KR100259739B1

KR100259739B1 - 성형가공후의 내표면거침성 및 고온 피로특성이 우수한 페라이트계 스테인레스 열연강판

Info

Publication number: KR100259739B1
Application number: KR1019960022753A
Authority: KR
Inventors: 마사아끼 고오노; 아쓰시 미야자끼; 스스무 사또오; 고오지 야마또
Original assignee: 에모또 간지; 가와사끼 세이데쓰 가부시키가이샤
Priority date: 1995-06-22
Filing date: 1996-06-21
Publication date: 2000-06-15
Also published as: EP0750052B1; JPH093606A; DE69614778T2; JP3064871B2; US5653825A; EP0750052A1; KR970001580A; DE69614778D1

Abstract

본 발명은 특정 원소를 소정량 함유한 페라이트계의 스테인레스 열연 강판에 관한 것으로서, 냉간 압연 및 그 이후의 공정을 생략해도 성형가공후의 내 표면거침성 및 고온피로특성이 양호한 열연 강판을 제공키위한 것이다.

본 발명에 의하면, 열연 강판의 어닐링 온도 영역이 넓은 범위로 허용되므로 용이하게 제조할 수 있다.

Description

성형가공후의 내표면거침성 및 고온피로특성이 우수한 페라이트계 스테인레스 열연강판

제1도는 생크식 고온 평면 휨 피로 시험용 판상 시험편을 나타낸 도.

제2도는 생크식 고온 평면 휨 피로 시험 방법의 개략을 나타낸 도.

제3도는 고온 피로 시험에 의한 파손 수명과 피로한도 응력의 관계를 나타낸 그래프.

본 발명은 성형가공용으로 사용하기 적합하고, 특히 성형가공후의 내표면거침성(resistance to surface roughening) 및 피로특성이 우수한 페라이트계 스테인레스 열연 강판에 관한 것이다.

페라이트계 스테인레스 강은, 오스테나이트계 스테인레스강에 비하면, 가공성이나, 내식성의 점에서는 약간 떨어지고 있는 것이기는 하지만, 내응력 부식 균열성이 우수한 동시에 값이 싸기 때문에 각종 주방기구, 자동차 배기계 부품(배기매니폴드, 배기 파이프, 배기가스 정화 촉매장치의 쉘, 머풀러 등) 등의 분야에서 폭 넓게 사용되고 있다.

이와 같은 가공용도에 사용되는 경우에 있어서, 페라이트계 스테인레스강의 가공성을 개선하기 위하여, 예를 들면 일본국 특개소 51 - 14812 호 공보, 특개소 51 - 14811 호 공보, 특개소 52 - 31919 호 공보 등에 개시되어 있는 바와 같이 Ti, Nb 와 같은 원소를 첨가하여 강중에 고용(固溶) 시키는 C 나 N 등의 불순물 원소를 고정시키는 기술이 널리 실시되고 있다.

한편, 일본국 특개소 60 - 46352 호 공보에서는 0.05 ~ 2.0 % 의 V와 0.5 ~ 2.0 % 의 Cu를 함유하는 내식성의 우수한 페라이트계 스테인레스강이 개시되어 있다. 이는 0.05 ~ 2.0 % 의 V 와 함께 0.5 ~ 2.0 % 라는 다량의 Cu를 공존시킴으로써, 내식성을 향상시키는 기술이다. 또 이 기술은, 자동차의 외장재나 급탕기구 기타 주방기기 등에 사용되는 냉간 압연재를 대상으로 하고 있으며, 열간 압연재의 기계적 특성, 특히 고온에서의 피로특성과 같은 고온 특성에 관해서는 하등 배려된 것은 아니었다.

그런데, 이 페라이트계 스테인레스 강판은, 통상, 연속주소 주편을 가열한후, 열간 압연 - 열연판 어닐링·산세척 - 냉간 압연 - 마무리 어닐링·산세척의 각 공정을 거쳐 제조된다. 그래서 이들 중의 일부의 공정, 특히 냉간 압연 이후의 공정을 생략하여 제조되는 스테인레스 열연 강판은, 냉각 압연 이후의 설비비나 운전비를 대폭적으로 경감시킬 수 있기 때문에, 오스테나이트계에 비교하여 값이 싼 페라이트계 스테인레스강판을 한 층 값싸게 또한 단기간에 제조할 수가 있어, 공업상의 이점은 극히 크다.

