KR20160124955A - Carburizing alloy steel improved durability and the method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to carburizing alloy steel with improved durability, and a method to manufacture the same. More specifically, the carburizing alloy steel, in terms of weight percent of a total alloy steel, comprises: 0.1-0.35 wt% of carbon (C), 0.1-2 wt% of silicon (Si), 0.1-1.5 wt% of manganese (Mn), 0.5-1.5 wt% of chromium (Cr), 0.2-0.5 wt% of molybdenum (Mo), 0.1-0.6 wt% of nickel (Ni), less than 0.07 wt% and exceeding 0 wt% of niobium (Nb), less than 0.5 wt% and exceeding 0 wt% of vanadium (V), less than 0.5 wt% and exceeding 0 wt% of titanium (Ti), less than 0.015 wt% and exceeding 0 wt% of nitrogen (N), 0.00002-0.00005 wt% of boron (B), less than 0.4 wt% and exceeding 0 wt% of tungsten (W), less than 0.01 wt% and exceeding 0 wt% of zirconium (Zr), less than 5 wt% and exceeding 0 wt% of cobalt (Co), and less than 2 wt% and exceeding 0 wt% of yttrium (Y) with a main component of iron (Fe). The carburizing alloy steel has an effect of improving durability such as hardness, strength, tensile strength, fatigue strength, and fatigue life. With high strength, the carburizing alloy steel is able to reduce a thickness and a weight of about 20% to ensure a wider scope in a vehicle design and to reduce manufacturing costs.

Description

내구성이 향상된 침탄 합금강 및 이의 제조방법{CARBURIZING ALLOY STEEL IMPROVED DURABILITY AND THE METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a carburized alloy steel having improved durability,

본 발명은 내구성이 향상된 침탄 합금강 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금강의 표면에 침탄이 효율적으로 일어날 수 있도록 적절한 구성성분 및 함량을 가져 경도, 강도, 인성, 피로강도 및 피로수명 등을 향상시킬 수 있는 침탄 합금강 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a carburized alloy steel having improved durability and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a carburized alloy steel having improved durability, and more particularly, to an alloy steel having excellent properties such as hardness, strength, toughness, fatigue strength, To a carburized alloy steel and a method of manufacturing the same.

최근, 세계적으로 환경문제가 대두되고 있는 바, 산업 전 범위에서 이러한 문제에 대응하기 위하여 연료절감을 하는 방법을 찾아 나서고 있다. 연료 절감을 이룩하기 위하여, 자동차 산업분야에서 제시하는 해결책으로 자동차 엔진의 효율을 좋게 하는 것과 자동차의 경량화를 하는 것이 있다. 차량을 경량화 하게 되면 자동차의 연비를 늘릴 수 있는 좋은 대책이 될 수 있다. 그러나 자동차의 경량화를 하게 되면 차량에서 요구되는 강도와 내구성을 만족시키지 못하는 문제가 발생하게 된다. 따라서, 이를 해결하는 것이 자동차 산업의 최대 목표가 되고 있다.
Recently, environmental problems are emerging all over the world, and in order to cope with such problems in the whole industry, a method of saving fuel is being sought. In order to achieve fuel savings, the solution proposed in the field of automobile industry is to improve the efficiency of the automobile engine and reduce the weight of the automobile. If the vehicle is lightened, it can be a good measure to increase the fuel efficiency of the car. However, if the weight of the vehicle is reduced, the strength and durability required of the vehicle can not be satisfied. Therefore, solving this problem is becoming a major goal of the automobile industry.

따라서, 자동차 업계는 유럽규제 기준, 2021년까지 이산화탄소 배출량을 현재 대비, 27% 수준인 95 g/km으로 저감하는 것을 목표로 다양한 친환경 차량을 개발하고 있다. 또한, 2025년 미국 기업평균연비 규제치 (CAFE, Corporate Average Fuel Economy) 54.5 mpg (23.2 km/l)를 만족하기 위해 자동차 메이커들은 다운사이징, 연비향상 기술 개발에 매진하고 있다.
Accordingly, the automobile industry is developing a variety of eco-friendly vehicles aiming to reduce carbon dioxide emissions to 95% of the current level, or 27%, by 2021. In addition, to meet the US Corporate Average Fuel Economy (CAFE) of 54.5 mpg (23.2 km / l) in 2025, automakers are committed to developing downsizing and fuel efficiency technologies.

통상적으로, 부품수의 증대 또는 중량의 증가에 대응 하기 위하여 소재를 경량화한다. 이때 경량화하는 방법으로 소재의 고강도화 또는 소재표면을 경화하기 위한 열처리 기술을 많이 이용한다. 또한, 부품의 형상이 복잡해 지는 것을 대응하기 위하여 정밀 접합, 저변형 용접 기술 및 저변형 열처리 기술을 이용한다. 이에 더하여, 소음을 줄이기 위한 기술로 열처리로 인한 변형을 저감시키는 기술과 소음 저감 및 제진 기술을 이용한다.
Generally, the material is made lighter in order to cope with an increase in the number of parts or an increase in weight. At this time, a method of lighter weight is used to increase the strength of the material or heat treatment technique for hardening the surface of the material. In addition, precision joining, low-deformation welding, and low-deformation heat treatment techniques are used to cope with the complicated shape of parts. In addition to this, technology to reduce deformation due to heat treatment and noise reduction and damping technology are used to reduce noise.

특히, 자동차의 연비 극대화를 위한 엔진 및 변속기의 고성능 및 고효율화 기술을 개발 중인데, 이러한 기술은 다단화, 신개념 발진장치 및 2-펌프시스템의 고효율화, 융합 하이브리드 기술, 자동/수동 융합변속기 및 하이브리드 변속기 기술 등을 포함한다.
Especially, we are developing high performance and high efficiency technology of engine and transmission to maximize fuel efficiency of automobile. This technology is applied to high efficiency of multi-shoe, new concept oscillator and two-pump system, fusion hybrid technology, automatic / manual fusion transmission and hybrid transmission technology And the like.

상기 엔진 및 변속기 관련 기술에 사용되는 합금강은 엔지의 부품, 변속기의 케리어, 기어류, 샤프트류 및 싱크로 허브 등에 사용되고, 상기 합금강의 사용비율은 엔진에서는 엔진 중량대비 32-40%이고, 변속기에서는 변속기 중량대비 약 58 ~ 62 중량%에 해당한다. 특히, 변속기의 기어류 등은 경량화 및 다운사이징 요구에 의한 고강도화 및 고내구화 소재의 개발이 지속적으로 요구되고 있다. 그러나, 다운사이징이나 연비향상에 관련된 기술은 엔진부품에 가해지는 하중을 증가시키고, 소착, 마찰 및 마모 등으로 인한 부품의 품질저하 및 내구수명을 저하시키는 문제가 있었다.
The alloy steel used in the engine and the transmission related technology is used in parts of engines, transmissions, carriers, gears, shafts and synchro hubs. The alloy steel is used at 32-40% of the engine weight, Which is about 58 to 62% by weight. Particularly, gears and the like of a transmission are required to have a high strength and a high durability due to a demand for weight reduction and downsizing. However, the technology related to the downsizing and the improvement of the fuel economy has a problem of increasing the load applied to the engine parts and deteriorating the quality of parts and durability life due to sintering, friction and wear.

