KR101611724B1

KR101611724B1 - 고강도 선재 및 강선과 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101611724B1
Application number: KR1020140117817A
Authority: KR
Inventors: 양요셉; 석병설
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2016-04-14
Anticipated expiration: 2034-09-04
Also published as: CN105401074A; CN105401074B; KR20160029220A

Abstract

본 발명은 타이어코드 등에 사용되는 선재 및 강선에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고강도 선재 및 강선과 선재의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일측면에 의하면, 중량 %로, C: 0.05~0.15 %, Si: 0.5~1.5 %, Mn: 1.0~2.0%, N: 0.005~0.02 %, P:0.03% 이하, S: 0.03% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고, 미세조직이 면적분율로 25~43%의 마르텐사이트 및 잔부 페라이트로 이루어진 고강도 선재 및 이를 이용한 고강도 강선과 선재의 제조방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 합금성분의 제어 및 이단 열처리를 통해 고강도 선재를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 선재를 이용하여 4000MPa 이상의 인장강도를 갖는 고강도 강선을 제공할 수 있다.

Description

고강도 선재 및 강선과 그 제조 방법 {WIRE ROD AND STEEL WIRE HAVING HIGH STRENGTH AND METHOD MANUFACTURING OF WIRE ROD}

본 발명은 타이어코드 등에 사용되는 선재 및 강선에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고강도 선재 및 강선과 선재의 제조방법에 관한 것이다.

타이어코드 등은 이들의 쓰임 특성상 고강도, 우수한 비틀림 특성이 요구된다. 이는 사용 수명 향상이 주목적이라고 말할 수 있는데, 예를 들면, 타이어코드로 고강도 강선으로 이루어진 스틸코드를 사용할 경우 피로 수명이 우수하여 주행중 단선 발생이 적고, 안전 주행성을 크게 향상시킨다.

타이어코드로 사용되기 위한 강선 요구 강도는 최소 2800MPa로, 현재 4000MPa까지 상용화되어 있다. 이렇게 우수한 강도를 내기 위해서는 조직으로는 미세한 펄라이트가, 가공법에서는 신선 또는 인발이 적용되어야 한다. 이는 다른 조직과는 다르게 펄라이트의 소성변형능이 크기 때문이며, 랜덤하게 형성된 펄라이트가 총 감면량 50 % 이상 적용 시 신선 방향으로 길게 늘어서 흡사 복합 조직과 같은 형상을 갖기 때문이다. 실험실적으로는 습식 신선 시 5000 MPa 이상의 강도를 확보할 수 있는 것으로 알려져 있다.

고강도화는 1) C-Si-Mn 합금계에서 C 증량 및 Cr 첨가 등의 합금성분 변화 2) 신선속도 증가, 패스당 감면량 증가 이 외 가장 효과적인 가공량 증가 등 가공 기술 향상의 두 가지 방법을 통해 이루어지고 있다. 그러나, C, Cr 등의 합금량이 과하게 첨가될 경우 변태 완료 시간이 길어지거나 초석 세멘타이트가 입계에 형성되는 문제가 발생할 수 있고, 한편, 가공량은 강선의 합금원소 및 강도 의존성이 크기 때문에 가공량 증가에 한계가 있다는 문제가 있다.

또한, 타이어코드용 강선은 펄라이트를 이용하는 탄소강이기 때문에, 그 성분계 또한 C-Si-Mn-Cr으로 간단하다. 이러한 성분계는 전세계적으로 큰 차이를 보이지 않으며, 따라서, 고유의 성분계 도출을 통한 신제품 개발이 요구되고 있다.

이에, 페라이트와 마르텐사이트 이상 조직을 갖는 소재에 대한 연구가 '90년대부터 활발히 진행되고 있다. 마르텐사이트는 BCC 구조에 C가 과포화되어 있는 상으로, 세멘타이트 비해 경도 또는 강도는 낮지만, 슬립계가 많기 때문에 소성변형을 쉽게 할 수 있다. 이는 신선 시 가공량을 인가할 수 있는 범위가 넓다는 것을 의미한다. 그러나, 세멘타이트에 비해 연할 뿐 경한 상이기 때문에 신선 변형 에너지를 흡수할 수 있는 페라이트 기지 상이 필요하다. 이에, 페라이트와 마르텐사이트 이상 조직을 갖는 소재에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으나, 타이어코드 등으로 사용되고 있지 않는데, 이는 최적의 합금 성분 및 이에 적합한 열처리 조건이 확립되어 있지 않기 때문이다.

