)를 0.800％ 미만으로 한다. 탄소 등량 Ceq(％)도, 각 원소의 질량％로 나타낸 함유량 [X]의 수치를 대입하여 계산하고, 원소 X를 함유하지 않는 경우, [X]는 0으로 한다. 탄소 등량 Ceq(％)의 하한은 특별히 규정하지 않지만, 탄소 등량 Ceq(％)를 작게 하면 지표 Q도 작아지므로, 저절로 제한된다. 지표 Q를 0.00 이상으로 하여 경도차를 작게 하기 위해서, 탄소 등량 Ceq(％)는 0.507％ 이상이 바람직하다. 강판의 내마모성을 높이기 위해서, 보다 바람직하게는 탄소 등량 Ceq(％)를 0.600％ 이상, 보다 한층 바람직하게는 0.650％ 이상으로 한다. 또한 보다 한층 바람직하게는 탄소 등량 Ceq(％)를 0.700％ 이상으로 한다. 강판의 용접성의 향상을 위해서, 탄소 등량 Ceq(％)를 0.785％ 이하, 0.770％ 이하 또는 0.760％ 이하로 해도 된다.
Ceq(％)＝[C]＋[Mn]/6＋[Si]/24＋[Ni]/40＋[Cr]/5＋[Mo]/4＋[V]/4 … (2)
본 실시 형태에 관한 강판은, 실온에 있어서의 표층부 경도와 판 두께 중앙부 경도의 차(경도차)가 작고, 표층부 경도에 대한 표층부 경도와 판 두께 중앙부 경도의 차의 비율이 15.0％ 이하로 되어, 장기간에 걸쳐서 우수한 내마모성을 발휘할 수 있다. 경도차 비율 ΔHv/Hvs(％)는 작을수록 바람직하지만, 0％ 미만 또는 1.0％ 미만으로 하는 것은 곤란하다. 이 때문에, 그 하한을 0％ 또는 1.0％로 해도 된다. 합금 원소의 함유량의 증가에 수반되는 비용의 상승을 고려하면, 경도차 비율 ΔHv/Hvs(％)는 3.0％ 이상이어도 된다. 표층부 경도 및 판 두께 중앙부 경도는, 실온에 있어서의 비커스 경도 HV5이며, JIS Z 2244:2009에 준거하여 측정한다. 표층부 경도는, 강판의 압연 방향 및 판 두께 방향에 평행인 단면을 측정면으로 하여, 강판의 판 두께 방향으로 표면으로부터 1mm 내지 5mm의 범위에서 측정한 비커스 경도 HV5의 평균값이다. 강판의 표층부 경도의 측정에서는, 당해 범위에 있어서, 적어도 1mm마다 5점, 합계 25점에 있어서의 비커스 경도를 측정한다. 판 두께 중앙부 경도는, 상기 측정면에 있어서, 강판의 판 두께 방향의 중앙부로부터 ±5mm(합계 10mm 두께)의 범위에서 측정한 비커스 경도 HV5의 평균값이다. 강판의 중앙부 경도의 측정에서는, 상기 범위에 있어서, 적어도 1mm마다 5점, 합계 55점에 있어서의 비커스 경도를 측정한다.
본 실시 형태에 관한 강판은, 실온에서의 상기 표층부 경도 Hvs가 비커스 경도(HV5)로 400 이상이다. 상기 표층부 경도 Hvs가 비커스 경도(HV5)로 400 미만이면, 강판의 표층부의 강도가 불충분하기 때문에, 건설 기계, 산업 기계 등의 용도에 사용할 수 없다. 내마모성의 향상을 위해서, 실온에서의 상기 표층부 경도 Hvs를 비커스 경도(Hv5)로, 440 이상, 460 이상, 480 이상 또는 500 이상으로 해도 된다.
