KR20160053782A

KR20160053782A - 충격 인성이 우수한 선재 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20160053782A
Application number: KR1020150146726A
Authority: KR
Inventors: 이형직
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2014-11-03
Filing date: 2015-10-21
Publication date: 2016-05-13
Anticipated expiration: 2035-10-21
Also published as: DE112015004989T5; CN107075650A; CN107075650B; KR101714905B1; MX2017005688A; JP2017538033A; JP6475831B2; US20170335439A1

Abstract

본 발명은 다양한 외부 부하 환경에 노출되는 산업기계, 자동차 등의 부품에 사용될 수 있는 강도와 충격 인성이 우수한 선재와 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

충격 인성이 우수한 선재 및 그 제조방법 {STEEL WIRE ROD HAVING HIGH IMPACT TOUGHNESS, AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF}

본 발명은 다양한 외부 부하 환경에 노출되는 산업기계, 자동차 등의 부품에 사용될 수 있는 충격 인성이 우수한 선재와 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

최근, 환경오염의 주범으로 지목되고 있는 이산화탄소의 배출을 줄이기 위한 노력이 전세계적인 이슈가 되고 있다. 그 일환으로 자동차의 배기가스를 규제하는 움직임이 활발하며, 이에 대한 대책으로 자동차 메이커들은 연비 향상을 통해 이 문제를 해결해 나가려고 하고 있다. 그런데 연비 향상을 위해서는 자동차의 경량화 및 고성능화가 요구되므로, 이에 따른 자동차용 소재 또는 부품의 고강도 필요성이 증대되고 있다. 또한 외부 충격에 대한 안정성의 요구도 높아지고 있으므로, 충격인성도 소재 또는 부품의 중요한 물성으로 인식되고 있다.

페라이트 또는 펄라이트 조직의 선재는 우수한 강도 및 충격 인성을 확보하는데 한계가 있다. 이들 조직을 갖는 소재는 통상 충격 인성은 높은 반면, 강도는 상대적으로 낮은 특징이 있으며, 강도를 높이기 위해서 냉간 신선을 행하게 되면 고강도를 얻을 수 있으나, 충격 인성은 강도 상승에 비례해 급격하게 저하되는 단점이 있다.

따라서, 일반적으로 우수한 강도와 충격 인성을 동시에 구현하기 위해서는 베이나이트 조직이나 템퍼드 마르텐사이트 조직을 이용하게 된다. 베이나이트 조직은 열간 압연한 강재를 사용하여 항온변태 열처리를 통해 얻을 수 있고, 템퍼트 마르텐사이트 조직은 담금질 및 뜨임 열처리를 통해 얻을 수 있다. 그러나, 통상의 열간 압연 및 연속 냉각 공정만으로 이러한 조직들은 안정적으로 얻을 수 없기 때문에 열간 압연된 강재를 사용하여 상기와 같은 추가적인 열처리 공정을 거쳐야만 한다.

추가적인 열처리를 하지 않고도 고강도 및 우수한 충격 인성을 확보할 수 있다면 소재로부터 부품 생산에 이르기까지 공정의 일부가 생략되거나 단순해질 수 있어 생산성을 향상시키고, 제조원가를 낮출 수 있는 장점이 있다.

그러나, 추가적인 열처리 공정 없이 열간압연 및 연속 냉각 공정을 이용하여 베이나이트 또는 마르텐사이트 조직을 안정적으로 얻을 수 있는 선재는 아직 개발되지 못하고 있어, 이러한 선재 개발에 대한 요구가 대두되고 있다.

본 발명은 추가 열처리 공정 없이 열간압연 및 연속 냉각 공정만으로 고강도와 우수한 충격 인성을 가질 수 있는 선재 및 이를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일태양은 중량%로, 탄소(C): 0.05~0.15%, 실리콘(Si): 0.2% 이하, 망간(Mn): 3.5% 초과 5.0% 이하, 크롬(Cr): 0.5~2.0%, 인(P): 0.020% 이하, 황(S): 0.020% 이하, 알루미늄(Al): 0.010~0.050%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,

미세조직은 면적분율로, 95% 이상의 마르텐사이트와 나머지는 잔류 오스테나이트(γ)를 포함하는 충격 인성이 우수한 선재를 제공한다.

