KR20200039611A - Carburizing steel sheet, and manufacturing method of carburizing steel sheet - Google Patents

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유리 도다
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Abstract

본 발명의 과제는 성형성 및 침탄 후의 인성이 더 우수한 침탄용 강판과 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
질량%로, C:0.02% 이상 0.30% 미만, Si:0.005% 이상 0.5% 이하, Mn:0.01% 이상 3.0% 이하, P:0.1% 이하, S:0.1% 이하, sol.Al:0.0002% 이상 3.0% 이하, N:0.0001 이상 0.035% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고, 페라이트의 평균 결정립 직경이 10㎛ 미만이고, 탄화물의 평균 원 상당 직경이 5.0㎛ 이하이고, 애스펙트비가 2.0 이하인 탄화물의 개수 비율이, 전체 탄화물에 대하여 80% 이상이고, 페라이트 결정립 내에 존재하는 탄화물의 개수 비율이, 전체 탄화물에 대하여 60% 이상이고, 강판의 최표면으로부터 깊이 방향으로 50㎛까지의 영역에 있어서의 평균 질소 농도가 0.040질량% 이상 0.200질량% 이하인 강판.
An object of the present invention is to provide a carburizing steel sheet having superior moldability and toughness after carburizing and a method for manufacturing the same.
In mass%, C: 0.02% or more and less than 0.30%, Si: 0.005% or more and 0.5% or less, Mn: 0.01% or more and 3.0% or less, P: 0.1% or less, S: 0.1% or less, sol.Al:0.0002% or more It contains 3.0% or less, N: 0.0001 or more and 0.035% or less, the balance consists of Fe and impurities, the average grain size of ferrite is less than 10 μm, the average circle equivalent diameter of carbide is 5.0 μm or less, and the aspect ratio is 2.0. The ratio of the number of carbides below is 80% or more with respect to all carbides, and the ratio of the number of carbides present in ferrite grains is 60% or more with respect to all carbides, and extends from the outermost surface of the steel sheet to a depth of 50 µm in the region. A steel sheet having an average nitrogen concentration in the range of 0.040 mass% or more and 0.200 mass% or less.

Description

침탄용 강판, 및 침탄용 강판의 제조 방법Carburizing steel sheet, and manufacturing method of carburizing steel sheet

본 발명은 침탄용 강판, 및 침탄용 강판의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a carburizing steel sheet and a method for manufacturing a carburizing steel sheet.

근년, 자동차의 기어, 클러치 플레이트, 댐퍼 등의 기계 구조 부품에는, 내구성이 높을 것에 더하여, 저렴하게 제조 가능할 것이 요구되고 있다. 일반적으로, 이들 부품의 제조 방법으로서, 열간 단조재를 사용한 절삭 및 침탄 처리가 행해져 왔다. 그러나, 비용 절감의 요구가 높아지고 있다는 점을 고려하여, 열간 압연 강판이나 냉간 압연 강판을 소재로 하여, 냉간 가공하여 부재의 형상으로 성형한 후에, 침탄 처리를 행하는 기술의 개발이 진행되고 있다. 냉간 가공에서는, 소재를 펀칭하고, 계속해서 굽힘 가공, 드로잉 가공, 구멍 확장 가공 등을 거쳐서 부재를 성형한다. 이때, 가공에 사용되는 침탄용 강판에는, 가장 기본적인 변형 모드인 굽힘성이 양호할 것이 요구된다. 또한, 토크 컨버터의 댐퍼 등과 같은 자동차 부품에는, 인성 등의 우수한 내충격 특성이 요구된다. 이러한 관점에서, 근년, 각종 기술이 제안되고 있다.In recent years, mechanical structural parts, such as automobile gears, clutch plates, and dampers, are required to be able to manufacture inexpensively in addition to high durability. In general, cutting and carburizing treatment using a hot forging material has been performed as a method for manufacturing these components. However, in consideration of the increasing demand for cost reduction, the development of a technique for performing carburization treatment after forming a member into a shape by cold working a hot rolled steel sheet or a cold rolled steel sheet as a material, and proceeding is progressing. In cold working, the material is punched, and then the member is formed through bending, drawing, or hole expansion. At this time, the carburizing steel sheet used for processing is required to have good bendability, which is the most basic deformation mode. In addition, excellent impact resistance properties such as toughness are required for automobile parts such as dampers of a torque converter. In view of this, various technologies have been proposed in recent years.

예를 들어, 이하의 특허문헌 1에서는, 열간 압연 강판의 조직을 페라이트와 펄라이트로 구성하고, 그 후, 구상화 어닐링을 실시하여 탄화물을 구상화하는 기술이 제안되어 있다.For example, in the following patent document 1, a technique is proposed in which the structure of a hot rolled steel sheet is composed of ferrite and pearlite, and thereafter spheroidizing annealing to spheroidize the carbide.

또한, 이하의 특허문헌 2에서는, 탄화물의 입경을 제어한 후, 페라이트 입자 내의 탄화물의 개수에 대한 페라이트 입계의 탄화물의 개수의 비율을 제어하고, 또한 모상인 페라이트의 결정립 직경을 제어함으로써, 침탄 후의 부재의 충격 특성을 향상시키는 기술이 제안되어 있다.Further, in the following Patent Document 2, after controlling the particle size of the carbide, by controlling the ratio of the number of carbides at the ferrite grain boundary to the number of carbides in the ferrite particle, and further controlling the grain size of ferrite as the parent phase, after carburizing Techniques have been proposed to improve the impact properties of members.

또한, 이하의 특허문헌 3에서는, 탄화물의 입경 및 애스펙트비, 그리고 모상인 페라이트의 결정립 직경을 제어한 후, 다시 페라이트의 애스펙트비를 제어함으로써, 냉간 가공성을 향상시키는 기술이 제안되어 있다.Moreover, in the following patent document 3, the technique of improving cold workability by controlling the aspect ratio of a ferrite after controlling the particle diameter and aspect ratio of a carbide, and the crystal grain diameter of ferrite which is a mother phase is proposed.

일본 특허 제3094856호 공보Japanese Patent No. 3094856 국제 공개 제2016/190370호International Publication No. 2016/190370 국제 공개 제2016/148037호International Publication No. 2016/148037

상술한 바와 같은 기계 구조 부품은, 강도를 높이기 위해 ?칭성이 요구된다. 즉, 기계 구조 부품에 사용되는 소재에는 ?칭성을 유지하면서도, 성형성을 확보할 것이 요구된다. 또한, 침탄 후의 기계 구조 부품에 대해서는, 내충격 특성(특히, 침탄 후의 인성)이 요구된다.The mechanical structural parts as described above require quenchability in order to increase strength. That is, it is required to secure moldability while maintaining quenchability in materials used for machine structural parts. In addition, impact resistance properties (especially toughness after carburizing) are required for the mechanical structural parts after carburizing.

그러나, 상기 특허문헌 1의 탄화물의 마이크로 조직 제어를 주체로 하는 제조 방법에서는, 냉간 가공에 의해 도입될 수 있는 균열을 기점으로 하는 내충격 특성을 개선하는 것은 가능하지만, 침탄 후의 인성 향상에 대해서는 효과를 바랄 수 없다. 또한, 상기 특허문헌 2에 제안되어 있는 탄화물 및 페라이트의 마이크로 조직 제어를 주체로 하는 제조 방법에서는, 성형성은 개선되지만, 자동차의 토크 컨버터의 댐퍼 등과 같은 내충격성이 높은 레벨로 요구되는 특정 자동차 부품에 적용하는 경우, 더 우수한 인성을 얻기 위해, 아직 개선의 여지가 있었다. 또한, 상기 특허문헌 3에 제안되어 있는 기술을 사용함으로써 성형성은 개선되기는 하지만, 자동차의 토크 컨버터의 댐퍼 등과 같은 내충격성이 높은 레벨로 요구되는 특정 자동차 부품에 적용하는 경우, 더 우수한 인성을 얻기 위해, 아직 개선의 여지가 있었다. 이와 같이, 종래 제안되어 있는 기술에서는, 침탄용 강판의 성형성, ?칭성을 담보하면서, 침탄 후의 충분한 인성을 얻기에는 아직 개선의 여지가 있고, 그 때문에, 특히 토크 컨버터의 댐퍼 부품 등과 같은, 내충격성이 높은 레벨로 요구되는 특정 자동차 부품에 대하여, 보다 적합하게 적용할 수 있는 침탄용 강판이 희구되고 있었다.However, in the manufacturing method mainly controlling the microstructure of the carbide of Patent Document 1, it is possible to improve the impact resistance characteristics starting from cracks that can be introduced by cold working, but it is effective for improving toughness after carburization. I can't hope. In addition, in the manufacturing method mainly composed of microstructure control of carbides and ferrites proposed in Patent Document 2, the moldability is improved, but it is necessary for certain automobile parts that require high levels of impact resistance, such as dampers of automobile torque converters. When applied, there was still room for improvement to obtain better toughness. In addition, although the moldability is improved by using the technology proposed in the patent document 3, in order to obtain superior toughness when applied to a specific automobile part required at a high level of impact resistance, such as a damper of a torque converter of a vehicle, , There was still room for improvement. As described above, in the conventionally proposed technology, there is still room for improvement to obtain sufficient toughness after carburizing while ensuring the formability and quenching properties of the carburizing steel sheet, and therefore, especially, such as damper parts of a torque converter, etc. Carburizing steel plates that can be more suitably applied to specific automotive parts required for high impact levels have been sought.

그래서, 본 발명은, 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이고, 본 발명의 목적으로 하는 바는, 성형성, 및 침탄 후의 인성이 더 우수한 침탄용 강판과 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.Thus, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a carburizing steel sheet having superior moldability and toughness after carburizing and a method for manufacturing the same.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하는 방법에 대하여, 예의 검토를 행하였다. 그 결과, 이하에 상세하게 설명하는 바와 같이, 페라이트 결정립 중으로의 탄화물의 생성 위치와, 강판의 표층부에 있어서의 질소 농도를 적절하게 제어함으로써, ?칭성을 유지하면서, 냉간 가공 시의 성형성과, 침탄 후의 인성을 향상시키는 것이 가능하다는 착상을 얻어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.The present inventors conducted a thorough examination of the method for solving the above problems. As a result, as described in detail below, by appropriately controlling the position of formation of carbides in the ferrite crystal grains and the nitrogen concentration in the surface layer portion of the steel sheet, while maintaining quenching properties, formability during cold working and carburization The idea that it is possible to improve the toughness afterwards was obtained, and the present invention has been completed.

이러한 착상에 기초하여 완성된 본 발명의 요지는 이하와 같다.The gist of the present invention completed on the basis of these ideas is as follows.

[1] 질량%로, C:0.02% 이상 0.30% 미만, Si:0.005% 이상 0.5% 이하, Mn:0.01% 이상 3.0% 이하, P:0.1% 이하, S:0.1% 이하, sol.Al:0.0002% 이상 3.0% 이하, N:0.0001 이상 0.035% 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고, 페라이트의 평균 결정립 직경이 10㎛ 미만이고, 탄화물의 평균 원 상당 직경이 5.0㎛ 이하이고, 애스펙트비가 2.0 이하인 탄화물의 개수 비율이, 전체 탄화물에 대하여 80% 이상이고, 페라이트 결정립 내에 존재하는 탄화물의 개수 비율이, 전체 탄화물에 대하여 60% 이상이고, 강판의 최표면으로부터 깊이 방향으로 50㎛까지의 영역에 있어서의 평균 질소 농도가 0.040질량% 이상 0.200질량% 이하인, 침탄용 강판.[1] In mass%, C: 0.02% or more and less than 0.30%, Si: 0.005% or more, 0.5% or less, Mn: 0.01% or more and 3.0% or less, P: 0.1% or less, S: 0.1% or less, sol.Al: 0.0002% or more and 3.0% or less, N: 0.0001 or more and 0.035% or less, the balance is composed of Fe and impurities, the average grain size of ferrite is less than 10 μm, and the average circle equivalent diameter of carbide is 5.0 μm or less, The ratio of the number of carbides having an aspect ratio of 2.0 or less is 80% or more with respect to all the carbides, and the ratio of the number of carbides present in the ferrite grains is 60% or more with respect to all the carbides, and from the outermost surface of the steel sheet to 50 µm in the depth direction The carburized steel sheet having an average nitrogen concentration in the region of 0.040% by mass or more and 0.200% by mass or less.

[2] 잔부인 Fe의 일부 대신에, 질량%로, Cr:0.005% 이상 3.0% 이하, Mo:0.005% 이상 1.0% 이하, Ni:0.010% 이상 3.0% 이하, Cu:0.001% 이상 2.0% 이하, Co:0.001% 이상 2.0% 이하, Nb:0.010% 이상 0.150% 이하, Ti:0.010% 이상 0.150% 이하, V:0.0005% 이상 1.0% 이하, B:0.0005% 이상 0.01% 이하의 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는, [1]에 기재된 침탄용 강판.[2] Instead of a part of the remaining Fe, in mass%, Cr: 0.005% or more and 3.0% or less, Mo: 0.005% or more and 1.0% or less, Ni: 0.010% or more and 3.0% or less, Cu: 0.001% or more and 2.0% or less , Co: 0.001% or more and 2.0% or less, Nb: 0.010% or more and 0.150% or less, Ti: 0.010% or more and 0.150% or less, V: 0.0005% or more, 1.0% or less, B: 0.0005% or more and 0.01% or less The carburizing steel sheet as described in [1], further containing a species.

[3] 잔부인 Fe의 일부 대신에, 질량%로, W:1.0% 이하, Ca:0.01% 이하의 적어도 어느 것을 더 함유하는, [1] 또는 [2]에 기재된 노침탄용 강판.[3] The steel sheet for no-carburizing coal according to [1] or [2], which further contains at least any of W: 1.0% or less and Ca: 0.01% or less in mass%, instead of a part of the remaining Fe.

[4] [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 침탄용 강판을 제조하는 방법이며, [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 화학 조성을 갖는 강재를 가열하고, 열간 마무리 압연을 800℃ 이상 920℃ 미만의 온도 영역에서 종료하고, 700℃ 이하의 온도에서 권취하는 열간 압연 공정과, 상기 열간 압연 공정에 의해 얻어진 강판, 또는 상기 열간 압연 공정 후에 냉간 압연이 실시된 강판을, 질소 농도를 체적분율로 25% 이상으로 제어한 분위기에서, 5℃/h 이상 100℃/h 이하의 평균 가열 속도로, 하기 식 (1)로 정의되는 Ac1점 이하의 온도 영역까지 가열하고, 당해 Ac1점 이하의 온도 영역에서 10h 이상 100h 이하 유지하는 어닐링 처리를 실시한 후, 어닐링 종료 시의 온도부터 550℃까지의 온도 영역에 있어서의 평균 냉각 속도를 5℃/h 이상 100℃/h 이하로 하는 냉각을 실시하는 어닐링 공정을 포함하고, 상기 열간 압연 공정에서는, 상기 열간 마무리 압연의 종료 시로부터 1초 이내에, 평균 냉각 속도가 50℃/s 초과인 냉각을 개시하고, 상기 어닐링 처리 후의 페라이트의 평균 입경을 10㎛ 미만으로 제어하는, 침탄용 강판의 제조 방법.[4] A method for producing a carburizing steel sheet according to any one of [1] to [3], wherein a steel material having a chemical composition as described in any one of [1] to [3] is heated, and hot finish rolling is performed at 800 ° C. The concentration of nitrogen in the hot rolling step, the steel sheet obtained by the hot rolling step, or the steel sheet subjected to cold rolling after the hot rolling step, is finished at a temperature range of not less than 920 ° C. and wound at a temperature of 700 ° C. or less. In an atmosphere controlled by 25% or more by volume fraction, at an average heating rate of 5 ° C / h or more and 100 ° C / h or less, heating is performed to a temperature range of Ac 1 point or less defined by the following formula (1), and the Ac 1 After performing an annealing treatment that maintains 10 h or more and 100 h or less in the temperature region below the point, the cooling to make the average cooling rate in the temperature range from the temperature at the end of annealing to 550 ° C to 5 ° C / h or more and 100 ° C / h or less To conduct Including the ring process, in the hot rolling process, within 1 second from the end of the hot finish rolling, cooling with an average cooling rate of more than 50 ° C / s is started, and an average particle diameter of ferrite after the annealing treatment is 10 µm. The manufacturing method of the carburizing steel plate which is controlled below.

[5] 상기 열간 압연 공정에 제공되는 상기 강재를 얻기 위한 연속 주조 공정에 있어서, 소정의 개재물의 생성 또는 소정 원소의 중심 편석 저감 처리의 적어도 어느 강재 건전화 처리가 실시되는, [4]에 기재된 침탄용 강판의 제조 방법.[5] The carburizing method according to [4], wherein in the continuous casting process for obtaining the steel material provided in the hot rolling process, at least one of the steel consolidation treatments of the formation of a predetermined inclusion or the reduction of the center segregation of a given element is performed. Method for manufacturing a steel sheet.

Figure pct00001
Figure pct00001

여기서, 상기 식 (1)에 있어서, [X]라는 표기는, 원소 X의 함유량(단위:질량%)을 나타내고, 해당하는 원소를 함유하지 않는 경우는 제로를 대입하는 것으로 한다.Here, in the formula (1), the notation [X] indicates the content (unit: mass%) of the element X, and zero is substituted when the corresponding element is not contained.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 성형성 및 침탄 후의 인성이 더 우수한 침탄용 강판을 제공하는 것이 가능해진다.As described above, according to the present invention, it becomes possible to provide a carburizing steel sheet having better moldability and toughness after carburizing.

이하에, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, suitable embodiments of the present invention will be described in detail.

(본 발명자들이 행한 검토의 내용 및 얻어진 착상에 대하여)(Contents of the review conducted by the present inventors and the ideas obtained)

본 발명에 관한 침탄용 강판 및 그 제조 방법에 대하여 설명하기에 앞서, 상기 과제를 해결하기 위해 본 발명자들이 행한 검토의 내용에 대하여, 이하에 상세하게 설명한다.Before explaining the carburizing steel sheet and its manufacturing method which concerns on this invention, the content of the examination performed by the present inventors in order to solve the said subject is explained in full detail below.

이러한 검토 시에, 본 발명자들은, 먼저, 침탄 전의 성형성(특히, 굽힘성)을 향상시키기 위한 방법에 대하여, 검토를 행하였다.At the time of such a review, the present inventors first examined a method for improving the moldability (in particular, bendability) before carburizing.