그러나, 일반적으로 열연 강판은 냉연 강판과 비교하여 열연, 어닐링후의 결정 입자가 크기 때문에, 성형가공후의 강판 표면의 거칠기가 크다는 문제가 있었다. 이 조대 결정 입자 및 성형가공후의 표면 거칠기는 제품 표면의 미관을 손상 시킬 뿐만 아니라 자동차 배기계 부품 (배기 파이프 등) 과 같이, 고온하에서 엔진등의 진동을 받는 부재에 있어서는 고온피로특성을 저하시킨다는 문제도 있었다.

이 현상은, 고온피로 환경하에서, 조대 결정 입자를 갖는 조직에서는 결정 입자내 보다 강도가 낮은 입계에서 용이하게 피로파괴가 발생하는 것, 또는 표면거칠기부에 응력이 집중하여 파괴의 기점으로 된다는 것에 의해 설명된다.

그런데, 이와 같이 가공후의 표면 거칠기나 피로 파괴 특성에 큰 영향을 미치는 강판의 결정 입자경은 어닐링의 온도, 시간 등의 조건에 의해 어느 정도 조정 가능하지만, 결정 입자경을 미세하게 하기 위하여 저온·단시간의 어닐링을 실시한 경우에는 완전한 재결정 조직은 얻을 수 없게 되고, 강판의 판두께 방향의 중앙부 부근은 열연시의 전신(展伸) 조직을 남긴 그대로 된다. 그 결과 신장율 (EI.) 이 나, 디프드로잉성의 지표가 되는 랭트포드치 (r 값) 가 작아져서, 충분한 성형가공성을 얻을 수가 없다. 이러한 것이 페라이트계 스테인레스 열연강판에 있어서의 양호한 성형가공성과 우수한 내표면 거침성이나 고온피로특성을 양립시키는 것을 곤란하게 하고, 상기 특성이 요구되는 자동차 배기계 부재에 대한 페라이트계 스테인레스 열연강판의 적용을 방해하고 있는 큰 원인이었다.

그래서, 본 발명의 목적은, 냉간 압연 이후의 공정을 생략하더라도 성형가공후의 내표면거침성 및 고온피로특성이 양호하고, 게다가 성형가공을 손상시키는 일이 없는 페라이트계 스테인레스 열연 강판을 제공하는데 있다.

그런데, 상기한 목적을 실현하기 위하여 예의 연구한 결과, 본 발명의 발명자들은 페라이트계 스테인레스강에 있어서, Ti 에 의한 C, N 의 고정, V 와 B 의 복합 첨가 등의 화학 조성을 적정범위로 조정함으로써, 성형가공후의 내 표면거침성, 고온피로특성 및 성형가공성의 어느 것에도 우수한 스테인레스 열연 강판을 제조 가능하다는 것을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은

C: 0.03 중량% 이하, Si: 2.0 중량% 이하,

Mn: 0.8 중량% 이하, S: 0.03 중량% 이하,

Cr: 6 ~ 25 중량%, N: 0.03 중량% 이하,

Al: 0.3 중량% 이하, Ti: 0.4 중량% 이하,

V: 0.02 ~ 0.4 중량%, B: 0.0002 ~ 0.0050 중량%,

을 함유하고, 또 하기 식 :

Ti/48 〉 N/14 + C/12

V/B 〉 10

을 총족시켜서 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형가공후의 내 표면거침성 및 고온피로특성이 우수한 페라이트계 스테인레스 열연 강판이며 ; 또 본 발명은, 상기 발명에, 추가로 Nb : 0.05 중량% 이하를 함유하거나, 또는 Ca : 0.01 중량% 이하, Mo : 2.0 중량% 이하, Cu : 0.4 중량% 이하로부터 선택되는 어느 1 종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 성형가공후의 내 표면거침성 및 고온피로특성이 우수한 페라이트계 스테인레스 열연 강판이다.

또, 본 발명은 상기한 조성인 것에 추가하여, 열연 어닐링 후의 강판 표면의 결정 입자경이 50 ㎛ 이하이고, 또한 판두께 방향의 표층으로부터 중심부 전체에 걸쳐서 모두 재결정 입자에 의해 구성되는 것을 특징으로 한 성형가공후의 내표면 거침성 및 고온피로특성이 우수한 페라이트계 스테인레스열연 강판이다.

본 발명의 그외의 특성은, 청구항 및 본 발명의 상세한 설명으로부터 명백해진다.

