KR0155552B1

KR0155552B1 - 고인성 스테인레스강

Info

Publication number: KR0155552B1
Application number: KR1019900016058A
Authority: KR
Inventors: 히데유끼 오오마
Original assignee: 기시다 도시오; 다이도 도꾸슈꼬 가부시끼가이샤
Priority date: 1989-10-11
Filing date: 1990-10-10
Publication date: 1998-11-16
Anticipated expiration: 2010-10-10
Also published as: ES2079412T3; EP0422574A1; US5152848A; JPH03126843A; EP0422574B1; KR910008157A; DE69022523D1; JP2817266B2; DE69022523T2

Abstract

중량%로서 대체로 C0.03%, P0.040%, S0.010%, Si1.0%, Mn1.0%, 11.5%Cr22.0%, 0.050%Nb0.80%, N0.025%, 필요하다면 0.2%Cu1.0 %, 0.01Mo2.00%, 0.020%Ni

Description

고인성 스테인레스강

제1도는 나사부에 대한 두부내절손(頭部耐折損) 시험의 요령을 보이는 상세도이며,

제2도는 크기가 20㎛를 넘는 개재물들의 개수와 50개의 시험된 시료들 중의 두부절손된 시료들의 수와의 관계를 예시하는 그래프.

제3도는 압연시에 있어서의 가열온도와 탄질화물들(carbon-nitrides)의 면적비 사이의 관련을 예시하는 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 나사소재 2 : 지그(Jig)

3 : 햄머

본 발명은 뛰어난 인성을 가지는 훼라이트계의 스테링레스강에 관한 것이며, 그리고 특히 헷더가공(header processing)(나사두부의 소성변경가공) 및 예하면 나사부의 전조가공(나사본체부의 소성변형가공)에 의해서 제조되는 나사의 소재로서 이용되는 냉간가공성에 뛰어난 훼라이트계의 고인성 스테인레스강에 관한 것이다.

근래에 와서 종래의 절삭가공에 의하여 제작된 나사들 대신에 헷더가공 및 전조가공에 의하여 제작된 나사의 사용량이 증대되고 있으며, 가격이 싸고 뛰어난 내식성 때문에 훼라이트계 스테인레스강의 소성변형가공된 나사들에 대한 재료로서 채용되는 경향을 가졌다.

그런 훼라이트계 스테인레스강을 소재로 하여 헷더가공 및 전조가공에 의해 나사를 제작하는 경우에는 종래의 훼라이트계 스테인레스강은 뛰어난 헷더가공성을 가지지만 나사의 두부가 헷더가공작업에 의하여 심한 소성변형을 받기 쉽기 때문에 나사의 두부에서의 내절손성(耐折損性)은 아직 충분하지는 않은 것이다. 따라서 헷더가공에 의하여 생긴 금속의 소성변형 라인에 따라서 나사두부의 파손을 생기게 할 수도 있다는 과제가 있었다.

그러므로, 본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 과제에 착안하여 되어진 것으로서 나사를 헷더가공 및 예를 들면 전조가공에 의해 제작하는 경우의 헷더가공성에 뛰어나고 있음과 동시에 헷더가공에 의하여 형성된 나사두부의 두부내절손성에도 뛰어나고 있는 훼라이트계의, 고인성 스테인레스강을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 고인성 스테인레스강의 구성은 대체로 중량 %로서 C : 0.03% 이하, P : 0.040% 이하, S : 0.010% 이하, Si : 1.0% 이하, Mn : 1.0% 이하, Cr : 11.5-22.0%, Nb : 0.05-0.80%, N : 0.025% 이하, 그리고 필요에 따라서 Cu : 0.01-1.0%, Mo : 0.01-0.50%, Ni : 0.02-1.50% 중에서 선택된 적어도 1종을 함유하며 잔부는 Fe 및 불순물로부터 되며, 첨가원소중의 Nb의 탄질화물 그리고 불가피한 불순물들로서 포함된 Ti 및 Zr의 탄질화물로부터된 개재물들 중에서 크기가 20㎛를 초과하는 개재물들의 수가 300㎜²당 20개 이하이며, 보다 바람직하게는 상기 탄질화물의 면적비가 0.05% 이하인 것을 특징으로 하고 있다. 그리고 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 고인성 스테인레스강을 제조하는 방법의 구성은 전술한 성분으로 되는 스테인레스강 재료의 선재압연시에 있어서 가열온도를 1,200℃ 이상으로 한 것을 특징으로 하고 있다.