침탄 전의 성형성(특히, 굽힘성)을 향상시키기 위해서는, 굽힘 변형 시에 균열의 발생을 억제하고, 또한, 균열이 발생했을 때는, 발생한 균열의 신전을 억제하는 것이 중요하다. 균열의 발생을 억제하기 위해서는, 강판 중에 생성되는 탄화물의 애스펙트비(장축/단축)의 제어가 유효하고, 구상화 어닐링에 의해, 탄화물의 애스펙트비를 저감시키는 것이 중요하다. 또한, 균열의 신전을 억제하기 위해서는, 조대한 탄화물의 생성을 억제시킴과 함께, 탄화물의 석출 위치를 제어하는 것이 유효하다. 즉, 페라이트의 입계에 탄화물이 생성된 경우에는, 입계를 전파 경로로 하는 균열의 신전이 조장된다. 그 때문에, 탄화물을 페라이트의 결정립 내에 생성시키는 것이 중요하다. 탄화물을 페라이트의 결정립 내에 생성시킴으로써, 입계에서의 균열 전파를 억제할 수 있다고 생각된다.In order to improve the moldability (especially bendability) before carburization, it is important to suppress the occurrence of cracks during bending deformation and to suppress the extension of cracks generated when cracks occur. In order to suppress the occurrence of cracks, it is effective to control the aspect ratio (long / short) of carbides generated in the steel sheet, and it is important to reduce the aspect ratio of carbides by spheroidizing annealing. In addition, in order to suppress the growth of cracks, it is effective to suppress the generation of coarse carbides and to control the precipitation position of the carbides. That is, when carbide is formed at the grain boundary of ferrite, the extension of the crack with the grain boundary as the propagation path is promoted. For this reason, it is important to produce carbide in the crystal grains of ferrite. It is thought that crack propagation at the grain boundary can be suppressed by forming carbide in the crystal grains of ferrite.

본 발명자들은, 상기와 같은 조직 제어를 실시한 후, 또한, 침탄 후의 내충격 특성을 향상시키는 방법으로서, 침탄용 강판 표층의 질소 농화에 의한 인성의 향상에 착안하여, 강판 표층에 있어서의 질소 농화에 의한 작용 효과를 상세하게 조사 및 연구했다. 그 결과, 강판 표층의 질소 농도를 제어함으로써, 침탄 후의 인성(특히, 실온에서의 충격값)이 비약적으로 향상된다는 것을 알아내었다. 구체적으로는, 열간 압연 강판 또는 냉간 압연 강판을 어닐링 할 때 분위기 중의 질소 농도를 소정의 역치 이상이 되도록 제어함으로써, 침탄용 강판의 강판 표층에 질소를 농화시킬 수 있고, 그 결과, 침탄용 강판으로 성형되는 침탄 부재에 있어서, 실온에서의 충격값이 비약적으로 향상된다는 것을 알아내었다.The present inventors, as a method of improving the impact resistance after carburizing after performing the above-described tissue control, focused on improving the toughness of the carburizing steel sheet surface by nitrogen enrichment, by nitrogen enrichment in the steel sheet surface layer. The effects and effects were investigated and studied in detail. As a result, it was found that by controlling the nitrogen concentration in the surface layer of the steel sheet, the toughness (especially the impact value at room temperature) after carburization was dramatically improved. Specifically, when annealing the hot-rolled steel sheet or cold-rolled steel sheet, the nitrogen concentration in the atmosphere is controlled to be equal to or higher than a predetermined threshold, and nitrogen can be concentrated on the surface layer of the steel sheet for carburizing steel. It has been found that in the carburizing member to be molded, the impact value at room temperature is dramatically improved.

침탄 후의 인성이 향상되는 이유로서, 이하의 메커니즘이 생각된다. 질소 함유율이 높은 분위기에서 강판을 어닐링함으로써, 분위기 중에 함유되는 질소가 강판으로 침입하고, 강판 표층에 있어서 질화물을 형성한다. 생성된 질화물은 미세한 AlN이 주체이기 때문에, 침탄 열처리에 있어서 구 오스테나이트의 입성장을 억제하는 효과를 나타낸다. 구 오스테나이트 입경과 변태 후의 마르텐사이트의 입경 사이에는 비례 관계가 성립된다. 그 때문에, 미세한 AlN에 의해 구 오스테나이트의 입성장이 억제되면, 침탄 부재의 조직에 있어서의 마르텐사이트의 입경도 미세화되고, 결과적으로 충격값이 비약적으로 증가했다고 생각된다. 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 침탄용 강판의 강판 표층에는 미세한 AlN이 생성되어 있고, 침탄 부재에 있어서 충격값이 향상된다는 것이 밝혀졌다.The following mechanism is considered as the reason that the toughness after carburization improves. By annealing the steel sheet in an atmosphere having a high nitrogen content, nitrogen contained in the atmosphere enters the steel sheet and forms a nitride in the surface layer of the steel sheet. Since the produced nitride is mainly composed of fine AlN, it exhibits an effect of suppressing the grain growth of old austenite in carburizing heat treatment. A proportional relationship is established between the particle diameter of the old austenite and the particle size of martensite after transformation. Therefore, if the grain growth of old austenite is suppressed by fine AlN, it is thought that the particle size of martensite in the structure of the carburizing member is also fine, and as a result, the impact value is considerably increased. As a result of careful examination by the present inventors, it has been found that fine AlN is generated in the surface layer of the steel sheet for carburizing steel, and the impact value is improved in the carburizing member.

또한, 상술한 굽힘성 및 침탄 후의 인성은 강판의 강도가 상승하면 열위로 된다. 한편, 침탄용 강판에 요구되는 ?칭성을 확보한다는 관점에서는, 강판을 고강도화하는 것이 바람직하다. 이들 상반되는 특성을 양립시키기 위해서는, 상기에 개략을 나타낸 바와 같은 조직 제어에 의해, ?칭성을 유지하면서, 굽힘성 및 침탄 후의 인성을 향상시키는 것이 중요해진다. 따라서, 상기에 개략을 나타낸 바와 같은 조직 제어에 의해, ?칭성, 굽힘성 및 침탄 후의 인성을 양립한 침탄용 강판을 얻는 것이 가능해진다.In addition, the above-mentioned bending property and toughness after carburization become inferior when the strength of the steel sheet rises. On the other hand, it is preferable to increase the strength of the steel sheet from the viewpoint of ensuring the quenchability required for the carburizing steel sheet. In order to make these contradictory properties compatible, it is important to improve the bendability and toughness after carburization while maintaining quenching property by controlling the structure as outlined above. Therefore, it is possible to obtain a carburizing steel sheet having both quenchability, bendability and toughness after carburization by controlling the structure as outlined above.

본 발명자들은 이상과 같은 강판의 조직 제어에 의해, ?칭성을 유지하면서, 냉간 가공에 있어서의 굽힘성과, 침탄 후의 인성을 향상시키는 데 성공했다. 이에 의해, ?칭성, 성형성 및 침탄 후의 인성을 겸비한 침탄용 강판을 얻는 것이 가능해진다.The present inventors have succeeded in improving the bending properties in cold working and the toughness after carburizing while maintaining quenching property by controlling the structure of the steel sheet as described above. Thereby, it becomes possible to obtain a carburizing steel sheet having both quenchability, moldability and toughness after carburizing.

이하에 상세하게 설명하는 본 발명의 실시 형태에 관한 침탄용 강판과 그 제조 방법은, 상기와 같은 지견에 기초하여 완성된 것이다. 이하에는, 이러한 지견에 기초하여 완성된, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판과 그 제조 방법에 대하여, 상세하게 설명한다.The carburizing steel sheet which concerns on embodiment of this invention demonstrated in detail below, and its manufacturing method are completed based on the above knowledge. Below, the carburizing steel plate which concerns on this embodiment completed based on this knowledge, and its manufacturing method are explained in full detail.

(침탄용 강판에 대하여)(About carburizing steel sheet)

먼저, 본 발명의 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 대하여, 상세하게 설명한다.First, the carburizing steel sheet according to the embodiment of the present invention will be described in detail.

본 실시 형태에 관한 침탄용 강판은, 이하에 상세하게 설명하는 소정의 화학 성분을 갖고 있다. 또한, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판은, 탄화물의 평균 원상당 직경이 5.0㎛ 이하이고, 애스펙트비가 2.0 이하인 탄화물의 개수 비율이, 전체 탄화물에 대하여 80% 이상이고, 페라이트 결정립 내에 존재하는 탄화물의 개수 비율이, 전체 탄화물에 대하여 60% 이상이고, 또한 강판의 최표면으로부터 깊이 방향으로 50㎛까지의 영역에 있어서의 질소 농도가 0.040질량% 이상 0.200질량% 이하라고 하는, 특정한 마이크로 조직을 갖고 있다. 이에 의해, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판은 ?칭성을 유지하면서, 한층 더 우수한 성형성 및 침탄 후의 인성을 나타내게 된다.The carburizing steel sheet according to the present embodiment has predetermined chemical components described in detail below. In addition, in the carburizing steel sheet according to the present embodiment, the number ratio of carbides having an average circular equivalent diameter of the carbide of 5.0 µm or less and an aspect ratio of 2.0 or less is 80% or more with respect to all carbides, and the carbides present in the ferrite grains The number ratio is 60% or more with respect to the total carbides, and has a specific microstructure in which the nitrogen concentration in the region from the outermost surface of the steel sheet to the depth of 50 µm is 0.040% by mass or more and 0.200% by mass or less. . Thereby, the steel sheet for carburizing according to the present embodiment exhibits better moldability and toughness after carburizing while maintaining quenching property.

<침탄용 강판의 화학 성분에 대하여><Chemical composition of carburizing steel sheet>

먼저, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판의 판 두께 중앙부에 있어서의 화학 성분에 대하여, 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 화학 성분에 관한 「%」는 특별히 언급하지 않는 한 「질량%」를 의미한다.First, the chemical component in the central portion of the plate thickness of the carburizing steel sheet according to the present embodiment will be described in detail. In addition, in the following description, "%" with respect to the chemical component means "mass%" unless otherwise specified.

[C:0.02% 이상 0.30% 미만][C: 0.02% or more and less than 0.30%]

C(탄소)는 최종적으로 얻어지는 침탄 부재에 있어서의 판 두께 중앙부의 강도를 확보하기 위해 필요한 원소이다. 또한, 침탄용 강판에 있어서, C는 페라이트의 입계에 고용하여 입계의 강도를 상승시키고, 굽힘성의 향상에 기여하는 원소이다.C (carbon) is an element necessary to ensure the strength of the central portion of the plate thickness in the finally obtained carburizing member. In addition, in the carburizing steel sheet, C is an element that solidifies to the grain boundary of ferrite to increase the strength of the grain boundary and contributes to the improvement of bendability.

C의 함유량이 0.02% 미만인 경우에는, 상기와 같은 굽힘성의 향상 효과를 얻을 수 없다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 있어서, C의 함유량은 0.02% 이상으로 한다. C의 함유량은, 바람직하게는 0.05% 이상이다. 한편, C의 함유량이 0.30% 이상으로 되는 경우에는, 탄화물의 평균 원 상당 직경이 5.0㎛를 초과하여, 굽힘성이 열화된다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 있어서, C의 함유량은 0.30% 미만으로 한다. C의 함유량은, 바람직하게는 0.20% 이하이다. 또한, 굽힘성 및 ?칭성의 밸런스를 고려하면, C의 함유량은 0.10% 이하인 것이 더욱 바람직하다.When the content of C is less than 0.02%, the effect of improving the bendability as described above cannot be obtained. Therefore, in the carburizing steel sheet according to the present embodiment, the content of C is set to 0.02% or more. The content of C is preferably 0.05% or more. On the other hand, when the content of C is 0.30% or more, the average equivalent circle diameter of the carbide exceeds 5.0 µm, and the bendability deteriorates. Therefore, in the carburizing steel sheet according to the present embodiment, the content of C is less than 0.30%. The content of C is preferably 0.20% or less. Moreover, considering the balance of bendability and quenching property, it is more preferable that the content of C is 0.10% or less.

[Si:0.005% 이상 0.5% 이하][Si: 0.005% or more and 0.5% or less]

Si(규소)는 용강을 탈산하여 강을 건전화하는 작용을 이루는 원소이다. Si의 함유량이 0.005% 미만인 경우에는, 용강을 충분히 탈산할 수 없다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 있어서, Si의 함유량은 0.005% 이상으로 한다. Si의 함유량은 바람직하게는 0.01% 이상이다. 한편, Si의 함유량이 0.5%를 초과하는 경우에는, 탄화물에 고용한 Si가 탄화물을 안정화시키고, 탄화물의 평균 원 상당 직경이 5.0㎛를 초과하여, 굽힘성이 손상된다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 있어서, Si의 함유량은 0.5% 이하로 한다. Si의 함유량은, 바람직하게는 0.3% 이하이다.Si (silicon) is an element that deoxidizes the molten steel to make the steel work. When the Si content is less than 0.005%, molten steel cannot be sufficiently deoxidized. Therefore, in the carburizing steel sheet according to the present embodiment, the Si content is set to 0.005% or more. The content of Si is preferably 0.01% or more. On the other hand, when the Si content is more than 0.5%, Si dissolved in the carbide stabilizes the carbide, the average circle equivalent diameter of the carbide exceeds 5.0 µm, and the bendability is impaired. Therefore, in the carburizing steel sheet according to the present embodiment, the Si content is 0.5% or less. The content of Si is preferably 0.3% or less.

[Mn:0.01% 이상 3.0% 이하][Mn: 0.01% or more and 3.0% or less]

Mn(망간)은 용강을 탈산하여 강을 건전화하는 작용을 이루는 원소이다. Mn의 함유량이 0.01% 미만인 경우에는, 용강을 충분히 탈산할 수 없다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 있어서, Mn의 함유량은 0.01% 이상으로 한다. Mn의 함유량은, 바람직하게는 0.1% 이상이다. 한편, Mn의 함유량이 3.0%를 초과하는 경우에는, 탄화물에 고용한 Mn이 탄화물을 안정화시키고, 탄화물의 평균 원 상당 직경이 5.0㎛를 초과하여, 굽힘성의 열화를 초래한다. 그 때문에, Mn의 함유량은 3.0 이하로 한다. Mn의 함유량은, 바람직하게는 2.0% 이하이고, 보다 바람직하게는 1.0% 이하이다.Mn (manganese) is an element that deoxidizes molten steel to make the steel work. When the content of Mn is less than 0.01%, molten steel cannot be sufficiently deoxidized. Therefore, in the carburizing steel sheet according to the present embodiment, the content of Mn is made 0.01% or more. The content of Mn is preferably 0.1% or more. On the other hand, when the content of Mn exceeds 3.0%, Mn dissolved in the carbide stabilizes the carbide, and the average equivalent circle diameter of the carbide exceeds 5.0 µm, resulting in deterioration of bendability. Therefore, the content of Mn is set to 3.0 or less. The content of Mn is preferably 2.0% or less, and more preferably 1.0% or less.

[P:0.1% 이하][P: 0.1% or less]

P(인)는 페라이트의 입계에 편석하여, 굽힘성을 열화시키는 원소이다. P의 함유량이 0.1%를 초과하는 경우에는, 입계의 강도가 현저하게 저하되어, 굽힘성이 열화된다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 있어서, P의 함유량은 0.1% 이하로 한다. P의 함유량은, 바람직하게는 0.050% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.020% 이하이다. 또한, P의 함유량의 하한은 특별히 한정하지 않는다. 단, P의 함유량을 0.0001% 미만까지 저감시키면, 탈P 비용이 대폭으로 상승하여, 경제적으로 불리해진다. 그 때문에, 실용 강판 상, P의 함유량은 0.0001%가 실질적인 하한으로 된다.P (phosphorus) is an element that segregates at the grain boundary of ferrite and deteriorates the bendability. When the content of P exceeds 0.1%, the strength of the grain boundary decreases remarkably, and the bendability deteriorates. Therefore, in the carburizing steel sheet according to the present embodiment, the content of P is 0.1% or less. The content of P is preferably 0.050% or less, and more preferably 0.020% or less. In addition, the lower limit of the content of P is not particularly limited. However, if the content of P is reduced to less than 0.0001%, the de-Ping cost is significantly increased, which is economically disadvantageous. Therefore, 0.0001% of the content of P on a practical steel sheet becomes a practical lower limit.

[S:0.1% 이하][S: 0.1% or less]

S(황)는 개재물을 형성하여, 굽힘성을 열화시키는 원소이다. S의 함유량이 0.1%를 초과하는 경우에는, 조대한 개재물이 생성되어 굽힘성이 저하된다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 있어서, S의 함유량은 0.1% 이하로 한다. S의 함유량은, 바람직하게는 0.010% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.008% 이하이다. 또한, S의 함유량의 하한은 특별히 한정하지 않는다. 단, S의 함유량을 0.0005% 미만까지 저감시키면, 탈S 비용이 대폭으로 상승하여, 경제적으로 불리해진다. 그 때문에, 실용 강판 상, S의 함유량은 0.0005%가 실질적인 하한으로 된다.S (sulfur) is an element that forms an inclusion and deteriorates the bendability. When the content of S exceeds 0.1%, coarse inclusions are generated and the bendability decreases. Therefore, in the carburizing steel sheet according to the present embodiment, the content of S is 0.1% or less. The content of S is preferably 0.010% or less, and more preferably 0.008% or less. In addition, the lower limit of the content of S is not particularly limited. However, if the content of S is reduced to less than 0.0005%, the cost of desorption increases significantly, which is economically disadvantageous. Therefore, 0.0005% of S content on a practical steel plate becomes a practical lower limit.

[sol.Al:0.0002% 이상 3.0% 이하][sol.Al: 0.0002% or more and 3.0% or less]

Al(알루미늄)은 용강을 탈산하여 강을 건전화하는 작용을 이루는 원소이다. Al의 함유량이 0.0002% 미만인 경우에는, 용강을 충분히 탈산할 수 없다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 있어서, Al의 함유량(보다 상세하게는, sol.Al의 함유량)은 0.0002% 이상으로 한다. Al의 함유량은, 바람직하게는 0.0010% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.0050% 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.010% 이상이다. 한편, Al의 함유량이 3.0%를 초과하는 경우에는, 조대한 산화물이 생성되어 굽힘성이 손상된다. 그 때문에, Al의 함유량은 3.0% 이하로 한다. Al의 함유량은, 바람직하게는 2.5% 이하이고, 보다 바람직하게는 1.0% 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.2% 이하이고, 보다 한층 바람직하게는 0.05% 이하이다.Al (aluminum) is an element that deoxidizes molten steel to make the steel work. When the content of Al is less than 0.0002%, molten steel cannot be sufficiently deoxidized. Therefore, in the steel sheet for carburizing according to the present embodiment, the content of Al (more specifically, the content of sol.Al) is set to 0.0002% or more. The Al content is preferably 0.0010% or more, more preferably 0.0050% or more, and still more preferably 0.010% or more. On the other hand, when the Al content exceeds 3.0%, coarse oxides are generated and the bendability is impaired. Therefore, the content of Al is set to 3.0% or less. The Al content is preferably 2.5% or less, more preferably 1.0% or less, further preferably 0.2% or less, and even more preferably 0.05% or less.