본 발명의 또다른 일태양은 중량%로, 탄소(C): 0.05~0.15%, 실리콘(Si): 0.2% 이하, 망간(Mn): 3.5% 초과 5.0% 이하, 크롬(Cr): 0.5~2.0%, 인(P): 0.020% 이하, 황(S): 0.020% 이하, 알루미늄(Al): 0.010~0.050%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 재가열하는 단계;

상기 재가열된 강재를 열간 압연하는 단계;

상기 열간 압연 후, Mf~Mf-50℃의 온도범위까지 0.2℃/s 이상의 속도로 냉각하는 단계; 및

상기 냉각된 강재를 공냉하는 단계를 포함하는 충격 인성이 우수한 선재의 제조방법을 제공한다.

상술한 구성에 따른 본 발명은, 열간 압연 및 연속 냉각 공정만을 이용하여 산업기계 및 자동차용 소재 또는 부품에서 요구되는 강도 및 충격 인성이 우수한 선재를 제공할 수 있다.

또한, 종래의 추가적인 열처리 공정을 생략할 수 있어서, 전체 제조비용을 절감하는데 매우 유리하다.

이하, 본 발명에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 고강도 및 우수한 충격 인성을 확보하기 위해, 항온변태나 담금질 및 뜨임과 같은 추가 열처리 공정이 없이도 열간압연 및 연속 냉각 공정만으로 우수한 충격 인성을 갖는 선재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

먼저, 본 발명의 선재에 대해 상세히 설명한다. 본 발명의 선재는 중량%로, 탄소(C): 0.05~0.15%, 실리콘(Si): 0.2% 이하, 망간(Mn): 3.5% 초과 5.0% 이하, 크롬(Cr): 0.5~2.0%, 인(P): 0.020% 이하, 황(S): 0.020% 이하, 알루미늄(Al): 0.010~0.050%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.

이하, 본 발명의 선재의 강 성분과 조성범위의 한정이유를 상세히 설명한다(이하, 중량%임).

탄소(C): 0.05~0.15%

탄소는 강도를 확보하기 위한 필수적인 원소로서, 강중에 고용되거나 탄화물 또는 세멘타이트 형태로 존재한다. 강도의 증가를 위해 가장 손쉽게 할 수 있는 방법이 탄소 함량을 증가시켜 탄화물이나 세멘타이트를 형성시키는 일이지만, 반대로 연성과 충격 인성은 감소하기 때문에 일정한 범위내로 탄소의 첨가량을 조절할 필요가 있다. 본 발명에서는 C 함량을 0.05~0.15% 범위로 첨가함이 바람직한데, 이는 탄소 함량이 0.05% 미만이면 목표 강도를 얻기 힘들고, 0.15%를 초과하면 충격 인성이 급격히 감소할 수 있기 때문이다.

실리콘(Si): 0.2% 이하

실리콘은 알루미늄과 함께 탈산 원소로 알려져 있고, 강도를 향상시키는 원소이다. 실리콘은 첨가시 페라이트에 고용되어 강재의 고용 강화를 통한 강도 증가에 매우 효과가 큰 원소로 알려져 있다. 그러나, 실리콘 첨가에 의해 강도는 크게 증가하지만 연성과 충격 인성은 급격히 감소하기 때문에 충분한 연성을 필요로 하는 냉간 단조 부품의 경우 실리콘 첨가를 매우 제한하고 있다. 본 발명에서는 강도 하락을 최소화하면서, 우수한 충격 인성을 확보하기 위해서, 상기 실리콘의 함량을 0.2%이하로 포함한다. 실리콘 함량이 0.2%를 초과하면 목표 충격인성의 확보가 어려울 수 있기 때문이다. 보다 바람직하게는 0.1%이하로 포함한다.

