KR950005928B1 - Wear resistant steel - Google Patents
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Abstract
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Description
제1도는 본 발명에 따른 Nb의 첨가량과 Nb의 침전물 갯수와의 관계를 나타내는 그래프.1 is a graph showing the relationship between the amount of Nb added and the number of precipitates of Nb according to the present invention.
제2도는 본 발명에 따른 Nb의 평균입자 크기가 10μm 이상(50μm 이하 평균입자 크기)인 침전물의 갯수(lmm2당 침전물의 갯수)와 내마모성과의 관계를 나타내는 그래프.2 is a graph showing the relationship between the number of precipitates (number of precipitates per lmm 2 ) and the wear resistance of an average particle size of Nb of 10 μm or more (average particle size of 50 μm or less) according to the present invention.
제3도는 제2도에서 1mm2당 거칠은 침전물 20O0개 이하 범위를 상세히 나타내는 그래프.FIG. 3 is a graph detailing the range of up to 20 000 coarse precipitates per mm 2 in FIG. 2 .
본 발명은 건설, 토목 및 광업부문에서 사용하는 파워셔블, 불도우저, 호퍼 및 버킷과 같은 장치에 사용되는 내마모성 강철에 관한 것이다.The present invention relates to wear resistant steels used in devices such as power shovels, bulldozers, hoppers and buckets for use in the construction, civil and mining sectors.
내마모성 강철은 건설, 토목 및 광업부문에서 사용하는 파워셔블(power shovel), 불도우저, 호퍼(hopper) 및 버킷(bucket)과 같은 장치에 채용되어 상기 기계나 부품의 사용수명을 지속시켜 준다. 강철의 내마모성은 강철의 경도를 증가시킴으로써 향상되므로, 합금에 담금질과 같은 열처리를 하여 제조된 높은 경도를 갖는강철이 종래부터 사용되어 왔다.Abrasion resistant steel is employed in devices such as power shovels, bulldozers, hoppers and buckets used in the construction, civil and mining sectors to sustain the service life of such machines or components. Since the wear resistance of steel is improved by increasing the hardness of steel, steel with high hardness produced by heat treatment such as quenching in alloys has been conventionally used.
높은 경도를 갖는 내마모성 강철을 제조하는 방법이 일본특허출원 공개공보 제142726/87, 169359/88과142023/89호에 공개됐다. 상기 방법의 목적은 강철의 브리낼 경도(Brlnell Hardness)를 약 300 이상으로 결정하여 단접성, 인성, 굽힘 가공성을 향상하하므로서 내마모성 강철을 제작함에 있다. 즉, 강철의 내마모성은 높은 경도의 강철을 제조하므로써 얻어진다.Methods for producing wear resistant steel having high hardness have been disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 142726/87, 169359/88 and 142023/89. The purpose of the method is to produce abrasion resistant steel by determining the Brnnell Hardness of the steel to about 300 or more to improve the weldability, toughness and bending workability. That is, the wear resistance of the steel is obtained by producing steel of high hardness.
그러나, 최근에는 내마모성 강철에 대하여 요구되는 성질들이 한층 까다로워져서 강철의 경도를 높이기만 함으로서는 강철의 더 높은 내마모성을 위한 근본적인 해결책을 얻을 수 없다. 실용화된 높은 경도의 내마모성 강철중 가장 높은 경도를 갖는 강철은 약 500의 경도를 구비한다. 강철의 내마모성을 증가시키기 위해서 종래기술에 기초하여 강철의 경도를 한층 향상시키면, 강철의 단접성과 가공성이 줄어들고 높은 합금작업으로 인하여 생산가가 크게 증가한다 강철의 경도가 600 이상으로 증가하면, 강철을 실질적으로 구부리기가 불가능해진다. 따라서, 상업적인 강철의 내마모성을 증가시키기 위한 목적으로 강철의 경도를 크게 증가시키는 것이 실용에 있어서 어렵다는 것은 쉽게 예상할 수 있다. 한편, 강설의 경도를 낮춤으로써 강철의 작업성과 단접성을 향상시키기 위한 시도를 한다면, 내마모성 강철의 가장 중요한 특성인 강철의 내마모성이 희생되어야 한다.In recent years, however, the properties required for wear resistant steel have become more demanding, and merely increasing the hardness of the steel does not provide a fundamental solution for the higher wear resistance of the steel. The highest hardness of the commercially available high hardness wear resistant steel has a hardness of about 500. Further improvement of the hardness of steel based on the prior art to increase the wear resistance of the steel reduces the steel's tackiness and machinability and greatly increases the production cost due to the high alloying work. It becomes impossible to bend. Therefore, it can be easily expected that it is difficult in practical use to greatly increase the hardness of steel for the purpose of increasing the wear resistance of commercial steel. On the other hand, if an attempt is made to improve the workability and weldability of steel by lowering the hardness of snow, the wear resistance of steel, which is the most important characteristic of wear resistant steel, must be sacrificed.
상기 종래기술의 문제점을 감안하여, 본 발명은 실용에 있어서 강철의 작업성을 고려하면서 500 이하의 경도를 갖더라도 양호한 내마모성을 갖는 내마모성 강철과, 300정도의 약한 경도를 갖더라도 종래 강철에 비해 더 높은 내마모성을 갖는 내마모성 강철을 제공하는데 있다.In view of the problems of the prior art, the present invention is more wear-resistant steel having a good wear resistance even if the hardness of less than 500 while considering the workability of the steel in practical use, and even compared to the conventional steel even having a weak hardness of about 300 It is to provide a wear resistant steel having a high wear resistance.
본 발명가는 강철의 내마모성에 대한 합금용 원소 및 침전물(preclpltates)의 효과를 연구하여 강철의 경도를 증가시키지 않고 강철의 내마모성을 크게 증가시키는데 성공했다.The inventors have studied the effects of alloying elements and preclpltates on the wear resistance of steel and have succeeded in greatly increasing the wear resistance of steel without increasing the hardness of the steel.
