KR101898567B1

KR101898567B1 - 후강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101898567B1
Application number: KR1020167029952A
Authority: KR
Inventors: 신이치 미우라; 마사오 유가; 아키오 오모리
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2018-09-13
Anticipated expiration: 2035-03-19
Also published as: MX2016012595A; EP3128032A4; KR20160140802A; JP6149778B2; CN106133171A; EP3128032A1; CL2016002494A1; JP2015193874A; WO2015151443A1; CN106133171B; EP3128032B1; AU2015242070A1; BR112016022532B1; AU2015242070B2; MX381463B; US20170183750A1

Abstract

산업 기계, 운반, 수송기기 등의 암석, 모래, 광석, 슬러리 형상 물질 등에 대한 내마모성이 요구되는 부재용으로서 적합한 후강판 및 그 제조 방법을 제공한다. 질량％로, C: 0.200∼0.350％, Si: 0.05∼0.45％, Mn: 0.50∼2.00％, P: 0.020％ 이하, S: 0.005％ 이하, Al: 0.005∼0.100％, Cu, Ni, Cr, Mo, V, Nb, Ti, B, REM, Ca, Mg의 1종 또는 2종 이상, 특정식으로 정의되는 CI가 40 이상, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성과, 베이나이트상의 면적 분율이 60％ 이상, 섬 형상 마르텐사이트의 면적 분율이 5％ 이상 20％ 미만, 나머지가 페라이트상, 펄라이트, 마르텐사이트상의 1종 또는 2종이상으로 이루어지는 강 조직을 갖는 후강판이다. 상기 조성의 강을 열간 압연 후, 400℃∼650℃까지 가속 냉각을 행한다.

Description

후강판 및 그 제조 방법{THICK STEEL SHEET AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은, 산업 기계, 운반, 수송 기기 등의 암석, 모래, 광석, 슬러리 형상 물질(slurry materials) 등에 대한 내마모성(abrasion resistance)이 요구되는 부재용으로서 적합한 후강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

건설, 토목, 광산 등의 현장에서 사용되는, 예를 들면, 파워 셔블(power shovels), 불도저, 호퍼(hopper), 버킷(buckets), 덤프 트럭 등의 산업 기계나, 슬러리 형상 물질 수송용 강관 등의 운반, 수송 기기의 부재는, 사용시에 토사 등에 의해 마모한다.

종래, 강재의 경도를 상승시킴으로써, 그 내마모성이 향상하는 것이 알려져 있어, 지금까지도 일부의 내마모성이 요구되는 부재 용도로서 합금 원소를 다량으로 첨가하여 경도를 상승시킨 강재 등이 이용되어 왔다.

그러나, 내마모성을 향상시키기 위해서 강재의 경도를 상승시키면, 가공성이 크게 저하하는 것이 알려져 있어, 가공이 필요한 부재 용도로서는, 고경도 재료의 적용은 어렵다는 문제가 있다.

그래서, 우수한 내마모성을 견지하면서, 더욱 가공성도 우수한 강재가 요구된다. 예를 들면 특허문헌 1에는, 질량％로, C를 0.13％∼0.18％ 포함하고, Si, Mn, P, S, Al, B, N을 적정량 함유하고, 추가로 Cr을 0.5％∼2.0％, Mo를 0.03％∼0.3％, Nb를 0.03％∼0.1％ 함유하고, 성분 조성이, HI가 0.7 이상을 만족시키고, 또한 Ceq가 0.50초과이고, HB가 25℃에 있어서 360 이상, 440 이하인 것을 특징으로 하는 강판이 제안되고 있다. 여기에서, HI＝[C]＋0.59[Si]－0.58[Mn]＋0.29[Cr]＋0.39[Mo]＋2.11([Nb]－0.02)－0.72[Ti]＋0.56[V], Ceq＝[C]＋[Si]/24＋[Mn]/6＋[Ni]/40＋[Cr]/5＋[Mo]/4＋[V]/14이고, 각 합금 원소는 함유량(질량％)이다.

특허문헌 1에는, 상기 기술에 의하면, ?칭 열처리(quenching treatment)에 의해 HB400 클래스의 마르텐사이트 조직으로 하고, 추가로 고용 Nb량을 증가시킴으로써 고온에서의 내마모성 향상이 가능한 것이 기재되어 있다.

특허문헌 2에는, 질량％로, C를 0.10％∼0.45％ 포함하고, Si, Mn, P, S, N을 적정량 함유하고, 추가로 Ti를 0.10％∼1.0％ 함유하고, 0.5㎛ 이상의 크기를 갖는 TiC 석출물 혹은 TiC와 TiN, TiS의 복합 석출물을 1㎟당 400개 이상 포함하고 그리고, 특정식으로 나타낼 수 있는 Ti*가 0.05％∼0.4％ 미만인 것을 특징으로 하는 강판이 제안되고 있다.

