KR101209483B1 - 철강절단용 나이프용공구강 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고경도 수준에서 우수한 충격인성을 갖는 고장력 철강절단용 나이프강에 관한 것이다. 본 발명에 따른 고장력강절단용 나이프강은, 탄소(C) 0.25~0.65%, 크롬(Cr) 3.0~8.0%, 몰리브덴(Mo) 0.5~3.0%, 니켈(Ni) 3%이하, 바나듐(V) 0.5~3.0%, 실리콘(Si) 0.2~1.5%, 망간(Mn) 0.1~0.5% 티타늄(Ti) 0.009~0.030%, 불순물로서 인(P) 0.01%이하, 황(S) 0.009% 이하 및 잔부의 철을 함유한다. 보다 바람직하게는, 중량비로서, 탄소(C) 0.35~ 0.60%, 크롬(Cr) 4.0~6.5%, 몰리브덴(Mo) 1.0~2.5%, 니켈(Ni) 2.5%이하, 바나듐(V) 0.5~2.0%, 실리콘(Si) 0.5~1.5%, 망간(Mn) 0.2~0.35% 티타늄(Ti) 0.012~0.025%, 불순물로서 인(P) 0.01%이하, 황(S) 0.009% 이하 및 잔부의 철을 함유한다. 가장 바람직하게는, 중량비로서, 탄소(C) 0.45~0.55%, 크롬(Cr) 4.5~5.5%, 몰리브덴(Mo) 1.0~2.0%, 니켈(Ni) 1.5~2.0%, 바나듐(V) 0.5~1.5%, 실리콘(Si) 0.8~1.2%, 망간(Mn) 0.25~0.35% 티타늄(Ti) 0.012~0.020%, 불순물로서 인(P) 0.01%이하, 황(S) 0.009% 이하 및 잔부의 철을 함유한다. 본 발명에 따른 고장력강절단용 나이프강은 기존의 대표적인 Cr-Mo-V계 나이프강인 27K57V의 대체사용을 가능하게 한다. 이것은 Ti첨가시 기존의 27K57V 강에서 얻을 수 있는 우수한 경도를 그대로 유지시키며, 크롬-몰리브덴-바나듐계 나이프강의 최대 단점인 56HRc 이상 고경도 수준에서의 내마멸 특성 및 내충격 특성을 동시에 개선할 수 있는 것으로, 본 발명은 고장력화되고 철강재의 절단시 신뢰성 및 제품수명 안전성을 크게 증가시킬 수 있게 한다.
Description
본 발명은 우수한 내충격성을 겸비한 고장력 나이프강에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명을 설명하면 철강제품인 열연 및 냉연 후판, 고강도 스텐레스 강판, 고철스크랩 등과 같은 철강절단용 나이프용공구강으로 56 HRc이상의 고경도 절단환경하에서 내충격 특성 및 내마멸 특성을 획기적으로 향상시킨 철강절단용 나이프용공구강에 관한 것이다.
일반적으로 열악 환경에서 요구되는 고경도, 내충격성(인성), 내마모 특성이 동시에 겸비되어야 하는 소재로 고강도 고철스크랩, 후판 및 냉연판재 절단용 나이프용 소재가 대표적이라 할 수 있다.
그러나 이러한 철강절단 제품을 절단을 위해 사용되는 나이프용 소재의 경우, 스크랩 절단 및 고강도 열연 후판과 같이 사용압력 용량이 800 ton이하인 경우에는 SKT-4가 주로 사용되고 있으나, 1000 ton이상의 대형인 경우에는 인성 및 경도가 낮아 사용이 불가능하다는 문제가 있다.
반면에 SKD-11은 경도가 60 HRc급으로 매우 높으나 인성이 약 2 J(Charpy V-notch) 미만으로 소형 나이프용으로만 사용이 가능할 뿐, 비교적 대형의 나이프용으로 사용하기에는 인성이 미흡한 실정이다.
한편, 적열경도가 높고, 열균열(heat cracking) 및 마모저항이 우수하여 주로 열간다이용 공구강으로 사용되고 있는 SKD-61은 내충격성 및 내마모성을 동시에 요구하는 기로틴 시어 나이프 소재로 사용하기 위해서는 기계적 성질, 특히 경도가 미흡한 것으로 알려져 있다.
