KR20220087845A - Steel wire rod, steel wire, and manufacturing method thereof for ultra-high strength springs - Google Patents

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Abstract

본 명세서에서는 오토바이 현가 스프링으로 적용될 수 있는 초고강도 스프링용 선재, 강선 및 그 제조방법을 개시한다.
개시되는 초고강도 스프링용 선재의 일 실시예에 따르면 중량%로, C: 0.5 내지 0.7%, Si: 0.4 내지 0.9%, Mn: 0.3 내지 0.8%, Cr: 0.2 내지 0.6%, P: 0.015% 이하, S: 0.010% 이하, Al: 0.01% 이하, N: 0.01% 이하, O: 0.005% 이하, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 길이 방향과 수직한 단면의 중심부 1mm2 면적에서, 중량%로, C > 0.8%, Si > 0.9%, Cr > 0.8% 및 Mn > 0.8% 중 하나 이상을 만족하는 면적의 비율이 5% 이하일 수 있다.
Disclosed herein are a wire rod for an ultra-high strength spring that can be applied as a motorcycle suspension spring, a steel wire, and a method for manufacturing the same.
According to an embodiment of the disclosed ultra-high strength spring wire rod by weight, C: 0.5 to 0.7%, Si: 0.4 to 0.9%, Mn: 0.3 to 0.8%, Cr: 0.2 to 0.6%, P: 0.015% or less , S: 0.010% or less, Al: 0.01% or less, N: 0.01% or less, O: 0.005% or less, the remainder contains Fe and unavoidable impurities, in an area of 1 mm 2 of the center of the cross-section perpendicular to the longitudinal direction, wt% Therefore, the ratio of the area satisfying at least one of C>0.8%, Si>0.9%, Cr>0.8%, and Mn>0.8% may be 5% or less.

Description

초고강도 스프링용 선재, 강선 및 그 제조방법 {STEEL WIRE ROD, STEEL WIRE, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF FOR ULTRA-HIGH STRENGTH SPRINGS}Wire rod for ultra-high strength spring, steel wire and its manufacturing method {STEEL WIRE ROD, STEEL WIRE, AND MANUFACTURING METHOD THEREOF FOR ULTRA-HIGH STRENGTH SPRINGS}

본 발명은 초고강도 스프링용 선재, 강선 및 그 제조방법에 관한 것이다. 상세하게는 본 발명은 오토바이 현가 스프링으로 적용될 수 있는 초고강도 스프링용 선재, 강선 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a wire rod for an ultra-high strength spring, a steel wire, and a method for manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a wire rod for an ultra-high strength spring that can be applied as a motorcycle suspension spring, a steel wire, and a method for manufacturing the same.

자동차 소재의 시장과 마찬가지로 오토바이 시장도 지속적으로 경량화 또는 구조변경을 진행하고 있다. 최근에는 기존 오토바이에 사용 중이던 듀얼 타입의 서스펜션을 모노 타입으로 대체하면서 고강도 스프링강에 대한 수요가 증가하고 있다. Similar to the automobile material market, the motorcycle market is continuously reducing weight or restructuring. Recently, the demand for high-strength spring steel is increasing by replacing the dual-type suspension used in existing motorcycles with the mono-type.

오토바이 서스펜션에 사용되던 기존의 스프링강은 경강선으로 모노타입 서스펜션에 활용하기에는 강도 및 피로저항성이 부족하다. 이에 따라, 자동차용 템퍼드 마르텐사이트(tempered martensite, TM) 조직강의 활용을 검토하였으나, 자동차 현가 스프링은 관리 기준이 까다롭고, 제조하기가 어려우며, 고가이기 때문에 오토바이 현가 스프링에 적용하기 힘든 문제가 있다. The existing spring steel used in motorcycle suspension is a hard steel wire, and it lacks strength and fatigue resistance to be used in monotype suspension. Accordingly, the use of tempered martensite (TM) tissue steel for automobiles has been reviewed, but automobile suspension springs have difficult management standards, are difficult to manufacture, and are expensive, so it is difficult to apply them to motorcycle suspension springs. .

이러한 문제를 해결하기 위하여 합금함량을 줄이고, 템퍼링 온도를 낮추는 방안이 있다. 그러나, 합금함량을 줄이고, 템퍼링 온도를 낮추게 되면 높은 강도에서 연성을 확보하기 어려우며, 그 결과 가공성이 충분하지 못한 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 낮은 템퍼링 온도에서도 충분한 연성을 확보하기 위한 편석 제어가 필요하다. In order to solve this problem, there is a method of reducing the alloy content and lowering the tempering temperature. However, when the alloy content is reduced and the tempering temperature is lowered, it is difficult to secure ductility at high strength, and as a result, the workability is insufficient. In order to solve this problem, segregation control is required to ensure sufficient ductility even at a low tempering temperature.

또한, 최근에는 IT 열처리 (Induction heat treatment) 기술의 발달로 수냉을 활용하여도 충분한 경화능을 확보할 수 있게 되었으며, 강재에 포함되는 합금원소의 함량을 낮추면서 목적하는 강도를 달성할 수 있게 되었다. 그러나, IT 열처리를 통해 제조된 스프링강은 편석 정도에 따라서 재질 편차가 매우 심하다. 특히 고강도 강재일수록 편석에 따른 재질 편차가 더욱 심해지는 경향이 있다. 따라서, IT 열처리 적용 시 고강도 및 안정적인 단면감소율의 확보를 위해서는 편석의 제어가 필요하다. In addition, recently, with the development of IT heat treatment (Induction heat treatment) technology, water cooling It was possible to secure sufficient hardenability even by using it, and it was possible to achieve the desired strength while lowering the content of alloying elements contained in the steel. However, the material deviation of spring steel manufactured through IT heat treatment is very severe depending on the degree of segregation. In particular, high-strength steel tends to have more severe material deviation due to segregation. Therefore, it is necessary to control segregation in order to secure high strength and a stable reduction in area when IT heat treatment is applied.

한국 공개특허공보 제1995-0018545호 (공개일자:1995년07월22일)Korean Patent Publication No. 1995-0018545 (published date: July 22, 1995)

상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 IT 열처리 후 재질 편차가 적어 고강도 및 높은 단면감소율이 확보 가능한 고품질의 초고강도 스프링용 선재, 강선 및 그 제조방법을 제공하고자 한다. In order to solve the above problems, the present invention is to provide a high-quality ultra-high-strength spring wire, a steel wire, and a method for manufacturing the same that can secure high strength and high cross-sectional reduction ratio due to less material deviation after IT heat treatment.

