WO2017105134A1 - 인성 및 내부품질이 우수한 내마모 강재 및 그 제조방법 - Google Patents

인성 및 내부품질이 우수한 내마모 강재 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연성, 내마모성 등의 물성이 요구되는 산업기계, 구조재료, 슬러리파이프용 강재, 내사워(sour) 강재, 오일 가스 산업에서의 채굴, 수송, 저장 분야 등에 적합하게 사용할 수 있는 내마모 강재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인성 및 내부품질이 우수한 내마모 강재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

인성 및 내부품질이 우수한 내마모 강재 및 그 제조방법
본 발명은 연성, 내마모성 등의 물성이 요구되는 산업기계, 구조재료, 슬러리파이프용 강재, 내사워(sour) 강재, 오일 가스 산업에서의 채굴, 수송, 저장 분야 등에 적합하게 사용할 수 있는 내마모 강재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인성 및 내부품질이 우수한 내마모 강재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근들어, 광산 산업, 오일 및 가스 산업(Oil and Gas Industries)의 성장에 따라 채굴, 수송, 정제 및 저장 과정에서 사용되는 두꺼운 강재(일명, 후강판)의 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 수요가 크게 증가하고 있다.
기존의 광산 산업에서는 내마모성이 우수한 해드필드(Hadfield)강이 주로 사용되어 왔으며, 강재의 내마모성을 높이기 위해 높은 함량의 탄소를 함유시키고 망간을 다량 포함시켜 오스테나이트 조직 및 마모 저항성을 증가시키고자하는 노력이 꾸준히 진행되어 왔다. 그러나, 해드필드강의 경우 높은 함량으로 첨가되는 탄소가 오스테나이트 입계를 따라 네트웍(network) 형태의 탄화물을 고온에서 생성시켜 강재의 물성, 특히 연성을 급격히 저하시키는 단점이 있다.
이러한 네트웍 형태의 탄화물 석출을 억제하기 위하여, 고온에서 용체화 처리를 하거나 혹은 열간가공 후 상온으로 급냉시켜 고망간강을 제조하는 방법이 제시되었다. 하지만, 강재의 두께가 두꺼운 경우 또는 용접이 필수적으로 수반되는 경우와 같이 제조조건의 변화가 용이하지 않은 경우에는 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 미세조직의 불균일성을 조장하고 물성을 열화시키는 결과를 가져온다.
이와 같이, 강재의 내마모성 향상을 위해서는 탄소의 함량을 증가시키는 것이 필수적인 바, 상기 탄소에 의한 탄화물 석출로 인해 물성이 열화되는 문제를 해결하기 위하여 상대적으로 망간의 함량을 증가시키는 것이 일반적인 방법이 될 수 있으나, 이는 결국 합금량과 제조단가의 상승을 초래하게 된다.
따라서, 망간의 함량을 증가시키는 것과 대비하여, 탄화물의 형성을 억제할 수 있는 기술 개발이 요구된다.
본 발명의 일 측면은, 강재의 내마모성 확보를 위해 C 및 Mn을 필수로 포함하는 한편, 상기 C 및 Mn에 의한 주편 및 압연재 중심부 물성의 열화를 효과적으로 억제함으로써, 인성 및 내부품질이 우수한 내마모 강재 및 이것의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 측면은, 중량%로, 탄소(C): 0.6~1.3%, 망간(Mn): 14~22%, 잔부 Fe 및 불가피 불순물을 포함하고, 면적분율로 5% 이하(0% 포함)의 탄화물 및 잔부 오스테나이트로 이루어지는 미세조직을 갖는 인성 및 내부품질이 우수한 내마모 강재를 제공한다.
본 발명의 다른 일 측면은, 상술한 합금조성을 만족하는 강 슬라브를 재가열하는 단계; 상기 재가열된 강 슬라브를 850~1050℃에서 마무리 열간압연하여 열연강재를 제조하는 단계; 및 상기 열연강재를 5℃/s 이상의 냉각속도로 600℃이하 까지 냉각하는 단계를 포함하고, 상기 재가열하는 단계는 하기 관계식 2로 나타내는 온도(T, ℃) 이하로 행하는 것을 특징으로 하는 인성 및 내부품질이 우수한 내마모 강재의 제조방법을 제공한다.
