KR101568546B1

KR101568546B1 - 절삭성이 우수한 저온용강 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101568546B1
Application number: KR1020130163353A
Authority: KR
Inventors: 이순기; 서인식; 이학철; 김용진
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2033-12-25
Also published as: KR20150075303A

Abstract

본 발명은 액화가스 저장 탱크 및 수송설비 등의 저온에서부터 실온까지 광범위한 온도에 사용할 수 있는 저온용강에 관한 것으로서 절삭성이 우수한 저온용강을 제공한다.

Description

절삭성이 우수한 저온용강 및 그 제조방법 {LOW TEMPERATURE STEEL PLATES WITH GOOD CUTTABILITY AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF}

액화가스 저장 탱크 및 수송설비 등의 저온에서부터 실온까지 광범위한 온도에 사용할 수 있는 저온용강에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 절삭성이 우수한 저온용강 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

액화천연가스 및 액체질소 등의 저장용기, 해양구조물 및 극지방 구조물에 사용되는 강재는 극저온에서도 충분한 인성과 강도를 유지하는 저온용강이어야 한다. 이러한 저온용강은 뛰어난 저온 인성과 강도뿐만 아니라 열팽창율과 열전도율이 작아야 하며, 자기특성도 문제가 되는 강이다.

액화가스 분위기의 저온에서 사용 가능한 재료로서 종래부터 AISI304등의 Cr-Ni계 스테인레스강이나 9% Ni강 및 5000계열의 알루미늄 합금 등이 사용되어 왔다. 그러나 알루미늄 합금의 경우 소재 비용이 높고 낮은 강도로 인해 구조물의 설계 두께가 증가하게 되며 용접 시공성도 좋지 않아 사용이 제한적이라는 문제를 가진다. 반면 Cr-Ni계 스테인레스와 9% Ni강 등은 고가의 니켈 함유 및 열처리가 추가로 필요하여 제조 비용이 상승할뿐 아니라 용접 재료 또한 고가의 니켈을 다량 함유하고 있어 광범위한 적용에 문제가 되어 왔다.

이를 해결하기 위해 고가인 니켈 함량을 저감하여 대신 망간, 크롬 등을 첨가한 기술로서 특허문헌 1과 특허문헌 2를 들 수 있다. 상기 특허문헌 1은 니켈 함량을 1.5~4%까지 감소시키고 대신 망간, 크롬을 각각 16~22%, 2~5.5% 첨가하여 오스테나이트 조직을 확보함으로써 극저온 인성을 향상시킨 기술이며, 특허문헌 2 는 니켈 함량을 5.5% 정도로 감소시키고 대신 망간, 크롬을 각각 2.0%, 1.5%이하 첨가하여 반복 열처리 및 템퍼링을 통해 페라이트 결정립을 미세화하여 극저온 인성을 확보하는 기술이다. 그러나 상기 특허문헌 1 및 2는 역시 여전히 고가의 니켈을 함유하고 있으며 또한 극저온 인성을 확보하기 위해 여러 단계의 반복열처리 및 템퍼링을 실시하고 있으므로, 비용적인 측면이나 공정의 간소화 측면에서 유리하지 않다.

액화가스에 사용되는 구조용강에 관한 또 다른 기술로는 니켈을 완전히 배제한 소위 니켈-프리(Ni-free) 고망간강을 들 수 있다. 상기 고망간강은 망간의 첨가량에 따라 각각 페라이트계와 오스테나이트계로 나뉘어 진다. 예를 들면 특허문헌 3은 9% 니켈 대신에 5% 망간을 첨가하고 이를 오스테나이트와 페라이트가 공존하는 이상역 온도 구간에서 4회의 반복열처리를 통해 결정립을 미세화한 후 템퍼링 하여 극저온인성을 향상시킨 기술이다. 또한, 특허문헌 4는 13%의 망간을 첨가하여 오스테나이트와 페라이트의 이상역 온도구간에서 4회의 반복열처리를 통해 결정립을 미세화한 후 템퍼링하여 극저온인성을 향상시킨 기술이다. 상기 특허문헌 3 및 4는 페라이트를 주조직으로 하고 있으며, 극저온 인성을 얻기 위해 4회 이상의 반복열처리 및 템퍼링을 통해 페라이트 결정립을 미세화시키는 것들을 주된 골자로 하고 있다. 그러나, 이러한 기술들은 열처리 회수의 증가로 인해 비용 증가 및 열처리 설비 부하가 생기는 문제점이 있다. 따라서 주 조직을 페라이트가 아닌 오스테나이트 (혹은 오스테나이트와 입실런 마르텐사이트의 혼합조직)로 하여 극저온 인성을 얻기 위한 기술이 개발되었다.

