KR920004940B1 - 용접성이 우수한 인장강도 80kg/㎟급 이상의 조질고장력강의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

용접성이 우수한 인장강도 80kg/㎟급 이상의 조질고장력강의 제조방법

제 1 도는 모재의 탄소당량과 인장강도의 상관관계를 나타내는 그래프.

제 2 도는 본 발명재와 비교재의 용접 열영향부 최고경도 값을 나타내는 그래프.

본 발명은 B을 함유하는 인장강도 80kg/㎟급 이상의 저합금 고장력강 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 용접성이 우수한 인장 강도 80kg/㎟급 이상의 조질 고장력강의 제조방법에 관한 것이다. 최근 들어 B첨가에 의한 강의 고장력화 노력은 1940년경에 극미량 B이 강의 소입성을 현저히 향상시킨다는 사실이 알려진 이래 활발히 진행되고 있으며, 미국에서 1960년대에 80kg/㎟급 용접 구조용 고장력강인 Ti강에 B첨가를 실용화시킨 것을 시작으로 B의 소입성 효과에 대한 관심 고조는 세계적인 자원 민족주의(Nationalism)추세에 따라 강의 소입성 확보를 위해 기존에 사용하던 Mn, Cr, Mo, Ni 등 고가이며 전략적인 원소들의 대체 효과 뿐만 아니라 강 제조업체나 시공업체의 원가 절감면에서도 상당한 효과가 따르기 때문에다. B의 소입성을 활용함에 있어서 강의 소입성을 극대화 시키기 위해서는 적정량의 B이 고용상태로 존재해야 하므로 C,N,O등 B와의 친화력이 강한 불순물 원소의 조절과 아울러 이들 원소로부터 B을 보호하기 위한 Al, Ti, Zr등 화합물 형성원소의 적절한 첨가가 동시에 행해져야 하며, 주조-압연-열처리에 이르는 강 제조공정에 있어서도 충분한 주의를 기울이지 않으면 안된다. B을 함유하는 저합금강의 종래 열처리법으로는 압연 또는 단조후 Υ역의 온도로 가열한 후 강제 냉각을 행하는 일반적인 소입처리와 필수성분으로 Al : 0.04-0.15%, B : 0.0005-0.0050%을 함유하는 저합금강을 930-1050℃에서 1차 소입하고 다시 850-950℃로 가열하여 2차 소입처리를 행하는 2회 소입방법이 일본특공(소)53-23767호에 제시되어 있다.

상기 2회 소입방법은 종래 열처리법에 의해 B의 소입성 효과가 충분히 얻어지지 못하므로 1차 처리에서 930-1050℃의 비교적 높은 온도로 가열하여 AIN의 석출을 촉진시켜서 고용 B을확보하고 850-950℃로 1차 처리보다 낮은 온도로 가열하여 강제냉각을 함으로써 강 중에 고용된 B(질화물, 탄화물 및 산화물등의 상태로 존재하지 않는 B)을 구 Υ입계(1차 소입시 형성된 오스테나이트 입계)에 편석시키는 방법이다.

그러나, 상기 2회 소입방법을 적용하는 경우에는 저합금강의 필수성분으로 첨가되는 Al,B,N 등 질화물 형성 원소들에 대한 성분 한정에 주의를 기울이지 않으면 모재의 강도와 인성을 동시에 향상시키기 위한 2회 소입의 효과를 충분히 얻지 못하게 된다.