[관계식 2]
T(℃) = 1446 - (174.459×C) - (3.9507×Mn)
(상기 관계식 2에서 C 및 Mn은 해당 원소의 중량함량을 의미한다)
본 발명에 의하면, C 및 Mn 이외의 기타 합금원소를 첨가하지 않고서도 인성, 내마모성과 더불어 강재의 내부품질이 우수한 내마모 강재를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 내마모 강재는 내마모성이 요구되는 분야에서 유리하게 적용할 수 있으며, 특히 인성 및 내부품질이 요구되는 분야로 적용범위를 확대하여 적용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비교강 4의 미세조직 사진으로서, UT 불량검사시 불량부를 SEM으로 확인한 결과(좌)와 EPMA 측정 사진(우)을 나타낸 것이다.
본 발명자들은, 강재의 내마모성과 더불어 내부품질(물성 등)이 우수한 강재를 제조할 수 있는 방안에 대하여 깊이 연구하였다. 그 결과. 탄소 및 망간의 함량이 높은 고망간강이면서 fcc 구조를 갖는 오스테나이트계 강재를 활용하는 한편, 기존 내마모 강재의 문제점으로 지적된 탄소 및 망간의 다량 함유에 따른 강재 중심부 취화 문제를 제어하기 위하여 제조조건을 최적화하는 경우, 목표로 하는 내마모 강재를 제공할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
일반적으로 오스테나이트계 강재는 강 자체가 가지고 있는 가공경화능, 비자성 등의 성질로 인하여 다양한 용도로 사용되고 있으며, 특히 기존에 주로 사용해오던 페라이트 또는 마르텐사이트를 주조직으로 하는 탄소강이 요구되는 물성에 한계를 나타냄에 따라 그것의 단점을 극복하는 대체재로서 그 적용이 증가하고 있는 실정이다.
특별히, 본원발명은 C 및 Mn 이외의 추가성분을 포함하지 않고서도 오스테나이트계 강재의 내마모성 및 내부품질을 우수하게 확보하면서, 제조조건의 최적화로 탄화물 생성을 최대로 저감시킬 뿐만 아니라, 강재 두께 중심부 망간 편석도를 최소화함에 기술적 의의가 있다 할 것이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따른, 인성 및 내부품질이 우수한 내마모 강재는 합금조성이 중량%로, 탄소(C): 0.6~1.3%, 망간(Mn): 14~22%를 포함하는 것이 바람직하다.
이하에서는, 본 발명에서 제공하는 내마모 강재의 합금조성을 상기와 같이 제한하는 이유에 대하여 상세히 설명한다. 이때, 각 성분들의 함량은 특별한 언급이 없는 한 중량%를 의미한다.
C: 0.6~1.3%
탄소(C)는 오스테나이트 안정화 원소로서 균일 연신율을 향상시키는 역할을 할 뿐만 아니라 강도 향상 및 가공경화율을 높이는데 매우 유리한 원소이다. 이러한 탄소의 함량이 0.6% 미만이면 상온에서 안정한 오스테나이트를 형성하기 어렵고, 충분한 강도 및 가공경화율을 확보하기 어려운 문제가 있다. 반면, 그 함량이 1.3%를 초과하게 되면 탄화물이 다량 석출되어 균일 연신율을 저감시켜 우수한 연신율을 확보하기 곤란할 수 있으며, 내마모성 하락 및 조기 파단을 야기하는 문제가 있으므로 바람직하지 못하다.
따라서, 본 발명에서는 C의 함량을 0.6~1.3%로 제한함이 바람직하다.
Mn: 14~22%
망간(Mn)은 오스테나이트를 안정화시키는 역할을 하는 매우 중요한 원소로서, 균일 연신율을 향상시키는 효과가 있다. 본 발명에서 주 조직으로 오스테나이트를 얻기 위해서는 14% 이상으로 Mn이 포함되는 것이 바람직하다.
다만, Mn의 함량이 14% 미만이면 오스테나이트 안정도가 저하되어 마르텐사이트 조직이 형성될 수 있고, 이로 인해 오스테나이트 조직을 충분히 확보하지 못하면 충분한 균일 연신율의 확보가 어려워지는 문제가 있다. 반면, 그 함량이 22%를 초과하게 되면 제조비용이 상승할 뿐만 아니라, 망간첨가로 인한 내식성 저하, 제조 공정상의 어려움 등의 문제점이 있으므로 바람직하지 못하다.
따라서, 본 발명에서는 Mn의 함량을 14~22%로 제한함이 바람직하며, 보다 유리하게는 15%를 초과하여 첨가하는 것이 바람직하다.
본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 철강제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 철강제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.