본 발명자들은 종래의 기술을 검토하고, 성형가공후의 내표면거침성, 고온피로특성 및 성형가공성의 어느 것에도 우수한 스테인레스 강판을 얻기 위하여, 반드시 냉간 압연을 필요로 하는 것은 아닌 것을 알아내고, 이를 기초로 하여, 더욱 연구를 진행시킨 결과, 본 발명이 완성된 것이다.

즉, 본 발명은, 페라이트계 스테인레스강에 있어서, 여러 가지의 첨가 원소를 적정 범위로 규정함으로써 얻어진 것이다. 특히 Ti 또는 Nb를 적정 범위로 첨가함으로써 C, N를 유효하게 고정시켜서, 강중의 고용량을 저감시켜서 성형가공성을 개선시키는 것이다. 또한 본 발명은 V, B를 아울러 적정범위로 첨가함으로써, 열연 어닐링판의 결정 입자를 미세화하고, 또한 재결정후의 입자성장을 억제함으로써, 강판 표면의 최대 결정 입자경을 50 ㎛ 이하로 하고, 성형가공후의 강판 표면의 표면 거칠기를 개선한 것이다.

본 발명자들의 연구에 의하면, 이하에 표시한 조건을 충족시키면, 냉간 압연이후의 공정을 생략하더라도 성형가공후의 내 표면거침성 고온피로특성 및 성형가공성의 어느 것에도 우수한 스테인레스 강판을 얻을 수 있다는 지식을 얻었다.

이하, 본 발명에 있어서의 강의 각 화학성분치를 청구항과 같이 한정한 이유에 관하여 설명한다.

C : 0.03 중량% 이하

C는, 성형가공성 (r 값), 내식성을 저하시키는 원소이므로, 가능한한 저감시키는 것이 바람직하다. 또, 후술하는 바와 같은 V 의 효과를 발휘시키기 위해서도, 고용되는 양을 가능한한 저감시키는 것이 바람직하다. 그러기 위하여, 본 발명에서는, C를 Ti 또는 추가로 Nb의 첨가에 의해 고정하고, 성형가공성 및 페라이트 안정성에 대한 악영향을 경감시키고, V의 효과를 충분히 발휘시킨다. 그러나, C 함유량이 0.03 중량%를 초과하면 강판중의 석출물량이 증가하여 가공성의 저하 및 표면성상의 악화를 초래하므로, 그의 함유 범위를 0.03 % 이하, 바람직하게는 0.015 중량% 이하로 한다.

Si : 2.0 중량% 이하

Si 는 강의 탈산을 위하여 유효한 것 외에, 고온에서의 내산화성이나 고온염해특성을 향상시키는 원소이다. 그러나 2.0 중량%를 초과하여 함유하면 신장율 특성을 열화시키므로, 2.0 중량% 이하로 한정한다. 그리고, 자동차 배기계 부재 등의 용도로 사용하는 경우에는, 0.6 중량 % 이상 함유하는 것이 바람직하다.

Mn : 0.8 중량% 이하

Mn은, 강중의 S를 석출 고정하고, 열간 압연성을 개선하는데 유효한 원소이지만, 성형가공성에 유해한 원소이다. 따라서 그의 첨가 범위는 0.8 중량% 이하, 바람직하게는 0.5 중량% 이하로 한다.

S : 0.03 중량% 이하

S는, 열간 가공성을 열화시키는 유해 원소이지만, 통상 Mn 과 결합하여 MnS를 형성하기 때문에 0.03 중량% 이하의 함유에서는 영향은 작다. 그러나, 0.03 중량%을 초과하여 함유하면 석출된 MnS가 초창의 기점으로 되어 내식성이 열화되는 동시에, 결정 입자계에 편석하여 입계 취화를 촉진시킨다. 따라서 함유량은 0.03 중량% 이하, 바람직하게는 0.005 중량% 이하로 제한한다.

Cr : 6 ~ 25 중량%

Cr 은, 내식성 및 고온하에서의 내산화성을 향상시키기 위하여 불가결한 원소이다. Cr의 첨가량이 6 중량% 미만에서는 충분한 효과를 얻을 수 없고, 한편 25 중량%를 초과하여 첨가하면 가공성이 열화하여, 소재비용의 상승까지도 초래하기 때문에, 첨가량은 6 중량% ~ 25 중량%로 한다.

