KR101461716B1 - 신선가공성이 우수한 초고강도 선재 및 그 제조방법 - Google Patents

신선가공성이 우수한 초고강도 선재 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 타이어코드 또는 소우와이어(sawwire)용으로 이용될 수 있는 선재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 신선가공성 및 강도가 우수한 타이어코드용 선재 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는, 선재의 성분조성을 제어함과 동시에 제조공정의 조건을 제어함으로써, 균일한 미세조직을 얻을 수 있으며, 이로 인해 신선가공성이 우수한 선재를 제공할 수 있다.

Description

신선가공성이 우수한 초고강도 선재 및 그 제조방법 {ULTRA HIGH STRENGTH WIRE ROD WITH EXCELLENT DRAWABILITY AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
본 발명은 타이어코드 또는 소우와이어(sawwire)용으로 이용될 수 있는 선재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 신선가공성 및 강도가 우수한 타이어코드용 선재 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
고탄소 고강도 강선은 신선가공에 의한 가공경화에 의해 최종강도가 확보되는 특징을 갖는 제품으로, 신선가공에 적합한 미세조직을 갖도록 하여야 한다. 이를 위해, 통상 신선가공 전에 재오스테나이트화 한 후 항온변태 열처리(이하, 'LP 열처리'라 함)를 실시함으로써 미세조직이 전체 펄라이트(full pearlite)로 형성되도록 한다.
LP 열처리 및 신선가공이 적용된 최종제품의 강도는 LP 열처리 후의 강도 및 신선가공에 따른 가공경화에 의한 강도의 합으로서 결정되므로, 최종제품의 강도를 높이기 위해서는 LP 열처리 이후의 강도를 상향시키거나, 신선가공시 가공경화율을 상향시키거나, 한계 신선가공량을 상향시킴이 필요하다.
그 중, 탄소량 또는 이외의 합금 성분량을 증대하여 열처리 강도를 증가시키거나, 가공경화량을 증가시키는 경우에는 한계 신선가공량을 급격하게 감소시키는 문제가 있어 LP 열처리시 선경에 제약이 있으며, 또한 오스테나이트화(austenitizing)시 합금성분의 균질화에 어려움이 있어 최종제품이 불량한 경우가 자주 발생하였다. 그 이유를 보다 상세히 설명하면 아래와 같다.
상기 성분량이 증가되는 합금성분의 대표적인 예로서는 실리콘(Si)을 들 수 있다. 상기 실리콘(Si)은 펄라이트 조직 내의 페라이트에 선택적으로 분배되어 페라이트의 고용강화에 의해 강도를 증가시키는 역할을 하는 원소이다.
따라서, Si을 포함하는 고탄소 선재에 LP 열처리를 적용하면, Si에 의해 일정부분 변태속도가 지연되므로 변태온도로 유지되는 납욕에서 패턴팅(patenting) 시킬 때 원하는 온도에서 변태를 개시시킬 수 있다.
특히, 대경 신선재의 경우 신선가공시 Si이 세멘타이트로부터 탄소가 재고용되는 것을 막아주는 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 그러나, 이는 신선가공량이 적을 경우에만 효과를 얻을 수 있다.
따라서, 타이어코드와 같은 많은 양의 신선가공이 가해지는 세선용 신선재 경우에는 상기의 효과를 기대하기 어려우며, 오히려 Si이 펄라이트 내의 페라이트에 분배되어 페라이트의 연성을 저하시킴으로 인해 한계 신선가공량이 감소되는 경우도 있다. 또한, 세선용 신선재는 신선가공 후 강도 향상에 비해 LP 열처리 후의 강도 향상이 차지하는 비중이 작기 때문에, Si 첨가에 따른 고용강화 효과보다는 신선가공에 의한 강도 증가를 효율적으로 제어함이 바람직하다.