상술한 합금조성을 만족하는 본 발명의 내마모 강재는 미세조직으로 오스테나이트 단상을 갖는 것이 바람직하다. 다만, 제조공정상 불가피하게 형성되는 탄화물을 일부 포함할 수 있으며, 상기 탄화물은 바람직하게 면적분율 5% 이하(0% 포함)로 포함될 수 있다.
상기 탄화물은 결정립내에 비해 에너지가 높은 결정립계에 편중되어 형성되는데, 이러한 탄화물이 면적분율 5%를 초과하여 포함되면 연성이 저하되어 본 발명에서 목표로 하는 인성, 내마모성 등을 확보하기 곤란하게 되는 문제가 있다.
상기와 같은 합금조성 및 미세조직을 만족하는 본 발명의 내마모 강재는 C 및 Mn 이외에 추가적인 합금원소의 첨가 없이도 우수한 내마모성과 인성을 확보할 수 있다.
특히, 본 발명의 내마모 강재는 하기 관계식 1로 표현되는 강재 중심부의 망간(Mn) 편석도가 1.16 이하로, 기존 오스테나이트계 강재에 비해 중심부 물성이 우수하다.
[관계식 1]
Mn 편석도 = (강재 중심부 Mn 성분) / (용강 내 Mn 성분)
(상기 관계식 1에서 강재 중심부는 1/2t 위치에서(여기서 t는 두께(mm)를 의미함) 두께 방향 50㎛ 이하의 영역을 의미한다)
만일, 내마모 강재의 중심부 망간(Mn) 편석도가 1.16을 초과하게 되면 충격인성이 열화될 뿐만 아니라, UT 불량을 유발하는 문제가 있다.
그러므로, 본 발명에서 목표로 하는 인성 및 내부품질이 우수한 내마모 강재이기 위해서는 중심부 망간(Mn) 편석도가 1.16 이하인 것이 바람직하며, 보다 유리하게는 1.10 이하를 만족하여야 한다.
이와 같이, 본 발명의 내마모 강재는 C 및 Mn을 제외한 추가 합금원소를 첨가하지 않으면서, Mn의 함량이 14% 이상, 더 나아가 15%를 초과하는 높은 함량에서도 인성의 확보뿐만 아니라, 중심부 열화를 최소화할 수 있는 기술적 효과가 있는 것이다.
이하에서는, 본 발명의 다른 일 측면에 따른 인성 및 내부품질이 우수한 내마모 강재를 제조하는 방법에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 내마모 강재는 본 발명에서 제한하는 합금조성을 만족하는 강 슬라브를 준비한 후, 상기 강 슬라브를 재가열 - 열간압연 - 냉각 공정을 거침으로써 제조될 수 있으며, 이하에서는 상기 각각의 공정 조건에 대해 상세히 설명한다.
[강 슬라브 재가열 단계]
본 발명에서는 강 슬라브의 재가열시, 하기 관계식 2로 나타내는 온도(T, ℃) 이하로 행하는 것이 바람직하며, 이때, 1100~1300℃의 온도범위를 만족하는 것이 바람직하다.
[관계식 2]
T(℃) = 1446 - (174.459×C) - (3.9507×Mn)
(상기 관계식 2에서 C 및 Mn은 해당 원소의 중량함량을 의미한다)
만일, 재가열시 상기 관계식 2로 얻어지는 온도(T)를 초과하여 실시하게 되면, 슬라브 내 편석대에서 부분 용융이 발생하여 중심부 취화 현상이 발생할 우려가 있다. 특히, 후속하는 열간압연 후 중심부 망간 편석도가 1.16을 초과하게 됨에 따라 충격인성의 열화뿐만 아니라, UT 불량을 유발할 우려가 있으므로 바람직하지 못하다.
[열간압연 단계]
상기 재가열된 강 슬라브를 열간 마무리 압연하여 열연강재로 제조할 수 있으며, 본 발명에서 열간 마무리 압연은 850~1050℃ 온도범위에서 실시하는 것이 바람직하다.
열간 마무리 압연시 그 온도가 850℃ 미만이면 탄화물이 다량 석출되어 균일연신율의 저하를 일으킬 수 있으며, 미세조직이 팬케이크화 되어 조직이방성으로 인한 불균일 연신이 발생할 우려가 있다. 반면, 열간 마무리 온도가 1050℃를 초과하게 되면 결정립 성장이 활발하여 쉽게 결정립이 조대화되어 강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기에 의해 얻어지는 열연강재는 그 두께가 두꺼운 후판으로서, 바람직하게 10~80mm의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
[냉각 단계]
본 발명에서는 상기에 의해 제조된 열연강재를 급속으로 냉각하는 공정에 의해, 기지조직 내의 탄소(C)의 고용도를 높게 확보할 수 있다. 이때, 냉각 공정은 5℃/s 이상의 냉각속도로 600℃ 이하까지 실시하는 것이 바람직하다.
