WO2013100613A1 - 피삭성과 연성이 우수한 내마모 오스테나이트계 강재 및 그의 제조방법 - Google Patents

피삭성과 연성이 우수한 내마모 오스테나이트계 강재 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

중량%로, 8~15%의 망간(Mn), 23%<33.5C-Mn≤37%의 관계를 충족하는 탄소(C), 1.6C-1.4(%)≤Cu≤5%를 만족하는 구리(Cu), 황(S): 0.03~0.1%, 칼슘(Ca): 0.001~0.01%, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는, 피삭성과 연성이 우수한 내마모 오스테나이트계 강재 및 그의 제조방법이 제공된다. 본 발명에 따르면, 강재 내부의 탄화물 형성을 억제하여 강재의 열화를 방지하고, 내마모성 충분히 확보하여 부식환경에서도 긴 수명으로 사용 가능한 피삭성이 우수한 강재를 제공할 수 있다.

Description

【명세서】
【발명의 명칭】
피삭성과 연성이 우수한 내마모오스테나이트계 강재 및 그의 제조방법
【기술분야】
본 발명은 피삭성과 연성이 우수한 내마모 오스테나이트계 강재 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
【배경기술】
광산 산업， 오일 및 가스 산업 (Oil and Gas Industries)의 성장에 따라 채굴， 수송, 및 정제 과정에서 사용 강재의 마모가 큰 문제점으로 대두되고 있다. 특히 최근 석유를 대체할 화석 연료로 오일 샌드 (Oil Sands)에 대한 개발이 본격화 됨에 따라 오일, 자갈, 모래 등이 포함된 슬러리에 의한 강재 마모는 생산 비용의 증가를 일으키는 중요한 원인으로 지적되고 있으며 이에 따라 내마모성이 우수한 강재의 개발 및 적용에 대한 수요가크게 증가하고 있다. 기존의 광산 산업에서는 내마모성이 우수한 해드필드 (Hadfield)강아 주로 사용되어 왔다. 상기 해드필드강은 망간 함량이 높은 고강도 강으로서， 이러한 강재의 내마모성을 높이기 위해 높은 함량의 탄소를 함유시키고 망간을 다량 포함시켜 오스테나이트 조직 및 마모 저항성을 증가시키려는 노력이 꾸준히 진행되어 왔다. 그러나 해드필드강의 높은 탄소 함량은 오스테나이트 입계를 따라 네트웍 형태의 탄화물을 고온에서 생성시켜 강재의 물성， 특히 연성을 급격히 저하시킨다. 이러한 네트웍 형태의 탄화물 석출을 억제하기 위해 고온에서 용체화 처리를 하거나 혹은 열간가공 후 상온으로 급넁시켜 고망간강을 제조하는 방법이 제시되었다. 그러나 강재의 두께가두꺼운 경우에는 급넁에 의한 탄화물 억제의 효과가 층분하지 않으며， 그 외에도 용접이 필수적으로 수반되는 경우에는 용접 후 넁각속도의 조절이 곤란하기 때문에 이러한 네트웍 형태의 탄화물 석출을 억제하기 힘들며, 이로 인해 강재의 물성이 급격히 열화되는 문제점이 발생하게 된다. 또한， 고망간강의 잉곳 또는 주편은 응고 중 망간 및 탄소 등의 합금원소에 의한 편석이 필연적으로 발생하고 이는 열간압연 등의 후 가공시 더욱 악화되어 결국 최종제품에서 심화된 편석대를 따라 탄화물의 부분적 석출이 네트웍 형태로 발생하여 결국 미세조직의 블균일성을 조장하고 물성을 열화시키는 결과를 가져온다. 내마모성 향상을 위해서는 탄소의 함량을 증가시키 것이 필수적이며 이로 인한 탄화물 석출에 의한 물성 열화를 방지하기 위해 망간 함량을 증가시키는 것이 일반적인 방법이 될 수 있으나 이는 결국 합금량과 제조단가의 상승을 초래하게 될 뿐이다. 또한， 상기 망간 첨가로 인해' 일반 탄소강 대비 내식성의 저하 » 가져오게 되므로， 내식성이 요구되는 분야로의 적용에 제한이 있을 수 있다. 또한， 오스테나이트계 고망간강은 높은 가공 경화로 인해 피삭성이 열위하며 이는 절삭 공구 수명을 감소시키고 이로 인한 공구 비용 증가 및 공구의 교체에 관련된 휴지 기간 증가 등 생산 비용을 감소시키는 문제가 있다.
