KR920008134B1 - 인성이 우수한 열처리 생략형 열간단조용강 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

인성이 우수한 열처리 생략형 열간단조용강

제1도는 종래 및 본 발명에 따르는 열간단조용강의 공정도.

제2도는 종래강과 본 발명에 따르는 발명강의 인장강도 및 충격치를 비교한 그래프.

본 발명은 열처리 생략형 열간단조용강에 관한 것으로, 특히 열간단조에 의해 가공되는 볼트, 샤프트, 연결봉 등에 사용되는 기계산업용 부품에 사용되는 인성이 우수한 열처리 생략형의 열간단조용강에 관한 것이다.

통상 열간단조에 사용되는 기계구조용 탄소강은 강재를 가열(통상온도 : 1100-1250℃)하여 열간단조 성형한 후 켄칭(Quenching), 템퍼링(Tempering)의 열처리를 실시하여(이하, 조직처리) 필요한 강도 및 인성을 확보하였는데 이러한 조질처리는 열처리에 따른 에너지손실, 공정 및 설비의 복잡성이 따르고 재고관리가 문제시 되어왔다. 그래서 최근에는 조질처리를 생략화 하면서 열간단조용 강을 제조하는 방법이 제안되고 있는데 주로 이 방법은 탄소강 강재에 크롬(Cr), 바나듐(V), 티타늄(Ti), 니오비늄(Nb)등을 미량첨가하여 강재를 제조한 후 열간단조 가공온도까지 재가열한 후 열간단조에 의해 성형하고 이후 자연공냉시켜(이하, 비조질처리)조질처리재와 대등한 기계적 성질을 얻고저 하는 것이었다.

그러나 이 비조질처리강은 미량합금원소 첨가에 의한 강도는 조질처리재 보다 향상된 수준을 보이는 반면 인성은 조질처리재에 비해 열화되는 경향을 보이고 있다.

즉 카본(C) 함유량 0.43%C인 조질처리재는 요구되는 강도, 인성치는 인장강도(T.S)는 70kg/㎟, 충격치(2mm V notch 시험편, 시험조건 : 상온)은 8kg.m/㎠이지만, 0.43%C의 성분에 0.1%V을 첨가한 비조질처리재는 인장강도(T.S) 78kg/㎟으로 인장강도는 만족하나 충격치는 5kg.m/㎠으로 인성을 만족하지는 못하고 있다.

따라서 충격치를 보다 개선시키고져 하는 종래의 비조질강으로는 카본(C) 함유량 0.3%C에 0.1% 크롬(Cr) 및 0.1% 바나듐(V)를 첨가한 강을 열간가공 단조가공 온도 1250℃에서 자연공냉시킨 것을 들수 있다. 그러나, 상기 비조질강 역시 인장강도(T.S)는 75kg/㎟, 충격치(2mm V notch, 시험편 두께 : 5mm, 시험편 조건 : 상온)는 7.7Joule으로 나타나 강도는 탄소강의 조질처리보다 개선되나 역시 인성치는 열화되는 현상을 보이는 문제점이 있다.

이에, 본 발명의 목적은 기계구조용 탄소강에 크롬, 바나듐 및 텅스텐을 첨가함으로써, 강도를 열화시키지 않으면서도 인성이 우수한 열처리 생략형 열간단조용강을 제공하고자 하는데 있다.

상기 목적달성을 위해, 본 발명은 C, Si, Mn, Cr, V, W, T-Al, S, P 및 잔부 Fe로 조성된 강재를 열간단조 온도 1150-1250℃까지 가열한 후 열간단조 성형하고 다음 자연공냉시켜 제조되는 열처리 생략형 열간단조용 강에 있어서, 상기 강재가 C : 0.25-0.35%wt%(이하, %로 칭함), Si : 0.20-0.30%, Mn : 1.0-1.5%, Cr : 0.08-0.12%, V : 0.08-0.17%, W : 0.10-0.70%, T-Al : 0.01-0.03%, S : 0.03% 이하, P : 0.03% 이하 및 잔부 Fe로 조성되는 열간단조용강임을 특징으로 한다.

이하, 수치한정 이유에 대해 상세히 설명한다.

탄소(C) : 탄소는 양에 증감에 따라 강도 및 인성에 최대로 영향을 미치는 원소로 본 발명에서는 인성의 개선이 중요하며 그 범위를 0.25-0.35%으로 한정하는 것이 바람직하다.

규소(Si) : 규소는 제강의 탈산에 필요한 원소이면서 강도를 향상시키는 원소이나 많을 경우 인성을 저감시키므로 인장강도를 유지하기 위해 그 범위를 0.20-0.30%으로 한정하는 것이 바람직하다.