본 발명의 일 측면은, 합금성분의 제어 및 이단 열처리를 실시하여 페라이트 및 마르텐사이트로 구성된 이상 조직을 형성함으로써 고강도 선재를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 다른 측면은, 합금성분의 제어 및 이단 열처리를 실시하여 페라이트 및 마르텐사이트로 구성된 이상 조직을 형성함으로써 고강도 선재의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 측면은, 본 발명의 고강도 선재를 이용한 고강도 강선을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 의하면, 중량 %로, C: 0.05~0.15 %, Si: 0.5~1.5 %, Mn: 1.0~2.0%, N: 0.005~0.02 %, P:0.03% 이하, S: 0.03% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고, 미세조직이 면적분율로 25~43%의 마르텐사이트 및 잔부 페라이트로 이루어진 고강도 선재가 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 중량 %로, C: 0.05~0.15 %, Si: 0.5~1.5 %, Mn: 1.0~2.0%, N: 0.005~0.02 %, P:0.03% 이하, S: 0.03% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 강편을 열간압연하여 선재를 얻는 단계;

상기 선재를 950~1150℃에서 유지한 다음 80℃/s이상의 냉각속도로 상온까지 냉각하는 1차 열처리 단계;

상기 1차 열처리된 선재를 50~150℃에서 10~60분간 유지한 다음 750~850℃까지 승온한 후 3~7분간 유지한 다음 80℃/s 이상의 냉각속도로 상온까지 냉각하는 2차 열처리 단계를 포함하는 고강도 선재의 제조방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 중량 %로, C: 0.05~0.15 %, Si: 0.5~1.5 %, Mn: 1.0~2.0%, N: 0.005~0.02 %, P:0.03% 이하, S: 0.03% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지며, 인장강도가 4000MPa 이상인 고강도 강선이 제공된다.

덧붙여, 상기한 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점 및 효과는 하기의 구체적인 실시형태를 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따르면, 합금성분의 제어 및 이단 열처리를 통해 고강도 선재를 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 선재를 이용하여 4000MPa 이상의 인장강도를 갖는 고강도 강선을 제공할 수 있다.

본 발명자들은 고강도 선재 및 강선을 도출해내기 위하여 연구를 행한 결과, 페라이트와 마르텐사이트를 형성하여 고강도를 확보함과 함께 N 첨가에 의한 동적 시효 발생으로 강도의 추가적 증가를 통해 고강도 선재 및 이를 이용한 고강도 강선을 생산할 수 있음을 확인하였으며, 본 발명은 이러한 연구결과에 근거하여 이루어진 것이다.

이하, 본 발명의 선재 및 강선의 조성에 대하여 상세히 설명한다. 이때, 성분원소의 함유량은 모두 중량%를 의미한다.

C (탄소) : 0.05~0.15 %

C는 소재 강도를 확보하기 위해 첨가되는 원소로, 마르텐사이트 형성에 사용된다. 상기 C 함량이 0.05 % 미만일 경우에는 목표 강도를 확보하기 어렵고, 0.15 %를 초과할 경우에는 마르텐사이트의 경도가 높고 괴상으로 형성되기 때문에, 신선중 마르텐사이트와 페라이트 계면에 균열이 형성되어 신선중 단선을 유발하기 때문에 상기 C의 함량은 0.05~0.15%로 제한하는 것이 바람직하며, 0.07~0.10%로 제한하는 것이 보다 바람직하다.

Si (실리콘) : 0.5~1.5 %

Si은 페라이트 안정화 원소로서 첨가되며, 예를 들면, 0.1 % 첨가시 14~16 MPa 수준 강도를 향상시키는 원소이다. 또한, 이상구간 열처리시 페라이트와 오스테나이트 입계에 존재하기 때문에 오스테나이트의 형상이 괴상화되지 않도록 도와주는 역할을 한다. Si 함량이 0.5 % 미만 시 오스테나이트 계면의 형태가 불균일해지기 때문에 침상의 마르텐사이트를 확보하는데 어려움이 있으며, 1.5 % 초과 시 페얼라이트(Fe2O3) 스케일층이 두텁게 형성되기 때문에 상기 Si의 함량은 0.5~1.5% 로 제한하는 것이 바람직하다.