상술한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 발명의 일 예에 따른 초고강도 스프링용 선재는 중량%로, C: 0.5 내지 0.7%, Si: 0.4 내지 0.9%, Mn: 0.3 내지 0.8%, Cr: 0.2 내지 0.6%, P: 0.015% 이하, S: 0.010% 이하, Al: 0.01% 이하, N: 0.01% 이하, O: 0.005% 이하, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 길이 방향과 수직한 단면의 중심부 1mm2 면적에서, 중량%로, C > 0.8%, Si > 0.9%, Cr > 0.8% 및 Mn > 0.8% 중 하나 이상을 만족하는 면적의 비율이 5% 이하일 수 있다. As a means for achieving the above object, the wire rod for ultra-high strength spring according to an embodiment of the present invention is, by weight, C: 0.5 to 0.7%, Si: 0.4 to 0.9%, Mn: 0.3 to 0.8%, Cr: 0.2 to 0.6%, P: 0.015% or less, S: 0.010% or less, Al: 0.01% or less, N: 0.01% or less, O: 0.005% or less, the remainder contains Fe and unavoidable impurities, and a cross section perpendicular to the longitudinal direction In an area of 1 mm 2 at the center of the , the proportion of an area satisfying at least one of C > 0.8%, Si > 0.9%, Cr > 0.8%, and Mn > 0.8% in weight % may be 5% or less.

본 발명의 일 예에 따른 초고강도 스프링용 선재는 표면 페라이트 탈탄층의 두께가 1㎛ 이하일 수 있다. In the wire rod for ultra-high strength spring according to an embodiment of the present invention, the thickness of the surface ferrite decarburized layer may be 1 μm or less.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 다른 수단으로서 본 발명의 일 예에 따른 초고강도 스프링용 선재의 제조방법은 중량%로, C: 0.5 내지 0.7%, Si: 0.4 내지 0.9%, Mn: 0.3 내지 0.8%, Cr: 0.2 내지 0.6%, P: 0.015% 이하, S: 0.010% 이하, Al: 0.01% 이하, N: 0.01% 이하, O: 0.005% 이하, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 용강을 연속 주조하여 블룸을 마련하는 단계 및 상기 블룸을 강편 압연한 다음, 선재 압연하는 단계를 포함하고, 상기 연속 주조하는 단계에서, 주조 속도는 0.48 내지 0.54m/min으로 하고, 연속 주조 중에 총 압하량 15 내지 35mm로 경압하하는 것을 포함할 수 있다. In addition, as another means for achieving the above object, the method for manufacturing a wire rod for ultra-high strength spring according to an example of the present invention is, by weight, C: 0.5 to 0.7%, Si: 0.4 to 0.9%, Mn: 0.3 to 0.8%, Cr: 0.2 to 0.6%, P: 0.015% or less, S: 0.010% or less, Al: 0.01% or less, N: 0.01% or less, O: 0.005% or less, remainder molten steel containing Fe and unavoidable impurities continuous casting to provide a bloom, and rolling the bloom into a steel piece, and then rolling a wire rod, wherein in the continuous casting step, the casting speed is 0.48 to 0.54 m/min, and the total rolling reduction during continuous casting It may include light pressure reduction in an amount of 15 to 35 mm.

본 발명의 일 예에 따른 초고강도 스프링용 선재의 제조방법은 상기 경압하는 각 압연롤 별로 4mm 이하로 압연하며, 응고분율이 0.6 이상일 때 누적 압하량이 60% 이상이 되도록 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다. The method for manufacturing a wire rod for ultra-high strength spring according to an example of the present invention is characterized in that it is rolled to 4 mm or less for each of the light-pressured rolling rolls, and the cumulative reduction amount is 60% or more when the solidification fraction is 0.6 or more. have.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 다른 수단으로서 본 발명의 일 예에 따른 초고강도 스프링용 강선은 중량%로, C: 0.5 내지 0.7%, Si: 0.4 내지 0.9%, Mn: 0.3 내지 0.8%, Cr: 0.2 내지 0.6%, P: 0.015% 이하, S: 0.010% 이하, Al: 0.01% 이하, N: 0.01% 이하, O: 0.005% 이하, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 면적분율로, 템퍼드 마르텐사이트를 90% 이상 포함하며, 길이 방향과 수직한 단면의 중심부 1mm2 면적에서, 중량%로, C > 0.8%, Si > 0.9%, Cr > 0.8% 및 Mn > 0.8% 중 하나 이상을 만족하는 면적의 비율이 5% 이하일 수 있다. In addition, as another means for achieving the above object, the steel wire for an ultra-high strength spring according to an example of the present invention is, by weight, C: 0.5 to 0.7%, Si: 0.4 to 0.9%, Mn: 0.3 to 0.8%, Cr: 0.2 to 0.6%, P: 0.015% or less, S: 0.010% or less, Al: 0.01% or less, N: 0.01% or less, O: 0.005% or less, the remainder contains Fe and unavoidable impurities, as an area fraction , containing at least 90% tempered martensite, in an area of 1 mm 2 at the center of the cross-section perpendicular to the longitudinal direction, in wt%, one of C > 0.8%, Si > 0.9%, Cr > 0.8%, and Mn > 0.8% The ratio of the area satisfying the above may be 5% or less.

본 발명의 일 예에 따른 초고강도 스프링용 강선은 길이 방향과 수직한 단면에서, 최표면에서부터 깊이 0.5mm 이하의 영역을 제외한 나머지 영역에서의 경도 편차가 25Hv 이하일 수 있다. In the steel wire for ultra-high strength spring according to an embodiment of the present invention, in a cross section perpendicular to the longitudinal direction, the hardness deviation in the remaining area except for the area having a depth of 0.5 mm or less from the outermost surface may be 25 Hv or less.

본 발명의 일 예에 따른 초고강도 스프링용 강선은 인장강도는 1750 내지 2200MPa, 단면감소율은 40% 이상일 수 있다.The steel wire for ultra-high strength spring according to an embodiment of the present invention may have a tensile strength of 1750 to 2200 MPa, and a reduction in area of 40% or more.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 다른 수단으로서 본 발명의 일 예에 따른 초고강도 스프링용 강선의 제조방법은 중량%로, C: 0.5 내지 0.7%, Si: 0.4 내지 0.9%, Mn: 0.3 내지 0.8%, Cr: 0.2 내지 0.6%, P: 0.015% 이하, S: 0.010% 이하, Al: 0.01% 이하, N: 0.01% 이하, O: 0.005% 이하, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 길이 방향과 수직한 단면의 중심부 1mm2 면적에서, 중량%로, C > 0.8%, Si > 0.9%, Cr > 0.8% 및 Mn > 0.8% 중 하나 이상을 만족하는 면적의 비율이 5% 이하인 선재를 신선하는 단계, 900 내지 1000℃까지 10초 이내로 가열하는 단계, 고압으로 수냉하는 단계, 400 내지 500℃까지 10초 이내로 가열하여 템퍼링하는 단계 및 수냉하는 단계를 포함할 수 있다. In addition, as another means for achieving the above object, the method for manufacturing an ultra-high strength spring steel wire according to an example of the present invention is, by weight, C: 0.5 to 0.7%, Si: 0.4 to 0.9%, Mn: 0.3 to 0.8%, Cr: 0.2 to 0.6%, P: 0.015% or less, S: 0.010% or less, Al: 0.01% or less, N: 0.01% or less, O: 0.005% or less, the remainder including Fe and unavoidable impurities, Wire rod having a ratio of 5% or less of an area satisfying at least one of C > 0.8%, Si > 0.9%, Cr > 0.8%, and Mn > 0.8%, in weight %, in an area of 1 mm 2 at the center of the cross-section perpendicular to the longitudinal direction It may include a step of freshening, heating to 900 to 1000° C. within 10 seconds, water cooling at high pressure, tempering by heating to 400 to 500° C. within 10 seconds, and water cooling.