특허문헌 3에는, 질량％로, C를 0.05∼0.35％ 함유하고, Si, Mn, Al을 적정량 함유하고, 추가로 Ti를 0.1％∼1.2％ 함유하고, 추가로 특정식으로 나타낼 수 있는 DI*가 60 미만이고, 페라이트상-베이나이트상(ferrite phase-bainite phase)을 기지상으로 하고, 당해 기지상 중에 경질상이 분산하고 있는 것을 특징으로 하는 가공성이 우수한 내마모 강판이 제안되고 있다.

특허문헌 2, 3에는, 상기 기술에 의하면, 응고시에 조대한(large grain diameter) TiC를 주체로 하는 석출물을 생성시킴으로써, 염가로 내마모성의 향상이 가능한 것이 기재되어 있다.

일본특허공보 제4590012호 일본특허공보 제3089882호 일본공개특허공보 2010-222682호

그러나, 특허문헌 1에 기재된 기술은, ?칭 공정을 실시하고, 마르텐사이트 조직으로 하고 있기 때문에, 경도가 HB360 이상으로 고경도이고, 가공성이 양호하다고는 말하기 어렵다. 또한, 특허문헌 1에 기재된 기술은, 합금 원소를 대량으로 첨가하고 있기 때문에, 합금 비용이 증대한다.

특허문헌 2, 3에 기재된 기술은, 응고시에 조대한 TiC를 형성시키기 때문에, 압연전에 슬래브 표면 손질을 실시하는 것이 필요하여, 제조 비용이 증대한다. 또한, 특허문헌 2, 3에 기재된 기술의 내고온 마모성은 불명하다.

그래서, 본 발명은, 염가로, 우수한 가공성을 갖고, 내마모성이 우수한 후강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해, 내마모성에 대한 각종 요인의 영향에 대해서 예의 검토를 거듭했다. 그 결과, 강재의 조성을 적정화하고, 또한 성분 조성 중의 복수의 합금 원소의 함유량의 합계로 정의되는 값을 일정값으로 하고, 베이나이트상의 면적 분율을 60％ 이상, 베이나이트상 중의 섬 형상 마르텐사이트의 면적 분율을 5％ 이상 20％ 미만, 나머지를 페라이트상, 펄라이트, 마르텐사이트상의 1종 또는 2종 이상으로 한 강 조직으로 함으로써, 강재를 과도하게 고경도화하는 일 없이, 양호한 가공성을 갖은 채로, 우수한 내마모성을 구비할 수 있는 것을 발견했다.

본 발명은, 상기한 인식에 기초하여, 더욱 검토를 더하여 완성된 것이다. 즉, 본 발명의 요지는 다음과 같다.

[1] 질량％로,

C: 0.200∼0.350％,

Si: 0.05∼0.45％,

Mn: 0.50∼2.00％,

P: 0.020％ 이하,

S: 0.005％ 이하,

Al: 0.005∼0.100％,

를 아래와 하기 (1)식으로 정의되는 CI가 40 이상을 만족하도록 포함하고,

잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성과,

베이나이트상의 면적 분율이 60％ 이상이고, 베이나이트상 중의 섬 형상 마르텐사이트가, 조직 전체에 대한 면적 분율로 5％ 이상 20％ 미만이고,

나머지가 페라이트상, 펄라이트, 마르텐사이트상의 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 강 조직을 갖는 것을 특징으로 하는 내마모성이 우수한 후강판.

CI＝60C＋8Si＋22Mn＋10(Cu＋Ni)＋14Cr＋21Mo＋15V … (1)

식에 있어서 각 합금 원소는 함유량(질량％)으로 한다. 단, 함유하지 않는 원소의 함유량은 0으로 한다.

[2]

추가로, 질량％로,

Cu: 0.03∼1.00％,

Ni: 0.03∼2.00％,

Cr: 0.05∼2.00％,

Mo: 0.05∼1.00％,

V: 0.005∼0.100％,

Nb: 0.005∼0.100％,

Ti: 0.005∼0.100％,

B: 0.0003∼0.0030％,

로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 [1]에 기재된 내마모성이 우수한 후강판.

[3]

추가로, 질량％로,

REM: 0.0005∼0.0080％,

Ca: 0.0005∼0.0050％,

Mg: 0.0005∼0.0050％

로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 [1] 또는 [2]에 기재된 내마모성이 우수한 후강판.

[4]

[1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 강 조성으로 이루어지는 주편 또는 강편을, 950∼1250℃로 가열 후, Ar₃ 이상의 온도로 종료하는 열간 압연을 행하고, 열간 압연 후 즉시, 5℃/sec 이상의 냉각 속도로 400℃∼650℃까지의 가속 냉각을 행하는 것을 특징으로 하는 내마모성이 우수한 후강판의 제조 방법.

