KR20240096125A - 베어링강 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20240096125A
KR20240096125A KR1020220178466A KR20220178466A KR20240096125A KR 20240096125 A KR20240096125 A KR 20240096125A KR 1020220178466 A KR1020220178466 A KR 1020220178466A KR 20220178466 A KR20220178466 A KR 20220178466A KR 20240096125 A KR20240096125 A KR 20240096125A
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이병갑
김관호
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주식회사 포스코
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
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    • C21D2211/005—Ferrite

Abstract

본 발명의 일측면은 구상화 열처리를 생략할 수 있는 베어링강 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

Description

베어링강 및 그 제조방법{BEARING STEEL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 베어링강 및 그 제조방법에 관한 것이다.
회전하고 있는 기계에 축을 고정하고, 하중을 지지하면서 축을 회전시키는 기계요소로 사용되는 베어링은 일반적으로 0.8중량% 이상의 탄소를 함유하고 있는 과공석강을 이용하여 제조된다. 그런데 이러한 탄소 함유량을 높인 소재의 경우 강도가 높기 때문에, 연화 열처리 없이 직접적인 성형 및 가공이 어렵고, 냉각시 구오스테나이트 결정립계를 따라 석출되는 초석 시멘타이트로 인해 소재의 연성 또는 인성이 낮다. 이러한 원인으로, 베어링용 과공석강은 구상화 등의 추가적 열처리 공정을 통해 소재의 강도를 낮추고, 입계 초석시멘타이트를 구상화하여 사용하여 왔다.
이러한 구상화 열처리는 크게 2가지로 분류되는데, 첫째는 공석온도 이하에서 장시간 가열하여 구상화를 실시하는 방법(Sub-critical Annealing)과, 둘째로 공석온도와 오스테나이트화 온도 사이의 2상 온도 구간에서 가열 후 극서냉하여 구상화 조직을 얻는 방법(Inter-critical Annealing)이 있다.
각 과정별 구상화 진행을 살펴보면 다음과 같다. 구상화 과정은 높은 온도에서 확산에 의하여 주로 이루어지고, 라멜라(lamellar)내 시멘타이트의 결함부 또는 끝부분에서 주로 시작되며, 끝부분과 그 옆의 평평한 계면과의 곡률차에 의한 탄소 농도 구배에 의해 라멜라(lamellar)내 시멘타이트가 분절된 형태를 갖게 되고, 이후 표면 에너지를 줄이기 위해 구상화된다고 알려져 있다.
이와 같이 형성된 구형 입자는, 오스왈드 라이프닝(Ostwald ripening)이론과 유사한 과정을 거쳐 성장하게 되며, 이를 통하여 구상화 조직을 형성한다. 이러한 구상화 과정은 공석변태 온도 직하에서 주로 관찰되며, 초기 조직에서 페라이트로 존재하던 부분은 그대로 페라이트 형상으로 잔존하나, 펄라이트로 존재하던 부분은 페라이트와 구형 시멘타이트로 변화하여 존재하게 되므로, 전체 미세조직은 페라이트와 구형 시멘타이트로 구성된다.
그러나, 위와 같은 구상화열처리를 하게 되면, 많은 열처리 비용 및 생산 시간이 요구되어, 제조원가를 상승시키는 원인이 된다. 또한, 최근 탄소 감축을 위해 에너지 소비를 최소화하는 시대적 요구에 부합되지 않는다.
따라서, 최근에는 구상화열처리를 생략하면서도 충분히 연질화될 수 있는 베어링강의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명의 일측면은 구상화 열처리를 생략할 수 있는 베어링강 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태는 중량%로, C: 0.9~1.1%, Si: 0.15~0.35%, Mn: 0.01~0.50%, P: 0.025% 이하, S: 0.025% 이하, Cr: 1.3~1.6%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 면적%로, 페라이트: 70~95% 및 잔부 구상화 시멘타이트를 포함하는 미세조직을 가지며, 상기 페라이트는 5~8㎛의 평균 결정립 크기를 가지는 베어링강을 제공한다.
