KR890003401B1 - High strength low carbon dual phase steel rods and wires and process for making same - Google Patents
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Abstract
Description
제 1 도는 냉간 인발하기전의 전형적인 저탄소 이중상의 페라 이트-마르텐사이트의 마이크로조직을 나타낸 현미경도.1 is a micrograph showing the microstructure of a typical low carbon double phase ferrite-martensite before cold drawing.
제 2 도는 본 발명에 따른 이중상의 강에서 강력한 이차상을 구성하는 전위망(dislocated lath)마르텐사이트조직의 전자현미경도.2 is an electron micrograph of a dislocated lath martensite structure constituting a strong secondary phase in a double phase steel according to the present invention.
제 3 도는 본 발명에 따른 이단 마이크로조직의 강선에 대한 냉간인발공정과 어느 한 특허공정에 따른 퍼얼라이트 강의인발공정사이의 전형적인 차이를 예시한 도표이다.3 is a diagram illustrating a typical difference between a cold drawing process for a steel wire of a two-stage microstructure according to the present invention and a pearlite steel drawing process according to one patent process.
본 발명은 이중상의 강을 냉간인발하여 고장력, 고연성 저탄소의 강봉 및 강선을 제조하는 공정에 관한 것이다. 여기서, "이중상 강"이란, 마르텐사이트와 베이나이트 및 잔류오오스테이니트 등과 같은 분산된 이차상을 가진 페라이트기지를 얻기위해서 연속소둔이나 배치소둔, 또는 통상의 열간압연공정을 거치게 되는 종류의 강을 말한다. 이차상을 퍼얼라이트 강봉이나 강선 등에서 볼수 있는 경하며, 비변형성 탄화물상(Carbide phase)과는 다른 강하고 단단하며 변형성인 상이 되도록 제어된다.The present invention relates to a process for producing high strength, high ductility low carbon steel bars and steel wires by cold drawing dual phase steels. Here, "double phase steel" refers to a type of steel subjected to continuous annealing, batch annealing, or a conventional hot rolling process to obtain ferrite bases having dispersed secondary phases such as martensite and bainite and residual austenite. Say. The secondary phase is hard to be seen in a pearlite rod or steel wire, and is controlled to be a strong, hard and deformable phase different from the unmodified carbide phase.
이것은 적당히 분산되어서, 열처리방치(as-heat-treated)상태에서 강도에 실절적인 기여를 할 수 있고, 또 강선 인발도중의 가공경화를 높일수 있도록, 예를들어 10%이상의 충분한 용적분율을 가져야 한다. 이중상 마이크로조직을 발달시키는 데에는 여러가지의 열처리방법이 이용되며, 각각의 조직형태는 적용된 특정 열처리 방법에 따르게 된다. 한좋은 방법으로서 중간 담금질법(intermediate quench method)이 있는데, 이 방법은 예를 들어 두상 α+γ영역에서 소둔하고 페라이트 마르텐사이트 조직까지 담금질하기전에, 오오스테나이트화하여 100% 마르텐사이트까지 담금지 시키게되는 방법이다.It must be adequately dispersed and have a sufficient volume fraction of, for example, 10% or more in order to make a substantial contribution to strength in an as-heat-treated state and to increase the work hardening during wire drawing. Various heat treatment methods are used to develop the dual phase microstructures, and each tissue type depends on the specific heat treatment method applied. One good method is the intermediate quench method, which is, for example, annealed to 100% martensite before being annealed in the head phase α + γ region and quenched to ferrite martensite tissue. This is how it is done.
본 발명은 나아가서, 본 발명의 공정에 따라 제조되는 고장력 고연성 강봉 및 강선에도 관련된다. 강선은 케니블이나 체인, 스프링 등과 같이 많은 요도로 쓰인다. 이것은 또한 강철띠 및 심봉 등에도 쓰이며, 강 스트랜드(Strand)는 강선의 인장 강도를 높이기위하여 멀티스탠드 전성 등에도 이용된다. 이러한 사용예에서, 직경은 0.127mm에서 6.35mm 이상까지, 그리고 강도는 소직경인 경우,1722.5m pa에서부터 2756mpa 정도까지의 범위에 해당된다. 이 모든 사용예에서, 요구되는 직경으로 가능한 한 높은 인장강도와 연성을 가진 강선을 제공한다는 것은 중요한 일이다.The invention further relates to high tensile high ductility steel bars and steel wires produced according to the process of the invention. Steel wires are used for many urine, such as knives, chains, and springs. It is also used for steel strips and mandrels, and steel strands are also used for multi-stand malleability, etc. to increase the tensile strength of steel wires. In this use, the diameter ranges from 0.127 mm to 6.35 mm or more, and the strength ranges from 1722.5 m pa to 2756 mpa for small diameters. In all these uses, it is important to provide a steel wire with the highest tensile strength and ductility as high as possible in the required diameter.