상기에 언급한 문제를 해결하기 위해 개발된 27K10V의 경우, 경도비 인성이 우수하여 대표적인 나이프강인 27K57V를 대체하여 사용하고 있으나, 이러한 소재 또한 사용경도 수준이 56 Rc미만으로 제한되며, 피전단재인 철강제품의 고장력화에 따라 56 HRc 이상 사용시 인성이 약 5 J미만으로 급격히 저하되는 문제를 지닌다.
일반적으로 티타늄(Ti)은 첨단구조재료용 고합금계에 미량 첨가되어 합금의 인성을 저하시키는 개재물을 효과적으로 제어하기 위해 첨가된다. 또한 저합금 공구강의 경우, 주로 미세한 탄화물/탄질화물의 형태로 고온 오스테니타이징 처리시 초기 결정립을 효과적으로 미세화시키기 위해 첨가되고 있다.
티타늄 첨가효과는 일반적으로 강의 용해 및 냉각 중 합금 내에 열적으로 안정한 미세한 입자(Ti-rich carbide/carbo nitride)를 석출시켜, 강의 오스테니타이징 처리시 결정립의 성장을 효과적으로 억제할 수 있다.
이러한 초기 오스테나이트 결정립의 미세화는 변태 후 최종 미세조직인 마르텐사이트 패킷 및 블록의 미세화를 가능하게 하여 강의 기계적 성질, 특히 인성향상에 기여하게 된다.
또한, 티타늄은 바나듐(V)과 함께 MC-type 1, 2차 입자를 형성시키는 주된 탄화물 형성원소로 바나듐을 주된 탄화물 형성원소로 하는 강의 석출 양에 있어서는 큰 변화를 주지 못하나, 탄화물 크기 및 열적안정성, 핵생성 구동력 등을 증가시키는데 효과적인 합금원소이다.
본 발명에서는 고경도, 고인성, 내마멸특성을 동시에 요구하는 나이프용공구강에 있어서 기본적인 고경도 확보를 위한 오스테니타이징 온도를 설정하였으며, 1차입자를 제어하는 것과 함께 티타늄을 이용하여 최종 기지조직인 마르텐사이트의 미세화 및 [Ti,V]-rich MC 탄화물의 석출구동력을 극대화하였다.
이것은 기존강의 문제점인 고경도 수준에서 낮은 인성에 대한 근본적인 해결방안으로, 기존에 사용한 강의 문제를 해결할 수 있는 우수한 나이프강을 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 중량비로써, 탄소(C) 0.25~0.65%, 크롬(Cr) 3.0~8.0%, 몰리브덴(Mo) 0.5~3.0%, 니켈(Ni) 3%이하, 바나듐(V) 0.5~3.0%, 실리콘(Si) 0.2~1.5%, 망간(Mn) 0.1~0.5%, 티타늄(Ti) 0.009~0.030%, 불순물로서 인(P) 0.01%이하, 황(S) 0.009% 이하 및 잔부의 철을 함유하고, 템퍼드 마르텐사이트 조직을 주요 기지로 하여 합금의 용해 및 냉각시 분해되지 않고 잔류하는 조대한 1차 입자 및 합금의 열처리시 석출되는 미세한 2차 입자를 갖는 기존 크롬-몰리브덴-바나듐계 합금강인 27K57V의 대체 사용을 위한 것이 특징이다.
아울러, 상기 철강절단용 나이프용공구강이, 중량비로서, 탄소(C) 0.35~ 0.60%, 크롬(Cr) 4.0~6.5%, 몰리브덴(Mo) 1.0~2.5%, 니켈(Ni) 2.5%이하, 바나듐(V) 0.5~2.0%, 실리콘(Si) 0.5~1.5%, 망간(Mn) 0.2~0.35%, 티타늄(Ti) 0.012~0.025%, 불순물로서 인(P) 0.01%이하, 황(S) 0.009% 이하 및 잔부의 철을 함유하는 것이 특징이다.