본 발명의 다른 실시형태는 중량%로, C: 0.9~1.1%, Si: 0.15~0.35%, Mn: 0.01~0.50%, P: 0.025% 이하, S: 0.025% 이하, Cr: 1.3~1.6%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 빌렛을 A1~Acm에서 가열하는 단계; 상기 가열된 빌렛을 A1~Acm에서 압연하여 강재를 얻는 단계; 및 상기 강재를 A1-15℃이상에서 냉각을 개시하여 0.2℃/초 이하의 냉각속도로 냉각하는 단계;를 포함하고, 상기 가열, 압연 및 냉각시, 하기 관계식 1을 만족하는 베어링강의 제조방법을 제공한다.
[관계식 1] 5000 + 4.9×가열온도(℃) - 3.8×압연온도(℃) - 7.1×냉각개시온도(℃) + 1000×냉각속도(℃/s) ≤ 1000
본 발명의 일측면에 따르면, 구상화 열처리를 생략할 수 있는 베어링강 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발명예 1을 주사전자현미경으로 관찰한 미세조직 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비교예 6을 주사전자현미경으로 관찰한 미세조직 사진이다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 베어링강에 대하여 설명한다. 먼저, 합금조성에 대해서 설명한다. 하기 설명되는 합금조성의 함량은 특별한 언급이 없는 한 중량%를 의미한다.
C: 0.9~1.1%
C는 베어링의 강도를 확보하는 매우 중요한 원소이다. 상기 C의 함량이 0.9% 미만인 경우에는 베어링의 강도와 피로강도가 낮아 베어링 부품으로 사용하기 적합하지 않다. 반면, 상기 C의 함량이 1.1%를 초과하는 경우에는 미용해된 거대 탄화물이 잔존하여 피로강도를 저하시킬 뿐만 아니라 담금질하기 전의 가공성을 저하시킨다. 따라서, 상기 C의 함량은 0.9~1.1%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 C 함량의 하한은 0.91%인 것이 보다 바람직하고, 0.92%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.93%인 것이 가장 바람직하다. 상기 C 함량의 상한은 1.09%인 것이 보다 바람직하고, 1.08%인 것이 보다 더 바람직하며, 1.07%인 것이 가장 바람직하다.
Si: 0.15~0.35%
Si는 고용강화 효과를 발휘하는 원소이다. 상기 Si의 함량이 0.15% 미만인 상술한 효과가 충분하지 않아 원하는 강도를 확보하기 어려울 수 있다. 반면, 상기 Si의 함량이 0.35%를 초과하는 경우에는 탄소와의 자리경쟁 반응에 따라 탈탄이 일어날 우려가 있다. 또한, 담금질하기 전 소재를 냉간가공할 시 Si 함량이 증가할수록 가공량에 따라 소재의 강도가 급격히 상승하여 가공성을 저하시킬 뿐만 아니라 중심편석이 증가하는 문제가 있다. 따라서, 상기 Si의 함량은 0.15~0.35%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Si 함량의 하한은 0.16%인 것이 보다 바람직하고, 0.17%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.18%인 것이 가장 바람직하다. 상기 Si 함량의 상한은 0.34%인 것이 보다 바람직하고, 0.33%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.32%인 것이 가장 바람직하다.
Mn: 0.01~0.50%
상기 망간은 강의 소입성을 개선하여 강도를 확보하는데 중요한 원소이다. 상기 Mn의 함량이 0.01% 미만인 경우에는 상기 효과를 충분히 확보할 수 없다. 반면, 상기 Mn의 함량이 0.50%를 초과하는 경우에는 가공성이 저하될 뿐만 아니라 중심편석 및 피로수명에 악영향을 미치는 MnS의 석출이 증가하는 문제가 있다. 따라서, 상기 Mn의 함량은 0.01~0.50%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Mn 함량의 하한은 0.02%인 것이 보다 바람직하고, 0.03%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.04%인 것이 가장 바람직하다. 상기 Mn 함량의 상한은 0.49%인 것이 보다 바람직하고, 0.48%인 것이 보다 더 바람직하며, 0.47%인 것이 가장 바람직하다.
P: 0.025% 이하
P은 결정립계에 편석되어 강재의 인성을 저하시키는 원소이다. 따라서, 그 함량을 적극적으로 제한하는 것이 보다 바람직하다. 다만, 제강과정 등의 부하를 고려할 때 그 함량을 0.025% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
S: 0.025% 이하
S은 강의 피삭성을 높이는 작용을 하지만, 인과 마찬가지로 입계에 편석되어 인성을 저하시킬 뿐만 아니라 Mn과 결합하여 유화물을 형성함으로써 피로수명을 저하시키는 악영향을 미치므로 그 함량을 제한하는 것이 바람직하다. 다만, 제강과정 등의 부하를 고려할 때 그 함량을 0.025 중량% 이하로 하는 것이 바람직하다.