오스테나이트를 주조직으로 하는 저온용강의 경우 다량의 탄소와 망간을 첨가하여 오스테나이트를 안정화 시키게 되나, 재료의 변형 시 변형 거동에 영향을 주어 탄소와 망간의 상호 작용, 변형 쌍정의 발생에 의한 결정립 미세화 효과 등으로 인해 높은 가공경화를 나타내게 된다. 이러한 가공경화는 재료의 국부 넥킹을 억제하여 균일 연신율을 증가시켜 소성을 확보하는데는 도움이 되나 강도의 증가로 인해 재료의 탈락을 동반하는 절삭 등의 가공성에는 악영향을 미치게 된다. 이러한 높은 강도는 절삭 공구의 마모 및 작업 효율을 감소시켜 실 적용에 문제를 야기하게 된다.

따라서, 구조물의 제작 시 밀링, 드릴링 등의 절삭 공정은 반드시 수반되므로 절삭성을 개선한 저온용 강재를 개발할 필요가 절실히 요구되고 있다.

특허문헌 1: 대한민국 공개특허 제1998-0058369호 특허문헌 2: 국제공개특허 제WO2007-080646호 특허문헌 3: 미국등록특허 제4257808호 특허문헌 4: 대한민국 공개특허 제1997-0043149호

본 발명은 절삭성이 우수한 저온용강을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 절삭성이 우수한 저온용강의 제조하는 방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 중량%로, Mn: 15~35%, C: 23.6C+Mn≥28 및 33.5C-Mn≤23 만족하고, Cu: 5%이하(0%는 제외), Cr: 28.5C+4.4Cr≤57(0%는 제외)을 만족하고, Ni: 5%이하, Mo: 5%이하, Si: 4%이하, Al: 5%이하 및 N: 1%이하로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 인장강도가 800MPa이하인 절삭성이 우수한 저온용강에 의하여 달성된다.

여기에서, 바람직하게는 상기 저온용강의 미세조직은 오스테나이트 조직을 면적분율로 95% 이상 포함한다.

바람직하게는, 상기 미세조직은 탄화물을 면적분율로 5% 이하 포함한다.

바람직하게는, 상기 저온용강은 -196℃에서 41J 이상의 저온 충격인성을 갖는다.

본 발명은 중량%로, Mn: 15~35%, C: 23.6C+Mn≥28 및 33.5C-Mn≤23 만족하고, Cu: 5%이하(0%는 제외), Cr: 28.5C+4.4Cr≤57(0%는 제외)을 만족하고, Ni: 5%이하, Mo: 5%이하, Si: 4%이하, Al: 5%이하 및 N: 1%이하로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 준비하는 단계; 상기 슬라브를 1050~1250℃로 가열하는 단계; 및 상기 가열된 슬라브를 700~950℃에서 마무리 압연하는 열간압연단계를 포함하는 절삭성이 우수한 저온용강의 제조방법에 의하여 달성된다.

본 발명은 인장강도를 감소시킴으로써, 우수한 절삭성을 갖는 저온용강을 제공할 수 있다.