본 발명은 종래 스프링강 강선 대비 낮은 합금 함량에서도 고강도를 확보할 수 있으며, 중심부 편석 저감으로 우수한 단면감소율을 확보할 수 있어 낮은 스프링 지수(spring index)를 요구하는 제품에도 적용 가능한 초고강도 스프링용 선재, 강선 및 그 제조방법을 제공할 수 있다. The present invention can secure high strength even at a low alloy content compared to conventional spring steel wire, and can secure an excellent cross-sectional reduction rate by reducing central segregation, so that it can be applied to products requiring a low spring index. , a steel wire and a manufacturing method thereof can be provided.

본 발명은 IT 열처리 후 재질 편차가 적어 고강도 및 높은 단면감소율이 확보 가능한 고품질의 초고강도 스프링용 선재, 강선 및 그 제조방법을 제공할 수 있다. The present invention can provide a high-quality, ultra-high-strength spring wire, a steel wire, and a method for manufacturing the same that can ensure high strength and high cross-sectional reduction due to less material variation after IT heat treatment.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술사상이 이하에서 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The following describes preferred embodiments of the present invention. However, the embodiment of the present invention may be modified in various other forms, and the technical idea of the present invention is not limited to the embodiment described below. In addition, the embodiments of the present invention are provided in order to more completely explain the present invention to those of ordinary skill in the art.

본 출원에서 사용하는 용어는 단지 특정한 예시를 설명하기 위하여 사용되는 것이다. 때문에 가령 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수여야만 하는 것이 아닌 한, 복수의 표현을 포함한다. 덧붙여, 본 출원에서 사용되는 "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 명확히 지칭하기 위하여 사용되는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것의 존재를 예비적으로 배제하고자 사용되는 것이 아님에 유의해야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific examples. Therefore, for example, a singular expression includes a plural expression unless the context clearly requires it to be singular. In addition, terms such as "comprises" or "including" as used in the present application are used to clearly indicate that the features, steps, functions, components, or combinations thereof described in the specification exist, and other features It should be noted that the use is not intended to preliminarily exclude the existence of elements, steps, functions, components, or combinations thereof.

한편, 다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진 것으로 보아야 한다. 따라서, 본 명세서에서 명확하게 정의하지 않는 한, 특정 용어가 과도하게 이상적이거나 형식적인 의미로 해석되어서는 안 된다. 가령, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.On the other hand, unless otherwise defined, all terms used herein should be regarded as having the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Accordingly, unless explicitly defined herein, specific terms should not be construed in an unduly idealistic or formal sense. For example, a singular expression herein includes a plural expression unless the context clearly dictates otherwise.

또한, 본 명세서의 "약", "실질적으로" 등은 언급한 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.In addition, in this specification, "about", "substantially", etc. are used in or close to the numerical value when manufacturing and material tolerances inherent in the stated meaning are presented, and are used in a precise sense to help the understanding of the present invention. or absolute figures are used to prevent unreasonable use by unconscionable infringers of the mentioned disclosure.

본 발명은 편석을 조장하는 원소 함량의 최적화와 연주 시 높은 압하량을 통해 IT열처리 후 재질 편차가 적어 고강도와 우수한 단면감소율이 확보 가능한 초고강도 스프링용 선재, 강선 및 그 제조방법을 제공하고자 한다. The present invention is to provide a wire rod, a steel wire, and a method for manufacturing the same for an ultra-high strength spring that can ensure high strength and excellent cross-sectional reduction ratio due to small material deviation after IT heat treatment through optimization of element content that promotes segregation and high rolling reduction during playing.

본 발명의 일 예에 따른 초고강도 스프링용 선재는 중량%로, C: 0.5 내지 0.7%, Si: 0.4 내지 0.9%, Mn: 0.3 내지 0.8%, Cr: 0.2 내지 0.6%, P: 0.015% 이하, S: 0.010% 이하, Al: 0.01% 이하, N: 0.01% 이하, O: 0.005% 이하, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다. The wire rod for ultra-high strength spring according to an embodiment of the present invention is, by weight, C: 0.5 to 0.7%, Si: 0.4 to 0.9%, Mn: 0.3 to 0.8%, Cr: 0.2 to 0.6%, P: 0.015% or less , S: 0.010% or less, Al: 0.01% or less, N: 0.01% or less, O: 0.005% or less, the remainder contains Fe and unavoidable impurities.

이하, 상기 초고강도 스프링용 선재의 합금조성을 한정한 이유에 대하여 구체적으로 설명한다. 초고강도 스프링용 강선의 합금조성을 한정한 이유는 선재와 동일하므로 편의상 생략한다.Hereinafter, the reason for limiting the alloy composition of the ultra-high strength spring wire rod will be described in detail. The reason for limiting the alloy composition of the ultra-high strength spring steel wire is the same as that of the wire rod, so it is omitted for convenience.

C의 함량은 0.5 내지 0.7중량%이다.The content of C is 0.5 to 0.7% by weight.

C는 제품의 강도를 확보하기 위해서 첨가되는 원소이다. C 함량이 0.5중량% 미만일 경우에는 목적하는 강도 및 Ceq를 확보할 수 없다. 이에 따라, 강재를 냉각할 때 마르텐사이트 조직이 완전히 형성되지 않아 강도 확보가 어려울 수 있으며, 온전한 마르텐사이트 조직이 형성되더라도 목적하는 강도 확보가 어려울 수 있다. C 함량이 0.7중량%를 초과하면 충격 특성이 저하되고 수냉 시 ??칭 크랙(quenching crack)이 발생할 수 있다. C is an element added to secure product strength. When the C content is less than 0.5% by weight, the desired strength and Ceq cannot be secured. Accordingly, when the steel material is cooled, the martensitic structure is not completely formed, so it may be difficult to secure strength, and even if an intact martensitic structure is formed, it may be difficult to secure the desired strength. If the C content exceeds 0.7% by weight, impact properties may be deteriorated and quenching cracks may occur during water cooling.

Si의 함량은 0.4 내지 0.9중량%이다. The content of Si is 0.4 to 0.9% by weight.

Si은 강의 탈산을 위해서 사용되며, 고용 강화를 통한 강도 확보에 유리한 원소이다. 강도 확보를 위해 본 발명에서 실리콘은 0.4중량% 이상으로 첨가될 수 있다. 그러나, Si은 과다하게 첨가되면 중심부에 편석되어 중심부와 표층부의 경도 차이를 유발하고, 표면 탈탄을 유발할 수 있으며, 재료의 가공에 어려움이 있을 수 있다. 이를 고려하여 본 발명에서 Si 함량의 상한은 0.9중량%로 제한될 수 있다. Si is used for deoxidation of steel and is an element advantageous for securing strength through solid solution strengthening. In the present invention for securing strength, silicon may be added in an amount of 0.4 wt% or more. However, when Si is excessively added, it may segregate in the center, causing a difference in hardness between the center and the surface layer, may cause surface decarburization, and may have difficulty in processing the material. In consideration of this, the upper limit of the Si content in the present invention may be limited to 0.9 wt%.

