KR20190094941A - Heat treatment method of high strength bolt - Google Patents

Heat treatment method of high strength bolt Download PDF

Info

Publication number
KR20190094941A
KR20190094941A KR1020180014648A KR20180014648A KR20190094941A KR 20190094941 A KR20190094941 A KR 20190094941A KR 1020180014648 A KR1020180014648 A KR 1020180014648A KR 20180014648 A KR20180014648 A KR 20180014648A KR 20190094941 A KR20190094941 A KR 20190094941A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bolt
heat treatment
salt bath
temperature
bainite
Prior art date
Application number
KR1020180014648A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
변상교
Original Assignee
변상교
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 변상교 filed Critical 변상교
Priority to KR1020180014648A priority Critical patent/KR20190094941A/en
Publication of KR20190094941A publication Critical patent/KR20190094941A/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/0093Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for screws; for bolts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/19Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/25Hardening, combined with annealing between 300 degrees Celsius and 600 degrees Celsius, i.e. heat refining ("Vergüten")
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/56General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C21D1/607Molten salts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/62Quenching devices
    • C21D1/63Quenching devices for bath quenching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/74Methods of treatment in inert gas, controlled atmosphere, vacuum or pulverulent material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D11/00Process control or regulation for heat treatments
    • C21D11/005Process control or regulation for heat treatments for cooling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

The present invention relates to a heat treatment method to manufacture a high-tension bolt by applying heat to a bolt. The heat treatment method comprises: a step of inserting the bolt into an atmospheric furnace (10) with a salt bath quenching tank (20) to increase a temperature; a step of maintaining a constant temperature in the atmospheric furnace to transform the bolt into an austenite structure after the temperature increasing step; a step of discharging the bolt in the austenite structure from the atmospheric furnace (10) to insert the bolt into the salt bath quenching tank (20) filled with molten salt with water added thereto to rapidly cool the bolt after the structure transforming step; a step of maintaining a constant-temperature state for a prescribed period of time after the rapid cooling step to transform the bolt into a bainite structure; and a step of discharging the bolt from the salt bath quenching tank (20) to feed the bolt to a washing device to wash the bolt after the bainite structure transforming step. Accordingly, the present invention performs quenching in a salt bath with water added thereto, maintains a constant temperature without material improvement in manufacture to manufacture a high-tension bolt up to 9-16 T used in automobile parts, industrial machine parts, bridges, civil engineering, and buildings simply by a heat treatment of transformation into a bainite structure by austempering, pursues energy saving by shortening processes and eliminates a need for tempering equipment, and provides a product with improved hardness, tension, yield, impact strength and excellent delayed fracture resistance by hydrogen brittleness.

Description

고장력 볼트의 열처리 방법{Heat treatment method of high strength bolt}Heat treatment method of high strength bolt

본 발명은 고장력 볼트의 열처리 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 제조에 있어, 소재의 개선 없이도 수분을 첨가한 염욕에 소입하면서 항온 유지하여 오스템퍼링처리하여 베이나이트(Bainite) 조직으로 변태시킨 열처리만으로 자동차 부품, 산업기계 부품, 교량, 토목 및 건축물 등에 사용되는 9T~16T급까지의 고장력 볼트를 제조할 수 있는 고장력 볼트의 열처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a heat treatment method of a high-tensile bolt, and more specifically, in manufacturing, only by heat treatment transformed into bainite tissue by maintaining the constant temperature while quenching in a salt bath with added moisture without improving the material The present invention relates to a heat treatment method of high tension bolts capable of manufacturing high tension bolts of 9T to 16T grades used in automobile parts, industrial machine parts, bridges, civil engineering and buildings.

통상, 고장력 볼트는 철골구조 부재(部材)의 마찰접합에 사용되는데, 마찰접합이란, 철골부재의 접합부분에 사용하고 토크렌치 또는 임팩트렌치를 사용하여 단단히 죄어, 그 마찰력에 의해 접합하는 방법으로, 1938년 이후 미국에서 연구가 추진되었다. 한국에서도 많은 철골구조에 사용되고 있으며, 리베팅에 비해 토크렌치로 죄는 것이 소음이 적고, 또한 용접에 의한 화재의 위험성도 없으며, 불량 부분의 수정이 쉽다는 등의 이점이 있다. 종류로는 제1종에서 제3종까지 있고, 인장강도는 80~130kg/㎟까지 있다.Normally, high-strength bolts are used for friction welding of steel structural members. Friction welding is a method of joining steel structural members and tightening them securely using a torque wrench or an impact wrench. Since 1938, research has been carried out in the United States. It is used in many steel structures in Korea, and compared to riveting, torque wrench clamping has less noise, and there is no risk of fire by welding, and it is easy to correct defective parts. Types are from the first to the third type, the tensile strength is 80 ~ 130kg / ㎠.

이와 관련하여 참조할 수 있는 선행기술문헌으로서, 한국 공개특허공보 제10-1991-0012293호(선행문헌 1), 한국 공개특허공보 제10-1993-0013188호(선행문헌 2), 한국 공개특허공보 제10-1994-0002365호(선행문헌 3) 등을 참조할 수 있다.As prior art documents that can be referred to in this regard, Korean Unexamined Patent Publication No. 10-1991-0012293 (prior document 1), Korean Unexamined Patent Publication No. 10-1993-0013188 (prior document 2), and Korean Unexamined Patent Publication 10-1994-0002365 (prior document 3) etc. can be referred.

선행문헌 1은 볼트 가공중에 행하여지는 구상화 열처리 및 소입ㅇ소려 열처리를 생략하여 고장력볼트용 선재를 제조하는데 있어서, 중량%로 C:0.13-0.15%, Si:0.16-0.20%, Mn:1.10-1.40%, P:0.030%이하, S:0.030%이하, Nb:0.030-0.040% 및 V:0.030-0.040%를 포함하는 강을 1100-1200℃로 하고, 마무리 압연온도를 소재표면온도 기준으로 1000℃-Ar3 직상의 온도범위로 하여 열간 압연한 후 500-550℃까지 18-22℃/sec의 냉각속도로 강제 냉각후 공냉하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라 기존의 고장력볼트용으로 사용되는 강의 성분에서 탄소함량을 대폭 감소시키고 열간압연 및 냉각을 적절히 제어하여 충격인성과 연성을 크게 증가시키며 이로 인해 볼트성형중에 행하는 구상화 열처리 및 소입소려처리를 생략하고 필요한 강도는 미량합금원소인 니오븀(Nb)과 바나듐(V)을 첨가시켜 확보하는 열처리 생략형 고장력볼트용 선재의 제조방법을 제안한다.Prior Art 1 omits the spheroidization heat treatment and hardening heat treatment performed during bolting to manufacture wire rods for high-strength bolts by weight% C: 0.13-0.15%, Si: 0.16-0.20%, Mn: 1.10-1.40 Steels containing%, P: 0.030% or less, S: 0.030% or less, Nb: 0.030-0.040%, and V: 0.030-0.040% are 1100-1200 ° C, and the finish rolling temperature is 1000 ° C based on the material surface temperature. After hot rolling in the temperature range directly above -Ar3, air cooling is performed after forced cooling at a cooling rate of 18-22 ° C / sec to 500-550 ° C. As a result, carbon content is significantly reduced in steel components used for high tension bolts, and hot rolling and cooling are appropriately controlled to greatly increase impact toughness and ductility, thereby eliminating the spheroidizing heat treatment and quenching treatment performed during bolt forming. In addition, the present invention proposes a method for producing a heat treatment omitted high tension bolt wire rod which is obtained by adding niobium (Nb) and vanadium (V), which are trace alloy elements.