그러므로, 세선용 신선재의 경우에는 Si을 제거하고 신선가공에 의해 한계 신선가공량을 확보하는 것이 요구된다. 이러한 점은 탄소를 0.8% 이상으로 함유하는 과공석강의 경우에도 예외는 아니다. 그런데, 페라이트 안정화 원소인 Si이 제거된 강재에서는 펄라이트 변태가 촉진되어 오히려 신선가공량에 불리한 조대한 펄라이트가 생성되어 버릴 우려가 있다. 따라서, Si을 제거한 강재에서 신선가공량을 확보하기 위해서는 LP 열처리시 기존보다 빠른 냉각속도를 확보하여야 하며, 이를 만족할시 미세하고 균일한 라멜라 간격을 얻을 수 있다.
하지만, 현재 사용되는 납조에 의한 변태는 선경이 일정할 경우 냉각속도도 일정하기 때문에 Si을 제거한 과공석강을 적용하는 경우 냉각이 충분하지 못하여 라멜라 간격이 조대해지는 것을 막기 어렵다는 문제가 있다. 즉, 페라이트의 한계 신선가공량을 향상시키기 위한 목적으로 Si을 제거하였지만, 이로 인해 TTT곡선상의 노즈(nose)부가 매우 빠른 시간축으로 이동하게 되어, 일정한 냉각속도를 갖는 납조에서 패턴팅하게 되면 노즈부 온도에 도착하기 이전에 이미 변태가 시작되는 현상이 발생하게 되는 것이다. 이러할 경우, 라멜라 간격(lamellar spacing)이 조대화되고 불균일해져 신선가공성이 열위하게 된다. 즉, 라멜라 간격의 부분적인 조대화로 인해 Si 제거에 의한 한계 신선가공량 증가 효과를 극대화시킬 수 없다.
한편, Si을 제거하면서 펄라이트 변태 속도를 지연시켜 목적하는 온도에서 펄라이트 변태를 유도하는 방안으로서, 오스테나이트 결정립의 크기(austenite grain size)를 제어하는 방안이 알려져 있다.
오스테나이트 결정립의 크기는 LP 열처리에 의한 펄라이트로의 항온변태시 라멜라 간격에는 관여하지 않는 반면, 콜로니 크기나 노듈 크기(nodule size)에 영향을 주어 한계 신선가공량에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.
이를 이용하여 한계 신선가공량을 증대시킨 기존의 연구에서는 변태 직전 오스테나이트 결정립 크기를 최소화하여 콜로니 크기를 줄임으로써 신선가공시 신선방향으로 라멜라 조직의 회전(lamellar rotation)을 원활하게 하고자 하였으나, 이는 콜로니 크기가 극단적으로 큰 경우가 아니라면 콜로니 크기에 영향을 주기가 어렵다. 또한, 콜로니 크기 효과는 라멜라 간격에 뒤이은 2차적인 효과이다.
따라서, Si을 제거한 강재에서 고강도를 확보함과 동시에 한계 신선가공량을 우수하게 확보하기 위해서는 우선적으로 펄라이트의 라멜라 간격을 미세하고 균일하게 확보하는 것이 중요하다.
본 발명의 일 측면은, 선재를 LP 열처리함에 있어서 목표로 하는 온도에서 펄라이트 변태가 유도되도록 함으로써 신선가공성을 향상시킨 초고강도 선재 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일 측면은 중량%로, 탄소(C): 0.9~1.2%, 망간(Mn): 0.1~0.21%, 크롬(Cr): 0.2~0.4%, 인(P): 0.015% 이하, 황(S): 0.015% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
미세조직은 면적분율로 99% 이상의 펄라이트 및 잔부 페라이트 또는 초석페라이트로 이루어지고, 상기 펄라이트 조직은 평균 라멜라 간격(lamellar spacing)이 100nm 이하이고, 상기 라멜라 간격의 편차는 70nm 이하인 신선가공성이 우수한 초고강도 선재를 제공한다.
