KR100661789B1

KR100661789B1 - 냉간가공성과 고주파 담금질성이 우수한 고탄소강관 및 그제조방법

Info

Publication number: KR100661789B1
Application number: KR1020027001822A
Authority: KR
Inventors: 도요오까다까아끼; 가와바따요시까즈; 요리후지아끼라; 니시모리마사노리; 오까베다까또시; 아라따니마사또시; 이따다니모또아끼; 고야마야스에
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2000-06-14
Filing date: 2001-06-14
Publication date: 2006-12-28
Also published as: CA2380964C; EP1293580A4; CN1388834A; BR0106734B1; CN1152971C; WO2001096624A1; JP2001355047A; US20020153070A1; EP1293580B1; US6736910B2; EP1293580A1; BR0106734A; CA2380964A1; KR20020021685A; DE60134853D1; US20040099355A1

Abstract

본 발명은 냉간가공성과 고주파 담금질성이 우수한 고탄소강 전봉강관 및 그 제조방법을 제공하는 것이다. 구체적인 방법은, C : 0.3 ∼ 0.8%, Si : 2% 이하, Mn : 3% 이하를 함유하는 조성을 갖는 소재강관에, 가열 또는 균일한 가열처리를 실시한 후, 적어도 (A_C1 변태점 - 50℃) ∼ A_C1 변태점의 온도범위에서, 누적 직경축소율 : 30% 이상으로 되는 축경압연을 실행한다. 이에 의해, 시멘타이트의 입경이 1.0㎛ 이하의 조직으로 되어, 냉간가공성과 고주파 담금질성이 개선된다.

Description

냉간가공성과 고주파 담금질성이 우수한 고탄소강관 및 그 제조방법 {HIGH CARBON STEEL PIPE EXCELLENT IN COLD FORMABILITY AND HIGH FREQUENCY HARDENABILITY AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}

본 발명은 고탄소강관과 그 제조방법에 관한 것이다. 특히, 자동차의 스티어링 샤프트, 드라이브 샤프트 등에 적합한 고탄소강 전봉강관과 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 지구환경 보전의 관점에서 자동차 차체의 경량화가 강하게 요망되고 있다. 종래 봉강으로 제조되었던 부품을 전봉강관으로 대체하여 자동차 차체의 경량화를 도모하려는 계획이 추진되고 있다. 그러나, 봉강을 사용하여 제조되었던 부품 중, 스티어링 샤프트나 드라이브 샤프트와 같이 고탄소강으로 만들어진 부품에 대해서는 전봉강관으로 대체하는데에 아래와 같은 문제가 있었다.

고탄소강을 사용하는 부품은 종래부터 고탄소강 봉강으로부터 절삭가공에 의해 소정 형상으로 제조되고 있다. 봉강 대신에 전봉강관으로 하면, 전봉강관은 판두께가 얇기 때문에 절삭가공만으로는 소정 형상으로 가공할 수 없는 경우가 있다. 또 고탄소강이기 때문에 냉간가공성이 낮아, 스웨이징 (swaging) 이나 확관 등의 냉간가공으로 소정 형상으로 하는 것도 곤란하다. 따라서, 예컨대 드 라이브 샤프트에서는 굵기가 다른 전봉강관을 압접하는 방법이 있다. 그러나, 이 방법에서는 압접의 제조비용이 고가인데다 접합부의 신뢰성을 확보하는 것은 용이하지 않다. 이와 같은 점에서 고탄소강 전봉강관의 냉간가공성의 향상이 강하게 요구되었다.

고탄소강 전봉강관은 냉간으로 강대를 관형상으로 롤 성형한 후, 양단을 전봉용접하여 제조된다. 이렇게 관을 만들 때는 가공경화가 크고, 또한 시임부가 용접경화되어 강관으로서의 냉간가공성이 현저하게 저하된다. 이 때문에 냉간가공전에 오스테나이트영역에서 가열한 후 방치 냉각하여, 조직을 변태 재결정한 페라이트와 펄라이트 조직으로 하기 위해, 약 850℃ 에서 10분 정도의 불림을 실행하는 것이 통상적이다. 그러나, 이 방법으로 얻어지는 고탄소강 전봉강관의 냉간가공성은 펄라이트가 너무 많아 충분하다고는 말할 수 없다. 양호한 냉간가공성을 얻을 수 있는 C 량의 상한은 0.3% 정도인 것으로 알려져 있다. 그러나, 이 정도의 C 함유량의 전봉강관에서는, 강관에 담금질 - 뜨임 (템퍼링) 의 열처리를 실시하여도, 충분한 피로강도는 얻을 수 없었다. 높은 피로강도를 얻기 위해서는 어느 정도 높은 C 량으로 하는 것이 필요하다.