Cr: 1.3~1.6%
Cr은 강의 소입성을 개선하여 경화능을 부여하며, 강의 조직을 미세화하는데 효과적인 원소이다. 상기 Cr의 함량이 1.3% 미만인 경우에는 상기 효과를 충분히 확보할 수 없다. 반면, 상기 Cr의 함량이 1.6%를 초과하는 경우에는 상기 효과가 포화되어 생산성이 저하된다. 따라서, 상기 Cr의 함량은 1.3~1.6%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 Cr 함량의 하한은 1.31%인 것이 보다 바람직하고, 1.32%인 것이 보다 더 바람직하며, 1.33%인 것이 가장 바람직하다. 상기 Cr 함량의 상한은 1.59%인 것이 보다 바람직하고, 1.58%인 것이 보다 더 바람직하며, 1.57%인 것이 가장 바람직하다.
나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.
본 발명의 베어링강은 면적%로, 페라이트: 70~95% 및 잔부 구상화 시멘타이트를 포함하는 미세조직을 가지는 것이 바람직하다. 본 발명은 페라이트 및 구상화 시멘타이트 2상 조직을 가짐으로써, 240Hv 이하의 경도를 확보할 수 있어 냉간단조가 가능해져, 구상화 열처리를 생락할 수 있다. 한편, 상기 페라이트의 분율이 70% 미만인 경우에는 구상화 시멘타이트의 분율 증가로 인해 경도가 크게 증가하여 성형성이 저하되는 단점이 있고, 95%를 초과하는 경우에는 충분한 강도를 확보하기 어렵다는 단점이 있다. 따라서, 상기 페라이트의 분율은 70~95%의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 페라이트 분율의 하한은 71%인 것이 보다 바람직하고, 72%인 것이 보다 더 바람직하며, 73%인 것이 가장 바람직하다. 상기 페라이트 분율의 상한은 94%인 것이 보다 바람직하고, 93%인 것이 보다 더 바람직하며, 92%인 것이 가장 바람직하다.
상기 페라이트는 5~8㎛의 평균 결정립 크기를 가지는 것이 바람직하다. 상기 페라이트의 평균 결정립 크기가 5㎛ 미만인 경우에는 소재의 강도가 증가하여 냉간단조시 가공성이 열위하며, 8㎛를 초과하는 경우에는 결정립계를 따라 확산되는 탄소의 속도가 감소하여 재생펄라이트 출현에 의해 소재의 강도가 증가하는 단점이 있다. 따라서, 상기 페라이트의 평균 결정립 크기는 5~8㎛의 범위를 갖는 것이 바람직하다. 상기 페라이트의 평균 결정립 크기의 하한은 5.1㎛인 것이 보다 바람직하고, 5.2㎛인 것이 보다 더 바람직하며, 5.3㎛인 것이 가장 바람직하다. 상기 페라이트의 평균 결정립 크기의 상한은 7.9㎛인 것이 보다 바람직하고, 7.8㎛인 것이 보다 더 바람직하며, 7.7㎛인 것이 가장 바람직하다.
이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 베어링강의 제조방법에 대하여 설명한다.
우선, 전술한 합금조성을 갖는 빌렛을 A1~Acm에서 가열한다. 일반적으로 과공석강의 경우에는 오스테나이트 단상역에서 가열을 실시한 뒤, 상기 가열된 빌렛을 단상역 혹은 이상역 온도에서 압연을 실시한다. 그러나, 이 경우에는 선재 압연후 서냉을 실시하여도 본 발명에서 얻고자 하는 페라이트와 구상세멘타이트 복합조직이 아닌 펄라이트 조직이 형성되는 단점이 있다. 이에 따라, 본 발명에서는 빌렛을 A1~Acm에서 가열하는 것을 특징으로 한다. 상기 가열은 빌렛 내 미용해 시멘타이트 입자의 균일한 잔류를 유도하기 위한 것이다. 상기 가열 온도가 Acm을 초과하는 경우에는 오스테나이트 결정립이 조대화되어 물성이 열화되는 문제가 있다. 또한, 시멘타이트 시드(Cementite seed)가 남지 않거나 남아 있더라도 시멘타이트 시드의 개수가 현저히 적어, 후속되는 압연 후 극서냉을 행하여도 시멘타이트 시드가 충분치 않음에 따라, 냉각시 탄소 원자가 확산해 들어가 성장할 입자들이 없기 때문에 탄소 원자들은 펄라이트 조직의 판상 시멘타이트인 재생 펄라이트를 형성하게 되어, 구상화 시멘타이트를 확보하는데 어려움이 있다. 반면, 가열 온도가 A1 미만인 경우에는 시멘타이트 시드의 개수가 과도하게 형성됨에 따라 구상화 탄화물의 개수가 많아져 소재의 강도가 상승하기 때문에 후속되는 공정에서 가공이 어렵다.