본 발명의 다른 일 측면은 상기의 성분범위를 만족하는 선재를 950~1200℃에서 오스테나이트화한 후 580~600℃로 유지되는 납욕에 침지하는 납 패턴팅 열처리를 실시하는 단계로서,
상기 오스테나이트화시 유지시간은 0.0001 < t0.12186777×exp(-13149.09/T) ≤ 0.0002 (t: 오스테나이트화 시간(초), T: 오스테나이트화 온도(K))의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 신선가공성이 우수한 초고강도 선재의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의할 경우, Si을 제거한 저합금계 설계로도 기존 타이어코드 또는 소우와이어와 유사 또는 그 이상의 강도를 확보할 수 있으며, 제조공정의 조건을 제어함으로써 신선가공성이 우수한 선재를 얻을 수 있다.
또한, 동일 소재를 이용하여 신선 가공량을 변화시킴으로써 다양한 강도의 강선을 제조할 수 있다.
도 1은 0.92C-0.20Mn-0.30Cr 성분의 TTT 변태곡선을 나타낸 것이다.
도 2는 0.97C-0.21Mn-0.29Cr 성분의 TTT 변태곡선을 나타낸 것이다.
도 3은 1.02C-0.19Mn-0.31Cr 성분의 TTT 변태곡선 나타낸 r서이다.
고강도를 갖는 선재를 제조함에 있어서, 첨가되는 성분 중 실리콘(Si)을 제거한 선재는 페라이트(ferrite)의 연성이 향상되어 한계 신선가공량을 증대시킬 수 있다. 그러나, 탄소(C)를 높게 함유하는 과공석강의 경우에는 탄소 함량의 증대로 인해 변태 속도가 빨라지며, 여기에 더하여 신선가공량의 증가를 목적으로 Si을 제거함에 따라 TTT곡선상의 노즈(nose)부 보다 높은 온도에서 변태가 시작되어, 결과적으로 라멜라 간격(lamellar spacing)이 조대화되고 불균일화가 유도되어 한계 신선가공량의 증대 효과를 얻을 수 없게 된다.
본 발명자들은 이를 개선하기 위해, Si을 첨가하지 않으면서도 라멜라 간격을 미세하게 얻음으로써 신선가공성을 우수하게 확보한 선재 및 상기 선재를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
이하, 본 발명에서 제공하는 신선가공성이 우수한 선재에 대해서 구체적으로 설명한다.
먼저, 상기 선재의 성분조성을 제어하는 이유에 대해서 상세히 설명한다. 이때, 각 성분의 함유량은 모두 중량%를 의미한다.
C: 0.9~1.2%
탄소(C)는 강의 강도를 확보하는데 주요한 원소로서, 이때의 C는 주로 세멘타이트(cementite) 형태로 포함된다. 세멘타이트는 페라이트와 함께 층상 펄라이트를 형성하는데, 페라이트에 비해 고강도이므로 세멘타이트 분율이 증가할수록 또는 펄라이트 층각 간격이 미세할수록 선재의 강도는 증가하게 된다. 따라서, C의 함량을 증가시키면 세멘타이트 분율이 증가하고 층상 간격이 미세해지므로 선재의 강도를 증가시키는데 매우 효과적이다. 다만, C의 함량이 0.9% 미만일 경우에는 목표로 하는 강도의 확보가 어려우며, 반면 1.2%를 초과할 경우에는 펄라이트 변태속도가 너무 빨라지기 때문에 오스테나이트 결정립 크기를 매우 조대하게 제어하여야 하고, 이러할 경우 결정립 크기 분포에 따라 국부적으로 변태 미완료에 따른 저온조직이 생성되거나 구상화된 세멘타이트가 형성될 수 있다. 따라서, C의 함량을 0.9~1.2%로 제어함이 바람직하다.
Mn: 0.1~0.21%
망간(Mn)은 소입성을 향상시키는 원소로서, 오스테나이트로부터 펄라이트로의 변태를 지연시키는 원소이지만, 패턴팅(patenting) 열처리에 의한 펄라이트 항온변태시 강도 증가에 영향을 미치지는 않는다. 또한, Mn은 철강의 조직적 견고성을 향상시키는 원소이므로, 이러한 Mn이 미첨가될 경우 열간압연시 균열이 발생하거나 부서질 우려가 있다. 따라서, 상기 Mn의 효과를 얻기 위해서는 0.1% 이상으로 첨가될 필요가 있다. 다만, Mn은 다량 첨가시 편석에 의해 중심부에 소입성을 크게 증가시켜 항온변태가 미완료된 상태에서 열처리가 종료되면 이후의 세척공정 동안 저온조직이 형성될 수 있으므로, Mn의 상한을 0.21%로 제한함이 바람직하다.