일반적으로, 자동차의 변속기의 기어류는 엔진 동력을 직접 차동계로 전달시키는 것은 물론, 엔진의 동력을 자동차의 주행 상태에 맞게 2개 또는 그 이상의 축 사이에서 회전이나 동력을 효율적으로 전달하는 역할을 하는 부품으로, 굽힘응력과 접촉응력 등을 동시에 받는다. 상기 기어류에서는 소재의 내구성이 부족한 경우, 굽힘피로강도의 부족으로 인한 피로파손(치절손)과 접촉피로강도 부족으로 인한 피로손상(피팅)이 많이 발생한다. 따라서, 상기 기어류에서는 높은 경도, 강도, 인성, 피로강도 및 피로수명 등의 물성이 요구된다.
In general, the gears of an automobile transmission are used to transmit engine power directly to a differential system, and to transmit the power of the engine efficiently between two or more axes according to the running condition of the vehicle And receives bending stress and contact stress at the same time. When the durability of the material is insufficient in the gear flow, fatigue damage (fitting) due to lack of bending fatigue strength (tooth break) and contact fatigue strength due to insufficient bending fatigue strength is generated. Therefore, the gears require high physical properties such as hardness, strength, toughness, fatigue strength, and fatigue life.

이와 같은 요구의 대안으로, 현재 탄소(C) 0.17 ~ 0.23 중량%, 실리콘(Si) 0.5 ~ 0.7 중량%, 망가니즈(Mn) 0.45 ~ 0.75 중량%, 크로뮴(Cr) 1.95 ~ 2.25 중량%, 몰리브데넘(Mo) 0.015 ~ 0.035 중량% 및 산소(O2) 0.0015 중량% 등을 포함하는 SCM820PRH와 같은 침탄강이 사용되고 있다. 그러나 이러한 침탄강은 상기의 치절손과 피팅이 발생하기 쉬운 문제가 있었다.
As an alternative to such a demand, the present invention provides a method of manufacturing a carbon steel sheet which comprises 0.17-0.23% by weight of carbon (C), 0.5-0.7% by weight of silicon (Si), 0.45-0.75% by weight of manganese (Mn) Carburized steel such as SCM820PRH containing 0.015 to 0.035% by weight of ribbednon (Mo) and 0.0015% by weight of oxygen (O2) is used. However, such carburized steel has a problem in that the above-mentioned tooth-cutting and fitting are liable to occur.

이에, 본 발명자는 경도, 강도, 인성, 피로강도 및 피로수명 등의 물성이 향상된 침탄 합금강 및 이의 제조방법을 개발하고자 하였다.
Accordingly, the present inventor has sought to develop a carburized alloy steel having improved physical properties such as hardness, strength, toughness, fatigue strength and fatigue life, and a method for producing the same.

일본공개특허공보 평11-323487Japanese Laid-Open Patent Publication No. 11-323487 일본공개특허공보 2003-328078Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2003-328078 일본등록특허 제 5,262,740호Japanese Patent No. 5,262,740 일본등록특허 제 5,098,486호Japanese Patent No. 5,098,486

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 탄소(C), 실리콘(Si), 망가니즈(Mn), 크로뮴(Cr), 몰리브데넘(Mo), 니오븀(Nb), 바나듐(V), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 질소(N), 붕소(B), 텅스텐(W), 지르코늄(Zr), 코발트(Co) 및 이트륨(Y)을 포함함으로써, 경도, 강도 및 인성 등의 물성이 향상되어 내구성이 향상된 침탄 합금강 및 이의 제조방법을 제공하고자 함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device, which comprises the steps of depositing carbon, silicon, manganese, chromium, molybdenum, (V), nickel (Ni), titanium (Ti), nitrogen (N), boron (B), tungsten (W), zirconium (Zr), cobalt (Co), and yttrium Hardness, strength, toughness and the like, thereby improving durability and a method for producing the same.

상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 전체 합금강 중량에 대하여, 철(Fe)을 주 성분으로 하여 탄소(C) 0.1 ~ 0.35 중량%, 실리콘(Si) 0.1 ~ 2.0 중량%, 망가니즈(Mn) 0.1 ~ 1.5 중량%, 크로뮴(Cr) 0.5 ~ 1.5 중량%, 몰리브데넘(Mo) 0.2 ~ 0.5 중량%, 니오븀(Nb) 0 중량% 초과 0.07 중량% 이하, 니켈(Ni) 0.1 ~ 0.6 중량%, 바나듐(V) 0 중량% 초과 0.5 중량% 이하, 티타늄(Ti) 0 중량% 초과 0.5 중량% 이하, 질소(N) 0 중량% 초과 0.015 중량% 이하 및 붕소(B) 0.00002 ~ 0.00005 중량%인 것을 포함하는 침탄 합금강을 제공한다.
According to the present invention for solving the problems of the prior art described above, it is preferable that 0.1 to 0.35% by weight of carbon (C), 0.1 to 2.0% by weight of silicon (Si) (Ni), 0.1 to 1.5 wt% of manganese (Mn), 0.5 to 1.5 wt% of chromium (Cr), 0.2 to 0.5 wt% of molybdenum (Mo), more than 0 wt% 0.1 to 0.6% by weight of vanadium, 0 to 0.5% by weight of vanadium, 0 to 0.5% by weight of titanium, 0 to 0.115% By weight to 0.00005% by weight.

또한, 본 발명에서의 상기 침탄 합금강은 텅스텐(W)을 더 포함하는 것을 특징으로 하며 이 때, 텅스텐(W)은 0 중량% 초과 0.4 중량% 이하인 것이 바람직하다.
In addition, the carburized alloy steel of the present invention further includes tungsten (W), wherein tungsten (W) is preferably 0 wt% or more and 0.4 wt% or less.

나아가, 본 발명에서의 상기 침탄 합금강은 지르코늄(Zr)을 더 포함하는 것을 특징으로 하며 이 때, 지르코늄(Zr)은 0 중량% 초과 0.01 중량% 이하인 것이 바람직하다.
Further, the carburized alloy steel according to the present invention may further include zirconium (Zr), and it is preferable that the zirconium (Zr) is more than 0 wt% and 0.01 wt% or less.

더불어, 본 발명에서의 상기 침탄 합금강은 코발트(Co)을 더 포함하는 것을 특징으로 하며 이 때, 코발트(Co)은 0 중량% 초과 5 중량% 이하인 것이 바람직하다.
In addition, the carburized alloy steel according to the present invention further includes cobalt (Co), and it is preferable that cobalt (Co) is not less than 0 wt% and not more than 5 wt%.

또한, 본 발명에서의 상기 침탄 합금강은 이트륨(Y)을 더 포함하는 것을 특징으로 하며 이 때, 이트륨(Y)는 0 중량% 초과 2 중량% 이하인 것이 바람직하다.
In addition, the carburized alloy steel of the present invention further includes yttrium (Y), wherein yttrium (Y) is preferably more than 0 wt% and less than 2 wt%.

나아가, 본 발명에서의 상기 침탄 합금강은 텅스텐(W), 지르코늄(Zr), 코발트(Co) 또는 이트륨(Y) 중에서 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 텅스텐(W)은 중량% 초과 0.4 중량%이하, 상기 지르코늄(Zr)은 0 중량% 초과 0.01 중량% 이하, 상기 코발트(Co)는 0 중량% 초과 5 중량% 이하 및 상기 이트륨(Y)은 0 중량% 초과 2 중량% 이하인 것이 바람직하다.
Further, the carburized alloy steel according to the present invention may further include at least one of tungsten (W), zirconium (Zr), cobalt (Co), and yttrium (Y) (Co) is not less than 0 wt% and not more than 5 wt%, and the yttrium (Y) is not less than 0 wt% and not more than 2 wt%, and the zirconium (Zr) .

상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명인 침탄 합금강의 제조방법에 의하면, 상기 침탄용 합금강의 소재를 혼합하는 단계; 상기 합금강을 930 ~ 980 ℃에서 1.6 ~ 4 시간 동안 침탄 열처리하는 단계; 상기 침탄 열처리된 합금강을 80 ~ 120 ℃로 오일 ??칭하는 단계; 및 상기 오일 ??칭된 합금강을 150 ~ 200 ℃에서 1 ~ 3 시간 동안 템퍼링하는 단계;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a carburized alloy steel, comprising the steps of: mixing a material of the carburized alloy steel; Carburizing the alloy steel at 930 to 980 캜 for 1.6 to 4 hours; Oiling the carburized heat-treated alloy steel at 80 to 120 ° C; And tempering the oil-etched alloy steel at 150 to 200 ° C for 1 to 3 hours.