[5]

[1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 강 조성으로 이루어지는 주편 또는 강편을, 950∼1250℃로 가열 후, 열간 압연을 행하고, 400℃ 미만까지 공랭을 행한 후, Ac₃∼950℃로 재가열하고, 재가열 후 즉시 5℃/sec 이상의 냉각 속도로 400℃∼650℃까지 냉각을 행하는 것을 특징으로 하는 내마모성이 우수한 후강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 가공성이 우수하고, 우수한 내마모성을 안정적으로 갖는 내마모 강판을, 용이하게 또한 안정적으로 제조할 수 있어서, 산업상 각별한 효과를 갖는다.

도 1은, 마모 시험기를 설명하는 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

본 발명에서는 성분 조성과 강 조직을 규정한다.

[성분 조성]

설명에 있어서 ％는 질량％로 한다.

C: 0.200∼0.350％

C는, 섬 형상 마르텐사이트 생성에 기여하는 원소로서, 우수한 내마모성을 얻기 위해서 중요한 원소이다. C 함유량이 0.200％ 미만에서는 상기한 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 한편, C 함유량이 0.350％를 초과하면, 용접성 및 가공성이 저하한다. 이 때문에, C 함유량을 0.200∼0.350％의 범위로 한정했다. 또한, 바람직하게는 0.210∼0.300％이다.

Si: 0.05∼0.45％

Si는, 용강의 탈산제로서 작용하는 유효한 원소로서, 또한, ?칭성을 향상시켜, 섬 형상 마르텐사이트의 생성에 기여하는 작용을 갖는 유효한 원소이다. 이러한 효과를 확보하기 위해서 Si 함유량을 0.05％ 이상으로 한다. 한편, Si 함유량이 0.45％를 초과하면, 용접성이 저하한다. 이 때문에, Si 함유량은 0.05∼0.45％의 범위로 한정했다. 또한, 바람직하게는 0.15∼0.40％이다.

Mn: 0.50∼2.00％

Mn은, ?칭성을 향상시켜, 섬 형상 마르텐사이트의 생성에 기여하는 작용을 갖는 유효한 원소이다. 이러한 효과를 확보하기 위해서는, Mn 함유량을 0.50％ 이상으로 할 필요가 있다. 한편, Mn 함유량이 2.00％를 초과하면, 용접성의 저하를 초래하여, 굽힘 등의 가공시에 파괴의 기점이 되는 MnS를 다량으로 생성한다. 이 때문에, Mn 함유량은 0.50∼2.00％의 범위로 한정했다. 또한, 바람직하게는 0.60∼1.70％이다.

P: 0.020％ 이하

P는, 강 중에 다량 함유하면 인성(toughness)의 저하를 초래한다. 이 때문에 P 함유량은 가능한 한 저감하는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서 P 함유량은 0.020％까지 허용 할 수 있다. 이 때문에, P함유량은 0.020％ 이하로 한정했다. 또한, P 함유량을 과도하게 저감하는 것은 정련 비용의 상승을 초래하기 때문에, P 함유량은 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

S: 0.005％ 이하

S는, 강 중에 다량으로 포함되면 MnS로서 석출하여, 인성의 열화를 초래함과 함께, 가공시에 파괴의 기점이 된다. 이 때문에 S 함유량은 가능한 한 저감하는 것이 바람직하다. 본 발명에 있어서 S 함유량은 0.005％까지라면 허용할 수 있다. 이 때문에, S 함유량은 0.005％ 이하로 한정했다. 또한, S 함유량을 과도하게 저감하는 것은 정련 비용의 상승을 초래하기 때문에, 0.0005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

Al: 0.005∼0.100％

Al은, 용강의 탈산제로서 작용하는 유효한 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.005％ 이상의 함유를 필요로 한다. Al 함유량이 0.005％ 미만에서는 이들의 효과가 충분히 얻어지지 않는다. 한편, Al 함유량이 0.100％를 초과하면, 용접성, 인성이 저하한다. 이 때문에, Al 함유량은 0.005∼0.100％의 범위로 한정했다. 또한, 바람직하게는 0.015∼0.040％이다.

CI＝60C＋8Si＋22Mn＋10(Cu＋Ni)＋14Cr＋21Mo＋15V≥40

식에 있어서, 각 합금 원소는 함유량(질량％)을 나타내고, 함유하지 않는 원소는 0으로서 계산한다.

CI가 40 미만에서는, ?칭성이 부족하여, 상기한 강 조직으로는 되지 않고, 양호한 내마모성이 얻어지지 않는다. 그 때문에, CI는 40 이상으로 한정했다. 또한, 바람직하게는 44 이상이다. 또한, CI가 지나치게 커지면 ?칭성이 지나치게 높아져 마르텐사이트의 생성량이 많아져 상기한 강 조직으로 되지 않는 일이 있기 때문에, CI는 80 이하로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 75 이하이다.