[N:0.0001% 이상 0.035% 이하][N: 0.0001% or more and 0.035% or less]

본 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 있어서, N(질소)의 함유량은 0.035% 이하일 필요가 있다. 또한, 여기서 정의하는 N의 함유량은, 강판의 판 두께 방향의 전체에 걸쳐서 존재하는 N의 평균값(N의 함유량의 판 두께 방향의 평균값)이다. N의 함유량이 0.035%를 초과하는 경우에는, 침탄용 강판의 판 두께 방향 전체에 걸쳐서 질화물이 다량으로 석출되어 버려, 원하는 굽힘성을 얻는 것이 곤란해진다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 있어서, N의 함유량은 0.035% 이하로 한다. N의 함유량은, 바람직하게는 0.030% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.020% 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.010% 이하이다. N의 함유량의 하한은 특별히 한정하지 않는다. 단, N의 함유량을 0.0001% 미만까지 저감시키면, 탈N 비용이 대폭으로 상승하여, 경제적으로 불리해진다. 그 때문에, 실용 강판 상, N의 함유량은 0.0001%가 실질적인 하한으로 된다. 또한, 강판 표층에 질소를 충분히 함유시키는 것을 고려하면, N의 함유량은 0.0020% 이상으로 해도 된다.In the carburizing steel sheet according to the present embodiment, the content of N (nitrogen) needs to be 0.035% or less. In addition, the content of N defined here is the average value of N (average value of the content of N in the plate thickness direction) that exists over the entire thickness direction of the steel sheet. When the content of N exceeds 0.035%, a large amount of nitride precipitates over the entire plate thickness direction of the carburized steel sheet, making it difficult to obtain desired bendability. Therefore, in the carburizing steel sheet according to the present embodiment, the content of N is set to 0.035% or less. The content of N is preferably 0.030% or less, more preferably 0.020% or less, and still more preferably 0.010% or less. The lower limit of the content of N is not particularly limited. However, if the content of N is reduced to less than 0.0001%, the cost of de-N is significantly increased, which is economically disadvantageous. Therefore, 0.0001% of N content becomes a practical lower limit on a practical steel plate. In addition, considering that nitrogen is sufficiently contained in the surface layer of the steel sheet, the content of N may be 0.0020% or more.

[Cr:0.005% 이상 3.0% 이하][Cr: 0.005% or more and 3.0% or less]

Cr(크롬)은 최종적으로 얻어지는 침탄 부재에 있어서, ?칭성을 높이는 효과를 갖는 원소임과 함께, 침탄용 강판에 있어서는, 페라이트의 결정립을 미세화하여 침탄 후의 인성의 가일층의 향상에 기여하는 원소이다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 있어서는, 필요에 따라, Cr을 함유시켜도 된다. Cr을 함유시키는 경우, 침탄 후의 인성의 가일층의 향상 효과를 얻기 위해서는, Cr의 함유량을 0.005% 이상으로 하는 것이 바람직하다. Cr의 함유량은, 보다 바람직하게는 0.010% 이상이다. 또한, 탄화물이나 질화물의 생성의 영향을 고려하면, 침탄 후의 인성의 가일층의 향상 효과를 얻기 위해서는, Cr의 함유량은 3.0% 이하로 하는 것이 바람직하다. Cr의 함유량은, 보다 바람직하게는 2.0% 이하이고, 더욱 바람직하게는 1.6% 이하이다.Cr (chromium) is an element that has an effect of improving quenching property in the finally obtained carburizing member, and is an element that contributes to the improvement of the toughness of the toughness after carburization by miniaturizing the grains of ferrite in the carburizing steel sheet. Therefore, in the carburizing steel sheet according to the present embodiment, Cr may be contained as necessary. When Cr is contained, in order to obtain an effect of improving the toughness of the toughness layer after carburization, the Cr content is preferably 0.005% or more. The content of Cr is more preferably 0.010% or more. Moreover, in consideration of the influence of the formation of carbides and nitrides, it is preferable that the content of Cr is 3.0% or less in order to obtain the effect of improving the toughness of the toughness layer after carburization. The content of Cr is more preferably 2.0% or less, and still more preferably 1.6% or less.

[Mo:0.005% 이상 1.0% 이하][Mo: 0.005% or more and 1.0% or less]

Mo(몰리브덴)는 최종적으로 얻어지는 침탄 부재에 있어서, ?칭성을 높이는 효과를 갖는 원소임과 함께, 침탄용 강판에 있어서는, 페라이트의 결정립을 미세화하여 침탄 후의 인성의 가일층의 향상에 기여하는 원소이다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 있어서는, 필요에 따라, Mo를 함유시켜도 된다. Mo를 함유시키는 경우, 침탄 후의 인성의 가일층의 향상 효과를 얻기 위해서는, Mo의 함유량을 0.005% 이상으로 하는 것이 바람직하다. Mo의 함유량은, 보다 바람직하게는 0.010% 이상이다. 또한, 탄화물이나 질화물의 생성의 영향을 고려하면, 침탄 후의 인성의 가일층의 향상 효과를 얻기 위해서는, Mo의 함유량은 1.0% 이하로 하는 것이 바람직하다. Mo의 함유량은, 보다 바람직하게는 0.8% 이하이다.Mo (molybdenum) is an element having an effect of improving quenching property in the finally obtained carburizing member, and is an element that contributes to the improvement of the toughness of the toughness after carburization by miniaturizing the grains of ferrite in the carburizing steel sheet. Therefore, in the carburizing steel sheet according to the present embodiment, Mo may be contained as necessary. In the case where Mo is included, in order to obtain an effect of improving the toughness of the toughness layer after carburization, the content of Mo is preferably 0.005% or more. The content of Mo is more preferably 0.010% or more. Moreover, in consideration of the influence of the formation of carbides and nitrides, it is preferable that the content of Mo is 1.0% or less in order to obtain the effect of improving the toughness layer after carburization. The content of Mo is more preferably 0.8% or less.

[Ni:0.010% 이상 3.0% 이하][Ni: 0.010% or more and 3.0% or less]

Ni(니켈)는 최종적으로 얻어지는 침탄 부재에 있어서, ?칭성을 높이는 효과를 갖는 원소임과 함께, 침탄용 강판에 있어서는, 페라이트의 결정립을 미세화하여 침탄 후의 인성의 가일층의 향상에 기여하는 원소이다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 있어서는, 필요에 따라, Ni를 함유시켜도 된다. Ni를 함유시키는 경우, 침탄 후의 인성의 가일층의 향상 효과를 얻기 위해서는, Ni의 함유량을 0.010% 이상으로 하는 것이 바람직하다. Ni의 함유량은, 보다 바람직하게는 0.050% 이상이다. 또한, Ni가 페라이트의 입계에 편석하는 영향을 고려하면, 침탄 후의 인성의 가일층의 향상 효과를 얻기 위해서는, Ni의 함유량은 3.0% 이하로 하는 것이 바람직하다. Ni의 함유량은, 보다 바람직하게는 2.0% 이하이고, 더욱 바람직하게는 1.0% 이하이고, 보다 한층 바람직하게는 0.5% 이하이다.Ni (nickel) is an element that has an effect of improving quenching property in the finally obtained carburizing member, and is an element that contributes to the improvement of the toughness of the toughness after carburization by miniaturizing the grains of ferrite in the carburizing steel sheet. Therefore, in the carburizing steel sheet according to the present embodiment, Ni may be included as necessary. When Ni is contained, in order to obtain the effect of improving the toughness of the toughness layer after carburization, it is preferable that the Ni content is 0.010% or more. The Ni content is more preferably 0.050% or more. In addition, when considering the effect of Ni segregating on the grain boundary of ferrite, the content of Ni is preferably 3.0% or less in order to obtain an improvement effect of the toughness toughness layer after carburization. The content of Ni is more preferably 2.0% or less, still more preferably 1.0% or less, and even more preferably 0.5% or less.

[Cu:0.001% 이상 2.0% 이하][Cu: 0.001% or more and 2.0% or less]

Cu(구리)는 최종적으로 얻어지는 침탄 부재에 있어서, ?칭성을 높이는 효과를 갖는 원소임과 함께, 침탄용 강판에 있어서는, 페라이트의 결정립을 미세화하여 침탄 후의 인성의 가일층의 향상에 기여하는 원소이다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 있어서는, 필요에 따라 Cu를 함유시켜도 된다. Cu를 함유시키는 경우, 침탄 후의 인성의 가일층의 향상 효과를 얻기 위해서는, Cu의 함유량을 0.001% 이상으로 하는 것이 바람직하다. Cu의 함유량은, 보다 바람직하게는 0.010% 이상이다. 또한, Cu가 페라이트의 입계에 편석하는 영향을 고려하면, 침탄 후의 인성의 가일층의 향상 효과를 얻기 위해서는, Cu의 함유량은 2.0% 이하로 하는 것이 바람직하다. Cu의 함유량은, 보다 바람직하게는 0.80% 이하이다.Cu (copper) is an element that has an effect of improving the quenching property in the finally obtained carburizing member, and is an element that contributes to the improvement of the toughness of the toughness after carburization by miniaturizing the grains of ferrite in the carburizing steel sheet. Therefore, in the carburizing steel sheet which concerns on this embodiment, you may contain Cu as needed. When Cu is contained, in order to obtain the effect of improving the toughness of the toughness layer after carburization, it is preferable to make the Cu content to 0.001% or more. The content of Cu is more preferably 0.010% or more. In addition, in consideration of the effect of Cu segregating on the grain boundary of ferrite, the content of Cu is preferably 2.0% or less in order to obtain the effect of improving the toughness of the toughened layer after carburization. The content of Cu is more preferably 0.80% or less.

[Co:0.001% 이상 2.0% 이하][Co: 0.001% or more and 2.0% or less]

Co(코발트)는 최종적으로 얻어지는 침탄 부재에 있어서, ?칭성을 높이는 효과를 갖는 원소임과 함께, 침탄용 강판에 있어서는, 결정립을 미세화하여 침탄 후의 인성의 가일층의 향상에 기여하는 원소이다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 있어서는, 필요에 따라, Co를 함유시켜도 된다. Co를 함유시키는 경우, 침탄 후의 인성의 가일층의 향상 효과를 얻기 위해서는, Co의 함유량을 0.001% 이상으로 하는 것이 바람직하다. Co의 함유량은, 보다 바람직하게는 0.010% 이상이다. 또한, Co가 페라이트의 입계에 편석하는 영향을 고려하면, 침탄 후의 인성의 가일층의 향상 효과를 얻기 위해서는, Co의 함유량은 2.0% 이하로 하는 것이 바람직하다. Co의 함유량은, 보다 바람직하게는 0.80% 이하이다.Co (cobalt) is an element having an effect of improving quenching property in the finally obtained carburizing member, and in the steel sheet for carburizing, it is an element contributing to the improvement of the toughness layer after carburization by making crystal grains fine. Therefore, in the carburizing steel sheet according to the present embodiment, Co may be contained as necessary. When Co is contained, in order to obtain the effect of improving the toughness of the toughness layer after carburization, the content of Co is preferably 0.001% or more. The content of Co is more preferably 0.010% or more. In addition, considering the effect of Co segregating on the grain boundary of ferrite, it is preferable that the content of Co is 2.0% or less in order to obtain the effect of improving the toughness of the toughened layer after carburization. The content of Co is more preferably 0.80% or less.

[Nb:0.010% 이상 0.150% 이하][Nb: 0.010% or more and 0.150% or less]

Nb(니오븀)는 페라이트의 결정립을 미세화하여 굽힘성의 가일층의 향상에 기여하는 원소이다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 있어서는, 필요에 따라, Nb를 함유시켜도 된다. Nb를 함유시키는 경우, 굽힘성의 가일층의 향상 효과를 얻기 위해서는, Nb의 함유량을 0.010% 이상으로 하는 것이 바람직하다. Nb의 함유량은, 보다 바람직하게는 0.035% 이상이다. 또한, 탄화물이나 질화물의 생성의 영향을 고려하면, 굽힘성의 가일층의 향상 효과를 얻기 위해서는, Nb의 함유량은 0.150% 이하로 하는 것이 바람직하다. Nb의 함유량은, 보다 바람직하게는 0.120% 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.100% 이하이고, 보다 한층 바람직하게는 0.050% 이하이다.Nb (niobium) is an element that contributes to the improvement of the bendable layer by miniaturizing the grains of ferrite. Therefore, in the carburizing steel sheet according to the present embodiment, Nb may be contained as necessary. When Nb is included, it is preferable to make the content of Nb 0.010% or more in order to obtain the effect of improving the bendable temporary layer. The content of Nb is more preferably 0.035% or more. Moreover, in consideration of the influence of the formation of carbides and nitrides, the content of Nb is preferably 0.150% or less in order to obtain the effect of improving the bendable layer. The content of Nb is more preferably 0.120% or less, still more preferably 0.100% or less, and even more preferably 0.050% or less.

[Ti:0.010% 이상 0.150% 이하][Ti: 0.010% or more and 0.150% or less]

Ti(티타늄)는 페라이트의 결정립을 미세화하여 굽힘성의 가일층의 향상에 기여하는 원소이다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 있어서는, 필요에 따라, Ti를 함유시켜도 된다. Ti를 함유시키는 경우, 굽힘성의 가일층의 향상 효과를 얻기 위해서는, Ti의 함유량을 0.010% 이상으로 하는 것이 바람직하다. Ti의 함유량은, 보다 바람직하게는 0.035% 이상이다. 또한, 탄화물이나 질화물의 생성의 영향을 고려하면, 굽힘성의 가일층의 향상 효과를 얻기 위해서는, Ti의 함유량은 0.150% 이하로 하는 것이 바람직하다. Ti의 함유량은, 보다 바람직하게는 0.120% 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.050% 이하이고, 보다 한층 바람직하게는 0.020% 이하이다.Ti (titanium) is an element that contributes to the improvement of the bendable layer by miniaturizing the grains of ferrite. Therefore, in the carburizing steel sheet according to the present embodiment, Ti may be included as necessary. When Ti is contained, in order to obtain the effect of improving the bendable temporary layer, the Ti content is preferably 0.010% or more. The content of Ti is more preferably 0.035% or more. Moreover, in consideration of the influence of the formation of carbides and nitrides, it is preferable that the content of Ti is 0.150% or less in order to obtain the effect of improving the bendable temporary layer. The content of Ti is more preferably 0.120% or less, still more preferably 0.050% or less, and even more preferably 0.020% or less.

[V:0.0005% 이상 1.0% 이하][V: 0.0005% or more and 1.0% or less]

V(바나듐)는 페라이트의 결정립을 미세화하여 굽힘성의 가일층의 향상에 기여하는 원소이다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 있어서는, 필요에 따라, V를 함유시켜도 된다. V를 함유시키는 경우, 굽힘성의 가일층의 향상 효과를 얻기 위해서는, V의 함유량을 0.0005% 이상으로 하는 것이 바람직하다. V의 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0010% 이상이다. 또한, 탄화물이나 질화물의 생성의 영향을 고려하면, 굽힘성의 가일층의 향상 효과를 얻기 위해서는, V의 함유량은 1.0% 이하로 하는 것이 바람직하다. V의 함유량은, 보다 바람직하게는 0.80% 이하이다.V (vanadium) is an element that contributes to the improvement of the bendable layer by miniaturizing the crystal grains of ferrite. Therefore, in the carburizing steel sheet according to the present embodiment, V may be included as necessary. When V is contained, it is preferable to make the content of V 0.005% or more in order to obtain the effect of improving the bendable temporary layer. The content of V is more preferably 0.0010% or more. Moreover, in consideration of the influence of the formation of carbides and nitrides, it is preferable that the content of V is 1.0% or less in order to obtain the effect of improving the bendable layer. The content of V is more preferably 0.80% or less.

[B:0.0005% 이상 0.01% 이하][B: 0.0005% or more and 0.01% or less]

B(붕소)는 페라이트의 입계에 편석함으로써 입계의 강도를 향상시켜, 굽힘성을 더욱 향상시키는 원소이다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 있어서는, 필요에 따라, B를 함유시켜도 된다. B를 함유시키는 경우, 굽힘성의 가일층의 향상 효과를 얻기 위해서는, B의 함유량을 0.0005% 이상으로 하는 것이 바람직하다. B의 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0010% 이상이다. 또한, B를 0.01%를 초과하여 첨가해도, 상기와 같은 굽힘성의 가일층의 향상 효과는 포화되기 때문에, B의 함유량은 0.01% 이하로 하는 것이 바람직하다. B의 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0075% 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.0050% 이하이고, 보다 한층 바람직하게는 0.0020% 이하이다.B (boron) is an element that improves the strength of the grain boundary and further improves the bendability by segregating at the grain boundary of ferrite. Therefore, in the carburizing steel sheet according to the present embodiment, B may be included as necessary. When B is contained, it is preferable to make the content of B 0.0005% or more in order to obtain the effect of improving the bendable temporary layer. The content of B is more preferably 0.0010% or more. Moreover, even if B is added in excess of 0.01%, the effect of improving the bendable layer as described above is saturated, so the content of B is preferably 0.01% or less. The content of B is more preferably 0.0075% or less, still more preferably 0.0050% or less, and even more preferably 0.0020% or less.

[W:1.0% 이하][W: 1.0% or less]

W(텅스텐)는 용강을 탈산하여 강을 더욱 건전화하는 작용을 이루는 원소이다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 있어서는, 필요에 따라, 1.0%를 상한으로 하여 W를 함유시켜도 된다. W의 함유량은, 보다 바람직하게는 0.5% 이하이다.W (tungsten) is an element that deoxidizes molten steel to make the steel more consolidating. Therefore, in the carburizing steel sheet according to the present embodiment, W may be contained as an upper limit of 1.0%, if necessary. The content of W is more preferably 0.5% or less.

[Ca:0.01% 이하][Ca: 0.01% or less]

Ca(칼슘)는 용강을 탈산하여 강을 더욱 건전화하는 작용을 이루는 원소이다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 있어서는, 필요에 따라, 0.01%를 상한으로 하여 Ca를 함유시켜도 된다. Ca의 함유량은, 보다 바람직하게는 0.005% 이하이다.Ca (calcium) is an element that deoxidizes molten steel to make the steel more healthy. Therefore, in the carburizing steel sheet according to the present embodiment, if necessary, Ca may be contained with 0.01% as the upper limit. The content of Ca is more preferably 0.005% or less.

[잔부:Fe 및 불순물][Residue: Fe and impurities]

판 두께 중앙부의 성분 조성의 잔부는 Fe 및 불순물이다. 불순물로서는, 예를 들어 강 원료 혹은 스크랩으로부터, 및/또는 제강 과정에서 혼입되고, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판의 특성을 저해하지 않는 범위에서 허용되는 원소가 예시된다.The remainder of the component composition in the central portion of the plate thickness is Fe and impurities. As the impurity, for example, an element that is allowed to be mixed from a steel raw material or scrap, and / or in a steelmaking process, and is allowed to the extent that it does not impair the properties of the carburizing steel sheet according to the present embodiment is illustrated.

이상, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판이 갖는 화학 성분에 대하여, 상세하게 설명했다.The chemical components of the carburizing steel sheet according to the present embodiment have been described above in detail.

<침탄용 강판의 마이크로 조직에 대하여><About microstructure of carburizing steel sheet>

이어서, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판을 구성하는 마이크로 조직에 대하여, 상세하게 설명한다.Next, the microstructure constituting the carburizing steel sheet according to the present embodiment will be described in detail.