또한, 성형가공성을 우선하는 용도로의 사용을 목적으로 하는 경우에는 15 중량% 이하로 되는 것이, 또 상온에서의 내식성이 요구되는 용도로 사용하는 경우에는 10 중량% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

N : 0.03 중량% 이하

N는, C와 마찬가지로, 강판의 성형가공성(r 값)을 저하시키는 원소이므로, 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하다. 또, 후술하는 바와 같은 B의 효과를 발휘 시키기 위해서도 고용되는 양을 가능한한 저감시키는 것이 바람직하다. 그래서, 본 발명에서는, N를 Ti 또는 추가로 Nb의 첨가에 의해 고정시키고, 무해화한다. 그러나, 그 함유량이 0.03 중량%을 초과하면 강판중의 석출물량이 증가하여, 성형 가공성의 저하 및 표면성상의 악화를 초래한다. 따라서 N 의 함유량은 0.03 중량% 이하, 바람직하게는 0.01 중량% 이하로 제한한다.

Al : 0.3 중량% 이하

Al은, 탈산에 유효한 원소이지만, 과잉하게 첨가하면 열연 어닐링판의 가공성을 열화시키기 때문에, 0.3 중량% 이하, 바람직하게는 0.1 중량% 이하로 한다.

Ti : 0.4 중량% 이하

Ti 은, 강력한 C, N 안정화 원소이며, 성형가공성을 개선하는 효과를 갖는다. 또, Cr 탄질화물의 입계석출을 억제하여 내식성을 개선하는 효과도 있다. 이들의 효과를 발휘시키기 위해서는, Ti의 첨가량은 후술하는 바와 같은 C, N 와의 관계를 충족시킬 필요가 있다. 한편, Ti 첨가량이 0.4 중량%를 초과하면 성형가공성이 오히려 저하되는 동시에, 용접부의 가공성이 크게 저하한다. 또, 인성의 열화를 야기시켜 제조성을 저하시킨다. 따라서 Ti 첨가량은 0.4 중량% 이하로 한다.

V : 0.02 ~ 0.4 중량%

B : 0.0002 ~ 0.0050 중량%, 또한 V/B 〉 10

V 및 B 는, 본 발명에서 극히 중요한 원소이다. V 와 B를 각각 0.02 ~ 0.4 중량%, 0.0002 ~ 0.0050 중량%, 또한 V/B 〉 10을 충족시켜 복합 첨가함으로써, 열연어닐링판의 결정입자를 미세화하고, 또한 재결정후의 입자성장을 억제하는 효과가 있다.

이와 같은 효과가 얻어지는 이유에 대해서는 반드시 명확한 것은 아니지만, V 는 페라이트 입자내에 고용함으로써 어닐링시의 재결정 입자의 미세화 및 입자성장을 억제허고, B 는 어닐링 재결정후의 페라이트 입계에 농축시켜 입계이동을 지연시키므로써 입자성장 억제를 보조하는 것이라고 생각된다. 또 V와 B의 함유비에 의해 효과가 상이한 것은, 페라이트 결정 입자의 체적과 페라이트입계 면적의 균형이 관계하는 것이라고 생각된다. 이와같이 결정 입자의 세립화가 달성됨으로써, 성형가공후의 표면의 표면 거칠기가 현저하게 개선되고, 또한, 자동차 배기계 부재(배기 파이프) 와 같이 고온하에서 고사이클의 기계진동을 받는 재료의 피로 특성도 향상된다.

결정 입자의 세립화에 의해 피로특성이 향상되는 이유는, 대략 다음과 같은 이유에 의하는 것이라고 생각된다.

1) 응력 집중에 의해 파괴의 기점이 되기 쉬운, 성형가공후의 표면 거칠기가 경감될 수 있다.

2) 입계는 응력집중이 크고 균열의 전파 경로가 되지만, 세립화하면, 입계면적의 증가에 의해 단위입계 당의 응력집중이 완화된다.

3) B의 입계농축에 의해, 입계 강도가 강화된다.

여기에서, V는 Ti, Nb에 의한 C의 석출 고정이 충분하지 않은 경우에는, C와 반응하여 V₂C 또는 VC 로서 석출하여 입자성장억제효과가 저하된다. 한편 B 는 Ti에 의한 N 의 석출 고정이 충분하지 않은 경우에는, N 와 반응하여 BN 으로서 석출하고, 반대로 입자성장을 촉진시킨다.

따라서 C 는 V 보다 강력한 탄화물 형성 원소인 Ti, Nb 의 충분한 첨가에 의해, N 는 V 및 B 보다 강력한 질화물 형성원소인 Ti 의 충분한 첨가에 의해 석출 고정되지 않으면 안된다.