또한, 본 실시 형태에 관한 강판은, 표층부로부터 판 두께 중앙부까지 매우 높은 경도를 나타내고 있고, 인장 강도도 매우 높다. 필요에 따라, 실온에서의 인장 강도(TS)를 1000MPa 이상, 1200MPa 이상, 1350MPa 이상 또는 1500MPa 이상으로 해도 된다. 상기 인장 강도의 상한을 특별히 정할 필요는 없지만, 2300MPa 이하로 해도 된다. 또한, 인장 강도는, 전체 두께 시험편(즉, 판형 시험편) 또는 강판 표면으로부터 판 두께 T의 1/4 떨어진 위치(T/4)로부터 환봉 시험편을 채취하고, JIS Z 2241:2011에 준거하여 측정한다.
본 실시 형태에 관한 강판은, 열간 압연에 의해 제조되는 강판이며, 판 두께가 40mm 이상, 바람직하게는 42mm 이상 또는 50mm 이상, 보다 바람직하게는 60mm 이상 또는 80mm 이상의 강판이다. 판 두께의 상한은 특별히 규정하지 않고, 용도에 따라서는 150mm여도 된다. 강판의 판 두께 방향 특성의 균질화를 고려하여, 판 두께를 100mm 이하로 해도 된다.
본 실시 형태에 관한 강판의 제조 방법에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 있어서, 상기의 화학 조성을 갖는 강편은, 전로·전기로 등 통상의 정련 프로세스로 용제한 후, 연속 주조법 혹은 조괴-분괴법 등 공지의 방법으로 제조할 수 있고, 특별히 제한은 없다.
본 실시 형태에서는, 주조하여 얻어진 강편을 열간 압연하여, 그대로 수냉하거나, 또는 공랭한 후, 재가열해서 ?칭하여, 강판을 제조한다. 단, 강판은 ?칭한 채로 하여, 템퍼링 등의 열처리를 실시하지 않는 것으로 한다.
강을 용제하고, 주조한 후, 그대로 열간 압연을 행해도 되지만, 강편을, 일단, 실온까지 냉각하고, Ac3점 이상의 온도로 재가열하여, 열간 압연을 행해도 된다. Ac3점은, 승온에 의해 강의 조직이 오스테나이트가 된(오스테나이트 변태가 완료된) 온도이다. 열간 압연의 가열 온도는, 변형 저항을 저하시키기 위해서, 바람직하게는 900℃ 이상, 보다 바람직하게는 1000℃ 이상으로 한다. 한편, 열간 압연의 가열 온도가 너무 높으면, 조직이 조대해져, 강판의 저온 인성이 저하되는 경우가 있기 때문에, 1250℃ 이하가 바람직하다. 보다 바람직하게는 가열 온도를 1200℃ 이하, 보다 한층 바람직하게는 1150℃ 이하로 한다.
열간 압연은, 강온에 의해 페라이트 변태가 개시되는 온도인 Ar3점 이상에서 종료되는 것이 바람직하다. Ac3점 및 Ar3점은, 강편으로부터 시험편을 채취하여, 가열 시 및 냉각 시의 열팽창 거동으로부터 구할 수 있다. 열간 압연 후 바로 250℃ 이하의 온도까지 ?칭하거나 또는, 열간 압연 후 공랭된 강판을 Ac3점 이상의 온도로 재가열하여, 250℃ 이하의 온도까지 ?칭한다.
[실시예]
이하, 본 발명에 관한 강판의 실시예를 들어, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명은, 원래부터 하기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당히 변경을 가하여 실시하는 것도 가능하며, 그것들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함되는 것이다.