【발명의 상세한 설명】 【기술적 과제】
본 발명의 일 측면은 탄화물 생성을 효과적으로 억제하여 괴삭성， 연성 및 내마모성이 향상된 오스테나이트계 강재 및 그의 제조방법을 제시하고자 한다.
그러나， 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
【기술적 해결방법】
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여， 본 발명의 일 측면은， 증량 %로, 8~15¾>의 망간 (Mn), 23%<33.5C-Mn<37¾의 . 관계를 . 층족하는 탄소 (C), 1.6C- 1.4(¾)≤Cu≤5%를 만족하는 구리 (Cu)， 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는， 피삭성과 연성이 우수한 내마모 오스테나이트계 강재를 제공한다. 본 발명의 다른 측면은， 중량 %로ᅳ 8~15%의 망간 (Mn), 23%<33.5C-Mn≤37%의 관계를 층족하는 탄소 (C), 1.6C-1.4(¾)≤Cu≤5%를 만족하는 구리 (Cu), 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 1050~1250°C의 온도로 재가열하는 단계; 8(xrc~io5(rc의 온도로 마무리열간압연하여 강판을 제조하는 단계; 및 상기 열간압연된 강판을 10~100°C/s의 넁각속도로 600°C이하가 되도톡 넁각하는 단계를 포함하는, 피삭성과 연성이 우수한 내마모 오스테나이트계 강재의 제조방법을 제공한다.
【유리한 효과】
본 발명에 의하면， 강재 내부의 탄화물 형성을 억제하여 강재의 열화를 방지하고, 내마모성 층분히 확보하여 부식환경에서도 긴 수명으로 사용 가능한 강재를 제공할 수 있다.
【도면의 간단한 설명]
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 망간과 탄소와의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강재 내부의 미세조직을 관찰한사진이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 황 함량과 피삭상과의 관계를 나타낸 그래프이다.
【발명의 실시를 위한 형태】
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 피삭성과 연성이 우수한 내마모 오스테나이트계 강재 및 그의 제조방법을 상세히 설명한다. 본 발명자들은 강재가 높은 마모성을 가지면서도 탄화물에 의한 연성 저하의 문제를 일으키지 않으며 또한 피삭성을 향상시키기 위해서는 강재의 성분을 적절히 제어할 필요가 있음을 확인하고 본 발명에 이르게 되었다. 