선행문헌 2는 고장력 볼트용 강선재의 제조방법에 있어서, 중량%로, C:0.09-0.11%, Si:0.61-0.65%, Mn:1.30-1.70%, B:0.0015-0.0025%, Ti:0.18-0.20%, Nb:0.015-0.030%, P:0.03% 이하, S:0.03%이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 조성되는 강을 1100-1250℃의 온도로 가열하고, 1000℃∼Ar3 직상온도에서 마무리 열간선재 압연한 다음, 5-10℃/sec의 냉각속도로 500∼550℃까지 강제 냉각시킨 후 상온까지 공냉하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 볼트 성형중에 행하는 구상화 열처리 및 소입, 소려처리를 생략하고 볼트를 제조할 수 있는 열처리 생략형 고 장력볼트용 강선재의 제조방법을 제안한다.Prior art document 2, in the manufacturing method of the high-strength bolt steel wire, in weight%, C: 0.09-0.11%, Si: 0.61-0.65%, Mn: 1.30-1.70%, B: 0.0015-0.0025%, Ti: 0.18 Steel composed of -0.20%, Nb: 0.015-0.030%, P: 0.03% or less, S: 0.03% or less, balance Fe and other unavoidable impurities is heated to a temperature of 1100-1250 ° C, and 1000 ° C to Ar3 After the finish hot rolled wire in the, it is characterized in that the air cooled to room temperature after forced cooling to 500 ~ 550 ℃ at a cooling rate of 5-10 ℃ / sec. Accordingly, the present invention proposes a method for manufacturing a heat-treated omitted high-strength bolt steel wire which can manufacture bolts by eliminating spheroidizing heat treatment, hardening, and soaking treatment performed during bolt forming.

선행문헌 3은 중량%로, C:0.15-0.25%, Si:0.10-0.50%, Mn:1.0-2.0%, Al:0.01-0.10%, P:0.03% 이하, S:0.03% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피하게 함유되는 불순물로 조성되는 강을 1100-1300℃의 온도로 가열하여 70% 이상의 입하율로 열간압연한 후 냉각시킨 다음, 다시 900-1050℃로 재가열하고 950℃이하의 온도로 추출한 후 사상압연 취입온도를 950℃ 이하로 하여 열간선재 압연한 다음, 750-850℃의 온도범위에서 5-15℃/초의 냉각속도로 450-550℃의 온도범위까지 강제냉각한 후 상온까지 공냉하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 볼트가공공정에서 통상 수반되는 연화열처리 및 소입, 소려처리를 생략하고 고장력볼트를 제조할 수 있는 고장력볼트용 강선재의 제조방법을 제안한다.Prior art 3 is weight%, C: 0.15-0.25%, Si: 0.10-0.50%, Mn: 1.0-2.0%, Al: 0.01-0.10%, P: 0.03% or less, S: 0.03% or less, balance Fe And other inevitably contained steels heated to a temperature of 1100-1300 ° C., hot rolled to a 70% or higher loading rate, cooled, and then reheated to 900-1050 ° C. and extracted to a temperature below 950 ° C. After hot-rolled wire rolling with the filament rolling blowing temperature below 950 ℃, forced cooling to a temperature range of 450-550 ℃ at a cooling rate of 5-15 ℃ / sec at a temperature range of 750-850 ℃, and then air cooled to room temperature. It is characterized by. Accordingly, the present invention proposes a method for producing a high-strength bolt steel wire which can manufacture high-tensile bolts, omitting softening heat treatment, quenching, and soaking process usually involved in the bolt processing process.

그러나, 상기한 선행문헌에 의하면 고장력 볼트를 고장력 볼트로 제조하기 위해서는 수소 침입에 의한 수소취성 또는 지연파괴를 초래하기 때문에 현재에는 1200㎫급 이상을 사용하는 것을 권장하지 않으며, 기존에 사용하고 있는 강의 구성 조직이 대부분 템퍼드 마르텐사이트(Tempered martensite)의 조직으로 입계에는 탄화물계 석출물이 분포하고 모재는 래스 마르텐사이트 석출물들이 분포하는 것이 대체적인 특징이다. However, according to the above-mentioned prior art, in order to manufacture high tension bolts as high tension bolts, hydrogen embrittlement or delayed destruction due to hydrogen intrusion is not recommended. Currently, it is not recommended to use more than 1200 MPa class. Most of the constituent tissues are tempered martensite tissues, and carbide-based precipitates are distributed at grain boundaries, and the base material is lattice martensite precipitates.

그러나 소재의 고강도화를 달성하는데 주요 저해 요인으로는 수소의 침입에 의한 지연파괴 현상을 들 수 있으며, 이는 입계에 석출 분포하고 있는 석출물이 수소의 트랩 사이트(Trapped site)로 작용하여 입계의 강도를 열화시키기 때문인 것으로 알려져 있다. 따라서 템퍼드 마르텐사이트 미세 조직의 특징상 고장력 볼트용 강으로 사용하는 것은 한계가 따랐다.However, the main inhibitory factor in achieving the high strength of the material is the delayed breakdown phenomenon due to the intrusion of hydrogen, which causes the precipitate distribution in the grain boundary to act as a trapped site of hydrogen, thus degrading the strength of the grain boundary. It is known because it is made. Therefore, due to the characteristics of the tempered martensite microstructure, it was limited to use it as a high-strength bolt steel.

또한, 염욕 열처리방법에 있어서 소입후 후공정으로는 세척의 과정이 반드시 필요하며, 통상 온수에 세척을 진행하며, 온수세척기는 세척 횟수가 누적 될수록 염이 용해가 되어 세척이 잘되지 않아 일정주기별로 폐수처리하고, 새로운 온수로 교체해야하는 단점이 있다. In addition, in the salt bath heat treatment method, after the quenching, the post-incineration process is necessary for washing. Usually, the washing process is performed in hot water, and as the number of washings accumulates, salt dissolves and the washing is not performed well. There is a disadvantage that wastewater treatment and replacement with new hot water.

한국 공개특허공보 제10-1991-0012293호 "고장력볼트용 선재의 제조방법"(공개일자: 1991. 08. 07.)Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-1991-0012293 "Method of manufacturing wire rod for high tension bolt" (published date: Aug. 7, 1991) 한국 공개특허공보 제10-1993-0013188호 "열처리 생략형 고장력 볼트용 강선재의 제조방법"(공개일자: 1993. 07. 21.)Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-1993-0013188 "Manufacturing Method of Steel Wire for High-Tension Bolted High-Strength Bolt" (Publication Date: July 21, 1993) 한국 공개특허공보 제10-1994-0002365호 "고장력볼트용 강선재의 제조방법"(공개일자: 1994. 02. 17.)Korean Unexamined Patent Publication No. 10-1994-0002365 "Method of manufacturing steel wire for high tension bolt" (published date: February 17, 1994)