본 발명의 목적은 강철의 경도를 크게 증가시키지 않는 상태에서 강철의 내마모성만을 증가시켜서 얻어진 내마모성 강철을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a wear resistant steel obtained by increasing only the wear resistance of the steel in a state that does not significantly increase the hardness of the steel.
본 발명은 기본적으로 0.05∼0.45wt.% C, 0.1∼1wt.% Si,0.1∼2wt.% Mn, 0 .05∼2wt.% Nb 및 Fe와 불가피한 불순물의 잔부로 구성되며, lmm2당 평균입자 크기에 있어서 1.0μm 이상인 침전물을 적어도 200개 포함하는 제1의 내마모성 강철을 제공하며, 상기 침전물은 Nb를 함유한다.The present invention basically consists of 0.05 to 0.45 wt.% C, 0.1 to 1 wt.% Si, 0.1 to 2 wt.% Mn, 0.05 to 2 wt.% Nb and the balance of Fe and unavoidable impurities, and averages per lmm 2 . A first wear resistant steel comprising at least 200 precipitates of at least 1.0 μm in particle size, the precipitate containing Nb.
본 발명은 기본적으로 0.05∼0.45wt.% C, 0.1∼1wt.% Si, 0.1∼2wt.% Mn, 0.05∼2wt.% Nb 및 0.1∼2wt.% Cu, 0.1∼10wt.% Ni, 0.1∼3wt.%, Cr, 0.1∼3wt.% No과 0.0003∼0.01wt.% B로 구성된 원자단에서 선택된 적어도 하나의 원소와 Fe과 불가피한 불순물의 잔부로 구성되며, lmm2당 평균입자 크기에 있어서 1.0μm 이상인 침전물을 적어도 200개 포함하는 제2의 내마모성 강철을 제공하며, 상기 강철은 Nb 및 Nb를 함유하는 침전물을 갖는다.The present invention is basically 0.05 to 0.45 wt.% C, 0.1 to 1 wt.% Si, 0.1 to 2 wt.% Mn, 0.05 to 2 wt.% Nb and 0.1 to 2 wt.% Cu, 0.1 to 10 wt.% Ni, 0.1 to It consists of at least one element selected from the group consisting of 3 wt.%, Cr, 0.1 to 3 wt.% No and 0.0003 to 0.01 wt.% B, and the balance of Fe and unavoidable impurities, 1.0 μm in average particle size per lmm 2 . A second wear resistant steel comprising at least 200 precipitates, wherein the steel has a precipitate containing Nb and Nb.
본 발명은 기본적으로 0.05∼0.45wt.% C, 0.l∼1wt.% Si, 0.1∼2wt.% Mn, 0 .05∼2wt.% Nb 및 0.003∼0.05wt.% Ti과 0.01∼1wt.% V으로 구성된 원자단에서 선택된 적어도 하나의 원소와 Fe과 불가피한 불순물의 잔부로 구성되며, 1mm2당 평균입자 크기에 있어서 1.0μm 이상인 침전물을 적어도 200개 이상 포함하고 상기 침전물은 Nb을 함유하는 제3의 내마모성 강철을 제공한다.The present invention is basically 0.05 to 0.45 wt.% C, 0.1 to 1 wt.% Si, 0.1 to 2 wt.% Mn, 0.05 to 2 wt.% Nb and 0.003 to 0.05 wt.% Ti and 0.01 to 1 wt. At least one element selected from the atomic group consisting of% V and the remainder of Fe and unavoidable impurities, the precipitate comprising at least 200 or more precipitates having a mean particle size of 1.0 μm or more per 1 mm 2 and the precipitate containing Nb To provide wear-resistant steel.
본 발명은 기본적으로 0.05∼0.45wt.% C, 0.1∼1wt.% Si, 0.1∼2wt.% Mn, 0.05∼2wt.% Nb 및 0.1∼2wt.% Cu, 0.1∼10wt.% Ni, 0.1∼3wt.% Cr, 0.1∼3wt.% Mo 및 0.0003∼0.01wt.% B로 구성된 원자단으로부터 선택된 적어도 하나의 원소와, 0.003∼0.5wt.% Ti과 0.01∼1wt.% V으로 구성된 원자단에서 선택된 적어도 하나의 원소와 Fe과 불가피한 불순물의 잔부로 구성되며, 평균입자 크기에 있어서 1.0μm 이상인 침전물을 1mm2당 적어도 200개 포함하고 상기 침전물은 Nb를 함유하는 제4의 내마모성 강철을 제공한다.The present invention is basically 0.05 to 0.45 wt.% C, 0.1 to 1 wt.% Si, 0.1 to 2 wt.% Mn, 0.05 to 2 wt.% Nb and 0.1 to 2 wt.% Cu, 0.1 to 10 wt.% Ni, 0.1 to At least one element selected from the group consisting of 3 wt.% Cr, 0.1 to 3 wt.% Mo, and 0.0003 to 0.01 wt.% B, and at least one selected from the group consisting of 0.003 to 0.5 wt.% Ti and 0.01 to 1 wt.% V It comprises a single element and the balance of Fe and unavoidable impurities, comprising at least 200 precipitates per mm 2 of at least 1.0 μm in average particle size, which precipitates provide a fourth wear resistant steel containing Nb.
본 발명의 상기 목적 및 장점들은 첨부된 도면과 더불어 하기의 상세한 설명으로 명백해질 것이다.The above objects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.