도 1은 인장강도와 절삭성과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명에서 제어하는 탄소 및 망간의 범위를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 강재의 높은 가공경화 및 이로 인한 높은 인장강도로 인해 절삭성이 열위한 저온용 강재의 문제점을 해결하기 위하여 성분계 및 조성 범위를 제어하여 강재의 인장강도를 낮춤으로써 절삭성이 우수한 저온용강을 제공하고자 하는 것이다.

상기 설명한 바와 같이, 탄소 및 망간을 다량 함유한 오스테나이트 강재는 재료의 변형 시 변형 거동에 영향을 주어 탄소와 망간의 상호 작용, 변형 쌍정의 발생에 의한 결정립 미세화 효과 등으로 인해 높은 가공경화를 나타내게 된다. 이러한 높은 가공경화 및 이에 의한 높은 인장강도는 강재의 가공성을 열위하게 만들게 된다. 도 1에 나타낸 바와 같이 강재의 일축 인장시의 인장강도가 드릴성과 반비례하며 따라서 인장강도를 감소시킴으로써 절삭성을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 절삭성이 우수한 저온용강에 관하여 상세히 설명한다.

본 발명의 저온용강은 중량%로, Mn: 15~35%, C: 23.6C+Mn≥28 및 33.5C-Mn≤23 만족하고, Cu: 5%이하(0%는 제외), Cr: 28.5C+4.4Cr≤57(0%는 제외)을 만족하고, Ni: 5%이하, Mo: 5%이하, Si: 4%이하, Al: 5%이하 및 N: 1%이하로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함한다.

이하, 강재의 각 조성을 한정한 이유에 대하여 설명한다(이하, 중량%).

망간(Mn): 15~35%

망간은 본 발명에서 오스테나이트를 안정화시키는 역할을 하는 원소이다. 본 발명에서 극저온에서의 오스테나이트상을 안정화 시키기 위해서 15% 이상 포함되는 것이 바람직하다. 즉, 망간의 함량이 15% 미만인 경우에는 탄소 함량이 작은 경우, 준안정상인 입실런 마르텐사이트가 형성되어 극저온에서의 가공유기변태에 의해 쉽게 알파 마르텐사이트로 변태하므로 인성을 확보할 수 없으며, 이를 방지하기 위해 탄소함량을 증가시켜 오스테나이트의 안정화를 도모할 경우에는 오히려 탄화물 석출로 인해 물성이 급격히 열화되므로 바람직하지 못하다. 따라서 망간의 함량은 15% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 반면에, 망간의 함량이 35%를 초과하는 경우에는 강재의 부식속도의 저하를 초래하고 함량 증가로 인해 경제성이 감소하는 문제점이 있다. 따라서, 상기 망간의 함량은 15~35%로 한정하는 것이 바람직하다.

탄소(C): 23.6C+Mn≥28 및 33.5C-Mn≤23의 관계를 만족

탄소는 오스테나이트를 안정화시키고 강도를 증가시키는 원소이며, 특히 냉각과정 혹은 가공에 의한 오스테나이트에서 입실런 혹은 알파 마르텐사이트로의 변태점인 M_s 및 M_d를 낮추는 역할을 한다. 따라서, 탄소가 불충분하게 첨가될 경우에는 오스테나이트의 안정도가 부족하여 극저온에서 안정한 오스테나이트를 얻을 수 없으며 또한 외부 응력에 의해 쉽게 입실런 혹은 알파 마르텐사이트로 가공유기변태를 일으켜 인성을 감소시키며 또한 강재의 강도도 감소시켜며 반대로 탄소의 함량이 과다할 경우에는 탄화물 석출로 인해 인성이 급격히 열화되며 강도의 지나친 증가로 가공성이 나빠지는 단점이 있다.