만일, 냉각속도가 5℃/s 미만이거나 냉각종료온도가 600℃를 초과하게 되면 C가 고용되지 못하고 탄화물로 석출되어 연신율이 저하되는 문제가 있다.
보다 바람직하게 상기 냉각은 10℃/s 이상, 보다 더 바람직하게는 15℃/s 이상의 냉각속도로 실시하는 것이 좋다. 다만, 냉각설비의 한계를 고려하여 그 상한을 50℃/s으로 한정할 수 있다.
또한, 냉각종료온도에 있어서 상온까지 냉각하여도 강재 물성에는 영향이 없으나, 설비 효율을 고려하여 그 하한을 200℃로 한정할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 다만, 후술하는 실시예는 본 발명을 예시하여 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의하여 결정되는 것이기 때문이다.
(실시예)
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 성분계 및 조성범위를 만족하는 강 슬라브를 표 1에 나타낸 일련의 공정을 통해 두께 20mm의 열연강재로 제조하였다.
이후, 상기 각각의 제조된 열연강재의 미세조직, 중심부 Mn 편석도, UT 불량, 항복강도, 균일 연신율을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 또한, 상기 열연강재에 대한 충격인성(-40℃)을 측정하고, 하기 표 2에 그 결과를 나타내었다.
이때, 미세조직은 광학현미경으로 관찰하였으며, 중심부 Mn 편석도는 열연강재 중심부(1/2t 위치에서 두께 방향 50㎛ 이하의 영역) 내 Mn 함량과 용강의 Mn 함량을 측정하여 그 비율로 나타내었다.
또한, UT 불량은 초음파를 이용하여 재료 내부의 균열 유무를 확인하는 비파괴 검사인 UT(ultrasonic test) 검사를 실시하여 불량 여부(합격, 불합격)를 검사하였다. 그리고, -40℃에서의 충격인성은 샤르피 충격시험기를 이용하여 측정하였다.
구분 성분조성(중량%) 관계식 2 제조조건
C Mn 재가열 온도(℃) 마무리압연온도(℃) 냉각속도(℃/s) 냉각정지온도(℃)
발명강 1 0.65 16.6 1267.0 1231 885 26 380
발명강 2 0.80 18.2 1234.5 1201 915 15 210
발명강 3 1.09 19.5 1178.8 1164 1023 33 480
발명강 4 1.23 14.4 1174.5 1157 995 41 270
비교강 1 0.33 15.2 1328.4 1248 1025 21 490
비교강 2 1.35 15.8 1148.1 1125 895 18 420
비교강 3 0.65 12.2 1284.4 1255 915 28 350
비교강 4 1.23 19.1 1156.0 1223 925 18 370
비교강 5 0.64 16.4 1269.6 1215 835 21 385
비교강 6 0.61 18.3 1267.3 1218 912 4 430
비교강 7 0.75 17.6 1245.6 1188 947 22 650
구분 미세조직 Mn 편석도 UT 불량검사 항복강도(MPa) 균일연신율(%) 충격인성(-40℃)
발명강 1 γ+탄화물 5% 이하 1.061 합격 449 52 198
발명강 2 γ+탄화물 5% 이하 1.079 합격 408 61 225
발명강 3 γ+탄화물 5% 이하 1.120 합격 496 55 210
발명강 4 γ+탄화물 5% 이하 1.095 합격 520 48 114
비교강 1 γ+탄화물 5% 이하 1.066 합격 266 50 84
비교강 2 γ+탄화물 8.2% 1.097 합격 578 20 28
비교강 3 γ+M - 합격 376 35 17
비교강 4 γ+탄화물 5% 이하 1.184 불합격 301 52 29
비교강 5 γ+탄화물 5.7% 1.088 합격 416 38 48
비교강 6 γ+탄화물 7.1% 1.039 합격 428 54 31
비교강 7 γ+탄화물 6.9% 1.044 합격 516 45 45
(상기 표 2에서 γ는 오스테나이트를 의미하고, M은 마르텐사이트를 의미한다.)