본 발명의 가장 중요한 특징은 강철에 많은 양의 Nb를 첨가하고, Nb를 함유하는 단단하고 거치른 침전물을 효과적으로 이용 즉 Nb를 함유하는 많은 양의 침전물을 강철내에 침전 및 분산시킴으로써 강철의 내마모성을 증가시키는데 있다. Nb를 함유하는 침전물은 NbC나 NbN이다. 따라서, 본 발명에서는 강철의 구조를 마루텐사이트(martensite)로 변화시킴으로써만이 내마모성 강철의 경도를 증가시킬 필요가 없으며그것은 강철의 내마모성을 향상시키는 종래의 방법이었다. 본 발명에서 강철의 내마모성은 본 발명의 강철이 종래의 강철에 비해 경도가 같거나 낮음에도 불구하고 향상됐다.The most important feature of the present invention is to increase the wear resistance of the steel by adding a large amount of Nb to the steel and effectively utilizing the hard and rough precipitate containing Nb, ie, precipitating and dispersing a large amount of Nb containing precipitate in the steel. have. Precipitates containing Nb are NbC or NbN. Therefore, in the present invention, it is not necessary to increase the hardness of the wear resistant steel only by changing the structure of the steel to martensite, which is a conventional method of improving the wear resistance of the steel. The wear resistance of the steel in the present invention is improved despite the same or lower hardness of the steel of the present invention than conventional steel.
종래 강철중 Nb를 함유하는 강철이 알려져 있다. 강철에 Nb를 첨가하는 목적은 미세 탄화물을 형성시키으로써 매트릭스 경도(matrix hardness)를 증가시키고 결정립(crystalgrams)을 더욱 미세화 시켜준다. 상업용 강철에 첨가되는 Nb양은 일반적으로 0.05wt.%보다 작은 범위에 있다. 상기의 목적으로부터, Nb로함유하는 각 침전물의 입자크기는 0.1μm 이하로 제한되도록 요구되었다. 이러한 방법에 있어서는, 강철에 많은 양의 Nb를 첨가하는 것과 거치른 침전물의 존재가 강철의 내마모성에는 다소 유해하다고 간주되었다. 따라서 강철에 다량의 Nb를 첨가하여 발생한 효과와 입자크기가 1.0μm 이상인 거치른 침전물의 영향이 자세히 연구되지 않았다.In the prior art, steel containing Nb is known. The purpose of adding Nb to steel is to form fine carbides to increase matrix hardness and to further refine crystalgrams. The amount of Nb added to commercial steel is generally in the range of less than 0.05 wt.%. From the above purpose, the particle size of each precipitate containing Nb was required to be limited to 0.1 μm or less. In this method, the addition of large amounts of Nb to the steel and the presence of the rough precipitates were considered somewhat detrimental to the wear resistance of the steel. Therefore, the effects of the addition of a large amount of Nb to the steel and the effects of the coarse sediment with a particle size of more than 1.0μm have not been studied in detail.
본 발명가는 종래 상식과는 반대로 강철의 경도를 증가시키지 않고 다량의 Nb를 처가하고, 평균입자 크기가 1.0μm 이상인 Nb를 함유하는 다량의 침전물을 침전시키고 분산시킴으로써 강철의 내마모성을 크게증가시킬 수 있음을 발견했다. Nb를 함유하는 상기의 거치른 침전물은 석출경화에 영향을 미치지 않으므로, 강철의 강도와 경도가 증가하지 않는다. 따라서, 경도가 종래 기술에 의한 강철보다 같거나 작은 본 발명의 강철은 내마모성만이 크게 증가한다.The inventors can significantly increase the wear resistance of steel by disposing a large amount of Nb without increasing the hardness of steel and precipitating and dispersing a large amount of Nb containing Nb having an average particle size of 1.0 μm or more, contrary to conventional common sense. Found. The rough precipitates containing Nb do not affect precipitation hardening, and thus the strength and hardness of the steel do not increase. Therefore, the steel of the present invention whose hardness is equal to or less than that of the steel according to the prior art greatly increases only wear resistance.
본 발명의 강철에 대한 함유원소들이 특정화된 이유를 하기와 같이 설명한다.The reason why the elements contained for the steel of the present invention are specified is explained as follows.
C는 Nb의 침전물 형성에 있어서 필수적인 원소이며 강철의 경도를 증가시키는 효과가 있다. 다량의 C가 강철에 첨가되면, 강철의 용접성과 작업성이 감소하므로, C첨가의 상한치는 0.45wt.%에서 결정되고, C점가의 하한치는 Nb의 탄화물 효과를 실현하기 위해 필요한 양인 0.05wt.%에서 결정된다.C is an essential element in the formation of Nb precipitate and has the effect of increasing the hardness of steel. When a large amount of C is added to the steel, the weldability and workability of the steel decrease, so the upper limit of the C addition is determined at 0.45 wt.%, And the lower limit of the C value is 0.05 wt., Which is an amount necessary to realize the carbide effect of Nb. Determined in%.
Si는 제철의 환원과정에 있어서 효과적인 원소이며 이러한 목적을 위해 최소 첨가량인 0.1wt.% Si가 필요하다. Si는 또한 경화의 해소에 효과적인 원소이다. 그러나 1wt.% 이상의 Si를 강철에 첨가하는 것은 강철의 인성을 약화시키고 강철내 개재물을 증가시킨다. 결과적으로, 강철내 Si의 함유량은 0.1∼1wt.%의 범위에 한정된다.Si is an effective element in the reduction process of steelmaking and a minimum amount of 0.1 wt.% Si is required for this purpose. Si is also an effective element in eliminating hardening. However, adding more than 1 wt.% Si to the steel weakens the toughness of the steel and increases the inclusions in the steel. As a result, the content of Si in the steel is limited to the range of 0.1 to 1 wt.%.
Mn은 강철에 담금질성을 부여하는데 효과적인 원소이며, 이러한 관점에서 볼때, 상기 목적을 위하여 적어도 0.1wt.% Mn이 필요하다. 그러나, Mn 함유량이 상기 wt .%를 초과하면, 강철의 용접성이 감소하므로 Mn 함유량은 0.1∼2wt.% 사이에서 결정되어져야 한다.Mn is an effective element for imparting hardenability to steel, and from this point of view, at least 0.1 wt.% Mn is required for this purpose. However, if the Mn content exceeds the above wt.%, The weldability of the steel decreases, so the Mn content should be determined between 0.1 and 2 wt.%.