특히, 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 2에 나타내었다. 도 2에서 볼 수 있듯이, 물론 탄화물은 탄소로 인하여 형성되는 것이나, 탄소가 독립적으로 탄화물의 형성에 영향 미치는 것이 아니라, 망간과 복합적으로 작용하여 그 형성 경향에 영향을 미치는 것이다. 도면에서 적정 탄소 함량을 나타내었다. 도면에 탄화물 형성을 방지하기 위해서는 다른 성분이 본 발명에서 규정하는 범위를 충족한다는 전제하에 23.6C+Mn(C, Mn은 각 성분의 함량을 중량% 단위로 나타낸 것임)의 값을 28이상으로 제어하는 것이 바람직하다. 이는 도면의 평행사변형 영역의 경사진 왼쪽 경계를 의미한다. 23.6C+Mn이 상기 28 미만일 경우에는 오스테나이트의 안정도가 감소하여 극저온에서의 충격에 의해 가공유기변태를 일으켜 충격인성을 저하시키게 된다. 탄소 함량이 너무 높은 경우 즉, 33.5C-Mn이 23보다 클 경우 과다한 탄소의 첨가로 인해 탄화물이 석출하여 저온 충격 인성을 낮추는 문제가 발생한다. 결론적으로, 본 발명에서 탄소는 23.6C+Mn≥28 및 33.5C-Mn≤23을 만족하도록 첨가하는 것이 바람직하다. 도면에서도 알 수 있듯이, 상기 수식을 충족시키는 범위내에서 C 함량은 최하한은 0중량% 이다.

구리(Cu): 5% 이하 (0%는 제외)

구리는 탄화물 내 고용도가 매우 낮고 오스테나이트 내 확산이 느려서 오스테나이트와 핵생성된 탄화물 계면에 농축되는데, 이에 따라 탄소의 확산을 방해함으로써 탄화물 성장을 효과적으로 늦추게 되고, 결국 탄화물 생성을 억제하는 효과가 있다. 또한 구리는 오스테나이트를 안정화시켜 극저온 인성을 향상시키는 효과가 있다. 또한 강재의 변형 시 슬립을 조장하여 인장강도를 감소시키는 원소이기도 하다. 다만, Cu의 함량이 5%를 초과하는 경우에는 강재의 열간가공성을 저하시키는 문제점이 있으므로, 상한은 5%로 관리하는 것이 바람직하다. 상술한 탄화물 억제 효과를 얻기 위한 구리의 함량은 0.5% 이상인 것이 보다 바람직하다.

상술한 원소 이외에도 본 발명의 오스테나이트 강재는 Cr을 더 포함할 수 있다. 이때, Cr은 탄소와의 관계를 고려하여 아래와 같은 범위내로 첨가되는 것이 바람직하다.

크롬(Cr): 28.5C+4.4Cr≤ 57 (0%는 제외)

크롬은 적정한 첨가량의 범위까지는 오스테나이트를 안정화시켜 저온에서의 충격 인성을 향상시키고 오스테나이트내에 고용되어 강재의 강도를 증가시키는 역할을 한다. 또한 크롬은 강재의 내식성을 향상시키는 원소이기도 하다. 다만 크롬은 탄화물 원소로써 특히, 오스테나이트 입계에 탄화물을 형성하여 저온 충격을 감소시키는 원소이기도 하다. 따라서, 본 발명에서 첨가되는 크롬의 함량은 탄소 및 기타 함께 첨가되는 원소들과의 관계에 주의하며 결정하는 것이 바람직한데, 탄화물 형성을 방지하기 위해서는 다른 성분이 본 발명에서 규정하는 범위를 충족한다는 전제하에 28.5C+4.4Cr (C, Cr은 각 성분의 함량을 중량중량% 단위로 나타낸 것임)의 값을 57이하로 제어하는 것이 바람직하다. 28.5C+4.4Cr의 값이 57을 초과하는 경우 과도한 크롬 및 탄소 함량으로 인해 오스테나이트 입계에서의 탄화물 생성을 효과적으로 억제하기 힘들며 따라서 저온에서의 충격인성이 감소하는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에서 크롬은 28.5C+4.4Cr ≤ 57을 만족하도록 첨가하는 것이 바람직하다.

상기 조성 이외에 본 발명은 Ni, Mo, Si, Al 및 N 중 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.