Cr: 0.2~0.4%
크롬(Cr)은 탄소(C), 바나듐(V) 다음으로 강도를 크게 향상시키고, 세멘타이트를 미세화시켜 가공경화율을 높이는데 유용한 페라이트 안정화 원소이다. 보다 구체적으로, Cr은 세멘타이트 내 일반형 자리(general site)에 쉽게 위치할 수 있는 치환형 원소이므로, Fe과 쉽게 치환되어 세멘타이트의 두께를 미세화시킨다. 따라서, 상술한 효과를 얻기 위해서는 Cr을 0.2% 이상으로 첨가할 필요가 있으나, 너무 과도하게 첨가되는 경우에는 세멘타이트가 너무 안정화되어 오스테나이트화 열처리시 균질화가 어려우므로, 그 상한을 0.4%로 제한함이 바람직하다.
P 및 S: 각각 0.015% 이하
인(P)과 황(S)은 강의 제조시 불가피하게 함유되는 원소로서, P은 결정립계에 편석되어 신선가공성을 저하시키며, S은 저융점원소로서 입계편석과 유화물을 형성시켜 신선가공성에 유해한 영향을 미치므로, 이들 원소는 가능한 한 낮게 제어함이 바람직하다. 다만, 제조공정상 필연적으로 첨가될 수 밖에 없으므로, 그 상한을 각각 0.015%로 제어함이 바람직하다.
본 발명에 따른 선재는 Si을 포함하지 않는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, Si은 페라이트 내에 분배되어 페라이트의 연성을 저하시켜 신선가공량을 감소시키기 때문에, 본 발명에서는 이러한 Si을 제거함으로써 신선가공량을 우수하게 확보할 수 있다.
상술한 성분조성을 만족하는 본 발명에 따른 선재의 미세조직은 면적분율로 99% 이상의 펄라이트를 포함함이 바람직하다. 이때, 상기 펄라이트 조직은 입도 100μm 이상의 오스테나이트로부터 형성되며, 이는 후술하는 바람직한 제조방법에 의하여 형성된다.
더불어, 상기 펄라이트 조직의 층상 간격(lamellar spacing)은 100nm 이하이고, 상기 층상 간격의 편차는 70nm 이하인 것이 바람직하다. 펄라이트 층상 간격이 100nm를 초과하게 되면, 선재의 강도 및 가공경화율이 낮아질 뿐만 아니라, 부여할 수 있는 신선가공량이 줄어들게 된다.
상기와 같이 미세조직을 만족하게 되면, Si을 포함하지 않고도 미세 펄라이트에 의해 신선가공성이 우수한 선재를 제조할 수 있으며, 이러한 선재를 이용하여 신선가공할 경우, 한계 신선가공량이 3.8 이상으로 우수한 값을 가질 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 선재를 제조하기 위하여 본 발명자들에 의해 도출된 가장 바람직한 방법에 대하여 하기에 구체적으로 설명한다.
본 발명에 의한 신선가공성이 우수한 선재의 제조방법은, 상기와 같은 성분조성을 만족하는 선재를 950℃ 이상에서 오스테나이트화를 실시한 후, 상기 오스테나이트화된 선재를 580~600℃로 유지되는 납욕에 침지하여 납 패턴팅(Lead Patenting) 열처리를 실시하는 단계를 포함한다.
오스테나이트화 열처리
본 발명은 오스테나이트로부터 펄라이트로의 변태를 위해 수행되는 납 패턴팅 열처리 단계 직전에 오스테나이트화를 위한 가열 단계를 거치는데, 이때 950℃ 이상에서 실시함이 바람직하다. 이때, 상기 오스테나이트화 온도의 상한은 특별히 한정되는 것은 아니나, 공정상 또는 경제적 측면을 고려하여 한정할 수 있으며, 보다 바람직하게는 950~1200℃ 범위에서 실시함이 바람직하다. 또한, 오스테나이트화를 위한 열처리시, 상기 온도에서의 유지시간은 다음의 관계식을 만족함이 바람직하다.
