WO2020046016A1 - 냉간압조용 선재, 이를 이용한 가공품 및 이들의 제조방법 - Google Patents

냉간압조용 선재, 이를 이용한 가공품 및 이들의 제조방법 Download PDF

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이상윤
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    • C21D2211/009—Pearlite

Definitions

  • the present invention relates to a wire rod for cold pressing, a processed product using the same, and a method for manufacturing the same, and more particularly, to reduce the Si content and add Mo and V to secure cold forging and at the same time to improve hydrogen delayed fracture resistance.
  • the present invention relates to a crude wire rod, a processed product using the same and a method of manufacturing the same.
  • Common cold-rolled wire rod products are manufactured into mechanical structures and automobile parts through wire rods, cold drawing, spheroidizing heat treatment, cold drawing, cold rolling, quenching and thinning.
  • the high-strength cold-rolled workpiece is subjected to quenching and heat treatment after cold rolling, and the tempered martensite structure, which is a microstructure formed at this time, is very sensitive to hydrogen delayed fracture at high strength of 1300 MPa or more, and thus is difficult to use. Therefore, it is necessary to develop wire rods having cold forging and improved hydrogen delayed fracture resistance and processed products using the same.
  • the present invention is to provide a cold-rolling wire for improved hydrogen delayed fracture resistance, processed products using the same and a method for producing the same without impairing cold forging.
  • Cold-rolled wire rod according to an embodiment of the present invention in weight%, C: 0.3 to 0.5%, Si: 0.1 to 0.3%, Mn: 0.5 to 1.0%, Cr: 0.5 to 1.5%, Mo: 0.5-1.5%, V: 0.01-0.2% is contained at least 2 or more, the remainder contains Fe and other impurities, and the value of following formula (1) is 3.56 or more.
  • [Cr], [Mo], and [V] mean weight percent of Cr, Mo, and V, respectively.
  • the microstructure includes bainite, martensite, pearlite, the area fraction of the bainite is 85% or more, the martensite is 2 to 10%, the pearlite May be 1 to 5%.
  • the average austenite grain size of the wire rod may be 30 ⁇ m or less.
  • the microstructure may include tempered martensite.
  • the tensile strength is 1400MPa or more
  • the impact toughness may be 50J or more.
  • a method for manufacturing a cold-rolled wire rod according to the present invention includes, by weight, C: 0.3 to 0.5%, Si: 0.1 to 0.3%, Mn: 0.5 to 1.0%, and Cr: 0.5 to 900 to 1200 containing at least two or more of 1.5%, Mo: 0.5 to 1.5%, V: 0.01 to 0.2%, the rest containing Fe and other impurities, and the value of the following formula (1) is 3.56 or more: Heating at ° C .; Finishing rolling the heated billet at 850 to 1150 ° C .; And cooling the rolled billet at a rate of 0.2 to 0.5 ° C./s to control the average austenite grain size to be 30 ⁇ m or less.
  • Method for producing a workpiece comprises the steps of heating the cold-rolled wire rod at 850 to 1050 °C; Cooling the heated wire rod to 40 to 70 ° C; And heating the cooled wire rod at 500 to 600 ° C. for 5000 to 10000 seconds.
  • Cold pressed wire according to an embodiment of the present invention, processed products using the same, the manufacturing method thereof can provide a wire and improved processed using the same as secured cold forging and hydrogen delayed fracture resistance.
  • Figure 2 is a graph measuring the impact toughness according to the tempering temperature of the embodiments and comparative examples of the present invention.
  • Cold-rolled wire rod according to an embodiment of the present invention in weight%, C: 0.3 to 0.5%, Si: 0.1 to 0.3%, Mn: 0.5 to 1.0%, Cr: 0.5 to 1.5%, Mo: 0.5-1.5%, V: 0.01-0.2% is contained at least 2 or more, the remainder contains Fe and other impurities, and the value of following formula (1) is 3.56 or more.
  • Cold-rolling wire according to an embodiment of the present invention comprises C: 0.3 to 0.5%, Si: 0.1 to 0.3%, Mn: 0.5 to 1.0%, Cr: 0.5 to 1.5%, Mo: 0.5 to 1.5% , V: 0.01 to 0.2% of at least two or more, the rest contains Fe and other impurities, the value of the following formula (1) is 3.56 or more.