즉, 본 발명은 내마모성을 확보하기 위하여 망간과 탄소를 첨가하되, 탄소에 의한 탄화물 형성을 최소화하기 위하여 망간의 함량에 따른 탄소 함량을 조절할 뿐만 아니라， 추가적인 원소 첨가에 의하여 탄화물 형성을 적극 억제함으로써 내마모성은 물론, 연성도 층분히 확보함과 동시에 칼슘 및 황의 함량을 조절하여 오스테나이트계 고망간강의 피삭성을 현저히 개선시키는 강재의 조성을 도출하기에 이르렀다. ᅳ 이에 본 발명의 강재는 중량 %로， 8~15¾의 망간 (Mn), 23%<33.5C-Mn≤37%의 관계를 충족하는 탄소 (C), 1.6C-1.4 O≤Cu≤5¾를 만족하는 구리 (Cu), 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 조성을 가질 수 있다. 상기 각 성분의 수치 한정 이유를 설명하면 다음과 같다. 이하， 각 성분의 함량 단위는 특별히 언급하지 않은 경우에는 중량 %임에 유의할 필요가있다. 망간 (Mn): 8-15%
망간은 본 발명과 같은 고망간강에 첨가되는 가장 중요한 원소로서, 오스테나이트를 안정화시키는 역할을 하는 원소이다. 본 발명에서 주 조직으로 오스테나이트를 얻기 위해서는 망간이 8% 이상 포함되는 것이 바람직하다. 즉， 망간의 함량이 8% 미만인 경우에는 페라이트가 형성되어 오스테나이트 조직을 충분히 확보할 수 없다. 또한， 망간의 함량이 15%를 초과하는 경우에는 망간 첨가로 인한 내식성 저하， 제조 공정상의 어려움， 제조단가 상승 등의 문제점이 있으며 인장 강도를 감소시켜 가공 경화가 감소되는 단점이 있다. 탄소 (C)： 23%<33.5C-Mn < 37%
탄소는 오스테나이트를 안정화시켜 상온에서 오스테나이트 조직을 얻올 수 있도록 하는 원소로서， 강재의 강도를 증가시키며， 특히 오스테나이트 내부에 고용되어 가공 경화를 증가시켜 높은 내마모성을 확보하기 위한 가장 중요한 원소이다. 그러나， 상술한 바와 같이 탄소가 불층분하게 첨가될 경우에는 오스테나이트 안정도가 부족하여 마르텐사이트가 형성되거나 혹은 오스테나이트의 가공경화가 작아 층분한 내마모성을 얻기 어려우며， 반대로 탄소의 함량이 과다할 경우에는 탄화물 형성을 억제하기 어렵다.
따라서， 본 발명에서 탄소의 함량은 탄소 및 기타 함께 첨가되는 원소들과의 관계에 주의하며 결정하는 것이 바람직한데， 이를 위하여 본 발명자가 발견한 탄화물 형성에 대한 탄소와 망간의 관계를 도 1에 나타내었다. 탄화물은 탄소로 인하여 형성되는 것이나， 탄소가 독립적으로 탄화물의 형성에 영향 미치는 것이 아니라, 망간과 복합적으로 작용하여 그 형성경향에 영향을 미치는 것이다. 도
1에서 망간과의 관계에서 적정 탄소 함량을 나타내었다.
탄화물 형성을 방지하기 위해서는 다른 성분이 본 발명에서 규정하는 범위를 층족한다는 전제하에 33.5C-Mn(C, Mn은 각 성분의 함량을 중량 % 단위로 나타낸 것임)의 값을 37이하로 제아하는 것이 바람직하다. 이는 도면의 평행사변형 영역의 경사진 오른쪽 경계를 의미한다. 33.5C-Mn이 상기 37을 초과할 경우에는 강재의 연성에 악영향을 미칠 정도로 탄화물이 생성될 우려가 있다. 다만， 탄소 함량이 너무 낮을 경우 즉， 33.5C_Mn이 23미만일 경우에는 강재의 가공 경화에 의한 내마모성 향상 효과를 얻을 수 .없다. 따라서， 상기 33.5C-Mn는 23이상인 것이 바람직하다. 결론적으로， 본 발명에서 탄소는 23<33.5C-Mn≤37을 만족하도록 첨가하는 것이 바람직하다.