상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 상기 침탄 합금강을 이용하여 제조된 자동차용 변속기를 제공한다.
According to an aspect of the present invention, there is provided an automotive transmission manufactured using the carburized alloy steel.

본 발명인 전체 합금강 중량에 대하여, 철(Fe)을 주 성분으로 하여 탄소(C), 실리콘(Si), 망가니즈(Mn), 크로뮴(Cr), 몰리브데넘(Mo), 니오븀(Nb), 바나듐(V), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 질소(N), 붕소(B), 텅스텐(W), 지르코늄(Zr), 코발트(Co) 및 이트륨(Y)을 포함한 침탄 합금강 및 침탄합금강 제조방법에 의하면, 소재의 경도, 강도, 인성, 피로강도 및 피로수명 등 내구성을 향상시키는 효과가 있다. 더 나아가, 상기 침탄 합금강의 고강도화를 가능하게 하여, 박육화 및 약 20 %의 경량화 등을 통해, 자동차 설계의 자유도를 확보하고, 제조원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
(C), silicon (Si), manganese (Mn), chromium (Cr), molybdenum (Mo), niobium (Nb), and niobium (Nb) Carburized alloy steels and carburizations containing vanadium (V), nickel (Ni), titanium (Ti), nitrogen (N), boron (B), tungsten (W), zirconium (Zr), cobalt (Co) The alloy steel manufacturing method has an effect of improving durability such as hardness, strength, toughness, fatigue strength and fatigue life of the material. Further, it is possible to increase the strength of the carburized alloy steel, to reduce the thickness of the steel and to reduce the weight of the steel by about 20%, thereby securing the degree of freedom of automobile design and reducing the manufacturing cost.

본 발명인 상기 침탄 합금강을 이용하여 제조된 자동차용 변속기에 의하면, 차량의 내구성을 증가시키고, 자동차의 경량화를 가능하게 하여 연비를 증가시키고 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
According to the automotive transmission manufactured using the carburized alloy steel of the present invention, it is possible to increase the durability of the vehicle and reduce the weight of the automobile, thereby increasing the fuel consumption and preventing environmental pollution.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms, and the inventor should appropriately interpret the concepts of the terms appropriately It should be interpreted in accordance with the meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that it can be defined. Therefore, it should be understood that the embodiments described herein are merely the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention, so that various equivalents and modifications It should be understood.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명은 내구성이 향상된 침탄 합금강 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 일 관점에서 본 발명은 내구성이 향상된 침탄 합금강에 관한 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a carburized alloy steel having improved durability and a method of manufacturing the same, and in one aspect the present invention relates to a carburized alloy steel having improved durability.

본 발명에 따른 내구성이 향상된 침탄 합금강은 전체 합금강 중량에 대하여, 철(Fe)을 주성분으로 하여 탄소(C) 0.1 ~ 0.35 중량%, 실리콘(Si) 0.1 ~ 2 중량%, 망가니즈(Mn) 0.1 ~ 1.5 중량%, 크로뮴(Cr) 0.5 ~ 1.5 중량%, 몰리브데넘(Mo) 0.2 ~ 0.5 중량%, 니켈(Ni) 0.1 ~ 0.6 중량%, 니오븀(Nb) 0 중량% 초과 0.07 중량% 이하, 바나듐(V) 0 중량% 초과 0.5 중량% 이하, 티타늄(Ti) 0 중량% 초과 0.5 중량% 이하, 질소(N) 0 중량% 초과 0.015 중량% 이하, 붕소(B) 0.00002 ~ 0.00005 중량%를 포함하여 구성될 수 있다.
The carburized alloy steel having improved durability according to the present invention contains 0.1 to 0.35% by weight of carbon (C), 0.1 to 2% by weight of silicon (Si), 0.1 to 2% by weight of manganese (Mn) 0.5 to 1.5% by weight of chromium (Cr), 0.2 to 0.5% by weight of molybdenum (Mo), 0.1 to 0.6% by weight of nickel, 0 to 0.07% by weight of niobium (Nb) More than 0 wt% and not more than 0.5 wt% of vanadium (V), more than 0 wt% and not more than 0.5 wt% of titanium (Ti), more than 0 wt% and less than 0.015 wt% of nitrogen (N), and 0.00002 to 0.00005 wt% .

또한, 본 발명은 발명의 필요에 따라 텅스텐(W) 0 중량% 초과 0.4 중량%이하, 지르코늄(Zr) 0 중량% 초과 0.01 중량% 이하, 코발트(Co) 0 중량% 초과 5 중량%이하 또는 이트륨(Y) 0 중량% 초과 2 중량% 이하 중 어느 하나 이상을 선택적으로 추가하여 형성될 수 있다.
In addition, the present invention can be used in an amount of more than 0 wt% to 0.4 wt% or less of tungsten (W), more than 0 wt% and less than 0.01 wt% of zirconium (Zr) (Y) more than 0% by weight and 2% by weight or less.

보다 상세하게, 본 발명에 따른 침탄 합금강을 구성하는 성분의 수치 한정 이유는 다음과 같다.
More specifically, the reasons for limiting the numerical values of the components constituting the carburized alloy steel according to the present invention are as follows.

(1) 탄소(C) 0.1 ~ 0.35 중량%
(1) 0.1 to 0.35% by weight of carbon (C)

상기 탄소(C)는 화학성분 중에서 가장 강력한 침입형 기지강화 원소로서, 크로뮴(Cr) 등의 원소와 결합하여 탄화물을 형성함으로써 강도와 경도 등을 향상시키고, 침탄시 표면 경도를 증대 및 석출탄화물을 생성시키는 역할을 한다.
The carbon (C) is the most intrusive matrix strengthening element among the chemical components. It forms a carbide by bonding with an element such as chromium (Cr) to improve strength and hardness, increases the surface hardness during carburizing, It is also responsible for creating.

이와 같은 역할을 위하여, 상기 탄소(C)의 함량은 전체 합금강 중량에 대하여, 약 0.1 ~ 0.35 중량%인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 탄소(C)의 함량이 약 0.1 중량% 미만일 경우, 합금강의 강도가 저하되고, 침탄에 의한 경도의 확보가 어려울 수 있다. 반면에 상기 탄소(C)의 함량이 약 0.35 중량% 초과일 경우, 지나친 침탄으로 인해 합금강의 심부 경도가 증가하여 전체 합금강의 인성이 저하되는 문제가 있다.
For such a role, the carbon (C) content is preferably about 0.1 to 0.35% by weight based on the weight of the entire alloy steel. When the content of carbon (C) is less than about 0.1% by weight, the strength of the alloy steel is lowered, and hardness due to carburization may be difficult to secure. On the other hand, when the content of carbon (C) is more than about 0.35% by weight, the core hardness of the alloy steel is increased due to excessive carburization, and the toughness of the entire alloy steel is deteriorated.

(2) 실리콘(Si) 0.1 ~ 2 중량%
(2) 0.1 to 2% by weight of silicon (Si)

상기 실리콘(Si)은 과량 첨가시 침탄을 저해하는 역할을 하지만, 탈산제로서 합금강의 핀홀 형성을 억제하고, 기지에 고용되어 고용강화 효과에 의해 합금강의 강도를 높이고, 탄소(C)의 활동도 등을 증대시키는 역할을 한다.
Although silicon (Si) plays a role of inhibiting carburization when added in excess, silicon (Si) inhibits the formation of pinholes in alloy steel as a deoxidizer and increases the strength of alloy steel by solid- .