Nb는 C와 같이 가장 중요한 원소중 하나이며, Nb를 함유하는 다량의 거치른 침전물을 안정되게 형성하기 위해서는 적어도 0.05wt.%의 Nb를 첨가하는 것이 필요하다. Nb를 함유하는 더 많은 양의 침전물을 안정되게 생성하고 더 나은 강철의 내마모성을 확보하기 위해서는 0.2wt.% 이상의 Nb를 강철에 첨가하는것이 요구된다. 제1도는 Nb의 첨가량과 Nb를 함유하는 침전량과의 관계를 나타내는 그래프이다. 상기wt.% 이상의 Nb가 강철에 첨가되면, 강철은 양호한 내마모성을 소유한다. 그러나 높은 제조단가가 소요되고, 강철의 단접성과 가공성이 낮아지므로, Nb 첨가량은 0.05∼2wt.%가 요구되며, 될수있으면 0.2∼2wt.%가 바람직하다.Nb is one of the most important elements, such as C, and it is necessary to add at least 0.05 wt.% Of Nb in order to stably form a large amount of coarse precipitate containing Nb. It is required to add more than 0.2 wt.% Of Nb to the steel in order to stably produce a larger amount of precipitate containing Nb and to obtain better wear resistance of the steel. 1 is a graph showing the relationship between the amount of Nb added and the amount of precipitate containing Nb. When more than the wt.% Nb is added to the steel, the steel possesses good wear resistance. However, since high manufacturing cost is required, and the weldability and workability of steel become low, the amount of Nb added is required to be 0.05 to 2 wt.%, And 0.2 to 2 wt.% Is preferred if possible.
상기 기본 원소들에 부가하여, 필요시 Cu, Ni, Cr, Mo 및 B로 구성된 원자단에서 선택된 적어도 하나의 원소를 담금질경화성을 증가시키기 위하여 하기의 범위내에서 강철에 첨가할 수 있다.In addition to the above basic elements, at least one element selected from atomic groups consisting of Cu, Ni, Cr, Mo, and B may be added to the steel within the following ranges to increase hardenability, if necessary.
Cu는 강철의 담금질성을 증가시키기 위한 원소이다. 그러나, Cu의 함유량이 0.1wt.% 이하이면 상기 효과가 충분히 나타나지 않고, Cu의 함유량이 2wt.%를 초과하면, 강철의 열간 가공성이 낮아지고 생산가가 증가한다. 그러므로, Cu 함유량은 0.1∼2wt.%에서 결정되어야 하며, 더구나 생산가의 상승을 막고 강철에 Cu의 첨가효과를 보장하기 위해 Cu 함유량은 0.2∼1wt.% 범위내에 존재하는게 바람직하다.Cu is an element for increasing the hardenability of steel. However, if the Cu content is 0.1 wt.% Or less, the above effect is not sufficiently exhibited. If the Cu content is more than 2 wt.%, The hot workability of the steel is lowered and the production cost increases. Therefore, the Cu content should be determined at 0.1 to 2 wt.%, And furthermore, the Cu content is preferably within the range of 0.2 to 1 wt.% To prevent the increase in production cost and to ensure the effect of adding Cu to the steel.
Ni는 강철의 담금질경화성을 증가시키기 위한 원소이며, Ni 함유량이 0.1wt.% 이하이면 그 효과는 충분히 나타나지 않는다. Ni 함유량이 10wt.%를 초과하면 생산가가 크게 증가하므로, Ni 함유량은 0.1∼10wt.%로 결정한다. Ni는 또한 저온인성을 증가시키는데 효과적이고, 생산가의 증가를 막고 강철에 Ni를 첨가하는 효과를 확보하기 위해서 Ni 함유량은 0.2∼1.5wt.%가 바람직하다.Ni is an element for increasing the hardenability of quenching of steel, and the effect is not sufficiently exhibited when the Ni content is 0.1 wt.% Or less. If the Ni content exceeds 10 wt.%, The production cost increases greatly, so the Ni content is determined to be 0.1 to 10 wt.%. Ni is also effective in increasing low temperature toughness, and the Ni content is preferably 0.2 to 1.5 wt.% To prevent an increase in production cost and to secure the effect of adding Ni to steel.
Cr은 강철의 담금질경화성을 향상시키는 원소로서, Cr의 함유량이 0.1wt.% 이하이면 상기 효과가 충분치 않다. Cr 함유량이 3wt.%를 초과하면, 강철의 단접성이 감소하고 생산가가 증가하므로, Cr 함유량은 0.1∼3wt.% 사이에서 결정된다. 생산가의 증가를 막고 강철에 Cr의 첨가 효과를 확보하기 위해서, Cr 함유량은 0.2∼1.5wt.% 사이가 바람직하다.Cr is an element that improves hardenability of quenching of steel, and the effect is not sufficient when the Cr content is 0.1 wt.% Or less. When the Cr content exceeds 3 wt.%, The Cr content decreases between 0.1 and 3 wt. In order to prevent an increase in the production cost and secure the effect of adding Cr to the steel, the Cr content is preferably between 0.2 and 1.5 wt.%.
Mo는 강철의 담금질경화성을 향상시키는 원소이며, No 함유량이 0.1wt.% 이하이면, 상기 효과가 충분치 않으며, No 함유량이 2wt.%를 초과하면, 강철의 단접성이 줄어들고 생산가가 증가한다. 그러므로, Mo 함유량은 0.1∼3wt.% 사이에서 결정된다. 생산가를 고려할때 함유량은 0.1∼1wt.% 사이가 바람직하다.Mo is an element that improves hardenability of quenching of steel, and when the No content is 0.1 wt.% Or less, the above effect is not sufficient, and when the No content is more than 2 wt.%, The monolayer of steel decreases and the production cost increases. Therefore, Mo content is determined between 0.1 and 3 wt.%. In consideration of the production price, the content is preferably between 0.1 and 1 wt.%.
