KR20240098230A - 심부경도가 우수한 고경도 내마모강판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

심부경도가 우수한 고경도 내마모강판 및 그 제조방법이 제공된다.
본 발명의 내마모강판은, 중량%로, 탄소(C): 0.19~0.32%, 실리콘(Si): 0.1~0.7%, 망간(Mn): 0.6~1.6%, 인(P): 0.05% 이하(0은 제외), 황(S): 0.02% 이하(0은 제외), 알루미늄(Al): 0.07% 이하(0은 제외), 크롬(Cr): 0.1~1.5%, 니켈(Ni): 0.01~2.0%, 몰리브덴(Mo): 0.01~0.8%, 보론(B): 50ppm 이하(0은 제외), 코발트(Co): 0.04% 이하을 포함하고, 구리(Cu): 0.5% 이하(0은 제외), 티타늄(Ti): 0.04% 이하(0은 제외), 니오븀(Nb): 0.05% 이하(0은 제외), 바나듐(V): 0.05% 이하(0은 제외) 및 칼슘(Ca): 2~100ppm 중 1종 이상을 더 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 미세조직이 면적분율 85% 이상의 마르텐사이트, 10% 이하의 베이나이트, 잔여 페라이트를 포함한다.

Description

심부경도가 우수한 고경도 내마모강판 및 그 제조방법{WEAR RESISTANT STEEL HAVINH HIGH HARDNESS AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 심부경도가 우수한 고경도 내마모강판 제조에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 건설 중장비用 Bucket 보강재(Cutting Edges)로 주로 적용되고 있는 심부경도가 우수한 HB500급 내마모강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

건설, 토목, 광산업, 시멘트 산업 등 많은 산업분야에 사용되는 건설기계, 산업기계들의 경우 작업시 마찰에 의한 마모가 심하게 발생됨에 따라 내마모의 특성을 나타내는 소재의 적용이 필요하다.

일반적으로, 후강판의 내마모성과 경도는 상관이 있어, 마모가 염려되는 후강판에서는 경도를 높일 필요가 있다. 보다 안정적인 내마모성을 확보하기 위해서는, 후강판의 표면으로부터 판 두께 내부(t/2 근방, t = 두께)에 걸쳐 균일한 경도를 갖는 것(즉, 후강판의 표면과 내부에서 동일한 정도의 경도를 갖는 것)이 요구된다.

HB500급 고경도 내마모강의 경우, Ceq(탄소당량)가 높아 가스절단 시, 절단면의 저온균열이 발생이 빈번하고, 이를 억제하기 위해 일정온도의 예열이 필수적으로 선행되어야한다.

예열 공정은 제품 생산성을 낮추며, 원가를 상승시키기도 하지만, 예열에 의한 내마모 강판의 연화 현상이 발생하여, 경도하락을 초래한다. 뿐만 아니라 중장비 내마모 강판은 일반적으로 가스절단 공정으로 부품 제작이 이루어지는데, 절단 과정에서 절단열에 기인한 재질열화로 인해 열영향부의 경도 하락이 발생한다.

이러한 내마모강판의 경도 하락은 내마모 성능 등의 품질저하 문제로 직결되기 때문에 내마모강판의 절단 및 면취가공 후에도 고경도 성능을 유지하는 것은 매우 중요하다.

일본 공개특허공보 제1996-041535호

본 발명은 고경도 내마모강을 활용하여 제작되는 내마모 부품(Cutting edge, lip plate)의 절단면 저온균열 및 절단부 경도하락을 방지할 수 있는 내마모강 및 그 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.

또한 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들에 한정되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일측 면은,

중량%로, 탄소(C): 0.19~0.32%, 실리콘(Si): 0.1~0.7%, 망간(Mn): 0.6~1.6%, 인(P): 0.05% 이하(0은 제외), 황(S): 0.02% 이하(0은 제외), 알루미늄(Al): 0.07% 이하(0은 제외), 크롬(Cr): 0.1~1.5%, 니켈(Ni): 0.01~2.0%, 몰리브덴(Mo): 0.01~0.8%, 보론(B): 50ppm 이하(0은 제외), 코발트(Co): 0.04% 이하을 포함하고, 구리(Cu): 0.5% 이하(0은 제외), 티타늄(Ti): 0.04% 이하(0은 제외), 니오븀(Nb): 0.05% 이하(0은 제외), 바나듐(V): 0.05% 이하(0은 제외) 및 칼슘(Ca): 2~100ppm 중 1종 이상을 더 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 미세조직이 면적분율 85% 이상의 마르텐사이트, 10% 이하의 베이나이트, 잔여 페라이트를 포함하는 고경도 내마모강에 관한 것이다.