  • % means% by weight.
  • the content of C (carbon) is 0.3 to 0.5%.
  • C is an element added to secure the strength of the product. If the content of C is less than 0.3%, it is difficult to secure the target strength, and it is not easy to secure sufficient hardenability after quenching and tempering heat treatment. On the contrary, when the content of C exceeds 0.5%, carbides are excessively generated and the fatigue life may be reduced, so the upper limit thereof is 0.5%. Therefore, according to an embodiment of the present invention, the content of C is 0.3 to 0.5%.
  • the content of Si (silicon) is 0.1 to 0.3%.
  • Si is not only used for deoxidation of steel, but is also an advantageous element for securing strength through solid solution strengthening. Accordingly, 0.1% or more is added. However, when added excessively, processing is difficult, so the upper limit is limited to 0.3%. Therefore, according to one embodiment of the present invention, the content of Si is 0.1 to 0.3%.
  • the content of Mn (manganese) is 0.5 to 1.0%.
  • Mn is an element that is advantageous in securing strength by improving the hardenability of a workpiece, and is an element that increases rollability and reduces brittleness. 0.5% or more is added to secure sufficient strength thereto. However, if excessively added, hardened structure is likely to occur during cooling after hot rolling, and a large amount of MnS inclusions may be generated, which may lower fatigue characteristics, thereby limiting the upper limit to 1.0%. Thus, according to an embodiment of the present invention, the content of Mn is 0.5 to 1.0%.
  • At least two or more of Cr 0.5 to 1.5%, Mo: 0.5 to 1.5%, and V: 0.01 to 0.2%.
  • Cr is an element which is effective for improving the hardenability together with Mn and which improves the corrosion resistance of steel. If it is added to this at least 0.5%. However, when Cr is added above a certain level, the impact toughness is lowered, and the upper limit thereof is limited to 1.5% because carbides which are inferior to hydrogen delayed fracture resistance are formed.
  • Mo is an element that improves quenchability through precipitation strengthening and solid solution strengthening by precipitation of fine carbides. Hardenability improvement due to Mo is more effective than Mn and Cr.
  • Mo when the content is less than 0.5%, sufficient hardening does not occur, and thus it is not easy to secure sufficient strength after quenching and tempering heat treatment. On the contrary, when Mo is added in excess of 1.5%, the hardenability becomes excessively high, so that the shape of the workpiece may be distorted after quenching. Therefore, an additional step for correcting the problem is required.
  • the upper limit is 1.5%. In the case of adding Mo, the content thereof is 0.5 to 1.5%.
  • V is an element that forms fine carbides such as VC, VN, and V (C, N) to refine the structure of the steel.
  • V is an element that forms fine carbides such as VC, VN, and V (C, N) to refine the structure of the steel.
  • the content of V is less than 0.01%, the distribution of V precipitates in the base material is small so that the austenite grain boundaries cannot be fixed. Accordingly, the grains are coarsened during tempering in the heat treatment process, which may cause a decrease in strength.
  • V 0.01% or more is added.
  • V is excessively added, coarse carbonitrides are formed to reduce toughness, and the upper limit thereof is limited to 0.2%. Therefore, according to one embodiment of the present invention, the content thereof is 0.01 to 0.2% when V is added.
  • the fine carbides that can trap hydrogen include CrC, MoC, and VC carbides, which are mainly composed of Cr, Mo, and V, respectively. Only when the carbide is present in a predetermined number or more, it is possible to maximize the hydrogen trap effect at the same time to secure the strength of 1400MPa or more in the tempering temperature 500 to 600 °C section. In particular, if the value of the formula (1), which is a combination of Cr, Mo, and V, is controlled to be 3.56 or more, it is possible to increase the strength of the cold-rolled steel and to improve hydrogen delayed fracture resistance.
  • Cold-rolled wire rod according to an embodiment of the present invention is a microstructure, including bainite, martensite, pearlite, bainite is 85% or more in the area fraction, martensite is 2 to 10%, pearlite is May be from 1 to 5%.
  • the average austenite grain size may be 30 ⁇ m or less.