고장력 고연성의 강선을 제조하는 가장 오래되고 광범위한 방법은, 공정복합 퍼얼타이트 강(eutectic composition pearlitic steel)으로 특허되어 있다. 이 방법은 복잡하고 또 경비가 비싸다. 이벙법의 또 다른 결점은, 주어진 강도치로 제조할 수 있는 최대 직경의 내재적인 한계이다.The oldest and most extensive method of producing high tensile high ductility steel wires is patented eutectic composition pearlitic steel. This method is complicated and expensive. Another drawback of this method is the inherent limitation of the maximum diameter that can be produced at a given strength value.
그러므로, 고장력 강선 및 강봉을 제조하는데 있어서 한층 경제적일 뿐 아니라, 이미 알려진 방법보다도 더 우수한 인장강도와 연성을 갖춘 강선 및 강봉을 만들필요가 있다. 본 발명은, 비교적 간단한 성분을 중간소둔이나 특허된 열처리를 거치지 않고 단일의 멀티패스(multipass)동작으로 냉간인발하여 강선이나 강봉등을 제조하는 공정으로서, 이미 특허된 퍼얼라이강의 제조방법에 대체시키고자 한다. 이방법은 열처리 과정을 없앰으로써, 제조비를 줄일 수있다.Therefore, there is a need to make steel wires and rods that are not only more economical in producing high tensile steel wires and rods, but also have better tensile strength and ductility than known methods. The present invention is a process of cold drawing a relatively simple component in a single multipass operation without undergoing an intermediate annealing or a patented heat treatment to manufacture steel wire or steel rods, and replacing the already patented method for manufacturing a steel sheet. Let's do it. This method can reduce the manufacturing cost by eliminating the heat treatment process.
냉간 인발공정은 높은 초기강도와 높은 연성, 빠른 가공경화, 그리고 양호한 냉간가공성등을 갖춘 마이크로조직 및 형태의 저합 금강조성을 필요로한다. 이 강은 중간소둔이나 특허된 열처리방법을 취하지 않고도, 필요한 직경과 강도 및 연성을 갖추도록 냉간인발된수 있어야 한다.Cold drawing processes require microstructure and form low alloyed steels with high initial strength, high ductility, fast work hardening and good cold workability. This steel shall be cold drawn to provide the required diameter, strength and ductility without the use of intermediate annealing or patented heat treatment methods.
한층 더 높은 기계적 성질을 가지도록 개발된 화학조성을 갖는 특정그룹의 강으로는, 고장력 저합금(HSLA)강이 있다. 이 강은 강화성분으로서, 용접성 및 연성에 필요한 적당한 양의 탄소를 포함하고 있다. 이러한 강을 특징짓는 기계적 성질을 얻기 위해서는 여러가지의 합금탄화물 형성재(alloy carbide former)가 첨가된다. 그러나, 강선 및 강봉이 쓰이는 많은 사용용도에 필요한 고장력 및 고연성은 HSLA강을 이용해서는 얻어질 것 같지않다.One particular group of steels with chemical compositions developed to have higher mechanical properties are high-strength low alloy (HSLA) steels. The steel contains, as a reinforcing component, an appropriate amount of carbon necessary for weldability and ductility. Various alloy carbide formers are added to obtain the mechanical properties that characterize these steels. However, the high tensile strength and high ductility necessary for many applications where steel wires and rods are used is unlikely to be obtained using HSLA steel.
저탄소강의 성질을 지배하는 요소는 주로 그 탄소함량과 마이크로조직이며, 두번째로는 잔류합금원소(residual alloy)이다. 일반적으로, 저탄소강은 규소, 망간 또는 이들의 복합성분 등을 포함한다. 덧붙여, 바나듐, 크롬, 니요붐, 몰리브덴 등의 탄화물 형성재 등이 첨가될 수도 있다.The factors that govern the properties of low carbon steels are mainly their carbon content and microstructure, and secondly, residual alloys. Generally, low carbon steels include silicon, manganese or composites thereof. In addition, carbide-forming materials such as vanadium, chromium, niyoboom and molybdenum may be added.