상기와 같은 종래의 문제점들을 근본적으로 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 제조에 있어 소재의 개선 없이도 수분을 첨가한 염욕에 소입하면서 항온 유지하여 오스템퍼링처리하여 베이나이트(Bainite) 조직으로 변태시킨 열처리만으로 자동차 부품, 산업기계 부품, 교량, 토목 및 건축물 등에 사용되는 9T~16T급까지의 고장력 볼트를 제조 가능하면서 공정의 단축과 템퍼링 설비가 불필요하여 에너지 절감을 추구하고, 제품에 있어 경도, 인장, 항복, 충격 강도의 향상과 함께 수소 취성에 의한 지연 파괴 저항성이 우수한 고장력 볼트의 열처리 방법을 제공하려는데 있다.An object of the present invention for fundamentally improving the conventional problems as described above, in the manufacturing process by transforming into bainite (Bainite) structure by maintaining a constant temperature while quenching in a salt bath with added moisture without improving the material It is possible to manufacture high-strength bolts of 9T ~ 16T grades used in automobile parts, industrial machine parts, bridges, civil engineering, and buildings, and it saves energy by shortening the process and eliminating the need for tempering equipment. The present invention aims to provide a method for heat-treatment of high-strength bolts having excellent yield and impact strength and excellent resistance to delayed fracture due to hydrogen embrittlement.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 볼트에 열을 가하여 고장력 볼트를 제조하기 위한 열처리 방법에 있어서: 상기 볼트를 염욕소입조를 구비한 분위기로에 장입하여 온도를 승온시키는 단계; 상기 온도를 승온시키는 단계 후 분위기로 내의 온도를 일정한 온도로 유지하여 오스테나이트(Austenite) 조직으로 변태시키는 단계; 상기 조직 변태단계 후 오스테나이트 조직화된 볼트를 분위기로에서 반출하여 수분이 첨가된 용융염이 충진된 염욕소입조에 장입하여 급랭하는 단계; 상기 급랭단계 후 일정시간 항온상태를 유지하여 베이나이트(Bainite) 조직으로 변태시키는 단계; 및 상기 베이나이트(Bainite) 조직 변태단계 후 볼트를 염욕소입조에서 반출하여 세척장치에 투입하여 세척하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a heat treatment method for producing a high tension bolt by applying heat to the bolt: charging the bolt in an atmosphere having a salt bath sintering tank to increase the temperature; Maintaining the temperature in the atmosphere furnace at a constant temperature after the step of raising the temperature to transform it into austenite tissue; After the tissue transformation step, austenite-structured bolts are taken out of the atmosphere furnace and charged into a salt bath inlet tank filled with molten salt to which water is added and quenched; Maintaining a constant temperature for a certain time after the quenching step to transform the bainite tissue into bainite tissue; And after the bainite tissue transformation step, removing the bolts from the salt bath inlet bath and putting the bolts in the washing apparatus to wash them.

본 발명에 따르면 상기 분위기로는 침탄, 침탄질화, QT(Quenching & Tempering) 중 선택된 어느 하나를 처리하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the atmosphere is characterized by treating any one selected from carburizing, carburizing and nitriding, and QT (Quenching & Tempering).

본 발명에 따르면 상기 염욕소입조는 용융염(Molten Salt)에 와류를 형성시키는 볼텍스와 용융염을 교반시키는 교반기를 구비한 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the salt bath inlet tank is characterized in that the vortex to form a vortex in the molten salt (Molten Salt) and a stirrer for stirring the molten salt.

본 발명에 따르면 상기 염욕소입조는 용융염(Molten Salt)에 와류를 형성시켜 고장력 볼트의 염욕 소입성을 증진시키는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the salt bath sintering tank is characterized by improving the salt bath hardenability of the high tension bolt by forming a vortex in molten salt.

본 발명에 따르면 상기 염욕소입조는 용융염(Molten Salt)을 교반시켜 볼트의 염욕 소입성을 증진시키는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the salt bath sintering tank is characterized in that the salt salt quenching property of the bolt is enhanced by stirring molten salt.

본 발명에 따르면 상기 세척장치내 세척후의 물은 버려지지 않고 염욕소입조로 공급되고 용융염(Molten Salt)의 수분이 전체중량의 0.05~1.5% 이내로 유지되며 폐수의 발생이 없는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the water after washing in the washing apparatus is not discarded and is supplied to a salt bath sintering tank, and the moisture of molten salt is maintained within 0.05 to 1.5% of the total weight and there is no generation of waste water.

본 발명에 따르면 상기 오스테나이트 조직 변태단계는 볼트를 800~950℃의 온도로 가열하여 볼트의 강을 심부까지 오스테나이트화 될 때까지 유지하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the austenite tissue transformation step is characterized in that the bolt is heated to a temperature of 800 ~ 950 ℃ to maintain the steel of the bolt until the austenite to the core.

본 발명에 따르면 상기 베이나이트(Bainite) 조직으로 변태시키는 단계는 수분이 전체중량의 0.05~1.5% 이내로 혼합된 용융염(Molten Salt)이 충진된 염욕소입조 내에서 215~540℃의 온도로 베이나이트(Bainite) 조직으로 변태하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the step of transforming into bainite tissue may include a bay at a temperature of 215 to 540 ° C. in a salt bath immersion tank filled with molten salt in which water is mixed within 0.05 to 1.5% of the total weight. It is characterized by transformation into knightite (Bainite) tissue.

본 발명에 따르면 상기 열처리 방법에 의해 제조된 고장력 볼트는 인장강도 800~1800N/㎟, 항복강도는 600~1500N/㎟ 이고, 연신율은 12~20% 인 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the high-strength bolt manufactured by the heat treatment method has a tensile strength of 800 to 1800 N / mm 2, a yield strength of 600 to 1500 N / mm 2, and an elongation of 12 to 20%.

한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.On the other hand, the terms or words used in the present specification and claims are not to be construed as limiting the ordinary or dictionary meanings, the inventors should use the concept of the term in order to explain the invention in the best way. It should be interpreted as meanings and concepts corresponding to the technical idea of the present invention based on the principle that it can be properly defined. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configuration shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical ideas of the present invention, and various alternatives may be substituted at the time of the present application. It should be understood that there may be equivalents and variations.

이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 고장력 볼트의 열처리 방법은 제조에 있어 소재의 개선 없이도 수분을 첨가한 염욕에 소입하면서 항온 유지하여 오스템퍼링처리하여 베이나이트(Bainite) 조직으로 변태시킨 열처리만으로 자동차 부품, 산업기계 부품, 교량, 토목 및 건축물 등에 사용되는 9T~16T급까지의 고장력 볼트를 제조 가능하면서 공정의 단축과 템퍼링 설비가 불필요하여 에너지 절감을 추구하고, 제품에 있어 경도, 인장, 항복, 충격 강도의 향상과 함께 수소 취성에 의한 지연 파괴 저항성이 우수한 효과를 제공한다.As described in the above configuration and operation, the heat treatment method of the high-strength bolt according to the present invention was transformed into bainite tissue by maintaining the constant temperature while quenching in a salt bath containing water without improving the material in manufacturing It is possible to manufacture high-tension bolts of 9T ~ 16T class used in automobile parts, industrial machine parts, bridges, civil engineering, and buildings only by heat treatment, and it is necessary to shorten the process and no tempering equipment, and to save energy. In addition to the improvement of yield, impact strength, and excellent resistance to delayed fracture by hydrogen embrittlement.

도 1은 본 발명에 따른 고장력 볼트의 열처리 방법에 적용되는 열처리 과정을 도시한 그래프도.
도 2는 본 발명에 따른 고장력 볼트의 열처리 방법을 도시한 흐름도.
도 3은 본 발명에 따른 고장력 볼트의 조직을 광학 현미경(Optical Observation)으로 관찰한 사진.
도 4는 본 발명에 따른 고장력 볼트의 열처리 방법에 적용되는 분위기로를 나타내는 구성도이다.
1 is a graph showing a heat treatment process applied to the heat treatment method of the high tension bolt according to the present invention.
2 is a flowchart illustrating a heat treatment method of a high tension bolt according to the present invention.
Figure 3 is a photograph of the organization of the high tension bolt according to the present invention observed with an optical microscope (Optical Observation).
4 is a configuration diagram showing an atmosphere furnace applied to the heat treatment method of the high tension bolt according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 볼트에 열을 가하여 고장력 볼트를 제조하기 위한 열처리 방법에 관하여 제안하며, 이는 볼텍스(23)와 교반기(25)를 지닌 염욕소입조(20)를 구비한 분위기로(10)와 세척장치를 이용하여 승온 단계, 오스테나이트(Austenite) 조직으로 변태하는 단계, 급랭하는 단계, 베이나이트(Bainite) 조직으로 변태하는 단계, 세척하는 단계를 거쳐 9T~16T급까지의 고장력 볼트를 제조한다.The present invention proposes a heat treatment method for manufacturing a high tension bolt by applying heat to the bolt, which is an atmosphere furnace (10) and a washing apparatus having a salt bath sintering tank 20 having a vortex (23) and a stirrer (25) By using a step of temperature rising, austenite (Austenite) tissue transformation step, quenching step, transformation to bainite (Bainite) tissue, washing step to produce high-tensile bolts up to 9T ~ 16T grade.