상기 성분이 기본 성분 조성이고 잔부 Fe 및 불가피적 불순물이다. 본 발명에서는, 특성을 향상시키기 위해, 선택 원소로서 Cu, Ni, Cr, Mo, V, Nb, Ti, B, REM, Ca, Mg의 1종 또는 2종 이상을 선택하여 함유할 수 있다.

Cu: 0.03∼1.00％,

Cu는, ?칭성을 향상시켜, 섬 형상 마르텐사이트의 생성에 기여하는 효과를 갖는 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, 0.03％ 이상 함유할 필요가 있다. 한편, Cu 함유량이 1.00％를 초과하면, 열간 가공성이 저하하여, 제조 비용도 증가한다. 이 때문에, Cu를 함유하는 경우에는, Cu 함유량을 0.03∼1.00％의 범위로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 열간 가공성의 저하 억제, 비용 저감의 관점에서는, 0.03∼0.50％의 범위로 한정하는 것이 보다 바람직하다.

Ni: 0.03∼2.00％,

Ni는, ?칭성을 향상시킴과 함께, 저온 인성 향상에도 기여하는 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, 0.03％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, Ni 함유량이 2.00％를 초과하는 함유는, 제조 비용이 상승한다. 이 때문에, Ni를 함유하는 경우에는, Ni 함유량을 0.03∼2.00％의 범위로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 비용 저감의 관점에서는, 0.03∼0.50％의 범위로 한정하는 것이 보다 바람직하다.

Cr: 0.05∼2.00％,

Cr는, ?칭성을 향상시켜, 섬 형상 마르텐사이트의 생성에 기여하는 효과를 갖는 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.05％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, Cr 함유량이 2.00％를 초과하면, 용접성이 저하함과 함께, 제조 비용이 증가한다. 이 때문에, Cr을 함유하는 경우에는, Cr함유량을 0.05∼2.00％의 범위로 한정한다. 또한, 바람직하게는, 0.07∼1.50％, 보다 바람직하게는 0.20∼1.00％의 범위이다.

Mo: 0.05∼1.00％,

Mo는, ?칭성을 향상시켜, 섬 형상 마르텐사이트의 생성에 기여하는 효과를 갖는 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, 0.05％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, Mo 함유량이 1.00％를 초과하면, 용접성이 저하하여, 제조 비용도 증가한다. 이 때문에, Mo를 함유하는 경우에는, Mo 함유량을 0.05∼1.00％의 범위로 한정한다. 또한, 바람직하게는, 0.10∼0.80％, 보다 바람직하게는 0.20∼0.50％이다.

V: 0.005∼0.100％,

V는, ?칭성을 향상시킴과 함께, 탄질화물로서 석출하여, 조직을 미세화하는 효과를 통하여 인성 향상에 기여하는 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, 0.005％ 이상 함유할 필요가 있다. 한편, V 함유량이 0.100％를 초과하면, 용접성이 저하한다. 이 때문에, V를 함유하는 경우에는, V 함유량을 0.005∼0.100％의 범위로 한정한다.

Nb: 0.005∼0.100％,

Nb는, 탄질화물로서 석출하여, 조직의 미세화를 통하여 인성의 향상에 유효하게 기여하는 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.005％ 이상의 함유를 필요로 한다. 한편, Nb 함유량이 0.100％를 초과하면 용접성이 저하한다. 이 때문에, Nb를 함유하는 경우에는, Nb함유량을 0.005∼0.100％의 범위로 한정한다. 또한, 조직 미세화의 관점에서, 0.010∼0.030％의 범위로 하는 것이 바람직하다.

Ti: 0.005∼0.100％,

Ti는, TiN으로서 석출하여, 고용 N의 고정을 통하여 인성 향상에 기여하는 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.005％ 이상 함유할 필요가 있다. 한편, Ti 함유량이 0.100％를 초과하면, 조대한 탄질화물이 석출되어, 인성이 저하한다. 이 때문에, Ti를 함유하는 경우에는, Ti 함유량을 0.005∼0.100％의 범위로 한정한다. 또한, 비용 저감의 관점에서, 0.005∼0.030％의 범위로 한정하는 것이 바람직하다.

B: 0.0003∼0.0030％,

B는, 미량 함유로 ?칭성 향상에 기여하는 원소이다. 이러한 효과를 얻기 위해서는, 0.0003％ 이상 함유할 필요가 있다. 한편, B 함유량이 0.0030％를 초과하면 인성이 저하한다. 이 때문에, B를 함유하는 경우에는, B 함유량을 0.0003∼0.0030％의 범위로 한정한다.