이와 같은 역할을 위하여, 상기 실리콘(Si)의 함량은 전체 합금강 중량에 대하여, 약 0.1 ~ 2.0 중량%인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 실리콘(Si)의 함량이 약 0.1 중량% 미만일 경우, 탈산제의 효과가 거의 없으며, 반면에 상기 실리콘(Si)의 함량이 약 2.0 중량% 초과일 경우, 기지의 고용강화 효과가 지나치게 증가하여 성형성 및 침탄성 등을 저하시키는 문제가 있다.
For such a role, the content of silicon (Si) is preferably about 0.1 to 2.0 wt% with respect to the weight of the entire alloy steel. If the content of silicon (Si) is less than about 0.1 wt%, the effect of deoxidizing agent hardly occurs. On the other hand, when the content of silicon (Si) is greater than about 2.0 wt% There is a problem that moldability and needle-like elasticity are deteriorated.

(3) 망가니즈(Mn) 0.1 ~ 1.5 중량%
(3) Manganese (Mn) 0.1 to 1.5 wt%

상기 망가니즈(Mn)는 합금강의 소입성 개선 및 합금강의 강도 등을 향상시키는 역할을 한다. 상기와 같은 역할을 위하여, 상기 망가니즈(Mn)의 함량은 약 0.1 ~ 1.5 중량%인 것이 바람직하다.
The manganese (Mn) serves to improve the ingotability of the alloy steel and the strength of the alloy steel. For such a role, the content of manganese (Mn) is preferably about 0.1 to 1.5% by weight.

여기서, 상기 망가니즈(Mn)의 함량이 약 0.1 중량% 미만일 경우, 충분한 소입성 등을 확보할 수 없는 반면, 상기 망가니즈(Mn)의 함량이 약 1.5 중량% 초과일 경우, 입계산화가 발생하고, 합금강의 기계적 물성이 저하되는 문제가 있다.
If the content of manganese (Mn) is less than about 0.1% by weight, sufficient entanglement can not be ensured. On the other hand, when the content of manganese (Mn) exceeds about 1.5% by weight, And the mechanical properties of the alloy steel are deteriorated.

(4) 크로뮴(Cr) 1.5 ~ 3.0 중량%
(4) 1.5 to 3.0 wt% of chromium (Cr)

상기 크로뮴(Cr)은 합금강의 소입성을 개선하고, 경화능을 부여하는 동시에 합금강의 조직을 미세화하고, 탄소(C)와 반응하여 미세 탄화물을 형성하여 침탄을 촉진시키며, 침탄 시간을 단축시키는 역할을 한다. 또한, 석출탄화물과 시멘타이트의 형성을 증대시킨다.
The chromium (Cr) improves the ingotability of the alloy steel, gives the hardenability, makes the structure of the alloy steel finer, reacts with carbon (C) to form fine carbides to promote carburization, . Further, the formation of precipitated carbide and cementite is enhanced.

이와 같은 역할을 위하여, 상기 크로뮴(Cr)의 함량은 약 1.5 ~ 3.0 중량%인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 크로뮴(Cr)의 함량이 약 1.5 중량% 미만일 경우, 탄화물의 형성 효과가 저감되는 반면, 상기 크로뮴(Cr)의 함량이 약 3.0 중량% 초과일 경우, 합금강의 인성을 저하시키고 입계산화가 발생하는 것은 물론 함량 증가에 따른 효과가 미미하여 제조원가의 상승을 초래하는 문제가 있다.
For such a role, the content of chromium (Cr) is preferably about 1.5 to 3.0% by weight. When the content of chromium (Cr) is less than about 1.5 wt%, the effect of forming carbide is reduced. When the content of chromium (Cr) is more than about 3.0 wt%, the toughness of the alloy steel is lowered, There is a problem that an increase in the production cost is caused due to an insufficient effect due to an increase in the content.

(5) 몰리브데넘(Mo) 0.2 ~ 0.5 중량%
(5) 0.2 to 0.5% by weight of molybdenum (Mo)

상기 몰리브데넘(Mo)은 탄화물 형성을 증대시키고 고온에서 안정성을 증가시키며, 탄소의 활동도를 감소시킨다. 또한, ??칭이나 템퍼링 후 합금강의 경화능 및 인성 등을 향상시키고 취성 저항성을 부여하는 역할을 한다.
The molybdenum (Mo) increases carbide formation, increases stability at high temperatures, and decreases carbon activity. In addition, it has the role of improving curability and toughness of alloying steel after reflowing and tempering and imparting frictional resistance.

이와 같은 역할을 위하여, 상기 몰리브데넘(Mo)의 함량은 약 0.2 ~ 0.5 중량%인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 몰리브데넘(Mo)의 함량이 약 0.2 중량% 미만일 경우, 합금강의 경화능 및 인성 등을 충분히 확보할 수 없는 반면, 상기 몰리브데넘(Mo)의 함량이 약 0.5 중량% 초과일 경우, 합금강의 가공성(절삭성) 및 생산성 등이 저하되는 문제가 있다.
For such a role, the content of the molybdenum (Mo) is preferably about 0.2 to 0.5% by weight. If the content of the molybdenum (Mo) is less than about 0.2 wt%, the hardenability and toughness of the alloy steel can not be sufficiently secured. On the other hand, when the content of molybdenum (Mo) exceeds about 0.5 wt% , There is a problem that the processability (machinability) and productivity of the alloy steel deteriorate.

(6) 니오븀(Nb) 0 중량% 초과 0.07 중량% 이하
(6) From 0 to less than 0.07% by weight of niobium (Nb)

상기 니오븀(Nb)은 질소와 결합하여 질화물 등을 형성하여, 결정립을 미세화 시키고, 재결정 온도를 상승 및 고온 침탄을 용이하게 하여 합금강의 경화능 및 인성 등을 향상시키는 역할을 한다. 이와 같은 역할을 위하여, 상기 니오븀(Nb)의 함량은 0 중량% 초과 약 0.07 중량% 이하인 것이 바람직하다.
The niobium (Nb) binds with nitrogen to form nitrides and the like to refine the crystal grains, increase the recrystallization temperature and facilitate high-temperature carburization, thereby improving the hardenability and toughness of the alloy steel. For such a role, the content of niobium (Nb) is preferably more than 0 wt% and not more than about 0.07 wt%.

여기서, 상기 니오븀(Nb)의 함량이 약 0.07 중량% 초과일 경우, 상기 니오븀(Nb)의 효과가 포화될 뿐만 아니라, 인성의 저하와 가공성 및 생산성 등이 저하되는 문제가 있다. 반면, 상기 니오븀(Nb)이 포함되지 않을 경우, 고온에서 침탄과정을 수행하기가 어렵게 된다.
When the content of niobium (Nb) is more than about 0.07% by weight, the effect of niobium (Nb) is not only saturated but also toughness, workability and productivity are deteriorated. On the other hand, when the niobium (Nb) is not included, it is difficult to perform the carburization process at a high temperature.

(7) 바나듐(V) 0 중량% 초과 0.3 중량% 이하
(7) 0% by weight or more and 0.3% by weight or less vanadium (V)

상기 바나듐(V)은 탄화물과 같은 석출물 등을 형성하고, 석출강화 효과를 통해 기지조직의 강화, 강도 및 내마모성 향상, 결정립을 미세화시키는 역할을 한다. 또한, 탄소의 활동도를 감소 시키는 역할을 한다.
The vanadium (V) forms a precipitate such as carbide and enhances the strength of the base structure, the strength and the wear resistance of the base structure through the precipitation strengthening effect, and refines the crystal grains. It also serves to reduce the activity of carbon.