또한, 상기 철강절단용 나이프용공구강이, 중량비로서, 탄소(C) 0.45~0.55%, 크롬(Cr) 4.5~5.5%, 몰리브덴(Mo) 1.0~2.0%, 니켈(Ni) 1.5~2.0%, 바나듐(V) 0.5~1.5%, 실리콘(Si) 0.8~1.2%, 망간(Mn) 0.25~0.35%, 티타늄(Ti) 0.012~0.020%, 불순물로서 인(P) 0.01%이하, 황(S) 0.009% 이하 및 잔부의 철을 함유하는 것이 특징이다.
또, 상기 1차 입자는 미용해 탄화물로 냉각시 형성되며, 상기 2차 입자는 이차경화 합금탄화물로써 열처리시 Ti에 의해 생성되는 것이 특징이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 우수한 기계적 성질과 안정된 내충격 및 내마멸 특성을 갖은 철강절단용 고장력 나이프강은 미량의 티타늄을 첨가하여 기존 티타늄을 함유하지 않는 크롬-몰리브덴-바나듐계 나이프강의 고질적 문제점인 고경도 수준에서의 내충격 및 내마모 특성 저하를 해결한 것으로써, 제품의 고경도수준(56~58 HRc)에서 10 J 이상의 충격인성 확보가 가능한 우수한 제품을 얻을 수 있다.
특히 본 발명강은 바나듐계 합금보다 결정립크기를 보다 미세화하여 대조강 대비 최대 100%가량 충격인성을 증대시킴으로써, 내충격성, 내마멸특성이 획기적으로 증대되는 제품을 얻을 수 있다.
그리고 철강제품 절단시 요구되는 제품사용수명을 연장함에 따라 철강산업에 요구되는 생산비용절감과 더불어 나이프용공구강 고장력화에 기여하여 향후 120~150 kgf/mm2급 고강도 철강제품을 절단할 수 있는 나이프강재를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명과 비교대상 발명의 경도 및 인성값을 보여주는 그래프이다.
도 2는 본 발명과 비교대상 발명의 조직을 TEM으로 관찰한 결과를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명과 비교대상 발명의 조직을 TEM으로 관찰한 결과를 보여주는 도면이다.
본 발명에 의해 우수한 내충격성을 겸비하는 철강절단용 고장력나이프강은 다음과 같은 성분범위를 갖는다.
중량비로써, 탄소(C) 0.25~0.65%, 크롬(Cr) 3.0~8.0%, 몰리브덴(Mo) 0.5~3.0%, 니켈(Ni) 3%이하, 바나듐(V) 0.5~3.0%, 실리콘(Si) 0.2~1.5%, 망간(Mn) 0.1~0.5% 티타늄(Ti) 0.009~0.030%, 불순물로서 인(P) 0.01%이하, 황(S) 0.009% 이하 및 잔부의 철을 함유한다.
더욱 바람직하게는, 본 발명에 따른 철강절단용 고장력나이프강은, 중량비로서, 탄소(C) 0.35~ 0.60%, 크롬(Cr) 4.0~6.5%, 몰리브덴(Mo) 1.0~2.5%, 니켈(Ni) 2.5%이하, 바나듐(V) 0.5~2.0%, 실리콘(Si) 0.5~1.5%, 망간(Mn) 0.2~0.35% 티타늄(Ti) 0.012~0.025%, 불순물로서 인(P) 0.01%이하, 황(S) 0.009% 이하 및 잔부의 철을 함유한다.
가장 바람직하게는, 본 발명에 따른 철강절단용 고장력나이프강은, 중량비로서, 탄소(C) 0.45~0.55%, 크롬(Cr) 4.5~5.5%, 몰리브덴(Mo) 1.0~2.0%, 니켈(Ni) 1.5~2.0%, 바나듐(V) 0.5~1.5%, 실리콘(Si) 0.8~1.2%, 망간(Mn) 0.25~0.35% 티타늄(Ti) 0.012~0.020%, 불순물로서 인(P) 0.01%이하, 황(S) 0.009% 이하 및 잔부의 철을 함유한다.
본 발명에 있어서, 상기 1차 입자는 미용해(未溶解) 탄화물로 냉각시 형성되며, 상기 2차 입자는 이차경화 합금탄화물로써 열처리시 Ti에 의해 생성되게 된다.