니켈(Ni): 5% 이하

니켈은 효과적인 오스테나이트 안정화 원소이며 냉각과정 혹은 가공에 의한 오스테나이트에서 입실런 혹은 알파 마르텐사이트로의 변태점인 M_s 및 M_d를 낮추는 역할을 하여 강재의 인성을 향상시키는 원소이다. 또한 강재의 변형 시 슬립을 조장하여 인장강도를 감소시키는 대표적인 원소로 알려져 있다. 다만, 고가의 원소이므로 경제성이 감소하게 되는 문제점이 있으므로, 상한은 5%로 관리하는 것이 바람직하다.

몰리브덴(Mo): 5% 이하

몰리브덴은 적정 첨가량 범위에서 오스테나이트를 안정화시키며 냉각과정 혹은 가공에 의한 오스테나이트에서 입실런 혹은 알파 마르텐사이트로의 변태점인 M_s 및 M_d를 낮추는 역할을 하여 강재의 인성을 향상시키는 원소이다. 또한 강재 내부에 고용되어 강도를 증가시키는 원소이며, 특히 오스테나이트 결정립계에 편석되어 결정립계의 안정도를 높여주어 에너지를 감소시켜 줌으로써 탄질화물의 결정립계 석출을 억제하는 역할을 하는 원소이다. 또한 강재의 변형 시 슬립을 조장하여 인장강도를 감소시키는 원소로 잘 알려져 있다. 다만, 5%를 초과하여 첨가되는 경우 고가의 원소이므로 경제성이 감소하게 되고 고강도화에 따른 인성 저하가 발생할 수 있는 문제점이 있으므로, 상한은 5%로 관리하는 것이 바람직하다.

규소(Si): 4% 이하

규소는 용강의 주조성을 향상시키고 특히, 오스테나이트 강재에 첨가되는 경우 강재 내부에 고용되어 강도를 효과적으로 증가시키는 원소이다. 또한 강재의 변형 시 슬립을 조장하여 인장강도를 감소시키는 원소이기도 하다. 다만, 4%를 초과하여 첨가되는 경우 오히려 쌍정발생을 조장하여 인장강도를 증가시키므로 상한은 4%로 관리하는 것이 바람직하다.

알루미늄(Al): 5% 이하

알루미늄은 적정 첨가량 범위에서 오스테나이트를 안정화시키며 냉각과정 혹은 가공에 의한 오스테나이트에서 입실런 혹은 알파 마르텐사이트로의 변태점인 M_s 및 M_d를 낮추는 역할을 하여 강재의 인성을 향상시키는 원소이다. 또한 강재 내부에 고용되어 강도를 증가시키는 원소이며 특히 강재 내 탄소의 활동도에 영향을 주어 탄화물 형성을 효과적으로 억제하여 인성을 증가시키는 원소이다. 또한 강재의 변형 시 슬립을 조장하여 인장강도를 매우 효과적으로 감소시키는 원소이기도 하다. 다만, 5%를 초과하여 첨가되는 경우 산화물 및 질화물 형성을 통해 강의 주조성 및 표면품질을 열위하게 만드는 문제점이 있으므로, 상한은 5%로 관리하는 것이 바람직하다.

질소(N): 1% 이하

질소는 탄소와 더불어 오스테나이트를 안정화시켜 인성을 향상시키는 원소이며, 특히 탄소와 같이 고용 강화를 통해 강도를 향상시키는데 매우 유리한 원소이다. 또한 강재의 변형 시 슬립을 조장하여 인장강도를 감소시키는 원소이기도 하다. 다만, 1%를 초과하여 첨가되는 경우 조대한 질화물이 형성되어 강재의 표면 품질 및 물성을 열화시키는 문제점이 있으므로, 상한은 1%로 관리하는 것이 바람직하다.

본 발명의 나머지 성분은 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물이다. 다만, 통상의 철강 제조과정에서는 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.