  • the processed article according to an embodiment of the present invention may include tempered martensite.
  • the tensile strength of the workpiece according to an embodiment of the present invention is 1400MPa or more, the impact toughness may be 50J or more.
  • the billet which satisfies the above-mentioned component system is heated. Heating of the billet is carried out at 900 to 1200 °C.
  • the heated billet is finish rolled at 850 to 1150 ° C.
  • the billet can be wound up after rolling.
  • the rolling ratio may be at least 80%.
  • the rolled billets are cooled at a rate of 0.2 to 0.5 deg. C / s to control the average austenite grain size to be 30 ⁇ m or less. Cooling may proceed to air cooling.
  • the microstructure of the wire rod after cooling includes bainite, martensite and pearlite, the area fraction of bainite contains 85% or more, martensite contains 2 to 10%, and pearlite contains 1 to 5%. can do.
  • the cooled wire is then heated at 850-1050 ° C.
  • the heating time may be 3000 to 4000 seconds.
  • the heated wire rod is cooled to 40 to 70 ° C, that is, quenched. Cooling may proceed by soaking in oil.
  • the cooled wire is heated, that is, tempered, at 5000 to 10000 seconds at 500 to 600 ° C.
  • the microstructure of the workpiece may consist of tempered martensite. Since the tempering heat treatment at a high temperature of 500 °C or more prevents the formation of carbide in the form of a thin film of austenite grain boundary, the spherical carbide is dispersed in and out of the grain boundary. Accordingly, the hydrogen delayed fracture resistance of the workpiece can be improved.
  • the billet having the composition shown in the following [Table 1] was heated to 900 to 1200 °C, the finishing temperature was set to 1000 °C and hot rolling was carried out with a rolling ratio of 80% or more. Thereafter, air cooling was performed at a cooling rate of 0.2 to 0.5 ° C / s.
  • the hot rolled wire is processed to tensile specimen in accordance with ASTM E8 standard, it is heated at 920 °C for 3600 seconds, immersed in 50 °C oil, quenched, and then tempered and maintained at 500 to 600 °C for 5000 to 10000 seconds. The test was conducted. Tensile test results of Comparative Examples 1 to 5 and Examples 1 to 5 are shown in FIG. 1.
  • the values of the formulas (1) of Examples 1 to 5 according to the embodiment of the present invention are all 3.56 or more, but the formulas of Comparative Examples 1 to 5 according to the comparative example of the present invention.
  • the value of (1) is all less than 3.56.
  • Examples 1 to 5 all show a tensile strength of more than 1400MPa, Comparative Examples 1 to 5 is less than 1400MPa tensile strength decreases near 600 °C It can be confirmed that it has a tensile strength.
  • Examples 1 to 5 all have impact toughness of 50 J or more.
  • the content of Si that minimizes the cold forging property due to solid solution strengthening is minimized, Mo is added to prevent the strength decrease, and V is added to increase the strength and refine the grain.
  • Simple composition can be secured.
  • tempering heat treatment may be performed at a high temperature of 500 ° C. or higher, and microcrystal grains may be refined by V addition to improve hydrogen delayed fracture resistance.
  • the workpiece may have a tensile strength of 1400 Mpa or more and an impact toughness of 50 J or more.
  • Wire rods and processed products for cold pressing according to the present invention can be used as automotive parts by providing 1.4 GPa-grade high-strength CHQ steel with cold forging and resistance to hydrogen delayed fracture.

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Abstract

본 발명은 Si 함량을 줄이고 Mo, V를 첨가하여 냉간단조성을 확보함과 동시에 수소지연파괴 저항성을 향상시킨 냉간압조용 선재, 이를 이용한 가공품 및 이들의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 냉간압조용 선재는 중량%로, C: 0.3 내지 0.5%, Si: 0.1 내지 0.3%, Mn: 0.5 내지 1.0%를 포함하고, Cr: 0.5 내지 1.5%, Mo: 0.5 내지 1.5%, V: 0.01 내지 0.2% 중에서 적어도 2종 이상을 포함하며, 나머지는 Fe 및 기타 불순물을 포함하고, 하기 식(1)의 값이 3.56 이상이다. (1) [Cr] + 2.7*[Mo] +6*[V]

Description

냉간압조용 선재, 이를 이용한 가공품 및 이들의 제조방법
본 발명은 냉간압조용 선재, 이를 이용한 가공품 및 이들의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 Si 함량을 줄이고 Mo, V를 첨가하여 냉간단조성을 확보함과 동시에 수소지연파괴 저항성을 향상시킨 냉간압조용 선재, 이를 이용한 가공품 및 이들의 제조방법에 관한 것이다.