표 2에 나타내는 화학 조성을 갖는 강을 용제하고, 주조 후에 열간 압연을 행하여 표 3에 나타내는 판 두께의 강판으로 해서, 실온까지 공랭하였다. 그 후, 표 3에 나타내는 ?칭 온도까지 승온 후, ?칭을 행하여, 판 두께가 40mm 이상인 강판을 제조하였다. 얻어진 강판으로부터 시험편을 채취하고, 강판의 압연 방향 및 판 두께 방향에 평행인 단면을 시험면으로 하고, 표층부 및 판 두께 중앙부의 비커스 경도를 JIS Z 2244:2009에 준거하여, 실온에서, 시험력을 49.03N(5kgf)로 하여 측정하였다. 표층부의 비커스 경도(표층부 경도) Hvs는, 강판의 판 두께 방향으로 표면으로부터 1mm 내지 5mm의 범위(표층부)에서, 1mm 마다 5점, 합계 25점에 있어서의 비커스 경도를 측정하여, 이들의 평균값(산술 평균)으로부터 얻었다. 판 두께 중앙부의 비커스 경도(판 두께 중앙부 경도) Hvc는, 강판의 판 두께 방향의 중앙부로부터 ±5mm(합계 10mm 두께)의 범위에서, 1mm 마다 5점, 합계 55점에 있어서의 비커스 경도를 측정하여, 이들의 평균값(산술 평균)으로부터 얻었다. 이와 같이 하여 얻어진 표층부 경도 Hvs 및 판 두께 중앙부 경도 Hvc의 값을 사용하여, 실온에 있어서의 강판의 표층부와 중앙부의 경도차를 나타내는 경도차 비율 ΔHv/Hvs(％)를 얻었다. 또한, 경도차 비율 ΔHv/Hvs(％)는, 하기 식 (b)로 표시된다.
ΔHv/Hvs(％)＝100×(Hvs―Hvc)/Hvs … (b)
또한, 강판으로부터 시료를 잘라내고, JIS Z 2252―1991에 준거하여, 400℃에서, 시험력을 9.807N(1kgf)로 하여 고온 비커스 경도 시험을 행하였다. 이에 의해, 강판의 상기 표층부의 고온 경도(HV1)를 얻었다. 또한, 표층부의 고온 경도의 측정은, 온도의 제어 및 시험력 이외의 조건을 상기 표층부 비커스 경도 시험(실온)과 동일하게 하여 행하였다. 또한, 강판의 표면으로부터 판 두께 T의 1/4 떨어진 위치(T/4)로부터, 압연 방향에 평행인 방향의 풀사이즈 V 노치 샤르피 시험편을 잘라내고, JIS Z 2242:2005에 준거하여, 0℃의 샤르피 흡수 에너지(vE0)를 측정하였다.
각 평가 항목의 판단 기준은 다음과 같다. 표층부 경도 Hvs(HV5), 판 두께 중앙부 경도 Hvc(HV5)는 모두, 내마모성의 관점에서 400 이상, 절단 가공성의 관점에서 600 이하를 양호라 판단하였다. 표층부의 고온 경도(HV5)는, 고온에서의 내마모성의 관점에서 300이상을 양호라 판단하였다. 0℃의 샤르피 흡수 에너지는 15J 이상을 양호라 판단하였다.
결과를 표 3에 나타낸다. No. 1 내지 18은, 지표 Q 및 탄소 당량 Ceq(％)를 포함하는 화학 조성, 판 두께 T의 각 파라미터가 본 발명의 범위 내이며, 표층부와 중앙부의 경도차 비율 ΔHv/Hvs도 15.0％ 이하이다. 이들 강은, 모두, 표층부 경도 Hvs, 판 두께 중앙부 경도 Hvc, 표층부의 고온 경도 및 0℃의 샤르피 흡수 에너지가 우수한 강판이다.
Figure pct00002
Figure pct00003
한편, 표 3의 No. 101 내지 115는 비교예이고, Q값을 포함하는 화학 조성이 본 발명의 범위 외이다. No. 101 내지 103은, 판 두께와의 관계에서 Q값이 낮아져, 경도차 비율 ΔHv/Hvs(％)가 15.0％를 초과한 예이다.
No. 106은 Si 함유량이 부족하여, 표층부의 고온 경도가 저하된 예이다. 한편, No. 107은 Si 함유량이 많아，인성이 저하된 예이다.
No. 104, 108 및 114는, 각각 C 함유량, Mn 함유량 및 B 함유량이 부족하여, 표층부 경도 Hvs, 판 두께 중앙부 경도 Hvc 및 표층부의 고온 경도가 저하된 예이다.