본 발명에 따르면 상기 볼트를 염욕소입조(20)를 구비한 분위기로(10)에 장입하여 온도를 승온시키는 단계이다. 승온 단계는 도 1 및 도 2처럼 볼트를 염욕소입조(20)를 구비한 분위기로(10)에 장입하여 온도를 승온시키는데, 이러한 분위기로(10)는 침탄, 침탄질화, QT(Quenching & Tempering) 중 선택된 어느 하나를 처리한다. 침탄(Carburization)은 저탄소강으로 만든 제품의 표층부에 탄소를 투입시킨 후 담금질을 하여 표층부만을 경화하는 표면 경화법의 일종으로, 침탄처리는 저탄소강의 표면에 탄소를 침투시켜 표면만 고탄소강으로 만드는 공정으로 표면은 딱딱하게 내부는 무르게 하여 기계적 성질(강하면서 부러지지 않는 성질)을 얻기 위한 방법이다.According to the present invention, the bolt is charged into the atmosphere furnace 10 having the salt bath sintering tank 20 to increase the temperature. In the temperature raising step, as shown in FIGS. 1 and 2, the bolt is charged into an atmosphere 10 having a salt bath sintering tank 20 to raise the temperature. The atmosphere 10 includes carburizing, carburizing and nitriding, and QT (Quenching & Tempering). ) Process any one selected. Carburization is a kind of surface hardening method that hardens only the surface layer by injecting carbon into the surface layer of a product made of low carbon steel and hardening it. Carburization is a process of making carbon on the surface of low carbon steel to make only the surface of high carbon steel. As a result, the surface is hardened and the inside softened to obtain mechanical properties (strong and non-broken).

그리고 침탄질화는 저온에서 장시간 처리하므로 침탄질화 처리전에 Quenching, Tempering 등으로 조직을 충분히 안정화 시킨 후 침탄질화처리 실시하며, 일반 강에서는 질화처리의 효과를 기대할 수 없으며, 질화용 강(Al, Ti, Nb, Cr 등 첨가)을 사용시만 효과가 있으며, 매우 강한 경도 상승 및 피로강도 상승 등이 있다. 그리고 QT(Quenching & Tempering)는 담금질(??칭; Quenching), 뜨임(템퍼링; Tempering)으로 지칭되는데, 이는 담금질을 재질이 딱딱하게 경화되면서 취성이 생기므로 이를 보완하기 위해 뜨임을 뒤이어 해주기 때문에 짝을 이뤄 작업하므로 붙여서 Quenching & Tempering, 즉 QT라고 명명된다. 이러한 작업들은 대부분 분위기로(10) 안에서 시행한다. 이러한 열처리는 금속의 재질을 온도를 이용하여 변화시켜 기본적인 성질을 바꾸기 위한 작업이 열처리작업이다.And carburizing nitriding is performed for a long time at low temperature, so before the carburizing nitriding treatment, the structure is sufficiently stabilized by Quenching and Tempering and carburizing and nitriding treatment is not possible. In general steel, the effect of nitriding treatment cannot be expected, and for nitriding steels (Al, Ti, Nb, Cr, etc.) is effective only when used, and there is a very strong increase in hardness and increase in fatigue strength. Quenching & Tempering (QT) is also referred to as Quenching and Tempering. This is because the hardening of the hardening material causes brittleness as the material hardens. As it works, it is called Quenching & Tempering, or QT. These tasks are mostly carried out in the atmosphere (10). This heat treatment is a heat treatment operation to change the material properties of the metal by using a temperature change.

이러한 기능을 수행하는 염욕소입조(20)를 구비한 분위기로(10)에 볼트를 장입하여 후술하는 오스테나이트(Austenite) 조직으로 변태하기 위해 온도를 승온시킨다.Into the atmosphere furnace 10 having the salt bath sintering tank 20 performing this function, the temperature is raised to transform the bolt into an austenite structure, which will be described later.

한편, 본 발명의 분위기로(10)는 염욕소입조(20)를 구비하는데, 이는 본 출원인에 의해 출원한 공개특허공보 제10-2010-0074914호의 "염욕 열처리 장치"를 사용한다. 염욕소입조(20)는 용융염(Molten Salt)에 와류를 형성시키는 볼텍스(23)와 용융염을 교반시키는 교반기(25)를 구비한다. 이러한 염욕소입조(20)는 도 4처럼 볼텍스(23)와 교반기(25)로 구성된다. 볼텍스(23)는 용융염(Molten Salt)에 와류를 형성하고, 교반기(25)는 용융염(Molten Salt)을 교반시키는 역할을 수행한다. 이러한 염욕소입조(20)는 각각의 볼텍스(23)와 교반기(25)에 의해 용융염(Molten Salt)에 와류를 형성 또는 교반시켜 고장력 볼트의 염욕 소입성을 증진시킨다.On the other hand, the atmosphere furnace 10 of the present invention is provided with a salt bath sintering tank 20, which uses the "salt bath heat treatment apparatus" of Patent Publication No. 10-2010-0074914 filed by the present applicant. The salt bath sintering tank 20 includes a vortex 23 for forming a vortex in molten salt and an agitator 25 for stirring the molten salt. The salt bath sintering tank 20 is composed of a vortex 23 and a stirrer 25 as shown in FIG. The vortex 23 forms a vortex in the molten salt, and the stirrer 25 serves to stir the molten salt. The salt bath sintering tank 20 forms or stirs vortices in molten salt by the vortex 23 and the stirrer 25 to enhance the salt bath quenchability of the high tension bolt.

한편, 염욕소입조(20)내에는 용융염(Molten Salt)의 균일한 온도와 수분의 분포 및 소입 시 빠른 용융염의 순환을 위하여 교반기(Agitator)를 구비하는데, 볼텍스가 없다면 용융염은 일정한 방향성 없이 순환되어 균일한 온도와 수분의 분포를 기대할 수 없어 제품의 균일성 등을 보증할 수 없다. 따라서 염욕소입조(20)내에 볼텍스를 구비함과 함께 교반기를 구비하고 그 회전축의 끝단에 임펠라를 구비하여 일정한 방향으로 회전하게 되면 일정한 방향성과 고른 온도와 수분의 분포할 수 있으면 고속으로 회전 시 용융염의 상부 표면에는 소용돌이치는 와류 현상이 발생되어 고장력 볼트의 염욕 소입성을 증진시킬 수 있다.Meanwhile, in the salt bath sintering tank 20, an agitator is provided for uniform temperature and distribution of molten salt and rapid circulation of molten salt upon quenching. As it is circulated, the uniform distribution of temperature and water cannot be expected and the uniformity of the product cannot be guaranteed. Therefore, if the vortex is provided in the salt bath sintering tank 20 and the stirrer is provided and the impeller is provided at the end of the rotating shaft to rotate in a constant direction, the melt can be rotated at a high speed if it can distribute a constant direction and even temperature and water. A swirling vortex can occur on the top surface of the salt to enhance salt bath quenching of the high tension bolts.