본 실시 형태에 관한 침탄용 강판의 마이크로 조직은, 실질적으로 페라이트와 탄화물로 구성된다. 보다 상세하게는, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판의 마이크로 조직에 있어서, 페라이트의 평균 결정립 직경은 10㎛ 미만이고, 페라이트의 면적률은, 예를 들어 80 내지 95%의 범위 내이고, 탄화물의 면적률은, 예를 들어 5 내지 20%의 범위 내이며, 또한 페라이트와 탄화물의 합계 면적률이 100%를 초과하지 않도록 구성된다.The microstructure of the carburizing steel sheet according to the present embodiment is substantially composed of ferrite and carbide. More specifically, in the microstructure of the carburizing steel sheet according to the present embodiment, the average grain size of ferrite is less than 10 µm, and the area ratio of ferrite is, for example, in the range of 80 to 95%, of carbide The area ratio is, for example, within a range of 5 to 20%, and is configured so that the total area ratio of ferrite and carbide does not exceed 100%.

상기와 같은 페라이트 및 탄화물의 면적률은, 침탄용 강판의 폭 방향에 수직인 단면을 관찰면으로서 채취한 샘플을 사용하여 측정한다. 샘플의 길이는, 측정 장치에 따라 다르지만, 10㎜ 내지 25㎜ 정도여도 된다. 샘플은 관찰면을 연마한 후, 나이탈 에칭한다. 나이탈 에칭한 관찰면의, 판 두께 1/4 위치(침탄용 강판의 표면으로부터 강판의 두께 방향으로 강판의 두께의 1/4의 위치를 의미함), 판 두께 3/8 위치 및 판 두께 1/2 위치의 범위를, 서멀 전계 방사형 주사 전자 현미경(예를 들어, JEOL제 JSM-7001F)으로 관찰한다.The area ratio of ferrite and carbide as described above is measured using a sample taken as an observation plane in a cross section perpendicular to the width direction of the carburizing steel sheet. The length of the sample varies depending on the measuring device, but may be about 10 to 25 mm. The sample is polished after observing the observation surface and then etched. Plate thickness 1/4 position (meaning the position of 1/4 of the thickness of the steel sheet in the direction of the thickness of the steel sheet from the surface of the carburizing steel sheet), plate thickness 3/8 position, and plate thickness 1 of the observation surface etched by the nital The range of the / 2 position is observed with a thermal electric field emission scanning electron microscope (for example, JSM-7001F manufactured by JEOL).

각 샘플의 관찰 대상 범위에 대하여, 2500㎛2의 범위를 10시야 관찰하고, 각 시야에 있어서, 시야 면적 중에 있어서의 페라이트 및 탄화물이 차지하는 면적의 비율을 측정한다. 그리고, 페라이트가 차지하는 면적의 비율의 전체 시야에서의 평균값 및 탄화물이 차지하는 면적의 비율의 전체 시야에서의 평균값을, 각각 페라이트의 면적률 및 탄화물의 면적률이라고 한다.The range of 2500 µm 2 was observed for 10 fields of view with respect to the range to be observed for each sample, and the ratio of the area occupied by ferrite and carbide in the field of view in each field of view was measured. In addition, the average value in the entire field of view of the ratio of the area occupied by ferrite and the average value in the entire field of view of the proportion of the area occupied by carbide are referred to as the area ratio of ferrite and the area ratio of carbide, respectively.

여기서, 본 실시 형태에 관한 마이크로 조직에 있어서의 탄화물은, 주로, 철과 탄소의 화합물인 시멘타이트(Fe3C), 및 ε계 탄화물(Fe2 ~3C) 등의 철계 탄화물이다. 또한, 마이크로 조직에 있어서의 탄화물은 상술한 철계 탄화물에 더하여, 시멘타이트 중의 Fe 원자를 Mn, Cr 등으로 치환한 화합물이나, 합금 탄화물(M23C6, M6C, MC 등이고, M은 Fe 및 그 밖의 금속 원소)을 포함하는 경우도 있다. 본 실시 형태에 관한 마이크로 조직에 있어서의 탄화물은, 그 대부분이 철계 탄화물에 의해 구성된다. 그 때문에, 상기와 같은 탄화물에 대하여, 이하에 상세하게 설명하는 개수에 착안한 경우, 그 개수는, 상기와 같은 각종 탄화물의 합계 개수여도 되고, 철계 탄화물만의 개수여도 된다. 즉, 이하에 상세하게 설명하는, 탄화물에 관한 각종 개수 비율은, 철계 탄화물을 포함하는 각종 탄화물을 모집단으로 하는 것이어도 되고, 철계 탄화물만을 모집단으로 하는 것이어도 된다. 철계 탄화물은, 예를 들어 시료에 대하여 디프랙션 해석이나 EDS(Energy dispersive X-ray spectrometry)를 사용하여 특정할 수 있다.Here, the carbides in the microstructure according to the present embodiment are mainly iron-based carbides such as cementite (Fe 3 C), which is a compound of iron and carbon, and ε-based carbides (Fe 2 to 3 C). In addition, the carbide in the microstructure is a compound in which Fe atoms in cementite are substituted with Mn, Cr, etc. in addition to the above-described iron-based carbide, or alloy carbides (M 23 C 6 , M 6 C, MC, etc.), M is Fe and Other metal elements may also be included. Most of the carbides in the microstructure according to the present embodiment are made of iron-based carbides. Therefore, when focusing on the number of the carbides described above in detail below, the number may be the total number of the various carbides as described above, or may be only the number of iron-based carbides. That is, various number ratios regarding carbides, which will be described in detail below, may be made of various carbides containing iron-based carbides as a population, or only iron-based carbides as a population. The iron-based carbide can be specified, for example, by using differential analysis or energy dispersive X-ray spectrometry (EDS) on the sample.

굽힘 변형에서는, 연질 조직과 경질 조직의 계면에, 변형 응력이 집중한다. 그 때문에, 연질 조직과 경질 조직 사이의 경도 차를 가능한 한 작게 하거나, 또는 응력 집중을 완화시키기 위해 경질 조직의 형상을 제어할 필요가 있다. 그래서, 구상화 어닐링에 의해 탄화물의 애스펙트비를 저감시킴으로써, 균열의 발생을 억제할 수 있다. 굽힘 변형이 더 진행되면, 발생한 균열이 신전된다. 균열은, 파괴가 일어나기 쉬운 영역을 전파해 가기 때문에, 페라이트의 입계, 및 페라이트와 탄화물의 계면이, 전파 경로로 될 수 있다. 그때, 페라이트의 입계에 탄화물이 생성되면, 입계를 전파 경로로 하는 균열의 신전이 조장되기 때문에, 탄화물을 페라이트의 결정립 내에 생성시키는 것이 중요하다. 탄화물을 페라이트의 결정립 내에 생성시킴으로써, 입계에서의 균열 전파를 억제할 수 있다고 생각된다.In bending deformation, strain stress concentrates at the interface between the soft structure and the hard structure. Therefore, it is necessary to control the shape of the hard tissue to make the difference in hardness between the soft and hard tissue as small as possible, or to relieve stress concentration. Therefore, crack generation can be suppressed by reducing the aspect ratio of carbides by spheroidizing annealing. As the bending deformation proceeds further, the cracks that have occurred extend. Since cracks propagate an area where fracture is likely to occur, the grain boundary of ferrite and the interface between ferrite and carbide can be a propagation path. At that time, when carbide is formed at the grain boundary of ferrite, it is important to generate carbide in the grains of ferrite because the growth of cracks using the grain boundary as a propagation path is promoted. It is thought that crack propagation at the grain boundary can be suppressed by forming carbide in the crystal grains of ferrite.

침탄 부재는 침탄에 의해 표층에 탄소가 도입되기 때문에, 부재의 표층에서 강도가 높아지는 한편, 침탄 부재의 소재가 되는 강재는, 강도가 상승하면 물러진다. 그 때문에, 소재가 되는 침탄용 강판에 있어서, 표층의 인성이 중요해진다. 이러한 점에 관하여, 강판 표층의 결정립을 미세화함으로써 인성이 향상된다. 이하에 상세하게 설명하는 바와 같이, 질소 함유율이 높은 분위기에서 강판을 어닐링함으로써, 분위기 중에 함유하는 질소가 강판으로 침입하고, 강판 표층에 있어서 질화물이 형성된다. 생성된 질화물은 미세한 AlN이 주체이기 때문에, 침탄 열처리에 있어서 구 오스테나이트의 입성장을 억제하는 효과를 나타낸다. 구 오스테나이트 입경과 변태 후의 마르텐사이트의 입경 사이에는 비례 관계가 성립되기 때문에, 미세한 AlN에 의해 구 오스테나이트의 입성장이 억제되면, 침탄 부재의 조직에 있어서의 마르텐사이트의 입경도 미세화시키는 것이 가능해지는 것이 밝혀졌다.Since carbon is introduced into the surface layer of the carburizing member by carburizing, the strength increases in the surface layer of the member, while the steel material serving as a material for the carburizing member is retreated when the strength increases. Therefore, in the carburizing steel sheet used as a material, the toughness of the surface layer becomes important. In this regard, toughness is improved by making crystal grains of the surface layer of the steel sheet finer. As will be described in detail below, by annealing the steel sheet in an atmosphere with a high nitrogen content, nitrogen contained in the atmosphere enters the steel sheet and nitrides are formed in the surface layer of the steel sheet. Since the produced nitride is mainly composed of fine AlN, it exhibits an effect of suppressing the grain growth of old austenite in carburizing heat treatment. Since a proportional relationship is established between the old austenite particle size and the particle size of martensite after transformation, if the grain growth of old austenite is suppressed by fine AlN, it becomes possible to refine the particle size of martensite in the structure of the carburizing member. Turned out.

이하, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판을 구성하는 마이크로 조직의 한정 이유에 대하여, 상세하게 설명한다.Hereinafter, the reason for limiting the microstructure constituting the steel sheet for carburizing according to the present embodiment will be described in detail.

[페라이트의 평균 결정립 직경:10㎛ 미만][Average grain diameter of ferrite: less than 10 µm]

본 실시 형태에 관한 침탄용 강판의 마이크로 조직에 있어서, 페라이트의 평균 결정립 직경은 상기와 같이 10㎛ 미만이다. 페라이트의 평균 결정립 직경을 10㎛ 미만으로 함으로써, 상기와 같은 결정립의 미세화에 의한 효과를 발현시킬 수 있고, 침탄 후의 충격값을 향상시킬 수 있다. 페라이트의 평균 결정립 직경이 10㎛ 이상이면, 상기와 같은 결정립의 미세화에 의한 효과를 발현할 수 없어, 침탄 후의 충격값을 향상시킬 수 없다. 페라이트의 평균 결정립 직경은, 바람직하게는 8㎛ 미만이다. 페라이트의 평균 결정립 직경의 하한값은, 특별히 규정하는 것은 아니다. 단, 실조업상, 페라이트의 평균 결정립 직경을 0.1㎛ 미만으로 제어하는 것은 곤란하기 때문에, 0.1㎛가 실질적인 하한으로 된다.In the microstructure of the carburizing steel sheet according to the present embodiment, the average grain size of ferrite is less than 10 µm as described above. When the average grain size of ferrite is less than 10 µm, the effect of refinement of the grains as described above can be exhibited, and the impact value after carburization can be improved. When the average grain size of ferrite is 10 µm or more, the effect of refinement of the crystal grains as described above cannot be exhibited, and the impact value after carburization cannot be improved. The average grain size of ferrite is preferably less than 8 μm. The lower limit of the average grain size of ferrite is not particularly defined. However, in actual operation, since it is difficult to control the average grain size of ferrite to less than 0.1 µm, 0.1 µm becomes a practical lower limit.

[전체 탄화물 중 애스펙트비가 2.0 이하인 탄화물의 개수 비율:80% 이상][The ratio of the number of carbides having an aspect ratio of 2.0 or less among the total carbides: 80% or more]

앞서 언급한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 탄화물은, 시멘타이트(Fe3C)와 ε계 탄화물(Fe2 ~3C) 등의 철계 탄화물에 의해 주로 구성된다. 본 발명자들에 의한 검토의 결과, 전체 탄화물 중, 애스펙트비가 2.0 이하인 탄화물의 개수 비율이 80% 이상이면, 양호한 굽힘성을 얻을 수 있음이 밝혀졌다. 전체 탄화물 중 애스펙트비가 2.0 이하인 탄화물의 개수 비율이 80% 미만이면, 굽힘 변형 시에 균열의 발생이 조장되어, 양호한 굽힘성을 얻을 수 없다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 있어서는, 전체 탄화물 중 애스펙트비가 2.0 이하인 탄화물의 개수 비율의 하한을 80%로 한다. 전체 탄화물 중 애스펙트비가 2.0 이하인 탄화물의 개수 비율은, 굽힘성의 가일층의 향상을 목적으로 하여, 바람직하게는 85% 이상이다. 또한, 전체 탄화물 중 애스펙트비가 2.0 이하인 탄화물의 개수 비율의 상한은, 특별히 규정하는 것은 아니다. 단, 실조업에 있어서 98% 이상으로 하는 것은 곤란하기 때문에, 98%가 실질적인 상한으로 된다.As mentioned above, the carbide in this embodiment is mainly composed of iron-based carbides such as cementite (Fe 3 C) and ε-based carbides (Fe 2 to 3 C). As a result of examination by the present inventors, it has been found that if the number ratio of carbides having an aspect ratio of 2.0 or less among all carbides is 80% or more, good bending properties can be obtained. If the number ratio of carbides having an aspect ratio of 2.0 or less among all carbides is less than 80%, cracks are promoted during bending deformation, and good bending properties cannot be obtained. Therefore, in the carburizing steel sheet according to the present embodiment, the lower limit of the number ratio of carbides having an aspect ratio of 2.0 or less among all carbides is set to 80%. The ratio of the number of carbides having an aspect ratio of 2.0 or less among all the carbides is preferably 85% or more for the purpose of improving the bendability. The upper limit of the number ratio of carbides having an aspect ratio of 2.0 or less among all carbides is not particularly defined. However, since it is difficult to set it to 98% or more in the actual operation, 98% is a practical upper limit.

[전체 탄화물 중 페라이트의 결정립 내에 존재하는 탄화물의 개수 비율:60% 이상][Ratio of the number of carbides present in the crystal grains of ferrite out of all carbides: 60% or more]

본 발명자들에 의한 검토의 결과, 전체 탄화물 중 페라이트의 결정립 내에 존재하는 탄화물의 개수 비율이 60% 이상이면, 양호한 굽힘성을 얻을 수 있음이 밝혀졌다. 전체 탄화물 중 페라이트의 결정립 내에 존재하는 탄화물의 개수 비율이 60% 미만인 경우에는, 굽힘 변형 시에 균열의 신전이 조장되어, 양호한 굽힘성을 얻을 수 없다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 있어서는, 전체 탄화물 중 페라이트의 결정립 내에 존재하는 탄화물의 개수 비율의 하한을 60%로 한다. 전체 탄화물 중 페라이트의 결정립 내에 존재하는 탄화물의 개수 비율은 굽힘성의 가일층의 향상을 목적으로 하여, 바람직하게는 65% 이상이다. 또한, 전체 탄화물 중 페라이트의 결정립 내에 존재하는 탄화물의 개수 비율의 상한은 특별히 규정하는 것은 아니다. 단, 실조업에 있어서 98% 이상으로 하는 것은 곤란하기 때문에, 98%가 실질적인 상한으로 된다.As a result of examination by the present inventors, it has been found that if the proportion of the number of carbides present in the crystal grains of ferrite among all carbides is 60% or more, good bending properties can be obtained. When the proportion of the number of carbides present in the crystal grains of ferrite among all the carbides is less than 60%, the extension of cracks is promoted during bending deformation, and good bending properties cannot be obtained. Therefore, in the carburizing steel sheet according to the present embodiment, the lower limit of the number ratio of carbides present in the crystal grains of ferrite among all carbides is set to 60%. The proportion of the number of carbides present in the crystal grains of ferrite among all the carbides is preferably 65% or more for the purpose of improving the bendability. In addition, the upper limit of the ratio of the number of carbides present in the crystal grains of ferrite among all the carbides is not particularly defined. However, since it is difficult to set it to 98% or more in the actual operation, 98% is a practical upper limit.

[탄화물의 평균 원 상당 직경:5.0㎛ 이하][Average circle equivalent diameter of carbide: 5.0 µm or less]

본 실시 형태에 관한 침탄용 강판의 마이크로 조직에 있어서, 탄화물의 평균 원상당 직경은 5.0㎛ 이하일 필요가 있다. 탄화물의 평균 원 상당 직경이 5.0㎛를 초과하는 경우에는, 굽힘 변형 시에 깨짐이 발생하여, 양호한 굽힘성을 얻을 수 없다. 탄화물의 평균 원 상당 직경이 작을수록 굽힘성은 양호하고, 탄화물의 평균 원 상당 직경은, 바람직하게는 1.0㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.8㎛ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.6㎛ 이하이다. 탄화물의 평균 원 상당 직경의 하한은 특별히 규정하는 것은 아니다. 단, 실조업에 있어서, 탄화물의 평균 원 상당 직경을 0.01㎛ 이하로 하는 것은 곤란하기 때문에, 0.01㎛가 실질적인 하한으로 된다.In the microstructure of the carburizing steel sheet according to the present embodiment, the average circular equivalent diameter of the carbide needs to be 5.0 µm or less. When the average equivalent circle diameter of the carbide exceeds 5.0 µm, cracking occurs during bending deformation, and good bending properties cannot be obtained. The smaller the average circle equivalent diameter of the carbide, the better the bendability, and the average circle equivalent diameter of the carbide is preferably 1.0 µm or less, more preferably 0.8 µm or less, and even more preferably 0.6 µm or less. The lower limit of the average equivalent circle diameter of the carbide is not particularly defined. However, in the actual operation, since it is difficult to make the average equivalent circle diameter of carbide to 0.01 µm or less, 0.01 µm becomes a practical lower limit.

계속해서, 마이크로 조직에 있어서의 페라이트의 평균 입경, 그리고 탄화물의 각종 개수 비율 및 탄화물의 평균 원 상당 직경의 측정 방법에 대하여, 상세하게 설명한다. 또한, 이하의 측정에서는 샘플의 관찰 위치가 규정되어 있지만, 샘플에 있어서 측정된 페라이트 및 탄화물의 상태와, 본 실시 형태에 관한 강판의 표층 부분(질소가 농화된 부분)에 있어서의 페라이트 및 탄화물의 상태 사이에 큰 차이는 존재하지 않는다.Subsequently, a method for measuring the average particle diameter of ferrite in a microstructure, various number ratios of carbides, and an average equivalent circle diameter of carbides will be described in detail. In addition, although the observation position of a sample is prescribed | regulated in the following measurement, the state of the ferrite and carbide measured in the sample, and of the ferrite and carbide in the surface layer part (the part in which nitrogen was enriched) of the steel plate which concerns on this embodiment. There is no big difference between states.

