KR850000805B1 - 오오스테나이트 내마모성 강 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

오오스테나이트 내마모성 강

제1도는 공지된 오오스테나이트 내마모성 강내 탄화물의 분포도.

제2도는 본 발명의 시료구조내에 탄화물이 어떻게 조제되는가에 대한 현미경 사진.

본 발명의 새로운 형태의 내마모성강에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 식기, 맨틀, 원추분쇄기용 요면, 죠우분쇄기용 마모면, 레일크로싱(railcrossing)같은 강의 여러가지 용도상에 사용중 균열을 피할 수 있는 전성(展性)을 가지며 11-14% Mn을 함유한 공지된 하드필드강 및 16-23%의 Mn, 1. 1-1. 5% C, 0-4%의 Cr, 0. 1-0. 5%의 Ti를 함유한 미국 특허 제4, 130, 418호에 기술된 강과 비교하여 강의 내마모성을 증가시키고자 한 것이다.

본원 발명에서 확인된 바는 Mn은 고가의 것으로 그 적정량을 찾는 것이 매우 중요한 것으로 Mn 함유범유를 20%로 전후하여 사용할시 가장 좋은 오오스테나이트 내마모성강을 얻을 수 있는 것으로 Mn함유범위를 13 또는 14 혹은 15%로 할시는 오오스테나이트 내마모성강에 있어 그 내마모성의 개량을 가져오지 못하고 있으며, Mn의 함유범위를 25% 이상으로 사용할 시에는 고가인 Mn의 낭비를 초래하게 되므로 본원 발명의 경우 Mn의 함량이 그 적정량인 16-25%로 한정한다.

Mn의 함유범위를 26% 이상으로 할시는 25%의 Mn 사용시보다 고가의 비용을 지불하면서도 그 내마모성 효과는 별로 상승되지 않는 것이므로 결국 낭비적인 것이 되는 것이다.

0.9% 이하의 C를 함유할 시에는 Mn의 내마모성 효과를 심하게 감소시키며, 2. 1% 이상의 C를 함유할 시에는 합금이 매우 심하게 부서지게 되는 것으로 이런 경우 별도로 저급의 Cr과 Si를 사용해야 하는 불편이 따르게 되는 것이고 0. 4% 이하의 Cr은 불충분한 형성을 야기시키는 결과가 되며 5. 1%이상의 Si은 고가의 Mn의 낭비를 가져오게 된다. 그리고, 0. 1% 또는 그 이하의 Si는 불충분한 탄화물의 형성을 야기하여 고밀도의 Mn을 감소시키는 결과를 가져오게 되며, 0.6% 또는 그 이상의 Si는 합금의 특성에 아무런 잇점도 주지 않는 것이며, 기타 Ti와 Mo는 결합하여 내마모성을 개량하고 열에 대한 효과를 감소시키고 만일 저함량의 Ti를 사용할시 Mo는 고순도의 것이어야 하며, Ti와 Mo도 고가의 물질이므로 4. 0의 Mo가 사용될 수 있다. Ti도 역시 고가의 것이므로 0. 5% 이하의 것으로 하여 적절한 합금의 특성을 보유토록 한다. 소정량 이상의 것을 사용할 시에는 고가의 고순도 Mn을 사용해야 하는 불이익적인 원인이 되게 된다.

따라서 본 발명의 새로운 오오스테나이트 강은 하기의 화학적 조성을 가짐을 특징으로 한다.

16-25% Mn 1. 0-2. 0% C 0. 5-5% Cr 0. 2-2. 0% Si 0. 1-0. 5% Ti 0. 3-4. 0% Mo 상기에 부가하여 여러 용도에 따른 전성이 요구되는 양에 따라 내마모성을 더욱 증가시키기 위하여 하기 원소들이 첨가될 수 있는데 즉, Ce, V, Nb(Cb), Sn, W로부터 선택한 0. 5%의 하나나 그 이상의 원소, 최고 5%의 Ni 및 최고 5%의 Cu 또는 다른 탄화물형성 원소가 첨가될 수 있고 나머지는 철이며, 불순물로서 최대 0. 1의 P와 0. 1%의 S가 존재할 수 있다.

상술한 바와 같은 공지의 오오스테나이트 내마모성 강에서 1. 5%C 이상으로 탄소함량을 증가시키면 메짐성이 높은 응력을 받는 용도에 부적합하게 되는 정도까지 물질의 전성을 감소시키게 된다.

높은 탄소함량은 통상적으로 강의 내마모성을 증가시킬지라도 고화 및 냉각중 형성되는 탄화물이 결정입게(grainboundaries)둘레에 석출되어 열처리 공정중 용해를 곤란하게 하며, 이러한 결정입게 탄화물은 물질에 명백한 메짐효과를 갖는다.

본 발명은 티타니움, 크롬 및 기타 탄화물형성 원소들을 함유산 고망간 강에 몰리브덴을 첨가함에 의하여 탄소함량을 1 .5% 이상으로 증가시킬 수 있고 물질의 광범위한 메짐성을 나타냄이 없이 그리고 복잡한 열처리공정을 도입함이 없이 내마모성을 증가시킬 수 있는 예상이의 효과를 나타냄을 발견하였다.

이러한 현상을 나타내는 주요이유는 탄화물이 이러한 형태의 강내에 존재할때 이들은 전성 오오스테나이트 메트릭스내에 복합 및 경질 탄화물의 둥근 소구체로서 미세구조내에서 생성되기 때문인 것으로 보여진다.