Mn (망간) : 1.0~2.0 %

Mn은 오스테나이트 안정화 원소로, C가 0.05~0.15 % 수준 첨가되기 때문에 소입성 향상을 위해 첨가된다. 그 함량이 1.0 % 미만 첨가 시 수냉 ?칭 시 전부(fully) 마르텐사이트 형성이 어렵고, 2.0 % 초과 첨가 시 신선 중 단선을 유발시키는 중심 Mn 편석대가 심하게 형성되기 때문에 상기 Mn의 함량은 1.0~2.0 % 로 제한하는 것이 바람직하다.

N (질소) : 0.005~0.02 %

N은 C와 더불어 페라이트에 고용되어 강도를 효과적으로 증가시키는 원소로써, 0.1 % 첨가시 80 MPa의 강도 상승효과가 있다. 페라이트에 고용된 N은 신선 중 동적 변형 시효(dynamic strain ageing)을 유발시키고 이로 인한 강도 증가 효과가 크다.

상기 0.005% 미만시 동적시효를 효과적으로 나타내기 어렵고, 0.02중량%를 초과하는 경우에는 신선가공성에 영향을 미치고, 비틀림 특성도 열화 시킬 수 있다. 따라서, 상기 질소 함량은 0.005~0.02%로 제한하는 것이 바람직하며, 0.008~0.010%로 제한하는 것이 더욱 바람직하다.

P (인), S (황) : 각각 0.03 % 이하

P 및 S는 불순물로 그 함량이 낮을수록 좋으나, 너무 극한으로 제한할 경우 제강 공정에서 불순물 제거에 대한 비용이 증가한다. 또한, 상기 P와 S는 그 함량이 증가할 경우 소재의 연성이 감소한다. 따라서, 상기 P, S의 함량은 통상적으로 그 상한을 관리하는 것이 중요하며, 본 발명에서는 상기 P 및 S의 상한을 0.030중량%로 제어한다.

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 일 측면에 따르는 선재의 미세조직은 페라이트와 마르텐사이트로 이루어진 이상조직(Dual Phase)인 것이 바람직하다.

상기 마르텐사이트는 면적분율로 25~43%인 것이 바람직하다.

상기 마르텐사이트가 25면적% 미만인 경우에는, 최종 신선 후 목표 하는 강도 확보가 어렵다. 반면, 상기 마르텐사이트가 43면적%를 초과하는 경우에는 페라이트 및 마르텐사이트의 계면에서 균열이 발생하여 신선이 되지 않는 문제가 있다. 따라서, 상기 마르텐사이트는 면적분율로, 25~43%로 제한하는 것이 바람직하며, 41~43%로 제한되는 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기 선재는 650~670MPa의 인장강도를 가질 수 있다.

더불어, 상기 선재의 단면감소율(RA)는 63%이상인 것이 바람직하다.

상기와 같이 강선의 단면감소율(RA)이 패스당 63% 미만인 경우에는 단면감소율은 총 감면율을 달성하기 위해 필요한 패스의 수를 과도하게 늘리게 되며, 선재 표면에 변형이 내부보다 상대적으로 많이 축적되어 내외부의 변형분포가 불균일하게 되는 경향이 높아져서 최종제품의 기계적 물성에 악영향을 미치므로 바람직하지 않다.

본 발명의 다른 일측면인 고강도 선재의 제조방법에 대하여 상세히 설명한다.

중량 %로, C: 0.05~0.15 %, Si: 0.5~1.5 %, Mn: 1.0~2.0%, N: 0.005~0.02 %, P:0.03% 이하, S: 0.03% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 강편을 열간압연하여 선재를 얻는 단계;

상기 1차 열처리된 선재를 50~150℃에서 10~60분간 유지한 다음 750~850℃까지 승온한 후 3~7분간 유지한 다음 80℃/s 이상의 냉각속도로 상온까지 냉각하는 2차 열처리 단계를 포함한다.

본 발명의 일측면에 따라 선재를 제조하기 위해서는 우선, 상술한 성분계를 만족하는 강편을 열간압연하여 선재를 얻는다. 이 때, 열간압연은 통상의 방법에 따라 실시하며 특별히 한정되는 것은 아니다.