구리 (Cu): 1.6C-1.4(%)<Cu<5%
구리는 탄화물 내 고용도가 매우 낮고 오스테나이트 내 확산이 느려서 오스테나이트와 탄화물 계면에 농축되는 경향이 있다. 그 결과 미세한 탄화물의 핵이 생성될 경우 그 주위를 둘러싸게 됨으로써 탄소의 추가적인 확산에 따른 탄화물 성장이 늦어지게 되며， 결국 탄화물 생성 및 성장이 억제되게 된다. 따라서， 본 발명에서는 이러한 효과를 얻기 위하여 구리를 첨가한다. 이러한 구리의 첨가량은 독립적으로 결정되는 것이 아니라 탄화물의 생성경향에 따라 결정되는 것이 바람직하다. 즉, 구리의 함량은 1.6C-1.4중량 % 이상으로 정하는 것이 탄화물 생성 억제에 유리하다. 구뫼의 함량이 1.6C-1.4 미만인 경우 탄소에 의한 탄화물 형성을 억제하기 힘들며, 구리의 함량이 5중량 %를 초과하는 경우에는 강재꾀 열간가공성을 저하시키는 문제점이 있으므로， 상한은 5중량 ¾>로 제한하는 것이 바람직하다. 특히, 본 발명에서 내마모성 향상을 위해 첨가되는 탄소 함량을 고려할 때에는 상기 탄화물 생성 억제 효과를충분하 얻기 위해서는 0.3중량 ¾> 이상 첨가되는 것이 바람직하고， 보다 바람직하게는 2중량 % 이상 첨가될 경우 상기 효과를 극대화하기에 더욱 효과적이다. 본 발명의 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 강재는 상기 성분에 더하여 피삭성을 개선하기 위하여 황 (S) 및 을 칼슘 (Ca)을 추가로 포함할 수 있다. 황 (S): 0.03-0.1% 황은 일반적으로 망간과 함께 첨가되어 화합물인 황화망간을 형성하여 절삭 가공시 쉽게 절단， 분리되어 절삭성을 향상시키는 원소로 알려져 있다. 절삭 가공열에 의해 용융되므로 첩과 절삭 공구와의 마찰력을 감소시키고 따라서 공구 표면 윤활을 통한 절삭 공구 마모 감소， 절삭 공구상에의 절삭날 축척 방지 등의 효과를 가져오므로 절삭 공구의 수명을 증가시킨다. 다만， 황을 과다 함유하는 경우 열간 가공시 연신된 다량의 조대한 황화망간을 통하여 강재의 기계적 특성을 감소시킬 수 있고 또한 황화철의 형성으로 열간 가공성을 해칠 수 있으므로 그 상한은 0.1%이 바람직하다. 또한， 0.03%미만으로 첨가되면 절삭성 개선의 효과가 없으므로 그 하한은 0.03%로 제한하는 것이 바람직하다. 칼슘 (Ca): 0.001-0.01%
칼슴은 황화망간의 형상을 제어하기 위해 주로 사용되는 원소이다. 황에 대해 큰 친화력을 가지므로 칼슘황화물을 형성함과 동시에 황화망간에 고용되어 존재하며， 이러한 칼슘황화물을 핵으로 하여 황화망간이 정출하므로 열간 가공시 황화망간의 연신을 억제하여 구상의 형상을 유지하도록 하여 피삭성올 개선시킨다. 다만, 0.이¾를 초과하여 함유시켜도 효과가 포화하며 칼슘은 실수을이 낮기 때문에 함유량을 많게 하기 위해서는 다량의 첨가가 필요하므로 제조 비용의 측면에서 바람직하지 않으며 0.001%미만인 경우 효과가 미미하므로 그 하한은 0.001%로 제한하는 것이 바람직하다. 본 발명의 강재는 상기 성분에 더하여 크롬 (Cr)을 추가로 포함하여 내식성을 더욱 개선할 수 있다. 크롬 (Cr): 8%이하 (0%는 제외)