<관계식>
0.0001 < t0 .12186777×exp(-13149.09/T) ≤ 0.0002 (t: 오스테나이트화 시간(초), T: 오스테나이트화 온도(K))
상술한 바와 같이 오스테나이트화 열처리시 본원발명에서 제한하는 온도범위 및 유지시간을 만족할 경우, 오스테나이트화 열처리된 선재에 평균 100μm 이상의 입도를 갖는 오스테나이트가 형성될 수 있다.
그러나, 오스테나이트화 열처리시 상술한 온도 범위보다 낮거나 유지시간이 부족하면 충분한 오스테나이트화가 일어나지 못하여 오스테나이트 결정립 크기가 너무 작아지며, 반면 온도가 너무 높거나 유지시간이 너무 길면 오스테나이트 결정립이 너무 조대해지는 문제가 있다.
따라서, 상기 온도에서의 오스테나이트화 열처리시 유지시간이 상기 관계식을 만족할 경우, 신선가공성을 저하시키지 않는 적정크기의 오스테나이트를 얻을 수 있으므로, 이후의 납 패턴팅 열처리시 목표 온도에서의 펄라이트 변태를 유도할 수 있다.
이후, 상기 오스테나이트화 열처리에 의해 적정크기의 오스테나이트를 얻은 선재를 납 패턴팅 열처리를 적용하기 전 냉각단계를 실시할 수 있으며, 이때 냉각은 어떠한 냉각방법에 의해서도 가능하며, 공냉 또는 방냉을 실시함이 바람직하다.
통상, 오스테나이트화된 선재를 냉각하게 되면, 선재의 표면부와 중심부의 냉각속도가 다르기 때문에 냉각 후 납 패턴팅 열처리시 서로 다른 온도에서 변태가 개시된다.
그러나, 본 발명에 따라 오스테나이트화된 선재는 적정크기의 오스테나이트를 갖기 때문에 선재의 표면부와 중심부의 냉각속도가 다름에도 거의 동일한 온도에서 상변태를 개시시킬 수 있으며, 이로 인해 미세하고 균일한 라멜라 간격을 갖는 미세조직을 얻을 수 있다.
납 패턴팅 열처리
상술한 바와 같이 오스테나이트화 열처리 및 냉각을 실시한 선재를 납 패턴팅(LP, Lead patenting) 열처리를 실시한다. 이때, 상기 납 패턴팅 열처리는 580~600℃에서 실시됨이 바람직하다.
상기 온도에서 선재를 항온변태시킬 경우, 미세 펄라이트 조직을 얻을 수 있으며, 이때 얻어지는 펄라이트의 층상 간격은 100nm 이하이고, 표준편차는 70nm 이하로 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 층상 간격이 미세한 펄라이트 미세조직을 확보함으로써 강도 및 신선가공성이 우수한 선재를 제공할 수 있다.
본 발명은 상기 납 패턴팅 열처리된 선재를 신선가공하여 강선으로 제조할 수 있으며, 상기 신선가공은 패스당 감면율 25% 이하 및 총 감면율 90% 이상으로 실시될 수 있다. 이때, 신선가공성이 우수한 선재를 이용하기 때문에, 한계 신선가공량을 충분히 확보할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기에 따라 제조된 강선은 4000MPa 이상의 인장강도를 확보할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명한다.
( 실시예 )
하기 표 1에 제시된 성분조성을 갖는 50Kg의 잉곳으로 빌렛을 주조하여 5.5Φmm 선재로 제조하였다. 이후, 본 발명에서 제시하는 오스테나이트화 열처리 및 납 패턴팅 열처리를 실시하기 전에, 상기 선재의 선경을 줄이기 위한 목적으로 사전 열처리를 수행하였다. 즉, 상기 선재를 1000℃에서 300초간 유지한 후 580℃ 납조에 침지하여 납 패턴팅 열처리를 실시하였으며, 이 과정은 선경의 크기가 1.4Φmm 정도로 신선될 때까지 반복실시하였다.