B는 강철에 매우 소량의 B를 첨가함으로서 담금질경화성을 증가시키는 원소이며, B 함유량이 0.0003wt.% 이하이면 상기 효과는 충분하지 않으며, B 함유량이 0.01wt.%를 초과하면 강철의 단접성이 감소하고 동시에 강철의 담금질경화성도 감소한다. 그러므로, B 함유량은 0.0003∼0.01wt.% 사이에서 결정되어야 한다. 생산가가 증가하는 것을 방지하고 강철에 B첨가의 효과를 확보하기 위해서, B 함유량은 0.0005∼0.005wt.% 사이가 바람직하다.B is an element that increases harden hardenability by adding a very small amount of B to steel. If the B content is less than 0.0003 wt.%, The above effect is not sufficient. At the same time, the hardenability of steel is reduced. Therefore, the B content should be determined between 0.0003 and 0.01 wt.%. The B content is preferably between 0.0005 and 0.005 wt.% In order to prevent the production price from increasing and to secure the effect of the B addition to the steel.
본 발명에서 강철의 석출경화를 증가시키기 위해, Ti과 V로 구성된 원자단으로부터 선택된 적어도 하나의 원소를 하기의 범위내에서 강철에 첨가될 수 있다.In order to increase the precipitation hardening of the steel in the present invention, at least one element selected from atomic groups consisting of Ti and V may be added to the steel within the following range.
Ti는 강철의 석출경화에 있어서 효과적인 원소이며, 강철의 용도에 따라서 강철의 경도를 조정할 수 있다. Ti의 함유량이 0.003wt.% 이하이면, 상기 효과는 충분하지 않다. Ti는 결정립을 더욱 미세화 시켜주는데 효과적이나, Ti의 함유량이 0.05wt.%를 넘으면 강철의 단접성이 줄어들고, 생산가가 증가한다. 그러므로, Ti 함유량은 0.003∼0.05wt.% 사이가 요구되며, 강철에 Ti이 첨가되는 효과를 확실히 보장하기 위해서는 Ti의 함유량은 0.01wt.% 이상이 바람직하다.Ti is an effective element in precipitation hardening of steel, and the hardness of steel can be adjusted according to the use of steel. If the content of Ti is 0.003 wt.% Or less, the above effect is not sufficient. Ti is effective to further refine the grains, but when the Ti content exceeds 0.05wt.%, The steel shortness is reduced and the production cost increases. Therefore, the Ti content is required between 0.003 and 0.05 wt.%, And the Ti content is preferably 0.01 wt.% Or more in order to ensure the effect of adding Ti to the steel.
V는 석출경화에 있어서, 효과적인 원소이며 강철의 용도에 띠라서 강철의 경도를 조정할 수 있다. V의 함유량이 0.0lwt.% 1미만이면, 상기 효과는 충분히 나타나지 않는다. V는 또한 Ti과 마찬가지로 거치른 침전물의 형성에 효과적이다 그러나, V의 함유량이 1wt.%를 초과하면, 강철의 단접성이 저하되므로, V의 함유량은 0.01∼1wt .% 사이가 요구된다. 생산가가 증가하는 것을 막고 강철에 V첨가의 효과를 확보하기 위해서 V첨가량을 0.03∼0.5wt.% 사이로 하는게 바람직하다.V is an effective element in precipitation hardening and can adjust the hardness of steel depending on the use of steel. If the content of V is less than 0.0lwt.% 1, the above effect is not sufficiently exhibited. V is also effective for the formation of the coarse precipitate similarly to Ti. However, when the content of V exceeds 1 wt.%, The steel shortness decreases, so that the content of V is required between 0.01 and 1 wt.%. In order to prevent the production price from increasing and to secure the effect of V addition to the steel, the V addition amount is preferably between 0.03 and 0.5 wt.%.
본 발명의 강철은 Nb를 함유하는 평균입자 크기가 1.0μm인 거치른 침전물이 1mm2당 200이상 존재하는 조건에서 제조된다.The steel of the present invention is produced under conditions in which a coarse precipitate with an average particle size of 1.0 μm containing Nb is present at 200 or more per 1 mm 2 .
본 발명의 강철에 있어서 가장 중요한 특징인 강철의 내마모성은 강철내에 Nb를 함유하는 거치른 침전물을 다량 존재시킴으로써 얻을 수 있다. 침전물의 평균입자 크기가 1μm 이하로 작으면, 내마모성의 증가효과는 작다. 더구나, 그렇게 작은 크기의 입자를 함유하는 침전물은 석출경화 때문에 강철의 경도 및 강도와 증가를 수반하므로, 본 발명의 목적을 달성할 수 없다. 따라서, 본 발명의 조성의 대상은 평균입자 크기가 1μm 이상인 거치른 침전물이다.The wear resistance of steel, which is the most important feature of the steel of the present invention, can be obtained by the presence of a large amount of rough precipitate containing Nb in the steel. If the average particle size of the precipitate is smaller than 1 μm, the effect of increasing wear resistance is small. Moreover, precipitates containing particles of such a small size are accompanied by an increase in hardness and strength of steel due to precipitation hardening, and thus the object of the present invention cannot be achieved. Accordingly, the subject of the composition of the present invention is a rough precipitate having an average particle size of at least 1 μm.