또한, B 의 첨가 효과는 상기 외에 열연중의 가공 변형의 축적을 촉진시키고, 어닐링후의 재결정 집합 조직에 관하여 {111} 면의 집적을 높이고, 성형성을 개선하는 효과도 가지므로, 냉연 강판과 비교하여 성형성이 떨어지는 열연 강판에 있어서 첨가의 의의는 크다.

상술한 V, B 의 첨가 효과는 V 량이 0.02 중량% 이상, B 량이 0.0002 중량% 이상, 또한 각 첨가량의 비 V / B 〉 10을 충족시킨 경우에 비로소 발휘된다. 한편 V 및 B 는 각각 0.4 중량%, 0.0050 중량%를 초과하여 과잉하게 첨가하면, 어닐링중의 결정 입자 미세화 및 성장억제, 성형성 개선의 효과가 포화될 뿐만 아니라, 반대로 재질이 경화하여 신장성 특성이 열화하여 성형가공성이 저하한다. 따라서 V 량은 0.02 ~ 0.4 중량%, B 량은 0.0002 ~ 0.0050 중량%, 또한 V/B 〉 10 로 한다.

Nb : 0.5 중량% 이하

Nb 는, C, N 안정화 원소이며, Ti을 보완하여, 성형가공을 개선하는 동시에, Cr 탄질화물의 입계석출을 억제하여 내식성을 개선하는 효과가 있다. 이들의 효과를 발휘시키기 위해서는 Nb의 첨가량은 후술하는 바와 같은 C, N 과의 관계를 충족시킬 필요가 있다. 한편 Nb 첨가량이 0.5 중량%를 초과하면, 성형가공성이 오히려 저하하는 동시에, 용접부의 가공성이 크게 저하한다. 또, 인성의 열화를 야기시켜 제조공정에 있어서 지장을 초래한다. 따라서 Nb 첨가량은 0.4 중량% 이하로 한다. 또 Ti와 복합첨가하는 경우 Ti + Nb로 0.6 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

Ti/48 〉 N/14 + C/12 또는, Ti/48 〉 N/14 와 Ti/48 + Nb/92 〉 N/14 + C/12

Ti 및 Nb 는, 전술한 V 및 B 의 효과를 유효하게 작용시키기 위해, 즉, N를 TiN 으로 하고, C를 TiC 또는 NbC 로 하여 석출 고정시키기 위하여 첨가한다. 그래서, 화학량론비로부터 Ti 단독 첨가의 경우에는 Ti/48 〉 N/14 + C/12, 또 Ti 및 Nb 의 복합 첨가의 경우에는 Ti/48 〉 N/14 와 Ti/48 + Nb/92 〉 N/14 + C/12를 충족시키는 양을 첨가하는 것이 필요하다.

본 발명에서는, 또한, 필요에 따라 이하의 원소를 함유할 수가 있다.

Ca : 0.01중량% 이하

Ca 은, 용강중에서 CaS를 생성하여 Ti을 함유하는 용강을 주조할 때에 발생하는 TiS 계 개재물에 의한 노즐 막힘을 억제하는데 유용한 원소이다. 그러나, 과잉하게 첨가하면 내식성의 열화를 초래하므로, 그 첨가량은 0.01 중량% 이하, 바람직하게는 S 함유랑과의 관계에서 S ≤ (32/40) Ca ≤ 1.5 S 의 범위로 한다.

Mo : 2.0 중량% 이하

Mo 는 내식성을 한층 향상시키는 효과가 있으며, 필요에 따라 첨가할 수가 있다. 그러나, 첨가량이 2.0 중량%를 초과하면 열간 압연중의 가공성이 저하하므로, 2.0 중량% 이하로 한다.

Cu : 0.4 중량% 이하

Cu는, 내식성을 한층 향상시키는 효과가 있으며, 필요에 따라 첨가할 수가 있다. 그러나, 첨가량이 증가하면 열연판 어닐링시의 입경 변동이 커져서 결정 입자의 제어가 곤란하게 된다. 또 그 첨가량이 0.4%를 초과하면, 용접부의 취화를 초래함으로, 0.4 중량% 이하로 규정한다.

그리고, P 에 관해서는 언급하지 않았지만, P은 일반적으로 Pb, Sn과 마찬가지로 열간 균열성을 높이고, 열간압연성 및 열연판 인성을 저하시키므로 0.03 중량% 이하로 하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명 강판의 제조에 있어서는, 가열온도 : 1250 ~ 1050 ℃, 마무리 온도 : 900 ~ 600℃, 권취온도 : 700℃ 이하의 열간 압연 후, 800 ~ 1100 ℃에서 어닐링 하는 것이 바람직하다.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명한다.