상기 가열 후 하기 압연 전, 상기 빌렛은 1.0개/㎛2 이상의 구상화 시멘타이트 시드를 포함할 수 있다. 이를 통해, 선재압연 후 서냉시 오스테나이트 내에 용체화되어 있는 탄소가 시멘타이트 시드로 확산하여 구상화 미세조직을 얻는 효과를 발휘할 수 있다. 상기 구상화 시멘타이트 시드의 개수가 1.0개/㎛2 미만인 경우에는 상기 탄소의 확산거리가 증가함으로써 더 느린 서냉적용이 필요하여 경제적으로 불리하며, 일부 재생펄라이트가 생성되어 경도가 240Hv를 초과하는 단점이 있을 수 있다.
이후, 상기 가열된 빌렛을 A1~Acm에서 압연하여 강재를 얻는다. 상기 압연온도가 Acm을 초과하는 경우에는 상기 가열시 생성되었던 구상화 시멘타이트 시드가 용해되어 서냉을 적용하여도 재생 펄라이트가 형성되어 성형성이 저하된다. 상기 압연 온도가 A1 미만인 경우에는 빌렛에 펄라이트가 형성된 후 압연되기 때문에 전위가 생성됨에 따라 가공경화가 발생하여 성형성이 저하된다.
이후, 상기 강재를 A1-15℃이상에서 냉각을 개시하여 0.2℃/초 이하의 냉각속도로 냉각한다. 상기 냉각개시온도가 A1-15℃미만일 경우에는 펄라이트가 일부 생성되면서 구상화가 이루어지기 때문에 페라이트와 구상화 시멘타이트 외에 재생 펄라이트가 형성되고, 이로 인해, 성형성이 저하된다. 또한, 상기 냉각속도가 0.2℃/초를 초과하는 경우에는 냉각시 탄소 원자들이 시멘타이트 시드로 확산할 시간이 부족하여 페라이트+구상 탄화물 조직과 더불어 재생 펄라이트 조직이 형성되고, 이로 인해, 성형성이 저하된다.
한편, 본 발명에서는 상기 가열, 압연 및 냉각시, 하기 관계식 1을 만족하는 것이 바람직하다. 하기 관계식 1을 만족함으로써 재생 펄라이트 또는 펄라이트의 형성을 억제하여 240Hv 이하의 경도를 갖는 베어링강을 제조할 수 있다. 또한, 낮은 경도 확보를 통해 구상화 열처리를 생략할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
[관계식 1] 5000 + 4.9×가열온도(℃) - 3.8×압연온도(℃) - 7.1×냉각개시온도(℃) + 1000×냉각속도(℃/s) ≤ 1000
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.
(실시예)
하기 표 1의 합금조성을 갖는 빌렛을 준비한 뒤, 하기 표 2에 기재된 조건으로 가열, 압연 및 냉각을 실시하여 베어링강을 제조하였다. 이와 같이 제조된 베어링강에 대하여 미세조직 및 경도를 측정한 뒤, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 아울러, 상기 제조된 베어링강에 대하여 가열 후 압연 전의 상태일 때 구상화 시멘타이트의 개수를 측정하기 위하여, 상기 가열 후 담금질을 실시한 뒤, 구상화 시멘타이트의 개수를 측정하여 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
미세조직의 종류 및 분율은 시편에 대하여 임의의 10곳을 3000배의 주사전자현미경으로 촬영하고, 이미지 분석을 이용하여 평균값으로 측정하였으며, 페라이트 평균 결정립 크기는 주사전자현미경을 이용하여 시편을 촬영한 후 ASTM E 112의 Circular intercept법을 활용하여 측정하였다.