또한 본 발명의 다른 측면은,

상술한 합금조성을 만족하는 강 슬라브를 준비하는 단계;

상기 강 슬라브를 1050~1250℃의 온도범위에서 가열하는 단계;

상기 재가열된 강 슬라브를 950~1050℃의 온도범위에서 조압연하는 단계; 상기 조압연 후 750~950℃의 온도범위에서 마무리 압연하여 열연강판을 제조하는 단계;

상기 열연강판을 상온까지 공냉 후, 850~950℃의 온도범위에서 재로시간 20분 이상으로 재가열 열처리하는 단계; 및

상기 재가열 열처리 후 상기 열연강판을 9.0℃/s 이상의 냉각속도로 200℃ 이하까지 냉각하는 단계를 포함하는 고경도 내마모강의 제조방법에 관한 것이다.

상술한 구성의 본 발명에 의하면, 고경도 내마모강판의 절단면 저온균열이 발생하지 않으며, 절단면 열영향부의 경도가 하락하는 현상이 최소화될 수 있다. 또한 중심부의 경우, 기존 시장에서 활용되고 있는 타사 제품에 비해 월등히 높은 경도를 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예 따른 냉각속도와 비커스 경도와의 상관관계를 보여주는 그림이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 재가열온도와 열연강판의 브리넬 경도와의 상관관계를 보여주는 그림이다.
도 3은 본 발명에 따른 개발재의 강판 두께에 따른 경도 프로파일을 종래재와 대비하여 나타낸 그림이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명의 일 측면에 따른 고경도 내마모강은, 중량%로, 탄소(C): 0.19~0.32%, 실리콘(Si): 0.1~0.7%, 망간(Mn): 0.6~1.6%, 인(P): 0.05% 이하(0은 제외), 황(S): 0.02% 이하(0은 제외), 알루미늄(Al): 0.07% 이하(0은 제외), 크롬(Cr): 0.1~1.5%, 니켈(Ni): 0.01~2.0%, 몰리브덴(Mo): 0.01~0.8%, 보론(B): 50ppm 이하(0은 제외), 코발트(Co): 0.04% 이하을 포함하고, 구리(Cu): 0.5% 이하(0은 제외), 티타늄(Ti): 0.04% 이하(0은 제외), 니오븀(Nb): 0.05% 이하(0은 제외), 바나듐(V): 0.05% 이하(0은 제외) 및 칼슘(Ca): 2~100ppm 중 1종 이상을 더 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 것이 바람직하다.

이하에서는 본 발명에서 제공하는 고경도 내마모강의 합금조성을 위와 같이 제어한 이유에 대하여 상세히 설명한다. 이때, 특별한 언급이 없는 한, 각 성분의 함량은 중량%를 의미한다.

C: 0.19~0.32%

탄소(C)는 마르텐사이트 조직을 갖는 강에서 강도와 경도를 증가시키는데 효과적이며 경화능 향상을 위하여 유효한 원소이다.

상술한 효과를 충분히 확보하기 위해서는 0.19% 이상으로 C를 첨가하는 것이 바람직하나, 만일 그 함량이 0.32%를 초과하게 되면 용접성 및 인성을 저해하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 C의 함량을 0.19~0.32%로 제어하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 0.19~0.30% 범위로 제어하는 것이다.

Si: 0.1~0.7%

실리콘(Si)은 탈산과 고용강화에 따른 강도 향상에 유효한 원소이다.

위와 같은 효과를 유효하기 얻기 위해서는 0.1% 이상으로 Si을 첨가하는 것이 바람직하나, 그 함량이 0.7%를 초과하게 되면 용접성이 열화되므로 바람직하지 못하다.

따라서, 본 발명에서는 상기 Si의 함량을 0.1~0.7%로 제어하는 것이 바람직하다.

Mn: 0.6~1.6%

망간(Mn)은 페라이트 생성을 억제하고, Ar3 온도를 낮춤으로써 소입성을 효과적으로 상승시켜 강의 강도 및 인성을 향상시키는 원소이다.