먼저, 침탄용 강판으로부터 그 표면에 수직인 단면(판 두께 단면)을 관찰할 수 있도록 샘플을 잘라낸다. 샘플의 길이는 측정 장치에 따라 다르지만, 10㎜ 정도이면 된다. 단면을 연마 및 부식하여, 탄화물의 석출 위치와 애스펙트비와 평균 원 상당 직경의 측정에 제공한다. 연마는, 예를 들어 입도 600 내지 입도 1500의 탄화규소 페이퍼를 사용하여 측정면을 연마한 후, 입경이 1㎛ 내지 6㎛인 다이아몬드 파우더를 알코올 등의 희석액이나 순수에 분산시킨 액체를 사용하여, 경면으로 마무리하면 된다. 부식은 탄화물의 형상과 석출 위치를 관찰할 수 있는 방법이라면, 특별히 제한되는 것은 아니고, 예를 들어 탄화물과 지철의 입계를 부식시키는 수단으로서, 포화 피크르산-알코올 용액에 의한 에칭을 행해도 되고, 비수 용매계 전해액에 의한 정전위 전해 에칭법[구로사와 후미오 외, 일본 금속 학회지, 43, 1068, (1979)] 등에 의해, 지철을 수 마이크로미터 정도 제거하여 탄화물만을 잔존시키는 방법을 채용해도 된다.First, a sample is cut out from the carburizing steel sheet so that a cross section perpendicular to the surface (cross section of the plate thickness) can be observed. The length of the sample varies depending on the measuring device, but may be about 10 mm. The cross section is polished and corroded to provide for the measurement of the precipitation position and aspect ratio of the carbide and the average equivalent circle diameter. For polishing, for example, after polishing the measuring surface using silicon carbide paper having a particle size of 600 to 1500, using diamond powder having a particle diameter of 1 µm to 6 µm in a diluent such as alcohol or a liquid dispersed in pure water, You can finish it with a mirror surface. Corrosion is not particularly limited as long as it is a method capable of observing the shape of the carbide and the position of precipitation, and may be etched with a saturated picric acid-alcohol solution as a means of eroding the grain boundary between the carbide and the iron. A method of removing only a few micrometers of iron and leaving only carbides may be employed by a potentiostatic electrolytic etching method using a solvent-based electrolytic solution (Kurosawa Fumio et al., Japanese Metallurgical Society, 43, 1068, (1979)).

페라이트의 평균 결정립 직경은 서멀 전계 방사형 주사 전자 현미경(예를 들어, JEOL제 JSM-7001F)을 사용하여, 샘플의 판 두께 1/4 위치를, 2500㎛2의 범위에서 촬영하고, 얻어진 화상에 대하여 선분법을 적용하여 산출한다.The average grain size of ferrite was taken using a thermal electric field emission scanning electron microscope (for example, JSM-7001F manufactured by JEOL) at a quarter of the plate thickness of the sample in the range of 2500 µm 2 , and for the obtained image It is calculated by applying the line segment method.

탄화물의 애스펙트비의 산출은 서멀 전계 방사형 주사 전자 현미경(예를 들어, JEOL제 JSM-7001F)을 사용하여, 샘플의 판 두께 1/4 위치를, 10000㎛2의 범위를 관찰하여 행한다. 관찰한 시야에 포함되는 모든 탄화물에 대하여, 장축과 단축을 측정하여 애스펙트비(장축/단축)를 산출하고, 그 평균값을 구한다. 상기 관찰을 5시야에서 실시하고, 5시야의 평균값을, 샘플의 탄화물의 애스펙트비라고 한다. 얻어진 탄화물의 애스펙트비를 참고로, 애스펙트비가 2.0 이하인 탄화물의 전체 개수와, 상기 5시야 중에 존재한 탄화물의 합계수로부터, 전체 탄화물 중 애스펙트비가 2.0 이하인 탄화물의 개수 비율을 산출한다.The aspect ratio of the carbide is calculated using a thermal electric field emission scanning electron microscope (for example, JSM-7001F manufactured by JEOL) by observing the range of 10000 µm 2 at a quarter of the plate thickness of the sample. For all the carbides included in the observed field of view, the long axis and the short axis are measured to calculate the aspect ratio (long axis / short axis), and the average value is obtained. The above observation was performed at 5 o'clock, and the average value at 5 o'clock is called the aspect ratio of the carbide of the sample. With reference to the aspect ratio of the obtained carbide, the ratio of the number of carbides having an aspect ratio of 2.0 or less in total carbides is calculated from the total number of carbides having an aspect ratio of 2.0 or less and the total number of carbides present in the above 5 fields.

탄화물의 석출 위치의 확인은 서멀 전계 방사형 주사 전자 현미경(예를 들어, JEOL제 JSM-7001F)을 사용하여, 샘플의 판 두께 1/4 위치를, 10000㎛2의 범위를 관찰하여 행한다. 관찰한 시야에 포함되는 모든 탄화물에 대하여, 석출 위치를 관찰하고, 모든 탄화물 중, 페라이트의 입자 내에 석출한 탄화물의 비율을 산출한다. 상기 관찰을 5시야에서 실시하고, 5시야의 평균값을, 탄화물 중 페라이트의 결정립 내에 형성한 탄화물의 비율(즉, 전체 탄화물 중 페라이트의 결정립 내에 존재하는 탄화물의 개수 비율)이라고 한다.The precipitation position of the carbide is confirmed by using a thermal electric field emission scanning electron microscope (for example, JSM-7001F manufactured by JEOL) to observe the range of 10000 µm 2 in a quarter of the plate thickness of the sample. The precipitation position is observed for all the carbides included in the observed field of view, and among all the carbides, the proportion of carbides precipitated in the particles of ferrite is calculated. The above observation is carried out at 5 o'clock, and the average value at 5 o'clock is called the ratio of carbides formed in the crystal grains of ferrite in the carbide (that is, the ratio of the number of carbides present in the crystal grains of ferrite in all the carbides).

탄화물의 평균 원 상당 직경은 서멀 전계 방사형 주사 전자 현미경(예를 들어, JEOL제 JSM-7001F)을 사용하여, 샘플의 판 두께 1/4 위치를, 600㎛2의 범위를 4시야 촬영함으로써 행한다. 각 시야에 대하여, 화상 해석 소프트웨어(예를 들어, Media Cybernetics제 IMage-ProPlus)를 사용하여, 찍힌 탄화물의 장축과 단축을 각각 측정한다. 시야 중의 각 탄화물에 대하여, 얻어진 장축과 단축의 평균값을 당해 탄화물의 직경으로 하고, 시야 중에 찍힌 탄화물 전부에 대하여, 얻어진 직경의 평균값을 산출한다. 이와 같이 하여 얻어진, 4시야에 있어서의 탄화물의 직경의 평균값을 다시 시야 수로 평균하여, 탄화물의 평균 원 상당 직경이라고 한다.The average circular equivalent diameter of the carbide is performed by using a thermal electric field emission scanning electron microscope (for example, JSM-7001F manufactured by JEOL) to photograph 1/4 of the plate thickness of the sample at a range of 600 µm 2 at 4 o'clock. For each field of view, the long and short axes of the carbides are measured using image analysis software (for example, IMage-ProPlus manufactured by Media Cybernetics). For each carbide in the field of view, the average value of the obtained long axis and minor axis is taken as the diameter of the carbide, and the average value of the obtained diameter is calculated for all the carbides captured in the field of view. The average value of the diameters of the carbides obtained in the above-described four fields of view is again averaged by the number of fields of view and referred to as the average circle equivalent diameter of the carbides.

이상, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판이 갖는 마이크로 조직에 대하여, 상세하게 설명했다.The microstructure of the carburizing steel sheet according to the present embodiment has been described in detail above.

[강판 표층의 평균 질소 농도:0.040질량% 이상 0.20질량% 이하][Average nitrogen concentration in the surface layer of the steel sheet: 0.040 mass% or more and 0.20 mass% or less]

이어서, 침탄용 강판의 표층의 평균 질소 농도에 대하여 설명한다. 본 발명자들에 의한 검토의 결과, 침탄용 강판의 표층의 평균 질소 농도가 0.040질량% 이상이면, 침탄용 강판으로 제조되는 침탄 부재에 있어서, 양호한 인성을 얻을 수 있음이 밝혀졌다. 이하, 이러한 지견에 대하여, 상세하게 설명한다.Next, the average nitrogen concentration in the surface layer of the carburizing steel sheet will be described. As a result of examination by the present inventors, it has been found that if the average nitrogen concentration of the surface layer of the carburizing steel sheet is 0.040% by mass or more, in the carburizing member made of the carburizing steel sheet, good toughness can be obtained. Hereinafter, such knowledge will be described in detail.

본 발명자들은 양호한 인성이 얻어진 침탄 부재의 표층 근방으로부터, 집속 이온 빔 가공 관찰 장치를 사용하여, 길이 40㎛×깊이 25㎛의 박막 샘플을 채취하고, 투과형 전자 현미경을 사용하여 마이크로 조직을 조사했다. 그 결과, 박막 샘플에는 평균 직경이 50㎚ 이하의 미세한 AlN의 생성이 보였다.The present inventors collected a thin film sample of 40 µm in length and 25 µm in depth using a focused ion beam processing observation apparatus from the vicinity of the surface layer of the carburizing member where good toughness was obtained, and examined the microstructure using a transmission electron microscope. As a result, fine AlN with an average diameter of 50 nm or less was observed in the thin film sample.

또한, 본 발명자들은 AlN의 생성 위치와 모상 조직의 대응을 조사하기 위해, 이하와 같은 분석을 실시했다. 즉, 집속 이온 빔 가공 관찰 장치를 사용하여 채취한 길이 100㎛×깊이 100㎛의 박막 샘플을, 구리제의 메쉬 홀더에 고정한 후, 서멀 전계 방사형 주사 전자 현미경(JEOL제 JSM-6500F)에 탑재된 투과형 전자 후방 산란 회절 장치에 제공하여, 분석을 실시했다. 전자 후방 산란 회절법에 의해 얻어진 측정 결과로부터, 구 오스테나이트의 결정 방위 맵을 재구축하고, 투과형 전자 현미경 화상과 비교했다. 그 결과, 미세한 AlN은 구 오스테나이트 입계 근방에 존재하고 있고, 또한, 미세한 AlN이 석출된 구 오스테나이트 입계는, 강판의 최표면으로부터 깊이 50㎛ 정도까지의 위치에 존재하고 있음이 밝혀졌다. 즉, 강판 표층(강판의 최표면으로부터 깊이 50㎛까지의 영역)에 생성한 미세한 AlN이, 침탄 열 처리 시에 구 오스테나이트의 입성장을 억제시킨 결과, 침탄 부재의 조직에 있어서의 마르텐사이트의 입경이 미세화되어, 충격값이 비약적으로 증가했다고 생각된다. 또한, 여기서 말하는 강판의 최표면이란, 강판 모재의 표면을 의미하고, 스케일층 등과 같은 강판 모재의 표면에 존재할 수 있는 각종 층은 포함하지 않는다.In addition, the present inventors conducted the following analysis in order to investigate the location of AlN formation and the correspondence between hairy tissues. That is, a thin film sample having a length of 100 µm × 100 µm collected using a focused ion beam processing observation device was fixed to a copper mesh holder, and then mounted on a thermal field emission scanning electron microscope (JSM-6500F manufactured by JEOL). It was provided to a transmission electron backscattering diffraction apparatus and analyzed. From the measurement results obtained by electron backscattering diffraction, a crystal orientation map of old austenite was reconstructed and compared with a transmission electron microscope image. As a result, it was found that fine AlN exists in the vicinity of the old austenite grain boundary, and the old austenite grain boundary in which fine AlN precipitates exists at a position from the outermost surface of the steel sheet to a depth of about 50 µm. In other words, the fine AlN formed in the surface layer of the steel sheet (area from the outermost surface of the steel sheet to a depth of 50 µm) suppressed the grain growth of the old austenite during heat treatment of carburization, and as a result of the martensite in the structure of the carburizing member. It is thought that the particle size is fine, and the impact value is dramatically increased. In addition, the outermost surface of a steel plate here means the surface of a steel plate base material, and does not include various layers which may exist on the surface of a steel plate base material, such as a scale layer.

또한, 본 발명자들은 양호한 인성이 얻어진 침탄 부재를 사용하여, 강판 표면으로부터 강판 중심부까지의 질소 농도의 프로파일을, 파장 분산형 X선 분광기와 전계 방사형 전자총을 탑재한 전자 프로브 마이크로 애널라이저를 사용하여 측정했다. 그 결과, 강판 표층(즉, 강판의 최표면으로부터 깊이 50㎛까지의 영역)의 평균 질소 농도는 0.040질량% 이상으로 되는 것이 확인되었다.In addition, the present inventors measured the nitrogen concentration profile from the surface of the steel sheet to the center of the steel sheet using a carburizing member obtained with good toughness, using an electron probe microanalyzer equipped with a wavelength-dispersive X-ray spectrometer and an electric field emission electron gun. . As a result, it was confirmed that the average nitrogen concentration of the surface layer of the steel sheet (that is, the area from the outermost surface of the steel sheet to a depth of 50 µm) was 0.040% by mass or more.

본 발명자들이 예의 검토를 거듭한 결과, 판 두께 중앙부의 평균 질소 농도(보다 상세하게는, 판 두께 중앙부로부터 표면측을 향해 100㎛의 위치까지의 평균 질소 농도)가 0.2질량% 이하로 제어된 강판을 소재로 하고, 질소 농도를 체적분율로 25% 이상으로 제어한 분위기에 있어서, 5℃/h 이상 100℃/h 이하의 평균 가열 속도로, 소재로 한 강판을 Ac1점 이하의 온도 영역까지 가열하고, 이러한 Ac1점 이하의 온도 영역에서 10h 이상 100h 이하 유지한 후, 5℃/h 이상 100℃/h 이하의 평균 냉각 속도로 냉각하면, 강판 표층의 평균 질소 농도가 0.040질량% 이상 0.200질량% 이하로 되는 것이 확인되었다. 즉, 질소 농도를 체적분율로 25% 이상으로 제어한 분위기에 있어서, 5℃/h 이상 100℃/h 이하의 평균 가열 속도로, Ac1점 이하의 온도 영역까지 강판을 가열하고, 이러한 Ac1점 이하의 온도 영역에서 10h 이상 100h 이하 유지한 후, 5℃/h 이상 100℃/h 이하의 평균 냉각 속도로 냉각함으로써, 강판 표층에 있어서 50㎚ 이하의 미세한 AlN이 생성된다. 그 결과, 강판 표층의 평균 질소 농도는 0.040질량% 이상 0.200질량% 이하로 된다고 생각된다. 또한, 상기와 같은 어닐링에 의해 생성한 미세한 AlN의 조직은 냉간 가공에 의해 변화되는 일은 거의 없고, 침탄 열 처리 시에 구 오스테나이트의 입성장 억제에 기여하게 된다.As a result of repeated investigations by the present inventors, the steel sheet whose average nitrogen concentration in the central portion of the plate thickness (more specifically, the average nitrogen concentration from the central portion of the plate thickness to the position of 100 µm toward the surface side) was controlled to 0.2 mass% or less. In an atmosphere in which the nitrogen concentration is controlled to 25% or more by volume fraction, the steel sheet made of the material is a temperature range of 1 or less Ac to an average heating rate of 5 ° C / h to 100 ° C / h. When heated, and maintained at a temperature range of 10 h or more and 100 h or less in the temperature range of Ac 1 point or less, and cooled at an average cooling rate of 5 ° C./h or more and 100 ° C./h or less, the average nitrogen concentration of the surface layer of the steel sheet is 0.040 mass% or more and 0.200 It was confirmed that the content was less than or equal to mass%. That is, in an atmosphere in which the nitrogen concentration is controlled to 25% or more by volume fraction, the steel sheet is heated to a temperature region of Ac 1 point or less at an average heating rate of 5 ° C / h or more and 100 ° C / h or less, and this Ac 1 After maintaining for 10 h or more and 100 h or less in the temperature region below the point, by cooling at an average cooling rate of 5 ° C./h or more and 100 ° C./h or less, fine AlN of 50 nm or less is produced in the surface layer of the steel sheet. As a result, it is considered that the average nitrogen concentration of the surface layer of the steel sheet is 0.040 mass% or more and 0.200 mass% or less. In addition, the structure of the fine AlN produced by the above-mentioned annealing is hardly changed by cold working, and contributes to suppressing the grain growth of old austenite during heat treatment of carburization.

이상과 같이, 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 침탄용 강판의 강판 표층(강판의 최표면으로부터 깊이 50㎛까지의 영역)에 있어서의 평균 질소 농도가 0.040질량% 이상이면, 강판 표층에는 미세한 AlN이 생성되어 있고, 침탄 부재에 있어서 충격값이 향상되는 것이 밝혀졌다. 강판 표층에 있어서의 평균 질소 농도는, 바람직하게는 0.045질량% 이상이다. 한편, 강판 표층에 있어서의 평균 질소 농도가 0.200질량%를 초과하는 경우에는, 조대한 질화물이 생성되어 인성이 열화된다. 그 때문에, 강판 표층에 있어서의 평균 질소 농도는 0.200질량%를 상한으로 한다. 강판 표층에 있어서의 평균 질소 농도는, 바람직하게는 0.150질량% 이하이다.As described above, as a result of careful examination by the present inventors, if the average nitrogen concentration in the surface layer of the carburized steel sheet (area from the outermost surface of the steel sheet to a depth of 50 µm) is 0.040% by mass or more, fine AlN is present in the surface layer of the steel sheet. It was found that the impact value was improved in the carburizing member. The average nitrogen concentration in the surface layer of the steel sheet is preferably 0.045 mass% or more. On the other hand, when the average nitrogen concentration in the surface layer of the steel sheet exceeds 0.200% by mass, coarse nitride is generated and toughness deteriorates. Therefore, the average nitrogen concentration in the surface layer of the steel sheet is set to an upper limit of 0.200 mass%. The average nitrogen concentration in the surface layer of the steel sheet is preferably 0.150% by mass or less.

이어서, 강판 표면에 있어서의 평균 질소 농도의 특정 방법에 대하여 설명한다.Next, a method for specifying the average nitrogen concentration on the surface of the steel sheet will be described.

앞서 언급한 바와 같이, 어닐링에 의해 생성한 미세한 AlN의 조직은, 냉간 가공에 의해 변화되는 일은 거의 없고, 침탄 열처리 시에 있어서, 구 오스테나이트의 입성장 억제에 기여한다. 그 때문에, 열간 압연 강판 또는 냉간 압연 강판을 어닐링에 제공한 후의 침탄용 강판을 사용하여, 질소의 프로파일을 조사하면 된다.As mentioned above, the structure of the fine AlN produced by annealing hardly changes by cold working, and contributes to suppression of grain growth of the old austenite during carburizing heat treatment. Therefore, the profile of nitrogen may be investigated using a carburized steel sheet after providing the hot rolled steel sheet or the cold rolled steel sheet for annealing.