이후, 1.4Φmm 정도의 선경을 갖는 선재를 오스테나이트화하는 열처리를 실시하였으며, 이때 하기 표 1에 나타낸 조건에 따라 각각 실시하였다. 상기 오스테나이트화 열처리가 완료된 선재를 900℃로 동일하게 냉각한 후 580℃의 납욕에 침지하여 납 패턴팅 열처리를 실시하였다.
이때, 900℃인 선재를 580℃의 납욕에 패턴팅하는 경우의 냉각속도가 약 160℃/s 수준으로 얻어지는 것을 고려하여, 표 1의 성분계별로 오스테나이트 평균 결정입경에 따른 TTT곡선과 비교한 그래프를 도 1 내지 3에 나타내었다. 또한, 납 패턴팅 열처리가 완료된 선재의 구오스테나이트 결정입경을 측정하여 하기 표 1에 나타내었으며, 뿐만 아니라 펄라이트의 라멜라 간격을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
성분 조성 오스테나이트화 온도(℃) 오스테나이트화 시간(초) 관계식
계산값		 구오스테나이트
결정입경(μm)		 시편
번호

0.92C-0.20Mn-0.30Cr		 950 60 0.00004 34.2 ①
1050 600 0.0001 102.1 ②
1150 600 0.0002 174.3 ③

0.97C-0.21Mn-0.29Cr		 950 60 0.00004 38.1 ④
1050 600 0.0001 115.4 ⑤
1150 600 0.0002 189.9 ⑥

1.02C-0.19Mn-0.31Cr		 950 60 0.00004 32.6 ⑦
1050 600 0.0001 108.9 ⑧
1150 600 0.0002 185.2 ⑨
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 오스테나이트화 열처리 후 오스테나이트 평균 입경은 성분 조성에 따라서는 차이를 거의 보이지 않는 반면, 오스테나이트화 열처리시의 온도 및 유지시간에 따라 변화됨을 확인할 수 있다.
또한, 도 1 내지 3을 비교하여 확인해본 결과, 탄소(C)의 함량이 증가할수록 변태속도가 증가함을 확인할 수 있으며, 특히 0.92C재의 경우에는 원하는 목표 온도에서 변태를 유도할 수 있었으나, 0.97C재의 경우에는 탄소 함량의 증가에 따른 변태속도의 상향으로 원하는 목표 온도보다 20℃ 이상 변태 개시점이 빨라짐을 확인할 수 있다.
상기와 같은, 변태 개시온도의 상향은 펄라이트의 라멜라 간격(lamellar spacing)의 조대화 및 불균일화에 의한 것으로 사료되며, 이는 각 시편의 라멜라 간격 측정 결과를 나타낸 하기 표 2에서 확인할 수 있다.
시편
번호		 구분 라멜라 간격(lamellar spacing)
최대(nm) 최소(nm) 평균(nm) 편차(nm)
① 비교예 131 62 109 69
② 발명예 109 61 95 48
③ 발명예 122 57 88 65
④ 비교예 163 90 120 73
⑤ 발명예 112 93 88 19
⑥ 발명예 107 70 91 37
⑦ 비교예 185 101 131 84
⑧ 발명예 110 55 82 55
⑨ 발명예 108 67 90 41
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 각각의 시편에서 펄라이트의 라멜라 간격은 변태 온도 및 오스테나이트 결정립의 크기에 의해 지배됨을 확인할 수 있다.
보다 구체적으로, 높은 C 함량으로 변태 개시온도가 높은 0.97C재와 1.02C재를 950℃에서 60초간 오스테나이트화 열처리한 시편 ④ 및 ⑦의 경우에는 라멜라 간격의 평균값이 각각 120nm, 131nm으로 조대하고, 그 편차 범위도 높아 불균일하게 라멜라 간격이 형성되었으며, 시편 ①의 경우에도 오스테나이트 입경의 크기가 너무 작아 라멜라 간격이 불균일하게 형성되었음을 확인할 수 있다.