Mn의 함량은 0.3 내지 0.8중량%이다. The content of Mn is 0.3 to 0.8% by weight.

Mn은 경화능 향상 원소이며, 고강도 템퍼드 마르텐사이트(tempered martensite) 조직강을 형성하기 위한 필수 원소 중 하나이다. 강도 확보를 위해 본 발명에서 망간은 0.3중량% 이상으로 첨가될 수 있다. 그러나, Mn은 과다하게 첨가되면 중심부에 편석되어 중심부와 표층부의 경도 차이를 유발하고, 템퍼드 마르텐사이트 조직강에서는 인성이 저하될 우려가 있다. 이를 고려하여, 본 발명에서 Mn 함량의 상한은 0.8중량%로 제한될 수 있다.Mn is a hardenability improving element, and is one of the essential elements for forming a high-strength tempered martensite steel. In order to secure strength, in the present invention, manganese may be added in an amount of 0.3% by weight or more. However, when Mn is added excessively, it is segregated in the center, causing a difference in hardness between the center and the surface layer, and there is a fear that toughness may be lowered in tempered martensitic steel. In consideration of this, the upper limit of the Mn content in the present invention may be limited to 0.8% by weight.

Cr의 함량은 0.2 내지 0.6중량%이다.The content of Cr is 0.2 to 0.6% by weight.

Cr은 Mn과 함께 경화능 향상에 유효하고, 템퍼드 마르텐사이트 조직강에서는의 강도를 향상시킨다. 이를 위하여, 본 발명에서 Cr은 0.2중량% 이상으로 첨가될 수 있다. 그러나, Cr은 Si, Mn과 마찬가지로 편석 조장 원소이므로, 과다 첨가 시 중심부 편석에 의한 경도 편차가 발생할 우려가 있다. 이를 고려하여 본 발명에서 Cr 함량의 상한은 0.6중량%로 제한될 수 있다.Cr, together with Mn, is effective in improving hardenability and improves strength in tempered martensitic steel. To this end, in the present invention, Cr may be added in an amount of 0.2 wt% or more. However, since Cr is a segregation promoting element like Si and Mn, there is a risk of hardness deviation due to central segregation when excessively added. In consideration of this, the upper limit of the Cr content in the present invention may be limited to 0.6% by weight.

P의 함량은 0.015중량% 이하이다. The content of P is 0.015% by weight or less.

P은 결정립계에 편석되어 인성을 저하시키고, 수소지연파괴 저항성을 저하시키기는 원소이기 때문에 강재에서 최대한 배제되는 것이 바람직하다. 본 발명에서 그 상한은 0.015중량%로 제한될 수 있다.Since P is an element that segregates at grain boundaries to reduce toughness and reduces resistance to delayed hydrogen fracture, it is preferable to exclude it as much as possible from steel. In the present invention, the upper limit may be limited to 0.015% by weight.

S의 함량은 0.010중량% 이하이다. The content of S is 0.010% by weight or less.

S은 P과 마찬가지로 결정립계에 편석되어 인성을 저하시키고, MnS를 형성시켜 수소지연파괴 저항성을 저하시킬 수 있기 때문에 강재에서 최대한 배제되는 것이 바람직하다. 본 발명에서 그 상한은 0.010중량%로 제한될 수 있다.Like P, S is segregated at grain boundaries to reduce toughness and to form MnS to lower the hydrogen delayed fracture resistance, so it is preferable to be excluded as much as possible from steel. In the present invention, the upper limit may be limited to 0.010% by weight.

Al의 함량은 0.01중량% 이하이다.The content of Al is 0.01% by weight or less.

Al은 강력한 탈산 원소로 강 중 산소를 제거해 청정도를 높일 수 있다. 그러나, Al은 첨가 시 Al2O3 개재물을 형성하여 피로 저항성을 저하시키는 문제가 있다. 이에 따라, 본 발명에서 그 상한은 0.01중량%로 제한될 수 있다.Al is a powerful deoxidizing element that can remove oxygen in steel and improve cleanliness. However, when Al is added, there is a problem of reducing fatigue resistance by forming Al 2 O 3 inclusions. Accordingly, in the present invention, the upper limit may be limited to 0.01% by weight.

N의 함량은 0.01중량% 이하이다.The content of N is 0.01% by weight or less.

N는 강 중 Al 또는 V과 결합하여 열처리 시 용해되지 않는 조대한 AlN 또는 VN 석출물을 형성하는 문제가 있다. 이에 따라, 본 발명에서 그 상한은 0.01중량%로 제한될 수 있다.N is combined with Al or V in steel to form coarse AlN or VN precipitates that are not dissolved during heat treatment. Accordingly, in the present invention, the upper limit may be limited to 0.01% by weight.

O의 함량은 0.005중량% 이하이다. The content of O is 0.005% by weight or less.

O는 Al과 결합하여 조대한 개재물을 형성시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명에서 그 상한은 0.005중량%로 제한될 수 있다.O may combine with Al to form coarse inclusions. Accordingly, in the present invention, the upper limit may be limited to 0.005% by weight.

본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조 과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조 과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다. The remaining component of the present invention is iron (Fe). However, since unintended impurities from raw materials or the surrounding environment may inevitably be mixed in the normal manufacturing process, this cannot be excluded. Since these impurities are known to any person skilled in the art of a conventional manufacturing process, all details thereof are not specifically mentioned in the present specification.

본 발명은 IT열처리 이후 고강도에서 우수한 단면감소율을 확보하기 위해 선재의 중심부 편석을 제어한다. 일 예에 따른 초고강도 스프링용 선재는 길이 방향과 수직한 단면의 중심부 1mm2 면적에서, 중량%로, C > 0.8%, Si > 0.9%, Cr > 0.8% 및 Mn > 0.8% 중 하나 이상을 만족하는 면적의 비율이 5% 이하일 수 있다. The present invention controls the central segregation of the wire rod in order to secure an excellent cross-sectional reduction ratio at high strength after IT heat treatment. The wire rod for ultra-high strength spring according to an example contains at least one of C > 0.8%, Si > 0.9%, Cr > 0.8%, and Mn > 0.8%, in weight%, in an area of 1 mm 2 of the center of the cross-section perpendicular to the longitudinal direction. A ratio of a satisfactory area may be 5% or less.

상술한 면적 비율이 5%를 초과하게 되면 IT열처리 이후 길이 방향과 수직한 단면에서 경도 편차가 발생하며, 이로 인해 재질의 편차도 발생하게 되어 목표 강도에서 충분한 단면감소율을 확보할 수 없다. When the above-mentioned area ratio exceeds 5%, hardness deviation occurs in the cross section perpendicular to the longitudinal direction after IT heat treatment, which also causes material deviation, so that it is not possible to secure a sufficient reduction in area at the target strength.