연 페라이트기지에 분산된 강한 이차상을 특징으로 하는 저탄소 이중상 마이크로조직의 강은 고장력강선에 필요한 인장강도 및 연성 그리고 유연성과 직경 등을 맞족시킬수 있게 된다. 더구나, 이것은 특허된 열처리나 중간열처리없이도 냉간 인발할 수 있는 냉간 가공성을 얻을 수 있게 해준다. 특히, 1978년 1월 10일자 미국특허공보제 4,067,756호에 제시된 저탄소 이단페라이트-말텐사이트강은 본 발명에 관심을 주게된는데, 그 이유는 이것도 고장력 고연성을 가지며 또 값싼 요소들로 이루어져 있기 때문이다. 그러나, 통상적으로 제조되기 때문에, 이것은 대부분의 고장력 강선이 요구하는 인장강도보다 많이 낮은 827mpa 정도의 인장강도밖에 가지지 못한다.Low carbon double-phase microstructured steels with strong secondary phases dispersed in soft ferrite bases are able to meet the tensile strength and ductility required for high tensile steel, flexibility and diameter. Moreover, this makes it possible to obtain cold workability which can be cold drawn without the patented heat treatment or intermediate heat treatment. In particular, the low carbon double ferritic-martensitic steel presented in U.S. Patent Publication No. 4,067,756, filed Jan. 10, 1978, is of interest to the present invention, because it also has high tensile ductility and inexpensive elements. to be. However, because it is usually manufactured, it has only a tensile strength of about 827 mpa, which is much lower than the tensile strength required by most high tensile steel wires.
본 발명의 방법은 적어도 827mpa의 인장강도를 가지게 되는 고장력 강선을 제공한다. 이 인장강도는 범위는 827mpa에서 2687mpa 정도가 되나, 약2756mpa을 얻을 수도 있따. 따라서, 본 발명의 목적은, 요구되는 직경에서 향상된 인장강도, 연성 및 유연성을 가지는 강선 및 강봉을 제조하며, 또 고장력 고연성 강선 및 강봉을 제조하는 향상된 공정을 제공함에 있다.The method of the present invention provides a high tensile steel wire that has a tensile strength of at least 827 mpa. This tensile strength ranges from 827 mpa to 2687 mpa, but may be about 2756 mpa. Accordingly, it is an object of the present invention to provide an improved process for producing steel wires and bars having improved tensile strength, ductility and flexibility at the required diameter, and also for producing high tensile high ductility steels and bars.
본 발명의 또다른 목적은, 이중상의 강을, 중간소둔이나 특허된 열처리를 필요하지 않고, 요구되는 강도 및 연성을 가지도록, 또 그럼으로써 강선직경의 선택에 유동성을 부여할 수 있도록 냉간 인발하는 단계를 포함하는, 고장력 고연성 강선 및 강봉제조공정을 제공함에 있다. 본 발명의 또다른 목적은 퍼얼라이트 강선을 제조하기 위해서 사용하는 중간단계를 없앰으로써, 공정의 복잡성 및 경비, 그리고 에너지 소비량 등을 줄일 수 있는, 고장력 고연성 강선 및 강봉 제조 공정을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to cold draw a dual phase steel so that it does not require intermediate annealing or patented heat treatment, but has the required strength and ductility, and thereby gives fluidity to the selection of the steel wire diameter. Provided is a high tensile high ductility steel wire and steel rod manufacturing process comprising the step. Still another object of the present invention is to provide a high-strength high-ductility steel wire and steel rod manufacturing process that can reduce the complexity, cost, and energy consumption of the process by eliminating the intermediate step used to manufacture the pearlite steel wire.