일반적인 냉간압조용 선재 제품은 선재, 냉간 신선, 구상화 열처리, 냉간 신선, 냉간 압조, 급냉 및 소려를 진행하여 기계 구조 및 자동차 부품 등으로 제조된다.
최근의 냉간압조용 가공품의 기술개발 동향은 열처리 및 가공공정 등을 생략한 공정 생략형 선재와 더불어 전세계적 자동차 연비 구제에 대응하기 위한 부품 경량화를 이룰 수 있는 고강도 냉간압조용 가공품 개발에 집중되고 있는 추세이다. 일 예로, 대기 환경 개선을 위한 전세계적인 자동차 연비 규제에 대응하기 위해 차량 경량화가 진행 중이며 이를 위해 엔진 등의 부품을 소형화, 고출력화하고 있다. 이러한 소형화, 고출력화 부품을 제조하기 위해서는 고강도 냉간압조용 가공품이 필요하다.
이러한 고강도 냉간압조용 가공품은 냉간 압조후 급냉, 소려 열처리를 진행하며 이 때 형성되는 미세조직인 템퍼드 마르텐사이트 조직은 1300MPa 이상의 고강도에서는 수소지연파괴에 매우 민감하여 사용이 어렵다. 이에 냉간단조성을 가짐과 동시에 수소지연파괴 저항성이 향상된 선재 및 이를 이용한 가공품의 개발이 필요하다.
본 발명은 냉간 단조성을 저해하지 않으면서 수소지연파괴 저항성이 향상된 냉간압조용 선재, 이를 이용한 가공품 및 이들의 제조방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉간압조용 선재는 중량%로, C: 0.3 내지 0.5%, Si: 0.1 내지 0.3%, Mn: 0.5 내지 1.0%를 포함하고, Cr: 0.5 내지 1.5%, Mo: 0.5 내지 1.5%, V: 0.01 내지 0.2% 중에서 적어도 2종 이상을 포함하며, 나머지는 Fe 및 기타 불순물을 포함하고, 하기 식(1)의 값이 3.56 이상이다.
(1) [Cr] + 2.7*[Mo] +6*[V]
여기서, [Cr], [Mo], [V]는 각각 Cr, Mo, V의 중량%를 의미한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 미세조직으로, 베이나이트, 마르텐사이트, 펄라이트를 포함하며, 면적분율로 상기 베이나이트는 85% 이상이며, 상기 마르텐사이트는 2 내지 10%이며, 상기 펄라이트는 1 내지 5%일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 선재의 평균 오스테나이트 결정립 사이즈는 30μm 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 가공품은 중량%로, C: 0.3 내지 0.5%, Si: 0.1 내지 0.3%, Mn: 0.5 내지 1.0%를 포함하고, Cr: 0.5 내지 1.5%, Mo: 0.5 내지 1.5%, V: 0.01 내지 0.2% 중에서 적어도 2종 이상을 포함하며, 나머지는 Fe 및 기타 불순물을 포함하고, 하기 식(1)의 값이 3.56 이상이다.
(1) [Cr] + 2.7*[Mo] +6*[V]
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 미세조직으로 템퍼드 마르텐사이트를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 인장강도는 1400MPa 이상이며, 충격인성이 50J 이상일 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 냉간압조용 선재의 제조방법은 중량%로, C: 0.3 내지 0.5%, Si: 0.1 내지 0.3%, Mn: 0.5 내지 1.0%를 포함하고, Cr: 0.5 내지 1.5%, Mo: 0.5 내지 1.5%, V: 0.01 내지 0.2% 중에서 적어도 2종 이상을 포함하며, 나머지는 Fe 및 기타 불순물을 포함하고, 하기 식(1)의 값이 3.56 이상인 빌렛을 900 내지 1200℃에서 가열하는 단계; 상기 가열한 빌렛을 850 내지 1150℃에서 마무리 압연하는 단계; 및 상기 압연한 빌렛을 0.2 내지 0.5℃/s의 속도로 냉각하여 평균 오스테나이트 결정립 사이즈가 30μm 이하가 되도록 제어하는 단계;를 포함한다.