표 1 에 나타내는 화학 조성의 강 1 ~ 22를, 용량 30 ㎏ 의 진공용해로에서 용제하였다. 얻어진 소형강괴를 1250 ℃로 가열한 후, 마무리 온도 : 700 ℃, 압연패스 수 :8 패스로 이루어지는 열간 압연에 의해, 판두께 2 mm 의 열연판을 제조하였다. 이 열연판을 표 2 에 표시하는 온도에서 60 sec 유지의 어닐링을 실시하고, 산세척하였다.

얻어진 열연 어닐링판으로부터 압연 방향으로 JIS 13 호 B 인장 시험편을 채취하고 r 값 (15%의 인장 변형을 부여한 후, 3 점법으로 측정)을 측정하였다. 또한 표면거침성의 지표로서 이 15%의 인장후의 시험편에 대하여 인장방향의 표면 조도 (Ra)를 조사하였다. 마지막으로 이 시험편을 파단까지 잡아당겨, 파단 신장율(EI)을 측정하였다.

또, 고온피로특성은 제 1 도에 표시한 판상 시험편을 사용하여, 시험온도 700 ℃, 시험속도 1700 회/분의 휨모멘트로 하는 생크식 고온 평면, 벤딩 피로시험기에 의해 평가하였다. 시험 방법의 개요는 제 2 도에 표시한 바와 같이, 시험편의 일단을 고정시키고 반대측에 반복하여 벤딩모멘트를 가함으로써 피로시험을 실시하는 것이다.

제 3 도는, 시험결과의 1 예로서, No. 8 (발명예)과 No. 6b (비교예)의 결과를 나타낸 것이다. 이와 같은 시험결과로부터 파손 수명이 10⁷사이클로 되는 응력 (10⁷피로한계 응력, 이하 단순히 「피로한계 응력」이라 약기한다)을 구하였다.

상기한 방법에 의해, 성형가공성(r 값, 파단 신장율), 내 표면거침성(Ra), 고온피로특성(피로한계 응력)을 평가하고 이들의 시험 결과를 표 2 에 표시하였다. 또 강판 표면의 1000㎛ × 1000㎛을 조직 관찰한 중에서 최대였던 결정 입자경을 아울러 나타낸다.

강 No. 1 ~ 5 는 11중량% Cr 정도의 것이다. V 와 B 의 첨가량이 부족한 강 No. 1을 850℃에서 어닐링 한 No. 1a는 어닐링 후의 강판 표면의 결정 입자는 최대의 것이라도 33㎛로 작지만, 어닐링 온도가 낮기 때문에, 판두께 중앙부는 열연 밴드 조직을 남겨 두고 있으며, 충분히 재결정되어 있지 않았다. 이 때문에, 이 시료는 신장율, r 값이 낮고 성형가공성이 떨어져 있다.

어닐링 온도를 900℃로 높힌 No. 1b는 판두께 중앙부까지 재결정하고 있으며, 신장율, r 값은 향상되어 가공성은 만족한 것이라고 하지만, 가공후의 표면이 거칠었다. 또 어닐링 온도를 950℃로 높힌 No. 1c는 내 표면거침성이 한층 열화될 뿐 아니라, 피로한계 응력도 성형가공성을 만족하는 어닐링 온도에서 제조한 No. 1b에 대하여 7.7% 저하되어 고온피로특성도 열화된다는 것을 알 수 있다. 또 B 첨가량얄이 부족한 강을 900℃에서 어닐링한 No. 2는 No. 1b에 대하여 내표면거침성 및 고온피로특성은 약간 향상된다고 하나 그 효과는 충분하지 않다. V 첨가량이 부족한 No. 3로 동일하다.

그에 대하여 강 No. 4 (발명예)를 900℃에서 어닐링한 No. 4a는 판두께 중앙부까지 완전히 재결정하여 충분한 성형가공성을 갖고 있음에도 불구하고, 표층의 결정 입자경은 최대가 23㎛로 미세하고, 표면 조도는 RA = 2.5㎛ 로 대폭적으로 내표면거침성이 개선되어 있다. 또 피로한계 응력도 비교예 No. 1b에 대하여 78 MPa로 20%나 향상되어 있으며, 고온피로특성에도 뛰어나 있는 것이 명백하다. 강 No. 4에 관해서는 950 ℃에서도 어닐링을 실시하였다(No. 4b). 이 950 ℃의 어닐링 조건은 11 Cr - Ti 계의 재결정온도 보다도 충분히 높고, No. 1c에서는 결정 입자 조대화에 따른 내 표면거침성, 고온피로특성의 저하가 현저하지만, No. 4b는 우수한 성형가공성, 내 표면거침성, 고온피로특성을 가졌다는 것을 알 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 강은 양호한 성형가공성, 내 표면거침성, 고온피로특성을 얻기 위한 어닐링 온도영역이 넓고, 실공정에서의 제조성의 향상 및 불량율을 저하시키는 의미에서도 효과가 큰 것을 알 수 있다.