상기 표 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 합금조성 및 제조조건을 모두 만족하는 발명강 1 내지 4의 경우에는 오스테나이트계 강재이면서, 강도, 연신율 및 인성이 우수할 뿐만 아니라, Mn 편석도가 1.16% 이하로 내부품질이 우수한 것을 확인할 수 있다.
반면, C의 함량이 불충분한 비교강 1의 경우에는 충분한 강도가 확보되지 못하였으며, C의 함량이 과다한 비교강 2의 경우에는 강도는 확보 가능한 반면 연성의 확보가 불가능하였다.
또한, Mn의 함량이 불충분한 비교강 3의 경우에는 오스테나이트 상이 안정적으로 형성되지 못하였으며 오스테나이트 이외에 마르텐사이트가 형성됨에 따라 충격인성이 열위하였다.
비교강 4 내지 7은 강 합금조성은 본 발명을 만족하나, 제조조건이 본 발명을 벗어나는 경우로서, 이 중 비교강 4는 재가열 온도가 관계식 2보다 높음에 따라 Mn 편석도가 1.16을 초과하였으며, 그로 인하여 UT 불량 검사시 불합격으로 나타났다.
또한, 비교강 5 내지 7은 각각 마무리 열간압연온도, 냉각속도, 냉각종료온도가 본 발명을 만족하지 못하는 경우로서, 이들 모두에서 다량의 탄화물이 형성됨에 따라 충격인성이 열위하였다.
도 1은 중심부 Mn 편석도가 1.16을 초과하는 비교강 4의 미세조직 사진을 나타낸 것으로서, EPMA 측정 결과 Mn 편석대가 형성되어 있는 것을 확인할 수 있으며, UT 불량검사시 불량부를 확인할 수 있다.

Claims (6)

  1. 중량%로, 탄소(C): 0.6~1.3%, 망간(Mn): 14~22%, 잔부 Fe 및 불가피 불순물을 포함하고, 면적분율로 5% 이하(0% 포함)의 탄화물 및 잔부 오스테나이트로 이루어지는 미세조직을 갖는 인성 및 내부품질이 우수한 내마모 강재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 강재는 망간(Mn)을 15% 초과하여 포함하는 인성 및 내부품질이 우수한 내마모 강재.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 강재는 하기 관계식 1로 표현되는 망간(Mn) 편석도가 1.16 이하인 것을 특징으로 하는 인성 및 내부품질이 우수한 내마모 강재.
    [관계식 1]
    Mn 편석도 = (강재 중심부 Mn 성분) / (용강 내 Mn 성분)
    (상기 관계식 1에서 강재 중심부는 1/2t 위치에서(여기서 t는 두께(mm)를 의미함) 두께 방향 50㎛ 이하의 영역을 의미한다)
  4. 중량%로, 탄소(C): 0.6~1.3%, 망간(Mn): 14~22%, 잔부 Fe 및 불가피 불순물을 포함하는 강 슬라브를 재가열하는 단계;
    상기 재가열된 강 슬라브를 850~1050℃에서 마무리 열간압연하여 열연강재를 제조하는 단계; 및
    상기 열연강재를 5℃/s 이상의 냉각속도로 600℃이하 까지 냉각하는 단계를 포함하고,
    상기 재가열하는 단계는 하기 관계식 2로 나타내는 온도(T, ℃) 이하로 행하는 것을 특징으로 하는 인성 및 내부품질이 우수한 내마모 강재의 제조방법.