이와 같은 역할을 위하여, 상기 바나듐(V)의 함량은 0 중량% 초과 약 0.3 중량% 이하인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 바나듐(V)의 함량이 약 0.3 중량% 초과일 경우, 합금강의 인성과 경도 등이 오히려 저하될 수 있는 문제가 있다.
For such a role, the vanadium (V) content is preferably more than 0 wt% and not more than about 0.3 wt%. If the content of vanadium (V) exceeds about 0.3 wt%, the toughness and hardness of the alloy steel may be lowered.

(8) 티타늄(Ti) 0 중량% 초과 0.2 중량% 이하
(8) titanium (Ti) more than 0 wt% and not more than 0.2 wt%

상기 티타늄(Ti)은 탄질화물을 형성함으로써 결정립의 성장을 억제하고 고온 안정성, 강도 및 인성 등을 향상시키는 역할을 한다.
The titanium (Ti) plays a role of suppressing the growth of crystal grains by forming carbonitride and improving high-temperature stability, strength and toughness.

이와 같은 역할을 위하여, 상기 티타늄(Ti)이 함량은 0 중량% 초과 약 0.2 중량% 이하인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 티타늄(Ti)의 함량이 약 0.2 중량% 초과일 경우, 조대 석출물이 형성되고 저온충격성의 저하 및 효과의 포화로 인한 제조비용의 상승 등의 문제가 있다.
For such a role, the titanium (Ti) content is preferably more than 0 wt% and not more than about 0.2 wt%. If the content of titanium (Ti) exceeds about 0.2% by weight, coarse precipitates are formed, and the low-temperature impact resistance is lowered and the manufacturing cost is increased due to saturation of the effect.

(9) 질소(N) 0 중량% 초과 0.015 중량% 이하
(9) more than 0% by weight of nitrogen (N) and not more than 0.015% by weight

상기 질소(N)는 오스테나이트를 안정화시키고, 결정립을 미세화 하며, 합금강의 인장강도, 항복강도 및 연신율 등을 향상시키는 역할을 한다. 다만 불순물형성으로 내구수명이 저하 될 수 있다. 이와 같은 역할을 위하여, 상기 질소(N)의 함량은 0 중량% 초과 약 0.015 중량% 이하인 것이 바람직하다.
The nitrogen (N) serves to stabilize austenite, fine grain, and improve the tensile strength, yield strength and elongation of the alloy steel. However, durability may be degraded due to the formation of impurities. For such a role, the content of nitrogen (N) is preferably more than 0 wt% and not more than 0.015 wt%.

여기서, 상기 질소(N)의 함량이 약 0.015 중량% 이하일 경우, 취성을 유발하고 내구수명 등을 저하시킬 수 있는 문제가 있다.
Here, when the content of nitrogen (N) is about 0.015 wt% or less, there is a problem that brittleness may be caused and durability life may be lowered.

(10) 붕소(B) 0.00002 ~ 0.00005 중량%
(10) Boron (B) 0.00002 to 0.00005 wt%

상기 붕소(B)는 합금강의 경화능, 인장강도, 내충격성 및 강도를 등을 향상시키는 역할을 하며, 부식되는 걸 방지하는 역할을 한다. 다만 용접성이 저하되는 문제가 있다.
The boron (B) serves to improve hardenability, tensile strength, impact resistance and strength of the alloy steel and to prevent corrosion. However, there is a problem that the weldability deteriorates.

이를 위하여 상기 붕소(B)의 함량은 약 0.00002 ~ 0.00005 중량%인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 붕소(B)의 함량이 약 0.00002 중량% 미만일 경우, 합금강의 충분한 경화능을 확보하기 어려운 반면, 상기 붕소(B)의 함량이 약 0.00005 중량% 초과일 경우, 합금강의 인성 및 연성 등을 저하시켜 내충격성 등을 저하시키는 문제가 있다.
For this purpose, the content of the boron (B) is preferably about 0.00002 to 0.00005% by weight. When the content of boron (B) is less than about 0.00002 wt%, it is difficult to secure sufficient hardenability of the alloy steel. On the other hand, when the content of boron (B) exceeds about 0.00005 wt%, toughness and ductility There is a problem that the impact resistance is lowered.

(11) 니켈(Ni) 0.1~0.6 중량%
(11) 0.1 to 0.6% by weight of nickel (Ni)

상기 니켈(Ni)은 내열성과 인성을 향상시키는 역할을 한다. 이와 같은 역할을 위하여, 상기 니켈(Ni)의 함량은 약 0.1 ~ 0.6 중량%인 것이 바람직하다.
The nickel (Ni) serves to improve heat resistance and toughness. For such a role, the content of nickel (Ni) is preferably about 0.1 to 0.6% by weight.

여기서, 상기 니켈(Ni)의 함량이 약 0.1 중량% 미만일 경우, 충분한 내열성과 인성을 확보할 수 없는 반면, 상기 니켈(Ni)의 함량이 약 0.6 중량% 초과일 경우, 합금강의 가공성(절삭성) 및 생산성 등이 저하되는 문제가 있다.
If the content of nickel (Ni) is less than about 0.1 wt%, sufficient heat resistance and toughness can not be secured. On the other hand, when the content of nickel (Ni) exceeds about 0.6 wt%, the workability (machinability) And productivity are deteriorated.

(12) 텅스텐(W) 0 중량% 초과 0.4 중량% 이하
(12) tungsten (W) more than 0 wt% and not more than 0.4 wt%

상기 텅스텐은 석출탄화물을 형성하여, 고온에서 내마모성과 인성을 향상시키는 역할을 한다. 다만, 조직의 성장을 억제하여 스케일 저항성을 저하시키는 역할을 한다.
The tungsten forms a precipitated carbide to improve abrasion resistance and toughness at a high temperature. However, it plays a role of suppressing the growth of the tissue and reducing the scale resistance.

따라서 상기 텅스텐 적절한 역할을 위하여, 상기 텅스텐의 0 중량% 초과 0.4 중량% 이하인 것이 바람직하다. 여기서 텅스텐의 함량이 0.4 중량%를 초과하는 경우 석출탄화물 형성이 과다해지며 인성을 저하시키는 문제가 있다.
Therefore, for proper function of the tungsten, it is preferable that the content of the tungsten is more than 0 wt% and 0.4 wt% or less. If the content of tungsten exceeds 0.4% by weight, the formation of precipitated carbides becomes excessive and the toughness is lowered.

(13) 지르코늄(Zr) 0 중량% 초과 0.01 중량% 이하
(13) Zirconium (Zr) more than 0 wt% and not more than 0.01 wt%

상기 지르코늄은 석출물을 형성하고 질소(N), 산소(O) 및 황(S)을 제거하는 연장시키는 역할을 하지만 비금속물개재물의 크기를 저하시키는 역할도 한다.
The zirconium serves to extend precipitates and remove nitrogen (N), oxygen (O), and sulfur (S), but also acts to reduce the size of non-metallic seal materials.

따라서 상기 지르코늄은 0 중량% 초과 0.01 중량% 이하인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 지르코늄이 0.01 중량%를 초과하면 ZnO2를 형성하고 지르코늄의 효과가 포화로 인한 제조비용이 상승되는 문제를 발생시킨다.
Therefore, it is preferable that the zirconium content is more than 0 wt% and 0.01 wt% or less. If the content of zirconium exceeds 0.01% by weight, ZnO2 is formed and the production cost due to saturation of the effect of zirconium is increased.

(14) 코발트(Co) 0 중량% 초과 5중량% 이하
(14) Cobalt (Co) more than 0 wt% and not more than 5 wt%

상기 코발트는 고온에서 그레인 성장을 억제시켜 소입성이 증대 된다. 또한, 온도가 증대되고 강도가 유지되며 이로 인하여 내마모성이 증대된다. 추가적으로, 가공성 향상에 기여한다. 다만, 상기 코발트는 탄화물을 형성하지 않는 원소이고 내부식성과는 무관한 원소이다.
The cobalt suppresses grain growth at a high temperature, and the ingotability is increased. In addition, the temperature is increased and the strength is maintained, thereby increasing the abrasion resistance. In addition, it contributes to improvement of processability. However, the cobalt is an element that does not form carbide and is an element that is not related to corrosion resistance.