높은 피로강도를 갖는 강관의 제조방법으로는, 예컨대 일본 공개특허공보 평11-77116 호에는, C : 0.30%초과 ∼ 0.60% 를 함유하는 소재강관에 400 ∼ 750℃ 에서 누적 직경축소율 20% 이상의 축경(縮徑)압연을 실시하는 고피로강도 강관의 제조방법이 개시되어 있다. 일본 공개특허공보 평11-77116 호에 기재된 발명은 소재강관에 온간의 축경압연을 실시하여, 인장강도 600㎫ 이상의 고강도를 얻어 피로강도를 높이려는 것이다. 그러나, 일본 공개특허공보 평11-77116 호에 기재된 발명에서는, 강도증가에 의해 피로강도는 확실히 증가되지만, 강도증가를 위해 비교적 낮은 축경압연온도를 지향하고 있어, 항상 연질이고 냉간가공성이 우수한 고탄소강관을 얻을 수 있다는 확증은 없다.

또 고인성 고연성을 갖는 강관의 제조방법으로는, 일본 공개특허공보 평10-306339 호에는, C : 0.60% 이하를 함유하는 고소재 (강관) 를 페라이트 재결정 온도영역에서 감면율 20% 이상의 압연을 실시하는 고인성 고연성 강재 (강관) 의 제조방법이 개시되어 있다. 일본 공개특허공보 평10-306339 호에 기재된 발명에서는 조직을 미세화하여, 미세한 페라이트, 혹은 미세한 페라이트 + 펄라이트, 미세한 페라이트 + 시멘타이트 조직을 얻어 고인성 고연성의 강재 (강관) 를 얻으려는 것이 개시되어 있다. 그러나, 일본 공개특허공보 평10-306339 호에 기재된 발명에서는, 결정립의 미세화에 의해 강도를 증가시킴과 동시에, 고인성ㆍ고연성을 얻으려는 것으로, 결정립의 조대화를 방지하기 위해 비교적 낮은 축경압연온도를 지향하고 있어, 항상 연질이고 냉간가공성이 우수하고, 또한 고주파 담금질성도 우수한 고탄소강관을 얻을 수 있다는 확증은 없다.

한편, 높은 피로강도를 얻을 수 있는 C 량의 높은 전봉강관의 냉간가공성을 향상시키기 위해서는, 전봉강관을 소둔하여 시멘타이트를 구상화하는 것이 제안되고 있다. 그러나, 일반적으로 구상화 소둔은 약 700℃ 에서 수 시간의 장시간 열처리로 할 필요가 있어, 제조비용이 현저하게 증대된다. 또한, 시멘타이트의 구상화에 따라 고주파 담금질성이 저하되어, 열처리 후, 원하는 강도를 얻을 수 없다는 문제가 있다.

또, 시멘타이트의 구상화를 촉진하기 위해, 불림후, 냉간가공하여 소둔하는 것도 제안되고 있다. 그러나, 이 방법에서는, 펄라이트 중의 라멜라 형상 시멘타이트가 기계적으로 가늘게 분단되는 것은 동일하지만, 소둔시의 승온과정에서 탄소의 확산을 촉진시키는 효과나 시멘타이트의 석출 사이트가 되는 효과를 갖는 전위가 소멸되어 버리기 때문에, 탄화물의 구상화 촉진이나 미세분산을 얻을 수 없어 냉간가공성, 고주파 담금질성의 현저한 향상은 얻을 수 없다.

