KR102166600B1 - 저탄소 구상화 합금강 제조방법 및 이에 의해 제조된 저탄소 구상화 합금강 - Google Patents
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Abstract
저탄소 구상화 합금강 제조방법 및 이에 의해 제조된 저탄소 구상화 합금강과 관련한 발명이 개시된다. 한 구체예에서 상기 저탄소 구상화 합금강 제조방법은 탄소(C): 0.17~0.21 중량%, 실리콘(Si): 0.03~0.10 중량%, 크롬(Cr): 1.25~1.45 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 카본 활동도가 0.5 이하인 반제품을 열간 압연하여 카본 활동도가 0.5 이하인 압연재를 제조하는 단계; 상기 카본 활동도가 0.5 이하인 압연재를 구상화 열처리하는 단계; 및 상기 구상화 열처리된 압연재를 냉각하는 단계;를 포함하며, 상기 구상화 열처리는, 상기 압연재를 A1 이상의 온도로 가열한 후에, (A1 초과) 내지 (A1+10℃)의 온도에서 균열 유지하는 1차 열처리 및 (A1 이하) 내지 (A1-10℃)의 온도에서 균열 유지하는 2차 열처리를 포함하는, 단위 열처리 공정을 복수 회 진행하는 단계;를 포함한다.
Description
본 발명은 저탄소 구상화 합금강 제조방법 및 이에 의해 제조된 저탄소 구상화 합금강에 관한 것이다. 보다 상세하게는 연속식 열처리로에서도 수행 가능한 공정 시간 단축과 냉간 단조용 저탄소 구상화 합금강 제조방법 및 이에 의해 제조된 저탄소 구상화 합금강에 관한 것이다.
최근 자동차 및 각종 기계 부품은, 원가 절감을 목적으로 냉간 단조를 이용한 제조가 점진적으로 증가하고 있다. 이때, 소재의 가공성 및 성형성 향상을 위해 구상화 열처리가 필수적으로 요구되고 있다.
한편 저탄소 합금강은 카본 활동도가 낮아 구상화 열처리 시간이 상대적으로 많이 소요되며, 열처리가 충분치 않은 경우 단조 등 부품 제조시 금형 손상 또는 부품 결육이 발생할 수 있다.
본 발명과 관련한 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2011-0052967호(2011.05.19 공개, 발명의 명칭: 강재 조성물, 차량의 중공형 드라이브 샤프트 및 이를 제조하는 방법)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 구상화 열처리 효율성 및 생산시간 단축 효과가 우수한 저탄소 구상화 합금강 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 경도 저감 및 구상화 조직 형성 효과가 우수한 저탄소 구상화 합금강 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 저탄소 구상화 합금강 제조방법에 의해 제조된 저탄소 구상화 합금강을 제공하는 것이다.
본 발명의 하나의 관점은 저탄소 구상화 합금강 제조방법에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 저탄소 구상화 합금강 제조방법은 탄소(C): 0.17~0.21 중량%, 실리콘(Si): 0.03~0.10 중량%, 크롬(Cr): 1.25~1.45 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 반제품을 열간 압연하여, 카본 활동도가 0.5 이하인 압연재를 제조하는 단계; 상기 카본 활동도가 0.5 이하인 압연재를 구상화 열처리하는 단계; 및 상기 구상화 열처리된 압연재를 냉각하는 단계;를 포함하며, 상기 구상화 열처리는, 상기 압연재를 A1 이상의 온도로 가열한 후에, (A1 초과) 내지 (A1+10℃)의 온도에서 균열 유지하는 1차 열처리 및 (A1 이하) 내지 (A1-10℃)의 온도에서 균열 유지하는 2차 열처리를 포함하는, 단위 열처리 공정을 복수 회 진행하는 단계;를 포함한다.
한 구체예에서 상기 반제품은 망간(Mn): 0.60~0.85 중량%, 인(P): 0 초과 0.02 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.03 중량% 이하, 니켈(Ni): 0 초과 0.25 중량% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.55~0.65 중량%, 구리(Cu): 0 초과 0.3 중량% 이하, 니오븀(Nb): 0.015~0.035 중량% 및 산소(O): 0 초과 15ppm 이하 중 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있다.
한 구체예에서 상기 열간 압연은 상기 반제품을 마무리 압연온도: 850~950℃ 조건으로 실시할 수 있다.
한 구체예에서 상기 구상화 열처리는, 상기 압연재를 (A1 이상) 내지 (A1+60℃)의 온도로 가열한 후에, 상기 단위 열처리 공정을 복수 회 진행하는 것일 수 있다.
한 구체예에서 상기 구상화 열처리는, 연속식 열처리로 또는 배치식 열처리로에서 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 관점은 상기 저탄소 구상화 합금강 제조방법에 의해 제조된 저탄소 구상화 합금강에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 저탄소 구상화 합금강은 탄소(C): 0.17~0.21 중량%, 실리콘(Si): 0.03~0.10 중량%, 크롬(Cr): 1.25~1.45 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 구상화율이 80% 이상이고, 경도: 78~85 HRB이다.
한 구체예에서 상기 합금강은 망간(Mn): 0.60~0.85 중량%, 인(P): 0 초과 0.02 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.03 중량% 이하, 니켈(Ni): 0 초과 0.25 중량% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.55~0.65 중량%, 구리(Cu): 0 초과 0.3 중량% 이하, 니오븀(Nb): 0.015~0.035 중량% 및 산소(O): 0 초과 15ppm 이하 중 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 저탄소 구상화 합금강 제조방법을 적용시, 구상화 열처리 효율성 및 생산시간 단축 효과가 우수하며, 연속 열처리 및 배치식 열처리로 모두에서 구상화 열처리가 가능하고, 경도 저감 및 구상화 조직 형성 효과가 우수하다.
도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 저탄소 구상화 합금강 제조방법을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예 저탄소 구상화 합금강 제조시 구상화 열처리 및 냉각 스케쥴을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예 저탄소 구상화 합금강 제조시 구상화 열처리 및 냉각 스케쥴을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 대한 비교예 저탄소 구상화 합금강 제조시 구상화 열처리 및 냉각 스케쥴을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 대한 비교예 저탄소 구상화 합금강 제조시 구상화 열처리 및 냉각 스케쥴을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 대한 비교예 저탄소 구상화 합금강의 미세조직을 나타낸 광학현미경 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 실시예 저탄소 구상화 합금강 제조시 구상화 열처리 및 냉각 스케쥴을 나타낸 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예 저탄소 구상화 합금강 제조시 구상화 열처리 및 냉각 스케쥴을 나타낸 그래프이다.
도 4는 본 발명에 대한 비교예 저탄소 구상화 합금강 제조시 구상화 열처리 및 냉각 스케쥴을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 대한 비교예 저탄소 구상화 합금강 제조시 구상화 열처리 및 냉각 스케쥴을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 실시예 및 본 발명에 대한 비교예 저탄소 구상화 합금강의 미세조직을 나타낸 광학현미경 사진이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
저탄소
구상화 합금강 제조방법
본 발명의 하나의 관점은 저탄소 구상화 합금강 제조방법에 관한 것이다. 도 1은 본 발명의 한 구체예에 따른 저탄소 구상화 합금강 제조방법을 나타낸 것이다. 상기 도 1을 참조하면, 상기 저탄소 구상화 합금강 제조방법은 (S10) 압연재 제조단계; (S20) 구상화 열처리단계; 및 (S30) 냉각단계;를 포함한다. 좀 더 구체적으로 상기 저탄소 구상화 합금강 제조방법은 (S10) 탄소(C): 0.17~0.21 중량%, 실리콘(Si): 0.03~0.10 중량%, 크롬(Cr): 1.25~1.45 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하는 반제품을 열간 압연하여, 카본 활동도가 0.5 이하인 압연재를 제조하는 단계; (S20) 상기 카본 활동도가 0.5 이하인 압연재를 구상화 열처리하는 단계; 및 (S30) 상기 구상화 열처리된 압연재를 냉각하는 단계;를 포함하며, 상기 구상화 열처리는, 상기 압연재를 A1 이상의 온도로 가열한 후에, (A1 초과) 내지 (A1+10℃)의 온도에서 균열 유지하는 1차 열처리 및 (A1 이하) 내지 (A1-10℃)의 온도에서 균열 유지하는 2차 열처리를 포함하는, 단위 열처리 공정을 복수 회 진행하는 단계;를 포함한다.
이하, 상기 저탄소 구상화 합금강 제조방법을 단계별로 상세히 설명하도록 한다.
(S10)
압연재
제조단계
상기 단계는 탄소(C): 0.17~0.21 중량%, 실리콘(Si): 0.03~0.10 중량%, 크롬(Cr): 1.25~1.45 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하인 반제품을 열간 압연하여 압연재를 제조하는 단계이다.
이하, 상기 반제품에 포함되는 합금 성분에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
탄소(C)
상기 탄소(C)는 강도 확보를 위해 포함된다. 한 구체예에서 상기 탄소는 상기 반제품 전체중량에 대하여 0.17~0.21 중량% 포함된다. 상기 탄소를 0.17 중량% 미만으로 포함시 그 첨가 효과가 미미하며, 0.21 중량%를 초과하여 포함시 인성이 저하될 수 있다.
실리콘(
Si
)
상기 실리콘(Si)은 제강시 탈산제로 사용되며, 강도와 경화능을 향상시키는 역할 및 탈산 효과를 가진다. 한 구체예에서 상기 실리콘은 상기 반제품 전체중량에 대하여 0.03~0.10 중량% 포함된다. 상기 실리콘을 0.03 중량% 미만으로 포함시 그 첨가 효과가 미미하며, 0.10 중량%를 초과하여 포함시 냉간 단조성 등의 가공성이 저하되거나, 목표로 하는 강도를 확보하기 어려울 수 있다.
크롬(
Cr
)
상기 크롬(Cr)은 피로 강도를 향상시키며, 시멘타이트 안정화 효과를 가지며, 소입성을 증대시키고 강도를 향상시키는 원소이다. 한 구체예에서 상기 크롬은 상기 반제품 전체중량에 대하여 1.25~1.45 중량% 포함된다. 상기 크롬을 1.25 중량% 미만으로 포함시 그 첨가 효과가 미미하며, 1.45 중량%를 초과하여 포함시 인성이 저하되거나, 가공성이 저하될 수 있다.
본 발명의 한 구체예에서 상기 반제품은 망간(Mn): 0.60~0.85 중량%, 인(P): 0 초과 0.02 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.03 중량% 이하, 니켈(Ni): 0 초과 0.25 중량% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.55~0.65 중량%, 구리(Cu): 0 초과 0.3 중량% 이하, 니오븀(Nb): 0.015~0.035 중량% 및 산소(O): 0 초과 15ppm 이하 중 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있다.
망간(Mn)
상기 망간(Mn)은 경화성, 강도를 향상시키는 원소이다. 한 구체예에서 상기 망간은 상기 반제품 전체중량에 대하여 0.60~0.85 중량% 포함될 수 있다. 상기 망간을 0.60 중량% 미만으로 포함시 그 첨가 효과가 미미하며, 0.85 중량%를 초과하여 포함시 MnS계 개재물의 생성량이 증가하여, 단조시 취성이 증가하거나 인성이 저하될 수 있다.
인(P)
상기 인(P)은 다량 첨가시 2차 가공 취성 발생 및 편석에 의한 표면 결함 우려가 있으므로 상한을 제한한다. 한 구체예에서 상기 인은 상기 반제품 전체중량에 대하여 0 초과 0.02 중량% 이하 포함될 수 있다. 상기 인을 0.02 중량% 초과하여 포함시 2차 가공 취성 발생 또는 P 편석에 의한 표면 결함이 발생할 수 있다.
황(S)
상기 황(S)은 절삭성을 향상시키기 위하여 첨가하나 적열 취성의 우려가 있으므로 범위를 제한한다. 한 구체예에서 상기 황은 상기 반제품 전체중량에 대하여 0 초과 0.03 중량% 이하 포함될 수 있다. 상기 황을 0.01 중량% 미만 포함시 그 효과가 미미하며, 0.03 중량%를 초과하여 포함시 적열 취성이 발생할 수 있다.
니켈(
Ni
)
상기 니켈(Ni)은 강의 조직을 미세화시키고 소입성을 증대시키는 원소이다. 한 구체예에서 상기 니켈은 상기 반제품 전체중량에 대하여 0 초과 0.25 중량% 이하 포함될 수 있다. 상기 니켈을 0.25 중량%를 초과하여 포함시, 인성을 향상시키나 피삭성이 저하되고, 첨가량 증가에 대한 소입성 증가 효과가 미미하며, 생산 비용만 증가할 수 있다.
몰리브덴(
Mo
)
상기 몰리브덴(Mo)은 소입성을 증가시키고, 미세 석출물을 형성시켜 경화성 및 강도를 향상시키는 역할을 한다. 한 구체예에서 상기 몰리브덴은 상기 반제품 전체중량에 대하여 0.55~0.65 중량% 포함될 수 있다. 상기 몰리브덴을 0.55 중량% 미만으로 포함시 그 첨가 효과가 미미하며, 0.65 중량%를 초과하여 포함시 첨가량 증가에 대한 강도 향상 효과가 미미하며, 생산 비용만 증가할 수 있다.
구리(Cu)
상기 구리(Cu)는 강재의 강도 상승 및 인성 개선에 유효한 원소이나, 첨가량이 높을시 입계에 편중되어 표면균열을 유발할 수 있으므로 상한을 제한한다. 한 구체예에서 상기 구리는 상기 반제품 전체중량에 대하여 0 초과 0.3중량% 이하 포함될 수 있다. 상기 구리를 0.3 중량%를 초과하여 포함시 단조 성형시 표면 균열을 유발할 수 있다.
니오븀(
Nb
)
상기 니오븀(Nb)은 오스테나이트 입도를 미세화하여, 강도를 향상시키는 원소이다. 한 구체예에서 상기 니오븀은 상기 반제품 전체중량에 대하여 0.015~0.035 중량% 포함될 수 있다. 상기 니오븀을 0.015 중량% 미만으로 포함시 그 첨가 효과가 미미하며, 0.035 중량%를 초과하여 포함시 첨가량 증가에 대한 강도 향상 효과가 미미하며, 생산 비용만 증가할 수 있다.
산소(O)
상기 산소(O)는 산화물계 비금속 개재물을 형성하여 피로수명 저하를 유발할 우려가 있으므로 그 상한을 제한한다. 한 구체예에서 상기 산소는 상기 반제품 전체중량에 대하여 0 초과 15ppm 이하 포함될 수 있다. 상기 산소를 15ppm을 초과하여 포함시 산화물계 비금속 개재물 생성량이 증가하여, 피로수명이 저하될 수 있다.
한 구체예에서 상기 반제품을 열간 압연하여, 카본 활동도가 0.5 이하인 압연재를 제조할 수 있다. 구체예에서 상기 반제품은, 마무리 압연온도: 850~950℃ 조건에서 열간 압연하여 제조할 수 있다.
(S20) 구상화 열처리단계
상기 단계는 상기 카본 활동도가 0.5 이하인 압연재를 구상화 열처리하는 단계이다. 한 구체예에서 상기 압연재는 A1 온도 이상에서의 카본 활동도가 0.5 이하일 수 있다.
한 구체예에서 상기 구상화 열처리는, 상기 압연재를 A1 이상의 온도로 가열한 후에, (A1 초과) 내지 (A1+10℃)의 온도에서 균열 유지하는 1차 열처리 및 (A1 이하) 내지 (A1-10℃)의 온도에서 균열 유지하는 2차 열처리를 포함하는, 단위 열처리 공정을 복수 회 진행하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
종래의 구상화 열처리는, A1 직하의 온도에서 장시간 유지한 후 냉각하는 방법과, A1 직상의 온도에서 가열한 다음, A1 이하의 온도로 냉각하는 방법으로 수행되고 있다.
하지만, 카본활동도가 0.5 이하인 압연재를 이용하여 저탄소 구상화 합금강을 제조하는 경우, 시멘타이트의 분해 및 구상화에 상당한 시간이 소요되어 통상 24 시간 이상의 열처리 시간이 소요되며, 배치형(Batch type) 가열로에서 구상화 열처리를 수행함에 따라 생산 속도 및 비용 상승 문제를 가지고 있었다.
본 발명의 구상화 열처리시, 상기와 같은 1차 열처리 및 2차 열처리를 포함하는 단위 열처리 공정을 적용시, 시멘타이트 탄화물 고용 및 생성이 반복되어 구상화 촉진 효과가 우수할 수 있다.
반면, 상기 1차 열처리시, A1 이하의 온도로 균열 유지하는 경우, 구상화 촉진 효과가 저하되어, 열처리 시간이 지연되고, (A1+10℃)를 초과하는 온도로 균열 유지하는 경우, 열처리 비용이 증가할 수 있다. 또한 상기 2차 열처리시, A1 초과하는 온도로 균열 유지하는 경우, 구상화 촉진 효과가 저하되어, 열처리 시간이 지연되고, (A1-10℃)를 미만의 온도로 균열 유지하는 경우, 구상화 촉진 효과가 저하되며, 열처리 비용이 증가할 수 있다.
한 구체예에서 상기 구상화 열처리는, 상기 압연재를 (A1 이상) 내지 (A1+60℃)의 온도로 가열한 후에, 상기 단위 열처리 공정을 복수 회 진행할 수 있다. 상기와 같이 가열 후 단위 열처리시, 본 발명이 목표로 하는 경도를 확보할 수 있다. 예를 들면, 상기 구상화 열처리는, 상기 압연재를 750~820℃로 가열한 후에, 상기 단위 열처리 공정을 2회 이상 진행할 수 있다. 상기 조건으로 구상화 열처리시, 시멘타이트 탄화물 고용 및 생성이 반복되어 구상화가 촉진되며, 구상화 열처리 시간이 단축될 수 있다.
한 구체예에서 상기 구상화 열처리는, 연속식 열처리로 또는 배치식 열처리로에서 이루어질 수 있다. 특히, 본 발명은 구상화 열처리 효율성이 우수하여 연속식 열처리로에서 구상화 열처리를 실시하여도 열처리 시간 단축이 가능하며, 열처리 비용 증가를 방지할 수 있다.
(S30) 냉각단계
상기 단계는 상기 구상화 열처리된 압연재를 냉각하는 단계이다. 한 구체예에서 상기 냉각은, 상기 압연재를 600~700℃까지 40℃/hr 이하의 냉각 속도로 1차 냉각하는 단계; 및 상기 1차 냉각된 압연재를 상온까지 2차 냉각하는 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다. 상기 조건으로 냉각시, 본 발명의 저탄소 구상화 합금강이 목표로 하는 경도를 확보할 수 있다. 한 구체예에서, 상기 1차 냉각은 20~40℃/hr의 냉각속도로, 630~680℃ 까지 냉각할 수 있다.
본 발명에 따른 저탄소 구상화 합금강 제조방법을 적용시, 구상화 열처리 효율성 및 생산시간 단축 효과가 우수하며, 연속 열처리에서 구상화 열처리가 가능하고, 경도 저감 및 구상화 조직 형성 효율성이 우수하며, 배치식 열처리로에서 열처리를 수행하는 것보다 생산성 향상 및 비용 절감 효과가 우수할 수 있다.
저탄소
구상화 합금강 제조방법에 의해 제조된
저탄소
구상화 합금강
본 발명의 다른 관점은 상기 저탄소 구상화 합금강 제조방법에 의해 제조된 저탄소 구상화 합금강에 관한 것이다. 한 구체예에서 상기 저탄소 구상화 합금강은 탄소(C): 0.17~0.21 중량%, 실리콘(Si): 0.03~0.10 중량%, 크롬(Cr): 1.25~1.45 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 구상화율이 80% 이상이고, 경도: 78~85 HRB이다.
상기 저탄소 구상화 합금강에 포함되는 성분은, 전술한 바와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한 구체예에서 상기 구상화율은, 상기 저탄소 구상화 합금강에 형성된 전체 탄화물에 대하여, 상기 구상화된 탄화물의 분율(부피%)을 의미한다. 예를 들면, 상기 구상화율이 80~99%일 수 있다.
한 구체예에서 상기 합금강은 망간(Mn): 0.60~0.85 중량%, 인(P): 0 초과 0.02 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.03 중량% 이하, 니켈(Ni): 0 초과 0.25 중량% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.55~0.65 중량%, 구리(Cu): 0 초과 0.3 중량% 이하, 니오븀(Nb): 0.015~0.035 중량% 및 산소(O): 0 초과 15ppm 이하 중 하나 이상의 성분을 더 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예
1
탄소(C): 0.17~0.21 중량%, 실리콘(Si): 0.03~0.10 중량%, 크롬(Cr): 1.25~1.45 중량%, 망간(Mn): 0.60~0.85 중량%, 인(P): 0 초과 0.02 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.03 중량% 이하, 니켈(Ni): 0 초과 0.25 중량% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.55~0.65 중량%, 구리(Cu): 0 초과 0.3 중량% 이하, 니오븀(Nb): 0.015~0.035 중량% 및 산소(O): 0 초과 15ppm 이하 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 하기 표 1과 같은 A1 온도를 갖는 반제품을 마무리 압연온도: 850~950℃ 조건으로 열간 압연하여, 하기 표 1에 기재된 카본 활동도를 갖는 압연재를 제조하였다. 그 다음에, 상기 압연재를 구상화 열처리한 다음, 상기 구상화 열처리된 압연재를 냉각하여 저탄소 구상화 합금강을 제조하였다.
이때, 상기 구상화 열처리 및 냉각은 하기 도 2와 같은 열처리 스케쥴에 따라 실시하였다. 구체적으로, 상기 압연재를 연속식 열처리로에 투입하고, 3.2시간 동안 가열하여, 800℃ 까지 승온하여 가열한 다음, 상기 압연재를 750℃의 온도에서 1 시간 동안 균열 유지하는 1차 열처리, 및 730℃의 온도에서 1시간 동안 균열 유지하는 2차 열처리를 포함하는 단위 열처리 공정을 4회 진행하고, 23.5℃/hr의 냉각속도로, 640℃ 까지 1차 냉각하고, 상기 1차 냉각된 압연재를 공냉하여 상온까지 2차 냉각하여 진행하였다.
실시예
2
상기 압연재를 배치식 열처리로에 투입한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 하기 도 3과 같은 열처리 스케쥴에 따라 저탄소 구상화 합금강을 제조하였다.
비교예
1
상기 압연재를 배치식 열처리로에 투입하고, 하기 도 4와 같은 열처리 스케쥴에 따라 상기 구상화 열처리 및 냉각을 실시한 것을 제외하고, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 저탄소 구상화 합금강을 제조하였다. 구체적으로 상기 압연재를 배치식 열처리로에 투입하고, 760℃까지 승온하여, 13.9시간 동안 균열 유지한 다음, 상기 압연재를 40.0℃/hr의 냉각속도로, 660℃ 까지 2.5 시간 동안 1차 냉각하고, 상기 1차 냉각된 압연재를 공냉하여 상온까지 2차 냉각하여 진행하였다.
비교예
2
상기 압연재를 배치식 열처리로에 투입하고, 하기 도 5와 같은 열처리 스케쥴에 따라 상기 구상화 열처리 및 냉각을 실시한 것을 제외하고, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 저탄소 구상화 합금강을 제조하였다. 구체적으로 상기 압연재를 배치식 열처리로에 투입하고, 780℃ 까지 승온하여, 5.2 시간 동안 균열 유지한 다음, 상기 압연재를 16.4℃/hr의 냉각속도로, 600℃ 까지 11.3 시간 동안 1차 냉각하고, 상기 1차 냉각된 압연재를 공냉하여 상온까지 2차 냉각하여 진행하였다.
상기 실시예 1~2 및 비교예 1~2의 저탄소 구상화 합금강의 구상화율과, 경도를 측정한 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 또한, 상기 실시예 및 비교예의 미세조직 사진을 하기 도 6에 나타내었다.
상기 표 2 및 도 6의 결과를 참조하면, 본 발명에 따른 구상화 열처리 방법을 적용한 실시예 1~2는, 구상화 효율성이 우수하여 연속식 열처리로에서 구상화 열처리를 실시하여도 약 16시간의 열처리 및 냉각 시간이 소요되었고, 종래 24 시간 소요되던 구상화 열처리 및 냉각 시간과 비교하였을 때 약 46%의 시간 단축이 가능하였고, 열처리 비용 증가를 방지할 수 있으며, 경도(78~85 HRB) 및 구상화율 조건(80% 이상)을 동시에 만족함을 알 수 있었다. 반면, 본 발명의 구상화 열처리 조건을 벗어난 비교예 1~2는, 경도 또는 구상화율이 본 발명의 범위를 벗어남을 알 수 있었다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
Claims (8)
- 탄소(C): 0.17~0.21 중량%, 실리콘(Si): 0.03~0.10 중량%, 크롬(Cr): 1.25~1.45 중량% 및 잔량의 철(Fe)과 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 카본 활동도가 0.5 이하인 반제품을 열간 압연하여, 카본 활동도가 0.5 이하인 압연재를 제조하는 단계;
상기 카본 활동도가 0.5 이하인 압연재를 구상화 열처리하는 단계; 및
상기 구상화 열처리된 압연재를 냉각하는 단계;를 포함하며,
상기 구상화 열처리는, 상기 압연재를 A1 이상의 온도로 가열한 후에,
(A1 초과) 내지 (A1+10℃)의 온도에서 균열 유지하는 1차 열처리 및 (A1 이하) 내지 (A1-10℃)의 온도에서 균열 유지하는 2차 열처리를 포함하는, 단위 열처리 공정을 복수 회 진행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 저탄소 구상화 합금강 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 반제품은 망간(Mn): 0.60~0.85 중량%, 인(P): 0 초과 0.02 중량% 이하, 황(S): 0 초과 0.03 중량% 이하, 니켈(Ni): 0 초과 0.25 중량% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.55~0.65 중량%, 구리(Cu): 0 초과 0.3 중량% 이하, 니오븀(Nb): 0.015~0.035 중량% 및 산소(O): 0 초과 15ppm 이하 중 하나 이상의 성분을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저탄소 구상화 합금강 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 열간 압연은 상기 반제품을 마무리 압연온도: 850~950℃ 조건으로 실시하는 것을 특징으로 하는 저탄소 구상화 합금강 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 구상화 열처리는, 상기 압연재를 (A1 이상) 내지 (A1+60℃)의 온도로 가열한 후에, 상기 단위 열처리 공정을 복수 회 진행하는 것을 특징으로 하는 저탄소 구상화 합금강 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 냉각은, 상기 압연재를 600~700℃까지 40℃/hr 이하의 냉각 속도로 1차 냉각하는 단계; 및
상기 1차 냉각된 압연재를 상온까지 2차 냉각하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 저탄소 구상화 합금강 제조방법.
- 제1항에 있어서,
상기 구상화 열처리는, 연속식 열처리로 또는 배치식 열처리로에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 저탄소 구상화 합금강 제조방법.
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