망간(Mn): 3.5% 초과, 5.0% 이하

망간은 강재의 강도를 증가시키고, 경화능을 향상시켜 넓은 범위의 냉각속도에서 베이나이트 또는 마르텐사이트와 같은 저온조직의 형성을 용이하게 한다. 그러나 망간 함량이 3.5% 이하이면 경화능이 충분하지 못해 열간압연 후 연속냉각 공정으로 저온조직을 안정적으로 확보하기 곤란해 진다. 또한 5.0%를 초과하면 응고 중 Mn의 편석이 조장되기 쉽다. 이를 고려하여, 본 발명에서는 망간의 함량을 3.5% 초과, 5.0% 이하로 포함하는 것이 바람직하다.

크롬(Cr): 0.5~2.0%

크롬은 망간과 유사하게 강재의 강도와 경화능을 증가시키고, 특히 망간과 함께 첨가할 경우에는 충격 인성을 향상시킨다. 그러나, 크롬 함량이 0.5% 미만이면 강도, 경화능 및 충격특성 향상 효과가 크지 않고, 크롬 함유량이 2.0%를 초과하면 강도와 경화능 향상에는 유효하지만 충격 특성이 저하될 수 있다. 이를 고려하여, 본 발명에서는 크롬의 함량을 0.5~2.0%로 포함하는 것이 바람직하다.

인(P): 0.020% 이하

상기 인은 결정립계에 편석되어 인성을 저하시키고, 지연파괴 저항성을 감소시키는 주요 원인이므로, 가능한 포함되지 않는 것이 바람직하며, 이러한 이유로 본 발명에서는 그 상한을 0.020%로 한정한다.

황(S): 0.020% 이하

상기 황은 결정립계에 편석되어 인성을 저하시키고 저융점 유화물을 형성시켜 열간 압연을 저해하므로, 가능한 포함되지 않는 것이 바람직하다. 이러한 이유로 본 발명에서는 그 상한을 0.020%로 한정한다.

알루미늄(Al): 0.010~0.050%

알루미늄은 강력한 탈산 원소로서 강중의 산소를 제거해 청정도를 높일 뿐만 아니라, 강중에 고용된 질소와 결합하여 AlN을 형성함으로써, 충격 인성을 향상시킬 수 있다. 본 발명에서는 알루미늄을 적극적으로 첨가하지만 함유량이 0.010% 미만이면, 그 첨가 효과를 기대하기 어렵고, 0.050%를 초과하면 알루미나 개재물이 다량 생성되어 기계적 물성을 크게 저하시킬 수 있다. 이러한 점을 고려하여 본 발명에서는 알루미늄의 함량을 0.010~0.050%의 범위로 하는 것이 바람직하다.

상기 조성 이외에 나머지는 Fe와 불가피한 불순물을 포함한다. 본 발명에서는 상기 언급된 합금 조성이외에 다른 합금의 추가를 배제하지 않는다.

한편, 본 발명에서는 상기 망간(Mn), 크롬(Cr) 및 탄소(C)의 함량이 하기 관계식 1을 만족하도록 함유됨이 바람직하다.

[관계식 1]

4.0 ≤ C(Mn+Cr)⁵/50 ≤ 9.0

단, 상기 관계식 1에서 망간(Mn), 크롬(Cr) 및 탄소(C)는 각각 해당원소의 중량기준 함량을 의미한다.

본 발명에서는 상기 관계식 1과 같이 망간, 크롬 및 탄소의 함량을 제어함으로써, 보다 우수한 충격 인성을 갖는 선재를 제조할 수 있다. 즉, 망간과 크롬은 경화능을 높여서 냉각속도가 상대적으로 작은 경우에도 마르텐사이트가 용이하게 생성되도록 돕고, 저함유량의 탄소와 크롬은 마르텐사이트의 충격 인성을 개선하는데 크게 기여할 수 있도록 한다.