또한, 본 발명에 따른 철강절단용 나이프용공구강의 오스테나이트 결정입 크기가 15㎛이하이고, Ti을 함유한 채, 기존 나이프용 공구강인 SKD-4, SKD-11, SKD-61, 27K10V, 27K57V의 대체제인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 사용되는 첨가원소 성분 범위를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
탄소(C)
탄소는 오스테나이트에 고용되었다가 급냉시 마르텐사이트 조직을 형성하는데 기여한다.
경도와 강도를 상승시킴과 동시에 주요 탄화물을 형성하여 내마모성을 향상시키는데 효과가 있다.
그러나 용접성의 저하, 취성의 발생 등 적정 경도 및 인성확보를 위해 탄소의 함량을 0.25~0.65%로 한정하였다.
보다 적합한 탄소의 함량은 0.35~0.60%이다. 가장 적합한 탄소의 함량은 0.45~0.55%이다.
크롬(
Cr
)
미세 탄화물을 형성하며 내마모성을 향상시키고 내식성을 개선하는 효과가 있다.
그러나 강의 열처리시 주된 이차경화 석출물인 MC탄화물과 함께 석출되어 인성의 회복을 억제하는 조대한 평형 탄화물인 M23C6탄화물의 형성을 촉진할 수 있기 때문에 크롬의 함량을 3.0~8.0%로 한정하였다.
보다 적합한 크롬의 함량은 4.0~6.5%이다. 가장 적합한 크롬의 함량은 4.5~5.5%이다.
몰리브덴(
Mo
)
주된 탄화물 형성원소로 경화능 및 고온강도, 내식성향상에 효과적이다. 비록 크롬 및 텅스텐보다 보다 저온영역에서의 이차경화발생으로 열처리시 열적열화정도에 대한 저항성을 감소시키나 바나듐, 티타늄과 함께 MC탄화물에 의한 이차경화 효과를 극대화하는데 효과적이기 때문에 몰리브덴 함량을 0.5~3.0%로 한정하였다.
보다 적합한 몰리브덴의 함량은 1.0~2.5%이다. 가장 적합한 몰리브덴의 함량은 1.0~2.0%이다.
니켈(
Ni
)
기본적으로 고용강화 효과이외에 템퍼드 마르텐사이트강의 본질적인 기지인성 확보를 위해 첨가된다. 그러나 니켈함량의 증가시 잔류오스테나이트의 증가 및 열적열화정도의 증가로 고강도 및 고경도 확보를 어렵게 하기 때문에 니켈은 3%이하로 한정하였다.
보다 적합한 니켈의 함량은 2.5%이하 이다. 가장 적합한 니켈의 함량은 1.5~2.0%이다.
바나듐(V)
티타늄과 함께 결정립 미세화 및 MC탄화물을 형성하는 주된 탄화물 형성원소이다. 바나듐함유 이차경화 합금탄화물의 석출 극대화를 위해서는 오스테니타이징시 분해되지 않고 기지내 잔류하는 1차 입자로의 바나듐 소모를 고려하여야 한다.
이를 위해 바나듐의 함량을 0.5 ~3.0%로 한정하였다.
보다 적합한 바나듐의 함량은 0.5~2.0%이다. 가장 적합한 바나듐의 함량은 0.5~1.5%이다.
실리콘(
Si
)
용강 중 산화물은 실리콘과 결합하여 실리콘 산화물을 형성하며 부상분리가 용이하기 때문에 탈산제로 가장 많이 사용된다. 적은 양이 첨가될 경우 탈산효과가 충분하지 못하고 많을 경우 연성을 저하시키므로 실리콘의 함량을 0.2~1.5%로 한정하였다.
보다 바람직한 실리콘의 함량은 0.5~1.5%이다. 가장 적합한 실리콘의 함량은 0.8~1.2%이다.
망간(
Mn
)
망간은 소입성을 증대시키고 강도를 높이며 황과 결합하여 피삭성을 높이고 적열취성을 방지한다.
과다하게 첨가될 경우 뜨임 취성과 잔류오스테타이트가 증가됨으로 망간의 함량을 0.1~0.5%로 제한하였다.
보다 적합한 망간의 함량은 0.2~0.35%이다. 가장 적합한 망간의 함량은 0.25~0.35%이다.