경도는 비커스경도계를 활용하여 1kg 하중으로 측정하였다.
구상화 시멘타이트의 개수는 시편에 대하여 임의의 10곳을 15000배의 주사전자현미경으로 촬영하고, 이미지 분석을 이용하여 미세조직 중 페라이트와 구상화 시멘타이트를 구분한 뒤, 구상화 시멘타이트의 개수를 평균값으로 측정하였다.
강종No. 합금조성(중량%)
C Si Mn P S Cr
발명강1 0.98 0.2 0.25 0.004 0.012 1.42
발명강2 1.06 0.15 0.04 0.011 0.008 1.51
발명강3 1.05 0.24 0.1 0.012 0.013 1.36
발명강4 1.01 0.18 0.12 0.004 0.013 1.39
발명강5 0.95 0.34 0.49 0.009 0.010 1.59
비교강1 0.45 0.18 0.09 0.005 0.013 1.57
비교강2 1.09 1.23 0.32 0.011 0.006 1.41
발명강6 1.07 0.28 0.11 0.002 0.003 1.46
발명강7 1.01 0.16 0.11 0.007 0.011 1.33
발명강8 0.93 0.21 0.09 0.012 0.001 1.44
발명강9 1.05 0.18 0.05 0.012 0.008 1.6
구분 강종No. A1
(℃)		 Acm
(℃)		 가열온도
(℃)		 압연온도
(℃)		 냉각개시온도
(℃)		 냉각속도
(℃/sec)		 관계식 1
발명예1 발명강1 749 900 835 814 793 0.04 408
발명예2 발명강2 750 931 839 793 770 0.08 710.7
발명예3 발명강3 750 919 839 779 739 0.09 994
발명예4 발명강4 747 911 814 779 738 0.07 858.6
발명예5 발명강5 748 902 827 789 733 0.05 899.8
비교예1 비교강1 763 - 806 757 749 0.04 794.9
비교예2 비교강2 767 951 816 772 754 0.08 791.4
비교예3 발명강6 749 927 930 784 745 0.03 1318.3
비교예4 발명강7 745 904 820 713 731 0.02 1138.5
비교예5 발명강8 752 894 809 771 705 0.07 1098.8
비교예6 발명강9 752 931 839 795 740 0.23 1066.1
[관계식 1] 5000 + 4.9×가열온도(℃) - 3.8×압연온도(℃) - 7.1×냉각개시온도(℃) + 1000×냉각속도(℃/s)
구분 미세조직
(면적%)		 페라이트 평균 결정립 크기
(㎛)		 구상화 시멘타이트 시드 개수
(개/㎛2)		 경도
(Hv)
발명예1 78%F+22%구상화Fe3C 6.4 4.3 220
발명예2 77%F+23%구상화Fe3C 5.9 3.9 221
발명예3 77%F+23%구상화Fe3C 5.6 3.8 228
발명예4 79%F+21%구상화Fe3C 5.4 5.7 222
발명예5 78%F+22%구상화Fe3C 5.7 4.6 227
비교예1 45%F+55%P 8.9 0 216
비교예2 74%F+26%구상화Fe3C 6.1 5.3 253
비교예3 0.8%F+99.2%P 9.3 0 352
비교예4 63%F+25%P+12%구상화Fe3C 4.2 5.1 323
비교예5 69%F+14%P+17%구상화Fe3C 4.6 5.8 281
비교예6 72%F+9%P+19%구상화Fe3C 4.5 3.2 263
F: 페라이트, 구상화Fe3C: 구상화 시멘타이트, P: 펄라이트
상기 표 1 내지 3을 통해 알 수 있듯이, 본 발명의 합금조성 및 제조조건을 만족하는 발명예 1 내지 5의 경우, 본 발명이 제안하는 미세조직 및 구상화 시멘타이트 시드 개수를 만족함에 따라 240Hv 이하의 경도를 확보하고 있음을 알 수 있다.