본 발명의 또다른 목적은, 초기 마이크로조직의 선택 및 마이크로조직에 대한 적당한 열처리 조작에 따라, 마지막 강선 및 강봉의 직경과 연성, 강도등을 넓은 영역에 걸쳐 변화시킬 수 있도록 다양하게 적용될 수 있는, 고장력 강선 및 가봉 제조공정을 제공함에 있다. 본 발명의 또 다른 목적은, 적어도 827mpa의 인장강도를 가지는 고장력 고연성 강선 및 강봉을 제공함에 있다. 본발명의 다른 여러목적 및 잇점들은 첨부된 도면에 따라 상술함으로써 명백해질 것이다.Another object of the present invention, according to the selection of the initial microstructure and the appropriate heat treatment operation for the microstructure, can be variously applied to change the diameter, ductility, strength, etc. of the last steel wire and steel rod over a wide range, To provide high tensile steel wire and gabon manufacturing process. It is still another object of the present invention to provide a high tensile high ductility steel wire and steel rod having a tensile strength of at least 827 mpa. Other objects and advantages of the invention will be apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.
일반적으로, 본 발명은 고장력 고연성 및 저탄소 강선 및 강봉과 그 제조공정에 관한 것이다. 본 공정은 저탄소 이중상의 강을, 단일 멀티패스작동에 의하여, 요구되는 직경으로 냉간인발 하는것을 포함한다. 이러한 강은, 약 99.9% 까지의 단면적수축을 할수 있는 충분한 냉간가공성을 갖춘 마이크로조직 및 형태와, 연 페라이트기지내에 분산된 강한 이차상으로 구성되는 이단 마이크로조직을 특징으로 한다.In general, the present invention relates to high tensile high ductility and low carbon steel wires and steel rods and their manufacturing processes. The process involves cold drawing a low carbon dual phase steel to the required diameter by a single multipass operation. These steels are characterized by a two-stage microstructure consisting of a microstructure and form with sufficient cold workability capable of shrinkage of up to about 99.9% and a strong secondary phase dispersed in a soft ferrite base.
본 발명의 한 구체형은, 제 1 도에 예시된 대로, 한 적당한 이단페라이트, 마르텐사이트 마이크로조직을 특징으로 하는 강으로 부터 제조된 고장력 고연성 저탄소 강선 및 강봉과 그 제조공정이다. 본 공정은 단일 벌티패스작동에 의하여 이단페라이트-마르텐사이트강을 필요한 직경으로 냉간인발하는 단계를 포함한다. 이단페라이트-마르텐사이트 마이크로조직을 가진 고장력 강에서는, 강력한 변형성의 이차상이 주로 마르텐사이트로 구성되지만, 베이나니트나 잔류 오오스테나이트 등을 함유할 수도 있다. 이 강력한 이차상은 연 페라이트기지에 분산되어 있는데, 마르텐사이트는 그 강에 강성을 부여하며, 페라이트는 연성을 부여하게 된다.One embodiment of the present invention is a high tensile high ductility low carbon steel wire and steel rod made from steel characterized by a suitable double-ferrite, martensitic microstructure, as illustrated in FIG. The process includes cold drawing double ferritic-martensitic steel to the required diameter by a single bulky pass operation. In high tensile strength steel having a double-ferrite-martensitic microstructure, the secondary phase of strong deformation is mainly composed of martensite, but may contain bainite or residual austenite. This powerful secondary phase is dispersed in lead ferrite bases, where martensite imparts stiffness to the steel and ferrite gives ductility.
본 발명에 따르면, 고장력 고연성 강선및 강봉은, 연 페라이트기지에 분산된 강력한 이차상으로 구성되는 이단 마이크로조직을 특징으로 하는 저탄소 강 복합물을, 단일 멀티페스작동을 통해서, 요구되는 직경으로 냉간인발하는 공정에 의하여 제조된다. 냉간인발되기전의 강은, 냉간인발도중에 99.9%까지 그 단면적이 수축될 수 있는 정도로 냉간가공성이 충분한 이단마이크로조직 및 조직형태를 가지고 있어야 한다.According to the present invention, a high-strength, high-ductility steel wire and steel rod is a low-carbon steel composite characterized by a two-stage microstructure consisting of a strong secondary phase dispersed in a soft ferrite base. It is manufactured by the process. The steel prior to cold drawing must have a two-stage microstructure and tissue form with sufficient cold workability such that its cross-sectional area can shrink up to 99.9% during cold drawing.