REM: 0.0005∼0.0080％,

REM은, S를 고정하여, 인성 저하 및 가공시에 파괴의 원인이 되는 MnS의 생성을 억제한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.0005％ 이상 함유할 필요가 있다. 한편, REM 함유량이 0.0080％를 초과하면 강 중 개재물량이 증가하여, 인성의 저하를 초래한다. 이 때문에, REM을 함유하는 경우에는, REM 함유량을 0.0005∼0.0080％의 범위로 한정한다. 또한, 바람직하게는 0.0005∼0.0020％이다.

Ca: 0.0005∼0.0050％,

Ca는, S를 고정하여, 인성 저하 및 가공시에 파괴의 원인이 되는 MnS의 생성을 억제한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.0005％ 이상 함유할 필요가 있다. 한편, Ca 함유량이 0.0050％를 초과하면 강 중 개재물량이 증가하여, 인성의 저하를 초래한다. 이 때문에, Ca를 함유하는 경우에는, Ca 함유량을 0.0005∼0.0050％의 범위로 한정한다. 또한, 바람직하게는 0.0005∼0.0030％이다.

Mg: 0.0005∼0.0050％,

Mg는, S를 고정하여, 인성 저하 및 가공시에 파괴의 원인이 되는 MnS의 생성을 억제한다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.0005％이상 함유할 필요가 있다. 한편, Mg 함유량이 0.0050％를 초과하면 강 중 개재물량이 증가하여, 인성의 저하를 초래한다. 이 때문에, Mg를 함유하는 경우에는, Mg 함유량을 0.0005∼0.0050％의 범위로 한정하는 것이 바람직하다. 또한, 바람직하게는 0.0005∼0.0040％이다.

[강 조직]

베이나이트상을 면적 분율(면적률이라고 하는 경우가 있다)로 60％ 이상 포함하고, 추가로 베이나이트상 중의 섬 형상 마르텐사이트를 조직 전체에 대한 면적 분율로 5％ 이상 20％ 미만 포함하고, 잔부가 페라이트상, 펄라이트 및 마르텐사이트상의 1종 또는 2종이상으로 이루어지는 강 조직으로 한다. 이러한 조직 분율로 함으로써, 강판의 소성 변형능이 향상하여, 양호한 가공성이 얻어진다. 또한, 강판을 과도하게 고경도로 하지 않아도 우수한 내마모성을 얻을 수 있다.

베이나이트상: 면적 분율로 60％ 이상

베이나이트상의 분율이, 면적 분율로 60％ 미만에서는, 소망하는 내마모성, 가공성을 확보할 수 없다. 이 때문에 베이나이트상의 함유량을 면적 분율로 60％ 이상으로 한다. 바람직하게는 80％ 이상이다.

섬 형상 마르텐사이트: 면적 분율로 5％ 이상 20％ 미만

섬 형상 마르텐사이트는 베이나이트상 중에 미세하게 분산하고, 고경도이기 때문에, 내마모성의 향상에 기여한다. 섬 형상 마르텐사이트의 분율이, 조직 전체에 대한 면적 분율로 5％ 미만에서는, 소망하는 내마모성을 확보할 수 없다. 한편, 상기 면적 분율이 20％ 이상이 되면, 내마모성의 향상 효과는 포화하여, 강판의 경도의 과도한 상승을 초래하여 가공성이나 인성이 열화한다. 그래서, 상기 면적 분율은 5％ 이상 20％ 미만으로 한다. 또한, 섬 형상 마르텐사이트는, 베이나이트상의 라스(lath) 사이 혹은 베이나이트상의 입계(grain boundaries)에 생성하고, 미소하기 때문에, 광학 현미경으로는 베이나이트상과 섬 형상 마르텐사이트를 분리하는 것은 곤란하다. 이 때문에, 섬 형상 마르텐사이트는 베이나이트상의 일부로 간주된다. 즉, 상기 베이나이트상의 면적 분율의 계산에 있어서는, 베이나이트상의 면적에 섬 형상 마르텐사이트의 면적이 포함된다. 단, 섬 형상 마르텐사이트의 면적 분율은 조직 전체에 대한 것으로서 계산한다.

강 조직의 베이나이트상 이외의 잔부는 페라이트상, 펄라이트 및 마르텐사이트상의 1종 또는 2종 이상으로 한다.

다음으로, 본 발명에 따른 후강판의 제조 방법에 대해서 설명한다.

상술한 성분 조성의 강 소재를, 주조 후, 소정의 온도를 유지하고 있는 경우에는 냉각하지 않고 그대로, 혹은 일단, 냉각하고, 가열하고, 열간 압연하여, 소망하는 치수 형상의 강판으로 한다. 강 소재의 제조 방법은, 특별히 한정할 필요는 없지만, 용강을, 전로(converter) 등의 공지의 용제 방법으로 용제하여, 연속 주조법 등의 공지의 주조 방법으로 소정 치수의 슬래브(slab)로 하는 것이 바람직하다. 조괴-분괴 압연법(ingot casting-slabbing method)으로 슬래브로 해도 좋다.