본 발명은 상기의 종래 기술의 문제를 해결하여, 냉간가공성이 우수하고, 또한 고주파 담금질성이 우수한 고탄소강 전봉강관 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기의 과제를 해결하기 위해, 구상화한 시멘타이트를 갖는 고탄소강관의 고주파 담금질성의 향상에 대하여 예의 연구하였다. 그 결과, 고탄소강 전봉강관에 적어도 (A_C1 변태점 - 50℃) ∼ A_C1 변태점의 온도범위내에서의 누적 직경축소율 (본 발명에서는 유효 직경축소율이라고 함) 을 30% 이상으로 하는 축경압연을 실시함으로써, 모재는 물론 시임부에 있어서도, 페라이트 중에 직경 1㎛ 이하의 시멘타이트가 미세분산된 조직으로 되어 연질화됨과 동시에, 고주파 담금질성의 저하를 억제할 수 있는 것을 발견하였다. 또한, 이와 같이 하여 제조된 고탄소강관은 길이방향 r 값이 종래에는 얻을 수 없었던 정도로 높아지는 것을 발견하였다.

(A_C1 변태점 - 50℃) ∼ A_C1 변태점의 온도범위내에서의 축경압연을 강화함으로써, 페라이트중에 직경 1.0㎛ 이하의 시멘타이트가 미세분산된 조직으로 되는 기구에 대하여, 현 상태에서 상세한 것은 불명확하지만, 본 발명자들은 다음과 같이 생각하고 있다.

조직이 페라이트 + 펄라이트인 경우에는, 축경압연시의 가공에 의해 펄라이트중의 라멜라 형상 시멘타이트가 기계적으로 가늘게 분단된다. 이 때, 온도가 충분히 높고, 또한 가공에 의해 확산이 촉진되기 때문에, 분단된 시멘타이트는 신속하게 에너지적으로 안정된 구형상으로 변화한다. 따라서, 종래의 단순한 소둔에서는 불가능하였던 단시간에 구상화가 가능해지고, 또 미세분산이 가능해진다.

한편, 시임부와 같이 축경압연시에 조직이 마르텐사이트인 경우에는, 가열과 가공에 의해 마르텐사이트가 페라이트와 구상 탄화물로 분해된다. 이 때, 가공에 의해 탄화물의 석출이 촉진되고, 또한, 석출 사이트가 많아지기 때문에, 단시간에 시멘타이트가 구상화되어 구상화 시멘타이트가 미세분산된 조직을 얻을 수 있다.

또한, 축경압연전의 가열온도를 A_C1 변태점 이상의 온도로 하여, 축경압연시에 조직이 페라이트와 과냉 오스테나이트 조직인 경우에는, 가공에 의해 과냉 오스테나이트 조직이 페라이트와 구상 탄화물로 분해된다. 이 때, 가공에 의해 탄화물의 석출이 촉진되고, 또한 석출사이트가 많아지기 때문에, 단시간에 구상화된 시멘타이트가 미세분산된 조직이 얻어진다.

또, (A_C1 변태점 - 50℃) ∼ A_C1 변태점의 온도범위내에서의 축경압연을 강화함으로써, 큰 r 값이 얻어진 기구에 대하여, 본 발명자들은 다음과 같이 생각하고 있다.

페라이트가 주를 이루는 온도영역의 (A_C1 변태점 - 50℃) ∼ A_C1 변태점의 온도범위내에서, 누적 직경축소율 : 30% 이상으로 하는 축경압연을 소재강관에 부여함으로써, 관 길이방향으로 <110> 축이, 반경방향으로 <111> ∼ <110> 축이 평행한, 이상적인 압연집합조직이 형성되고, 다시 회복, 재결정되어 발달한다. 그리고, 압연집합조직은 가공 변형에 의해 결정을 회전시키기 때문에 매우 구동력이 크고, 얇은 강판으로 큰 r 값을 얻기 위해 이용하고 있는 재결정 집합조직과는 다르게, 제 2 상이나 고용탄소량의 영향을 받기 어렵다. 그 결과, 얇은 강판에서는 곤란하였던 고탄소강을 소재로 한 전봉강관에서도 높은 r 값을 얻을 수 있는 것으로 생각된다. 또한, 이 효과는 축경압연에 특유한 것이다. 즉, 축경압연에서는 압하방향이 원주방향이기 때문에, r 값이 커지는 효과가 나타나는 것에 대하여, 예컨대 판압연에서는 압하방향이 판두께방향이기 때문에 r 값이 반대로 저하된다.