본 발명에 따르면 상기 온도를 승온시키는 단계 후 분위기로(10) 내의 온도를 일정한 온도로 유지하여 오스테나이트(Austenite) 조직으로 변태시키는 단계이다. 조직 변태단계는 도 1 및 도 2처럼 볼트를 분위기로(10)에 장입하여 일정한 온도로 유지하여 오스테나이트(Austenite) 조직으로 변태한다. 이는 볼트를 분위기로(10)에 장입하여 온도를 승온한 다음 일정한 온도를 유지하면서 볼트의 강 조직을 오스테나이트(Austenite) 조직으로 변태한다.According to the present invention, after the step of raising the temperature, the temperature in the atmosphere 10 is maintained at a constant temperature to transform into austenite tissue. In the tissue transformation step, as shown in FIGS. 1 and 2, the bolt is charged into the atmosphere 10 and maintained at a constant temperature to transform into austenite tissue. This converts the steel structure of the bolt into an austenite structure while charging the bolt into the atmosphere 10 to raise the temperature and then maintaining a constant temperature.

이때, 본 발명의 세부 구성에 따른 상기 오스테나이트 조직 변태단계는 볼트를 800~950℃의 온도로 가열하여 볼트의 강을 심부까지 오스테나이트화 될 때까지 유지하는 것을 특징으로 한다. 볼트를 조직 변태시켜 오스테나이트로 변태시키는 단계로, 이는 도 1 및 도 2처럼 볼트를 분위기로(10)에 장입하여 온도를 승온하여 800~950℃ 상에서 오스테나이트(Austenite) 조직으로 변태시킨다. 이는 볼트를 오스테나이징(Ac3) 직상의 800~950℃의 온도로 강의 심부까지 오스테나이트(Austenite) 조직화될 때까지 30~180분 동안 충분하게 유지하여 강의 심부까지 오스테나이트 조직화시킨다.At this time, the austenite tissue transformation step according to the detailed configuration of the present invention is characterized in that the bolt is heated to a temperature of 800 ~ 950 ℃ to maintain the steel of the bolt until the austenite to the core. In the step of transforming the bolt to austenite by transforming the tissue, which is charged into the atmosphere 10 to the bolt as shown in Figure 1 and 2 to raise the temperature to transform the austenite (Austenite) tissue on 800 ~ 950 ℃. This keeps the bolts sufficiently warm for 30 to 180 minutes until the austenite is organized to the core of the steel at a temperature of 800 to 950 ° C. directly above the austenizing (Ac3) to austenite to the core of the steel.

이러한, 오스테나이트 조직으로 변태하기 위해 800~950℃의 온도를 유지하는 것은 800℃ 이하일 경우 금속 조직의 불완전한 오스테나이트화로 인하여 불완전한 조직이 생성될 수 있으므로, 단상의 오스테나이트화를 만들어 안정된 조직을 얻고자 함이고 950℃로 제한하는 이유는 안정된 입도를 확보하여 균질한 입도 및 입도의 조대화 방지로 인한 기계적 특성을 얻고자 함이다. 가열시간 또한 단상의 오스테나이트화에 도달할 때까지의 시간을 유지하여야 한다. (단, 특별한 고온 안정화 강종의 경우 950℃ 이상에서도 입도가 커지지 않는 경우도 있지만 무의미하다할 것이다.)Maintaining a temperature of 800 ~ 950 ℃ to transform into austenite tissue, such as incomplete tissue may be generated due to incomplete austenitization of metal tissue when the temperature below 800 ℃, to obtain a stable structure by making a single phase austenitization The reason for limiting to 950 ° C is to obtain a stable particle size and obtain mechanical properties due to homogeneous particle size and coarsening of particles. The heating time must also be maintained until reaching single phase austenitization. (However, in the case of a special high temperature stabilized steel grade, even if the particle size does not increase even above 950 ℃, it will be meaningless.)

본 발명에 따르면 상기 조직 변태단계 후 오스테나이트 조직화된 볼트를 분위기로(10)에서 반출하여 수분이 첨가된 용융염이 충진된 염욕소입조(20)에 장입하여 급랭하는 단계이다. 급랭 단계는 도 1 및 도 2처럼 조직 변태 단계 후 이를 반출하여 급랭한다. 이는 분위기로(10)에서 조직 변태단계를 거쳐 오스테나이트 조직화된 볼트를 반출하여 수분과 용융염이 충진된 염욕소입조(20)에 장입하여 급랭한다.According to the present invention, after the tissue transformation step, the austenite-structured bolts are taken out from the atmosphere furnace 10 and charged into a salt bath inlet 20 filled with molten salt to which moisture is added. The quenching step is carried out and quenched after the tissue transformation step as shown in FIGS. This is carried out through the tissue transformation step in the atmosphere furnace (10) to take out the austenitic bolts organized in the salt bath intake tank 20 is filled with water and molten salt is quenched.

본 발명에 따르면 상기 급랭단계 후 일정시간 항온상태를 유지하여 베이나이트(Bainite) 조직으로 변태시키는 단계이다. 조직 변태단계는 도 1 및 도 2처럼 상기의 오스테나이트(Austenite) 조직 단계와 유사하게 급랭단계 후 일정시간 항온상태를 유지하여 베이나이트(Bainite) 조직으로 변태한다. 이는 볼트를 수분과 용융염이 충진된 염욕소입조(20)에 장입하여 급랭한 다음 일정시간 항온상태를 유지하면서 볼트의 강 조직을 오스테나이트(Austenite) 조직에서 베이나이트(Bainite) 조직으로 변태한다.According to the present invention is a step of transforming to bainite (Bainite) tissue by maintaining a constant temperature for a certain time after the quenching step. The tissue transformation step is transformed into bainite tissue by maintaining a constant temperature for a certain time after the quenching step similarly to the austenite tissue step as shown in FIGS. 1 and 2. It charges the bolts into the salt bath inlet 20 filled with water and molten salt, and then quenches them, and then transforms the bolt's steel structure from the austenite tissue to the bainite tissue while maintaining a constant temperature. .

이때, 본 발명의 세부 구성에 따른 상기 베이나이트(Bainite) 조직으로 변태시키는 단계는 수분이 전체중량의 0.05~1.5% 이내로 혼합된 용융염(Molten Salt)이 충진된 염욕소입조(20) 내에서 215~540℃의 온도로 베이나이트(Bainite) 조직으로 변태하는 것을 특징으로 한다. 볼트의 강 조직을 오스테나이트(Austenite) 조직에서 베이나이트(Bainite) 조직으로 변태시키는 단계로, 이는 도 1 및 도 2처럼 볼트를 염욕소입조(20)내에서 일정시간 항온상태를 유지하는데, 염욕소입조(20)의 조건은 수분이 전체중량의 0.05~1.5% 이내로 혼합된 용융염(Molten Salt)을 충진하면서 215~540℃의 온도에서 20~120분 동안 유지하여 강의 심부까지 베이나이트(Bainite) 조직화시킨다.At this time, the step of transforming to the bainite (Bainite) tissue according to the detailed configuration of the present invention in the salt bath sintered tank 20 filled with molten salt (Molten Salt) mixed with moisture within 0.05 ~ 1.5% of the total weight It characterized in that the transformation to bainite (Bainite) tissue at a temperature of 215 ~ 540 ℃. Transforming the steel structure of the bolt from the austenite tissue to the bainite tissue, which maintains a constant temperature for a certain time in the salt bath sintering tank 20 as shown in FIGS. The condition of the bath immersion tank 20 is to hold the molten salt mixed with moisture within 0.05-1.5% of the total weight, and hold it at a temperature of 215-540 ° C. for 20 to 120 minutes to bainite to the core of the steel. Organize

이러한, 용융염(Molten Salt)이 물을 첨가 시 전체 중량 대비 0.05~1.5% 이내를 유지해야 함은 수분 함유량이 0.05% 이하로 관리 될 때에는 물이 갖고 있는 열량이 부족하여 냉각능이 저하되어 ?칭(Quenching) 시 제품의 냉각이 늦어져 금속 조직학적으로 펄라이트가 생성되어 본원발명이 추구하는 베이나이트(Bainite) 조직을 얻을 수 없게 된다.When molten salt is added to water, it should be maintained within 0.05 to 1.5% of the total weight. When the water content is managed to 0.05% or less, the heat capacity of the water is insufficient and cooling ability is lowered. (Quenching) The cooling of the product is delayed, the pearlite is generated in the metallographically, it is impossible to obtain the bainite structure pursued by the present invention.