슬래브 가열 온도는 950∼1250℃의 범위로 한정한다. 950℃ 미만에서는, 변형 저항이 높고 압연 부하가 과대해져, 압연 능률을 저해한다. 또한, 내마모 특성을 안정적으로 얻기 위해서는, 섬 형상 마르텐사이트를 강판 전체에 걸쳐서 균일하게 생성시키는 것이 필요하다. 950℃ 미만에서는 강 소재 중의 마이크로 편석부에 존재하는 C, Mn 등의 편석 원소의 확산이 불충분하고, 섬 형상 마르텐사이트가 편석부에서 우선적으로 생성하여 분포에 치우침이 발생한다. 한편, 1250℃를 초과하는 고온에서는, 과도한 스케일 생성에 의한 수율의 저하 및 에너지 소비량의 증대를 초래하기 때문에, 가열 온도는 950∼1250℃의 범위로 한정한다. 또한, 슬래브 가열 온도는, 열전달-열전도 계산에 의해 구해지는 슬래브의 두께 방향의 평균 온도이다. 슬래브의 두께 방향의 평균 온도는 판 두께 1/4 위치에 있어서의 온도에 거의 동등하다.

열간 압연은 압연 마무리 온도를 Ar₃ 이상으로 한다. 압연 마무리 온도가 Ar₃ 미만에서는, 페라이트가 생성되고, 충분한 양의 베이나이트가 생성되지 않는다. 따라서, 압연 마무리 온도는 Ar₃ 이상으로 한다. 또한, 압연 마무리 온도가 지나치게 높으면, 오스테나이트 결정립이 성장하여 오스테나이트 입경이 조대하게 된다. 이 때문에 ?칭성이 지나치게 높아져 마르텐사이트의 생성량이 과잉하게 되어 소망하는 조직을 얻기 어려워진다. 이 때문에, 압연 마무리 온도의 상한은 930℃ 이하가 바람직하다. 또한, Ar₃ 변태점은 오스테나이트로부터 냉각할 때의 열 팽창 곡선으로부터 측정할 수 있다. 또한, 압연 마무리 온도는 강판 표면 온도이다.

열간 압연을 종료한 후 즉시, 가속 냉각을 개시한다. 「즉시」란 열간 압연을 종료한 후 30초 이내이다. 냉각 속도는 5℃/sec 이상, 냉각 정지 온도는 400℃∼650℃로 한다. 냉각 속도가 5℃/sec 미만에서는, 페라이트가 생성되고, 충분한 양의 베이나이트가 생성하지 않기 때문에, 5℃/sec 이상으로 한다. 또한, 냉각 속도의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 가속 냉각에 있어서의 냉각 속도의 상한은 강판 표면의 열 전달에 의해 정해지기 때문에, 실제상, 냉각 속도는 80℃/sec 이하이다. 또한, 냉각 속도는 판 두께 1/4 위치에 있어서의 가속 냉각 개시부터 가속 냉각 종료까지의 평균 냉각 속도를 의미한다. 본 발명에서는 판 두께 1/4 위치의 온도로 냉각 개시 온도, 냉각 속도, 냉각 정지 온도를 규정하지만, 이것은 판 두께 1/4 위치의 온도가, 강판 표면의 온도 및 강판의 판 두께 1/2의 온도의 중간의 온도를 나타내어, 강판의 판 두께 전체의 평균 온도를 나타내고 있다고 생각할 수 있기 때문이다.

냉각 정지 온도가 400℃ 미만에서는, 베이나이트 변태가 완료해 버리기 때문에, 충분한 양의 섬 형상 마르텐사이트가 생성되지 않는다. 한편, 냉각 정지 온도가 650℃를 초과하면, 그 후의 공랭시에 생성하는 펄라이트에 C가 소비되어, 충분한 양의 섬 형상 마르텐사이트가 생성하지 않는다. 그래서, 냉각 정지 온도는 400∼650℃로 한다. 또한, 냉각 정지 온도는 판 두께 1/4 위치에 있어서의 가속 냉각 종료시의 온도이다.

열간 압연 종료 후, 가속 냉각을 실시하는 공정을 대신하여, 열간 압연 종료 후, 페라이트 변태 혹은 베이나이트 변태가 완료하는 판 두께 1/4 위치의 온도가 400℃ 미만까지 방랭한 후, Ac₃ 이상 950℃ 이하로 재가열하고, 그 후, 상기 가속 냉각을 행해도 좋다. 가속 냉각의 개시는, 강판의 온도가 내려가 페라이트 변태가 개시하기 이전에 행하지 않으면 안 된다. 이 때문에, 재가열로로부터 강판을 취출한 후, 30초 이내에 행하는 것이 바람직하다.