다음에 본 발명에 따르는 고인성 스테인레스강의 성분조성(중량%)의 상술한 범위에로의 한정이유는 다음과 같다.

[C : 0.03% 이하]

C는 강의 강도를 향상시키는데 기여하는 원소이지만 첨가한 Nb나 불순물로서 함유된 Ti, Zr 등의 탄화물 형성원소와 결합하여 탄화물을 형성하며, 석출한 탄화물은 침식의 기점으로 되어 내식성을 저하시키는 일이 있다. 그리고 C는 첨가한 Nb와 결합해서 탄화물 NbC를 형성하는 것에 의하여 Nb의 첨가효과를 저감시키므로 C 함량은 0.03% 이하로 제한되었다.

[P : 0.040%이하]

P는 훼라이트계 스테인레스강의 냉간 가공성을 저하시켜 헷더가공에 의한 나사두부의 성형성을 약화시키므로 될 수 있는 대로 P 함량을 감소시킬 필요가 있으며, 그래서 P 함량은 0.040%이하로 제한되어 진다.

[S : 0.010% 이하]

S는 훼라이트계 스테인레스강의 냉간 가공성을 저하시켜서 헷더가공에 의한 나사두부의 성형성을 약화시키므로 될 수 있는 대로 S 함량을 감소시킬 필요가 있으며, 그래서 S 함량은 0.01% 이하로 제한되었다.

[Si : 1.0% 이하]

Si는 강용제시에 있어서 탈산작용을 가지고 있음과 동시에 내산화성을 증대시키는 작용을 가지고 있으나, Si를 다량으로 함유하면 인성을 열화시키므로 1.0% 이하로 했다.

[Mn : 1.0% 이하]

Mn은 강용제시에 있어서 탈산-탈류 작용을 가지고 있으며, 기계적 성질을 개선하는 작용을 가지고 있다. 그러나 Mn이 다량으로 함유되면 헷더가공성을 해치므로 Mn의 함량은 1.0%로 제한된다.

[Cr : 11.5-22.0%]

Cr은 훼라이트계 스테인레스강의 기본원소이며 양호한 내식성을 얻기 위하여 11.5% 이상으로 하였다. 그러나 다량으로 함유하면 가공성을 저하시켜서 헷더가공에 의한 나사두부의 성형을 양호하게 행하여 질 수 없게 되기 때문에 22.0% 이하로 했다.

[Nb : 0.05-0.80%]

Nb는 훼라이트게 스테인레스강의 인성을 향상시켜서 헷더가공실을 양호한 것으로 하는데 유효한 원소이며, 이와 같은 효과를 얻기 위하여 0.05% 이상으로 했다. 그러나 Nb가 다량으로 함유된 췌성천이온도(brittleness transition temperature)가 높게되어 인성이 오히려 열화하므로 0.80% 이하로 했다.

[N : 0.025%이하]

N은 첨가한 Nb나 불순물로서 함유된 Ti, Zr 등의 질화물 형성원소와 결합하여 질화물을 형성하며 그리고 석출된 질화물이 침식의 기점으로 되어서 내식성을 저하시키는 일이 있다. 그리고 강중에 첨가된 Nb는 N과 Nb가 결합하여 질화물 NbN을 형성하는 것에 의하여 효과를 저감시키므로 0.025%로 했다.

[Cu : 0.2-1.0%, Mo : 0.01-0.50%, Ni : 0.02-1.50% 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상]

Cu, Mo 및 Ni은 훼라이트계 스테인레스강의 내식성을 향상시키는데 기여하는 원소들이며 필요에 따라서 Cu는 0.2% 이상, Mo는 0.01% 이상, Ni은 0.02% 이상의 가운데에서 선택되는 적어도 1종을 함유하는 것이 바람직하다. 그러나 다량으로 함유하면 강도가 과도하게 향상되어서 헷더가공에 의한 나사두부의 성형성을 저하시킨다. 그러므로 함유시킨다해도 Cu는 1.0% 이하, Mo는 0.50% 이하, Ni은 1.50% 이하로 제한할 필요가 있다.