또한, 본 발명에 따르면 저 Si 합금조성을 통하여 표면 탈탄 현상을 억제할 수 있다. 일 예에 따르면, 선재의 표면 페라이트 탈탄층의 두께가 1㎛ 이하일 수 있다. 표면 페라이트 탈탄층의 두께가 1㎛를 초과하게 되면 고강도 확보를 위한 침탄처리 등 추가적인 공정을 수행하여야 될 우려가 있다. In addition, according to the present invention, it is possible to suppress the surface decarburization phenomenon through the low Si alloy composition. According to an example, the thickness of the surface ferrite decarburized layer of the wire rod may be 1 μm or less. When the thickness of the surface ferrite decarburized layer exceeds 1 μm, there is a fear that additional processes such as carburizing treatment for securing high strength must be performed.

이하에서는 본 발명에 따른 초고강도 스프링용 선재의 제조방법에 대해서 상세히 설명한다. 본 발명의 일 예에 따른 초고강도 스프링용 선재는 상술한 합금조성을 갖는 용강을 연속 주조하여 블룸을 마련하고, 블룸을 강편 압연한 다음, 선재 압연하여 제조된다. 이하에서 각 제조단계에 대해서 설명한다. Hereinafter, a method for manufacturing a wire rod for an ultra-high strength spring according to the present invention will be described in detail. The wire rod for ultra-high strength spring according to an embodiment of the present invention is manufactured by continuously casting molten steel having the above-described alloy composition to prepare a bloom, rolling the bloom into a steel piece, and then rolling the wire rod. Hereinafter, each manufacturing step will be described.

본 발명은 선재의 중심부 편석을 최소화하기 위하여 상술한 합금조성의 제어와 더불어 연속 주조하는 단계를 제어한다. 일 예에 따르면 연속 주조 시 주조 속도는 0.48 내지 0.54m/min으로 하고, 연속 주조 중에 총 압하량 15 내지 35mm로 경압하할 수 있다. 냉각수는 경압하가 완료되는 지점까지 응고가 완료될 수 있도록 그 양을 적절히 조절한다. The present invention controls the continuous casting step in addition to the control of the alloy composition described above in order to minimize the central segregation of the wire rod. According to an example, during continuous casting, the casting speed may be 0.48 to 0.54 m/min, and the total rolling reduction may be reduced to 15 to 35 mm during continuous casting. The amount of cooling water is appropriately adjusted so that solidification can be completed to the point where light pressure reduction is completed.

주조 속도가 너무 느리면 경압하 이전에 응고가 완료되어 고상에 비해 액상의 비율이 너무 낮아 경압하에 의한 편석 제거 효과를 확보하기 어렵다. 반면, 주조 속도가 너무 빠르면 고상에 비해 액상의 비율이 너무 높아 응고 수축에 따른 편석이 형성되어 바람직하지 않다. 이를 고려하여 본 발명의 일 예에 따르면 주조 속도는 0.48 내지 0.54m/min으로 제어된다. If the casting speed is too slow, solidification is completed before under light pressure, and the ratio of liquid phase compared to solid phase is too low, so it is difficult to secure the segregation removal effect under light pressure. On the other hand, if the casting rate is too fast, the ratio of the liquid phase to the solid phase is too high, which is not preferable because segregation is formed according to the solidification shrinkage. In consideration of this, according to an example of the present invention, the casting speed is controlled to 0.48 to 0.54 m/min.

경압하 시 총 압하량이 너무 적으면 경압하에 의한 편석 제거 효과를 확보하기 어렵다. 반면, 너무 과도하면 상술한 효과는 포화되며, 연주 설비에 무리가 간다. 이를 고려하여 본 발명의 일 예에 따르면 경압하의 총 압하량은 15 내지 35mm로 제어된다. If the total reduction is too small during light pressure, it is difficult to secure the segregation removal effect under light pressure. On the other hand, if it is too excessive, the above-described effect is saturated, and the performance equipment is burdened. In consideration of this, according to an example of the present invention, the total amount of reduction under light pressure is controlled to be 15 to 35 mm.

본 발명의 일 예에 따르면 경압하는 각 압연롤 별로 4mm 이하로 압연하며, 응고분율이 0.6 이상일 때 누적 압하량이 60% 이상이 되도록 수행될 수 있다. 응고분율이란 전체 용강의 중량 대비 고상(solid phase)가 된 용강의 중량의 비를 의미한다.According to an example of the present invention, each of the rolling rolls to be lightly pressed is rolled to 4 mm or less, and when the solidification fraction is 0.6 or more, the cumulative reduction amount may be 60% or more. The solidification fraction means a ratio of the weight of the molten steel that has become a solid phase to the total weight of the molten steel.

상술한 과정으로 마련된 블룸은 강편 압연한 다음, 선재 압연하여 선재로 제조될 수 있다. The bloom prepared by the above-described process may be manufactured into a wire rod by rolling a steel piece and then rolling a wire rod.

이하에서는 본 발명에 따른 초고강도 스프링용 강선의 제조방법에 대해 상세히 설명하도록 한다. 본 발명에 따른 초고강도 스프링용 강선은 상술한 합금조성을 만족하고, 길이 방향과 수직한 단면의 중심부 1mm2 면적에서, 중량%로, C > 0.8%, Si > 0.9%, Cr > 0.8% 및 Mn > 0.8% 중 하나 이상을 만족하는 면적의 비율이 5% 이하인선재를 신선하고, 가열한 다음, 고압으로 수냉한 다음, 템퍼링한 다음, 수냉하여 제조된다. 이하에서 각 제조단계에 대해서 설명한다. Hereinafter, a method for manufacturing an ultra-high strength spring steel wire according to the present invention will be described in detail. The steel wire for ultra-high strength spring according to the present invention satisfies the alloy composition described above, and in an area of 1 mm 2 at the center of the cross-section perpendicular to the longitudinal direction, in weight%, C > 0.8%, Si > 0.9%, Cr > 0.8%, and Mn It is manufactured by drawing a wire rod having an area ratio of 5% or less satisfying at least one of > 0.8%, heating it, cooling it with water under high pressure, then tempering it, and then cooling it with water. Hereinafter, each manufacturing step will be described.

본 발명의 신선하는 단계에서 상술한 선재는 오토바이 현가 스프링에 적용할 수 있도록 16mm 이하의 선경까지 신선되어 강선으로 제조될 수 있다.In the drawing step of the present invention, the above-described wire rod may be drawn up to a wire diameter of 16 mm or less so as to be applied to a motorcycle suspension spring and manufactured as a steel wire.