그러나, 평균입자 크기가 1㎛ 이상인 침전물이 강철내에 존재할지라도, lmm2당 침전물 갯수가 200개 이하이면, 강철의 내마모성의 증가에 거의 효과가 없다. 강철의 양호한 내마모성을 늘리는 효과를 얻기 위해서는 200/mm2이상의 다량의 침전물이 필요하다는 것을 이해할 수 있다. 따라서, 본 발명의 강철은 평균입자 크기가 1.0μm이고 Nb를 함유하는 거치른 침전물이 1mm2당 200개 이상 존재하는 조건에서 제조될수 있다. 강철의 더 양호한 내마모성을 얻기 위해서는 Nb를 함유하면서 1mm2당 500개 이상의 거치른 침전물을 요한다.However, even if a precipitate having an average particle size of 1 µm or more is present in the steel, if the number of precipitates per lmm 2 is 200 or less, there is little effect on increasing the wear resistance of the steel. It can be understood that a large amount of precipitates of 200 / mm 2 or more are required to obtain the effect of increasing the good wear resistance of the steel. Therefore, the steel of the present invention can be produced in a condition in which an average particle size is 1.0 μm and 200 or more rough precipitates containing Nb are present per 1 mm 2 . To achieve better wear resistance of the steel, more than 500 roughly precipitates per 1 mm 2 containing Nb are required.
제2도와 제3도는 Nb를 함유한 거치른 침전물의 양(lmm2당 침전물 갯수)과 강철의 내마모성(내마모성비=비교용 강철의 내마모성을 1로 설정했을시 목적하는 강철의 내마모성의 배율) 사이의 관계를 나타내는그래프이다. 상기의 그래프에 따르면, 침전물 갯수가 200/1nm2이상이면 강철의 양호한 마모저항을 얻을수 있고, 더우기 침전물 갯수가 500/mm2이상이면 더욱 양호한 내마모성을 얻을 수 있음을 명확히 알 수있다.2 and 3 show the difference between the amount of rough deposits containing Nb (number of precipitates per lmm 2 ) and the wear resistance of the steel (abrasion resistance ratio = the ratio of the wear resistance of the desired steel when the abrasion resistance of the comparative steel is set to 1). A graph showing a relationship. According to the above graph, it can be clearly seen that when the number of precipitates is 200/1 nm 2 or more, good wear resistance of steel can be obtained, and further, when the number of precipitates is 500 / mm 2 or more, better wear resistance can be obtained.
그러나, 평균입자 크기가 50μm 이상이고 Nb를 함유하는 거치른 침전물은 석출되기 쉬우므로 내마모성을 증가시키는 효과는 기대할 수 없을 뿐반 아니라, 그러한 극히 거치른 침전물이 강철내에 다량으로 존재하면 강철의 인성이 크게 저하하므로 평균입자 크기가 50μm 이상인 Nb를 함유하는 거치른 침전물이 강철내에 존재하지 않는 편이 더 바람직하다. 따라서, 평균입자 크기가 50μm 이하인 침전물이 1mm2당 200개이상 존재하는 것이 바람직하다.However, the rough precipitate having an average particle size of 50 μm or more and containing Nb tends to be precipitated, and therefore, the effect of increasing wear resistance cannot be expected. More preferably, no coarse precipitate containing Nb having an average particle size of 50 μm or more is present in the steel. Therefore, it is preferable that there are 200 or more precipitates per mm 2 having an average particle size of 50 μm or less.
본 발명에서는, 평균입자 크기가 1.0μm 이상인 Nb의 침전물이 1mm2당 200개 이상, 더 바람직하게는 Nb의 침전물이 1mm2당 500개 이상 강철내에 존재하면 강철의 원하는 내마모성을 얻을 수 있다.When the present invention, an average particle size of 1.0μm or more exist in the precipitate is more than 200 per 1mm 2 of Nb, more preferably at least 500 per 1mm 2 precipitates of Nb steel may achieve the desired wear resistance of the steel.
상기 조건이 충족되는한, Nb를 함유하는 침전물과 다른 침전물이나 평균입자 크기에 있어서 l.0μm 이하인 Nb를 함유하는 침전물이 강철내에 존재한다 해도 문제될 것은 없다.As long as the above conditions are satisfied, there is no problem even if a precipitate containing Nb and other precipitates or a precipitate containing Nb having a particle size of less than 1.0 μm in average particle size are present in the steel.
본 발명이 의도하는 강철의 내마모성은 강철의 조성과 Nb를 함유하는 침전물을 특정화 함으로서만이 달성될 수 있으므로, 작업조건이나 열처리 조전을 특정화 할 필요가 없다. 따라서, 담금질, 어닐링, 시효 및 응력제거 어닐링과 같은 열처리를 임의로 할 수 있으며, 강철의 상기 열처리를 수행하더라도 본 발명의 강철 특성은 손상되지 않는다.Since the wear resistance of the steel intended by the present invention can be achieved only by specifying the composition of the steel and the precipitate containing Nb, there is no need to specify the operating conditions or the heat treatment aid. Therefore, heat treatments such as quenching, annealing, aging and stress relief annealing can be arbitrarily performed, and the steel properties of the present invention are not impaired even if the heat treatment of the steel is performed.
상기의 입자크기가 l.0㎛ 이상인 거치른 침전물을 발생하기 위해서는, 강철을 주조하는 동안 강철의 응고속도를 제어함이 필요하다. 응고속도는 102[℃/min] 이하가 요구된다. 응고속도가 102[℃/min]를 초과하면, 응고속도는 너무 높다. 본 발명의 조건을 만족하는 Nb의 양이 강철에 첨가된다해도, 침전물이 대체로 미세화되어 본 발명의 조건인 평균입자 크기가 1μm 이상인 침전물을 200/mm2생성하는 것이 어려워진다. 그러나, 1/102[℃/min]보다 작은 응고속도는 너무 느리므로, 상기에서 언급했던 50μm 이상의 극히 거치른 침전물이 생성되기 쉽다. 따라서, 응고속도는 1/102[℃/min] 이상이 바람직하다.In order to generate a coarse precipitate having a particle size of more than lO [mu] m, it is necessary to control the solidification rate of the steel during casting. The solidification rate is required to be 10 2 [° C./min] or less. If the rate of solidification exceeds 10 2 [° C./min], the rate of solidification is too high. Even if an amount of Nb that satisfies the conditions of the present invention is added to the steel, the precipitate is generally refined, making it difficult to produce 200 / mm 2 of precipitate having an average particle size of 1 μm or more, which is the condition of the present invention. However, the coagulation rate less than 1/10 2 [° C./min] is too slow, and extremely passivated precipitates of 50 μm or more mentioned above are likely to be produced. Therefore, the solidification rate is preferably 1/10 2 [° C / min] or more.