즉, Al이 0.062%, N이 0.0091%인 저합금강을 2회 소입한 상기 일본특허의 경우 모재의 충격인성은 다소 개선되었지만 강도는 1회 소입시에 비해 오히려 낮은 값을 나타내어 2회 소입에 의한 B의 소입성 효과를 충분히 얻을 수 없게 된다. 따라서, 본 발명은 저합금강에 2회 소입 열처리를 적용함에 있어서, Al, B,N등 B의 소입성 효과와 관련된 성분들의 한정 범위를 정밀하게 관리함으로써 모재의 강도와 인성을 동시에 향상시키고 용접성이 우수한 고강도 저합금강을 제조하고자 하는데 그목적이 있는 것으로서, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 본 발명은 인장강도 80kg/㎟급 이상의 저합금 고장력강을 제조하는데 있어서, 중량%로, Al :0.04% 이하, Ti : 0.005-0.03%, B : 0.0005-0.0030%, N : 0.006% 이하를 필수성분으로 함유하는 저합금 강 슬래브를 통상의 방법으로 열간 압연한 후 950-1050℃로 가열하여 1차 소입처리를 실시하고 이어서 1차 소입보다 낮은 온도인 850-930℃ 온도로 가열하여 2차소입 처리를 행한 다음 통상의 방법으로 소려처리하는 용접성이 우수한 인장강도 80kg/㎟급 이상의 조질 고장력강의 제조방법에 관한 것이다.

이하에서, 본 발명의 성분 조성한정이유 및 열처리 조건에 대해서 상세히 설명한다.

상기 Al은 B의 소입성 효과를 소실하는 것을 방지하는데 필요한 성분으로서 강 중 N의 첨가량과 Ti등여타 질화물 형성원소의 첨가 유무를 고려하여 첨가하지만 N고정에 필요한 Al 수준 이상의 첨가시 알루미나와 같은 개재물의 형성은 물론 광잉의 고용 Al 존재로 강의 강도와 인성이 저하되므로 그 상한을 0.04중량%로(이하"%"라 칭함)로 제한하는 것이 바람직하다.

상기 Ti는 Al보다 우선적으로 질소와 결합하여 B의 소입성 효과를 보호해 주는 원소로서 0.005% 미만에서는 그 효과가 나타나지 않고 0.03%를 초과하면 조대한 Ti계 화합물을 형성하거나 고용상태로 존재하게 되어 강의 인성을 저하시키므로, 0.00 5 % 이상, 0.03% 이하가 바람직하다.

상기 B은 강의 소입성을 증대시키기 위하여 첨가되는 성분으로서, 그 하한은 현저한 소입성 효과가 나타나지 않는 양으로서 0.0005%로 하고 상한은 과잉의 B 화합물 형성에 기인한 열간 취성을 방지하기 위한 양으로서 0.0030%로 한정하는 것이 바람직하다.

상기 N은 AIN, TiN등 질화물 형성원소로서 오스테나이트 결정립 미세화를 통한 강의 인성 개선에 필요한 성분이지만, 0.006% 이상 첨가시 N과 친화력이 강한 B와 결합하여 B 의 소입성이 소실되고 게다가 고용 N양이 증대되어 강의 강도 및 인성을 저하시키므로 그 상한을 0.006%로 제한하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 성분을 필수 성분으로 함유하는 저합금 고장력강을 950-1050℃의 온도로 가열하여 수냉하는 1차 소입처리를 실시한다. 상기 1 차 소입처리는 AIN,TiN의 석출을 촉진시켜 고용 B를 확보하는 처리로서 950℃ 이하에서는 B의 고용이 불충분하고 또 1050℃를 넘는 온도에서는 AIN은 분해되어 Al의 질소 고정효과가 소실되므로 1차 소입처리의 가열온도는 950-1050℃가 바람직하다.

또 상기 온도로 가열된 강 중의 고용 B의 석출을 방지하기 위해서는 상온까지 빨리 냉각시킬 필요가 있다. 상기 1차 소입처리를 실시한 B함유 저합금 고장력강을 1차 소입처리온도에 비해 낮은 온도인 850-930℃로 가열하여 강제 냉각하는 2차 소입처리를 행하게 되는데, 2차 소입처리는 1차 소입처리에서 강 중에 고용된 B을 구 γ(오스테나이트) 입계에 편석시키는 처리로서 850℃ 이하에서는 B의 편석 이동이 둔화되고, Fe₂₃(CB)₆등과 같은 탄 붕화물의 형성으로 인한 열간 취성의 증대가 따르므로 소정의 효과를 얻지 못하여 930℃ 이상 높은 온도에서는 B의 오스테나이트 입계편석이 감소되어 소입성 효과가 감소된다.

따라서, B의 소입성 향상효과를 최대한 발휘시키기 위한 B의 입계편석을 확보하기 위해 2차 소입처리의 가열온도는 850-930℃가 바람직하다.