이어서 신선된 강선을 QT 열처리하기 위해 본 발명의 가열하는 단계에서는 신선된 강선을 소입 온도인 900 내지 1000℃까지 10초 이내로 가열한 후 5 내지 60초 동안 유지하여 강선의 조직을 오스테나이트화 열처리할 수 있다. 목표온도인 900 내지 1000℃까지의 가열시간이 10초를 초과하는 경우에는 결정립이 성장하여 원하는 물성을 확보하기 어렵다. 유지시간이 5초 미만인 경우 펄라이트 조직이 오스테나이트로 변태되지 않을 수 있으며, 60초를 초과하는 경우 결정립이 조대화될 수 있다. Subsequently, in the heating step of the present invention for QT heat treatment of the drawn steel wire, the fresh steel wire is heated to the quenching temperature of 900 to 1000° C. within 10 seconds and then maintained for 5 to 60 seconds to heat-treat the structure of the steel wire for austenitization. can When the heating time to the target temperature of 900 to 1000°C exceeds 10 seconds, crystal grains grow and it is difficult to secure desired physical properties. If the holding time is less than 5 seconds, the pearlite structure may not be transformed into austenite, and if it exceeds 60 seconds, the grains may be coarsened.

본 발명에서 고압으로 수냉하는 단계는 강선의 주조직을 오스테나이트에서 마르텐사이트로 변태시키는 단계이며, 전 단계의 오스테나이트화된 강선의 비등막을 제거할 수 있을 정도의 고압으로 수냉할 수 있다. 이때, 냉각을 수냉이 아닌 유냉으로 수행하는 경우 저 Ceq로 인하여 목적하는 강도를 확보할 수 없다. 또한, 수냉 시 비등막을 제거할 수 있을 정도의 고압이 아닌 경우 소입 시 균열(quenching crack) 발생 가능성이 높아지기 때문에, 수냉 시 최대한 높은 압력으로 사방에서 물을 뿌려 고압 수냉하는 것이 바람직하다. In the present invention, the step of water cooling at high pressure is a step of transforming the main structure of the steel wire from austenite to martensite, and water cooling can be performed at a high pressure enough to remove the boiling film of the austenitized steel wire in the previous step. At this time, when cooling is performed by oil cooling instead of water cooling, the desired strength cannot be secured due to the low Ceq. In addition, if the pressure is not high enough to remove the boiling film during water cooling, the possibility of quenching cracks increases.

본 발명에서 템퍼링하는 단계는 수냉된 강선의 주조직인 마르텐사이트를 가열하여 템퍼드 마르텐사이트로 뜨임 처리하는 단계이다. 템퍼링하는 단계는 400 내지 500℃까지 10초 이내로 가열한 다음 30초 이내로 유지할 수 있다. 템퍼링 온도가 400℃ 미만인 경우 인성이 확보되지 않아 가공이 어렵고 제품이 파손될 위험이 높아지며, 500℃를 초과하는 경우 강도가 저하되기 때문에 상술한 온도범위로 템퍼링 온도를 제한한다. 또한, 템퍼링 시 상술한 온도범위까지 10초 이내로 가열하지 못하면 조대한 탄화물들이 형성되어 인성이 저하될 우려가 있기 때문에, 10초 이내로 급속 가열하는 것이 바람직하다.The step of tempering in the present invention is a step of heating martensite, which is the main structure of the water-cooled steel wire, and tempering it with tempered martensite. The step of tempering may be heated to 400 to 500° C. within 10 seconds and then maintained within 30 seconds. If the tempering temperature is less than 400 ℃, toughness is not secured, so processing is difficult and the risk of product damage increases, and if it exceeds 500 ℃, the strength is lowered. In addition, if the temperature is not heated within 10 seconds to the above-described temperature range during tempering, coarse carbides are formed and there is a risk of deterioration of toughness, so it is preferable to rapidly heat within 10 seconds.

본 발명에서 가열 시 소입 온도까지 가열하는 수단과 템퍼링하는 수단은 급속 가열하여 후속되는 수냉 시 표면을 충분히 경화시킬 수 있도록 IT 열처리를 활용한다. In the present invention, the means for heating to the quenching temperature and the means for tempering upon heating utilize IT heat treatment to sufficiently harden the surface during subsequent water cooling by rapid heating.

이후 템퍼링된 강선을 상온까지 수냉하여 초고강도 스프링용 강선으로 제조한다.Thereafter, the tempered steel wire is cooled with water to room temperature to manufacture an ultra-high strength spring steel wire.

본 발명의 일 예에 따른 초고강도 스프링용 강선은 중량%로, C: 0.5 내지 0.7%, Si: 0.4 내지 0.9%, Mn: 0.3 내지 0.8%, Cr: 0.2 내지 0.6%, P: 0.015% 이하, S: 0.010% 이하, Al: 0.01% 이하, N: 0.01% 이하, O: 0.005% 이하, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 면적분율로, 템퍼드 마르텐사이트를 90% 이상 포함하며, 길이 방향과 수직한 단면의 중심부 1mm2 면적에서, 중량%로, C > 0.8%, Si > 0.9%, Cr > 0.8% 및 Mn > 0.8% 중 하나 이상을 만족하는 면적의 비율이 5% 이하일 수 있다.The steel wire for ultra-high strength spring according to an embodiment of the present invention is, by weight, C: 0.5 to 0.7%, Si: 0.4 to 0.9%, Mn: 0.3 to 0.8%, Cr: 0.2 to 0.6%, P: 0.015% or less , S: 0.010% or less, Al: 0.01% or less, N: 0.01% or less, O: 0.005% or less, the remainder contains Fe and unavoidable impurities, as an area fraction, tempered martensite contains 90% or more, In an area of 1 mm 2 of the center of the cross-section perpendicular to the longitudinal direction, the proportion of the area satisfying at least one of C > 0.8%, Si > 0.9%, Cr > 0.8%, and Mn > 0.8%, in weight %, may be 5% or less have.

또한, 본 발명의 일 예에 따른 초고강도 스프링용 강선은 길이 방향과 수직한 단면에서, 최표면에서부터 깊이 0.5mm 이하의 영역을 제외한 나머지 영역에서의 경도 편차가 25Hv 이하일 수 있다. 상기 경도 편차가 25Hv를 초과하면 충분한 단면감소율을 확보할 수 없다. In addition, in the steel wire for ultra-high strength spring according to an example of the present invention, in a cross section perpendicular to the longitudinal direction, the hardness deviation in the remaining area except for the area having a depth of 0.5 mm or less from the outermost surface may be 25 Hv or less. If the hardness deviation exceeds 25Hv, it is not possible to secure a sufficient reduction in section.

또한, 본 발명의 일 예에 따른 초고강도 스프링용 강선은 인장강도는 1750 내지 2200MPa, 단면감소율은 40% 이상일 수 있다. In addition, the steel wire for ultra-high strength spring according to an embodiment of the present invention may have a tensile strength of 1750 to 2200 MPa, and a reduction in area of 40% or more.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, it is necessary to note that the following examples are only intended to illustrate the present invention in more detail and are not intended to limit the scope of the present invention. This is because the scope of the present invention is determined by the matters described in the claims and matters reasonably inferred therefrom.