티타늄(
Ti
)
결정립을 미세화하고 소입성을 약화시키지만 소입온도가 높아지면 반대로 증가시킨다. 강력한 탈산 및 탈질제로 사용되며 탄화물 및 탄질화물을 형성한다.
또한, 바나듐과 함께 MC탄화물 내 포함되어 석출구동력을 크게 증가시키나, 티타늄 함량 증가시 합금 내 개재물을 포함한 조대한 1차 입자의 미세구조인자(분율 및 크기)를 증가시켜 강의 기계적 성질, 특히 인성을 오히려 저하시키기 때문에 티타늄의 함량을 0.009~0.030%로 제한하였다.
보다 적합한 티타늄의 함량은 0.012~0.025%이다. 가장 적합한 티타늄의 함량은 0.012~0.020%이다. 0.012~0.020%의 함량으로 첨가된 티타늄은 고경도 나이프강의 내충격성 및 내마멸 특성을 크게 향상시킨다.
철강절단용 고장력 나이프강은 불순물의 영향을 최소화하기 위해 합금원소의 순도를 99.9% 이상의 원료를 사용하여 1550~1650℃ 범위에서 진공유도용해(VIM)하고 잉곳으로 만든다. 이때 기포 편석된 부분은 절단하여 버리고, 1200℃에서 50%이상 사이징압연 및 단조 후 공냉 한다.
이 후 1000 ~ 1150℃의 온도범위에서 오스테니타이징을 실시하며, 이 때 온도는 초기 오스테나이트 결정립 크기가 최대 15 ㎛이하로 제한되도록 설정한다.
이 후 적정 이차경화 반응을 이용하여 56 HRc이상의 경도를 확보하기 위해 500~580℃에서 등온시효처리를 실시하며, 이 때 시효시간은 32h으로 한정한다. 32h이상 시효처리는 조대한 평형 M23C6탄화물의 석출로 인성의 급격한 저하를 초래한다.
본 발명의 소재는 edge retension 뿐만 아니라 cracking 저항성을 동시에 확보하기 위해 primary 및 secondary carbides와 결정립 미세화를 이용하여 경도비 인성을 획기적으로 향상시켰다. 도1에서 확인할 수 있는 바와 같이 본 발명에 의한 Ti 첨가는 비교발명인(27K57V)와 유사한 경도를 보이나, 인성은 약 2~3배 이상 향상된 것을 볼 수 있으며, 경도의 저하 없이 충격인성을 크게 향상시킨 것을 볼 수 있다.
또한, 도 2에서 용해 및 냉각 또는 오스테나이징 처리시 기지내에 잔류하는 미용해 탄화물인 primary carbides 뿐만 아니라 시효처리시 석출되는 secondary carbides를 TEM으로 관찰한 결과가 나타나 있다.
따라서, 탄화물 형성원소인 Ti 등의 합금원소 개조를 통한 secondary carbides 효과가 본 발명의 우수한 성질의 원인이 되는 것을 알 수 있다.
이하, 첨부된 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
[
실시예
]
아래의 표 1은 고순도 합금원료를 사용하여 진공유도 용해 후 얻어진 강 잉곳의 성분 및 이의 조성비를 보여준다.
구분 | C | Mo | Cr | Ni | V | Si | Mn | Ti |
대조강(27K57V) | 0.50 | 1.50 | 5.00 | 2.00 | 1.00 | 1.00 | 0.300 | |
발명강 | 0.535 | 1.51 | 5.14 | 2.17 | 0.96 | 1.01 | 0.316 | 0.017 |
이 강 잉곳은 1200℃에서 1시간 열처리 후, 900~1000℃ 온도범위에서 사이징압연을 실시하여 강재를 제조 후, 1000~1150℃에서 오스테니타이징 및 공냉하여 강의 기계적 성질 평가하였다.
제조된 판재로부터 등온시효 열처리를 위한 충격시험편을 채취하였으며, 이 때 경도의 측정은 충격시험 후, 파면의 하부 10mm를 절단하여 얻은 시험편으로부터 5회 측정 후 평균값을 사용하였다. 이 때 충격인성은 V노치를 가지는 충격시험편으로부터 3회 측정된 값의 평균을 이용하였다.