본 발명은 상기의 발견에 의거하여 구성된 것이다.

즉, 제 1 본 발명은 질량% 로, C : 0.3 ∼ 0.8%, Si : 2% 이하, Mn : 3% 이하를 함유하거나, 혹은 추가로 Al : 0.10% 이하를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 또한 시임을 포함하는 모든 위치에 있어서, 시멘타이트의 입경이 1.0㎛ 이하인 조직을 갖는 것을 특징으로 하는 냉간가공성과 고주파 담금질성이 우수한 고탄소강관이고, 또 제 1 본 발명에서는 상기 조성에 추가로, 질량% 로, Cr : 2% 이하, Mo : 2% 이하, W : 2% 이하, Ni : 2% 이하, Cu : 2% 이하, B : 0.01% 이하의 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것이 바람직하고, 또, 제 1 본 발명에서는 상기 각 조성에 추가로, 질량% 로, Ti : 1% 이하, Nb : 1% 이하, V : 1% 이하의 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것이 바람직하다.

또, 제 1 본 발명에서는 시임을 포함하는 모든 위치에 있어서, 강관 길이방향의 r 값이 1.2 이상인 것이 바람직하다.

또, 제 2 본 발명은 질량% 로, C : 0.3 ∼ 0.8%, Si : 2% 이하, Mn : 3% 이하를 함유하거나, 혹은 추가로 Al : 0.10% 이하를 함유하고, 바람직하게는 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 조성을 갖는 소재강관에, 바람직하게는 가열 또는 균일한 가열처리를 실시한 후, 적어도 (A_C1 변태점 - 50℃) ∼ A_C1 변태점의 온도범위에서, 누적 직경축소율 : 30% 이상이 되는 축경압연을 실행하는 것을 특징으로 하는 냉간가공성과 고주파 담금질성이 우수한 고탄소강관의 제조방법이다.

또, 제 2 본 발명에서는, 상기 조성물에 추가로, 질량% 로, Cr : 2% 이하, Mo : 2% 이하, W : 2% 이하, Ni : 2% 이하, Cu : 2% 이하, B : 0.01% 이하의 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것이 바람직하고, 또, 제 2 본 발명에서는, 상기 조성에 추가로, 질량% 로, Ti : 1% 이하, Nb : 1% 이하, V : 1% 이하의 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것이 바람직하다.

또, 제 2 본 발명에서는, 상기 소재강관이 강대를 소정의 폭으로 슬릿( slit )한 후, 이 슬릿면의 늘어짐을 제거한 후, 전봉용접하여 얻어진 전봉강관인 것이 바람직하다.

도 1 은 고주파 담금질성에 미치는 시멘타이트 입경의 영향을 나타낸 그래프이다.

삭제

본 발명의 강관은 냉간가공성이 우수하고, 또한 고주파 담금질성이 우수한 고탄소강 전봉강관으로, 바람직하게는 1.2 이상의 r 값을 갖는 강관이다. r 값이 커짐에 따라 굽힘, 확관, 축경, 축압 등이 있는 경우의 벌징 (bulging) 확관성 등의 가공성이 향상된다.

먼저, 본 발명 강관의 조성을 한정하는 이유에 대하여 설명한다. 이하 질량% 는 간단히 % 로 기재한다.

C : 0.3 ∼ 0.8%

C 는, 담금질 경도를 높이고, 피로강도를 향상시키기 위해 필요한 원소이지만, 0.3% 미만에서는 충분한 담금질 경도를 얻을 수 없고, 또 피로강도도 낮다. 한편, 0.8% 를 초과하여 함유하여도 담금질 경도가 포화되어 냉간가공성이 저하된다. 따라서, 본 발명에서는 C 함유량은 0.3 ∼ 0.8% 의 범위에 한정하였다.

Si : 2% 이하

Si 는, 펄라이트 변태를 억제하여 담금질성을 높이기 위해 유효한 원소이지만, 2% 를 초과하여 함유하면 담금질성의 향상효과가 포화되어 냉간가공성이 저하된다. 따라서, 본 발명에서는 Si 함유량은 2% 이하로 한정하였다.