본 발명에 따르는 고인성 스테인레스강은 상기의 화학성분을 가지며, 그리고 첨가원소중의 Nb의 탄질화물 및 불가피한 불순물중의 Ti 및 Zr의 탄질화물로 부터된 개재물 중에서 크기가 20㎛을 초과하는 개재물들의 수가 스테인레스강 중에 300㎜²당 20개 이하로 하고 있으나, 그 이유는 20㎛ 보다 더 큰 조대립 개재물의 수가 일본공업규격 G-0555에 제정된 「강의 비금속 개재물의 현미경 시험방법」에 근거하여 관찰된 면적 300㎜²당 20개보다도 많으면 헷더가공된 나사두부에 있어서 조대한 탄질화물을 가지므로 하는 균열의 발생에 의하여 두부절손이 생기기 쉽게되며, 내두부절손성이 저하하기 때문이다.

그래서, 특히 바람직하게는 전기 탄질화물(전기 JIS G 0555에 의하여 제공하는 B₂계 개재물과 C₂계 개재물의 합계)의 면접비가 0.05% 이하로 감소시키는 것에 의하여 헷더가공성을 더 향상시키는 것이 가능하다.

그 위에 본 발명에 따르는 고인성 스테인레스강을 제조하는 방법에 있어서는 상부의 성분 조성을 가지는 헷더가공용의 고인성 스테인레스강의 선제압연시에 있어서의 가열온도(압손소재의 추출온도)가 1,200℃ 이상으로 높게 하며 유지시간을 바람직하게는 5-20분 정도가 되도록 하고 있는 것은 압연소재중에 탄질화물을 완전 고용시켜서 B₂계 개재물 및 C₂계 개재물로서 검출되는 Nb(C,N), Ti(C,N), Zr(C,N)과 같은 탄질화물이 석출되지 않게 하기 위한 것이다.

본 발명에 따르는 고인성 스테인레스강은 상술한 구성을 가지는 것으로 되어 있으며, 그러므로 강중에 탄질화물량을 억제한 것으로 되어 있어서, 헷더가공성이 뛰어나고 있음과 동시에 헷더가공에 의하여 형성된 나사두부에서의 두부내절손성도 현저하게 뛰어나고 있다.

[실시예]

제1표에 보인 화학성분을 가지는 훼라이트계 스테인레스강을 용제한 후에 조괴했다. 각인곳트들은 제2표에 보인 것과 같은 각각의 추출온도에서 가열되고 이 온도들에서 20분간 유지되어 있으며, 그리고 다음에 직경 4.0㎜를 가지는 선재로 압연하였다. 그리고 이 선재는 역시 제2표에 보인 권취온도에서 권취되었다. 그래서 이들의 약간은 압연후에 제2표에 보인 조건에서 소둔을 행하였다.

다음에 압연된 선재중에 함유되었으며, 탄질화물로 구성된 크기가 20㎛를 초과하는 개재물들의 개수를 일본공업규격 G 0555에서 제정하는 「강의 비금속 개재물의 현미경 시험방법」에 따라서 300㎜²당에 관하여 측정한 바 마찬가지로 제2표에 보인 결과이다.

또 일본공업규격 G0555에서 제정하는 B₂계 개재물(B계 개재물 중에서 Nb, Ti, Zr의 탄질화물계 개재물) 및 C₂계 개재물(C계 개재물중에서 Nb, Ti, Zr의 탄질화물계 개재물)의 합계량의 면적비를 조사한바 마찬가지로 제2표에 나타내어졌다.

다음에 각 압연소재를 공시료로하여 각각 50개씩 헷더가공에 의하여 두부부(頭部付) 나사소재로 준비되었다. 그 다음에 제1도에 보인 바와 같이 각 두부부 나사소재(1)를 30°의 경사면(2a)를 가지는 지그(2)의 구멍(2b)에 설치하고 나사소재(1)의 두부(1a)를 햄머(3)를 가지고 두드려서 나사소재(1)의 두부(1a)의 바로 아래의 축부(1b)를 구부리는 두부내절손시험을 행하였다. 굴곡후에 각 나사소재(1)의 목부분의 파손상황을 육안 관찰에 의해 조사했다. 관찰된 결과를 제2도에 역시 나타내었다.