(1) [Cr] + 2.7*[Mo] +6*[V]
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 가공품의 제조방법은 상기 냉간압조용 선재를 850 내지 1050℃에서 가열하는 단계; 상기 가열한 선재를 40 내지 70℃까지 냉각하는 단계; 및 상기 냉각한 선재를 500 내지 600℃에서 5000 내지 10000초간 가열하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 냉간압조용 선재, 이를 이용한 가공품, 이들의 제조방법은 냉간단조성의 확보와 함께 수소지연파괴 저항성을 향상시킨 선재 및 이를 이용한 가공품을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들과 비교예들의 템퍼링 온도에 따른 인장강도를 측정한 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예들과 비교예들의 템퍼링 온도에 따른 충격인성을 측정한 그래프이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉간압조용 선재는 중량%로, C: 0.3 내지 0.5%, Si: 0.1 내지 0.3%, Mn: 0.5 내지 1.0%를 포함하고, Cr: 0.5 내지 1.5%, Mo: 0.5 내지 1.5%, V: 0.01 내지 0.2% 중에서 적어도 2종 이상을 포함하며, 나머지는 Fe 및 기타 불순물을 포함하고, 하기 식(1)의 값이 3.56 이상이다.
(1) [Cr] + 2.7*[Mo] +6*[V]
(여기서, [Cr], [Mo], [V]는 각각 Cr, Mo, V의 중량%를 의미한다.)
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉간압조용 선재는 C: 0.3 내지 0.5%, Si: 0.1 내지 0.3%, Mn: 0.5 내지 1.0%를 포함하고, Cr: 0.5 내지 1.5%, Mo: 0.5 내지 1.5%, V: 0.01 내지 0.2% 중에서 적어도 2종 이상을 포함하며, 나머지는 Fe 및 기타 불순물을 포함하고, 하기 식(1)의 값이 3.56 이상이다.
(1) [Cr] + 2.7*[Mo] +6*[V]
(여기서, [Cr], [Mo], [V]는 각각 Cr, Mo, V의 중량%를 의미한다.)
이하, 본 발명에 따른 냉간압조용 선재 및 이를 이용한 가공품에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다. 하기 성분에 대한 %는 중량%를 의미한다.
C(탄소)의 함량은 0.3 내지 0.5%이다.
C는 제품의 강도를 확보하기 위해서 첨가되는 원소이다. C의 함량이 0.3% 미만일 경우에는 목표하는 강도를 확보하는 것이 어려우며, 퀜칭(Quenching), 템퍼링(Tempering) 열처리 후 충분한 소입성을 확보하기가 용이하지 않다. 이와 반대로 C의 함량이 0.5%를 초과하는 경우에는 탄화물이 과도하게 생성되어 피로수명이 저하될 수 있기 때문에 그 상한을 0.5%로 한다. 이에 본 발명의 일 실시예에 의하면 C의 함량은 0.3 내지 0.5%로 한다.
Si(실리콘)의 함량은 0.1 내지 0.3%이다.
Si는 강의 탈산을 위해서 사용될 뿐만 아니라, 고용 강화를 통한 강도 확보에 유리한 원소이다. 이에 따라 0.1% 이상을 첨가한다. 그러나 과하게 첨가할 시 가공에 어려움이 있기 때문에 상한을 0.3%로 제한한다. 이에 본 발명의 일 실시예에 의하면 Si의 함량은 0.1 내지 0.3%로 한다.
Mn(망간)의 함량은 0.5 내지 1.0%이다.