본 발명의 저온용강의 미세조직은 오스테나이트 조직을 면적분율로 95% 이상 포함하는 것이 바람직하다. 저온에서도 연성 파괴를 보이는 대표적인 연질 조직인 오스테나이트는 저온 인성을 확보하기 위한 필수 미세조직으로 면적분율로 95% 이상 포함하여야 하며 95% 미만인 경우 충분한 저온 인성, 즉 -196도에서 41J 이상의 충격인성을 확보하기에 충분하지 못하므로 그 하한은 95%로 관리하는 것이 바람직하다.

상기 오스테나이트 입계에 존재하는 탄화물은 면적분율로 5% 이하인 것이 바람직하다. 본 발명에서 오스테나이트 이외에 존재 가능한 조직으로는 대표적으로 탄화물이 있으며, 이는 오스테나이트 결정립계에 석출하여 입계 파단의 원인이 되어 저온 인성 및 연성을 열위하게 만드므로 그 상한은 5%로 관리하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 표면 가공 품질이 우수한 저온용강의 제조 방법에 관하여 상세히 설명한다.

본 발명은 상기 본 발명의 강 조성을 갖는 강 슬라브를 준비하는 단계; 상기 슬라브를 1050~1250℃로 가열하는 단계; 및 상기 가열된 슬라브를 700~950℃에서 마무리 압연하는 열간압연단계를 포함한다.

본 발명에 따라 저온용강을 제조하기 위해서는 우선 전술한 합금조성을 만족하는 강 슬라브를 준비한다.

다음에, 상기 슬라브를 가열하며, 가열온도는 1050~1250℃가 바람직하다.

이는 슬라브 제조 단계에서 생성되는 주조 조직 및 편석, 2차 상들의 고용 및 균질화를 위한 것이며 1050℃미만인 경우 균질화가 부족하거나 가열로 온도가 너무 낮아 열간 압연 시 변형저항이 커지는 문제가 있고, 1250℃를 초과하는 경우 주조 조직 내 편석대에서의 부분 용융 및 표면 품질의 열화가 발생할 수 있다. 따라서, 상기 슬라브의 재가열 온도는 1050~1250℃의 범위를 갖는 것이 바람직하다.

상기 열간 압연은 마무리 압연온도가 700~950℃가 되도록 행하여지는 것이 바람직한데, 상기 마무리 압연온도가 700℃ 미만일 경우에는 탄화물이 오스테나이트 입계에 다량 석출하여 연신율 및 저온 인성이 감소하고 되고 또한 미세조직의 이방성이 발생하여 기계적 성질의 이방성이 발생할 수 있다. 상기 마무리 압연온도가 950℃를 초과하는 경우 오스테나이트 결정립이 조대화되어 강도 및 연신율이 저하되어 바람직하지 못하므로 상기 마무리 압연온도는 700~950℃의 범위를 갖는 것이 바람직하다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 후술하는 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 구체화하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다.

[ 실시예 ]

하기 표 1에 기재된 조성(중량%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물임)을 충족하는 슬라브를 1200℃로 가열하고, 850℃의 마무리 압연온도로 열간압연을 하여, 열연 강판을 제조하였다.

이렇게 제조된 열연 강판의 미세조직, 항복강도, 연신율, 샤르피 충격인성 등을 계산 또는 측정하여 각각 아래 표 2에 나타내었다. 특히, 절삭성을 평가하기 위해 10mm두께의 압연 강판에 대하여 직경 10mm의 고속도 공구강을 사용하여 회전속도 130rpm, 절삭속도 0.08mm/rev로 하여 윤활유를 사용하지 않은 상태에서 드릴 1개가 마모되기 전 강판에 뚫을 수 있는 최대 개수를 측정하였다.