그러나, C 함량이 높더라도 950℃에서 600초간 오스테나이트화 열처리한 시편(②, ③, ⑤, ⑥, ⑧ 및 ⑨)의 경우에는 모두 라멜라 간격이 미세하게 형성되었으며, 그 편차도 크지 않아 균일하게 형성되었음을 확인할 수 있다.
이후, 상기 각 시편들을 패스당 20% 수준으로 각각 신선가공한 결과, 시편 ①, ④ 및 ⑦의 경우에만 한계 신선가공량이 3.8을 넘지 못하였으며, 이외의 시편들에서는 모두 3.9 이상의 한계 신선가공량을 나타내었으며, 최종강도도 모두 4000MPa 이상으로 확보됨을 확인하였다.
상기의 결과로 볼 때, 라멜라 간격의 조대화와 불균일화는 열처리 상태에서의 강도를 저하시킬 뿐만 아니라, 신선 가공경화율과 한계 신선가공량에도 영향을 주어 최종제품의 강도를 저하시키는 것으로 판단된다.
따라서, 라멜라 간격을 미세화시키면서 균일하게 형성시킴이 무엇보다 중요하며, 이를 위해서는 오스테나이트화 열처리 조건을 제어함으로써 적절한 크기의 오스테나이트를 형성시킴이 바람직할 것이다.

Claims (4)

  1. 중량%로, 탄소(C): 0.9~1.2%, 망간(Mn): 0.1~0.21%, 크롬(Cr): 0.2~0.4%, 인(P): 0.015% 이하, 황(S): 0.015% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    미세조직은 면적분율로 99% 이상의 펄라이트 및 잔부 페라이트 또는 초석페라이트로 이루어지고, 상기 펄라이트 조직은 평균 라멜라 간격(lamellar spacing)이 100nm 이하이고, 상기 라멜라 간격의 편차는 70nm 이하인 신선가공성이 우수한 초고강도 세선용 선재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 선재는 3.8 이상의 한계 신선가공량을 갖는 것을 특징으로 하는 신선가공성이 우수한 초고강도 세선용 선재.
  3. 중량%로, 탄소(C): 0.9~1.2%, 망간(Mn): 0.1~0.21%, 크롬(Cr): 0.2~0.4%, 인(P): 0.015% 이하, 황(S): 0.015% 이하, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 선재를 950~1200℃에서 오스테나이트화한 후 580~600℃로 유지되는 납욕에 침지하는 납 패턴팅 열처리를 실시하는 단계로서,
    상기 오스테나이트화시 유지시간은 0.0001 < t0.12186777×exp(-13149.09/T) ≤ 0.0002 (t: 오스테나이트화 시간(초), T: 오스테나이트화 온도(K))의 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 신선가공성이 우수한 초고강도 세선용 선재의 제조방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 오스테나이트화 처리된 선재는 100μm 이상의 평균 입도를 갖는 오스테나이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 신선가공성이 우수한 초고강도 세선용 선재의 제조방법.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06312209A (ja) * 1993-04-28 1994-11-08 Nippon Steel Corp 伸線加工性および疲労強度の優れた超極細鋼線およびその製造方法
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KR20110048744A (ko) * 2009-11-03 2011-05-12 주식회사 포스코 신선가공성이 우수한 신선용 선재, 초고강도 강선 및 그 제조방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06312209A (ja) * 1993-04-28 1994-11-08 Nippon Steel Corp 伸線加工性および疲労強度の優れた超極細鋼線およびその製造方法
KR100441412B1 (ko) 1999-01-28 2004-07-23 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 고피로 강도의 강선용 선재, 강선 및 그 제조방법
JP3816721B2 (ja) 2000-04-07 2006-08-30 株式会社神戸製鋼所 耐遅れ破壊性と首下靭性、または耐遅れ破壊性と鍛造性および首下靭性に優れた高強度線材並びにその製造方法
KR20110048744A (ko) * 2009-11-03 2011-05-12 주식회사 포스코 신선가공성이 우수한 신선용 선재, 초고강도 강선 및 그 제조방법

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