Mn은 가공품의 소입성을 향상시켜 강도를 확보하는데 유리하며, 압연성을 증가시키고 취성을 감소시키는 원소이다. 이에 충분한 강도를 확보하기 위해 0.5% 이상 첨가한다. 다만, 과도하게 첨가하는 경우 열간압연 이후 냉각 시에 경화 조직이 발생하기 쉽고 MnS 개재물이 다량으로 생성되어 피로 특성이 저하될 수 있기 때문에 그 상한을 1.0%로 제한한다. 이에 본 발명의 일 실시예에 의하면 Mn의 함량은 0.5 내지 1.0%로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면 Cr: 0.5 내지 1.5%, Mo: 0.5 내지 1.5%, V: 0.01 내지 0.2% 중에서 적어도 2종 이상을 포함한다.
Cr은 Mn과 함께 경화능 향상에 유효하고, 강의 내식성을 향상시키는 원소이다. 이에 첨가하는 경우 0.5% 이상 첨가한다. 그러나 Cr이 일정 수준 이상 첨가되면 충격인성이 저하되며, 수소 지연파괴 저항성에 열위한 탄화물이 형성되기 때문에 그 상한을 1.5%로 제한한다.
Mo는 미세한 탄화물의 석출에 의한 석출강화와 고용강화를 통해 소입성을 향상시키는 원소이다. Mo로 인한 소입성 향상은 Mn, Cr보다 효과적이다. Mo를 첨가하는 경우 그 함량이 0.5% 미만인 경우에는 충분한 소입이 이루어지지 않아 퀜칭, 템퍼링 열처리 후 충분한 강도 확보가 용이하지 않다. 이와 반대로 Mo를 1.5%를 초과하여 첨가하는 경우에는 소입성이 과도하게 높아져 퀜칭 이후 가공품의 형상이 뒤틀어질 수 있기 때문에 이를 교정하기 위한 추가 공정이 필요한 문제가 있는 바 그 상한을 1.5%로 한다. 이에 Mo를 첨가하는 경우에 그 함량은 0.5 내지 1.5%로 한다.
V는 VC, VN, V(C, N) 등의 미세탄화물을 형성하여 강의 조직을 미세화하는 원소이다. V를 첨가하는 경우에 그 함량이 0.01% 미만인 경우에는 모재 내 V 석출물의 분포가 적어 오스테나이트 입계를 고정시키지 못하며 이에 따라 열처리 공정에서 템퍼링 시 결정립이 조대화되어 강도 저하가 발생할 수 있다. 이에 V를 첨가하는 경우에는 0.01% 이상 첨가한다. 이와 반대로 V를 과도하게 첨가하는 경우 조대한 탄질화물이 형성되어 인성을 저하시키는 바, 그 상한을 0.2%로 제한한다. 이에 본 발명의 일 실시예에 의하면 V를 첨가하는 경우에 그 함량을 0.01 내지 0.2%로 한다.
하기 식(1)의 값은 3.56이상이다.
(1) [Cr] + 2.7*[Mo] +6*[V]
수소지연파괴 저항성을 향상시키기 위해서는 확산성 수소를 트랩할 수 있는 미세한 탄화물을 확보해야 한다. 수소를 트랩할 수 있는 미세탄화물로는 각각 Cr, Mo, V를 주성분으로 하는 CrC, MoC, VC 탄화물들이 있다. 이러한 탄화물이 일정 수준 이상의 개수로 존재해야만 템퍼링 온도 500 내지 600℃ 구간에서 1400MPa 이상의 강도를 확보함과 동시에 수소 트랩 효과도 극대화할 수 있다. 특히, Cr, Mo, V의 함량의 조합인 식(1)의 값이 3.56 이상이 되도록 제어하면 냉간압조용 강의 강도 증대 및 수소지연파괴 저항성을 향상시키는 것이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 냉간압조용 선재는 미세조직으로, 베이나이트, 마르텐사이트, 펄라이트를 포함하며, 면적분율로 베이나이트는 85% 이상이며, 마르텐사이트는 2 내지 10%이며, 펄라이트는 1 내지 5%일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 평균 오스테나이트 결정립 사이즈는 30㎛ 이하일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가공품은 템퍼드 마르텐사이트를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가공품의 인장강도는 1400MPa 이상이며, 충격인성이 50J이상일 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 냉간압조용 선재 및 이를 이용한 가공품의 제조방법에 대해 설명한다.
상술한 성분계를 만족하는 빌렛을 가열한다. 빌렛의 가열은 900 내지 1200℃에서 진행된다.