따라서, 상기 코발트는 0 중량% 초과 5중량% 이하인 것이 바람직하다. 여기서, 5 중량%를 초과한다면 탄화물을 형성하는 원소의 역할을 저하시키며 효과가 포화되어 제조비용을 증가 시키는 문제를 발생시킨다.
Therefore, it is preferable that the cobalt is more than 0 wt% and not more than 5 wt%. If it exceeds 5% by weight, the role of the element forming the carbide is lowered, and the effect is saturated, thereby increasing the manufacturing cost.

(15) 이트륨(Y) 0중량% 초과 2중량% 이하
(15) more than 0% by weight and less than 2% by weight of yttrium (Y)

상기 이트륨은 고온에서 안정성을 증대시키는 원소로 고온에서 내열성과 인성이 향상되며, 고온에 노출시 산화와 부식을 방지하는 침투차단 산화물표면을 형성 하게 된다. 또한 내소착성과 내화학성이 우수해진다.
The yttrium is an element that increases stability at high temperature, and improves the heat resistance and toughness at high temperature, and forms an impermeable barrier oxide surface that prevents oxidation and corrosion when exposed to high temperatures. Further, the resistance to sintering and chemical resistance is excellent.

따라서, 상기 이트륨은 0중량% 초과 2중량% 이하인 것이 바람직하다. 여기서 상기 이트륨이 2 중량%를 초과하면 타 원소의 역할을 방해할 뿐만 아니라 용접성이 저하되고 제조비용이 상승되는 문제가 발생하게 된다.
Therefore, it is preferable that the yttrium is more than 0 wt% and not more than 2 wt%. If the content of yttrium is more than 2% by weight, it interferes with the role of the other element, and the weldability decreases and the manufacturing cost increases.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 침탄 합금강은 경도, 강도, 인성, 피로강도, 피로수명 등이 우수하여, 자동차 부품 등에 적용되는 것이 바람직하며, 특히 자동 또는 수동 변속기 등에 적용되는 것이 보다 바람직하며, 그 중에서 케리어, 에뉼러스 기어, 기어, 샤프트류 또는 싱크로 허브 등에 적용되는 것이 가장 바람직하다.
The carburized alloy steel according to the present invention having such a constitution is excellent in hardness, strength, toughness, fatigue strength, fatigue life and the like, and is preferably applied to automobile parts and the like, more preferably applied to an automatic or manual transmission, Among them, it is most preferable to be applied to a carrier, an annulus gear, a gear, a shaft type or a synchro hub.

이하, 또 다른 관점에서 본 발명은 내구성이 향상된 침탄 합금강의 제조방법에 관한 것이다.
Hereinafter, from another viewpoint, the present invention relates to a method of manufacturing a carburized alloy steel having improved durability.

본 발명에 따른 내구성이 향상된 침탄 합금강은 공지의 기술을 참조하여 당업자가 적절히 제조할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명에 따른 내구성이 향상된 침탄 합금강의 제조방법은 상기 침탄용 합금강의 소재를 혼합하는 단계; 상기 합금강을 약 930 ~ 980 ℃에서 약 1.6 ~ 4 시간 동안 침탄 열처리하는 단계; 상기 침탄 열처리된 합금강을 약 80 ~ 120 ℃로 오일 ??칭하는 단계; 및 상기 오일 ??칭된 합금강을 약 150 ~ 200 ℃에서 약 1 ~ 3 시간 동안 템퍼링하는 단계; 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.
Carburized alloy steels having improved durability according to the present invention can be suitably manufactured by those skilled in the art with reference to known techniques. More particularly, the present invention provides a method of manufacturing a carburized alloy steel having improved durability, comprising the steps of: mixing the material of the carburized alloy steel; Carburizing the alloy steel at about 930 to 980 캜 for about 1.6 to 4 hours; Oiling the carburized heat-treated alloy steel to about 80 to 120 캜; And tempering the oiled alloy steel at about 150 to 200 DEG C for about 1 to 3 hours; And the like.

상기 침탄용 합금강의 소재를 혼합하는 단계는 전술한 바대로, 탄소(C), 실리콘(Si), 망가니즈(Mn), 크로뮴(Cr), 몰리브데넘(Mo), 니오븀(Nb), 바나듐(V), 니켈(Ni), 티타늄(Ti), 질소(N), 붕소(B)에 텅스텐(W), 지르코늄(Zr), 코발트(Co), 이트륨(Y) 중에서 선택된 어느 하나 이상의 원소를 추가하여 혼합할 수 있다.
As described above, the step of mixing the material for the carburizing alloy steel may be carried out by mixing carbon, silicon, manganese, chromium, molybdenum, niobium, vanadium, (W), zirconium (Zr), cobalt (Co), and yttrium (Y) is added to the metal (V), nickel (Ni), titanium (Ti), nitrogen It can be further mixed.

여기서, 상기 침탄 열처리 단계에서, 상기 열처리 온도가 약 930 ℃ 미만일 경우, 열처리 시간이 증가하므로 생산성이 저감되며, 상기 열처리 시간이 약 1.6 시간 미만일 경우, 탄소(C)의 공급, 주입 및 확산되는 시간이 짧아 침탄이 충분하게 되지 않는 문제가 있다.
When the heat treatment temperature is less than about 930 ° C., the heat treatment time is increased and the productivity is reduced. When the heat treatment time is less than about 1.6 hours, the time during which carbon (C) is supplied, There is a problem that the carburization is not sufficient.

반면에 상기 열처리 온도가 약 980 ℃ 초과일 경우, 합금강의 재결정 발생으로 기계적 물성의 저하가 일어날 수 있으며, 상기 열처리 시간이 약 4 시간 초과일 경우, 과침탄의 발생과 열변형이 우려될 뿐만 아니라, 제조비용이 상승하는 문제가 있다.
On the other hand, when the heat treatment temperature is higher than about 980 DEG C, recrystallization of the alloy steel may cause deterioration of mechanical properties. If the heat treatment time is more than about 4 hours, , There is a problem that the manufacturing cost increases.

또한, 상기 오일 ??칭단계에서 오일 ??칭 온도가 약 80 ℃ 미만이거나, 상기 템퍼링 단계에서, 상기 템퍼링 온도가 약 150 ℃ 미만일 경우, 잔류 오스테나이트 미형성으로 합금강의 인성 확보가 어려울 수 있으며, 상기 템퍼링 시간이 약 1시간 미만일 경우, 취성의 완화가 부족해지고 소재편차가 심해지며 인성의 확보가어려워진다.
Also, if the oil-forming temperature is less than about 80 ° C in the oil-forming step, or the tempering temperature is less than about 150 ° C in the tempering step, it may be difficult to secure the toughness of the alloy steel due to the formation of residual austenite If the tempering time is less than about 1 hour, the embrittlement is not relieved, the material deviation becomes worse, and the toughness becomes difficult to secure.

반면, 상기 오일 ??칭 온도가 약 120 ℃ 초과이거나, 상기 템퍼링 온도가 약 200 ℃ 초과일 경우, 급랭 과정 중 잔류 오스테나이트의 증가로 합금강의 피로특성 등이 저하될 뿐만 아니라, 상기 템퍼링 시간이 약 3 시간 초과일 경우, 합금강의 경도의 급저하로 내구수명 등의 향상이 어려울 수 있다.
On the other hand, when the oil temperature is higher than about 120 ° C. or the tempering temperature is higher than about 200 ° C., the fatigue characteristics of the alloy steel are lowered due to an increase in retained austenite during the quenching process, In the case of exceeding about 3 hours, it may be difficult to improve the durability life due to the rapid decrease of the hardness of the alloy steel.