그레인(grain) 내면 및 그레인 입게의 소범위에서 일어나는 이러한 둥근 탄화물은 통상의 그레인 입게탄화물막, 피어라이트(peurlite) 및 아시큐라(accicular) 탄화물보다 작은 메짐성을 제공하며 이러한 둥근 탄화물은 물질의 내마모성을 개량시키는 원인이 되는 것이다.

고망간함량 및 티타니움과 크롬첨가에 부가하여 몰르브덴을 함유한 강은 탄소 또는 탄화물을 형성하는 원소의 보다 많은 양을 첨가할 수 있도록 하여 각 원소들의 상대적 함량에 보다 큰 유동성을 제공한다.

본 발명의 새로운 합금에 대한 내마모성을 상세히 설명하기 위하여 시험결과가 다음 표에 제시되어 있다.

[표 1]

새로운 합금의 여러가지 시료(중량%) 및 미국특허 제4, 130, 418호(51, 58 및 4)에 따른 강의 화학적 조성(합금 4가 비교물로서 사용되었다.)

충격 및 마쇄로부터 결과된 새로운 합금의 내마모성을 평가하기 위하여 둥근 돌을 사용한 팬(pan) 기계내에서 시험을 실시하고 시험핀(pin)을 돌로 갈아낸 다음 시간당 중량손실을 기록한다. 평가하고자 하는 시험핀의 칫수를 측정하고 시험전 1100℃에서 열처리된다.

표준 마모율

표준 마모율은 동일한 마모준위에서 시료상의 마모양을 비교물질(합금 4)상의 마모양으로 나누어서 얻는다.

하드필드(Hadfield) 또는 표 1(미국특허 제4, 130, 418호)의 합금 51 및 58 또는 4형태의 공지된 오오스테나이트 내마모성 강내에 존재하는 탄화물의 대표적인 분포를 나타낸 제1도와 비교한 구조내에 남아있는 탄화물은 둥근구형을 갖고 대개 그레인 내면에서 발견되는 합금 19호로부터의 핀시험의 미세구조가 제2도에 나타나 있다.

상기 결과로부터 몰리브덴의 첨가는 내마모성 및 구조내남은 탄화물의 형태를 상당히 개량함을 볼 수 있다. 구조내 탄화물의 형태와 양 및 오오스테나이트 그레인 크기는 조성, 주조의 크기 및 열처리 요인에 따라 변한다.

상기 결과들은 미국특허 제4, 130, 418호(합금 51, 58, 44)에 따른 강들은 본 발명에 따른 합금 17-22보다 약 15-35% 빠르게 마모됨을 나타낸다. 이러한 예상외의 효과는 아마도 몰리브덴의 첨가에 의하여 탄화물의 둥근형태를 이루게 함으로서 합금내 총 탄소함량을 높임에 의하여 이루어진 것 같다.

공지된 바와 같이 하드필드 형태의 합금(11-14% Mn)은 미국 특허 제4, 130, 418호에 따른 강보다 25-40% 높은 마모율을 가지므로 결과적으로 하드필드 형태의 강은 본 발명에 따른 강보다 45-80% 빠르게 마모된다.

내마모성의 더 많은 개량이 가능하나 탄소와 탄화물형성원소의 양이 증가할때 전성이 점차적으로 감소한다. 그러므로 물질의 여러가지 작용응력 및 용도에 따라 이러한 물질이 얼마나 첨가되어야 하는가가 결정되어 내마모성의 최대개량이 이루어질 수 있다.

강철은 Mn 12 하드필드 강과 미국특허 제4, 130, 418호와 유사한 종래의 방법으로 제작된다.

장입물내 몰리브덴의 용해가 보다 신속하게 일어나게 하기 위하여 정련도 공정진행전에 몰리브덴을 합금에 첨가하는 것이 바람직하다.

또한 토출중 또는 그후 티타니움을 래들(ladle)내의 합금에 첨가하는 것이 좋으며 토출류내에 도입되거나 또는 불활성 기체의 방법으로 래들내에 주입되는 저용융점 Fe-Ti를 사용하는 것이 가장 좋다.

주조온도는 가능한한 낮아야 하며 조성 및 주조형태에 따라 변하나 일반적으로 1390℃-1460℃가 바람직하다. 열처리공정은 정확한 조성 및 구조내에 원하는 잔유구형 탄화물의 양에 따라 1050-1150℃의 오오스테나이즈(austenize) 온도를 적용하며 어떤 용도의 이런 합금은 "주조와 같은" 조건을 사용한다.

강에 원하는 미세분산된 탄화물 분포를 얻는데 필요한 종래의 공지된 12% Mn, 2% Mo 오오스테나이트 강에 대한 시간소모 및 비싼 사전 열처리 공정과 비교할때 본 발명의 새로운 강은 많은 장점을 나타낸다.

Claims (1)

1. 중량비로 16-25% Mn, 1. 0-2. 0% C, 0. 5-5. 0% Cr, 0. 2-2. 0% Si, 0. 1-0. 5% Ti, 0. 3-4. 0% Mo인 기본원소로 구성되고, Ce, Sn, V, W, Nb(Cb) 같은 탄화물형성원소중 1종 혹은 2종 이상의 원소를 최대 0. 5%까지 함유하고, 나머지 부분은 Fe와 불가피한 불순물로 구성됨을 특징으로 하여 마모/충격응력이 결합된 응력이 작용될때 우수한 내마모성과 내구성을 갖는 오오스테나이트 강.

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