재가열 온도가 Ac₃ 미만에서는, 페라이트로부터 오스테나이트로의 역변태가 충분히 일어나지 않는다. 재가열에서는 강판의 전체를 오스테나이트로 변태시킬 필요가 있기 때문에, 강판의 1/2t 위치에서 Ac₃ 이상까지 가열한다. 재가열 온도가 950℃를 초과하면, 오스테나이트 입경이 조대화하여 인성에 악영향을 미쳐, 에너지 소비량의 증대를 초래한다. 그래서, 재가열 온도는 Ac₃ 이상 950℃ 이하로 한다. 재가열 온도는 강판의 1/2t 위치의 온도로서, 열전달-열전도 계산에 의해 구한다. 또한, Ac₃ 변태 온도는 페라이트로부터 오스테나이트로 가열할 때의 열 팽창 곡선으로부터 측정할 수 있다.

실시예

표 1에 나타내는 조성의 용강을, 진공 용해로에서 용제하고, 주형(casting mold)에 주조하여, 150㎏ 강괴(슬래브)로 했다. 얻어진 슬래브를, 가열하고, 열간 압연 후, 가속 냉각을 행했다. 또한, 일부의 강판에서는, 열간 압연 종료후, 공랭하고, 한층 더 재가열한 후, 가속 냉각하는 처리를 행했다.

얻어진 강판으로부터, 시험편을 채취하여, 조직 관찰, 마모 시험을 실시했다. 시험 방법은 다음과 같이 했다.

(1) 조직 관찰

얻어진 강판의 판 두께의 1/4 위치로부터, 관찰면이 압연 방향과 평행 방향 단면이 되도록 조직 관찰용 시험편을 채취한 후, 경면까지 연마하여, 나이탈 에칭(nital etching)에 의해 조직을 나타냈다. 그 후, 광학 현미경을 이용하여 400배의 배율로 무작위로 3시야를 관찰, 촬영하고, 베이나이트상을 육안에 의해 동정하여, 면적률(베이나이트분율)을 산출했다. 추가로, 동일한 조직 관찰용 시험편(test piece for microstructure observation)을, 재차 경면 연마하여, 2단 에칭법으로 섬 형상 마르텐사이트를 나타냈다. 그 후, 주사형 전자 현미경을 이용하여 2000배의 배율로 베이나이트 조직으로 되어져 있는 개소로부터 10시야를 관찰, 촬영하고, 섬 형상 마르텐사이트의 면적률(섬 형상 마르텐사이트 분율)을, 화상 해석 소프트를 이용하여 산출했다. 또한, 베이나이트상, 섬 형상 마르텐사이트의 면적률은 조직 전체에 대한 면적률이다.

(2) 마모 시험

얻어진 강판으로부터, 강판 표면으로부터 0.5㎜의 위치가 시험면(마모면)이 되도록, 마모 시험편(크기: 10㎜ 두께×25㎜ 폭×75㎜ 길이)을 채취하고, 도 1에 나타내는 마모 시험기에 장착하여, 마모 시험을 실시했다.

마모 시험편은, 시험기 로우터(rotor)의 회전축과 수직으로, 또한 25㎜×75㎜의 면이 회전원의 원주(circumference) 접선 방향이 되도록, 부착한 후, 내부에 마모재를 도입했다. 마모재는, 평균 입경 30㎜의 규석을 이용했다.

시험 조건은, 로터: 600회/분, 드럼: 45회/분으로 각각 회전시켜 행했다. 로터의 회전수가, 합계 10000회가 될 때까지 회전시킨 후, 시험을 종료했다. 시험 종료 후, 각 시험편의 중량을 측정했다. 시험 후의 중량과 초기 중량의 차이(＝중량 감소량)를 산출하고, SS400(JIS G3101 일반 구조용 압연 강재)의 중량 감소량을 기준값으로 하여, 내마모비(＝(기준값)/(시험편의 중량 감소량))를 산출했다. 내마모비가 1.5 이상인 경우를 「내마모성이 우수하다」고 평가했다.

(3) 굽힘 가공성

JIS　Z2248(2006년)에 기초하여, 강재 샘플(폭 100㎜×길이 300㎜×강판의 원 두께인 채;t㎜)을 이용하여, 굽힘 반경 2.0t(t＝판 두께)의 조건으로 절곡법(bend method)에 의한 180도 굽힘 시험을 행했다. 육안 관찰로, 굽힘 시험 후의 샘플에 찢어진 흠집이나 그 외의 결함이 없으면, 굽힘 가공성이 양호하다고 했다.

표 2에 제조 조건에 맞추어 상기 시험 항목의 결과를 나타낸다. No.1∼15, 17, 18, 20의 본 발명예는, 내마모비가 1.5 이상으로, 우수한 내마모성이 확인되었다. 한편, 비교예의 No.16은, 강 조직의 베이나이트 분율과 섬 형상 마르텐사이트 분율이 본 발명의 규정을 만족하지 않고, 굽힘 가공성이 뒤떨어진다. 또한, 비교 예의 No.19는, 강 조직의 베이나이트 분율과 섬 형상 마르텐사이트 분율이 본 발명의 규정을 만족하지 않고, 내마모성이 뒤떨어진다. No.21∼23은 강철 조직 중, 섬 형상 마르텐사이트 분율이 본 발명의 규정을 만족하지 않고, 내마모성이 뒤떨어져 있었다.

Claims

질량％로,
C: 0.200∼0.350％,
Si: 0.05∼0.45％,
Mn: 0.50∼2.00％,
P: 0.020％ 이하,
S: 0.005％ 이하,
Al: 0.005∼0.100％,
를 하기 (1)식으로 정의되는 CI가 40 이상을 만족하도록 포함하고,
잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성과,
판두께 1/4 위치에서, 베이나이트상의 면적 분율이 60％ 이상이고, 베이나이트상 중의 섬 형상 마르텐사이트가, 조직 전체에 대한 면적 분율로 5％ 이상 20％ 미만이고,
나머지가 페라이트상, 펄라이트, 마르텐사이트상의 1종 또는 2종 이상으로 이루어지는 강 조직을 갖는 것을 특징으로 하는 후강판.
CI＝60C＋8Si＋22Mn＋10(Cu＋Ni)＋14Cr＋21Mo＋15V … (1)
식에 있어서 각 합금 원소는 함유량(질량％)으로 한다. 단, 함유하지 않는 원소의 함유량은 0으로 한다.
제1항에 있어서,
추가로, 질량％로,
Cu: 0.03∼1.00％,
Ni: 0.03∼2.00％,
Cr: 0.05∼2.00％,
Mo: 0.05∼1.00％,
V: 0.005∼0.100％,
Nb: 0.005∼0.100％,
Ti: 0.005% 이상 0.100％ 미만,
B: 0.0003∼0.0030％,
로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 후강판.
제1항 또는 제2항에 있어서,
추가로, 질량％로,
REM: 0.0005∼0.0080％,
Ca: 0.0005∼0.0050％,
Mg: 0.0005∼0.0050％
로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 후강판.
제1항 또는 제2항에 기재된 후강판의 제조 방법으로서, 제1항 또는 제2항에 기재된 강 조성으로 이루어지는 주편 또는 강편을, 950∼1250℃로 가열 후, 강판 표면 온도로 Ar₃ 이상의 온도로 종료하는 열간 압연을 행하고, 열간 압연 후 즉시, 판두께 1/4 위치에서의 온도로 5℃/sec 이상의 냉각 속도로 400℃∼650℃까지 가속 냉각을 행하는 것을 특징으로 하는 후강판의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 기재된 후강판의 제조 방법으로서, 제1항 또는 제2항에 기재된 강 조성으로 이루어지는 주편 또는 강편을, 950∼1250℃로 가열 후, 열간 압연을 행하고, 판두께 1/4 위치에서의 온도로 400℃ 미만까지 공랭을 행한 후, 판두께 1/2 위치에서의 온도로 Ac₃∼950℃로 재가열하고, 재가열 후 즉시, 판두께 1/4 위치에서의 온도로 5℃/sec 이상의 냉각 속도로 400℃∼650℃까지 냉각을 행하는 것을 특징으로 하는 후강판의 제조 방법.
제3항에 기재된 후강판의 제조 방법으로서, 제3항에 기재된 강 조성으로 이루어지는 주편 또는 강편을, 950∼1250℃로 가열 후, 강판 표면 온도로 Ar₃ 이상의 온도로 종료하는 열간 압연을 행하고, 열간 압연 후 즉시, 판두께 1/4 위치에서의 온도로 5℃/sec 이상의 냉각 속도로 400℃∼650℃까지 가속 냉각을 행하는 것을 특징으로 하는 후강판의 제조 방법.
제3항에 기재된 후강판의 제조 방법으로서, 제3항에 기재된 강 조성으로 이루어지는 주편 또는 강편을, 950∼1250℃로 가열 후, 열간 압연을 행하고, 판두께 1/4 위치에서의 온도로 400℃ 미만까지 공랭을 행한 후, 판두께 1/2 위치에서의 온도로 Ac₃∼950℃로 재가열하고, 재가열 후 즉시, 판두께 1/4 위치에서의 온도로 5℃/sec 이상의 냉각 속도로 400℃∼650℃까지 냉각을 행하는 것을 특징으로 하는 후강판의 제조 방법.