상기와 같이 제조된 선재를 1차 및 2차 열처리를 행한다.

1 차 열처리

상기와 같이 열간압연된 선재는 1차 열처리 공정을 거친다. 상기 1차 열처리 공정에서는 상기 선재를 950~1150℃에서 유지한 다음 80℃/s이상의 속도로 상온까지 냉각한다.

상기 선재의 유지온도는 950~1150℃로 한정하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 상기 유지온도가 950℃ 미만인 경우에는 오스테나이트 결정립도가 작아 잔류 오스테나이트 형성 억제를 위해 시간을 오래 가져가야 하는 문제가 있으며, 1150℃를 초과하는 경우에는 결정립도가 조대하기 때문에 마르텐사이트 패킷(packet)이 커지고 신선성이 저하되는 문제가 있기 때문이다.

상기 950~1150℃에서 유지 후 냉각시, 냉각속도는 80℃/s 이상으로 제한하는 것이 바람직하다.

그 이유는, 상기 냉각속도가 80℃/sec 미만인 경우에는 잔류 오스테나이트가 형성되는 문제가 있기 때문이다. 한편, 냉각속도가 커질수록 잔류 오스테나이트 형성 억제에 유리하기 때문에 그 상한은 특별히 제한하지 않는다.

2차 열처리

상기와 같이 1차 열처리된 선재는 2차 열처리 공정을 거친다. 상기 2차 열처리 공정은 상기 1차 열처리된 선재를 50~150℃에서 10~60분간 유지한 다음 750~850℃까지 승온한 후 3~7분간 유지한 다음 80℃/s 이상의 속도로 상온까지 냉각한다.

상기 1차 열처리된 선재의 유지온도는 50~150℃로 한정하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 상기 유지온도가 50℃ 미만인 경우에는 마르텐사이트내 탄소가 확산하는데 어려움이 있으며, 150℃를 초과하는 경우에는 온도가 높기 때문에 에너지 소비 또는 공정 비용 등의 효율적인 측면에서 적합하지 않기 때문이다.

상기 50~150℃ 유지온도에서의 유지시간은 10~60분으로 제한하는 것이 바람직하다.

그 이유는, 상기 유지시간이 10분 미만인 경우에는 탄소가 확산하는데 시간이 충분하지 않으며, 60분을 초과하는 경우에는 이미 충분한 탄소 확산이 이루어졌기 때문에 에너지 소비 또는 공정 비용 등의 효율적인 측면에서 적합하지 않기 때문이다.

상기 1차 열처리된 선재를 50~150℃에서 유지한 다음 750~850℃까지 승온하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 상기 온도가 750℃ 미만인 경우에는 마르텐사이트가 형성되지 않거나, 마르텐사이트 분율이 적기 때문에 목표 강도를 확보하는데 문제가 있으며, 850℃를 초과하는 경우에는 마르텐사이트 분율이 증가하고, 괴상 마르텐사이트로 성장하는 문제가 있기 때문이다.

상기 750~850℃까지의 승온 속도는 2℃/s 이상으로 제한하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 2℃/s 미만의 속도로 승온할 경우 목표온도까지 도달하기 전 오스테나이트로 변태되기 때문에 결정립도가 균일하지 않기 때문이다. 상기 승온속도의 상한은 기술적으로 제한할 필요가 없으며, 다만 에너지 소비 또는 공정 비용 등 경제적인 측면에서 적절히 제한될 수는 있다.

상기 750~850℃ 온도에서 유지시간은 3~7분으로 제한하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 상기 유시지간이 3분 미만인 경우에는 충분한 마르텐사이트로 변태 및 안정화 시간이 부족하며, 7분을 초과하는 경우에는 마르텐사이트가 성장하여 괴상화되는 문제가 있기 때문이다.

상기 750~850℃온도에서 유지 후 냉각시, 냉각속도는 냉각속도는 80℃/s 이상으로 제한하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 상기 냉각속도가 80℃/sec 미만인 경우에는 오스테나이트가 펄라이트로 변태될 가능성이 있다. 한편, 냉각속도가 커질수록 마르텐사이트로 변태에 유리하기 때문에 그 상한은 특별히 제한하지 않는다.