일반적으로 망간은 강재의 내식성을 저하시키는 원소이며， 상가 범위의 망간 함량에서 일반 탄소강에 비해 내식성이 저하되는 단점이 있는데， 본 발명에서는 크롬을 첨가함으로써 내식성을 향상시키고 있다. 또한, 상기 범위의 크름 첨가를 통해 강도도 향상시킬 수 있다. 다만, 그 함량이 8중량 %를 초과하는 경우 제조원가의 상승을 가져올 뿐 아니라 재료 내 고용된 탄소와 함께 입계를 따라 탄화물을 형성하여 연성, 특히 유화물 응력유기 균열 저항성을 감소시키며, 페라이트가 생성되어 오스테나이트 주 조직을 얻을 수 없으므로， 그 상한은 8중량 ¾로 한정하는 것이 바람직하다. 특히, 상기' 내식성 향상 효과를 극대화하기 위해서는 크롬을 2중량 % 이상 첨가하는 것이 보다 바람직하다. 이와 같이， 크름의 첨가로 내식성을 향상시킴으로써， 슬러리 파미프용 강재 또는 내 싸워 (sour) 강재 등에도 널리 적용할 수 있다. 상술한 조성의 강재는 오스테나이트계 강재로서 내부 조직 중 오스테나이트가 면적분율로 90% 이상 포함된 강재를 의미한다. 상기 오스테나이트는 향후 가공과정에서 높은 가공경화에 의해 강재에 '높은 경도를 부여한다. 상기 오스테나이트 이외에는 마르텐사이트, 베이나이트, 펄라이트， 페라이트 등의 불가피하게 형성된 불순조직이 일부 포함될 수 있다. 여기서 각 조직의 함량은 탄화물 등의 석출물을 포함하지 않고， 강재의 상 (phase)의 합을 합한 것을 100%로 보았을 때의 함량임에 유의할 필요가 있다. 또한， 본 발명의 강재에는 탄화물이 면적분율로 10% 이하 (전체 면적기준)로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 탄화물은 강재의 연성을 악화시키는 것이므로 가급적 그 양이 작을수톡 유리한데， 본 발명의 강재는 상기 탄화물의 면적 비율이 10%미만이므로 내마모강으로 사용할 때， 연성 부족으로 인한 조기 파단， 층격 인성 감소 등의 문제를 일으키지 않는다. 이하에서는, 상술한 본 발명의 내마모 오스테나이트계 강재를 제조하는 방법을 설명한다. 상기 강재는 통상적인 강재 제조방법에 의해 쎄조할 수 있으며 , 상기 통상적인 강재 제조방법에는 슬라브를 재가열한 후 조압연 및 사상압연하는 통상의 열간압연 방법이 포함될 수 있다. 열간압연 후에는 통상적인 범위에서 냉각하는 과정이 포함될 수 있다. 다만， 본 발명와 발명자가 도출한 한가지 바람직한 예를 든다면 아래와 같다.
증량 %로, 8~15%의 망간 (Mn), 23%<33.5C— Mn≤37%의 관계를 충족하는 탄소 (C), 1.601.4(%)≤ 1≤ 5%를 만족하는 구리 (Cu), 잔부 Fe 및 기타 불가파한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 준비한다.
상기 강 슬라브는 전술한 바와 같이 , 황 (S) 및 칼슴 (Ca)을 추가로 포함할 수 있다.
또한， 상기 강 슬라브는 전술한 바와 같이， 크름 (Cr)을 추가로 포함할 수 있다.
상기 강 슬라브를 1050~1250°C의 온도로 재가열한다.
열간압열을 위해 슬라브 또는 잉곳 (ingot)을 가열로에서 재가열하는 공정이 필요하다. 이때 재가열 온도가 105C C 미만으로 너무 낮을 경우에는 압연 증에 하중이 크게 걸리는 문제가 있으며, 합금성분도 층분히 고용되지 않는다. 반면, 재가열 온도가 너무 높을 경우에는 결정립이 과도하게 성장하여 강도가 낮아지는 문제가 있고 특히 발명강의 조성 범위에서는 탄화물의 입계 용융 혹은 강재의 고상선 온도를 초과하여 재가열됨으로써 강재의 열간압연성을 해칠 우려가 있기 때문에 그 상한을 125CTC로 제한한다. 이어서， 8(xrc~io5(rc의 온도로 마무리열간압연하여 강판을 제조한다.