가열한 빌렛을 850 내지 1150℃에서 마무리 압연한다. 압연 이후 빌렛을 권취할 수 있다. 압연 비는 80% 이상일 수 있다.
압연한 빌렛을 0.2 내지 0.5℃/s의 속도로 냉각하여 평균 오스테나이트 결정립 사이즈가 30㎛ 이하가 되도록 제어한다. 냉각은 공냉으로 진행될 수 있다. 냉각 이후 선재의 미세조직은 베이나이트, 마르텐사이트, 펄라이트를 포함하며, 면적분율로 베이나이트는 85% 이상을 포함하며, 마르텐사이트는 2 내지 10%를 포함하며, 펄라이트는 1 내지 5% 를 포함할 수 있다.
이후 냉각된 선재를 850 내지 1050℃에서 가열한다. 가열시간은 3000 내지 4000초일 수 있다.
가열한 선재를 40 내지 70℃까지 냉각, 즉 퀜칭한다. 냉각은 오일에 담궈 진행될 수 있다.
냉각한 선재를 500 내지 600℃에서 5000 내지 10000초간 가열, 즉 템퍼링한다. 템퍼링 이후 가공품의 미세조직은 템퍼드 마르텐사이트로 구성될 수 있다. 500℃ 이상의 고온에서 템퍼링 열처리되기 때문에 오스테나이트 결정립계의 얇은 필름 형태의 탄화물 생성을 방지하고 구형화된 탄화물이 결정립계 내외부에 분산 분포된다. 이에 따라 가공품의 수소지연파괴 저항성을 향상시킬 수 있다.
이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
실시예
하기 [표 1]의 조성을 가지는 빌렛을 900 내지 1200℃로 가열하고 마무리 온도를 1000℃로 하고 압연비를 80% 이상으로 하여 열간 압연을 진행하였다. 이후 냉각속도 0.2 내지 0.5℃/s로 공냉을 진행하였다. 열간 압연된 선재를 ASTM E8 규격에 맞게 인장시편을 가공한 후 920℃에서 3600초 동안 가열한 이후 50℃ 오일에 담궈 급냉시키고 이후 500 내지 600℃에서 5000 내지 10000초 동안 유지하는 템퍼링을 진행하고 인장시험을 실시하였다. 비교예 1 내지 5와 실시예 1 내지 5의 인장시험 결과를 도 1에 나타내었다.
구분 합금조성 (wt%) [Cr] + 2.7*[Mo] + 6*[V]
C Si Mn Cr Mo V
실시예1 0.38 0.13 0.52 1.22 0.64 0.12 3.668
실시예2 0.47 0.25 0.89 1.02 0.85 0.05 3.615
실시예3 0.42 0.22 0.73 0.83 0.82 0.09 3.584
실시예4 0.43 0.27 0.91 0.98 0.54 0.19 3.578
실시예5 0.32 0.23 0.52 0.57 1.47 0.15 5.439
비교예1 0.39 0.12 0.54 1.01 0.65 0.11 3.425
비교예2 0.46 0.26 0.87 0.93 0.86 0.03 3.432
비교예3 0.42 0.23 0.71 0.87 0.72 0.09 3.354
비교예4 0.42 0.25 0.83 0.96 0.55 0.15 3.345
비교예5 0.33 0.24 0.53 0.53 1.08 0.01 3.506
[표 1]에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 실시예에 따른 실시예 1 내지 5의 식(1)의 값은 모두 3.56 이상이나, 본 발명의 비교예에 따른 비교예 1 내지 비교예 5의 식(1)의 값은 모두 3.56 미만이다.
또한, 도 1에 도시된 인장시험 결과를 참고하면, 실시예 1 내지 실시예 5는 모두 1400MPa 이상의 인장강도를 보이나, 비교예 1 내지 비교예 5는 600℃부근에서 인장강도가 감소하여 1400MPa 미만의 인장강도를 가지는 것을 확인할 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 충격인성 결과를 참고하면, 실시예 1 내지 실시예 5는 모두 50J 이상의 충격인성을 가지는 것을 확인할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 고용강화를 일으켜 냉간단조성을 저해하는 Si의 함량을 최소로 하고, 강도 저하를 방지하기 위해 Mo를 첨가하고, 강도 증가 및 결정립 미세화를 위해 V를 첨가하여 냉간단조성을 확보할 수 있다. 또한, 이와 동시에 500℃이상의 고온에서 템퍼링 열처리를 하고 V 첨가를 통해 결정립을 미세화하여 수소지연파괴 저항성 또한 향상시킬 수 있다. 이에 따라 가공품은 1400Mpa 이상의 인장강도와, 50J 이상의 충격인성을 가질 수 있다.