본 발명의 공정은, 이미 알려진 방법에 비하여, 퍼얼라이트강선을 제조하는데 이용되는 중간열처리나 특허된 단계를 제거하므로써 공정의 복작성이나 경비, 그리고 에너지 소비량 등을 줄이게 된다는 잇점이 있다. 더구나, 종래의 방법보다 광범위한 직경의 강봉 및 강선 제조가 가능하다. 이미 알려진 특허공정에서는, 주어진 강도에서 제조할수 있는 강선의 최대직경에 근본적인 한계가 있다.The process of the present invention has the advantage of reducing process duplication, expense, energy consumption and the like by eliminating the intermediate heat treatment and patented steps used to produce the ferritic steel wire compared to the known methods. Furthermore, steel rods and steel wires of a wider range of diameters are possible than conventional methods. In known patent processes, there is a fundamental limit to the maximum diameter of steel wire that can be produced at a given strength.
제 3 도를 참조하면, 본 발명의 공정과 상기 특허공정간의 차이를 알 수 있다. 실선은 본 발명에 따른 저탄소 이단강선의 냉간인발공정을 각기 다른 직경에서 얻어지는 인장강도로 나타낸 것이다. 퍼얼라이트강선을 나타낸 그림에서, 중간열처리는, 본 발명의 공정에서는 여러가지 직경에서 얻을 수 있는 큰 인장강도를 얻기위해서 필요하다. 이 중간열처리는 고장력 강선제조를 복잡하게 하며 경비를 증가시키게 된다. 본 발명의 공정은 이러한 중간열처리를 포함하지 않으므로 상기 공정보다 현저한 잇점을 제공한다.Referring to FIG. 3, the difference between the process of the present invention and the patent process can be seen. The solid line shows the cold drawing process of the low carbon double steel wire according to the present invention with the tensile strength obtained at different diameters. In the figure showing the pearlite steel, intermediate heat treatment is necessary in the process of the present invention to obtain a large tensile strength that can be obtained at various diameters. This intermediate heat treatment complicates the manufacture of high tensile steel wires and increases the cost. The process of the present invention does not include such intermediate heat treatment and therefore provides significant advantages over the process.
본 발명의 공정은 폭넓은 범위의 인장강도, 연성, 및 직경을 가진 강선 및 강봉을 제공할 수 있다. 주어진 직경에서의 강선 및 강봉의 최종성질은 초기 마이크로조직, 출발강의 성질 및 냉간인발 공정중의 단면적 수축량등의 조합에 따라 결정된다. 강의 마이크로로조직은 적당한 열처리에 의해 쉽게 조작되기 때문에, 인발된 강선의 성질은 요구되는 사용용도에 따라 거기에 맞게 처리될 수 있다. 실리콘, 알루미늄, 망간 등의 합금원소와 몰리브덴, 니오븀, 바나듐 등의 탄화물 형성재의 선택은 요구되는 성질 및 마이크로조직에따라 결정된다. 따라서 요구되는 이중상 마이크노조직으로 열처리 될 수 있는 것이라면, 간단하고 값싼 많은 합금원소들을 포함해서 넓은 범위의 합금원소가 이용될 수 있다.The process of the present invention can provide steel wires and rods having a wide range of tensile strength, ductility, and diameter. The final properties of steel wires and bars at a given diameter are determined by the combination of initial microstructure, properties of the starting steel, and cross-sectional shrinkage during the cold drawing process. Since the microrostructure of the steel is easily manipulated by suitable heat treatment, the properties of the drawn steel wire can be treated accordingly according to the required use. The choice of alloying elements such as silicon, aluminum, manganese, and carbide forming materials such as molybdenum, niobium, vanadium, etc. is determined depending on the required properties and microstructure. Therefore, a wide range of alloying elements, including many simple and inexpensive alloying elements, can be used as long as it can be heat treated with the required dual phase microstructure.
하나의 바람직한 이단 마이크로 조직으로서는 페라이트-마르텐사이트 마이크로조직이 있고, 또 다른 마이크로조직으로서는, 이단 페라이트-베이나이트 마이크로조직이 좋으며, 이 양 경우에 있어서는, 마르텐사이트나 베이나이트중 어느 한 강력한 이차상이연 페라이트기지에 분산되어 있다.One preferred two-stage microstructure is a ferrite-martensite microstructure, and another microstructure is a two-stage ferrite-bainite microstructure, and in both cases, either a strong secondary phase delay, either martensite or bainite, is preferred. It is dispersed in ferrite base.
본 발명의 공정에 대한 구체형에서, 초기강 조성은 철과, 0.05-0.15 중량%의 탄소 및 1.0-3.0 중량%의 규소로 되어있다.In an embodiment to the process of the present invention, the initial steel composition consists of iron, 0.05-0.15 wt% carbon and 1.0-3.0 wt% silicon.