이하, 또 다른 관점에서 본 발명은 내구성이 향상된 침탄 합금강을 이용하여 제조한 자동차용 변속기에 관한 발명이다.
Hereinafter, from another viewpoint, the present invention relates to an automotive transmission manufactured using a carburized alloy steel having improved durability.

본 발명에 따른 내구성이 향상된 침탄 합금강을 이용하여 제조한 자동차용 변속기는 공지의 기술을 참조하여 당업자가 적절히 제조할 수 있다. 보다 자세하게는 상기 침탄 합금강을 이용하여 자동차용 변속기를 제조할 경우, 해당 소재의 고강도화를 가능하게 하여, 박육화 및 약 20 %의 경량화 등을 통해, 자동차 설계의 자유도를 확보하고, 제조원가를 절감할 수 있는 효과가 있다. 따라서, 차량의 내구성을 증가시키고, 자동차의 경량화를 가능하게 하여 연비를 증가시키고 환경오염을 방지하는 효과가 있다.
The automotive transmission manufactured using the carburized alloy steel having improved durability according to the present invention can be suitably manufactured by those skilled in the art with reference to known techniques. More specifically, when manufacturing the automotive transmission using the carburized alloy steel, it is possible to increase the strength of the material, to reduce the thickness of the automobile transmission, and to reduce the weight of the automobile by about 20% There is an effect. Accordingly, it is possible to increase the durability of the vehicle and to reduce the weight of the automobile, thereby increasing the fuel consumption and preventing environmental pollution.

[실시예]
[Example]

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are merely illustrative of the present invention and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these embodiments.

본 발명에 따른 내구성이 향상된 침탄 합금강의 물성을 비교하기 위하여 하기 표 1에 기재된 바와 같은 성분을 갖고, 하기 표 2에 기재된 침탄 온도 및 시간, ??칭 오일의 온도, 템퍼링 온도 및 시간 조건이 적용된 비교예 및 실시예를 제조하였다.
In order to compare the physical properties of the carburized alloy steel with improved durability according to the present invention, the carburizing temperature and time, the temperature of the quenching oil, the tempering temperature, and the time conditions described in Table 2 below were applied Comparative Examples and Examples were prepared.

구분division 단위unit 비교예1Comparative Example 1 비교예2Comparative Example 2 비교예3Comparative Example 3 비교예4Comparative Example 4 비교예5Comparative Example 5 실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 실시예4Example 4 CC 중량%weight% 0.190.19 0.200.20 0.220.22 0.340.34 0.170.17 0.330.33 0.180.18 0.290.29 0.190.19 SiSi 중량%weight% 0.630.63 0.620.62 0.630.63 0.520.52 1.851.85 0.550.55 1.861.86 0.540.54 1.781.78 MnMn 중량%weight% 0.650.65 0.610.61 0.580.58 0.710.71 1.211.21 0.780.78 1.231.23 0.750.75 1.221.22 CrCr 중량%weight% 2.062.06 3.643.64 3.733.73 1.341.34 0.610.61 1.381.38 0.630.63 1.221.22 0.860.86 NiNi 중량%weight% -- -- -- 0.150.15 0.570.57 0.120.12 0.590.59 0.170.17 0.690.69 MoMo 중량%weight% 0.380.38 -- 0.160.16 0.230.23 0.440.44 0.210.21 0.470.47 0.240.24 0.480.48 NbNb 중량%weight% 0.0290.029 0.0260.026 0.0250.025 0.0240.024 0.0670.067 0.0220.022 0.0660.066 0.0260.026 0.0640.064 VV 중량%weight% -- -- -- 0.160.16 0.440.44 0.130.13 0.470.47 0.150.15 0.440.44 TiTi 중량%weight% -- 0.00180.0018 -- 0.150.15 0.450.45 0.180.18 0.460.46 0.190.19 0.450.45 BB 중량%weight% -- 0.0130.013 -- 0.0000130.000013 0.0000420.000042 0.0000460.000046 0.0000260.000026 0.0000460.000046 0.00250.0025 NN 중량%weight% 0.00760.0076 0.00670.0067 0.00830.0083 0.00670.0067 0.00620.0062 0.0060.006 0.00530.0053 0.0060.006 0.00530.0053 WW 중량%weight% -- -- -- 0.210.21 0.130.13 0.220.22 0.150.15 0.250.25 0.350.35 ZrZr 중량%weight% -- -- -- 0.0030.003 0.0050.005 0.0040.004 0.0070.007 0.0050.005 0.0060.006 CoCo 중량%weight% -- -- -- 5.155.15 -- -- -- 4.924.92 -- YY 중량%weight% -- -- -- -- 2.132.13 -- -- -- 1.861.86

상기 표 1은 종래 합금강에 따른 비교예 1 내지 비교예 3의 구성성분 및 함량과 본 발명에 따른 실시예 1 및 실시예 2의 구성성분 및 ?t랑을 비교한 표이다.
Table 1 is a table comparing the constituent components and contents of Comparative Examples 1 to 3 according to conventional alloy steels and the constituents of Examples 1 and 2 according to the present invention.

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 표 2는 상기 표 1의 구성성분 및 함량을 갖는 비교예 1 내지 3과 실시예 1 및 2의 제조 조건 중, 침탄 온도와 시간, ??칭 오일의 온도 및 템퍼링 온도와 시간을 비교한 표이다. 여기서 상기 비교예 1 내지 3과 실시예 1 및 2 모두 본 발명에 따른 침탄온도와 시간, ??칭 오일의 온도 그리고 템퍼링 온도와 시간을 만족하였다.
Table 2 is a table comparing the carburization temperature and time, the temperature of the quenching oil, and the tempering temperature and time in the manufacturing conditions of Comparative Examples 1 to 3 having the components and contents in Table 1 and Examples 1 and 2 to be. Here, in Comparative Examples 1 to 3 and Examples 1 and 2, the carburization temperature and time according to the present invention, the temperature of the quenching oil, and the tempering temperature and time were satisfied.

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 표 3은 상기 표 1의 구성성분 및 함량을 갖는 비교예 1 내지 3과 실시예 1 및 2를 표 2의 조건에 따라 제조한 후 표면경도, 심부경도, 인장강도, 항복강도, 침탄 깊이, 충격치, 회전굽힘강도, 접촉피로수명, 석출물 분율 및 마르텐사이트 분율를 비교한 표이다.
Table 3 shows the surface hardness, the depth hardness, the tensile strength, the yield strength, the carburization depth, the tensile strength, the tensile strength, the tensile strength, and the tensile strength after the Comparative Examples 1 to 3 and the Examples 1 and 2, The impact strength, the rotational bending strength, the contact fatigue life, the precipitate fraction and the martensite fraction.

상기 표면경도와 심부경도는 KS B 0811 측정법에 따라, 마이크로 비커스 경도계를 이용하여 측정하였으며, 상기 회전굽힘강도는 KS B ISO 1143 측정법에 따라, 최대굴곡모멘트 약 20 kgfm, 회전수 약 200 ~ 3000 RPM, 최대하중 약 100 kg 이내 및 전기 3상, 220V, 7kW의 조건으로, 직경 약 4 mm의 표준선경을 사용하여 회전 굽힘 피로시험기을 통해 L10 수명을 측정하였다.
The surface hardness and core hardness were measured using a micro Vickers hardness meter according to the KS B 0811 measurement method and the rotational bending strength was measured according to KS B ISO 1143 using a maximum flexural moment of about 20 kgfm and a rotation speed of about 200 to 3000 RPM , A maximum load of about 100 kg, and an electric three-phase, 220 V, and 7 kW, using a standard wire diameter of about 4 mm in diameter, using a rotary bending fatigue tester.