본 발명에서는 후물재의 경도 확보를 위해서는 상기 Mn을 0.6% 이상으로 함유하는 것이 바람직하나, 그 함량이 1.6%를 초과하게 되면 용접성을 저하시키는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 Mn의 함량을 0.6~1.6%로 제어하는 것이 바람직하다.

P: 0.05% 이하

인(P)은 강 중 불가피하게 함유되는 원소이면서, 강의 인성을 저해하는 원소이다. 따라서, 상기 P의 함량을 가능한 한 낮추어서 0.05% 이하로 제어하는 것이 바람직하며, 다만 불가피하게 함유되는 수준을 고려하여 0%는 제외한다.

S: 0.02% 이하

황(S)은 강 중 MnS 개재물을 형성하여 강의 인성을 저해하는 원소이다. 따라서, 상기 S의 함량을 가능한 한 낮추어서 0.02% 이하로 제어하는 것이 바람직하며, 다만 불가피하게 함유되는 수준을 고려하여 0%는 제외한다.

Al: 0.07% 이하(0은 제외)

알루미늄(Al)은 강의 탈산제로서 용강 중에 산소 함량을 낮추는데 효과적인 원소이다. 이러한 Al의 함량이 0.07%를 초과하게 되면 강의 청정성이 저해되는 문제가 있으므로 바람직하지 못하다.

따라서, 본 발명에서는 상기 Al의 함량을 0.07% 이하로 제어하는 것이 바람직하며, 제강공정시 부하, 제조비용의 상승 등을 고려하여 0%는 제외한다.

Cr: 0.1~1.5%

크롬(Cr)은 소입성을 증가시켜 강의 강도를 증가시키며, 경도 확보에도 유리한 원소이다.

상술한 효과를 위해서는 0.1% 이상으로 Cr을 첨가하는 것이 바람직하나, 그 함량이 1.5%를 초과하게 되면 용접성이 열위하며 제조원가를 상승시키는 원인이 된다.

따라서, 본 발명에서는 상기 Cr의 함량을 0.1~1.5%로 제어하는 것이 바람직하다.

Ni: 0.01~2.0%

니켈(Ni)은 상기 Cr과 함께 소입성을 증가시켜 강의 강도와 더불어 인성을 향상시키는데에 유효한 원소이다.

상술한 효과를 위해서는 0.01% 이상으로 Ni을 첨가하는 것이 바람직하나, 그 함량이 2.0%를 초과하게 되면 오히려 강의 인성을 크게 해칠 우려가 있으며, 고가의 원소로 제조원가를 상승시키는 원인이 된다.

따라서, 본 발명에서는 상기 Ni의 함량을 0.01~2.0%로 제어하는 것이 바람직하다.

Mo: 0.01~0.8%

몰리브덴(Mo)은 강의 소입성을 증가시키며, 특히 후물재의 경도 향상에 유효한 원소이다.

상술한 효과를 충분히 얻기 위해서는 0.01% 이상으로 Mo을 첨가하는 것이 바람직하나, 상기 Mo 역시 고가의 원소로서 그 함량이 0.8%를 초과하게 되면 제조원가가 상승할 뿐만 아니라, 용접성이 열위하게 되는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 Mo의 함량을 0.01~0.8%로 제어하는 것이 바람직하다.

B: 50ppm 이하(0은 제외)

보론(B)은 소량의 첨가로도 강의 소입성을 유효하게 상승시켜 강도를 향상시키는데에 유효한 원소이다.

다만, 그 함량이 과도하면 오히려 강의 인성 및 용접성을 저해하는 문제가 있으므로, 그 함량을 50ppm 이하로 제어하는 것이 바람직하며, 0%는 제외한다.

Co: 0.04% 이하(0 포함)

코발트(Co)는 강의 소입성을 증가시킴으로써, 강의 강도와 더불어 경도 확보에 유리한 원소이다.

다만, 그 함량이 0.04%를 초과하게 되면 강의 소입성이 저하될 우려가 있으며, 고가의 원소로 제조원가를 상승시키는 요인이 된다.

따라서, 본 발명에서는 0.04% 이하로 Co를 첨가하는 것이 바람직하며, 보다 유리하게는 0.005~0.035%, 보다 더 유리하게는 0.01~0.03%로 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명의 내마모강은 상술한 합금조성 이외에도, 본 발명에서 목표로 하는 물성의 확보에 유리한 원소들을 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 구리(Cu): 0.5% 이하(0은 제외), 티타늄(Ti): 0.02% 이하(0은 제외), 니오븀(Nb): 0.05% 이하(0은 제외), 바나듐(V): 0.05% 이하(0은 제외) 및 칼슘(Ca): 2~100ppm으로 이루어지는 그룹에서 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.