또한, 본 발명에서 상기 망간(Mn) 및 실리콘(Si)의 함량은 하기 관계식 2를 만족하도록 함유되는 것이 바람직하다.

[관계식 2]

Mn/Si ≥ 22

단, 상기 관계식 2에서 망간(Mn) 및 실리콘(Si)은 각각 해당원소의 중량기준 함량을 의미한다.

본 발명에서 망간은 경화능을 높여서 냉각속도가 상대적으로 작은 경우에도 마르텐사이트가 쉽게 생성되도록 돕는다. 그리고 실리콘은 강중에 고용되어 강도는 증가시키지만 충격 인성은 떨어뜨리는 단점이 있다.

본 발명자들은 상기 점에 착안하여 연구와 실험을 거듭한 결과, 상기 망간과 실리콘의 관계가 중량% 기준으로 Mn/Si ≥ 22를 만족했을 때 우수한 강도와 충격 인성을 가지는 마르텐사이트 조직의 선재를 제공할 수 있음을 확인하고 본 조성성분 관계식을 제시하는 것이다.

한편, 본 발명의 선재는 임의의 단면 영역에서 망간의 최대 농도[Mn_max]와 최소 농도[Mn_min]의 비가 하기 관계식 3을 만족하는 것이 바람직하다.

[관계식 3]

[Mn_max]/[Mn_min] ≤ 4

본 발명에서 망간은 경화능을 높여서 냉각속도가 상대적으로 작은 경우에도 마르텐사이트가 쉽게 생성되도록 돕지만, 국부적으로 망간이 편석되어 있으면 마르텐사이트가 쉽게 생성될 수 있는 반면, 망간이 고갈된 영역에서는 페라이트가 형성될 수 있어 미세조직이 불균일해지고, 충격 인성이 열위해질 수 있다.

본 발명자들은 상기 점에 착안하여 연구와 실험을 거듭한 결과, 상기 선재의 임의의 단면 영역에서 망간의 최대 농도와 최소 농도의 비가 4 이하일 때 우수한 강도와 충격 인성을 가지는 마르텐사이트 조직의 선재를 제공할 수 있음을 확인하고 본 관계식을 제시하는 것이다.

이하, 본 발명의 미세조직에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 선재의 미세조직은 95 면적% 이상의 마르텐사이트와 잔부 잔류 오스테나이트(γ)를 포함한다. 본 발명의 마르텐사이트는 탄소함량이 낮아, 고강도임에도 불구하고, 연성이 높고, 충격 인성 또한 매우 우수한 특징이 있다. 그러나, 상기 마르텐사이트 이외의 베이나이트 또는 잔류 오스테나이트 양이 많아지게 되면 충격 인성의 측면은 다소 유리해질 수 있으나, 강도의 저하를 막을 수 없으므로 바람직하지 않다. 따라서, 본 발명의 선재는 95 면적% 이상의 마르텐사이트를 포함한다.

본 발명의 선재는 단면이 원형의 소재이고, 인장강도가 1000~1200MPa 이고, 충격치가 80J 이상인 것이 바람직하다.

다음으로, 본 발명의 선재를 제조하는 방법에 대해 상세히 설명한다.

본 발명의 선재의 제조방법은, 상술한 조성을 갖는 강을 마련한 후, 이를 재가열하는 공정; 상기 재가열된 강재를 열간 압연하는 단계; 상기 열간 압연한 후, Mf~Mf-50℃의 온도범위까지 0.2℃/s 이상의 속도로 냉각하는 공정; 및 상기 냉각된 강재를 공냉하는 공정;을 포함한다.

먼저, 본 발명에서는 상술한 조성성분을 갖는 강재를 마련한 후, 이를 재가열 한다. 본 발명에서 채용할 수 있는 재가열 온도 범위는 1000~1100℃ 범위를 이용하면 좋다.