더구나, 무엇보다도 물은 액체 상태에서 기체 상태로 상이 바뀔 때 체적 변화가 생기는데, 1기압에서 100℃ 기준으로 기화할 때 액체 대비 약 1,700배 부피가 팽창하고, 동일 기압에서 300℃ 라면 그 부피는 약 2,600배 증가하고, 용융염(Molten Salt)에 수분이 1.5% 이상 증가하게 되면 소입 공정 시 많은 열량을 갖고 있는 고온의 제품에 의하여 용융염 내의 수분은 거의 일시에 기체로 상변태가 일어나 수천 배 부피가 팽창하면서 일시에 용융염과 함께 비산되어 위험할 수 있으니 반드시 용융염의 수분은 0.05 ~ 1.5% 이내로 관리하는 것이 바람직하다.Moreover, above all, water has a volume change when the phase changes from liquid to gaseous state, and about 1,700 times the volume of the liquid expands when evaporated from 1 atm to 100 ° C, and at 300 ° C at the same pressure, the volume is about When the water is increased by 2,600 times and the molten salt is increased by more than 1.5%, the moisture in the molten salt is transformed into gas almost instantly due to the high temperature product which has a large amount of heat during the quenching process. It may be dangerous to swell together with molten salt at the time of expansion, so it is desirable to manage the moisture of molten salt within 0.05 ~ 1.5%.

그리고 염욕소입조(20) 내에서 215~540℃의 온도로 유지하는 것은 베이나이트(Bainite) 조직을 석출하는 범위이며, 이는 해당 볼트의 등급(T) 범위이다. 즉, 이 온도의 범위를 넘었으면 베이나이트를 많이 석출할 수 있지만 연신율 등이 저하될 수도 있다. 따라서 본 발명이 얻고자 하는 볼트의 등급(T)을 획득하기 위해 염욕소입조(20)의 온도 215~540℃를 유지하는 것이 중요하다.And to maintain at a temperature of 215 ~ 540 ℃ in the salt bath sintering tank 20 is the range to precipitate the bainite (Bainite) structure, which is the grade (T) range of the bolt. That is, if it exceeds this temperature range, a lot of bainite may precipitate, but elongation etc. may fall. Therefore, it is important to maintain the temperature of the salt bath sintering tank 20 215 ~ 540 ℃ to obtain the grade (T) of the bolt to be obtained by the present invention.

본 발명에 따르면 상기 베이나이트(Bainite) 조직 변태단계 후 볼트를 염욕소입조(20)에서 반출하여 세척장치에 투입하여 세척하는 단계이다. 세척 단계는 도 1 및 도 2처럼 베이나이트(Bainite) 조직화된 볼트를 염욕소입조(20)에서 반출하여 세척장치에 투입하여 세척한다. 이는 염욕소입조(20)를 통하여 베이나이트(Bainite) 조직 변태 후 세척장치를 통하여 베이나이트(Bainite) 조직으로 안정화시킨다.According to the present invention, after the bainite tissue transformation step, the bolts are removed from the salt bath inlet 20 to be added to the washing apparatus for washing. In the washing step, bainite-structured bolts are removed from the salt bath inlet tank 20 as shown in FIGS. 1 and 2 and put into the washing apparatus for cleaning. This stabilizes the bainite tissue through the washing apparatus after the bainite tissue transformation through the salt bath sintering tank 20.

이때, 본 발명의 세부 구성에 따른 상기 세척장치내 세척후의 물은 버려지지 않고 염욕소입조(20)로 공급되고 용융염(Molten Salt)의 수분이 전체중량의 0.05~1.5% 이내로 유지되며 폐수의 발생이 없는 것을 특징으로 한다. 세척장치는 볼트를 베이나이트(Bainite) 조직으로 안정화시키는 과정에서 세척하는 물을 버리지 않고, 이를 다시 염욕소입조(20)로 공급하여 용융염(Molten Salt)의 수분이 전체중량의 0.05~1.5% 이내로 유지시킨다. 이에 따라, 일반적인 염욕소입조(20)에 소입후 온수세척을 하게 되면 세척액에는 염도가 누적되어 높아져서 세척력이 떨어져 일정주기별로 세척액을 교체하고 교체한 세척액 응폐수 처리를 하여야 하나, 본 발명에서는 염욕소입조(20)에 수분을 첨가하게 되는데, 그 수분은 세척장치의 온수를 일정량 공급하면서 세척장치내의 염도를 한상 일정하게 유지할 수 있어서 세척액을 교체하지 않고 재사용하기 때문에 폐수가 발생되지 않고 환경친화적인 공법이다.At this time, the water after washing in the washing apparatus according to the detailed configuration of the present invention is supplied to the salt bath sintering tank 20 without being discarded and the water of the molten salt (Molten Salt) is maintained within 0.05 ~ 1.5% of the total weight of waste water It is characterized by no occurrence. The washing apparatus does not discard the water to be washed in the process of stabilizing the bolt to bainite tissue, and supplies it to the salt bath sintering tank 20 so that the moisture of molten salt is 0.05 to 1.5% of the total weight. Keep within. Accordingly, when the hot water is washed after quenching in the general salt bath incineration tank 20, the salinity accumulates in the washing solution and the washing power is reduced, so that the washing solution is replaced by a predetermined cycle and the washing solution condensed water is replaced. Moisture is added to the tank 20, and the water can maintain the salinity in the washing apparatus at a constant level while supplying a certain amount of hot water of the washing apparatus so that waste water is not generated because it is reused without replacing the washing liquid. to be.

본 발명에 따르면 상기 열처리 방법에 의해 제조된 고장력 볼트는 인장강도 800~1800N/㎟, 항복강도는 600~1500N/㎟ 이고, 연신율은 12~20% 인 것을 특징으로 한다. 이러한 도 3처럼 상기의 열처리 방법의 과정을 거쳐 승온 단계, 오스테나이트(Austenite) 조직으로 변태하는 단계, 급랭하는 단계, 베이나이트(Bainite) 조직으로 변태하는 단계, 세척하는 단계를 거쳐 고장력 볼트를 생산한다. 이러한 고장력 볼트는 인장강도 800~1800N/㎟, 항복강도는 600~1500N/㎟ 이고, 연신율은 12~20%를 지닌다.According to the present invention, the high-strength bolt manufactured by the heat treatment method has a tensile strength of 800 to 1800 N / mm 2, a yield strength of 600 to 1500 N / mm 2, and an elongation of 12 to 20%. Through the process of the heat treatment method as shown in FIG. 3 to produce a high-strength bolt through the step of heating, transforming into austenite tissue, quenching, transforming to bainite tissue, washing step do. These high tensile bolts have a tensile strength of 800 ~ 1800N / mm2, yield strength of 600 ~ 1500N / mm2, and an elongation of 12 ~ 20%.

한편, 본 발명의 열처리 방법은 기존의 공법에서 오일에 소입 및 침적 후 세척하고 템퍼링 공정을 반드시 실시하여야 하지만, 본 발명은 항온 소입하기 때문에 템퍼링 공정을 생략하여 공정의 단축과 템퍼링 설비가 불필요하며, 템퍼링 관련한 에너지가 불필하다. On the other hand, the heat treatment method of the present invention must be washed after quenching and immersing in oil in the existing method, and the tempering process must be carried out, but the present invention is a constant temperature quenching, eliminating the tempering process, shortening the process and no tempering equipment, Energy related to tempering is not necessary.