반면, 비교예 1의 경우, C 함량이 0.45%로서 아공석강에 해당되어 본 발명의 합금조성을 만족하지 않아 이상역 가열시 미세조직이 오스테나이트와 페라이트로 이루어지기 때문에 구상화 시멘타이트 시드가 생성되지 않아 서냉을 적용했음에도 불구하고 페라이트와 펄라이트로 이루어지는 미세조직이 형성되었고, 페라이트의 평균 결정립 크기 또한 본 발명의 조건을 만족하지 않음을 알 수 있다.
비교예 2의 경우, Si 함량이 1.23%로서 본 발명의 합금조성을 만족하지 않아 과도한 고용강화 효과로 인해 경도가 높은 수준임을 알 수 있다.
비교예 3의 경우, 가열온도가 930℃로서 Acm 온도 보다 높음에 따라 페라이트와 펄라이트로 이루어지는 미세조직을 가지게 되고, 페라이트의 평균 결정립 크기 또한 본 발명의 조건을 만족하지 않아 경도가 높은 수준임을 알 수 있다.
비교예 4의 경우, 압연온도가 713℃로서 A1 온도 보다 낮음에 따라 이미 펄라이트가 생성된 시점에서 압연이 이루어지게 되어 페라이트와 구상화 시멘타이트 외에 분절된 형태의 펄라이트가 일부 형성된 미세조직이 형성되었고, 페라이트의 평균 결정립 크기 또한 본 발명의 조건을 만족하지 않아 경도가 높은 수준임을 알 수 있다.
비교예 5의 경우, 냉각시작온도가 705℃로서 A1-15℃보다 낮음에 따라 펄라이트가 일부 생성된 시점에서 서냉이 시작되어 페라이트와 구상화 시멘타이트 외에 펄라이트가 혼재되어 있는 미세조직이 형성되었고, 페라이트의 평균 결정립 크기 또한 본 발명의 조건을 만족하지 않아 경도가 높은 수준임을 알 수 있다.
비교예 6의 경우, 냉각속도가 0.2℃/sec를 초과함에 따라 일부 탄소가 구상화 탄화물 시드로 확산하지 못하여 재생 펄라이트가 형성되었고, 페라이트의 평균 결정립 크기 또한 본 발명의 조건을 만족하지 않아 경도가 높은 수준임을 알 수 있다.
도 1은 발명예 1을 주사전자현미경으로 관찰한 미세조직 사진이고, 도 2는 비교예 6을 주사전자현미경으로 관찰한 미세조직 사진이다. 도 1 및 2를 통해 알 수 있듯이, 발명예 1의 경우 본 발명이 얻고자 하는 적정 분율의 페라이트와 구상화 시멘타이트가 혼재된 미세조직을 가지고 있는 반면, 비교예 6의 경우 페라이트와 구상화 시멘타이트 외에 펄라이트가 형성되어 있음을 알 수 있다.

Claims (4)

  1. 중량%로, C: 0.9~1.1%, Si: 0.15~0.35%, Mn: 0.01~0.50%, P: 0.025% 이하, S: 0.025% 이하, Cr: 1.3~1.6%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    면적%로, 페라이트: 70~95% 및 잔부 구상화 시멘타이트를 포함하는 미세조직을 가지며,
    상기 페라이트는 5~8㎛의 평균 결정립 크기를 가지는 베어링강.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 베어링강은 240Hv 이하의 평균 경도값을 가지는 베어링강.
  3. 중량%로, C: 0.9~1.1%, Si: 0.15~0.35%, Mn: 0.01~0.50%, P: 0.025% 이하, S: 0.025% 이하, Cr: 1.3~1.6%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 빌렛을 A1~Acm에서 가열하는 단계;
    상기 가열된 빌렛을 A1~Acm에서 압연하여 강재를 얻는 단계; 및
    상기 강재를 A1-15℃이상에서 냉각을 개시하여 0.2℃/초 이하의 냉각속도로 냉각하는 단계;를 포함하고,
    상기 가열, 압연 및 냉각시, 하기 관계식 1을 만족하는 베어링강의 제조방법.
    [관계식 1] 5000 + 4.9×가열온도(℃) - 3.8×압연온도(℃) - 7.1×냉각개시온도(℃) + 1000×냉각속도(℃/s) ≤ 1000
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 가열 후 압연 전, 상기 빌렛은 1.0개/㎛2 이상의 구상화 시멘타이트 시드를 포함하는 베어링강의 제조방법.
KR1020220178466A 2022-12-19 베어링강 및 그 제조방법 KR20240096125A (ko)

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