{실시예}{Example}

하기 표 1의 합금조성을 갖는 용강에 대하여 표 2의 주조속도, 총 경압하량으로 블룸으로 주조한 다음, 강편 압연-선재 압연을 통해 직경 9mm의 선재로 제조하였다.Molten steel having the alloy composition shown in Table 1 was cast with bloom at the casting speed and total light reduction in Table 2, and then a wire rod having a diameter of 9 mm was manufactured by rolling the steel slab and the wire rod.

표 2의 편석 면적은 제조된 선재의 길이 방향에서 수직한 단면의 중심부 1mm2에서 EPMA로 분석하여 도출하였다. 표 2의 'C편석 면적'은 길이 방향과 수직한 단면의 중심부 1mm2 면적에서, C > 0.8중량%를 만족하는 면적의 비율을 의미한다. 'Si편석 면적'은 길이 방향과 수직한 단면의 중심부 1mm2 면적에서, Si > 0.9중량%를 만족하는 면적의 비율을 의미한다. 'Cr편석 면적'은 길이 방향과 수직한 단면의 중심부 1mm2 면적에서, Cr > 0.8중량%를 만족하는 면적의 비율을 의미한다. 'Mn편석 면적'은 길이 방향과 수직한 단면의 중심부 1mm2 면적에서, Mn > 0.8중량%를 만족하는 면적의 비율을 의미한다. The segregation area in Table 2 was derived by EPMA analysis at the center 1mm 2 of the cross-section perpendicular to the longitudinal direction of the manufactured wire rod. 'C segregation area' in Table 2 means a ratio of an area satisfying C > 0.8 wt% in an area of 1 mm 2 at the center of a cross-section perpendicular to the longitudinal direction. The 'Si segregation area' refers to a ratio of an area satisfying Si > 0.9 wt% in an area of 1 mm 2 at the center of a cross section perpendicular to the longitudinal direction. 'Cr segregation area' means a ratio of an area satisfying Cr > 0.8 wt% in an area of 1 mm 2 at the center of a cross section perpendicular to the longitudinal direction. The 'Mn segregation area' refers to a ratio of an area satisfying Mn > 0.8 wt% in an area of 1 mm 2 in the center of a cross-section perpendicular to the longitudinal direction.

합금조성 (중량%)Alloy composition (wt%) CC SiSi MnMn CrCr PP SS AlAl OO NN 비교예1Comparative Example 1 0.550.55 1.411.41 1.011.01 0.650.65 0.0110.011 0.0040.004 <0.003<0.003 <0.005<0.005 <0.01<0.01 비교예2Comparative Example 2 0.560.56 0.250.25 0.750.75 0.750.75 0.010.01 0.0050.005 <0.003<0.003 <0.005<0.005 <0.01<0.01 비교예3Comparative Example 3 0.610.61 0.790.79 0.630.63 0.550.55 0.010.01 0.0040.004 <0.003<0.003 <0.005<0.005 <0.01<0.01 발명예1Invention Example 1 0.580.58 0.780.78 0.620.62 0.430.43 0.0090.009 0.0050.005 <0.003<0.003 <0.005<0.005 <0.01<0.01 발명예2Invention example 2 0.620.62 0.610.61 0.410.41 0.520.52 0.0110.011 0.0050.005 <0.003<0.003 <0.005<0.005 <0.01<0.01

주조속도
(m/min)
casting speed
(m/min)

경압하량
(mm)
gun
light pressure
(mm)
C편석
면적
(%)
C segregation
area
(%)
Si 편석
면적
(%)
Si segregation
area
(%)
Mn 편석
면적
(%)
Mn segregation
area
(%)
Cr 편석
면적
(%)
Cr segregation
area
(%)
비교예1Comparative Example 1 0.500.50 2525 < 1< 1 5.45.4 6.26.2 < 1< 1 비교예2Comparative Example 2 0.520.52 2525 < 1< 1 1.21.2 < 1< 1 < 1< 1 비교예3Comparative Example 3 0.560.56 1010 1212 1313 1111 1212 발명예1Invention Example 1 0.520.52 2525 < 1< 1 < 1< 1 < 1< 1 < 1< 1 발명예2Invention example 2 0.520.52 2525 < 1< 1 < 1< 1 < 1< 1 < 1< 1

이후, 표 1의 선재들을 직경 8mm의 강선으로 제조하고, 아래 표 3의 나타낸 조건으로 열처리를 수행하였다. 오스테나이트화 열처리-고압 수냉-템퍼링-수냉 순으로 수행하였다. Thereafter, the wire rods in Table 1 were manufactured with a steel wire having a diameter of 8 mm, and heat treatment was performed under the conditions shown in Table 3 below. Austenitization heat treatment-high pressure water cooling-tempering-water cooling was performed in the order.

경도 편차는 길이 방향과 수직한 단면에서, 최표면에서부터 깊이 0.5mm 이하의 영역을 제외한 나머지 영역에서 10 포인트 이상으로 경도를 측정하였을 때의 경도 편차를 의미한다. The hardness deviation refers to the hardness deviation when hardness is measured at 10 points or more in the remaining area except for the area having a depth of 0.5 mm or less from the outermost surface in a cross section perpendicular to the longitudinal direction.

오스테나이트화
온도
(℃)
austenitization
temperature
(℃)
템퍼링
온도
(℃)
tempering
temperature
(℃)
경도 편차
(Hv)
Hardness deviation
(Hv)
단면감소율
(%)
section reduction rate
(%)
인장강도
(MPa)
The tensile strength
(MPa)
비교예1Comparative Example 1 950950 430430 35.235.2 3838 2,0202020 비교예2Comparative Example 2 950950 430430 12.112.1 4848 1,7101,710 비교예3Comparative Example 3 950950 430430 45.145.1 2525 1,8011,801 발명예1Invention Example 1 950950 430430 18.118.1 4848 1,8201,820 발명예2Invention example 2 950950 430430 10.110.1 4747 1,7901,790

표 1, 2, 3을 참조하면 본 발명의 합금조성과 제조조건을 만족하는 발명예 1, 2는 IT 열처리 이후 길이 방향과 수직한 단면에서, 최표면에서부터 깊이 0.5mm 이하의 영역을 제외한 나머지 영역에서의 경도 편차가 25Hv 이하이면서, 인장강도가 1750 내지 2200MPa, 단면감소율이 40% 이상을 만족하였다. Referring to Tables 1, 2, and 3, in Inventive Examples 1 and 2, which satisfy the alloy composition and manufacturing conditions of the present invention, in the cross section perpendicular to the longitudinal direction after IT heat treatment, the remaining regions except for the region having a depth of 0.5 mm or less from the outermost surface The hardness deviation was 25 Hv or less, the tensile strength was 1750 to 2200 MPa, and the section reduction ratio was 40% or more.

반면, 비교예 1은 Si, Mn 함량이 높아 중심부 Si, Mn 편석에 의한 경도 편차가 발생하여 단면감소율이 40% 이하였다. On the other hand, Comparative Example 1 had a high content of Si and Mn, so hardness deviation due to Si and Mn segregation in the center occurred, and thus the cross-sectional reduction ratio was 40% or less.