압연 은도는 800r 105( C로 완료되어야 한다. 800 °c 미만에서 압연이 아루어지면 압연 하중이 크게 걸리고 탄화물이 석출되어 조대하게 성장하여 목표로 하는 연성을 얻을 수 없으므로 그 상한은 1050°C로 한다 상기 열간압연된 강판을 io~icxrc/s의 넁각속도로 6(xrc이하가 되도록 냉각한다. 마무리 압연 후 강재의 냉각은 입계 탄화물 형성을 억제하기에 충분한 넁각속도가 되어야 한다. 넁각^도가 lcrc/s미만인 경우 탄화물 형성을 파하기에 층분하지 않아 넁각 도중 입계에 탄화물이 석출되어 강재의 조기 파단에 따른 연성 감소 및 이로 인한 내마모성의 열화가 문제가 되므로 넁각속도는 빠를수록 유리하며 가속냉각의 범위 내라면 상기 냉각속도의 상한은 특별히 제한할 필요가 없다. 다만， 통상의 가속넁각시에도 넁각속도는 100°C/s를 초과하기 어렵다. 한편， 빠른 속도로 넁각하더라도， 높은 온도에서 넁각이 정지될 경우에는 역시 탄화물이 생성 및 성장될 우려가 있다. 따라서， 본 발명의 일 구현에서는 상기 넁각은 6oo°c 이하까지 실시할 필요가 있다. 이하, 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 예일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하지는 않는다.
[실시예 1]
아래 표 1에 기재된 성분계 및 조성범위를 만족하는 슬라브를 표 2에 기재된 일련의 재가열, 열간압연 및 냉각 공정을 통해 제조한 후 미세조직， 연신율， 강도， 탄화물 비율 등을 측정하여 아래 표 3에 나타내었다. 단, 표 1의 각 성분의 함량단위는 중량 %이다.
【표 1]
Figure imgf000014_0001
【표 2]
Figure imgf000014_0002
Figure imgf000015_0001
【표 3】
Figure imgf000015_0002
또한， 상기 각 비교예 및 발명예에 해당하는 강재에 대하여 ASTM G65에 의거한 마모실험과 ASTM G31에 의거한 침지실험에 의한 부식속도 시험을 수행하고 그 결과를 표 4에 나타내었다.
【표 4】
Figure imgf000015_0003
비교예 Al은 33.5C-Mn의 값이 6.8으로서 본 발명에서 제어하는 범위에 '해당하지 않으며， 그 결과 오스테나이트 안정화 원소인 탄소의 함량이 부족하여 이로 안한 다량의 마르텐사이트 형성으로 목표하는 오스테나이트 조직을 얻을 수 없었다. 또한， 비교예 A2는 망간 및 탄소의 함량은 본 발명에서 제어하는 범위에 해당하지만， 구리 미첨가로 인해 탄화물 생성을 억제하지 못하여 다량의 탄화물이 결정립계를 따라 형성됨으로써 목표하는 미세조직 및 연신율을 얻을 수 없었음을 확인할 수 있다. 탄화물 형성에 따른 고용 탄소의 감소 및 강재의 조기 파단으로 인해 충분한 가공 경화를 얻을 수 없으며 이로 인해 마모량이 상대적으로 높음을 알 수 있다. 또한, 비교예 A3과 A4 역시 망간과 탄소의 함량은 본 발명에서 제한하는 범위에 해당하지만， 구리의 첨가량이 본 발명에서 규정하는 범위에 미달하는 경우이다. 