상기 강재의 형태는 특별히 한정되지 않으나, 통상적으로는 블룸(bloom)이나 빌렛(billet) 형태인 것이 바람직하다.

이어, 상기 재가열된 강재를 열간 압연하여 선재를 제조한다. 상기 열간 압연의 마무리 열간 압연 온도는 특별히 한정되지 않으나, 850~950℃ 범위로 관리하는 것이 바람직하다.

상기 열간 압연된 강재는 냉각처리되는데, 상기 냉각은 Mf~Mf-50℃의 온도범위까지 0.2℃/s 이상의 냉각속도로 냉각하는 것이 바람직하다. 냉각 종료 온도가 Mf를 초과하면 충분한 양의 마르텐사이트 조직을 확보하기 어렵고, Mf-50℃ 미만이면 강재가 충분히 식어 취급은 용이하나, 생산성을 떨어뜨리기 때문에 냉각종료온도는 Mf~Mf-50℃의 온도범위로 하는 것이 바람직하다. 상기 Mf는 오스테나이트에서 마르텐사이트로의 상변태가 종료되는 온도를 의미한다.

본 발명에서는 열간 압연 후 연속 냉각을 수행하여 마르텐사이트 조직을 확보함으로써 우수한 강도와 충격 인성을 확보한다. 이에, 기존에 행했던 담금질 및 템퍼링과 같은 열처리를 생략할 수 있어, 추가 공정을 요하지 않아 제조원가 측면에서 매우 유리한 장점이 있다.

또한, 본 발명에서는 냉각 개시 온도에서부터 냉각 종료 온도까지의 구간을 0.2℃/s 이상의 냉각속도로 냉각함이 바람직하다. 0.2℃/s 이상의 냉각속도로 냉각하고, 이후 공냉하는 단계를 거치게 되면 면적분율 95% 이상의 마르텐사이트로 조직을 확보할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 위한 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

(실시예)

하기 표 1의 조성 성분을 갖는 용강을 주조한 후, 이를 1100℃로 재가열한 후 직경 15mm로 선재 압연한 후, 표 2의 냉각속도로 Mf 온도 이하인 150℃까지 냉각한 이후 공냉하여 선재를 제조하였다. 한편, 마르텐사이트 상변태 종료 온도인 Mf는 Dilatometer를 이용하여 측정하였고, 화학조성이 따라 다소 차이가 나며, 150~200℃ 범위를 보였다.

이렇게 제조된 선재를 미세조직을 분석하여 표 2에 나타내었으며, 인장강도와 충격 인성을 측정하여 표 2에 나타내었다. 한편, 망간의 농도는 EPMA(Electron Probe Micro-Analysis)를 이용하여 측정하였다.

그리고, 상온 인장시험은 crosshead speed를 항복점까지는 0.9mm/min, 그 이후로는 6mm/min의 속도로 실시하여 측정하였다. 또한 충격 시험은 시편에 충격을 가하는 striker의 edge부 곡률이 2mm이고, 시험 용량이 500J인 충격시험기를 이용하여 상온에서 실시하여 측정하였다.

No.	조성성분(중량%)							관계식 1	관계식 2
No.	C	Si	Mn	Cr	P	S	Al	관계식 1	관계식 2
1	0.07	0.17	4.1	1.0	0.017	0.020	0.024	4.83	24.1
2	0.09	0.19	3.9	1.4	0.014	0.017	0.029	7.53	20.5
3	0.08	0.15	3.8	0.9	0.011	0.015	0.035	3.67	25.3
4	0.06	0.16	4.7	0.7	0.016	0.013	0.018	5.51	29.4
5	0.12	0.14	3.6	1.5	0.015	0.014	0.034	8.28	25.7
6	0.14	0.20	4.3	1.2	0.011	0.012	0.026	14.09	21.5
7	0.07	0.08	3.7	1.8	0.019	0.013	0.043	7.05	46.2
8	0.11	0.18	4.5	0.8	0.015	0.016	0.015	9.20	25.0
9	0.07	0.16	3.7	2.5	0.014	0.013	0.038	12.83	23.1
10	0.18	0.16	4.2	0.5	0.011	0.015	0.033	8.26	26.3
11	0.11	0.17	5.3	0.8	0.018	0.014	0.027	18.58	31.2
12	0.06	0.15	2.6	1.5	0.016	0.017	0.021	1.39	17.3
13	0.10	0.24	3.8	1.8	0.012	0.011	0.025	11.01	15.8
14	0.08	0.14	3.6	1.4	0.015	0.012	0.032	5.00	25.7
15	0.09	0.18	4.3	0.2	0.017	0.016	0.036	3.32	23.9