Cu: 0.5% 이하(0은 제외)

구리(Cu)는 강의 소입성을 향상시키며, 고용강화로 강의 강도 및 경도를 향상시키는 원소이다.

다만, 이러한 Cu의 함량이 0.5%를 초과하게 되면 표면결함을 발생시키며, 열간가공성을 저해하는 문제가 있으므로, 상기 Cu를 첨가하는 경우 0.5% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다.

Ti: 0.04% 이하(0은 제외)

티타늄(Ti)은 강의 소입성 향상에 유효한 원소인 B의 효과를 극대화하는 원소이다. 구체적으로, 상기 Ti은 질소(N)와 결합하여 TiN 석출물을 형성시켜 BN의 형성을 억제함으로써 고용 B를 증가시켜 소입성 향상을 극대화할 수 있다.

다만, 상기 Ti의 함량이 0.02%를 초과하게 되면 조대한 TiN 석출물이 형성되어 강의 인성이 열위하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 Ti의 첨가시 0.04% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다.

Nb: 0.05% 이하(0은 제외)

니오븀(Nb)은 오스테나이트에 고용되어 오스테나이트의 경화능을 증대시키고, Nb(C,N) 등의 탄질화물을 형성하여 강의 강도 증가 및 오스테나이트 결정립 성장을 억제하는데에 유효하다.

다만, 상기 Nb의 함량이 0.05%를 초과하게 되면 조대한 석출물이 형성되며, 이는 취성파괴의 기점이 되어 인성을 저해하는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 Nb의 첨가시 0.05% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다.

V: 0.05% 이하(0은 제외)

바나듐(V)은 열간압연 후 재가열시 VC 탄화물을 형성함으로써, 오스테나이트 결정립의 성장을 억제하고, 강의 소입성을 향상시켜 강도 및 인성을 확보하는데에 유리한 원소이다.

다만, 상기 V은 고가의 원소로 그 함량이 0.05%를 초과하게 되면 제조원가를 상승시키는 요인이 된다.

따라서, 본 발명에서는 상기 V의 첨가시 그 함량을 0.05% 이하로 제어하는 것이 바람직하다.

Ca: 2~100ppm

칼슘(Ca)은 S과의 결합력이 좋아 CaS를 생성함으로써 강재 두께 중심부에 편석되는 MnS의 생성을 억제하는 효과가 있다. 또한, 상기 Ca의 첨가로 생성된 CaS는 다습한 외부 환경 하에서 부식 저항을 높이는 효과가 있다.

상술한 효과를 위해서는 2ppm 이상으로 상기 Ca을 첨가하는 것이 바람직하나, 그 함량이 100ppm을 초과하게 되면 제강조업시 노즐 막힘 등을 유발하는 문제가 있으므로 바람직하지 못하다.

따라서, 본 발명에서는 상기 Ca의 첨가시 그 함량을 2~100ppm으로 제어하는 것이 바람직하다.

나아가, 본 발명은 비소(As): 0.05% 이하(0은 제외), 주석(Sn): 0.05% 이하(0은 제외) 및 텅스텐(W): 0.05% 이하(0은 제외) 중 1종 이상 더 포함할 수 있다.

상기 As는 강의 인성 향상에 유효하며, 상기 Sn은 강의 강도 및 내식성 향상에 유효하다. 또한 W은 소입성을 증가시켜 강도 향상과 더불어 고온에서의 경도 향상에 유효한 원소이다.

다만, 상기 As, Sn 및 W의 함량이 각각 0.05%를 초과하게 되면 제조원가가 상승할 뿐만 아니라, 오히려 강의 물성을 해칠 우려가 있다.

따라서, 본 발명에서는 상기 As, Sn 또는 W을 추가적으로 포함하는 경우, 그 함량을 각각 0.05% 이하로 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.

상술한 합금조성을 만족하는 본 발명의 내마모강은 미세조직으로 마르텐사이트 상을 기지조직으로 포함하는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로, 본 발명의 내마모강은 면적분율 85% 이상(100% 포함)으로 마르텐사이트 상을 포함하며, 그 외 조직으로는 10% 이하의 베이나이트 상을 포함할 수 있으며, 잔여 조직은 페라이트이다.