    [관계식 2]
    T(℃) = 1446 - (174.459×C) - (3.9507×Mn)
    (상기 관계식 2에서 C 및 Mn은 해당 원소의 중량함량을 의미한다)
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 강 슬라브는 망간(Mn)을 15% 초과하여 포함하는 인성 및 내부품질이 우수한 내마모 강재의 제조방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 열연강재는 10~80mm의 두께를 갖는 것인 인성 및 내부품질이 우수한 내마모 강재의 제조방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3686310A4 (en) * 2018-05-23 2020-08-19 Manchao He NPR ANCHOR ROD STEEL MATERIAL AND ITS PRODUCTION PROCESS
EP3730649A4 (en) * 2017-12-22 2020-10-28 Posco STEEL MATERIAL WITH EXCELLENT WEAR RESISTANCE AND ITS MANUFACTURING PROCESS

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102488759B1 (ko) * 2019-12-19 2023-01-17 주식회사 포스코 고온강도가 우수한 디스크 브레이크용 오스테나이트계 강재 및 그 제조방법
KR102488498B1 (ko) * 2019-12-19 2023-01-19 주식회사 포스코 고온 내마모성이 우수한 디스크 브레이크용 오스테나이트계 강재 및 그 제조방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070023831A (ko) * 2005-08-23 2007-03-02 주식회사 포스코 가공성이 우수한 고망간형 고강도 열연강판 및 그 제조방법
KR20090072118A (ko) * 2007-12-28 2009-07-02 주식회사 포스코 내지연파괴 특성이 우수한 고강도 고망간강 및 제조방법
JP2011230182A (ja) * 2010-04-30 2011-11-17 Sumitomo Metal Ind Ltd 高マンガン含有鋼の製造方法
KR20120038951A (ko) * 2012-03-29 2012-04-24 현대제철 주식회사 고강도 및 고연성을 갖는 고망간 규소 함유 강판
JP2013023743A (ja) * 2011-07-22 2013-02-04 Kobe Steel Ltd 非磁性鋼線材又は棒鋼、及びその製造方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2378994A (en) * 1942-07-22 1945-06-26 Electro Metallurg Co Cold rolled manganese steels
BE793528A (fr) * 1972-01-07 1973-04-16 British Railways Board Acier au manganese austenitique
JPS57126923A (en) * 1981-01-28 1982-08-06 Nisshin Steel Co Ltd Production of high-manganese nonmagnetic cold-rolled steel sheet
JP2807566B2 (ja) * 1991-12-30 1998-10-08 ポハン アイアン アンド スチール カンパニー リミテッド 優れた成形性、強度および溶接性を有するオーステナイト高マンガン鋼、並びにその製造方法
FR2857980B1 (fr) * 2003-07-22 2006-01-13 Usinor Procede de fabrication de toles d'acier austenitique fer-carbone-manganese, a haute resistance, excellente tenacite et aptitude a la mise en forme a froid, et toles ainsi produites
FR2878257B1 (fr) * 2004-11-24 2007-01-12 Usinor Sa Procede de fabrication de toles d'acier austenitique, fer-carbone-manganese a tres hautes caracteristiques de resistance et d'allongement, et excellente homogeneite
WO2012052626A1 (fr) * 2010-10-21 2012-04-26 Arcelormittal Investigacion Y Desarrollo, S.L. Tole d'acier laminee a chaud ou a froid, don procede de fabrication et son utilisation dans l'industrie automobile
DE102011000089A1 (de) * 2011-01-11 2012-07-12 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Verfahren zum Herstellen eines warmgewalzten Stahlflachprodukts
CN102392179B (zh) * 2011-12-12 2013-08-21 东北大学 一种具有超高强度超高韧性钢板及其制备方法
KR101490567B1 (ko) 2012-12-27 2015-02-05 주식회사 포스코 용접성이 우수한 고망간 내마모강 및 그 제조방법
KR101543916B1 (ko) * 2013-12-25 2015-08-11 주식회사 포스코 표면 가공 품질이 우수한 저온용강 및 그 제조 방법
KR101543912B1 (ko) * 2013-12-25 2015-08-11 주식회사 포스코 컬렙스 저항성이 우수한 오스테나이트계 강관 및 그 제조방법
US10626476B2 (en) * 2013-12-26 2020-04-21 Posco High specific strength steel sheet and method for manufacturing same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070023831A (ko) * 2005-08-23 2007-03-02 주식회사 포스코 가공성이 우수한 고망간형 고강도 열연강판 및 그 제조방법
KR20090072118A (ko) * 2007-12-28 2009-07-02 주식회사 포스코 내지연파괴 특성이 우수한 고강도 고망간강 및 제조방법
JP2011230182A (ja) * 2010-04-30 2011-11-17 Sumitomo Metal Ind Ltd 高マンガン含有鋼の製造方法
JP2013023743A (ja) * 2011-07-22 2013-02-04 Kobe Steel Ltd 非磁性鋼線材又は棒鋼、及びその製造方法
KR20120038951A (ko) * 2012-03-29 2012-04-24 현대제철 주식회사 고강도 및 고연성을 갖는 고망간 규소 함유 강판

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3392362A4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3730649A4 (en) * 2017-12-22 2020-10-28 Posco STEEL MATERIAL WITH EXCELLENT WEAR RESISTANCE AND ITS MANUFACTURING PROCESS
EP3686310A4 (en) * 2018-05-23 2020-08-19 Manchao He NPR ANCHOR ROD STEEL MATERIAL AND ITS PRODUCTION PROCESS

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