더욱이 제품, 즉 고장력 볼트는 경도, 인장, 충격 강도가 향상되면서 수소 취성에 대한 내성이 생기는데, 이는 오스테나이트(Austenite)화 직상의 800~950℃의 온도로 가열되어 유지된 강은 215~540℃로 유지된 염욕소입조(20)에 급냉시켜 페라이트나 펄라이트이의 혼합 조직 없이 베이나이트(Bainite) 조직을 얻을 수 있다. 그러기 위해서는 염욕 소입 시 충분한 냉각능(경화능)이 뒷받침 되어야만 한다. 그러한 냉각능을 뒷받침하기 위하여 염욕소입조(20)에 수분을 전체중량의 0.05~1.5% 이내로 유지하여 소입 시 페라이트나 펄라이트이의 혼합 조직 없이 수소 취성에 내성을 갖는 안정되고 베이나이트(Bainite) 조직을 얻을 수 있다. 이러한 베이나이트(Bainite) 조직은 템퍼드 마르텐사이트 조직에 비하여 매우 높은 인장, 항복, 충격 강도를 가지며, 수소취성에 대한 내성을 가져 수소 취성으로 인한 지연 파괴 저항성을 높여 고장력 볼트를 제조할 수 있다.Moreover, the product, ie high-strength bolts, has increased resistance to hydrogen embrittlement with improved hardness, tensile and impact strength, which is maintained at temperatures between 215 and 540 ° C, heated to temperatures of 800 to 950 ° C, directly above the austenite. By quenching in the salt bath sintering tank 20 maintained as it is possible to obtain a bainite (Bainite) structure without the mixed structure of ferrite or pearlite. To do this, sufficient cooling capacity (curing capacity) must be supported during salt bath quenching. In order to support such cooling ability, the water is maintained in the salt bath incineration tank 20 within 0.05-1.5% of the total weight to provide a stable and bainite structure that is resistant to hydrogen embrittlement without being mixed with ferrite or pearlite when quenched. You can get it. The bainite structure has a very high tensile, yield and impact strength compared to the tempered martensite structure, and has a resistance to hydrogen embrittlement, thereby increasing resistance to delayed fracture due to hydrogen embrittlement, thereby producing high tension bolts.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예 및 실험예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예 및 실험예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and experimental examples are presented to help understand the present invention. However, the following Examples and Experimental Examples are provided only to more easily understand the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the Examples.

[실험예] Experimental Example

실시예A(350)는 본 발명의 열처리 단계를 거치고, 비교예 B(350)는 본 발명과는 다른 열처리를 한 시험샘플, 고장력 볼트 각 10개씩 입수하여 5개씩 인장시편으로 가공하여 인장시험 진행하고 경도 시험 및 조직관찰을 진행한다. 인장 시험 진행 후 동일 샘플로 경도 및 조직 항목을 진행하고 스펙 구분 없으면 실측값을 측정하였다. 그 시험 결과는 하기 표 1과 같다.Example A 350 is subjected to the heat treatment step of the present invention, Comparative Example B (350) obtained a test sample, heat treatment different from the present invention, each 10 pieces of high-strength bolts obtained by processing five tensile specimens to proceed the tensile test Hardness test and tissue observation are conducted. After the tensile test, the hardness and tissue items were carried out with the same sample, and the measured values were measured without specification classification. The test results are shown in Table 1 below.

[표 1] 가공된 인장시편으로 인장시험 진행후, 미가공된 머리부를 이용하여 경도 측정한 결과.[Table 1] After the tensile test proceeds to the processed tensile specimen, the hardness measurement using the unprocessed head.

Figure pat00001
Figure pat00001

이상의 결과와 같이, 실시예 A 와 비교예 B는 인장시험 진행후, 미가공된 머리부를 이용하여 경도 측정한 결과로서, 측정 결과 비교예 B 보다 실시예 A가 인장강도, 항복강도, 연신율, 심부경도 등이 월등히 우수하게 결과가 나옴을 알 수 있다.As described above, Example A and Comparative Example B is the result of hardness measurement using the unprocessed head after the tensile test progress, Example A is tensile strength, yield strength, elongation, core hardness compared to Comparative Example B It can be seen that the back result is much better.

이와 같이, 본 발명은 제조에 있어 소재의 개선 없이도 수분을 첨가한 염욕에 소입하면서 항온 유지하여 오스템퍼링처리하여 베이나이트(Bainite) 조직으로 변태시킨 열처리만으로 자동차 부품, 산업기계 부품, 교량, 토목 및 건축물 등에 사용되는 9T~16T급까지의 고장력 볼트를 제조 가능하면서 공정의 단축과 템퍼링 설비가 불필요하여 에너지 절감을 추구하고, 제품에 있어 경도, 인장, 항복, 충격 강도의 향상과 함께 수소 취성에 의한 지연 파괴 저항성이 우수하다.As described above, the present invention is manufactured by autothermally maintaining a constant temperature while quenching in a salt bath to which moisture is added without improving materials, and transforming it into a bainite structure by using only heat treatment for automobile parts, industrial machine parts, bridges, civil works, and the like. It is possible to manufacture high-tension bolts of 9T ~ 16T class used in buildings, and it is possible to shorten the process and do not need tempering equipment, and to save energy, and to improve hardness, tensile, yield, impact strength, and hydrogen embrittlement. Excellent delayed fracture resistance.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.It is apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the described embodiments, and that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, such modifications or variations will have to belong to the claims of the present invention.

Claims (9)