아래의 표 2는 사이징된 강판재로부터 얻은 시험편을 상기에 언급한 오스테니타이징 공정과 동일한 열처리를 실시 후 산화법을 이용하여 에칭된 초기 오스테이트 결정립 및 결정립 크기를 나타낸 것이다.
표 2의 시험결과와 같이 대조강 A는 발명강 B와 비교해 상대적으로 조대한 결정립 크기를 가지는 것으로 나타났다. 대조강은 티타늄을 함유하지 않지만 결정립 미세화에 효과적으로 이용할 수 있는 바나듐을 함유하고 있어 20 ㎛ 정도의 비교적 미세한 결정립을 보여준다. 한편, 발명강 B의 경우 미량의 티타늄 첨가로 약 62% 이상 결정립의 추가적인 미세화가 가능하였다. 이것은 보다 열적으로 안정한 미세한 티타늄 탄화물 및 탄질화물의 석출로 고온 오스테니타이징시 효과적인 결정립 성장의 억제가 가능하였기 때문인 것으로 판단된다.
[표 3 참조].
일반적으로 결정립이 조대한 강은 충격인성 및 경도 기타 기계적 성질에 있어서 미세한 결정립을 가지는 강에 비해 상당히 저하된다. 결정립이 조대한 강은 내충격성 뿐 만 아니라 내마멸 특성 및 경도, 기타 기계적 성질이 미세한 결정립을 가지는 강에 비해 상대적으로 낮기 때문에 고장력 철강제품의 절단 시 나이프강의 신뢰성과 수명 안전성의 보증이 불가능하다.
철강제품 절단 시 하중방향과 동일한 방향으로 노치를 제작하여 충격시험편을 제작하였으며, 제조된 나이프강의 표면부위에 마멸시험편을 채취하여 측정된 결과를 표 4, 5에 나타내었다. 제작된 시험편의 기계적 성질은 560℃의 중성염욕에서 1-64시간 열처리 후 수냉 된 시험편을 이용하여 평가하였다. 시효 열처리 후 얻어진 최종 강의 조직은 조대한 미용해 1차입자를 포함하는 템퍼이드 마르텐사이트 조직이었으며, 추가적으로 시효 처리시 석출된 미세한 2차 입자를 포함하였다.
표 4 및 5의 기계적 성질 시험결과에서 알 수 있는 바와 같이 대조강은 발명 강과 비교하여 동일한 경도수준에서 충격인성이 약 5J미만이며, 특히 마멸량에 있어 약 2배 마멸저항성이 낮은 것을 보인다. 이것은 고장력 철강제품의 절단시 엣지 마모 및 균열의 발생의 원인이 되며, 결과적으로 제품의 잦은 교체로 인한 경제적 손실을 발생시킨다.
이와는 대조적으로 발명강의 경우, 53~58HRc의 고경도 수준에서 10J이상의 매우 우수한 충격인성을 유지하며, 또한 마멸저항성에 있어 약 2배 이상 향상된 것으로 나타났다.
이러한 결과는 대조강인 27K57V 뿐만 아니라 이의 성분을 개조하여 나이프소재로 사용되는 27K10V 나이프강보다 우수한 것으로 고장력 철강제품의 절단을 위해 사용되는 나이프강의 사용수명을 획기적으로 향상시킬 수 있는 것이다.