다른 한 구체형에서는, 초기 강 조성이, 철, 0.05-0.15 중량%의 탄소, 1-3 중량%의 규소 및 0.05-0.15중량%의 바나듐으로 되어있다. 이들 두 구체형에서는, 섬유상 조직에서 이단페라이트-마르텐사이트마이크로조직을 형성하도록 강을 열처리하게 된다. 간략히 말해서, 바람직한 공정은, 강을 오오스테나이트화하는 단계와, 이 강을 오오스테나이트에서 100%의 마르텐사이트로 변화시키는 담금질 단계와, 그 최종강을 요구되는 오오스테나이트대 페라이트 비율을 얻기에 충분한 시간동안 소둔온도까지 가열하는 단계와 오오스나이트를 마르텐사이트로 변형시키기위해서 오오스테나이트-페라이트강을 급속담금질하는 단계와, 섬유상 조직내의 이단페라이트-마르텐 사이트 마이크로조직을 특징으로하는 최종 이중상 강을 단일 멀티패스 동작을 통해서 요구되는 직경으로 인발하는 냉각 인발단계를 포함한다.In another embodiment, the initial steel composition is iron, 0.05-0.15 weight percent carbon, 1-3 weight percent silicon and 0.05-0.15 weight percent vanadium. In these two embodiments, the steel is heat treated to form a double-ferrite-martensite microstructure in the fibrous structure. In short, the preferred process comprises the steps of austenizing the steel, quenching the steel from austenite to 100% martensite, and obtaining the desired austenite to ferrite ratio of the final steel. Heating to an annealing temperature for a sufficient time in the step, rapid quenching of the austenite-ferritic steel to transform the austenite into martensite, and a final dual phase steel characterized by a double-ferrite-martensitic microstructure in fibrous tissue. Cooling drawing to draw to the required diameter through a single multi-pass operation.
특히, 초기강은, 오오스테나이트가형성되는 임계온도 이상의 온도T1까지 가열된다. T1의 온도범위는 약1050°-1170℃사이이다. 이 강은 강을 완정히 오오스테나이트화시키는데 충분한 시간동안 상기온도를 유지하게 된다. 여기서 나온 강은 오오스테나이트를 100%의 마르텐사이트로 변화시키기위하여 담금질된다. 이후 이 강은 두상(α+γ)영역내에서 소둔온도 T2까지 재가열된다. 이 α+γ 온도범위는 약 800℃ 내지 1000℃이다. 이 온도에서 마르텐사이트강을 페라이트 및 오오스테나이트의 요구되는 용적비율로 변화시키는데 충분한 시간동안 유지한다. 최종 담금직이 끝나면, 오오스테나이트는 마르텐사이트로 변화하여, 연 페라이트기지내에 마르텐사이트의 강력한 이차상을 분산시키게된다.In particular, the initial steel is heated to a temperature T 1 above the critical temperature at which austenite is formed. The temperature range of T 1 is between about 1050 ° -1170 ° C. The steel will maintain this temperature for a time sufficient to fully austenite the steel. The resulting steel is quenched to change austenite to 100% martensite. The steel is then reheated to an annealing temperature T 2 in the two-phase (α + γ) region. The α + γ temperature range is about 800 ° C. to 1000 ° C. At this temperature the martensitic steel is held for a time sufficient to change to the required volume fractions of ferrite and austenite. At the end of the final immersion, the austenite turns to martensite, dispersing the strong secondary phase of martensite in the soft ferrite base.
이 시점에서의 강은, 연 페라이트기지개내의 미세하며 등방성인 침상의 마르텐사이트를 이루게되는 독특한 마이크로조직을 그 특징으로 한다. 이 마이크로조직은 이 중열처리의 조합과 상술된 양의 규소에 기인한다. 이 독특한 마이크로조직은 연한 상의 페라이트의 잠재적인 연성을 최대화시키며, 또한 강력한 마르텐사이트상을 이단마이크로조직내에 수반된 부하로서 충분히 활용하게 된다. 강을, 단일멀티패스 동작으로서 필요한 직경으로 냉간인발될 수 있게 해주는 것은 강의 형태 및 마이크로조직이다.The steel at this point is characterized by a unique microstructure that forms a fine, isotropic needle-like martensite in the soft ferrite base. This microstructure is due to the combination of this heat treatment and the silicon in the amounts described above. This unique microstructure maximizes the potential ductility of the soft phase ferrite and also makes full use of the strong martensite phase as a load involved in the two-stage microstructure. It is the shape and microstructure of the steel that allows it to be cold drawn to the required diameter as a single multipass operation.