볼트에 열을 가하여 고장력 볼트를 제조하기 위한 열처리 방법에 있어서:
상기 볼트를 염욕소입조(20)를 구비한 분위기로(10)에 장입하여 온도를 승온시키는 단계;
상기 온도를 승온시키는 단계 후 분위기로(10) 내의 온도를 일정한 온도로 유지하여 오스테나이트(Austenite) 조직으로 변태시키는 단계;
상기 조직 변태단계 후 오스테나이트 조직화된 볼트를 분위기로(10)에서 반출하여 수분이 첨가된 용융염이 충진된 염욕소입조(20)에 장입하여 급랭하는 단계;
상기 급랭단계 후 일정시간 항온상태를 유지하여 베이나이트(Bainite) 조직으로 변태시키는 단계; 및
상기 베이나이트(Bainite) 조직 변태단계 후 볼트를 염욕소입조(20)에서 반출하여 세척장치에 투입하여 세척하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고장력 볼트의 열처리 방법.
In the heat treatment method for producing a high tension bolt by applying heat to the bolt:
Charging the bolt to an atmosphere furnace (10) having a salt bath sintering tank (20) to raise the temperature;
Maintaining the temperature in the atmosphere 10 at a constant temperature after the step of raising the temperature to transform it into austenite tissue;
After the tissue transformation step, austenite-structured bolts are taken out from the atmosphere (10) and charged into a salt bath inlet tank (20) filled with molten salt to which moisture is added;
Maintaining a constant temperature for a certain time after the quenching step to transform the bainite tissue into bainite tissue; And
The bainite (Bainite) tissue transformation step after the step of removing the bolt from the salt bath inlet tank 20 to the washing apparatus; heat treatment method comprising a high tension bolt.
제1항에 있어서,
상기 분위기로(10)는 침탄, 침탄질화, QT(Quenching & Tempering) 중 선택된 어느 하나를 처리하는 것을 특징으로 하는 고장력 볼트의 열처리 방법.
The method of claim 1,
The atmosphere furnace (10) is a heat treatment method of high tension bolt, characterized in that any one selected from carburizing, carburizing nitriding, QT (Quenching & Tempering).
제1항에 있어서,
상기 염욕소입조(20)는 용융염(Molten Salt)에 와류를 형성시키는 볼텍스(23)와 용융염을 교반시키는 교반기(25)를 구비한 것을 특징으로 하는 고장력 볼트의 열처리 방법.
The method of claim 1,
The salt bath sintering tank 20 has a vortex (23) for forming a vortex in molten salt and a stirrer (25) for stirring the molten salt, characterized in that the heat treatment method of the high tension bolt.
제1항에 있어서,
상기 염욕소입조(20)는 용융염(Molten Salt)에 와류를 형성시켜 고장력 볼트의 염욕 소입성을 증진시키는 것을 특징으로 하는 고장력 볼트의 열처리 방법.
The method of claim 1,
The salt bath sintering tank 20 is a heat treatment method of the high tension bolt, characterized in that to form a vortex in the molten salt (Molten Salt) to improve the salt bath hardenability of the high tension bolt.
제1항에 있어서,
상기 염욕소입조(20)는 용융염(Molten Salt)을 교반시켜 볼트의 염욕 소입성을 증진시키는 것을 특징으로 하는 고장력 볼트의 열처리 방법.
The method of claim 1,
The salt bath sintering tank 20 is a heat treatment method of the high tension bolt, characterized in that to promote the salt bath hardenability of the bolt by stirring the molten salt (Molten Salt).
제1항에 있어서,
상기 세척장치내 세척후의 물은 버려지지 않고 염욕소입조(20)로 공급되고 용융염(Molten Salt)의 수분이 전체중량의 0.05~1.5% 이내로 유지되며 폐수의 발생이 없는 것을 특징으로 하는 고장력 볼트의 열처리 방법.
The method of claim 1,
The water after washing in the washing apparatus is not discarded, is supplied to the salt bath sintering tank 20, the high-strength bolt, characterized in that the moisture of molten salt is maintained within 0.05 ~ 1.5% of the total weight and there is no generation of waste water Method of heat treatment.
제1항에 있어서,
상기 오스테나이트 조직 변태단계는 볼트를 800~950℃의 온도로 가열하여 볼트의 강을 심부까지 오스테나이트화 될 때까지 유지하는 것을 특징으로 하는 고장력 볼트의 열처리 방법.
The method of claim 1,
The austenite tissue transformation step is to heat the bolt to a temperature of 800 ~ 950 ℃ heat treatment method of the high-strength bolt, characterized in that to maintain the steel of the bolt until the austenitization to the core.
제1항에 있어서,
상기 베이나이트(Bainite) 조직으로 변태시키는 단계는 수분이 전체중량의 0.05~1.5% 이내로 혼합된 용융염(Molten Salt)이 충진된 염욕소입조(20) 내에서 215~540℃의 온도로 베이나이트(Bainite) 조직으로 변태하는 것을 특징으로 하는 고장력 볼트의 열처리 방법.
The method of claim 1,
The transformation into the bainite tissue may include bainite at a temperature of 215-540 ° C. in a salt bath immersion tank 20 filled with molten salt in which water is mixed within 0.05 to 1.5% of the total weight. (Bainite) Heat treatment method of high tension bolt, characterized in that transformed into a tissue.
상기 제1항 내지 제8항에 의해 제조된 고장력 볼트는 인장강도 800~1800N/㎟, 항복강도는 600~1500N/㎟ 이고, 연신율은 12~20% 인 것을 특징으로 하는 고장력 볼트의 열처리 방법. The high-tensile bolts prepared according to claim 1 to 8 has a tensile strength of 800 ~ 1800N / mm2, yield strength of 600 ~ 1500N / mm2, elongation is 12 to 20% heat treatment method.
KR1020180014648A 2018-02-06 2018-02-06 Heat treatment method of high strength bolt KR20190094941A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180014648A KR20190094941A (en) 2018-02-06 2018-02-06 Heat treatment method of high strength bolt

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180014648A KR20190094941A (en) 2018-02-06 2018-02-06 Heat treatment method of high strength bolt

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190094941A true KR20190094941A (en) 2019-08-14

Family

ID=67622314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180014648A KR20190094941A (en) 2018-02-06 2018-02-06 Heat treatment method of high strength bolt

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20190094941A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115181841A (en) * 2022-06-01 2022-10-14 舟山市7412工厂 Heat treatment method of sixteen-point eight-level ultrahigh-strength bolt
WO2023005965A1 (en) * 2021-07-28 2023-02-02 宝山钢铁股份有限公司 Method for preparing aluminum-silicon coated hot stamped steel part having tensile strength of 1500 mpa or more, and part

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR910012293A (en) 1989-12-29 1991-08-07 정명식 Manufacturing method of wire rod for high tension bolt
KR930013188A (en) 1991-12-05 1993-07-21 정명식 Manufacturing method of steel wire for high tension bolt
KR940002365A (en) 1992-07-03 1994-02-17 정명식 Manufacturing method of steel wire for high tension bolt

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR910012293A (en) 1989-12-29 1991-08-07 정명식 Manufacturing method of wire rod for high tension bolt
KR930013188A (en) 1991-12-05 1993-07-21 정명식 Manufacturing method of steel wire for high tension bolt
KR940002365A (en) 1992-07-03 1994-02-17 정명식 Manufacturing method of steel wire for high tension bolt

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023005965A1 (en) * 2021-07-28 2023-02-02 宝山钢铁股份有限公司 Method for preparing aluminum-silicon coated hot stamped steel part having tensile strength of 1500 mpa or more, and part
CN115181841A (en) * 2022-06-01 2022-10-14 舟山市7412工厂 Heat treatment method of sixteen-point eight-level ultrahigh-strength bolt

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhao et al. Below-Ms austempering to obtain refined bainitic structure and enhanced mechanical properties in low-C high-Si/Al steels
Kandpal et al. Effect of heat treatment on properties and microstructure of steels
Hasan et al. Severe tempering of bainite generated at low transformation temperatures
Hauserová et al. Properties of advanced experimental CMnSiMo steel achieved by QP process
Blaoui et al. Effect of heat treatment parameters on mechanical properties of medium carbon steel
Mandal et al. Effects of TMCP and QT on microstructure and properties of ultrahigh strength steel
Shukla et al. Effect of pre-intercritical annealing treatments on the microstructure and mechanical properties of 0.33% carbon dual-phase steel
JP2009179869A (en) Method for manufacturing bush
Leister et al. Mechanical properties and microstructural evolution of simulated heat-affected zones in wrought eglin steel
KR20190094941A (en) Heat treatment method of high strength bolt
Maisuradze et al. Microstructure and mechanical properties of aircraft steel 30Kh2GSN2VM
Rubešová et al. Effects of Q&P process parameters on properties of 42SiCr steel
JP2005120397A (en) High strength forged parts with excellent drawability
JP6328547B2 (en) Manufacturing method of large cast steel product and large cast steel product
Jirkova et al. QP process on steels with various Carbon and Chromium contents
Karimi et al. Effect of bainite volume fraction on mechanical properties of a ferrite-bainite-martensite steel
Apichai Effects of quenchants on microstructures and mechanical properties of steel grade AISI 5160
CN110760656A (en) Heat treatment method for producing high-strength SiCrV spring steel
Wang et al. Martensitic stainless steel as alternative for hot stamping steel with high product of strength and ductility
Janda et al. Comparing properties of the 42SICR steel after conventional heat treatment and QP processing
Seo et al. Quenching and partitioning (Q&P) processing of AISI 420 stainless steel
Kini et al. Mechanical characterization of heat treated EN 9 steel
Mohamadi et al. Development of Ultrafine Bainitic Structure in AISI 431 Stainless Steel
Li et al. Effect of quenching process on mechanical properties and ductile-brittle transition behavior of 28CrMnMoV steel
Hermawan et al. Effect of austenitizing temperature on microstructure, amount of retained austenite, and hardness of AISI O1 tool steel

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
J201 Request for trial against refusal decision
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL NUMBER: 2018101004971; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20181210

Effective date: 20190830