Mn : 3% 이하

Mn 은, 오스테나이트로부터 페라이트로의 변태온도를 저하하여 담금질성을 향상시키기 위해 유효한 원소이지만, 3% 를 초과하여 함유하여도 담금질성의 향상효과가 포화되어 냉간가공성이 저하된다. 따라서, 본 발명에서는, Mn 함유량은 3% 이하로 한정하였다.

Al : 0.10% 이하

Al 은, 탈산제로 작용하는 원소로 필요에 따라 함유되는데, 0.10% 를 초과하는 함유는 산화물계 개재물이 증가하여 표면성상을 열화시킨다. 따라서, Al 함유량은 0.10% 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

Cr : 2% 이하, Mo : 2% 이하, W : 2% 이하, Ni : 2% 이하, Cu : 2% 이하, B : 0.01% 이하의 1 종 또는 2 종 이상

Cr, Mo, W, Ni, Cu, B 는 모두 담금질성을 높이는 원소로, 필요에 따라 선택하여 1 종 또는 2 종 이상 함유할 수 있다.

Cr 은, 담금질성을 높이기 위해 유효한 원소이지만, 2% 를 초과하여 함유하 면 담금질성의 향상효과가 포화되어 함유량에 알맞은 효과를 기대할 수 없어 경제적으로 불리한데다 냉간가공성이 저하된다. 또한, Cr 은 시멘타이트에 분배되어, 고주파 담금질시의 시멘타이트의 용해속도를 저하시키는 효과가 있다. 따라서, 본 발명에서는 Cr 함유량은 2% 이하로 한정하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.1% 미만이다.

Mo 는, 담금질성을 높이기 위해 유효한 원소이지만, 2% 를 초과하여 함유하면 담금질성의 향상효과가 포화되어 함유량에 알맞는 효과를 기대할 수 없어 경제적으로 불리한데다 냉간가공성이 저하된다. 따라서, 본 발명에서는, Mo 함유량은 2% 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

W 는, 담금질성을 높이기 위해 유효한 원소이지만, 2% 를 초과하여 함유하면 담금질성의 향상효과가 포화되어 알맞은 효과를 기대할 수 없어 경제적으로 불리한데다 냉간가공성이 저하된다. 따라서, 본 발명에서는 W 함유량은 2% 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

Ni 는, 담금질성을 높이기 위해 유효한 원소이고, 또한 인성을 향상시키는 효과도 갖는다. 그러나, 2% 를 초과하여 함유하면 이들의 효과는 포화되어 함유량에 알맞은 효과를 기대할 수 없어 경제적으로 불리한데다 냉간가공성이 저하된다. 따라서, 본 발명에서는, Ni 함유량은 2% 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

Cu 는, 담금질성을 높이기 위해 유효한 원소이고, 또한 인성을 향상시키는 효과도 갖는다. 그러나, 2% 를 초과하여 함유하면 이들의 효과는 포화되어 함 유량에 알맞은 효과를 기대할 수 없어 경제적으로 불리한데다 냉간가공성이 저하된다. 따라서, 본 발명에서는, Cu 함유량은 2% 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

B 는 담금질성을 높이기 위해 유효한 원소이고, 또한 입계를 강화하여 담금질 균열을 방지하는 효과도 갖는다. 그러나, 0.01% 를 초과하여 함유하면, 이들의 효과는 포화되어 함유량에 알맞는 효과를 기대할 수 없어 경제적으로 불리해진다. 따라서, 본 발명에서는 B 함유량을 0.01% 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

Ti : 1% 이하, Nb : 1% 이하, V : 1% 이하의 1 종 또는 2 종 이상

Ti, Nb, V 는 모두 탄화물, 질화물을 형성하여 용접부나 열처리시의 결정립의 조대화를 억제, 인성을 향상시키는 유효한 원소로, 필요에 따라 선택하여 함유할 수 있다.

