재료硏, ‘항복비제어강 제조/공정 기술’ 개발

한국재료연구원(원장 최철진)이 자동차 및 중장비용 단조부품 등에 폭 넓게 적용하여 기존 소재 대비 부품 단가 절감과 함께 품질 향상이 가능한 ‘항복비제어강 제조/공정 기술’을 개발했다.

‘항복비제어강 제조/공정 기술’은 기존 4개 공정인 열간단조 공정으로 제조되던 기존 자동차 및 중장비용 단조부품을 3개 공정으로 구성된 온간단조 공정으로 전환해 1개 공정을 단축할 수 있는 공정기술이다. 특히, 기존 조질(Q/T)처리를 단조열을 이용한 단순 온도 유지 고정으로 개선하여 원가를 대폭 절감할 수 있다.

해당 기술은 냉간단조로 제조되는 자동차부품인 파스너, 샤프트류 등의 공정 혁신에 적용할 수 있으며, 원가 절감 및 특성 향상이 가능하다.

재료연구원은 인장강도 8T, 10T급 볼트, 가이드 로드 핀, 볼 핀(Ball Pin) 등 자동차용 볼트류의 준양산에 성공했고, 기존 소재인 SWRCH45K와 SCM435의 대체가 가능한 YRCS소재 사용 선재를 제조 후 연속 생산에 성공했다.

신규 개발된 ‘항복비제어강’은 기존 소재 대비 항복강도와 인장강도는 물론 연신율도 향상됐고, 피로강도의 경우 무려 30% 이상 향상됐다. 그리고 소재 성분이 단순화(Fe-Mn-Si)된 데다, 단조 후 열처리 및 교정공정 생략을 통해 공정 단순화가 가능하며 저항복비로 금형 수명 향상도 가능하다. 특히, 냉간단조와 절삭가공을 연계하여 품질 향상과 가격 경쟁력을 모두 확보할 수 있을 것으로 기대된다.

신규 개발된 ‘항복비제어강’과 이를 단조부품 제작에 적용할 경우 기존 열간단조 공정을 온간단조 공정으로 전환함으로써 결정립 미세화 및 공정 단축 등이 가능하다.

주요 적용 분야 및 특징을 살펴보면 자동차용 냉간단조품에 적용할 경우에는 냉간단조 후 열처리 공정이 필요 없어 열처리 및 교정공정 등 공정 단축 실현이 가능하고, 저항복비로 단조 하중이 감소하는 동시에 금형 수명 향상으로 총 비용이 30% 이상 절감된다.

자동차용 온간단조품에 적용할 경우에는 온간단조 후 추가 열처리(Q/T) 공정을 제거할 수 있어 부품 단가를 20% 이상 낮추고 결정립 미세화로 절삭성 향상이 가능하다.

마지막으로 기계 및 건설장비용 절삭가공품에 적용할 경우에는 항복비를 제어하며 절삭성을 향상시킴으로써 생산성을 향상시킬 수 있고, 사용 중 가공경화 현상을 통해 피로수명이 기존 소재 대비 20% 이상 향상된다.

한편 국내 금속 소재 연구개발 프로젝트를 주도하는 재료연구원은 향후 해당기술의 민간 업체 이전 등을 통해 국내 철강 및 단조업계의 경쟁력 향상에 기여하도록 할 방침이다.

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