Cr 함유량이 부족한 No. 110은, 표층부 경도 Hvs, 판 두께 중앙부 경도 Hvc 및 표층부의 고온 경도에 첨가하여 인성도 저하된 예이다.
Mo 함유량이 부족한 No. 112는, 판 두께 중앙부 경도 Hvc, 표층부의 고온 경도 및 인성이 저하된 예이다.
No. 105는 C 함유량이 많아，표층부 경도 Hvs가 과잉으로 높아진 예이다.
Mn 함유량이 많은 No. 109, Cr 함유량이 많은 No. 111, Mo 함유량이 많은 No. 113은, 인성이 저하된 예이다.
B 함유량이 과잉인 No. 115는 표층부 경도 Hvs, 판 두께 중앙부 경도 Hvc 및 표층부의 고온 경도가 저하된 예이다.
또한, 모든 실시예에 있어서, O 함유량은 0.006％ 이하이고, 또한, Sb 함유량, Sn 함유량 및 As 함유량은 모두 0.01％ 이하였다.
이와 같이, 화학 조성 및 Q값 중 어느 하나 이상이 본 발명의 범위 외인 비교예 No. 101 내지 115는, 경도차 비율 ΔHv/Hvs, 표층부 경도 Hvs, 판 두께 중앙부 경도 Hvc, 표층부의 고온 경도, 인성 중 적어도 하나가, 양호라 판단되는 평가 기준에 달하지 못하였다.

Claims (4)

  1. 질량％로,
    C: 0.20 내지 0.35％,
    Si: 1.00％ 초과 내지 2.00％,
    Mn: 0.60 내지 2.00％,
    Cr: 0.10 내지 2.00％,
    Mo: 0.05 내지 1.00％,
    Al: 0.010 내지 0.100％,
    N: 0.0020 내지 0.0100％,
    B: 0.0003 내지 0.0020％,
    P: 0.0200％ 이하,
    S: 0.0100％ 미만,
    Cu: 0 내지 0.500％,
    Ni: 0 내지 1.00％,
    Nb: 0 내지 0.050％,
    V: 0 내지 0.120％,
    Ti: 0 내지 0.025％,
    Ca: 0 내지 0.050％,
    Mg: 0 내지 0.050％,
    REM: 0 내지 0.100％ 및
    잔부: Fe 및 불순물이며,
    하기 식 (1)로 구해지는 지표 Q가 0.00 이상이고,
    하기 식 (2)로 구해지는 탄소 당량 Ceq(％)가 0.800％ 미만인 화학 조성을 갖고,
    실온에 있어서의 표층부 경도에 대한 표층부 경도와 판 두께 중앙부 경도의 차의 비율이 15.0％ 이하임과 함께 실온에 있어서의 표층부 경도가 비커스 경도로 400 이상이고,
    판 두께 T가 40mm 이상인 강판.
    Q＝0.18―1.3(logT)＋0.75(2.7×[C]＋[Mn]＋0.45×[Ni]＋0.8×[Cr]＋2×[Mo]) … (1)
    Ceq(％)＝[C]＋[Mn]/6＋[Si]/24＋[Ni]/40＋[Cr]/5＋[Mo]/4＋[V]/4 … (2)
    상기 식 (1)의 지표 Q는, 판 두께 T(mm)의 수치 및 각 원소 X의 질량％로 나타낸 함유량 [X]의 수치를 대입하여 계산하고, 원소 X를 함유하지 않는 경우에는 0을 대입한다. 상기 식 (2)의 탄소 당량 Ceq(％)는, 각 원소 X의 질량％로 나타낸 함유량 [X]의 수치를 대입하여 계산하고, 원소 X를 함유하지 않는 경우에는 0을 대입한다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지표 Q가 0.04 이상이고,
    상기 비율이 13.0％ 이하인 강판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    질량％로,
    Ni: 0.05 내지 1.00％
    인 화학 조성을 갖는 강판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    질량％로,
    Mn: 0.63 내지 2.00％
    인 화학 조성을 갖는 강판.
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