Ti 는 N 을 고정하여 담금질성에 유효한 고용 B 를 확보하는 작용이나, 미세한 탄화물을 생성하여 용접부나 열처리시의 결정립의 조대화를 억제, 인성을 향상시키기 위해 유효한 원소이다. 그러나, 1% 를 초과하여 함유하여도 이들의 효과는 포화되어 함유량에 알맞는 효과를 기대할 수 없어 경제적으로 불리해진다. 따라서, 본 발명에서는 Ti 함유량은 1% 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

Nb 는 용접부나 열처리시의 결정립의 조대화를 억제, 인성을 향상시키기 위해 유효한 원소이다. 그러나, 1% 를 초과하여 함유하여도 이들의 효과는 포화되어 함유량에 알맞는 효과를 기대할 수 없어 경제적으로 불리해진다. 따라서, 본 발명에서는 Nb 함유량은 1% 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

V 는 미세한 탄화물을 생성하여 용접부나 열처리시의 결정립의 조대화를 억제, 인성을 향상시키기 위해 필요한 원소이다. 그러나, 1% 를 초과하여 함유하여도 이들의 효과는 포화되어 함유량에 알맞는 효과를 기대할 수 없어 경제적으로 불리해진다. 따라서, 본 발명에서는 V 함유량은 1% 이하로 한정하는 것이 바람직하다.

상기의 성분 이외의 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물이다.

다음으로 본 발명 강관의 조직에 대하여 설명한다.

본 발명의 고탄소강관은, 페라이트중에 미세한 시멘타이트가 석출된 조직을 갖는다. 본 발명 강관에서는, 시멘타이트의 입경은 1.0㎛ 이하로 한다. 도 1 에 나타낸 바와 같이, 시멘타이트의 입경이 1.0㎛ 이하로 되면 고주파 담금질 깊이가, 종래의 고탄소 페라이트 + 펄라이트 조직강과 거의 같아진다. 시멘타이트의 입경이 1.0㎛ 를 초과하면, 고주파 담금질성이 저하되어 드라이브 샤프트 등의 자동차부품으로 적합하지 않게 된다.

다음으로 본 발명 강관의 제조방법에 대하여 설명한다.

본 발명에서는, 상기의 조성의 고탄소강관 (소재강관) 에, 바람직하게는 가열 또는 균일한 가열처리를 실시하여 축경압연을 실시한다.

축경압연 되는 소재강관은 강판을 성형하여 관을 만들고 전봉용접한 채로의 전봉강관, 혹은 시임 어닐링이나 불림을 실행한 전봉강관의 어느 것이어도 된다. 또, 전봉강관의 제조에 사용하는 강판은 열연강판, 소둔완료 열연강판, 냉연강판, 혹은 소둔완료 냉연강판의 어느 것으로 하여도 된다. 또한 축경압연되는 소재강관의 조직은 페라이트, 펄라이트, 마르텐사이트, 탄화물의 어느 것을 함유하여도 된다.

또, 본 발명에서의 축경압연에서는 그 이전의 이력을 제한하는 것은 아니다. 예컨대, 본 발명의 축경압연전의 가열 또는 균일한 가열온도는, 오스테나이트 단상영역, 오스테나이트와 페라이트의 2 상 영역, 페라이트와 탄화물상영역 등의 어느 것이어도 된다. 또한, 본 발명의 축경압연전에 오스테나이트 단상, 또는 오스테나이트가 주를 이루는 온도에서 압연을 실시하여도 된다.

본 발명에서는, 소재강관에 적어도 (A_C1변태점 - 50℃) ∼ A_C1변태점의 온도범위내에서 누적 직경축소율 : 30% 이상의 축경압연을 실시하고 마무리한다.

본 발명에서는, (A_C1변태점 - 50℃) ∼ A_C1변태점의 온도범위내에서의 누적 직경축소율을 유효 직경축소율이라 한다. 유효 직경축소율을 30% 이상으로 함으로써, 시멘타이트의 구상화가 촉진됨과 동시에, 그 입경이 1.0㎛ 이하로 된다. 이에 의해 냉간가공성과 고주파 담금질성이 우수한 고탄소강관이 된다. 또한, 본 발명에서는 (A_C1변태점 - 50℃) ∼ A_C1변태점의 온도범위내에서, 누계 직경축소율 : 30% 이상의 축경압연을 실시하여 마무리하면 되므로, 그 이전의 이력에 대해서는 한정하지 않는다. 예컨대, A_C3를 초과하는 온도로 가열하고, A_C3∼ A_C1온도에서 축경압연을 실시한 후, (A_C1변태점 - 50℃) ∼ A_C1변태점의 온도범위내에서, 누적 직경축소율 : 30% 이상의 축경압연을 실시하여 마무리하여도 된다.