이 경우 역시 상기 비교예 A2와 유사하게， 다량의 탄화물이 형성됨으로써 목표로 하는 미세조직 및 연신율을 얻을 수 없음을 확인할 수 있다. 구리의 첨가량이 본 발명에서 제어하는 범위에 해당하지 않는 경우 탄화물 형성을 효과적으로 억제하지 못함으로써 고용 탄소의 감소 및 연신율 감소에 따른 조기 파단으로 충분한 가공 경화를 얻을 수 없으며 이로 인해 내마모성이 감소함을 알 수 있다. 비교예 A5는 조성은 본 발명의 조건을 층족하나 압면후 넁각속도가 본 발명에서 규정하는 범위를 벗어난 것으로서， 느린 냉각으로 말미암아 탄화물의 생성을 억제하기 어려웠으며 그에 따라, 연성이 감소하였음을 확인할 수 있었다. 이에 반해， 발명예 A1 내지 A6은 본 발명에서 제어하는 성분계 및 조성범위를 모두 만족하는 강종으로서， 구리 첨가에 의해 입계 탄화물 형성이 효과적으로 억제됨으로써 물성의 열화가 없는 것으로 분석할 수 있다. 구체적으로 높은 탄소 함량에서도 구리의 첨가에 의해 탄화물이 효과적으로 억제됨으로 인해 목표하는 미세조직 및 물성을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 탄소가 충분히 오스테나이트로 고용되고， 입계 탄화물의 형성도 효과적으로 억제함에 따라 안정적인 연신율 및 높은 인장강도를 얻을 수 있으며， 따라서 층분한 가공 경화를 확보하여 마모량이 감소함을알수 있다. 특히， 발명예 A5 내지 A6은 크름을 추가적으로 첨가함에 따라 부식평가실험에서 부식 속도가 느려 내식성까지 향상되었음을 알 수 있다. 이는 발명예 A1 내지 A4와 비교하여 크롬 첨가를 통해 내식성 향상 효과가 보다 우수함을 알 수 있다. 또한 크롬의 첨가로 인해 고용강화에 따른 강도 향상을 확인할 수 있다. 도 2는 상가 발명예 A2에 따라 제조된 강재의 미세조직 사진을 나타낸 것이다. 본 발명에서 제어하는 범위내의 구리 첨가에 의해 높은 탄소 함량에서도 탄화물이 존재하지 않음을 확인할 수 있다.
[실시예 2]
하기 표 5에 기재된 성분계를 만족하는 발명예 및 비교예로 연속주조를 이용하여 강 슬라브를 제조하였다. 단， 표 5의 각 성분의 함량단위는 증량 %이다. 【표 5】
Figure imgf000018_0001
이렇게 제조된 강 슬라브를 표 6의 조건으로 재가열 한 후, 열간마무리압연을 행하고 넁각하여 강판을 제조하였다.
【표 6】
Figure imgf000018_0002
상기 제조된 강판에 대하여， 오스테나이트 분율, 탄화물 분율， 연신율, 항복강도 및 인장강도를 측정하여 아래 표 7에 나타내었다. 피삭성 평가를 위해서는 10mm 직경의 고속도 공구강 드릴을 사용하여 회전속도 130rpm, 드릴 전진속도
0.08薩 /rev의 조건으로 강재에 구멍을 반복적으로 뚫어, 드릴이 마모되어 수명이 다할 때까지의 구멍 수를 측정하여 표 3에 기재하였다. 【표 7]
Figure imgf000019_0001
또한， 상기 비교예 및 발명예의 강판에 대하여 ASTM G65에 의거한 마모실험과 ASTM G31에 의거한 침지실험에 .의한 부식속도를 측정하고 그 결과를 표 8에 나타내었다.