상기 L10 수명은 시편의 정격피로수명으로서, 시편의 약 10 % 가 손상될 때까지의 회전굽힘 피로시험기의 총 회전수를 의미한다. 또한, 상기 접촉피로는 면압 약 332 kg/㎟, 윤활유 온도 약 80 ℃ 및 윤활유량 약 1.2 l/min의 조건의 접촉피로심험장치를 이용하여 시편에 균열이 얼어나기 전까지 접촉피로 시험용 롤러의 회전수를 측정하였다.
The L10 lifetime is the rated fatigue life of the specimen, which means the total number of revolutions of the rotational bending fatigue tester until about 10% of the specimen is damaged. The contact fatigue was measured using a contact fatigue tester under the conditions of a surface pressure of about 332 kg / mm 2, a lubricating oil temperature of about 80 캜, and a lubricating oil amount of about 1.2 l / min until the cracks freeze on the specimen. Were measured.

상기 표면경도와 심부경도의 경우 상기 실시예 1, 2, 3 및 4가 비교예들 보다 모두 높은 값을 나타내었으며, 인장강도와 항복강도의 경우, 실시예의 값이 비교예보다 높았다. 침탄의 깊이 역시 실시예가 비교예보다 깊었을 뿐만 아니라, 충격치, 회전굽힘강도 및 접촉피로수명 역시 실시예가 비교예보다 향상되었다. 또한, 석출물과 마르텐사이트의 분률이 모두 향상된 것을 확인 할 수 있다.
In the case of surface hardness and core hardness, Examples 1, 2, 3 and 4 exhibited higher values than Comparative Examples. In the case of tensile strength and yield strength, the values of Examples were higher than those of Comparative Examples. The depth of the carburization was not only deeper than that of the comparative example but also the impact value, the rotational bending strength and the contact fatigue life were also improved as compared with the comparative example. It is also confirmed that the fraction of the precipitate and the martensite are both improved.

따라서, 본 발명에 따른 실시예가 비교예보다 표면경도는 약 10 %, 심부경도는 약 12 %, 인장강도와 항복강도는 각각 약 5 %, 침탄 깊이는 약 7%, 충격치는 약 52 %, 회전굽힘강도는 약 24 % 및 접촉피로수명은 약 72 % 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.
The tensile strength and the yield strength are about 5%, the carburizing depth is about 7%, the impact value is about 52%, the rotation speed is about 10%, the core hardness is about 12% The bending strength was about 24% and the contact fatigue life was about 72%.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
Although the present invention has been described in connection with the specific embodiments of the present invention, it is to be understood that the present invention is not limited thereto. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents. Various modifications and variations are possible.

Claims (13)

전체 합금강 중량에 대하여, 철(Fe)을 주 성분으로 하여 탄소(C) 0.1 ~ 0.35 중량%, 실리콘(Si) 0.1 ~ 2.0 중량%, 망가니즈(Mn) 0.1 ~ 1.5 중량%, 크로뮴(Cr) 0.5 ~ 1.5 중량%, 몰리브데넘(Mo) 0.2 ~ 0.5 중량%, 니오븀(Nb) 0 중량% 초과 0.07 중량% 이하, 니켈(Ni) 0.1 ~ 0.6 중량%, 바나듐(V) 0 중량% 초과 0.5 중량% 이하, 티타늄(Ti) 0 중량% 초과 0.5 중량% 이하, 질소(N) 0 중량% 초과 0.015 중량% 이하 및 붕소(B) 0.00002 ~ 0.00005 중량%인 것을 포함하는 침탄 합금강.
(C), 0.1 to 2.0% by weight of silicon (Si), 0.1 to 1.5% by weight of manganese (Mn), 0.1 to 1.5% by weight of chromium (Cr) 0.5 to 1.5 wt% of molybdenum (Mo), 0.2 to 0.5 wt% of molybdenum (Mo), 0 to 0.07 wt% of niobium (Nb), 0.07 wt% or less of nickel, 0.1 to 0.6 wt% By weight or less, titanium (Ti) in an amount of more than 0% by weight but not more than 0.5% by weight, nitrogen (N) in an amount of more than 0% by weight and not more than 0.015% by weight and boron (B) in an amount of 0.00002 to 0.00005% by weight.
제1항에 있어서,
텅스텐(W)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 침탄 합금강.
The method according to claim 1,
Further comprising tungsten (W).
제2항에 있어서,
상기 텅스텐(W)은 0 중량% 초과 0.4 중량%이하인 것을 특징으로 하는 침탄 합금강.
3. The method of claim 2,
And the tungsten (W) is more than 0 wt% and 0.4 wt% or less.
제1항에 있어서,
지르코늄(Zr)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 침탄 합금강.
The method according to claim 1,
Zirconium (Zr). ≪ / RTI >
제 4항에 있어서,
상기 지르코늄(Zr)은 0 중량% 초과 0.01 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 침탄 합금강.
5. The method of claim 4,
Wherein the zirconium (Zr) is present in an amount of more than 0% by weight but not more than 0.01% by weight.
제 1항에 있어서,
코발트(Co)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 침탄 합금강.
The method according to claim 1,
Further comprising cobalt (Co).
제 6항에 있어서,
상기 코발트(Co)은 0 중량% 초과 5 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 침탄 합금강.
The method according to claim 6,
Wherein the cobalt (Co) is more than 0 wt% and not more than 5 wt%.
제 1항에 있어서,
이트륨(Y)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 침탄 합금강.
The method according to claim 1,
Further comprising yttrium (Y).
제 8항에 있어서,
상기 이트륨(Y)은 0 중량% 초과 2 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 침탄 합금강.
9. The method of claim 8,
Wherein the yttrium (Y) is more than 0 wt% and not more than 2 wt%.
제 1항에 있어서,
텅스텐(W), 지르코늄(Zr), 코발트(Co) 또는 이트륨(Y) 중에서 어느 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 침탄 합금강.
The method according to claim 1,
Further comprising at least one of tungsten (W), zirconium (Zr), cobalt (Co), and yttrium (Y).
제 10항에 있어서,
상기 텅스텐(W)은 중량% 초과 0.4 중량%이하, 상기 지르코늄(Zr)은 0 중량% 초과 0.01 중량% 이하, 상기 코발트(Co)는 0 중량% 초과 5 중량% 이하 및 상기 이트륨(Y)은 0 중량% 초과 2 중량% 이하인 것을 특징으로 하는 침탄 합금강.


11. The method of claim 10,
Wherein the tungsten (W) is more than 0.4 wt%, the zirconium (Zr) is more than 0 wt% and not more than 0.01 wt%, the cobalt (Co) is more than 0 wt% And more than 0% by weight and not more than 2% by weight.


제 1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 침탄용 합금강의 소재를 혼합하는 단계;
상기 합금강을 880 ~ 940 ℃에서 1.5 ~ 2 시간 동안 침탄 열처리하는 단계;
상기 침탄 열처리된 합금강을 80 ~ 120 ℃로 오일 ??칭하는 단계; 및
상기 오일 ??칭된 합금강을 170 ~ 200 ℃에서 1 ~ 3 시간 동안 템퍼링하는 단계;을 포함하는 것을 특징으로 하는 침탄 합금강의 제조방법.
11. A method of manufacturing a carburized alloy steel, comprising the steps of: mixing a material for an alloy steel for carburization of any one of claims 1 to 11;
Carburizing the alloy steel at a temperature of 880 to 940 캜 for 1.5 to 2 hours;
Oiling the carburized heat-treated alloy steel at 80 to 120 ° C; And
And tempering the oil-alloyed steel at 170 to 200 ° C for 1 to 3 hours.
제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항의 침탄 합금강으로 제조된 자동차용 변속기.
11. An automotive transmission made of the carburized alloy steel according to any one of claims 1 to 11.
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