축경압연 온도가 A_C1변태점을 초과하면 압연중에 탄화물이 존재하지 않게 되기 때문에, 시멘타이트의 구상화가 촉진되지 않고, 또, 축경압연온도가 (A_C1변태점 - 50℃) 미만에서는 압연하중이 현저하게 커짐과 동시에, 가공경화가 커져 냉간가공성이 저하된다. 한편, 유효 직경축소율이 30% 미만에서는, 상기의 효과를 얻을 수 없다. 따라서, 본 발명에서는, 축경압연은 적어도 (A_C1변태점 - 50℃) ∼ A_C1변태점의 온도범위내에서, 누적 직경축소율 : 30% 이상에서 실행하는 것으로 하였다.

또, 축경압연에서는 윤활을 사용하여도 된다. 윤활에 의해 결함의 발생을 억제할 수 있음과 동시에, 압연하중을 저하할 수 있다는 이점도 있다.

또한, 직경축소율을 크게 하면 r 값이 커질 수 있고, 굽힘, 확관, 축경 등, 벌징 확관성 등의 가공성을 향상시키는 것도 가능하다.

또 본 발명에서는, 소재강관의 제조에 있어서, 강대를 소정의 폭으로 슬릿한 후, 슬릿면의 늘어짐을 제거한 후, 전봉용접하여 관을 만드는 것이 바람직하다.

강대를 소정의 폭으로 슬릿한 후, 슬릿면의 늘어짐을 남긴 채로 전봉용접하면, 중심편석이 판두께방향으로 크게 늘어나 시임의 가공성이나 담금질성이 저하되는 경우가 있다. 따라서, 본 발명에서는, 소재강관의 제조에 있어서, 강대를 소정의 폭으로 슬릿한 후, 슬릿면의 늘어짐을 제거한 후, 전봉용접하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 강관을 추가로 A_C1변태점 이하의 온도에서 소둔하는 것이나, A_C1변태점 이하의 온도에서 소둔후, 냉간 인발( cold-drawing )하고 다시 A_C1변태점 이하의 온도에서 소둔하는 것이나, 또는 냉간 인발 후, A_C1변태점 이하의 온도에서 소둔함으로써, 더욱 연질로 치수정밀도가 높은 강관을 제조할 수 있다.

실시예

표 1 에 나타낸 조성의 열연강판을 사용하여, 관형상으로 롤 성형한 후, 양단을 전봉용접하여 전봉강관으로 하였다. 이들 전봉강관을 소재강관으로 하여, 표 2, 표 3 에 나타낸 조건에서 축경압연을 실행하여, 제품관 (외경 40㎜Φ, 두께 : 6㎜) 으로 하였다. 또한, 비교예로서, 동일 조성의 강판을 사용하여, 전봉강관 (외경 40㎜Φ, 두께 : 6㎜) 로 한 후, 이들 전봉강관에 ① 900℃ ×10분의 불림, ② 700℃ ×10시간의 구상화 소둔을 실시하였다. 추가로, 비교예로서, 일부의 강판을 사용하여 전봉용접하여 전봉강관 (외경 50.8㎜Φ, 두께 : 7㎜) 으로 하고, 이어서 이들 전봉강관에 900℃ ×10분의 불림을 실행한 후, 냉간 인발을 실행하여 외경 40㎜Φ, 두께 : 6㎜ 의 제품관으로 하여, 700℃ ×10시간의 구상화 소둔을 실행하였다.

이들 제품관에 대하여, 시임부, 시임으로부터 원주방향으로 180°떨어진 위치로부터 인장시험편 (JIS 12호 A) 을 채취하고, 인장시험을 실행하여, 인장특성, r 값을 측정하였다. r 값은, 인장시험편에 게이지길이가 2㎜ 의 변형 게이지를 접착한 후, 공칭 변형으로 6 ∼ 7% 의 인장을 실행했을 때의 길이방향의 실제 변형 : e_L 에 대한 폭방향의 실제 변형 : e_W 를 측정하여, 그 기울기 : ρ로부터, r 값 = ρ/(- 1 - ρ) 를 계산하였다.