상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 냉간압조용 선재 및 가공품은 냉간단조성과 동시에 수소지연파괴 저항성을 갖춘 1.4 GPa급의 고강도 CHQ강을 제공하여 자동차 부품 등으로 사용될 수 있다.

Claims (8)

  1. 중량%로, C: 0.3 내지 0.5%, Si: 0.1 내지 0.3%, Mn: 0.5 내지 1.0%를 포함하고, Cr: 0.5 내지 1.5%, Mo: 0.5 내지 1.5%, V: 0.01 내지 0.2% 중에서 적어도 2종 이상을 포함하며, 나머지는 Fe 및 기타 불순물을 포함하고,
    하기 식 (1)의 값이 3.56 이상인 냉간압조용 선재.
    (1) [Cr] + 2.7*[Mo] +6*[V]
    (여기서, [Cr], [Mo], [V]는 각각 Cr, Mo, V의 중량%를 의미한다.)
  2. 제1항에 있어서,
    미세조직으로, 베이나이트, 마르텐사이트, 펄라이트를 포함하며,
    면적분율로 상기 베이나이트는 85% 이상이며, 상기 마르텐사이트는 2 내지 10%이며, 상기 펄라이트는 1 내지 5%인 냉간압조용 선재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 선재의 평균 오스테나이트 결정립 사이즈는 30μm 이하인 냉간압조용 선재.
  4. 중량%로, C: 0.3 내지 0.5%, Si: 0.1 내지 0.3%, Mn: 0.5 내지 1.0%를 포함하고, Cr: 0.5 내지 1.5%, Mo: 0.5 내지 1.5%, V: 0.01 내지 0.2% 중에서 적어도 2종 이상을 포함하며, 나머지는 Fe 및 기타 불순물을 포함하고,
    하기 식 (1)의 값이 3.56 이상인 가공품.
    (1) [Cr] + 2.7*[Mo] +6*[V]
    (여기서, [Cr], [Mo], [V]는 각각 Cr, Mo, V의 중량%를 의미한다.)
  5. 제4항에 있어서,
    미세조직으로 템퍼드 마르텐사이트를 포함하는 가공품.
  6. 제4항에 있어서,
    인장강도는 1400MPa 이상이며, 충격인성이 50J 이상인 가공품.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항의 냉간압조용 선재를 제조하는 방법으로,
    중량%로, C: 0.3 내지 0.5%, Si: 0.1 내지 0.3%, Mn: 0.5 내지 1.0%를 포함하고, Cr: 0.5 내지 1.5%, Mo: 0.5 내지 1.5%, V: 0.01 내지 0.2% 중에서 적어도 2종 이상을 포함하며, 나머지는 Fe 및 기타 불순물을 포함하고, 하기 식(1)의 값이 3.56 이상인 빌렛을 900 내지 1200℃에서 가열하는 단계;
    상기 가열한 빌렛을 850 내지 1150℃에서 마무리 압연하는 단계; 및
    상기 압연한 빌렛을 0.2 내지 0.5℃/s의 속도로 냉각하여 평균 오스테나이트 결정립 사이즈가 30μm 이하가 되도록 제어하는 단계;를 포함하는 냉간압조용 선재의 제조방법.
    (1) [Cr] + 2.7*[Mo] +6*[V]
    (여기서, [Cr], [Mo], [V]는 각각 Cr, Mo, V의 중량%를 의미한다.)
  8. 제7항에 있어서,
    상기 냉간압조용 선재를 850 내지 1050℃에서 가열하는 단계;
    상기 가열한 선재를 40 내지 70℃까지 냉각하는 단계; 및
    상기 냉각한 선재를 500 내지 600℃에서 5000 내지 10000초간 가열하는 단계;를 더 포함하는 가공품의 제조방법.
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