본 발명의 강철은 실용적인 강철의 경도수준으로서 550 이하의 경도를 구비하는 것이 바람직하다.The steel of the present invention preferably has a hardness of 550 or less as a hardness level of practical steel.
[실시예]EXAMPLE
샘플의 화학조성이 표 1과 2에 나타나 있다. A에서 S까지의 샘플은 본 발명의 강철로, T에서 Y까지의 샘플은 비교용 강철로 구성되어 있다 비교용 강철 X와 Y는 C 함유량이 본 발명의 범위를 초과하는 강철이다(Nb는 본 발명의 범위내이다).The chemical compositions of the samples are shown in Tables 1 and 2. Samples A to S are steels of the present invention, and samples T to Y are made of comparative steels. Comparative steels X and Y are steels whose C content exceeds the scope of the present invention (Nb is Within the scope of the invention).
각각의 샘플, 내마모성비, 경도 HB(샘플 표면상의 브리넬 경도)와 침전물량(평균입자 크기가 1.0∼50μm/mm2인 침전물 갯수)을 사용하여 제조된 제철마정(두께 15mm)이 표 3, 4에 나타나 있다.Each sample, abrasion resistance ratio, hardness HB (brinell hardness on sample surface) and sediment volume (number of precipitates with an average particle size of 1.0 to 50 μm / mm 2 ) are shown in Tables 3 and 4 Is shown in.
내마모성 시험을 ASTNI G-65에 따라 실시했으며, 연마재로서 Al2O 9%-SiO291%를 함유하는 규사를 사용했다. 내마모성 시험에서 내마모성비는 강철무게의 변화에 의해 측정된 비율이다. 상기 시험에서, 경도 518을 갖는 비교용 U-1 강철의 내마모성을 1.0으로 정하였을때, 샘플의 내마모성 배율, 즉, [강철 U-1의 마모된 무게]/[샘플의 마모된 무게]이 샘플의 내마모성을 표시했다. 그러나, 본 발명의 강철(S)에 대해서는, Nb를 제외하고는 강철(S)과 실질적으로 같은 조성을 갖는 비교용 강철(W)의 내마모성을 l.0으로 정하였을때, 샘플의 내마모성의 배율은 샘플의 내마모성으로 나타났다. 따라서, 강철의 내마모성비가 클수록, 강철의 내마모성이 양호하다.The abrasion resistance test was conducted according to ASTNI G-65, and silica sand containing 9% Al 2 O 9% -SiO 2 was used as the abrasive. In the wear resistance test, the wear resistance ratio is a ratio measured by the change in steel weight. In the above test, when the wear resistance of the comparative U-1 steel having hardness 518 was set to 1.0, the abrasion resistance magnification of the sample, that is, [weared weight of steel U-1] / [weared weight of sample] Marked wear resistance. However, for the steel (S) of the present invention, except for Nb, when the wear resistance of the comparative steel (W) having a composition substantially the same as that of the steel (S) is set to l.0, the magnification of the wear resistance of the sample is The sample showed abrasion resistance. Therefore, the larger the wear resistance ratio of the steel, the better the wear resistance of the steel.
AR : 압연한 것 ;AR: rolled thing;
Q : 가열후 담금질한 것 ;Q: Quenched after heating;
DQ : l150℃에서 스래브(slab)의 가열에 이어 880℃에서 압연후 바로 담금질한 것 ;DQ: Quenched immediately after rolling at 880 ° C following heating of slab at l150 ° C;
QT : Q에 이어 괄호안에 나타낸 온도에서 템퍼(temper)처리한 것 ;QT: Tempered at the temperature indicated in parentheses following Q;
RQ : 압연 및 공냉에 이어 900℃까지 가열한후 담금질한 것 ;RQ: After hardening by heating to 900 degreeC after rolling and air cooling;
DQT : DQ에 이어 괄호안에 나타낸 온도에서 템퍼처리한 것 ;DQT: Tempered at the temperature indicated in parentheses following DQ;
표 3, 4에 따르면, 본 발명의 어떤 강철도 비교용 강철의 내마모성 보다 월등하다. 본 발명의 강철 경도는 500 이하이며, 이것으로부터 본 발명의 강철 내마모성이 경도를 크게 높이지 않은 상태에서 향상되었음을 명확히 알 수 있다. 비교용 강철(T)은 본 발명의 강철(A∼D)의 일예로서, 본 발명의 강철(A)의 내마모성은 비교용 강철(U-l)보다 1.62배 강하며, 강철(D)의 내마모성은 비교용 강철(U-1)보다 2.22배 강한데비하여 비교용 강철(T)의 내마모성은 비교용 강철(U-1)보다 1.02배 강하다. 상기의 사실로부터 본 발명의 강철의 내마모성이 비교용 강철보다 내마모성에 있어서 월등함을 확실히 알 수 있으며, 본 발명의 강철이 비교용 강철보다 너 높은 내마모성을 보유하는 이유를 평균입자 크기가 1.0μm 이상인 거치른 침전물이 1mm2당 200개 이상 존재한다는 사실에서 설명할 수 있다. 비교용 강철내에는 소량의 거치른 침전물이 존재하므로, 강철의 내마모성이 증가하지 않는다.According to Tables 3 and 4, any steel of the present invention is superior to the wear resistance of comparative steels. The steel hardness of the present invention is 500 or less, and it can be clearly seen from this that the steel wear resistance of the present invention has been improved without significantly increasing the hardness. Comparative steel (T) is an example of the steel (A to D) of the present invention, the wear resistance of the steel (A) of the present invention is 1.62 times stronger than the comparative steel (Ul), the wear resistance of the steel (D) is compared The wear resistance of the comparative steel (T) is 1.02 times stronger than the comparative steel (U-1), compared to 2.22 times stronger than the molten steel (U-1). From the above facts, it can be clearly seen that the wear resistance of the steel of the present invention is superior to the wear resistance of the comparative steel, and that the average particle size of 1.0 μm or more is the reason why the steel of the present invention possesses higher wear resistance than the comparative steel. This can be explained by the fact that there are more than 200 precipitated sediments per 1 mm 2 . Since there is a small amount of coarse precipitate in the comparative steel, the wear resistance of the steel does not increase.