구분	C	Mn	Cu	Cr	Ni	Mo	Si	Al	N	23.6C+Mn	33.5C-Mn	28.5C+4.4Cr
비교예1	0.65	18.2	0.2	0.5	-	-		-	0.008	33.54	3.58	20.7
비교예2	0.4	24.8	0.3	2.7	-	-	-	-	0.012	34.24	-11.4	23.3
비교예3	0.56	21.5	0.7	3.2	-	-	-	-	0.005	34.716	-2.74	30.0
비교예4	0.28	30.6	0.12	1.2	-	-	-	-	0.13	37.2	-21.22	13.3
비교예5	1.2	18.6	0.52	0.8	-	-	-	-	0.007	46.92	21.6	37.7
발명예1	0.56	21.5	0.7	0.59	1.2	-	-	0.8	0.005	34.716	-2.74	18.6
발명예2	0.32	24.6	0.13	3.4	-	0.42	-	-	0.012	32.152	-13.88	24.1
발명예3	0.26	27	0.2	1.06	-	-	0.3	1.5	0.021	33.136	-18.29	12.1
발명예4	0.6	22.2	0.5	2.1	-	0.7	1.3	-	0.022	36.4	-2.1	26.3
발명예5	0.71	30.2	1.5	2.07	2.5	-	-	1.2		47.0	-6.415	29.3

구분	오스테나이트 분율(%)	탄화물 분율(%)	드릴 구멍개수 (개)	항복강도(MPa)	인장강도(MPa)	연신율(%)	모재 충격치 (J, -196℃)
비교예1	99	1	2	363	981	67	148
비교예2	100	0	2	416	987	55	146
비교예3	100	0	1	422	1007	62	162
비교예4	100	0	3	386	843	53	140
비교예5	100	0	2	448	947	48	116
발명예1	100	0	6	472	763	62	162
발명예2	100	0	7	445	785	50	129
발명예3	100	0	11	398	716	64	171
발명예4	100	0	8	420	751	57	141
발명예5	100	0	12	431	695	66	158

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 발명예 1 내지 5은 본 발명에서 제어하는 성분 및 조성범위를 만족하는 것으로서, 미세조직 내 오스테나이트의 분율이 95%이상으로 제어되고, 탄화물은 5%미만으로 제어되는 안정한 오스테나이트가 얻어지며 따라서 극저온에서 우수한 인성을 얻을 수 있음을 보여주고 있다. 또한 인장강도가 모두 본 발명에서 목표로하는 800MPa이하로 제어되어 절삭성이 비교예에 비하여 최대 12배까지 향상된 결과를 보여주고 있다.

이에 반해, 비교예 1 내지 5는 성분 및 조성범위가 본 발명에서 제어하는 범위에 포함되지 않음을 알 수 있다. 인장강도가 800MPa를 초과함으로써 절삭성이 열위함을 알 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되고 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어, 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

Claims

중량%로, Mn: 15~35%, C: 23.6C+Mn≥28 및 33.5C-Mn≤23 만족하고, Cu: 5%이하(0%는 제외), Cr: 28.5C+4.4Cr≤57(0%는 제외)을 만족하고, Ni: 5%이하, Mo: 5%이하, Si: 4%이하, Al: 5%이하 및 N: 1%이하로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 미세조직은 오스테나이트 조직을 면적분율로 95% 이상 그리고 탄화물을 면적분율로 5% 이하 포함하며, -196℃에서 41J 이상의 저온 충격인성을 가지고, 인장강도가 800MPa이하인 절삭성이 우수한 저온용강.
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중량%로, Mn: 15~35%, C: 23.6C+Mn≥28 및 33.5C-Mn≤23 만족하고, Cu: 5%이하(0%는 제외), Cr: 28.5C+4.4Cr≤57(0%는 제외)을 만족하고, Ni: 5%이하, Mo: 5%이하, Si: 4%이하, Al: 5%이하 및 N: 1%이하로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상을 포함하고, 나머지 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 준비하는 단계;
상기 슬라브를 1050~1250℃로 가열하는 단계; 및
상기 가열된 슬라브를 700~950℃에서 마무리 압연하는 열간압연단계를 포함하는 절삭성이 우수한 저온용강의 제조방법.