또, 이들 제품관으로부터 시험관을 채취하여, 길이방향으로 수직인 단면을 버프 연마, 나이탈( Nital etchant )로 에칭한 후, 주사형 전자현미경으로 100개의 시멘타이트의 면적을 측정, 구에 상당하는 직경을 구하였다. 또한 측정한 100개의 시멘타이트의 절반 이상이, 시멘타이트의 장축 길이가 단축 길이의 4 배 이상인 것은 구상화되어 있지 않은 것으로 판정하였다.

또한, 이들 제품관을 사용하여, 주파수 10㎑, 표면온도 1000℃, 유도가열 코일 이송속도 20㎜/s 의 고주파 담금질을 실행하고, 담금질 깊이를 조사하였다.

이들 결과를 표 4, 표 5 에 나타낸다.

본 발명예는, 모두 시임부, 모재와 함께 구상화 소둔을 실행한 비교예와 동일한 정도의 연질이고, 구상화 소둔을 실행한 비교예보다 우수한 신장율을 나타내고, 또 비교예보다 큰 r 값을 나타냈다. 또, 본 발명예는, 모두 불림을 실행한 비교예와 동일한 정도의 고주파 담금질성을 갖는다.

이에 대하여, 본 발명의 범위를 벗어나는 비교예에서는, 불림을 실행한 것의 강도는 높고 신장율은 낮고, 또 구상화 소둔을 실행한 것의 고주파 담금질성은 낮다.

본 발명에 의하면, 냉간가공성과 고주파 담금질성이 모두 우수한 고탄소강 전봉강관을 저렴하고 생산성이 좋게 제조할 수 있고, 스티어링 샤프트나 드라이브 샤프트 등의 자동차부품으로의 고탄소강 전봉강관의 적용이 가능해지고, 이들 부품의 제조공정의 간략화나, 나아가서는, 이들 부품의 경량화, 담금질ㆍ뜨임 후의 강도향상, 신뢰성 향상도 모두 가능해져 산업상 우수한 효과를 나타낸다.

Claims

질량% 로,

C : 0.3 ∼ 0.8%,

Si : 2% 이하,

Mn : 3% 이하

를 함유하고, 잔부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 조성을 갖고, 또한 시임을 포함하는 모든 위치에 있어서, 시멘타이트의 입경이 1.0㎛ 이하인 조직을 갖는 것을 특징으로 하는, 냉간가공성과 고주파 담금질성이 우수한 고탄소강관.
제 1 항에 있어서, 상기 조성에 추가로, 질량% 로, Cr : 2% 이하, Mo : 2% 이하, W : 2% 이하, Ni : 2% 이하, Cu : 2% 이하, B : 0.01% 이하의 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 냉간가공성과 고주파 담금질성이 우수한 고탄소강관.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 조성에 추가로, 질량% 로, Ti : 1% 이하, Nb : 1% 이하, V : 1% 이하의 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는, 냉간가공성과 고주파 담금질성이 우수한 고탄소강관.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 시임을 포함하는 모든 위치에 있어서, 강관 길이방향의 r 값이 1.2 이상인 것을 특징으로 하는, 냉간가공성과 고주파 담금질성이 우수한 고탄소강관.
질량% 로,

C : 0.3 ∼ 0.8%,

Si : 2% 이하,

Mn : 3% 이하

를 함유하는 조성을 갖는 소재강관에, (A_C1 변태점 - 50℃) ∼ A_C1 변태점의 온도범위 이상에서, 누적 직경축소율 : 30% 이상이 되는 축경압연을 실행하여 마무리함으로써 시멘타이트의 입경을 1.0㎛ 이하로 하는 것을 특징으로 하는, 냉간가공성과 고주파 담금질성이 우수한 고탄소강관의 제조방법.
제 5 항에 있어서, 상기 소재강관이 강대를 소정의 폭으로 슬릿한 후, 이 슬릿면의 늘어짐을 제거한 후, 전봉용접하여 얻어진 전봉강관인 것을 특징으로 하는, 냉간가공성과 고주파 담금질성이 우수한 고탄소강관의 제조방법.
제 3 항에 있어서, 시임을 포함하는 모든 위치에 있어서, 강관 길이방향의 r 값이 1.2 이상인 것을 특징으로 하는, 냉간가공성과 고주파 담금질성이 우수한 고탄소강관.