본 발명의 공정에서는, 이단 마이크로조직과 그 형상이 냉간인불장 약99.9% 정도의 단면적 수축을 가능하게하는 충분한 냉간가공성을 보유하게끔 만들수만 있다면 어떤 이중상의 강이라도 적용시킬수 있다. 특히, 이중상 페라이트-마프텐사이트강은 미세합금의 미세강(microalloyed fine-grain stel)을 포함하여 시판중인 고장력 저합금강에 비하여 한층 더 큰 연속항복특성 및 더 높은 최대인장강도를 가지고 있다. 더구나, 페라이트-마르텐사이트 이중상 강에 있어서의 높은 인장강도대 항복강도비와 높은 변형경화율은 우수한 냉간 가공성을 부여해준다.In the process of the present invention, any dual phase steel can be applied as long as the two-stage microstructure and its shape can be made to retain sufficient cold workability to allow for a cross-sectional shrinkage of about 99.9% of cold phosphorus loading. In particular, dual phase ferritic-mafttensite steels, including microalloyed fine-grain stel, have much higher continuous yield properties and higher maximum tensile strength than commercial high tensile low alloy steels. Moreover, the high tensile strength to yield strength ratio and high strain hardening rate in ferritic-martensitic double phase steels impart excellent cold workability.
강을 일차 오오스테나이트 단계로 가열하게 되는 온도 T1은, 완전한 오오스테나이트화가 이루어지는 온도이상이기만 하면 임계상태가 되지는 않는다. 강이 페라이트와 오오스테나이트의 두개의 상으로 변하게되는 이차 가열단계의 온도 T2는 페라이트와 오오스테나이트간의 요구되는 용적비와, 이어서, 페라이트대 마르텐사이트의 요구되는 용적비에 따라 결정된다. 일반적으로 페라이트 및 마르텐사이트의 요구되는 용적비는 강선 및 강봉에서 요구하는 궁극적인 성질에 따라 좌우된다. 일반적으로 페라이트-마르텐사이트 마이크로조직내의 마르텐사이트-용적비가 10-40%이면,강을 단면적수축비99.9%까지 냉각인발할 수 있고, 또한 적어도 827mpa정도의 인장강도를 가진 강선 및 강봉을 형성할 수 있게 된다. 보통 인장강도는 827-2687mpa의 범위에 있으나, 2756 mpa의 범위에 있으나, 2756mpa 또는 그 이상도 얻을 수 있다.The temperature T 1 at which the steel is heated in the primary austenite stage is not critical if it is above the temperature at which complete austenitization occurs. The temperature T 2 of the secondary heating stage, in which the steel turns into two phases, ferrite and austenite, depends on the required volume ratio between ferrite and austenite and then on the required volume ratio of ferrite to martensite. In general, the required volume ratio of ferrite and martensite depends on the ultimate properties required for steel wires and rods. Generally, when the martensite-volume ratio in the ferrite-martensitic microstructure is 10-40%, the steel can be cooled and drawn to a cross-sectional shrinkage ratio of 99.9%, and steel wire and steel rods having a tensile strength of at least 827 mpa can be formed. Will be. Usually the tensile strength is in the range of 827-2687 mpa, but in the range of 2756 mpa, but 2756 mpa or more can be obtained.
아래의 실시예는 본 발명을 더 명확하게 예시하게 된다.The following examples illustrate the invention more clearly.