비교예 2는 Si 함량이 낮아 목표로 하는 인장강도를 확보하지 못하였다. Comparative Example 2 did not secure the target tensile strength due to the low Si content.

비교예 3은 너무 빠른 주조속도 및 경압하량이 부족하여 중심부 편석이 발생하였고, 이에 따라 경도 편차가 커져 단면감소율이 40% 이하였다. In Comparative Example 3, the center segregation occurred due to the too fast casting speed and insufficient light pressure reduction, and accordingly, the hardness deviation increased, and the section reduction rate was 40% or less.

상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.In the above description, exemplary embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited thereto, and those of ordinary skill in the art will not depart from the concept and scope of the following claims. It will be appreciated that various modifications and variations are possible.

Claims (8)

중량%로, C: 0.5 내지 0.7%, Si: 0.4 내지 0.9%, Mn: 0.3 내지 0.8%, Cr: 0.2 내지 0.6%, P: 0.015% 이하, S: 0.010% 이하, Al: 0.01% 이하, N: 0.01% 이하, O: 0.005% 이하, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,
길이 방향과 수직한 단면의 중심부 1mm2 면적에서, 중량%로, C > 0.8%, Si > 0.9%, Cr > 0.8% 및 Mn > 0.8% 중 하나 이상을 만족하는 면적의 비율이 5% 이하인 초고강도 스프링용 선재.
By weight%, C: 0.5 to 0.7%, Si: 0.4 to 0.9%, Mn: 0.3 to 0.8%, Cr: 0.2 to 0.6%, P: 0.015% or less, S: 0.010% or less, Al: 0.01% or less, N: 0.01% or less, O: 0.005% or less, the remainder contains Fe and unavoidable impurities,
Seconds in which the proportion of the area satisfying at least one of C > 0.8%, Si > 0.9%, Cr > 0.8%, and Mn > 0.8%, in weight %, in an area of 1 mm 2 at the center of the cross-section perpendicular to the longitudinal direction is 5% or less Wire rod for high-strength springs.
제1항에 있어서,
표면 페라이트 탈탄층의 두께가 1㎛ 이하인 초고강도 스프링용 선재.
According to claim 1,
A wire rod for ultra-high strength springs with a surface ferrite decarburized layer thickness of 1 μm or less.
중량%로, C: 0.5 내지 0.7%, Si: 0.4 내지 0.9%, Mn: 0.3 내지 0.8%, Cr: 0.2 내지 0.6%, P: 0.015% 이하, S: 0.010% 이하, Al: 0.01% 이하, N: 0.01% 이하, O: 0.005% 이하, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 용강을 연속 주조하여 블룸을 마련하는 단계; 및
상기 블룸을 강편 압연한 다음, 선재 압연하는 단계;를 포함하고,
상기 연속 주조하는 단계에서, 주조 속도는 0.48 내지 0.54m/min으로 하고, 연속 주조 중에 총 압하량 15 내지 35mm로 경압하하는 것을 포함하는 초고강도 스프링용 선재의 제조방법.
By weight%, C: 0.5 to 0.7%, Si: 0.4 to 0.9%, Mn: 0.3 to 0.8%, Cr: 0.2 to 0.6%, P: 0.015% or less, S: 0.010% or less, Al: 0.01% or less, N: 0.01% or less, O: 0.005% or less, the rest is Fe and the steps of providing a bloom by continuously casting molten steel containing unavoidable impurities; and
Including; after rolling the bloom to the steel strip, and then the wire rod;
In the continuous casting, the casting speed is 0.48 to 0.54 m/min, and the method for manufacturing a wire rod for ultra-high strength spring comprising light-reducing to a total rolling reduction of 15 to 35 mm during continuous casting.
제3항에 있어서,
상기 경압하는,
각 압연롤 별로 4mm 이하로 압연하며, 응고분율이 0.6 이상일 때 누적 압하량이 60% 이상이 되도록 수행하는 것을 특징으로 하는 초고강도 스프링용 선재의 제조방법.
4. The method of claim 3,
the pressure,
A method of manufacturing a wire rod for ultra-high strength spring, characterized in that it is rolled to 4 mm or less for each rolling roll, and the cumulative rolling reduction is 60% or more when the solidification fraction is 0.6 or more.
중량%로, C: 0.5 내지 0.7%, Si: 0.4 내지 0.9%, Mn: 0.3 내지 0.8%, Cr: 0.2 내지 0.6%, P: 0.015% 이하, S: 0.010% 이하, Al: 0.01% 이하, N: 0.01% 이하, O: 0.005% 이하, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,
면적분율로, 템퍼드 마르텐사이트를 90% 이상 포함하며,
길이 방향과 수직한 단면의 중심부 1mm2 면적에서, 중량%로, C > 0.8%, Si > 0.9%, Cr > 0.8% 및 Mn > 0.8% 중 하나 이상을 만족하는 면적의 비율이 5% 이하인 초고강도 스프링용 강선.
By weight%, C: 0.5 to 0.7%, Si: 0.4 to 0.9%, Mn: 0.3 to 0.8%, Cr: 0.2 to 0.6%, P: 0.015% or less, S: 0.010% or less, Al: 0.01% or less, N: 0.01% or less, O: 0.005% or less, the remainder contains Fe and unavoidable impurities,
As an area fraction, it contains 90% or more of tempered martensite,
Seconds in which the proportion of the area satisfying at least one of C > 0.8%, Si > 0.9%, Cr > 0.8%, and Mn > 0.8%, in weight %, in an area of 1 mm 2 at the center of the cross-section perpendicular to the longitudinal direction is 5% or less Steel wire for high-strength springs.
제5항에 있어서,
길이 방향과 수직한 단면에서, 최표면에서부터 깊이 0.5mm 이하의 영역을 제외한 나머지 영역에서의 경도 편차가 25Hv 이하인 초고강도 스프링용 강선.
6. The method of claim 5,
In a cross section perpendicular to the longitudinal direction, a steel wire for ultra-high-strength springs with a hardness deviation of 25Hv or less in the remaining areas except for the area of 0.5mm or less in depth from the outermost surface.
제5항에 있어서,
인장강도는 1750 내지 2200MPa, 단면감소율은 40% 이상인 초고강도 스프링용 강선.
6. The method of claim 5,
A steel wire for ultra-high strength springs with a tensile strength of 1750 to 2200 MPa and a reduction rate of 40% or more.
제1항에 따른 선재를 신선하는 단계;
900 내지 1000℃까지 10초 이내로 가열하는 단계;
고압으로 수냉하는 단계;
400 내지 500℃까지 10초 이내로 가열하여 템퍼링하는 단계; 및
수냉하는 단계;를 포함하는 초고강도 스프링용 강선의 제조방법.

Drawing the wire according to claim 1;
heating to 900 to 1000°C within 10 seconds;
water cooling under high pressure;
Tempering by heating to 400 to 500 ℃ within 10 seconds; and
A method of manufacturing a steel wire for an ultra-high strength spring comprising a; water cooling.

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