본 발명의 또 다른 측면인 고강도 강선에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 고강도 강선은 상기 선재를 신선가공하여 제조할 수 있다. 본 발명의 강선은 중량 %로, C: 0.05~0.15 %, Si: 0.5~1.5 %, Mn: 1.0~2.0%, N: 0.005~0.02 %, P:0.03% 이하, S: 0.03% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지며, 4000MPa 이상의 인장강도를 갖는다.

상기 강선은 인장강도x단면적x0.08의 하중인가와 100D (D:강선 직경) 조건에서 비틀림 실험 시, 딜라미네이션 발생 없이 25회 이상의 비틀림 특성을 가질 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기하는 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.

(실시예)

표 1과 같은 조성을 갖는 50kg 잉곳을 주조한 후, Mn 및 P 등의 편석 발생을 억제하기 위해 1250 ℃ 에서 12 시간 이상 소킹(soaking)열처리 한 다음, 빌렛-잉곳 용접을 통해 가열로 온도: 1100 ℃ x 1 시간, 열간압연 온도 : 1000 ℃ laying head 온도 : 950 ℃, 냉각 속도 : 5 ℃/s 의 제조조건으로 선재압연하여 열간 압연재(선재)를 제조하였다.

상기와 같이 제작된 열간 압연재(선재)에 페라이트와 마르텐사이트 이상조직을 부여하기 위한 2회 열처리 공정을 수행하였다.

상기 열처리 공정 중 1차 열처리에서는 배치로에서 1150C의 유지온도로 10분간 유지한 후, 상온까지 ?칭하였다.

상기 열처리 공정 중 2차 열처리에서는 1차 열처리된 열간 압연재(선재)의 마르텐사이트내 존재하는 탄소 확산을 충분히 부여하기 위해 baking로에서 100 ℃의 유지온도로 30분간 유지한 후 5 ℃/s의 승온속도로 830 ℃의 유지온도까지 승온한 다음, 5분 유지 후 ?칭하였다.

상기와 같이 2차 열처리된 열간 압연재(선재)에 대하여 단면부 (-1/4D ~ 중심 ~ +1/4D 위치)의 마르텐사이트 분율과 인장강도(TS) 및 단면감소율(RA)을 측정하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

다음에, 상기와 같이 제조된 열간 압연재(선재)를 신선사에서 행해지는 통상적인 조건으로 건식 및 습식 신선하여 강선을 제조하였다.

하기 표 1의 선재를 패스당 20%씩 감면하여 신선 총감면량 8.03까지 신선하였으며, 5.13에서 1씩 증가된 구간에서 시험편을 채취하여 인장강도를 측정하고, 8의 신선 가공량을 인가시켜 제조한 강선에 대해서 인장강도x단면적x0.08의 하중인가와 100D (D:강선 직경) 조건하에서 비틀림 특성을 측정하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

	중량 (%)
	C	Si	Mn	N	P	S
발명예 1	0.1	1.01	1.52	0.01	0.025	0.024
발명예 2	0.1	1.00	1.51	0.015	0.021	0.024
발명예 3	0.12	1.04	1.52	0.02	0.02	0.021
발명예 4	0.11	1.49	1.51	0.012	0.022	0.025
비교예 1	0.02	1.02	1.51	0.012	0.021	0.021
비교예 2	0.049	1.01	1.52	0.012	0.025	0.024
비교예 3	0.3	1.01	1.5	0.011	0.023	0.022
비교예 4	0.11	1.02	1.53	0.05	0.02	0.025
비교예 5	0.10	1.05	1.5	0.03	0.025	0.024
비교예 6	0.11	1.75	1.5	0.011	0.024	0.024
비교예 7	0.12	1.01	2.25	0.012	0.022	0.024
비교예 8	0.1	1.02	0.95	0.011	0.025	0.026
비교예 9	0.1	1.00	1.51	0.0045	0.020	0.022