망간(Mn) : 망간은 규소와 동시 탈산에 필요한 원소이지만 공히 열간가공성을 향상시키는데 극히 효과적이다. 또한 망간은 변태 생성조직을 치밀화하여 강도, 연성의 편차를 줄이는 동시에 변태 생성조직을 균일화하는 원소로 그 범위를 1.0-1.5%로 하는 것이 바람직하다.

크롬(Cr) : 크롬은 강도를 향상시키는 원소이며 특히 부식환경에 있어서 내응력 부식성을 높이는 작용을 한다. 그러나 본 발명에서는 강도의 증가의 일면으로 그 범위를 0.08-0.12%로 하는 동시에 인성을 저하시키는 농도는 탄소의 범위는 타강종보다 낮춘 것이다.

바나듐(V) : 바나듐은 고온에서 탄질화물의 생성원소로 오스테나이트 결정립미세화로 강도의 증가와 냉각시에 인성을 개선시키는 조직형성을 유도하는 것으로 그 범위를 0.08-0.17%로 하는 것이 바람직하다.

텅스텐(W) : 텅스텐은 국내에 풍부한 자원을 가진 소재이면서 강재의 냉각시 탄화물의 석출을 안정화시키는 원소로 충격치를 개선시킨다. 따라서, 그 범위를 0.10-0.70%로 한정하는 것이 바람직하다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

[실시예]

하기 표 1의 성분을 가진 종래강 및 본 발명강을 봉강 또는 선재로 열간압연하고 제1b도에 도시된 공정으로 열간단조용 강으로 제조하였는데 본 발명강은 이의 열간단조를 모사실험한 후 공냉시켰다. 한편, 제1a도는 종래의 열간단조용강의 제조공정을 나타낸 것이다.

실제의 열간단조는 강재를 가열받은 상태에서 형상을 변형시키지만 본 발명의 실시예는 변형받지 않고 즉 가열온도 1150-1250℃에 유지한 후 공냉시킨 것으로 모사실험 하였다. 이는 통상적인 비교방법이고 야금학적으로는 열간단조시의 온도에서 오스테나이트 조직이 실제 열간단조 가공으로 변형을 받아 초기 가열받은 조직보다 적어도 인성면에서는 양호한 성질을 나타내나 본 발명에서는 변형받지 않은 상태이므로 이후 기계적성질의 인성치는 보다 높아질 것으로 고려된다.

[표 1]

상기와 같이 하여 제조된 본 발명강 및 종래강의 인장강도 및 충격치를 하기 표 1 및 제2도에 나타내었다.

제2a, c도는 종래강 제2a도 및 발명강(1,2,3)의 결과치를 나타낸 것이고 제2b, d도는 종래강 제2b도 및 발명강 (4,5,6)을 나타낸 것이다.

[표 2]

* : 각 온도에서 공냉(열간단조모사실험)

** : 충격시편(Sub Size : 두께 5mm, 2mm V notch, 실험조건 : 상온)

상기 표 1 및 제2도에 의하면, 종래강(a,b)는 단조온도 1250℃에서 인장강도가 각각 75.0, 76.3kg/㎟인 반면에 본 발명강은 이보다 2-3kg/㎟정도 향상되었음을 알 수 있으며, 또한 충격치는 종래강(a,b)는 7.7 및 9.0(Joule)반면에 본 발명강은 1-2.5(Joule)정도 향상되었음을 알 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명은 텅스텐의 첨가에 의해 1150-1250℃온도에서 오스테나이트 결정립의 성장을 둔화시켜 결정립을 미세화 시킴으로써, 종래의 열간단조용강에 비해 강도도 우수하면서 충격치가 개선된 인성이 우수한 열처리 생략형 열간단조용강을 얻게 되는 효과가 있다.

Claims (1)

1. C, Si, Mn, Cr, V, W, T, Fe, S, P 및 기타 Fe로 조성된 강재를 1150-1250℃까지 가열한후 열간단조성형하고 냉각시킨 열처리 생략형 열간단조용강에 있어서, 상기 강재가 중량%로, C : 0.25-0.35%, Si : 0.20-0.30%, Mn : 1.0-1.5%, Cr : 0.08-0.12%, V : 0.08-0.17%, W : 0.10-0.70%, T.Al : 0.01-0.03%, S : 0.03% 이하 및 잔부 Fe로 조성됨을 특징으로 하는 인성이 우수한 열처리 생략형 열간단조용강.