구체적으로는, 먼저, 침탄용 강판으로부터, 그 표면에 수직인 단면(판 두께 단면)을 관찰할 수 있도록 샘플을 잘라낸다. 샘플의 길이는 측정 장치에 따라 다르지만, 10㎜ 내지 25㎜ 정도이면 된다. 니혼 덴시제의 크로스 섹션 폴리셔와 니혼 덴시제의 시료 회전 홀더를 사용하여, 아르곤 이온빔에 의해, 측정면에 줄무늬형의 요철이 발생하지 않도록 측정면을 조정한다. 그 후, 파장 분산형 X선 분광기 및 전계 방사형 전자총을 탑재한 전자 프로브 마이크로 애널라이저를 사용하여, 강판의 최표면으로부터 판 두께 중앙부(판 두께 1/2 위치)까지의 질소의 농도 프로파일을 50㎚ 간격으로 측정한다. 그 후, 강판의 최표층으로부터 깊이 50㎛의 위치까지의 질소 농도(단위:질량%)의 평균값을 산출하고, 앞서 언급한 바와 같은 강판 표층에 있어서의 평균 질소 농도라고 한다. 또한, 판 두께 중앙부로부터 표면측을 향해 100㎛까지의 질소 농도(단위:질량%)의 평균값을, 판 두께 중앙부의 평균 질소 농도라고 한다. 또한, 어닐링 공정에 있어서의 질소의 침입량은 코일의 표리면에서 큰 차이가 없기 때문에, 상기 측정은 강판의 표리면의 어느 한쪽에서 실시하면 된다.Specifically, first, a sample is cut out from a carburized steel sheet so that a cross section perpendicular to the surface (cross section of the plate thickness) can be observed. The length of the sample varies depending on the measuring device, but may be about 10 to 25 mm. Using a cross section polisher made by Nihon Denshi and a sample rotation holder made by Nihon Denshi, the measurement surface is adjusted so that no streak-like irregularities occur on the measurement surface by an argon ion beam. Then, the concentration profile of nitrogen from the outermost surface of the steel plate to the center of the plate thickness (1/2 position of the plate thickness) was spaced by 50 nm using an electron probe microanalyzer equipped with a wavelength-dispersive X-ray spectrometer and an electric field emission electron gun. Measure with. Thereafter, the average value of the nitrogen concentration (unit: mass%) from the outermost layer of the steel sheet to a position of 50 µm in depth is calculated, and it is referred to as the average nitrogen concentration in the surface layer of the steel sheet as mentioned above. In addition, the average value of the nitrogen concentration (unit: mass%) from the center portion of the plate thickness to 100 µm toward the surface side is referred to as the average nitrogen concentration of the plate portion center portion. In addition, since the amount of nitrogen intrusion in the annealing step does not have a large difference in the front and rear surfaces of the coil, the measurement may be performed on either of the front and rear surfaces of the steel sheet.

<침탄용 강판의 판 두께에 대하여><About the thickness of the carburizing steel sheet>

본 실시 형태에 관한 침탄용 강판의 판 두께에 대해서는, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 예를 들어 2㎜ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 침탄용 강판의 판 두께를 2㎜ 이상으로 함으로써, 코일 폭 방향의 판 두께 차를 더 작게 하는 것이 가능해진다. 침탄용 강판의 판 두께는, 보다 바람직하게는 2.3㎜ 이상이다. 또한, 침탄용 강판의 판 두께는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 6㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다. 침탄용 강판의 판 두께를 6㎜ 이하로 함으로써, 프레스 성형 시의 하중을 낮게 하고, 부품으로의 성형을 더 용이한 것으로 할 수 있다. 침탄용 강판의 판 두께는, 보다 바람직하게는 5.8㎜ 이하이다.The plate thickness of the carburizing steel sheet according to the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 2 mm or more, for example. By making the plate thickness of the carburizing steel sheet 2 mm or more, it becomes possible to further decrease the plate thickness difference in the coil width direction. The thickness of the carburizing steel sheet is more preferably 2.3 mm or more. The thickness of the carburized steel sheet is not particularly limited, but is preferably 6 mm or less. By setting the plate thickness of the carburizing steel sheet to 6 mm or less, the load at the time of press molding can be reduced, and molding into parts can be made easier. The thickness of the carburizing steel sheet is more preferably 5.8 mm or less.

이상, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판에 대하여, 상세하게 설명했다.In the above, the steel plate for carburizing which concerns on this embodiment was demonstrated in detail.

(침탄용 강판의 제조 방법에 대하여)(How to manufacture carburizing steel sheet)

이어서, 이상 설명한 바와 같은 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판을 제조하기 위한 방법에 대하여, 상세하게 설명한다.Next, the method for manufacturing the carburizing steel sheet according to the present embodiment as described above will be described in detail.

이상 설명한 바와 같은 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판을 제조하기 위한 제조 방법은, (A) 앞서 설명한 바와 같은 화학 조성을 갖는 강재를 사용하여, 소정의 조건에 의거하여 열간 압연 강판을 제조하는 열간 압연 공정과, (B) 얻어진 열간 압연 강판, 또는 열간 압연 공정 후에 냉간 압연이 실시된 강판에 대하여, 소정의 열처리 조건에 의거하여 어닐링 처리를 실시하는 어닐링 공정을 포함한다.The manufacturing method for manufacturing the carburizing steel sheet according to the present embodiment as described above is (A) a hot rolling step of manufacturing a hot rolled steel sheet on the basis of predetermined conditions using steel materials having a chemical composition as described above. And (B) an annealing step of performing an annealing treatment on the obtained hot rolled steel sheet or a steel sheet subjected to cold rolling after the hot rolling process based on predetermined heat treatment conditions.

이하, 상기한 열간 압연 공정 및 어닐링 공정에 대하여, 상세하게 설명한다.Hereinafter, the above-described hot rolling process and annealing process will be described in detail.

<열간 압연 공정에 대하여><Hot rolling process>

이하에 상세하게 설명하는 열간 압연 공정은, 소정의 화학 조성을 갖는 강재를 사용하여, 소정의 조건에 의거하여 열간 압연 강판을 제조하는 공정이다.The hot rolling process described in detail below is a process of manufacturing a hot rolled steel sheet based on predetermined conditions using steel materials having a predetermined chemical composition.

여기서, 열간 압연에 제공하는 강편(강재)은, 통상의 방법으로 제조한 강편이면 되고, 예를 들어 연속 주조 슬래브, 박 슬래브 캐스터 등의 일반적인 방법으로 제조한 강편을 사용할 수 있다.Here, the steel piece (steel material) provided for hot rolling may be a steel piece manufactured by a conventional method, and for example, a steel piece manufactured by a general method such as a continuous casting slab or a thin slab caster can be used.

또한, 인성 향상의 관점에서, 열간 압연에 제공하는 강재에 있어서, MnS 등의 개재물이나 Mn의 중심 편석은 적으면 적을수록 좋다. 그 때문에, 예를 들어 열간 압연에 제공하는 강편을 얻기 위한 연속 주조 공정에 있어서, 단위 시간당 용강 주입량을 제어함으로써 소정의 개재물을 생성하거나, 또는 주조편이 완전 응고되기 전에 중심 편석 저감 처리를 실시하거나 하는, 강재 건전화 처리를 실시하는 것이 바람직하다.In addition, from the viewpoint of improving toughness, in the steel material provided for hot rolling, the smaller the inclusions such as MnS and the central segregation of Mn, the smaller the better. Therefore, for example, in a continuous casting process for obtaining a steel piece to be provided for hot rolling, a predetermined inclusion is generated by controlling the amount of molten steel injected per unit time, or a central segregation reduction treatment is performed before the cast piece is completely solidified. , It is preferable to perform a steel material restoration process.

보다 상세하게는, 앞서 설명한 바와 같은 화학 조성을 갖는 강재를 사용하고, 이러한 강재를 가열하여 열간 압연에 제공하고, 열간 마무리 압연을, 800℃ 이상 920℃ 미만의 온도 영역에서 종료하고, 700℃ 이하의 온도에서 권취함으로써, 열간 압연 강판으로 한다. 이때, 열간 마무리 압연 후의 냉각 개시 시간을, 열간 마무리 압연의 종료 시로부터 1초 이내로 하고, 또한 열간 마무리 압연 후의 평균 냉각 속도를 50℃/s 초과로 한다.More specifically, a steel material having a chemical composition as described above is used, and the steel material is heated to provide hot rolling, hot finish rolling is terminated in a temperature range of 800 ° C or higher and less than 920 ° C, and 700 ° C or lower It is set as a hot rolled steel sheet by winding at a temperature. At this time, the cooling start time after the hot finish rolling is set to within 1 second from the end of the hot finish rolling, and the average cooling rate after the hot finish rolling is set to exceed 50 ° C / s.

[열간 마무리 압연의 압연 온도:800℃ 이상 920℃ 미만][Rolling temperature of hot finish rolling: 800 ° C or more and less than 920 ° C]

본 실시 형태에 관한 열간 압연 공정에서는, 열간 마무리 압연의 압연을, 800℃ 이상의 압연 온도에서 행할 필요가 있다. 열간 마무리 압연 시의 압연 온도(즉, 마무리 압연 온도)가 800℃ 미만으로 되어 저온화된 경우에는, 페라이트 변태 개시 온도도 저하되기 때문에, 석출되는 탄화물이 조대화되어 버린다. 이에 의해, 후단의 어닐링 공정에 있어서 이들 조대한 탄화물의 입성장이 조장되는 결과, 굽힘성이 열화되어 버린다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 열간 압연 공정에서는, 마무리 압연 온도를 800℃ 이상으로 한다. 마무리 압연 온도는, 바람직하게는 830℃ 이상이다. 한편, 마무리 압연 온도가 920℃ 이상으로 된 경우에는, 오스테나이트 입자의 조대화가 현저해져, 페라이트의 핵 생성 사이트가 감소한 결과, 페라이트의 변태 개시 온도가 저하되고, 석출되는 탄화물이 조대화되기 쉬워진다. 이러한 경우에는, 후단의 어닐링 공정에 있어서 이들 조대한 탄화물의 입성장이 조장되는 결과, 굽힘성이 열화되어 버린다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 열간 압연 공정에서는, 마무리 압연 온도를 920℃ 미만으로 한다. 마무리 압연 온도는, 바람직하게는 900℃ 미만이다.In the hot rolling process according to the present embodiment, it is necessary to perform hot finishing rolling at 800 ° C or higher. When the rolling temperature at the time of hot finish rolling (that is, the finish rolling temperature) is lower than 800 ° C and lowered, the ferrite transformation start temperature is also lowered, so that precipitated carbides become coarse. As a result, the grain growth of these coarse carbides is promoted in the subsequent annealing step, and as a result, the bendability deteriorates. Therefore, in the hot rolling process according to the present embodiment, the finish rolling temperature is set to 800 ° C or higher. The finish rolling temperature is preferably 830 ° C or higher. On the other hand, when the finish rolling temperature is 920 ° C or higher, coarsening of the austenite particles becomes remarkable, and the nucleation site of ferrite decreases, the transformation start temperature of ferrite decreases, and precipitated carbides tend to coarsen. Lose. In such a case, the grain growth of these coarse carbides is promoted in the subsequent annealing step, and as a result, the bendability deteriorates. Therefore, in the hot rolling process according to the present embodiment, the finish rolling temperature is set to less than 920 ° C. The finish rolling temperature is preferably less than 900 ° C.

[권취 온도:700℃ 이하][Winding temperature: 700 ℃ or less]

앞서 언급한 바와 같이, 침탄용 강판의 마이크로 조직은, 전체 탄화물 중 애스펙트비가 2.0 이하인 탄화물의 개수 비율이 80% 이상이고, 전체 탄화물 중 페라이트의 결정립 내에 형성한 탄화물의 개수 비율이 60% 이상이고, 탄화물의 평균 원 상당 직경이 5.0㎛ 이하이고, 강판 표층의 평균 질소 농도가 0.040질량% 이상 0.200질량% 이하일 필요가 있다. 그것을 위해서는, 후단의 어닐링 공정(보다 상세하게는, 구상화 어닐링)에 제공되기 전의 강판 조직(열간 압연 강판 조직)은 주로, 면적률로 10% 이상 80% 이하의 페라이트와, 면적률로 10% 이상 60% 이하의 펄라이트를, 면적률의 합계가 100% 이하로 되도록 함유하고, 잔부는 베이나이트, 마르텐사이트, 템퍼링 마르텐사이트 및 잔류 오스테나이트의 적어도 어느 것으로 구성되는 것이 바람직하다.As mentioned above, in the microstructure of the carburizing steel sheet, the ratio of the number of carbides having an aspect ratio of 2.0 or less in total carbides is 80% or more, and the ratio of the number of carbides formed in the grains of ferrite in all carbides is 60% or more, It is necessary that the average circle equivalent diameter of the carbide is 5.0 µm or less, and the average nitrogen concentration in the surface layer of the steel sheet is 0.040 mass% or more and 0.200 mass% or less. For that purpose, the steel sheet structure (hot rolled steel sheet structure) before being provided in the subsequent annealing step (more specifically, spheroidizing annealing) is mainly 10% or more and 80% or less of ferrite at an area ratio, and 10% or more at an area ratio. It is preferable to contain pearlite of 60% or less so that the total area ratio is 100% or less, and the balance is preferably composed of at least any of bainite, martensite, tempered martensite, and retained austenite.

본 실시 형태에 관한 열간 압연 공정에 있어서, 권취 온도가 700℃를 초과한 경우에는, 페라이트 변태가 과도하게 촉진되는 결과 펄라이트의 생성이 억제되어 버려, 어닐링 후의 침탄용 강판에 있어서, 전체 탄화물 중 애스펙트비가 2.0 이하인 탄화물의 개수 비율을 80% 이상으로 제어하는 것이 곤란해진다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 열간 압연 공정에서는, 권취 온도의 상한을 700℃로 한다. 본 실시 형태에 관한 열간 압연 공정의 권취 온도에 대하여, 하한은 특별히 규정하는 것은 아니다. 단, 실조업상, 실온 이하에서 권취하는 것은 곤란하기 때문에, 실온이 실질의 하한이 된다. 또한, 본 실시 형태에 관한 열간 압연 공정의 권취 온도는 후단의 어닐링 공정 후의 탄화물의 애스펙트비를 더 작게 한다는 관점에서, 400℃ 이상인 것이 바람직하다.In the hot rolling process according to the present embodiment, when the coiling temperature exceeds 700 ° C, ferrite transformation is excessively promoted, resulting in suppression of pearlite formation, and in the steel sheet for carburizing after annealing, the aspect of the entire carbide It becomes difficult to control the number ratio of carbides having a ratio of 2.0 or less to 80% or more. Therefore, in the hot rolling process according to the present embodiment, the upper limit of the coiling temperature is set to 700 ° C. The lower limit is not particularly defined for the coiling temperature of the hot rolling process according to the present embodiment. However, since it is difficult to wind up below room temperature in actual operation, room temperature becomes the practical lower limit. Moreover, it is preferable that the coiling temperature of the hot rolling process which concerns on this embodiment is 400 degreeC or more from a viewpoint of making the aspect ratio of the carbide after the annealing process of a subsequent stage smaller.

[열간 마무리 압연 후의 냉각 개시 시간:열간 마무리 압연의 종료 시로부터 1초 이내][Cooling start time after hot finish rolling: within 1 second from the end of hot finish rolling]

[열간 마무리 압연 후의 평균 냉각 속도:50℃/s 초과][Average cooling rate after hot finish rolling: exceeding 50 ° C / s]

본 실시 형태에 관한 열간 압연 공정에서는, 열간 마무리 압연의 종료 시로부터 1초 이내에, 평균 냉각 속도가 50℃/s 초과인 냉각을 개시한다. 이에 의해, 열간 마무리 압연 후의 오스테나이트 입자를 미세화하는 것이 가능해진다. 열간 마무리 압연 후의 오스테나이트 입자가 미세화됨으로써, 후단의 어닐링 공정(보다 상세하게는, 구상화 어닐링) 후의 페라이트의 평균 입경을, 10㎛ 미만으로 제어하는 것이 가능해진다.In the hot rolling process according to the present embodiment, cooling in which the average cooling rate exceeds 50 ° C / s is started within 1 second from the end of the hot finish rolling. Thereby, it becomes possible to refine the austenite particles after hot finish rolling. When the austenite particles after the hot finish rolling are refined, it becomes possible to control the average particle diameter of ferrite after the annealing step (more specifically, spheroidizing annealing) at a subsequent stage to less than 10 µm.

열간 마무리 압연 후의 냉각 개시 시간이, 종료 시로부터 1초를 초과하는 경우에는, 오스테나이트 입자가 조대화되고, 구상화 어닐링 후의 페라이트의 평균 결정립 직경이 10㎛를 초과해 버려, 결정립을 미세화하는 것에 의한 효과를 발현시킬 수 없다. 열간 마무리 압연 후의 냉각 개시 시간은, 바람직하게는 종료 시로부터 0.8초 이내이다. 냉각 개시 시간의 하한값은 특별히 규정하는 것은 아니다. 단, 실조업상, 냉각 개시 시간을 종료 시로부터 0.01초 미만으로 하는 것은 곤란하기 때문에, 0.01초가 실질적인 하한으로 된다.When the cooling start time after the hot finish rolling exceeds 1 second from the end, the austenite particles become coarse, and the average grain size of ferrite after spheroidizing annealing exceeds 10 µm, thereby miniaturizing the grains. The effect cannot be expressed. The cooling start time after hot finish rolling is preferably within 0.8 seconds from the end. The lower limit of the cooling start time is not particularly defined. However, in actual operation, since it is difficult to set the cooling start time to less than 0.01 seconds from the end, 0.01 seconds becomes a practical lower limit.

또한, 열간 마무리 압연 후의 평균 냉각 속도가 50℃/s 이하로 되는 경우에는, 오스테나이트 입자가 조대화되고, 후단의 구상화 어닐링 후의 페라이트의 평균 결정립 직경이 10㎛ 초과가 되어 버린다. 열간 마무리 압연 후의 평균 냉각 속도는, 바람직하게는 55℃/s 이상이다. 평균 냉각 속도의 상한값은 특별히 규정하는 것은 아니다. 단, 실조업상, 평균 냉각 속도를 300℃/s 이상으로 하는 것은 곤란하기 때문에, 300℃/s가 실질적인 상한으로 된다.In addition, when the average cooling rate after hot finish rolling is 50 ° C / s or less, the austenite particles become coarse, and the average grain size of ferrite after the spheroidizing annealing at the rear end becomes more than 10 µm. The average cooling rate after hot finish rolling is preferably 55 ° C / s or more. The upper limit of the average cooling rate is not particularly defined. However, since it is difficult to set the average cooling rate to 300 ° C / s or more in actual operation, 300 ° C / s is a practical upper limit.

또한, 상기와 같은 열간 압연 공정에서 권취한 강판(열간 압연 강판)을 되감아 산세하고, 냉간 압연을 실시해도 된다. 산세에 의해 강판 표면의 산화물을 제거함으로써, 구멍 확장성의 가일층의 향상 등을 도모할 수 있다. 또한, 산세는 1회여도 되고, 복수회로 나누어 행해도 된다. 냉간 압연은, 통상의 압하율(예를 들어, 30 내지 90%)로 행하는 냉간 압연이어도 된다. 열간 압연 강판 및 냉간 압연 강판에는 열간 압연 및 냉간 압연된 상태의 것 이외에도, 통상의 조건에서 조질 압연을 실시한 강판도 포함된다.Further, the steel sheet (hot rolled steel sheet) wound up in the hot rolling step as described above may be wound and pickled, and cold rolling may be performed. By removing the oxide on the surface of the steel sheet by pickling, it is possible to improve the pore expandability and the like layer. In addition, pickling may be performed once or divided into multiple times. Cold rolling may be cold rolling performed at a normal reduction rate (for example, 30 to 90%). The hot rolled steel sheet and the cold rolled steel sheet include not only those in the hot rolled and cold rolled state, but also steel sheets subjected to temper rolling under normal conditions.