	선재			강선 인장강도 (MPa)				강선 비틀림
	Vm (면적%)	TS (MPa)	RA (%)	5.13	6.02	7.14	8.03	딜라미네이션	회
발명예1	42	665	67	2820	3261	3821	4001	미발생	28
발명예2	42	664	67	2935	3179	3836	4204	미발생	27
발명예3	41	660	65	2973	3217	3874	4242	미발생	26
발명예4	43	670	63	2840	3074	3741	4053	미발생	27
비교예1	41	648	70	2651	2845	3510	3815	미발생	29
비교예2	43	657	65	2695	2890	3589	3875	미발생	28
비교예3	48	684	62	2795	단선	x	x	x	x
비교예4	43	659	64	단선	x	x	x	x	x
비교예5	43	668	64	단선	x	x	x	x	x
비교예6	44	679	63	단선	x	x	x	x	x
비교예7	48	취성 파괴	x	x	x	x	x	x	x
비교예8	43	640	68	2668	2890	3489	3678	미발생	31
비교예9	41	664	66	2760	3211	3784	3940	미발생	28

상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 발명재 1 내지 4는 선재 단면부에서 마르텐사이트 분율이 41~43 %이며, 이때 인장강도는 664~670 MPa 이상, 단면감소율은 63~67 % 수준인 것으로 확인되었다. 비교예 중 Si, Mn이 과하게 첨가된 비교예 6 및 7을 제외한 비교예의 경우 유사한 마르텐사이트 분율 및 기계적 특성을 갖는 것으로 확인되었다.

상기 표 2에서 비교예 3 내지 6은 신선 중 단선이 발생한 시험편이다. 이들의 특징은 C: 0.3 % 첨가, N:0.03 및 0.05 % 첨가, Si: 1.75 % 첨가, Mn : 2.25 % 첨가강이라는 것이다. 이와 같이, 상기 언급된 합금원소의 함량을 초과 첨가하게 되면 2차 열처리 온도, 즉, 이상영역 열처리 온도인 830℃에서 열처리(유지) 시 신선이 되지 않는다는 것을 의미한다.

또한, N은 신선 중 발생하는 시효 경화에 의한 강도 증가 역할을 하기 때문에 0.02 % 까지는 강도는 증가되지만, 상기 N함량이 그 이상 초과될 때에는 효과가 관찰되지 않음을 알 수 있다.

한편, 본 발명에 부합되는 발명예 1 내지 4는 인장강도가 4000 MPa 이상일 뿐만 아니라 비틀림 응력 인가 시 딜라미네이션은 발생하지 않았으며, 26~28 회 수준의 값을 나타내고 있음을 알 수 있다. 반면, 비교예 8 및 9는 목표인장강도 보다 낮은 인장강도를 나타내고 있음을 알 수 있다.

Claims

중량 %로, C: 0.05~0.15 %, Si: 0.5~1.5 %, Mn: 1.0~2.0%, N: 0.005~0.02 %, P:0.03% 이하, S: 0.03% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고,
미세조직이 면적분율로 25~43%의 마르텐사이트 및 잔부 페라이트로 이루어진 고강도 선재.
청구항 1에 있어서,
상기 선재는 인장강도가 650MPa 이상이고, 단면감소율이 63%이상인 고강도 선재.
중량 %로, C: 0.05~0.15 %, Si: 0.5~1.5 %, Mn: 1.0~2.0%, N: 0.005~0.02 %, P:0.03% 이하, S: 0.03% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지는 강편을 열간압연하여 선재를 얻는 단계;
상기 선재를 950~1150℃에서 유지한 다음 80℃/s이상의 냉각속도로 상온까지 냉각하는 1차 열처리 단계;
상기 1차 열처리된 선재를 50~150℃에서 10~60분간 유지한 다음 750~850℃까지 승온한 후 3~7분간 유지한 다음 80℃/s 이상의 냉각속도로 상온까지 냉각하는 2차 열처리 단계를 포함하는 고강도 선재의 제조방법.
청구항 3에 있어서,
상기 2차 열처리 단계에서 승온 속도는 2℃/s 이상인 고강도 선재의 제조방법.
중량 %로, C: 0.05~0.15 %, Si: 0.5~1.5 %, Mn: 1.0~2.0%, N: 0.005~0.02 %, P:0.03% 이하, S: 0.03% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지며,
인장강도가 4000MPa 이상인 고강도 강선.
청구항 5에 있어서,
인장강도x단면적x0.08의 하중인가와 100D (D:강선 직경) 조건에서 비틀림 실험 시 딜라미네이션 발생 없이 25회 이상의 비틀림 특성을 갖는 고강도 강선.