[실시예 1]Example 1
자동차의 타이어에 쓰이는 비이드 강선(bead wire)에 요구되는 조건을 만족하는 고장력 고연성 강선을 제조하였다. 비이드 강선은 1860mpa의 인장강도와 5%의 연신율 및 1488mpa의 비례한계치를 충족하여야 한다. 이 비이드 강선은 203mm의 길이에서 58회의 축방향 비틀림을 요구하는 비틀림 시험을 통과하기에 충분한 연성을 가지고 약 0.94mm의 직경으로 만들어져야 한다. 철, 0.1 중량%의 탄소, 2중량%의 규소 및 0.1%중량의 바나듐으로 구성된 성분을 가진 5.6 mm직경의 강봉을 오오스테나이트화 시켜서 "100%마트렌사이트강을 이루도록 급속담금질 하였다. 이후, 강봉을 두 상 α+γ영역에서 950℃의 온도로 재가열하였으며, 대략 용적비 30%의 마르텐사이트와 70%의 페라이트로 이루어진 이단페라이트-마르텐사이트을 이루게끔 급속담금질하였다. 바늘과 같이 생긴, 페라이트-마르넨사이트 마이크로조직의 침상특성은 제1도의 현미경도와 같이 나타났다. 이후, 열처리된 강봉은 율활되는 원추형 다이(die)를 통해서 냉간 인발되어 매 통과시마다 약 36%의 단면수축을 하면서 8회 통과하여 0.94mm의 직경으로 되었다. 통상의 과정과 유사한 425℃에서의 짧은 응력제거 소둔(stress relief annealing)을 거친후, 최고 인장강도는 1902mpa을 얻을 수 있었으며, 따라서, 비이드 강선의 인장강도 조건을 충족시킬 수 있었다. 이 강선의 연성은 또한 비틀림 시험조건에 충분히 만족할 수 있었다.The high tensile high ductility steel wire was manufactured to satisfy the requirements of the bead wire used in the tires of automobiles. Bead wires shall meet tensile strength of 1860mpa, elongation of 5% and proportional limit of 1488mpa. This bead wire shall be made to a diameter of approximately 0.94 mm with a ductility sufficient to pass a torsional test requiring 58 axial torsions at a length of 203 mm. The 5.6 mm diameter steel bar, consisting of iron, 0.1 wt% carbon, 2 wt% silicon, and 0.1 wt% vanadium, was austenitized and rapidly quenched to form "100% martensite steel." The steel bar was reheated to a temperature of 950 ° C in the two-phase α + γ region and rapidly quenched to form a two-ferrite-martensite consisting of approximately 30% martensite and 70% ferrite. The bed-like properties of the nitesite microstructures are shown in the micrograph of Fig. 1. The heat-treated steel bar is then cold drawn through a lubricated conical die and passed eight times with about 36% cross-sectional shrinkage at each pass. After a short stress relief annealing at 425 ° C. similar to the usual procedure, the maximum tensile strength of 1902 mpa can be obtained. Therefore, the tensile strength of the bead wire can be satisfied, and the ductility of the wire can also be satisfactorily satisfied with the torsion test conditions.
[실시예 2]Example 2
철, 0.1 중량%의 탄소 및 2.0중량%의 규소로 이루어지는 강봉을 열간압연시켜 614mm의 직경으로 만들었다. 이후, 이 봉을 약 1150℃의 온도까지 30분간 가열하여 오오스테나이트화시켰다. 그리고, 다시 이 오오스테나이트를 100%마르텐사이트로 변화시키기 위하여 빙염탕(iced brine)에서 담금질하였다. 그리고, 이 조직을 약 70%의 페라이트와 30%의 오오스테나이트로 변화시키기위하여 950℃의 온도까지 급속가열하였다. 다시 오오스테나이트를 마르텐사이트로 바꾸기 위해서 강봉을 빙염탕에서 담그질한 후, 냉간인발하여 0.76mm의 직경으로 만들었다. 이때, 그 인장강도는 2460mpa이었으며, 다시 0.61mm의 직경으로 인발했을 때의 인장강도는 2460mpa이었다. 계속 냉간인발할 경우, 인장강도는 2756mpa이나 그 이상으로 향상될 수 있을 것이다.A steel bar consisting of iron, 0.1 wt% carbon and 2.0 wt% silicon was hot rolled to a diameter of 614 mm. This rod was then austenitized by heating to a temperature of about 1150 ° C. for 30 minutes. Then, the austenite was quenched in iced brine to change it to 100% martensite. The tissue was then rapidly heated to a temperature of 950 ° C. to change it into about 70% ferrite and 30% austenite. In order to convert the austenite to martensite again, the steel bar was immersed in an ice salt bath and cold drawn to a diameter of 0.76 mm. At this time, the tensile strength was 2460mpa, and when pulled out again to a diameter of 0.61mm, the tensile strength was 2460mpa. If cold drawn continuously, the tensile strength could be improved to 2756 mpa or more.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| G160 | Decision to publish patent application | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |