KR900006688B1 - 열처리 생략형 열간단조용강 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

열처리 생략형 열간단조용강

제1도는 열간단조용강의 제조공정도((a)는 종래강, (b)는 본 발명강)

제2도는 종래방법(조질처리재)에 따르는 종래강 및 본 발명에 따르는 발명강의 인장강도와 충격치를 나타내는 그래프.

본 발명은 열간단조에 의해 가공되어 연결봉, 샤프트, 볼트 등의 기계구조용 부품으로 사용되는 열처리생략형 열간단조용강에 관한 것이다.

통상, 열간단조에 의해 성형되는 기계구조용 탄소강은 재료를 가열 및 열간단조후 소입(quenching), 소려(Tempering)의 열처리(이하 조질처리)를 실시하여 필요한 강도, 인성을 얻었는데 이러한 조질처리를 행하는 경우 에너지손실, 공정 및 실비의 복잡성이 따르게 된다.

이러한 조질처리를 생략하여 열간단조용강을 제조하는 방법으로는 탄소강강재에 석출경학용 원소인 바나듐(V)을 첨가하여 체조하는 방법이 제안되어 있다. 이 방법에 따르면, 바나듐 원소가 열간단조시에 가열,공냉을 통하여 탄, 질화물의 고용, 석출이 형성되어 강도를 부여하게 된다. 그러나 상기한 종래방법과 같이 석출경화용 원소를 첨가하여 제조되는 강에 있어서는 조질재에 요구되는 강도, 인성의 기계적 특성중 강도는 석출경화용 원소를 첨가함으로써 충분히 반영되지만 인성은 조질재에 비해 열화되는 현상을 보이고 있다.

즉, 카본(C)함유량 0.43%C인 조질재로서 요구되는 강도, 인성의 특성치는 항복강도(Y.S) =50Kg/mm²인장강도(T.S)=70Kg/mm²충격치(2mmU Notch시험편, 시험조건 : 상온)=8Kg-m/cm²이지만 0.43%C의 성분제에 0.1%V를 첨가한 강종은 Y.S=51Kg/mm²,T.S=78Kg/mm²으로 강도는 만족하나 충격치는5Kg/=m/cm²으로 인성을 만족하지 못하게 된다. 따라서 본 발명은 전술의 문제점을 해결하고자 기계구조용 탄소강에 크롬(Cr) 및 텅그스텐(W)을 첨가하여 소입, 소려의 열처리를 생략하면서 조질재의 기계적성질인 강도 및 인성치를 만족시키는 열간단조용강을 제공하고자하는 것이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 C, Si, Mn, Cr, W, T, Al, S, P 및 기타 Fe로 구성된 강재를 통상의 공정으로 선재 및 봉강으로 열간압연하고 1000-1250℃로 가열 유지한 다음 열간단조한 다음, 공냉시켜 제조되는 열처리 생략형 열간단조용강에 있어서, C : 0.33-0.37Wt%(이하, %로 칭함), Si : 0.20-0.30%, Mn : 1.0-1.3%, Cr : 0.08-0.12%, W : 0.35-0.4%, T.Al : 0.01-0.03%, S : 0.03%이하, P : 0.03%이하 및 기타 Fe로 구성되는열처리 생략형 열간단조용강에 관한 것이다.

이하, 상기 화학성분에 대한 한정이유를 설명한다.

탄소(C) : 탄소는 양의 증감에 따라 강도 및 인성에 최대로 영향을 이치는 원소로 본 발명에서는 인성의개선이 중요하여 그 범위를 0.33-0.37%로 하였다.

규소(Si) : 규소는 제강의 탈산에 필요한 원소이면서 강도를 향상시키는 원소이나 많을 경우에는 인성을 저하시키므로 그 범위를 0.20%-0.30%으로 한정하였다.

망간(Mn) : 망간은 규소와 동시 탈산에 필요한 원소이지만 공히 열간가공성을 향상시키는데 극히 효과적이다. 또한 망간은 변태생성조직을 치밀화하여 강도, 연성의 편차를 향상시키여, 특히, 변태생성조직을 균일화하는 원소로서 이를 달성하기 위하여 그 범위를 1.0%-1.3%로 한정하였다.

크롬(Cr) : 크롬은 강도, 연성의 편차를 향상시키는 원소이여 특히 부식환경에 있어서 크롬은 내응력부식성을 높이는 작용을 한다. 그러나, 본 발명에서는 강도는 주로 탄소에 의해 확보하는 것으로하여 그 범위를0.08%-0.12%로 하였다.

텅그스텐(W) : 텅그스텐은 국내에 풍부한 자원을 가진 소재이면서 강재의 냉각시 탄화물의 석출을 안정화시키는 원소이면서 충격치를 개선시킨다. 소정충격치를 얻기위하여 그 범위를 0.35%-0.40%로 한정하었다.

상기한 바와같이, 본 발명은 0.40%-0.48%인 종래강에 비하어 탄소의 양을 0.33%

-0.37%로 낮추어 인성을 개선시키는 반면에, 미량의 합금원소를 첨가하여 탄소항량이 낮아짐에 의해서 저하된 강도를 보강하므로써, 고강도 및 고인성을 갖는 열처리 생략형 열간단조용강을 제공하게 된다.

또한, 본 발명에 있어서 텅그스텐을 첨가하면 고온(1000℃-1250℃)에서 오스테나이트 결정립의 성장이 둔해지고, 공냉시 시멘타이트의 탄화물을 안정화시키면서 Fe₃C의 두께를 두텁게하여 인성을 개선시키게된다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

[실시예]

하기 표 1의 성분을 가진 종래강 및 본 발명강을봉강(선재)으로 열간압연하고, 제 1도(a) 및 (b)에 도시된 공정으로 열간단조용강을 각각 제조하였는데, 본 발명강은 제조공정중 열간단조를 시뮬레이션(Simullation) 한후, 공냉 시켰다.

실제의 열간단조는 강재를 가열받은 상태에서 형상을 변형시키지만 본 발명의 실시예에 있어서는 변형받지 않고 즉, 열간단조공정을 제2도에 표시된 가열온도(1000-1250℃)로 유지한후 공냉시키는 것으로하여열간단조공정을 시뮬레이션 하였다.

이는 통상적인 시뮬레이션 처리방법이고 야금학적으로는 열간단조시의 온도에서 오스테니이트조직이 실제열간단조가공으로 변형을 받아 초기 가열받은 조직보다 적어져 인성면에서는 양호한 성질을 나타내나 본 발명강의 경우는 변형받지 않은 상태이므로 이후 기계적성질의 인성치는 고려해야 한다.

[표 1]

상기와 같이 실시된 비조질형인 본 발명강(No.4,5,6,7,8,9)및 종래강(No.1,2,3)의 기계적성질 즉, 인장강도 및 충격치가 표 1에 표시되어 있다.

또한 본 발명강 및 종래의 기계구조용단소강의 조질처리재(No.1,2포함)의 기계적성질이 가로축은 인장강도, 세로축은 충격치로 표시된 제2도에 나타나 있다.

제1 및 제2도에서 알수 있는 바와같이, SM43C 및 SM45C인 기계구조용탄소강을 조질처리하면 인장강도는 70Kg/mm²이상, 충격치는 8Kg-m/cm²이상이 얻어지는데, 본 발명강재는 시뮬레이션 한 열간단조온도 1000℃ -1250℃에서 인장강도 74-76Kg/mm,²충격치 9-11Kg-m/cm²으로 나타나 조질재의 기계적 성질을 충분히 만족시킴으로 비조질화가 가능하게 된다.

한편, 바나듐을 첨가하는 종래의 비조질강(No.3)은 인장강도는 우수하나 충격치는 현저히 작은 값을 갖게됨을 알 수 있다.

따라서, 본 발명강은 종래의 열간단조용강에서 채택하고 있는 소입, 소려를 생략하고도 소기의 기계적성질을 확보할 수 있어 공정의 간략화, 설비의 간소화 및 에너지절약을 기할 수 있다.

Claims (1)

1. C, Si, Mn, Cr, W, T, Al, S, P 및 기타 Fe로 구성된 강재를 통상의 공정으로 선재 및 봉강으로 열간압연하고 1000-1250℃로 가열 유지한 다음 열간단조한 후, 공냉시켜 제조되는 열처리 생략형 열간단조용강에있어서, 상기 C : 0.33-0.37Wt%(이하, %로 칭함), S : 0.20-0.30%, Mn : 1.0-1.3%, Cr : 0.08-0.12%, W : 0.35-0.4%, T.Al : 0.01-0.03%, S : 0.03%이하, P : 0.03%이하 및 기타 Fe로 구성되는 것을 특징으로 하는 열처리 생략형 열간단조용강.

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