상기 마르텐사이트 상의 분율이 85% 미만이면 목표 수준의 강도 및 경도의 확보가 어려워지는 문제가 있다.

본 발명에 있어서, 상기 마르텐사이트 상은 템퍼드 마르텐사이트 상을 포함하며, 이와 같이 템퍼드 마르텐사이트 상을 포함하는 경우 강의 인성을 보다 유리하게 확보할 수 있다.

한편 본 발명은 강의 표면 경도를 480HB 이상, 중심 경도를 440HB 이상으로 확보할 수 있다. 여기서, 상기 '표면'은 강 표면부 예컨대 강 표면으로부터 두께 방향 2mm 직하의 영역을 지칭하며, 상기 '중심'은 강 두께 중심부 예컨대 1/2t, 1/4t(t는 강의 두께(mm)를 의미) 영역을 지칭할 수 있다. 다만, 이에 국한하는 것은 아니다.

다음으로, 본 발명의 다른 일 측면인, 고경도 내마모강을 제조하는 방법에 대하여 상세히 설명한다.

간략히 설명하면, 앞서 서술한 합금조성을 만족하는 강 슬라브를 준비한 다음, 상기 강 슬라브를 [재가열 - 조압연 - 마무리 압연 - 공냉 - 재가열 열처리 - 냉각]하는 공정을 거쳐 제조하는 것이 바람직하다. 이하에서는 각 공정 조건에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명에서 제안하는 합금조성을 만족하는 강 슬라브를 준비한 후, 이를 1050~1250℃의 온도범위에서 가열하는 것이 바람직하다.

상기 가열시 온도가 1050℃ 미만이면 Nb 등의 재고용이 충분하지 못하며, 반면 그 온도가 1250℃를 초과하게 되면 오스테나이트 결정립이 조대화되어 불균일한 조직이 형성될 우려가 있다.

따라서, 본 발명에서는 강 슬라브의 가열시 1050~1250℃의 온도범위에서 실시하는 것이 바람직하다.

상기 가열된 강 슬라브를 조압연 및 마무리 압연을 거쳐 열연강판으로 제조하는 것이 바람직하다.

우선, 상기 가열된 강 슬라브를 950~1050℃의 온도범위에서 조압연하여 바(bar)로 제조한 후, 이것을 750~950℃의 온도범위에서 마무리 열간압연하는 것이 바람직하다.

상기 조압연시 그 온도가 950℃ 미만이면 압연 하중이 증가하여 상대적으로 약압하 됨으로써 슬라브 두께 방향 중심까지 변형이 충분히 전달되지 못하여 공극과 같은 결함이 제거되지 않을 우려가 있다. 반면, 그 온도가 1050℃를 초과하게 되면 압연과 동시에 재결정이 일어난 후 입자가 성장하게 되어 초기 오스테나이트 입자가 지나치게 조대해질 우려가 있다.

상기 마무리 온도범위가 750℃ 미만이면 2상역 압연이 되어 미세조직 중에 페라이트가 생성될 우려가 있으며, 반면 그 온도가 950℃를 초과하게 되면 압연롤 부하가 심해져 압연성이 열위하게 되는 문제가 있다.

상기한 바에 따라 제조된 열연강판을 상온까지 공냉한 후, 850~950℃의 온도범위에서 재로시간 20분 이상으로 재가열 열처리를 행하는 것이 바람직하다.

상기 재가열 열처리는 페라이트와 펄라이트로 구성된 열연강판을 오스테나이트 단상으로 역변태시키기 위한 것으로, 상기 재가열 열처리시 온도가 850℃ 미만이면 오스테나이트화가 충분히 이루어지지 못하여 조대한 연질 페라이트가 혼재하게 됨으로써 최종 제품의 경도가 저하되는 문제가 있다. 반면, 그 온도가 950℃를 초과하게 되면 오스테나이트 결정립이 조대해져 소입성이 커지는 효과는 있으나, 강의 저온인성이 열위해지는 문제가 있다.

상술한 온도범위에서 재가열시 재로시간이 20분 미만이면 오스테나이트화가 충분히 일어나지 못하여 후속하는 급속냉각에 의한 상변태 즉, 마르텐사이트 조직을 충분히 얻을 수 없게 된다.