또 같은 성분계에서 Ca를 첨가한 No. 5 (발명예)로 양호한 성형성, 내 표면거침성 및 고온피로특성을 갖고 있다.

강 No. 6 ~ 12 는 15 Cr 계에서 Ti - Nb 복합 첨가한 것이다. V,B의 첨가량이 부족한 강 No. 6은 950℃의 어닐링(No. 6a)에서는 판두께 중앙부에서는 재결정이 충분하지는 않고, 신장율, r 값이 낮다. 또 어닐링온도를 1000℃(Nb. 6b)로 높이면 판두께 중앙부까지 재결정은 진행하지만, 표층부의 재결정 입자가 82㎛까지 성장되어 있으며, 내 표면거침성 및 온도 피로특성이 열화한다. 또, V과 B를 함유하더라도 V/B가 너무 낮은 No. 7은 내 표면거침성, 피로특성 모두 No.6b에 비하여 약간의 향상은 볼 수 있지만, 그 효과는 근소하다.

그것에 대하여, 강 No.6을 기재로 V, B를 복합첨가한 발명예 No.8 ~ 10 은 모두 판두께 중앙부까지 재결정이 완료되어 있으며 양호한 성형가공성을 가지면서, 표층부의 입자는 미세하며, 양호한 내 표면거침성(Ra : 3.0 이하)을 나타내고, 더욱 양호한 고온피로특성(피로한도 응력 : 90 MPa 이상이고, No. 6b에 대하여 11% 이상 향상)을 갖고 있다는 것을 알 수 있다.

그리고, B를 과잉하게 함유하는 비교예 No. 11, V를 과잉하게 함유하는 비교예 No.12는 모두 가공성 (신장율, r 값)이 떨어져 있다.

강 No.13 ~ 22는 18 Cr 계의 것이다. V,B의 양이 부족한 No.13은 표층의 경정입자는 최대로 78 ㎛에 달해 있으며, 내 표면거침성 및 고온피로특성이 떨어진다. C 량이 과잉한 No.14는 상온에서의 성형가공성이 떨어질 뿐만 아니라, 내 표면거침성 및 고온피로강도도 낮다. N량에 대하여 Ti가 부족한 No.15는 내 표면거침성이 떨어진다.

그에 대하여 발명예 No. 16,17,18a,19는 모두 우수한 내 표면거침성 및 고온 피로특성을 갖고 있다. 또, 보다 고온인 1100℃에서 어닐링한 No.18b도 표층의 결정 입자는 최대의 것이라도 45㎛로 입자성장은 억제되어 있으며, 1050 ℃에서 어닐링한 비교예 No.13보다도 양호한 성형성, 내 표면거침성, 고온피로특성을 나타낸다.

이 경향은, Mo 이나 Cu를 첨가하여 내식성을 높힌 것 (No. 20,21,23)에 관해 서도 동일하다. 그러나, 본 발명의 범위를 초과하여 Cu를 첨가한 No. 22는 성형성은 만족시키지만, 표층의 결정 입자에 부분적으로 60㎛ 정도까지 입자성장되어 있는 것이 관찰되고, 내 표면거침성이 떨어져 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 냉각 압연 이후의 공정을 생략하더라도, 성형가공성을 열화시키는 일이 없이, 성형가공후의 표면의 표층 거칠기나 고온진동 환경하에서의 고온피로특성을 향상시키는 것이 가능하게 되므로, 종래 고가안냉연 강판을 사용하지 않을 수 없었던 자동차 배기계 부재 등의 용도에도 작용 가능한 페라이트계 스테인레스 열연 강판을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 열연 강판의 어닐링시에 있어서의 어닐링 온도영역을 광범위하게 허용할 수 있으므로, 공업적으로 용이하게 제조가 가능하게 된다.