본 실시 형태에 관한 열간 압연 공정에서는, 이상과 같이 하여, 열간 압연 강판이 제조된다. 제조된 열간 압연 강판, 또는 열간 압연 공정 후에 냉간 압연이 실시된 강판에 대하여, 또한, 이하에 상세하게 설명하는 어닐링 공정에 의해, 특정한 어닐링 처리를 실시함으로써, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판을 얻을 수 있다.In the hot rolling process according to the present embodiment, a hot rolled steel sheet is produced as described above. The produced hot rolled steel sheet or the steel sheet subjected to cold rolling after the hot rolling process is further subjected to a specific annealing process by an annealing process described in detail below to obtain a carburized steel sheet according to the present embodiment. You can.

<어닐링 공정에 대하여><About the annealing process>

이하에 상세하게 설명하는 어닐링 공정은, 상기한 열간 압연 공정에 의해 얻어진 열간 압연 강판, 또는 열간 압연 공정 후에 냉간 압연이 실시된 강판에 대하여, 소정의 열처리 조건에 의거하여 어닐링 처리(구상화 어닐링 처리)를 실시하는 공정이다. 이러한 어닐링 처리에 의해, 열간 압연 공정에 있어서 생성한 펄라이트를 구상화시켜, 구상화 어닐링 후의 페라이트의 평균 결정립 직경을 10㎛ 미만으로 제어한다.The annealing step described in detail below is an annealing treatment (spheroidizing annealing treatment) based on predetermined heat treatment conditions for the hot-rolled steel plate obtained by the hot-rolling step described above, or the steel plate subjected to cold rolling after the hot-rolling step. It is a process of carrying out. By this annealing treatment, the pearlite produced in the hot rolling step is spheroidized, and the average grain size of ferrite after spheroidizing annealing is controlled to be less than 10 µm.

보다 상세하게는, 상기와 같이 하여 얻어진 열간 압연 강판, 또는 열간 압연 공정 후에 냉간 압연이 실시된 강판을, 질소 농도를 체적분율로 25% 이상으로 제어한 분위기에서, 5℃/h 이상 100℃/h 이하의 평균 가열 속도로, 하기 식 (101)에서 정의되는 Ac1점 이하의 온도 영역까지 가열하고, Ac1점 이하의 온도 영역에서 10h 이상 100h 이하 유지하는 어닐링 처리를 실시한 후, 어닐링 종료 시의 온도부터 550℃까지의 온도 영역에 있어서의 평균 냉각 속도를 5℃/h 이상 100℃/h 이하로 하는 냉각을 실시한다.More specifically, the hot rolled steel sheet obtained as described above or the steel sheet subjected to cold rolling after the hot rolling step is 5 ° C / h or more and 100 ° C / in an atmosphere in which the nitrogen concentration is controlled to 25% or more by volume fraction. At an average heating rate of h or less, heating is performed to a temperature range of Ac 1 point or less defined in the following formula (101), and annealing treatment is performed at a temperature range of Ac 1 point or less and maintained for 10 h or more and 100 h or less. Cooling is performed in which the average cooling rate in the temperature range from the temperature of to 550 ° C is 5 ° C / h or more and 100 ° C / h or less.

여기서, 하기 식 (101)에 있어서, [X]의 표기는, 원소 X의 함유량(단위:질량%)을 나타내고, 해당하는 원소를 함유하지 않는 경우는 제로를 대입하는 것으로 한다.Here, in the following formula (101), the notation of [X] indicates the content (unit: mass%) of the element X, and zero is substituted when the corresponding element is not contained.

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[어닐링 분위기:질소 농도를 체적분율로 25% 이상으로 제어한 분위기][Annealing atmosphere: atmosphere in which nitrogen concentration is controlled to 25% or more by volume fraction]

상기와 같은 어닐링 공정에 있어서, 어닐링 분위기는 질소 농도를 체적분율로 25% 이상으로 제어한 분위기로 한다. 질소 농도가 체적분율로 25% 미만으로 되는 경우에는, 강판 표층의 평균 질소 농도를 0.040질량% 이상 0.200질량% 이하로 제어할 수 없다. 그 때문에, 본 실시 형태에 관한 어닐링 공정에 있어서, 어닐링 분위기에 있어서의 질소 농도를 체적분율로 25% 이상으로 한다. 어닐링 분위기에 있어서의 질소 농도는, 바람직하게는 체적분율로 75% 이상이고, 보다 바람직하게는 체적분율로 80% 이상이다. 또한, 이러한 질소 농도는 높으면 높을수록 바람직하지만, 질소 농도를 체적분율로 99% 이상으로 제어하는 것은 비용상 불리하기 때문에, 체적분율 99%가 실질적인 상한으로 된다.In the annealing process as described above, the annealing atmosphere is an atmosphere in which the nitrogen concentration is controlled to 25% or more by volume fraction. When the nitrogen concentration is less than 25% by volume, the average nitrogen concentration of the surface layer of the steel sheet cannot be controlled to be 0.040% by mass or more and 0.200% by mass or less. Therefore, in the annealing process according to the present embodiment, the nitrogen concentration in the annealing atmosphere is 25% or more by volume fraction. The nitrogen concentration in the annealing atmosphere is preferably 75% or more in volume fraction, and more preferably 80% or more in volume fraction. In addition, the higher the nitrogen concentration is, the more preferable. However, controlling the nitrogen concentration to 99% or more by volume fraction is disadvantageous in terms of cost, and therefore the volume fraction 99% becomes a practical upper limit.

본 실시 형태에 관한 어닐링 공정에서는, 질소 원자를 포함하는 분자로 이루어지는 가스를 분위기 가스로서 도입하고, 어닐링 분위기를 제어하면서 열처리를 행한다. 예를 들어, 어닐링로 내에 마련한 가스 농도계를 사용하여, 어닐링 공정에 사용하는 가열로에 도입하는 분위기 가스의 유량 등을 조정함으로써, 어닐링 분위기를 제어하면 된다.In the annealing process according to the present embodiment, a gas composed of molecules containing nitrogen atoms is introduced as an atmosphere gas, and heat treatment is performed while controlling the annealing atmosphere. For example, the annealing atmosphere may be controlled by adjusting the flow rate of the atmospheric gas introduced into the heating furnace used in the annealing process using a gas concentration meter provided in the annealing furnace.

또한, 분위기 가스의 잔부는 질소 이외의 불활성 가스를 주체로 하면 되고, 예를 들어 수소, 아르곤 등의 환원성 가스를 적절히 사용하면 된다. 보다 구체적으로는, 어닐링 분위기로 하고, 질소 농도를 체적분율로 75% 이상으로 하고, 잔부를 수소로 해도 된다. 또한, 소량이라면, 분위기 가스에 산소 등의 가스가 포함되어도 문제 없다.In addition, the remainder of the atmospheric gas may be mainly made of an inert gas other than nitrogen, and a reducing gas such as hydrogen or argon may be used as appropriate. More specifically, the annealing atmosphere may be used, the nitrogen concentration may be 75% or more in a volume fraction, and the balance may be hydrogen. In addition, if it is a small amount, there is no problem even if an atmosphere gas contains a gas such as oxygen.

[가열 조건:5℃/h 이상 100℃/h 이하의 평균 가열 속도로 Ac1점 이하의 온도 영역까지][Heating conditions: 5 ° C / h or more and 100 ° C / h or less at an average heating rate up to a temperature range of Ac 1 point or less]

본 실시 형태에 관한 어닐링 공정에서는, 상기와 같은 열간 압연 강판 또는 열간 압연 공정 후에 냉간 압연이 실시된 강판을, 5℃/h 이상 100℃/h 이하의 평균 가열 속도로, 상기 식 (101)에서 정하는 Ac1점 이하의 온도 영역까지 가열할 필요가 있다. 평균 가열 속도가 5℃/h 미만인 경우에는, 탄화물의 평균 원 상당 직경이 5.0㎛를 초과하여, 굽힘성이 열화된다. 한편, 평균 가열 속도가 100℃/h를 초과하는 경우에는, 탄화물의 구상화가 충분히 촉진되지 않아, 전체 탄화물 중 애스펙트비가 2.0 이하인 탄화물의 개수 비율을 80% 이상으로 제어하는 것이 곤란해진다. 또한, 가열 온도가, 상기 식 (101)에서 정하는 Ac1점을 초과하는 경우에는, 전체 탄화물 중 페라이트의 결정립 내에 형성한 탄화물의 개수 비율이 60% 미만으로 되어 버려, 양호한 굽힘성을 얻을 수 없다. 또한, 가열 온도의 온도 영역의 하한은 특별히 규정하는 것은 아니지만, 가열 온도의 온도 영역이 600℃ 미만이면, 어닐링 처리에 있어서의 유지 시간이 길어져, 제조 비용이 불리해진다. 그 때문에, 가열 온도의 온도 영역은 600℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 탄화물의 상태를 더 적절하게 제어하기 위해, 본 실시 형태에 관한 어닐링 공정에 있어서의 평균 가열 속도는 20℃/h 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 탄화물의 상태를 더 적절하게 제어하기 위해, 본 실시 형태에 관한 어닐링 공정에 있어서의 평균 가열 온도는, 50℃/h 이하로 하는 것이 바람직하다. 탄화물의 상태를 더 적절하게 제어하기 위해, 본 실시 형태에 관한 어닐링 공정에 있어서의 가열 온도의 온도 영역은 630℃ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 탄화물의 상태를 더 적절하게 제어하기 위해, 본 실시 형태에 관한 어닐링 공정에 있어서의 가열 온도의 온도 영역은, 670℃ 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.In the annealing process according to the present embodiment, the hot-rolled steel sheet or the steel sheet subjected to cold rolling after the hot-rolling process as described above, at an average heating rate of 5 ° C./h or more and 100 ° C./h or less, in the formula (101). It is necessary to heat to a temperature range of 1 or less Ac. When the average heating rate is less than 5 ° C / h, the average equivalent circle diameter of the carbide exceeds 5.0 µm, and the bendability deteriorates. On the other hand, when the average heating rate exceeds 100 ° C / h, spheroidization of the carbide is not sufficiently promoted, and it becomes difficult to control the number ratio of carbides having an aspect ratio of 2.0 or less in total carbide to 80% or more. In addition, when the heating temperature exceeds the point of Ac 1 specified in the formula (101), the proportion of the number of carbides formed in the crystal grains of ferrite among all the carbides is less than 60%, and good bending properties cannot be obtained. . In addition, although the lower limit of the temperature range of the heating temperature is not specifically defined, when the temperature range of the heating temperature is less than 600 ° C, the holding time in the annealing process becomes long, and manufacturing cost becomes disadvantageous. Therefore, it is preferable to set the temperature range of the heating temperature to 600 ° C or higher. In order to more appropriately control the state of the carbide, the average heating rate in the annealing process according to the present embodiment is preferably 20 ° C / h or more. In addition, in order to more appropriately control the state of the carbide, the average heating temperature in the annealing process according to the present embodiment is preferably 50 ° C./h or less. In order to more appropriately control the state of the carbide, the temperature range of the heating temperature in the annealing process according to the present embodiment is more preferably 630 ° C or higher. Further, in order to more appropriately control the state of the carbide, the temperature range of the heating temperature in the annealing process according to the present embodiment is more preferably 670 ° C or less.

[유지 시간:Ac1점 이하의 온도 영역에서 10h 이상 100h 이하][Retention time: 10h to 100h in the temperature range of 1 point or less of Ac]

본 실시 형태에 관한 어닐링 공정에서는, 상기와 같은 Ac1점 이하(바람직하게는, 600℃ 이상 Ac1점 이하)의 온도 영역을, 10h 이상 100h 이하 유지할 필요가 있다. 유지 시간이 10h 미만인 경우에는, 탄화물의 구상화가 충분히 촉진되지 않아, 전체 탄화물 중 애스펙트비가 2.0 이하인 탄화물의 개수 비율을 80% 이상으로 제어하는 것이 곤란해진다. 한편, 유지 시간이 100h를 초과하는 경우에는, 탄화물의 평균 원 상당 직경이 5.0㎛를 초과하여, 굽힘성이 열화된다. 탄화물의 상태를 더 적절하게 제어하기 위해, 본 실시 형태에 관한 어닐링 공정에 있어서의 유지 시간은 20h 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 탄화물의 상태를 더 적절하게 제어하기 위해, 본 실시 형태에 관한 어닐링 공정에 있어서의 유지 시간은 80h 이하로 하는 것이 바람직하다.In the annealing process according to the present embodiment, the temperature range of Ac 1 point or less (preferably, at least 600 or less ℃ Ac 1 point) as described above, it is necessary to maintain a range from 10h 100h. When the holding time is less than 10 h, the spheroidization of the carbide is not sufficiently promoted, and it becomes difficult to control the number ratio of carbides having an aspect ratio of 2.0 or less in total carbide to 80% or more. On the other hand, when the holding time exceeds 100 h, the average equivalent circle diameter of the carbide exceeds 5.0 µm, and the bendability deteriorates. In order to more appropriately control the state of the carbide, the holding time in the annealing process according to the present embodiment is preferably 20 h or more. In addition, in order to more appropriately control the state of the carbide, the holding time in the annealing process according to the present embodiment is preferably 80 h or less.

[냉각 조건:5℃/h 이상 100℃/h 이하의 평균 냉각 속도로 냉각][Cooling conditions: cooling at an average cooling rate of 5 ° C / h or more and 100 ° C / h or less]

본 실시 형태에 관한 어닐링 공정에 있어서, 상기와 같은 가열 유지 후, 강판을 5℃/h 이상 100℃/h 이하의 평균 냉각 속도로 냉각한다. 여기서, 평균 냉각 속도란, 가열 유지 온도(환언하면, 어닐링 종료 시의 온도)부터 550℃까지의 평균 냉각 속도이다. 평균 냉각 속도가 5℃/h 미만인 경우에는, 탄화물이 지나치게 조대화되어, 굽힘성이 열화된다. 한편, 평균 냉각 속도가 100℃/h를 초과하는 경우에는, 탄화물의 구상화가 충분히 촉진되지 않아, 전체 탄화물 중 애스펙트비가 2.0 이하인 탄화물의 개수 비율을 80% 이상으로 제어하는 것이 곤란해진다. 탄화물의 상태를 더 적절하게 제어하기 위해, 가열 유지 온도부터 550℃까지의 평균 냉각 속도는 20℃/h 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 탄화물의 상태를 더 적절하게 제어하기 위해, 본 실시 형태에 관한 어닐링 공정에 있어서의 가열 유지 온도부터 550℃까지의 평균 냉각 속도는 50℃/h 이하로 하는 것이 바람직하다.In the annealing process according to the present embodiment, the steel sheet is cooled at an average cooling rate of 5 ° C / h or more and 100 ° C / h or less after maintaining the heat as described above. Here, the average cooling rate is the average cooling rate from the heating holding temperature (in other words, the temperature at the end of annealing) to 550 ° C. When the average cooling rate is less than 5 ° C / h, carbides become too coarse and the bendability deteriorates. On the other hand, when the average cooling rate exceeds 100 ° C / h, the spheroidization of carbides is not sufficiently promoted, and it becomes difficult to control the number ratio of carbides having an aspect ratio of 2.0 or less among all carbides to 80% or more. In order to more appropriately control the state of the carbide, the average cooling rate from the heating and holding temperature to 550 ° C is preferably 20 ° C / h or more. In addition, in order to more appropriately control the state of the carbide, the average cooling rate from the heating holding temperature to 550 ° C in the annealing process according to the present embodiment is preferably 50 ° C / h or less.

또한, 본 실시 형태에 관한 어닐링 공정에 있어서, 550℃ 미만의 온도 영역에 있어서의 평균 냉각 속도는 특별히 규정하는 것은 아니고, 임의의 평균 냉각 속도로 소정의 온도 영역까지 냉각하면 된다. 또한, 냉각을 정지하는 온도의 하한은 특별히 규정하는 것은 아니다. 단, 실온 이하까지 냉각하는 것은 실조업상 곤란하기 때문에, 실온이 실질적인 하한으로 된다.In addition, in the annealing process which concerns on this embodiment, the average cooling rate in the temperature range below 550 degreeC is not specifically defined, You may just cool to a predetermined temperature range with arbitrary average cooling rate. In addition, the lower limit of the temperature at which cooling is stopped is not particularly defined. However, since cooling to room temperature or lower is difficult in actual operation, room temperature becomes a practical lower limit.

이상, 본 실시 형태에 관한 어닐링 공정에 대하여, 상세하게 설명했다.In the above, the annealing process which concerns on this embodiment was demonstrated in detail.

이상 설명한 바와 같은 열간 압연 공정 및 어닐링 공정을 실시함으로써, 앞서 설명한 바와 같은, 본 실시 형태에 관한 침탄용 강판을 제조할 수 있다.By performing the hot rolling process and the annealing process as described above, the carburizing steel sheet according to the present embodiment as described above can be produced.

또한, 이상 설명한 바와 같은 어닐링 공정을 실시하기 전에, 열간 압연 후의 강판을, 대기 중, 40℃ 이상 70℃ 이하의 온도 영역에서, 72h 이상 350h 이하 유지해도 된다. 이와 같은 유지를 행함으로써, 페라이트 결정립 내에 고용하는 탄소의 응집체를 형성시킬 수 있다. 이러한 탄소의 응집체는 페라이트의 결정립 내에 있어서 수 원자의 탄소가 응집한 것이다. 이와 같은 탄소의 응집체를 형성시킴으로써, 후단의 어닐링 공정에 있어서 탄화물의 형성이 더 촉진된다. 그 결과, 어닐링 후의 강판에 있어서 전이의 이동도를 더 향상시켜, 어닐링 후의 강판의 성형성을 더 향상시킬 수 있다.In addition, before performing the annealing process as described above, the steel sheet after hot rolling may be held in the air in a temperature range of 40 ° C or more and 70 ° C or less, 72h or more and 350h or less. By performing such holding, it is possible to form agglomerates of carbon dissolved in ferrite crystal grains. Such agglomerates of carbon are agglomeration of carbon atoms of several atoms in the crystal grains of ferrite. By forming such an aggregate of carbon, carbide formation is further promoted in a subsequent annealing step. As a result, the mobility of transition in the steel sheet after annealing can be further improved, and the moldability of the steel sheet after annealing can be further improved.