상기 재가열 열처리를 완료한 후, 판 두께 중심부(예컨대 1/2t 지점 (여기서 t는 두께(mm)를 의미))를 기준으로 9.0℃/s 이상의 냉각속도로 200℃ 이하까지 냉각을 행하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 냉각은 수냉인 것이 바람직하다.

상기 재가열 열처리 후 냉각시 냉각속도가 9.0℃/s 미만이거나 냉각종료온도가 200℃를 초과하게 되면 냉각 중 베이나이트 상 등이 과다하게 형성될 우려가 있다.

본 발명에서 상기 냉각속도의 상한은 특별히 한정하지 아니하며, 설비 한계를 고려하여 적합하게 설정할 수 있다.

한편, 상기 재가열 열처리 및 냉각 공정을 완료한 열연강판은 바람직하게 40~80mm의 두께를 갖는 후강판이다.

상술한 제조조건에 따라 제조된 본 발명의 열연강판은 미세조직으로 마르텐사이트 상을 주상으로 포함하며, 전 두께에 걸쳐 고경도를 가지는 효과가 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다.

(실시예)

중량%로, 탄소(C): 0.26%, 실리콘(Si): 0.26%, 망간(Mn): 1.2%, 인(P): 0.01%, 황(S): 0.001%, 알루미늄(Al): 0.03%, 크롬(Cr): 0.3%, 니켈(Ni): 0.04%, 몰리브덴(Mo): 0.01%, 보론(B): 0.0015%, 구리(Cu): 0.01%, 티타늄(Ti): 0.04%, 바나듐(V): 0.005%고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 마련하였다. 이어, 상기 슬라브를 1100℃에서 가열한 후 1000℃에서 조압연하였다. 그리고 상기 조압압된 슬라브는 850℃에서 마무리압연되어 두께 40mm의 열연강판을 제조한 후, 상온으로 공냉하였다. 후속하여, 상기 공냉된 열연강판을 900℃의 온도범위에서 재로시간 20분 이상으로 재가열 열처리한 후, 하기 표 1과 같이 냉각속도룰 달리하면서 200℃ 이하까지 냉각하였다.

이후, 각각의 열연강판에 대해 미세조직 및 기계적 물성을 측정하였다. 상기 미세조직은 임의의 크기로 시편을 절단하여 경면을 제작한 후 나이탈 에칭액을 이용하여 부식시킨 다음 광학현미경과 전자주사현미경을 활용하여 표층으로부터 두께 방향 2mm 위치와 두께 중심인 1/2t(mm) 위치를 모두 관찰하였으며, 그 관찰결과, 본 발명예 1-3의 경우, 면적분율 85% 이상의 마르텐사이트, 10% 이하의 베이나이트, 잔여 페라이트를 포함하는 미세조직을 가짐을 확인하였다.

한편 제조된 열연강판에 대한 비커스 경도를 측정하여 도 1에 나타내었다. 본 발명에서 비커스 경도는 비커스 경도시험기(하중 10kg, 대면각 136도 정사각형 다이아몬드 입자)를 이용하여 측정하였으며, 이때, 표면경도는 판 표면을 2mm 밀링가공 후 측정하였으며, 중심부 경도는 판 두께 방향으로 시편을 절단한 다음 두께의 중심 즉, 1/2t 위치에서 측정하였다.

또한 브리넬 경도는 브리넬 경도 시험기(하중 3000kgf, 10mm 텅스텐 압입 구)를 이용하여 측정하였으며, 이때, 표면 경도는 판 표면을 2mm 밀링 가공한 후 3회 측정한 것의 평균값을 사용하였으며, 단면 경도의 경우 판 두께 방향으로 시편을 절단한 다음 두께의 중심 즉, 1/2t 위치에서 3회 측정한 후 평균값을 사용하였다.

No.	재가열온도(℃)	유지시간(분)	냉각공정		비고
			200℃까지 냉각시간(s)	200℃까지의 냉각속도(℃/s)
1	910	30	44.8	14.7	발명예1
2	910	30	54.8	12	빌명예2
3	910	30	65.1	10.1	발명예3
4	910	30	74.4	8.9	비교예1
5	910	30	83.7	7.9	비교예2
6	910	30	93	7.1	비교예3
7	910	30	111.6	5.9	비교예4
8	910	30	130.2	5.1	비교예5
9	910	30	148.8	4.4	비교예6
10	910	30	186	3.5	비교예7

도 1은 본 발명의 일실시예 따른 냉각속도와 비커스 경도와의 상관관계를 보여주는 그림이다.