Claims

C : 0.03 중량% 이하, Si: 2.0 중량% 이하,

Mn: 0.8 중량% 이하, S: 0.03 중량% 이하,

Cr: 6 ~ 25 중량%, N: 0.03 중량% 이하,

Al: 0.3 중량% 이하, Ti: 0.4 중량% 이하,

V: 0.02 ~ 0.4 중량%, B: 0.0002 ~ 0.0050 중량%,

을 함유하고, 또 하기 식 :

Ti/48 〉 N/14 + C/12

V/B 〉 10

을 총족시켜서 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형가공후의 내 표면거침성 및 고온피로특성이 우수한 페라이트계 스테인레스 열연 강판.
C : 0.03 중량% 이하, Si: 2.0 중량% 이하,

Mn: 0.8 중량% 이하, S: 0.03 중량% 이하,

Cr: 6 ~ 25 중량%, N: 0.03 중량% 이하,

Al: 0.3 중량% 이하, Ti: 0.4 중량% 이하,

V: 0.02 ~ 0.4 중량%, B: 0.0002 ~ 0.0050 중량%,

Nb : 0.5 중량% 이하

을 함유하고, 또 하기 식 :

Ti/48 + N/14

Ti/48 〉 Nb/92 〉 N/14 + C/12

V/B 〉 10

을 충족시켜서 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형가공후의 내 표면거침성 및 고온피로특성이 우수한 페라이트계 스테인레스 열연 강판.
C : 0.03 중량% 이하, Si: 2.0 중량% 이하,

Mn: 0.8 중량% 이하, S: 0.03 중량% 이하,

Cr: 6 ~ 25 중량%, N: 0.03 중량% 이하,

Al: 0.3 중량% 이하, Ti: 0.4 중량% 이하,

V: 0.02 ~ 0.4 중량%, B: 0.0002 ~ 0.0050 중량%,

을 함유하고, 또 하기 식 :

Ti/48 〉 N/14 + C/12

V/B 〉 10

을 충족시켜 함유하고, 추가로

Ca : 0.01 중량% 이하, Mo : 2.0 중량% 이하

Cu : 0.4 중량% 이하

로부터 선택되는 어느 1 종 또는 2 종 이상을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형가공후의 내 표면거침성 및 고온피로특성이 우수한 페라이트계 스테인레스 열연 강판.
C : 0.03 중량% 이하, Si: 2.0 중량% 이하,

Mn: 0.8 중량% 이하, S: 0.03 중량% 이하,

Cr: 6 ~ 25 중량%, N: 0.03 중량% 이하,

Al: 0.3 중량% 이하, Ti: 0.4 중량% 이하,

V: 0.02 ~ 0.4 중량%, B: 0.0002 ~ 0.0050 중량%,

Nb : 0.5 중량% 이하

를 함유하고, 또 하기 식 :

Ti/48 〉 N/14

Ti/48 + Nb/92 〉 N/14 + C/12

V/B 〉 10

을 충족시켜서 함유하고, 추가로

Ca : 0.01 중량% 이하, Mo : 2.0 중량% 이하

Cu : 0.4 중량% 이하

로부터 선택되는 어느 1 종 또는 2 종 이상을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 성형가공후의 내 표면거침성 및 고온피로특성이 우수한 페라이트계 스테인레스 열연 강판.
제1항에 있어서, 추가로 열연 어닐링 후의 강판 표면의 결정 입자경이 50 ㎛ 이하이며, 또한 판두께 중심부가 재결정 입자에 의해 구성되는 것을 특징으로한 성형가공후의 내 표면거침성 및 고온피로특성이 우수한 페라이트계 스테인레스 열연 강판.
제2항에 있어서, 추가로 열연 어닐링 후의 강판 표면의 결정 입자경이 50 ㎛ 이하이며, 또한 판두께 중심부가 재결정 입자에 의해 구성되는 것을 특징으로 한 성형가공후의 내 표면거침성 및 고온피로특성이 우수한 페라이트계 스테인레스 열연 강판.
제3항에 있어서, 추가로 열연 어닐링 후의 강판 표면의 결정 입자경이 50 ㎛ 이하이며, 또한 판두께 중심부가 재결정 입자에 의해 구성되는 것을 특징으로 한 성형가공후의 내 표면거침성 및 고온피로특성이 우수한 페라이트계 스테인레스 열연 강판.
제4항에 있어서, 추가로 열연 어닐링 후의 강판 표면의 결정 입자경이 50 ㎛ 이하이며, 또한 판두께 중심부가 재결정 입자에 의해 구성되는 것을 특징으로 한 성형가공후의 내 표면거침성 및 고온피로특성이 우수한 페라이트계 스테인레스 열연 강판.