상기와 같이 2회의 수냉에 의한 소입처리후, 공냉에 의한 소려처리를 행하게 되는데, 이때의 소려처리 조건은 일반적인 인장강도 80kg/㎟급 조질고장력강의 제조시에 행하여지는 통상의 소려처리 조건과 동일하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

[실시예]

하기표 1 과 같이 조성된 강의 슬라브를 통상의 방법으로 열간압연한 후 하기 표2의 열처리법을 적용한 다음 각각에 대한 기계적성질, 즉, 항복강도, 인장강도, 파면천이 온도를 측정하고 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

[표 1]

[표 2]

* 본 발명법 :980℃×60분 수냉(1차 소입), 880℃×20분 수냉(2차 소입), 650℃×70분 공냉(소려처리)

비교법 : 930℃×60분 수냉(소입), 650℃×70분 공냉(소려처리)

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 조성범위에 포함되는 발명강 A 및 B를 본 발명법에 의해 열처리하는 발명재(a,b)는 본 발명의 조성범위를 갖는 발명강 A 및 B를 비교법에 의해 열처리하는 비교재(1-2)와 본 발명의 조성범위를 벗어난 비교강 D를 사용하여 본 발명법 또는 비교법에 의해 열처리하는 비교재(3-4)보다 항복강도 및 인장강도는 크고 파면천이 온도는 낮게 나타나 있음을 알 수 있다.

또한, 본 발명재(a,b)는 종래재(5-6)에 비하여 항복강도 및 인장강도는 거의 비슷하나 파면천이 온도가 더 낮게 나타나 있다.

제 1 도는 상기 표 2의 발명재(a,b), 비교재(3) 및 종래재(5)의 인장강도 값을 탄소당량값에 대하여 나타낸 것으로서 본 발명재(a,b)는 비교재(3) 및 종래재(5)에 비하여 낮은 탄소당량을 지나면서 더 높은 강도수준을 얻을 수 있음을 알 수 있다.

제 2 도는 상기 표 2의 발명재(a,b) 및 비교재(3)에 대하여 용접 경화성을 나타내는 중요한 지수인 용접부 최고경도를 측정하여 그 결과를 나타낸 것이며, 이때의 용접조건은 170A×25V×15cm/min이다.

제 2 도는 나타난 바와 같이, 발명재(a,b)의 최고경도는 각각 Hv310, Hv320 정도로서 비교재(3)의 Hv380에 비해 훨씬 낮은 값을 갖게 된다.

즉, 본 발명재(a,b)가 비교재(3)보다 훨씬 낮은 경화성을 갖기 때문에 용접성이 우수하게 된다.

따라서, 본 발명재(a,b)는 비교재(3)에 비하여, 용접시 각종 균열 방지를 위한 예열온도를 낮출 수 있고 균열 발생에 따른 대형사고의 위험이나 기회손실을 최소화할 수 있으므로 구조물의 경제적 제작이 가능하게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명은 모재의 강도와 인성을 동시에 향상시키고 용접성이 개선되어 강구조물의 사용성능 향상은 물론 용접 작업 공수 및 비용 절감에 상당한 기여를 할 수 있으며 강 제조시 강도 확보를 위해 첨가되는 고가의 합금원소 첨가량을 줄일 수 있어 강의 경제적 제조 측면에서도 유리한 효과를 갖는 것이다.

Claims (1)

1. 인장강도 80kg/㎟급 이상의 저합금 고장력강을 제조하는데 있어서, 중량%로, Al :0.04% 이하, Ti : 0.005-0.03%, B : 0.0005-0.003%, N : 0.06% 이하를 필수성분으로 함유하는 저합금강 슬래브를 통상의 방법으로 열간 압연한후 950-1050℃로 가열하여 1차 소입처리를 실시하고 이어서 1차 소입온도보다 낮은 850-930℃로 가열하여 2차 소입처리를 실시한 다음, 통상의 방법으로 소려처리하는 것을 특징으로 용접성이 우수한 인장강도 80kg/㎟급 이상의 조질 고장력강의 제조방법.

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