(상기 표 1에서 관계식 1은 C(Mn+Cr)⁵/50, 관계식 2는 Mn/Si이며, 나머지는 Fe와 불가피한 불순물임)

구분	No.	냉각속도 (℃/s)	항복강도 (MPa)	인장강도 (MPa)	연신율 (%)	충격치 (J)	관계식 3
발명예	1	6	718	1081	17	96	3.2
	2	10	739	1123	16	84	3.1
	3	2	721	1105	16	85	3.1
	4	20	702	1077	15	96	3.7
	5	5	755	1155	16	125	2.9
	6	3	756	1171	14	82	3.3
	7	0.6	697	1056	19	142	3.0
	8	8	720	1080	17	88	3.5
비교예	9	3	787	1173	12	70	3.1
	10	5	815	1232	8	35	3.4
	11	2	801	1203	10	41	4.6
	12	0.5	514	826	25	120	2.2
	13	8	837	1224	8	36	3.0
	14	0.05	653	988	13	120	2.9
	15	1	721	1125	12	60	3.5

(상기 표 2에서 관계식 3은 [Mn_max]/[Mn_min]임)

상기 표 1 및 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 강조성 및 제조방법을 만족하는 발명예 1 내지 8은 모두 95 면적% 이상의 마르텐사이트 조직이 얻어져, 1000~1200MPa 이상의 높은 인장강도와 80J 이상의 우수한 충격 인성을 나타내고 있음을 알 수 있다.

한편, 발명예 7은 실리콘의 함량이 0.1 중량% 이하인 경우로서, 다른 발명예에 비해 매우 우수한 충격 인성과 연신율을 확보할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 상기 발명예들 중에서, 망간, 크롬 및 탄소의 함량의 관계식 1(4.0 ≤ C(Mn+Cr)⁵/50 ≤ 9.0)과 망간과 실리콘의 관계식 2(Mn/Si ≥ 22.0)를 모두 만족하는 1, 4, 5 및 7은 그렇지 않은 경우와 비교할 때, 충격 인성이 더욱 우수해지는 것을 알 수 있다.

즉, 상기 발명예들 중에서 관계식 1(4.0 ≤ C(Mn+Cr)⁵/50 ≤ 9.0) 및/또는 관계식 2(Mn/Si ≥ 22.0)를 만족하지 않는 발명예 2, 3, 6 및 8은 상대적으로 충격 인성이 다소 열위해지는 것을 알 수 있다.

비교예 9는 크롬 성분이 본 발명의 범위를 벗어난 경우로서, 강도는 증가되었지만, 연성이 감소하여 결국 충격 인성이 열위한 것을 보이고 있다. 비교예 10은 탄소의 함량이 본 발명의 범위를 초과한 경우로서, 탄소의 마르텐사이트 기지 고용강화 효과의 증대로 강도가 크게 증가하였으나, 충격 인성은 매우 낮아지는 문제가 있다.

비교예 11은 망간 성분이 본 발명의 범위를 벗어난 경우로서, 강도는 증가하였으나, 연성이 감소하여 결국 충격 인성이 나빠짐을 보이고 있다. 또한 강 중에 망간이 편석되어 있기 때문에 국부적으로 불균일한 조직의 형성으로 인해서도 충격 인성이 열위해지고 있음을 보여준다.