또, 이들의 시험에 있어서 크기가 20㎛을 넘는 개재물들의 수가 시험된 50개의 시료중에서 절손된 수와의 관련이 제2도에 나타내어졌으며, 압연소재의 가열온도(추출온도)화 탄질화물들(B₂계 개제물과 C₂계 개재물)의 면적비와의 관련은 제3도에 보이는 바와같다.

제2표 및 제2도에서 보인 바와 같이 크기가 20㎛을 초과하는 조대한 탄질화물의 개수가 많은 것일수록 수부(首部)절손 발생수량이 많게되고 있으며, 또 제2표 및 제3도에서 보이는 것과 같이 압연식의 가열온도를 1,200℃ 이상으로 하는 것에 의하여 크기가 20㎛을 초과하는 조대한 탄질화물의 개수가 20개 이하로 되고 있어서 나사 소재의 수부절손의 발생이 없어진 것이 확인된다.

상술한 바와같이 본 발명에 따르는 고인성 스테인레스강은 Cr 및 Nb를 함유하는 특정의 성분조성을 가지는 훼라이트계 스테인레스강이며 첨가원소중의 Nb의 탄질화물 및 불가피한 불순물로서 함유된 Ti 및 Zr의 탄질화물로부터 되는 크기가 20㎛을 초과하는 개재물들의 수가 300㎜당 20개 이하가 되도록 규제한 것이다. 그러므로 고인성이며, 그리고 냉간 가공성에도 뛰어난 것으로 되고 있으며, 특히 헷더가공에 의하여 나사가 제작되는 경우의 헷더가공성과 나사두부의 내수절손성이 뛰어난 것이다. 그리고 신뢰성이 높은 나사 등의 소성가공부재의 소재로서 적합한 것이라고 하는 뛰어난 효과가 얻어진다. 또 본 발명에 따르는 고인성 스테인레스강의 제조방법에 의해서는 상술한 좋은 고인성 스테인레스강을 얻을 수 있다는 큰 효과가 얻어진다.

Claims

중량 %로서 C : 0.03% 이하, P : 0.040% 이하, S : 0.010% 이하, Si : 1.0% 이하, Mn : 1.0% 이하, Cr : 11.5-22.0%, Nb : 0.05-0.80%, N : 0.25% 이하, 잔부는 Fe 및 불순물로되며, 첨가원소중의 Nb인 탄질화물 및 불가피한 불순물로서 함유된 Ti 및 Zr의 탄질화물로부터된 개재물중에서 크기가 20㎛을 초과하는 개재물의 수가 300㎜²당 20개 이하인 것을 특징으로 하는 훼라이트계의 고인성 스테인레스강.
중량 %로서 C : 0.03% 이하, P : 0.040% 이하, S : 0.010% 이하, Si : 1.0% 이하, Mn : 1.0% 이하, Cr : 11.5-22.0%, Nb : 0.05~0.80%, N : 0.025% 이하 및 Cu : 0.2-1.0%, Mo : 0.01-2.00%, Ni : 0.02-1.50% 중에서 선택된 적어도 1종 이상으로 되고, 그리고 잔부는 Fe 및 불가피한 불순물로부터 되며 첨가원소중의 Nb의 탄질화물 및 불가피한 불순물로서 함유된 Ti 및 Zr의 탄질화물로부터된 개재물중에서 크기가 20㎛을 초과하는 개재물의 수가 300㎜²당 20개 이하인 것을 특징으로 하는 훼라이트계의 고인성 스테인레스강.
제1항에 있어서, 전체 탄질화물의 면적비가 0.05% 이하인 것을 특징으로 하는 훼라이트계의 고인성 스테인레스강.
제2항에 있어서, 전체 탄질화물의 면적비가 0.05% 이하인 것을 특징으로 하는 훼라이트계의 고인성 스테인레스강.