구분 |
시효시간(h) | |||||||
30초 | 4분 | 30분 | 90분 | 16(32)시간 | 64시간 | |||
대조강 | 경도(Rc) | 59.2 | 59.1 | 59.6 | 58.7 | (48.9) | 47.9 | |
충격인성(J) | 3.43 | 3.92 | 3.43 | 4.9 | (3.92) | 4.9 | ||
발명강 | 경도(Rc) | 58.1 | 59.4 | 59.3 | 57.5 | 52.9 | 47.8 | |
충격인성(J) | 2.94 | 8.82 | 11.76 | 15.19 | 17.15 | 7.84 | ||
대조강 및 발명강의 기계적 성질 변화 | ||||||||
경도 | 충격인성 | |||||||
- 오스테니타이징 조건 : 1050℃/1h- 공냉 - 경도시험: Rockwell hardness tester "C" scale - 충격인성시험: ASTM E23-72 |
구분 | 시효시간(h) | 비고 | |
90분 | |||
대조강 (27K57V) |
Wear loss(mg) | 8.59 | 오스테니타이징 조건 1150℃/ 1h - 공냉 |
경도(Rc) | 61.6 | ||
발명강 | Wear loss(mg) | 4.47 | |
경도(Rc) | 61.3 | ||
대조강-2 (27K10V) |
Wear loss(mg) | 25.82 | 오스테니타이징 조건 1050℃/ 1h - 공냉 |
경도(Rc) | 58.2 | ||
발명강 | Wear loss(mg) | 4.49 | |
경도(Rc) | 57.5 | ||
- 경도시험: Rockwell hardness tester "C" scale - 마멸시험: Pin-on-disk type Test specimen(disk) Test temperature Counterpart material(pin) - Diameter : 18mm - Room temperature - Al2O3 ball - Thickness : 25mm |
이상의 표 1(화학성분), 표 2(결정립 미세화에 미치는 Ti첨가 효과), 표 4(조질 경도 및 충격인성 시험결과), 표 4(마멸저항성 시험결과)에서 알 수 있는 바와 같이, 약 0.012~0.020 % 티타늄이 첨가된 발명강이 티타늄을 함유하지 않는 27K57V과 동일한 경도수준에서 향상된 내충격성 및 내마멸 특성을 나타내, 발명강이 27K57V 뿐만 아니라 관련 나이프강 (27K10V를 포함하여 SKD-4, SKD-11, SKD-61 등)을 대체하여 사용가능함을 보여준다.
이상의 설명은 하나의 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며 첨부된 청구범위 내에서 다양하게 변형 가능하도록 실시할 수 있다. 예를 들어 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있는 것이다.
Claims (5)
- 중량비로써, 탄소(C) 0.45~0.6%, 크롬(Cr) 4.5~6.0%, 몰리브덴(Mo) 0.5~2.0%, 니켈(Ni) 0.5~3.0%, 바나듐(V) 0.5~1.5%, 실리콘(Si) 0.2~1.5%, 망간(Mn) 0.1~0.5%, 티타늄(Ti) 0.01~0.03%, 잔부의 철을 함유하고, 템퍼드 마르텐사이트 조직을 주요 기지로 하여 합금의 용해 및 냉각시 분해되지 않고 잔류하는 조대한 1차 입자 및 합금의 열처리시 석출되는 미세한 2차 입자를 갖고, 오스테나이트 결정립 크기가 15 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 철강절단용 나이프용공구강.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 1차 입자는 미용해 탄화물로 냉각시 형성되며, 상기 2차 입자는 이차경화 합금탄화물로써 열처리시 Ti에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 철강절단용 나이프용공구강.
- 제 1항에 있어서,
상기 철강절단용 나이프용공구강은 Ti을 함유한 채, 기존 나이프용 공구강인 SKD-4, SKD-11, SKD-61, 27K10V, 27K57V의 대체제인 것을 특징으로 하는 철강절단용 나이프용공구강.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020110082738A KR101209483B1 (ko) | 2011-08-19 | 2011-08-19 | 철강절단용 나이프용공구강 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210156042A (ko) * | 2020-06-17 | 2021-12-24 | 국방과학연구소 | 극초고강도 고함량 Co-Ni계 이차경화형 마르텐사이트 합금 및 이의 제조방법 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62164853A (ja) * | 1986-01-13 | 1987-07-21 | Hitachi Metals Ltd | 工具鋼 |
-
2011
- 2011-08-19 KR KR1020110082738A patent/KR101209483B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (1)
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JPS62164853A (ja) * | 1986-01-13 | 1987-07-21 | Hitachi Metals Ltd | 工具鋼 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210156042A (ko) * | 2020-06-17 | 2021-12-24 | 국방과학연구소 | 극초고강도 고함량 Co-Ni계 이차경화형 마르텐사이트 합금 및 이의 제조방법 |
KR102359299B1 (ko) | 2020-06-17 | 2022-02-07 | 국방과학연구소 | 극초고강도 고함량 Co-Ni계 이차경화형 마르텐사이트 합금 및 이의 제조방법 |
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