또한, 이상과 같이 하여 얻어진 침탄용 강판에 대하여, 예를 들어 후속 공정으로서 냉간 가공이 실시될 수 있다. 또한, 냉간 가공된 상기한 침탄용 강판에 대해서는, 예를 들어 탄소 포텐셜이 0.4 내지 1.0질량%인 범위에서, 침탄 열처리가 실시될 수 있다. 침탄 열처리의 조건은 특별히 한정되는 것은 아니고, 원하는 특성이 얻어지도록 적절히 조정하는 것이 가능하다. 예를 들어, 침탄용 강판을 오스테나이트 단상 영역 온도까지 가열하고, 침탄 처리한 후, 그대로 실온까지 냉각해도 되고, 일단 실온까지 냉각한 후에, 재가열하고, 급속 냉각해도 된다. 또한, 강도의 조정을 목적으로 하여, 부재의 전부 또는 일부에 대하여, 템퍼링 처리를 실시해도 된다. 또한, 방청 효과를 얻을 것을 목적으로 하여, 강판 표면에 도금을 실시해도 되고, 피로 특성의 향상을 목적으로 하여, 강판 표면에 숏 피닝을 실시해도 된다.Moreover, cold working can be performed about the carburized steel plate obtained as mentioned above as a subsequent process, for example. In addition, for the above-mentioned cold-worked carburizing steel sheet, carburizing heat treatment may be performed, for example, in a range of 0.4 to 1.0% by mass of carbon potential. The conditions of the carburizing heat treatment are not particularly limited, and it is possible to appropriately adjust so as to obtain desired characteristics. For example, the steel sheet for carburizing may be heated to an austenite single-phase region temperature, carburized, and then cooled to room temperature as it is, or once cooled to room temperature, reheated or rapidly cooled. Further, for the purpose of adjusting the strength, a tempering treatment may be performed on all or part of the member. Further, for the purpose of obtaining the anti-corrosive effect, plating may be performed on the surface of the steel sheet, or shot peening may be performed on the surface of the steel sheet for the purpose of improving fatigue properties.

실시예Example

이어서, 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다. 또한, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 일 조건예이고, 본 발명은 이 일 조건예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.Next, examples of the present invention will be described. In addition, the conditions in Examples are one conditional examples employed to confirm the feasibility and effect of the present invention, and the present invention is not limited to these one conditional examples. The present invention is capable of employing various conditions as long as the object of the present invention is achieved without departing from the gist of the present invention.

(시험예)(Test Example)

이하의 표 1-1 및 표 1-2에 나타내는 화학 조성을 갖는 강재를, 이하의 표 2-1 내지 표 2-3에 나타내는 조건에서 열간 압연(및 냉간 압연)한 후, 어닐링을 실시하여, 침탄용 강판을 얻었다. 이하의 표 2-1 내지 표 2-3에 나타내는 조건에서 열간 압연을 행한 후, 대기 중, 55℃에서 105시간 유지한 후, 이하의 표 2-1 내지 표 2-3에 나타내는 조건에서 어닐링을 행하였다. 여기서, 이하의 표 2-1 내지 표 2-3에 나타내는 조건의 일례에 있어서는, 열간 압연에 제공하는 강재를 얻기 위한 연속 주조 공정에 있어서, 단위 시간당 용강 주입량을 제어함으로써, 강재 건전화 처리를 실시했다. 또한, 이하의 표 1-1 및 표 1-2, 그리고 표 2-1 내지 표 2-3에 있어서, 밑줄은 본 발명의 범위 외인 것을 나타낸다.The steel materials having chemical compositions shown in Tables 1-1 and 1-2 below are hot rolled (and cold rolled) under the conditions shown in Tables 2-1 to 2-3 below, followed by annealing to carburize. To obtain a steel sheet. After hot rolling was performed under the conditions shown in Tables 2-1 to 2-3 below, and then held in the air at 55 ° C for 105 hours, annealing was performed under the conditions shown in Tables 2-1 to 2-3 below. Was done. Here, in an example of the conditions shown in Tables 2-1 to 2-3 below, in the continuous casting process for obtaining the steel material to be provided for hot rolling, the steel material restoration treatment was performed by controlling the amount of molten steel injected per unit time. . In addition, in the following Table 1-1 and Table 1-2, and Table 2-1 to Table 2-3, underlining shows that it is outside the scope of the present invention.

[표 1-1][Table 1-1]

Figure pct00003
Figure pct00003

[표 1-2][Table 1-2]

Figure pct00004
Figure pct00004

[표 2-1][Table 2-1]

Figure pct00005
Figure pct00005

[표 2-2][Table 2-2]

Figure pct00006
Figure pct00006

[표 2-3][Table 2-3]

Figure pct00007
Figure pct00007

얻어진 침탄용 강판의 각각에 대하여, (1) 전체 탄화물 중 애스펙트비가 2.0 이하인 탄화물의 개수 비율, (2) 전체 탄화물 중 페라이트의 결정립 내에 형성한 탄화물의 개수 비율, (3) 탄화물의 평균 원 상당 직경, (4) 강판 표층의 평균 질소 농도 및 (5) 구상화 어닐링 후의 페라이트의 평균 결정립 직경에 대해서는, 앞서 설명한 방법에 의해 측정했다. 또한, 구상화 어닐링 후의 페라이트의 평균 결정립 직경이, 얻어진 침탄용 강판에 있어서의 페라이트의 평균 결정립 직경이 된다.For each of the obtained carburizing steel sheets, (1) the ratio of the number of carbides having an aspect ratio of 2.0 or less among the total carbides, (2) the ratio of the number of carbides formed in the crystal grains of ferrite out of the total carbides, (3) the average circle equivalent diameter of carbides , (4) The average nitrogen concentration of the surface layer of the steel sheet and (5) the average grain size of ferrite after spheroidizing annealing were measured by the method described above. In addition, the average grain size of ferrite after spheroidizing annealing becomes the average grain size of ferrite in the obtained carburizing steel sheet.

또한, 얻어진 각각의 침탄용 강판의 굽힘성을 평가하기 위해, 침탄용 강판의 임의의 위치로부터 시험편을 채취하고, 독일 자동차 공업회에서 규정된 VDA 기준(VDA238-100)에 기초하여, 이하의 조건에서, 굽힘성의 측정을 실시했다. 본 시험예에서는, 굽힘 시험에서 얻어지는 최대 하중 시의 변위를 VDA 기준으로 각도로 변환하고, 최대 굽힘 각도(단위:도)를 구했다.In addition, in order to evaluate the bendability of each obtained carburizing steel sheet, a test piece was taken from an arbitrary position of the carburizing steel sheet, and based on the VDA standard (VDA238-100) prescribed by the German Automobile Industry Association under the following conditions: , Bending property was measured. In this test example, the displacement at the maximum load obtained in the bending test was converted to an angle based on VDA, and the maximum bending angle (unit: degree) was obtained.

시험편 치수: 30㎜(압연 방향)×60㎜(압연과 수직 방향)Specimen dimensions: 30 mm (rolling direction) x 60 mm (rolling and vertical direction)

굽힘 능선: 압연과 평행한 방향Bending ridge: direction parallel to rolling

시험 방법: 롤 지지, 펀치 압입Test method: Roll support, punch press

롤 직경: φ30㎜Roll diameter: φ30 mm

펀치 형상: 선단 R=0.4㎜Punch shape: Tip R = 0.4 mm

롤간 거리: 2.0×판 두께(㎜)+0.5㎜Distance between rolls: 2.0 x plate thickness (mm) + 0.5 mm

압입 속도: 20㎜/minPress-in speed: 20㎜ / min

시험기: SHIMADZU AUTOGRAPH(등록 상표) 20kNTester: SHIMADZU AUTOGRAPH (registered trademark) 20kN

또한, 얻어진 각각의 침탄용 강판에 대하여, 침탄 후의 인성을 평가하기 위해, 얻어진 각각의 침탄용 강판에 대하여, 이하와 같은 침탄 처리를 실시했다. 즉, 각각의 침탄용 강판을, 탄소 포텐셜이 0.8질량%인 가스 분위기 하에서, 900℃에서 2.5hr 유지한 후, 다시 850℃에서 0.5hr 유지하여 침탄 처리를 실시하고, 100℃에서 오일 ?칭을 했다. 그 후, 160℃에서 2.0hr 유지하여 템퍼링 처리를 실시하고, 실온까지 공랭했다. 침탄 열처리 후의 강판의 임의의 위치로부터, 2㎜-V 노치 샤르피 시험편을 채취하고, JIS Z2242에 규정되어 있는 시험 방법에 의거하여, 실온에서 샤르피 시험을 실시하고, 충격값(J/㎠)을 측정했다.Moreover, in order to evaluate the toughness after carburizing about each obtained carburizing steel plate, the following carburizing treatment was performed about each obtained carburizing steel plate. That is, each carburizing steel sheet was maintained at 900 ° C for 2.5 hr in a gas atmosphere having a carbon potential of 0.8% by mass, and then maintained at 0.5 hr at 850 ° C for carburizing treatment, and oil quenching at 100 ° C. did. Thereafter, the temperature was maintained at 160 ° C for 2.0 hr to perform tempering treatment, followed by air cooling to room temperature. A 2 mm-V notched Charpy test piece was taken from an arbitrary position of the steel sheet after the carburizing heat treatment, and subjected to a Charpy test at room temperature according to the test method specified in JIS Z2242, and the impact value (J / cm 2) was measured. did.

또한, 참고로, 침탄 후의 ?칭성을 나타내는 지표인 이상 임계 직경을 산출했다. 이상 임계 직경 Di는 강판의 성분으로부터 산출되는 지표이고, Grossmann/Hollomon, Jaffe의 방법을 사용하여 이하의 식 (201)에 따라 산출할 수 있다. 이상 임계 직경 Di의 값이 클수록, ?칭성이 우수한 것을 나타낸다.Further, for reference, an abnormal critical diameter, which is an index indicating the quenching property after carburization, was calculated. The ideal critical diameter D i is an index calculated from the components of the steel sheet, and can be calculated according to the following formula (201) using the method of Grossmann / Hollomon, Jaffe. It shows that it is excellent in quenchability, so that the value of the ideal critical diameter D i is large.

Figure pct00008
Figure pct00008

본 시험예에서는, 침탄용 강판의 최대 굽힘각이 100° 이상이고, 또한 침탄 후의 충격값이 60J/㎠ 이상인 경우를, 냉간 가공에 있어서의 굽힘성 및 침탄 후의 인성이 우수한 것으로 보고, 「실시예」로 했다.In this test example, when the maximum bending angle of the carburizing steel sheet is 100 ° or more, and the impact value after carburizing is 60 J / cm 2 or more, it is regarded as excellent in bending property in cold working and toughness after carburizing. ''

이하의 표 3-1 내지 표 3-3에, 얻어진 각각의 침탄용 강판의 마이크로 조직 및 특성을 통합하여 나타냈다.In Tables 3-1 to 3-3 below, the microstructures and properties of each of the obtained carburizing steel plates are collectively shown.

[표 3-1][Table 3-1]

Figure pct00009
Figure pct00009

[표 3-2][Table 3-2]

Figure pct00010
Figure pct00010

[표 3-3][Table 3-3]

Figure pct00011
Figure pct00011

상기 표 3-1 내지 표 3-3으로부터 명백해진 바와 같이, 본 발명의 실시예에 해당하는 침탄용 강판은 침탄용 강판의 최대 굽힘각이 100°이상으로 되고, 또한 침탄 후의 충격값이 60J/㎠ 이상으로 되어, 우수한 성형성 및 침탄 후의 인성을 갖고 있음이 밝혀졌다. 또한, 참고로서 기재한 이상 임계 직경도 5 이상으로 되고, 본 발명의 실시예에 해당하는 침탄용 강판은 우수한 ?칭성도 겸비하고 있는 것을 알 수 있다.As apparent from Tables 3-1 to 3-3, the carburizing steel sheet corresponding to the embodiment of the present invention has a maximum bending angle of 100 ° or more of the carburizing steel sheet, and the impact value after carburizing is 60 J / It was found that it is more than cm 2 and has excellent moldability and toughness after carburization. In addition, it can be seen that the abnormal critical diameter described as reference also becomes 5 or more, and the carburizing steel sheet corresponding to the embodiment of the present invention also has excellent quenching properties.

한편, 상기 표 3-1 내지 표 3-3으로부터 명백해진 바와 같이, 본 발명의 비교예에 해당하는 침탄용 강판은 최대 굽힘각, 또는 침탄 후의 충격값의 적어도 어느 것이 기준값 미만으로 되어, 성형성 및 침탄 후의 인성을 겸비할 수 없는 것이 밝혀졌다.On the other hand, as apparent from Table 3-1 to Table 3-3, the carburizing steel sheet corresponding to the comparative example of the present invention has at least one of the maximum bending angle or the impact value after carburizing becomes less than the reference value, and the formability And it was found that the toughness after carburization cannot be combined.

이상, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술의 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자라면, 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서, 각종 변경예 또는 수정예에 상도할 수 있는 것은 명확하고, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 이해된다.The preferred embodiments of the present invention have been described above in detail, but the present invention is not limited to these examples. It is clear that those skilled in the art to which the present invention pertains can conceive of various modifications or amendments within the scope of the technical spirit described in the claims. It is understood that it belongs to the technical scope of the present invention.

Claims (5)

질량%로,
C:0.02% 이상 0.30% 미만
Si:0.005% 이상 0.5% 이하
Mn:0.01% 이상 3.0% 이하
P:0.1% 이하
S:0.1% 이하
sol.Al:0.0002% 이상 3.0% 이하
N:0.0001 이상 0.035% 이하
를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고,
페라이트의 평균 결정립 직경이 10㎛ 미만이고,
탄화물의 평균 원 상당 직경이 5.0㎛ 이하이고,
애스펙트비가 2.0 이하인 탄화물의 개수 비율이, 전체 탄화물에 대하여 80% 이상이고,
페라이트 결정립 내에 존재하는 탄화물의 개수 비율이, 전체 탄화물에 대하여 60% 이상이고,
강판의 최표면으로부터 깊이 방향으로 50㎛까지의 영역에 있어서의 평균 질소 농도가 0.040질량% 이상 0.200질량% 이하인, 침탄용 강판.
In mass%,
C: 0.02% or more and less than 0.30%
Si: 0.005% or more and 0.5% or less
Mn: 0.01% or more and 3.0% or less
P: 0.1% or less
S: 0.1% or less
sol.Al: 0.0002% or more and 3.0% or less
N: 0.0001 or more and 0.035% or less
It contains, the balance is made of Fe and impurities,
The average grain size of ferrite is less than 10 μm,
The average circle equivalent diameter of carbide is 5.0 µm or less,
The ratio of the number of carbides having an aspect ratio of 2.0 or less is 80% or more with respect to all the carbides,
The proportion of the number of carbides present in the ferrite grains is 60% or more with respect to the total carbides,
A carburizing steel sheet having an average nitrogen concentration of 0.040% by mass or more and 0.200% by mass or less in a region from the outermost surface of the steel sheet to 50 µm in the depth direction.
제1항에 있어서, 잔부인 Fe의 일부 대신에, 질량%로,
Cr:0.005% 이상 3.0% 이하
Mo:0.005% 이상 1.0% 이하
Ni:0.010% 이상 3.0% 이하
Cu:0.001% 이상 2.0% 이하
Co:0.001% 이상 2.0% 이하
Nb:0.010% 이상 0.150% 이하
Ti:0.010% 이상 0.150% 이하
V:0.0005% 이상 1.0% 이하
B:0.0005% 이상 0.01% 이하
의 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는, 침탄용 강판.
The method according to claim 1, wherein, instead of a part of the remaining Fe, in mass%,
Cr: 0.005% or more and 3.0% or less
Mo: 0.005% or more and 1.0% or less
Ni: 0.010% or more and 3.0% or less
Cu: 0.001% or more and 2.0% or less
Co: 0.001% or more and 2.0% or less
Nb: 0.010% or more and 0.150% or less
Ti: 0.010% or more and 0.150% or less
V: 0.0005% or more and 1.0% or less
B: 0.0005% or more and 0.01% or less
A carburizing steel sheet further containing one or two or more of the above.
제1항 또는 제2항에 있어서, 잔부인 Fe의 일부 대신에, 질량%로,
W:1.0% 이하
Ca:0.01% 이하
의 적어도 어느 것을 더 함유하는, 침탄용 강판.
The method according to claim 1 or 2, wherein, instead of a part of the remaining Fe, in mass%,
W: 1.0% or less
Ca: 0.01% or less
A carburizing steel sheet containing at least any of the above.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 침탄용 강판을 제조하는 방법이며,
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 화학 조성을 갖는 강재를 가열하고, 열간 마무리 압연을 800℃ 이상 920℃ 미만의 온도 영역에서 종료하고, 700℃ 이하의 온도에서 권취하는 열간 압연 공정과,
상기 열간 압연 공정에 의해 얻어진 강판, 또는 상기 열간 압연 공정 후에 냉간 압연이 실시된 강판을, 질소 농도를 체적분율로 25% 이상으로 제어한 분위기에서, 5℃/h 이상 100℃/h 이하의 평균 가열 속도로, 하기 식 (1)로 정의되는 Ac1점 이하의 온도 영역까지 가열하고, 당해 Ac1점 이하의 온도 영역에서 10h 이상 100h 이하 유지하는 어닐링 처리를 실시한 후, 어닐링 종료 시의 온도부터 550℃까지의 온도 영역에 있어서의 평균 냉각 속도를 5℃/h 이상 100℃/h 이하로 하는 냉각을 실시하는 어닐링 공정
을 포함하고,
상기 열간 압연 공정에서는, 상기 열간 마무리 압연의 종료 시로부터 1초 이내에, 평균 냉각 속도가 50℃/s 초과인 냉각을 개시하고,
상기 어닐링 처리 후의 페라이트의 평균 입경을 10㎛ 미만으로 제어하는, 침탄용 강판의 제조 방법.
여기서, 하기 식 (1)에 있어서, [X]라는 표기는, 원소 X의 함유량(단위:질량%)을 나타내고, 해당하는 원소를 함유하지 않는 경우는 제로를 대입하는 것으로 한다.
Figure pct00012
A method for manufacturing a carburizing steel sheet according to any one of claims 1 to 3,
A hot rolling process for heating a steel material having a chemical composition according to any one of claims 1 to 3, hot finishing rolling in a temperature range of 800 ° C or more and less than 920 ° C, and winding at a temperature of 700 ° C or less. ,
The steel sheet obtained by the hot rolling process or the steel sheet subjected to cold rolling after the hot rolling process is 5 ° C / h or more and 100 ° C / h or less in an atmosphere in which the nitrogen concentration is controlled to 25% or more by volume fraction. After heating at a heating rate up to a temperature region of Ac 1 point or less defined by the following formula (1), and performing an annealing treatment for 10 h or more and 100 h or less in the temperature region of Ac 1 point or less, from the temperature at the end of annealing An annealing process in which cooling is performed at an average cooling rate of 5 ° C / h or more and 100 ° C / h or less in a temperature range up to 550 ° C
Including,
In the hot rolling step, cooling within an average cooling rate of more than 50 ° C./s is started within 1 second from the end of the hot finish rolling,
A method for manufacturing a carburized steel sheet in which the average particle diameter of ferrite after the annealing treatment is controlled to be less than 10 μm.
Here, in the following formula (1), the notation [X] indicates the content (unit: mass%) of the element X, and zero is substituted when the corresponding element is not contained.
Figure pct00012
제4항에 있어서, 상기 열간 압연 공정에 제공되는 상기 강재를 얻기 위한 연속 주조 공정에 있어서, 소정의 개재물의 생성 또는 소정 원소의 중심 편석 저감 처리의 적어도 어느 강재 건전화 처리가 실시되는, 침탄용 강판의 제조 방법.The steel sheet for carburizing according to claim 4, wherein in the continuous casting process for obtaining the steel material provided in the hot rolling process, at least any steel consolidation treatment of a predetermined inclusion or a center segregation reduction treatment of a predetermined element is performed. Method of manufacture.
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