비교예 12는 망간이 본 발명의 성분 범위보다 적게 첨가된 경우로서, 상대적으로 경화능이 낮기 때문에 냉각속도가 작을 경우, 마르텐사이트 대신 베이나이트 조직을 형성하여, 충격 인성은 증가하지만, 강도는 감소하는 것을 보여주고 있다. 또한, 비교예 13은 실리콘이 본 발명의 성분 범위를 초과하여 함유된 경우로서, 그 첨가량이 0.52% 수준에서도 인장강도는 크게 증가하며 그와 함께 충격 인성은 급격히 감소하는 것을 확인할 수 있다.

비교예 14는 본 발명의 강 조성성분은 만족하나 냉각속도가 너무 느릴 경우 마르텐사이트 대신 베이나이트 조직이 형성되어, 충격 인성은 증가되었지만 강도는 감소한 것을 보여주고 있다. 아울러, 크롬이 적게 함유된 비교예 15은 충격인성이 좋지 않음을 알 수 있다.

Claims

중량%로, 탄소(C): 0.05~0.15%, 실리콘(Si): 0.2% 이하, 망간(Mn): 3.5% 초과 5.0% 이하, 크롬(Cr): 0.5~2.0%, 인(P): 0.020% 이하, 황(S): 0.020% 이하, 알루미늄(Al): 0.010~0.050%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,
미세조직은 면적분율로, 95% 이상의 마르텐사이트와 나머지는 잔류 오스테나이트(γ)를 포함하는 충격 인성이 우수한 선재.
청구항 1에 있어서,
상기 망간(Mn), 크롬(Cr) 및 탄소(C)의 함량은 하기 관계식 1을 만족하는 충격 인성이 우수한 선재.
[관계식 1]
4.0 ≤ C(Mn+Cr)⁵/50 ≤ 9.0
청구항 1에 있어서,
상기 망간(Mn) 및 실리콘(Si)의 함량은 하기 관계식 2를 만족하는 충격 인성이 우수한 선재.
[관계식 2]
Mn/Si ≥ 22.0
청구항 1에 있어서,
상기 선재는 임의의 단면에서 망간의 최대 농도[Mn_max]와 최소 농도[Mn_min]의 비가 하기 관계식 3을 만족하는 충격 인성이 우수한 선재.
[관계식 3]
[Mn_max]/[Mn_min] ≤ 4
중량%로, 탄소(C): 0.05~0.15%, 실리콘(Si): 0.2% 이하, 망간(Mn): 3.5% 초과 5.0% 이하, 크롬(Cr): 0.5~2.0%, 인(P): 0.020% 이하, 황(S): 0.020% 이하, 알루미늄(Al): 0.010~0.050%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 재가열하는 단계;
상기 재가열된 강재를 열간 압연하는 단계;
상기 열간 압연 후, Mf~Mf-50℃의 온도범위까지 0.2℃/s 이상의 속도로 냉각하는 단계; 및
상기 냉각된 강재를 공냉하는 단계
를 포함하는 충격 인성이 우수한 선재의 제조방법.
청구항 5에 있어서,
상기 망간(Mn), 크롬(Cr) 및 탄소(C)의 함량은 하기 관계식 1을 만족하는 충격 인성이 우수한 선재의 제조방법.
[관계식 1]
4.0 ≤ C(Mn+Cr)⁵/50 ≤ 9.0
청구항 5에 있어서,
상기 망간(Mn) 및 실리콘(Si)의 함량은 하기 관계식 2를 만족하는 충격 인성이 우수한 선재의 제조방법.
[관계식 2]
Mn/Si ≥ 22.0
청구항 5에 있어서,
상기 재가열 온도는 1000~1100℃로 행하는 충격 인성이 우수한 선재의 제조방법.
청구항 5에 있어서,
상기 열간 압연의 마무리 열간 압연은 850~950℃의 온도범위에서 행하는 충격 인성이 우수한 선재의 제조방법.