도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 조건으로 재가열 후, 9.0℃/s 이상의 냉각속도로 열연강판을 냉각한 발명예 1-3의 경우가 비교예 17 대비 열연강판의 비커스 경도가 48Hv이상으로 우수함을 알 수 있다.

한편 도 2 본 발명의 일실시예에 따른 재가열온도와 열연강판의 브리넬 경도와의 상관관계를 보여주는 그림으로서, 전술한 재가열한 온도가 850~950℃ 범위일때, 열연강판의 브리넬경도가 우수해짐을 알 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 개발재의 강판 두께에 따른 경도 프로파일을 종래재와 대비하여 나타낸 그림이다. 도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명의 열연강판의 경우 종래재 대비 열연강판 두께에 따른 경도 편차가 적은 우수한 특성을 가짐을 알 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 권리 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라, 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (4)

1. 중량%로, 탄소(C): 0.19~0.32%, 실리콘(Si): 0.1~0.7%, 망간(Mn): 0.6~1.6%, 인(P): 0.05% 이하(0은 제외), 황(S): 0.02% 이하(0은 제외), 알루미늄(Al): 0.07% 이하(0은 제외), 크롬(Cr): 0.1~1.5%, 니켈(Ni): 0.01~2.0%, 몰리브덴(Mo): 0.01~0.8%, 보론(B): 50ppm 이하(0은 제외), 코발트(Co): 0.04% 이하을 포함하고, 구리(Cu): 0.5% 이하(0은 제외), 티타늄(Ti): 0.04% 이하(0은 제외), 니오븀(Nb): 0.05% 이하(0은 제외), 바나듐(V): 0.05% 이하(0은 제외) 및 칼슘(Ca): 2~100ppm 중 1종 이상을 더 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 미세조직이 면적분율 85% 이상의 마르텐사이트, 10% 이하의 베이나이트, 잔여 페라이트를 포함하는 고경도 내마모강.
   
2. 제 1항에 있어서, 비소(As): 0.05% 이하(0은 제외), 주석(Sn): 0.05% 이하(0은 제외) 및 텅스텐(W): 0.05% 이하(0은 제외) 중 1종 이상 더 포함하는 고경도 내마모강.
   
3. 중량%로, 탄소(C): 0.19~0.32%, 실리콘(Si): 0.1~0.7%, 망간(Mn): 0.6~1.6%, 인(P): 0.05% 이하(0은 제외), 황(S): 0.02% 이하(0은 제외), 알루미늄(Al): 0.07% 이하(0은 제외), 크롬(Cr): 0.1~1.5%, 니켈(Ni): 0.01~2.0%, 몰리브덴(Mo): 0.01~0.8%, 보론(B): 50ppm 이하(0은 제외), 코발트(Co): 0.04% 이하을 포함하고, 구리(Cu): 0.5% 이하(0은 제외), 티타늄(Ti): 0.04% 이하(0은 제외), 니오븀(Nb): 0.05% 이하(0은 제외), 바나듐(V): 0.05% 이하(0은 제외) 및 칼슘(Ca): 2~100ppm 중 1종 이상을 더 포함하고, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 강 슬라브를 준비하는 단계;
   상기 강 슬라브를 1050~1250℃의 온도범위에서 가열하는 단계;
   상기 재가열된 강 슬라브를 950~1050℃의 온도범위에서 조압연하는 단계; 상기 조압연 후 750~950℃의 온도범위에서 마무리 압연하여 열연강판을 제조하는 단계;
   상기 열연강판을 상온까지 공냉 후, 850~950℃의 온도범위에서 재로시간 20분 이상으로 재가열 열처리하는 단계; 및
   상기 재가열 열처리 후 상기 열연강판을 9.0℃/s 이상의 냉각속도로 200℃ 이하까지 냉각하는 단계를 포함하는 고경도 내마모강의 제조방법.
   
4. 제 3항에 있어서, 비소(As): 0.05% 이하(0은 제외), 주석(Sn): 0.05% 이하(0은 제외) 및 텅스텐(W): 0.05% 이하(0은 제외) 중 1종 이상 더 포함하는 고경도 내마모강 내마모강의 제조방법.
   

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