본 발명의 강철(D)이 341이라는 낮은 경도를 가지고 있음에도 불구하고, 강철(D)의 내마모성은 양호하다. 본 발명의 강철(B-1)은 비교용 강철(T)과 같은 경도를 나타내지만, 본 발명의 강철(B-1)의 내마모성은 양호하다. 강철 U-1,U-2)는 본 발명의 강철(M, G)에 대응한다, 비교용 강철(V, W)는 본 발명의강철(R, S)에 대응한다. 비교용 강철은 소량의 거치른 침전물을 함유하므로, 상기 강철의 경도는 본 발명의 강철의 경도보다 약간 높으나 내마모성은 본 발명의 강철보다 약하다.Although steel (D) of the present invention has a low hardness of 341, the wear resistance of steel (D) is good. The steel (B-1) of the present invention exhibits the same hardness as the comparative steel (T), but the wear resistance of the steel (B-1) of the present invention is good. Steels U-1 and U-2 correspond to the steels M and G of the present invention. Comparative steels V and W correspond to the steels R and S of the present invention. Since the comparative steel contains a small amount of rough precipitate, the hardness of the steel is slightly higher than that of the steel of the present invention, but the wear resistance is weaker than that of the steel of the present invention.
강철(B-2, G-2, N-2)는 직접 담금질 및 어닐링(풀림)처리를 하였다. 상기 강철의 경도는 담금질된 강철에 비교하여 현저하게 줄어들었으나, 상기 강철의 내마모성은 비교용 담금된 강철(U-1)(경도 518)보다 약배 크다 그러나, 본 발명의 강철(S)의 내마모성은 비교용 강철(W)보다 1.21배 크다. 상기의 사실로부터 본 발명의 강철은 낮은 경도를 갖더라도 충분히 양호한 내마모성을 나타냄을 확실히 알 수 있다. 비교용 강철(X)의 C 함유량이, Nb 함유량이 본 발명의 조건을 반족함에도 불구하고, 본 발명에 의해 특정된 하한치보다 낮기 때문에, 입자크기가 1.0μm 이상인 거치른 침전물의 갯수는 본 발명에 의해 특정화된 하한치보다 낮다. 그러므로, 비교용 상기 강철의 내마모성은 본 발명의 강철 내마모성보다 현저히 낮다 비교용 강철(Y)에서는 탄소를 제외한 합금원소의 함유량 및 거치른 침전물의 갯수가 본 발명의 범위를 초과하고 C 함유량은 본 발명에 의해 특정화된 상한치보다 높다 비교용의 상기 강철은 양호한 내마모성을 내포하고 있으나, 강철의 경도는 600 이상이다. 결과적으로, 상기 강철의 작업성과 단접성은 상당히 불량하며 실용에 사용될 수 없다.Steels (B-2, G-2, N-2) were directly quenched and annealed. The hardness of the steel was significantly reduced compared to the quenched steel, but the wear resistance of the steel was less than that of the comparative quenched steel (U-1) (hardness 518). However, the wear resistance of the steel (S) of the present invention is 1.21 times larger than that of the comparative steel (W). The above facts clearly show that the steel of the present invention exhibits sufficiently good wear resistance even with a low hardness. Although the C content of the comparative steel (X) is lower than the lower limit specified by the present invention even though the Nb content satisfies the conditions of the present invention, the number of rough precipitates having a particle size of 1.0 μm or more is determined by the present invention. Lower than the specified lower limit. Therefore, the abrasion resistance of the steel for comparison is significantly lower than the steel abrasion resistance of the present invention. In the comparative steel (Y), the content of the alloying elements except carbon and the number of precipitated precipitates exceed the scope of the present invention and the C content is in the present invention. It is higher than the upper limit specified by the comparative steel. The steel for comparison contains good wear resistance, but the hardness of the steel is 600 or more. As a result, the workability and weldability of the steel are quite poor and cannot be used in practical use.
상기한 바와 같이, 본 발명의 강철은 양호한 내마모성을 가지고 있으며, 종래 강철에 비해 경도가 같거나 낮다. 본 발명의 강철은 다른 어떤 강철보다도 양호한 내마모성을 구비하는 양호한 내마모성 강철이다. 그러므로, 큰 마모성과 짧은 작업수명을 가졌던 기계내 예비부품의 작업수명을 크게 향상시킬 수 있으며, 정밀작업 및 내마모성을 요구하는 예비부품을 손쉽게 제조할 수 있게 됐다.As described above, the steel of the present invention has good abrasion resistance and has the same or lower hardness as the conventional steel. The steel of the present invention is a good wear resistant steel having better wear resistance than any other steel. Therefore, it is possible to greatly improve the working life of spare parts in the machine, which have large wear and short working life, and to easily manufacture spare parts requiring precision work and wear resistance.
[표 1]TABLE 1
[표 2]TABLE 2
[표 3]TABLE 3
[표 4]TABLE 4
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