【표 8】
Figure imgf000019_0002
본 실시예의 경우 탄소와 망간의 함량이 본 발명에서 제어하는 성분계 및 조성범위를 모두 만족하는 강종으로서， 구리 첨가에 의해 입계 탄화물 형성이 효과적으로 억제됨으로써 물성의 열화가 없는 것으로 분석할 수 있다. 구체적으로 높은 탄소 함량에서도 구리의 첨가에 의해 탄화물이 효과적으로 억제됨으로 인해 목표하는 미세조직 및 물성을 얻을 수 있음을 알 수 있다. 탄소가 층분히 오스테나이트로 고용되고， 입계 탄화물의 형성도 효과적으로 억제함에 따라 안정적인 연신율 및 높은 인장강도를 얻을 수 있으며， 따라서 충분한 가공 경화를 확보하여 마모량이 감소함을 알수 있다. 비교예 B1 내지 B5는 황 및 칼슘을 미첨가 또는 본 발명에서 제어하는 범위를 벗어남으로 인해 피삭성이 열위함을 확인할 수 있다. 반면， 발명예 B1 내지 B5는 황 및 칼슴의 첨가량이 본 발명에서 제어하는 성분계 및 조성범위를 모두 만족하는 강종으로서 비교예와 비교하여 피삭성이 우수함을 알 수 있다. 특히 발명예 B2 내지 B4는 황 함량을 변화시킨 경우로 황 함량의 증가로 인해 피삭성이 보다 개선됨을 알 수 있다. 도 3는 황 함량에 따른 피삭성을 나타낸 것이다. 황 함량 증가에 따라 피삭성이 증가함을 확인할 수 있다.

Claims

【청구의 범위】
[청구항 1】
중량 %로, 8~15¾의 망간 (Mn), 23 <33.5C-Mn≤37%의 관계를 층족하는 탄소 (C), 1.6C-1.4(¾)≤Cu≤5%를 만족하는 구리 (Cu), 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는, 피삭성과 연성이 우수한 내마모 오스테나이트계 강재 .
【청구항 2】
제 1항에 있어서'
상기 강재는 중량 %로， 황 (S): 0.03-0.1%, 칼슘 (Ca): 0.001~0·01¾>을 추가로 포함하는 것인, 피삭성과 연성이 우수한 내마모 오스테나이트계 강재.
【청구항 3】
제 1항 또는 제 2항에 있어서，
상기 강재는 8중량 % 이하 (0%는 제꾀)의 크롬 (Cr)을 추가로 포함하는 것인， 피삭성과 연성이 우수한 내마모 오스테나이트계 강재.
【청구항 4】
제 1항 또는 제 2항에 있어서，
상기 강재의 미세조직은 오스테나이트가 면적분율로 90% 이상인 것인， 피삭성과 연성이 우수한 내마모 오스테나이트계 강재.
【청구항 5】
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 강재는 탄화물을 면적분율로 10%이하로 포함하는 것인, 피삭성과 연성이 우수한 내마모 오스테나이트계 강재.
[청구항 6】 증량 %로， 8~15%의 망간 (Mn), 23 <33.5C-Mn<37%의 관계를 층족하는 탄소 (C), 1.6(：-1.4(%)≤ 1≤¾를 만족하는 구리 (Cu), 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강슬라브를 1050~1250°C의 온도로 재가열하는 단계;
800°C~105(rc의 은도로 마무리열간압연하여 강판을 제조하는 단계; 및
상기 열간압연된 강판을 10~100°C/s의 냉각속도로 6C C이하가 되도록 냉각하는 단계를 포함하는， 피삭성과 연성이 우수한 내마모 오스테나이트계 강재의 제조방법.
【청구항 7】
제 6항에 있어서,
상기 강 슬라브는 중량 로， 황 (S): 0.03-0.1%, 칼슘 (Ca): 0.001~0.01%을 추가로 포함하는 것인, 피삭성과 연성이 우수한 내마모 오스테나이트계 강재의 제조방법. 【청구항 8】
제 6항 또는 제 7항에 있어서，
상기 강 슬라브는 8중량 % 이하 (0%는 제외)의 크롬 (Cr)을 추가로 포함하는 것인， 피삭성과 연성이 우수한 내마모 오스테나이트계 강재의 제조방법.
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