KR100327618B1 - W-containing duplex stainless steel casting alloy having high corrosion resistance, good structure stability - Google Patents

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Abstract

본 발명은 텅스텐(W)을 함유한 주조용 초내식성-고강도 이상 스테인레스강에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 국부부식 저항성, '475 ℃ 취성'에 대한 내취화성 및 유동도가 향상되고 초내식성 및 고강도를 지닌 텅스텐을 함유한 주조용 이상 스테인레스강(duplex stainless steel)에 관한 것이다.The present invention relates to a super corrosion resistance-high strength or higher stainless steel for casting containing tungsten (W), more specifically local corrosion resistance, embrittlement resistance and flowability to '475 ℃ brittle' is improved and ultra corrosion resistance and high strength It relates to a duplex stainless steel for castings containing tungsten.

본 발명의 목적은 국부부식 저항성, '475 ℃ 취성'에 대한 내취화성 및 유동도가 향상되고 초내식성 및 고강도를 지닌 텅스텐을 함유한 주조용 이상 스테인레스강을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide an ideal stainless steel for casting containing tungsten having local corrosion resistance, embrittlement resistance to '475 ° C. brittleness' and flowability and having super corrosion resistance and high strength.

본 발명에 의한 주조용 이상 스테인레스강은 Fe-25Cr-7Ni-1.5Mo-3W 합금의 Si 함량을 최적화하고 Mn 함량의 허용기준을 높임으로써 합금 용탕의 유동도를 향상시키고 합금의 주조시 탈황, 탈산 효과를 향상시킴으로써 복잡한 형상의 주물제작을 가능하게 한다.The ideal stainless steel for casting according to the present invention improves the flow rate of the molten alloy and desulfurization and deoxidation during casting of the alloy by optimizing the Si content of the Fe-25Cr-7Ni-1.5Mo-3W alloy and increasing the Mn content tolerance. By enhancing the effect, it is possible to manufacture complex shapes of castings.

Description

텅스텐을 함유한 주조용 초내식성-고강도 이상 스테인레스강 {W-containing duplex stainless steel casting alloy having high corrosion resistance, good structure stability}WT-containing duplex stainless steel casting alloy having high corrosion resistance, good structure stability}

본 발명은 텅스텐(W)을 함유한 주조용 초내식성-고강도 이상 스테인레스강에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 국부부식 저항성, '475 ℃ 취성'에 대한 내취화성및 유동도가 향상되고 초내식성 및 고강도를 지닌 텅스텐을 함유한 주조용 이상 스테인레스강(duplex stainless steel)에 관한 것이다.The present invention relates to a super corrosion resistance-high strength or higher stainless steel for casting containing tungsten (W), more specifically local corrosion resistance, embrittlement resistance and flowability to '475 ℃ brittle' is improved and super corrosion resistance and high strength It relates to a duplex stainless steel for castings containing tungsten.

일반적인 이상 스테인레스강은 Fe-(20∼27)%Cr-(4∼7)%Ni-(1.5∼4.5)%Mo-(1.0∼0.35)N의 조성을 기본으로 하여 Si, Mn, Cu, Al등이 첨가되며, 크롬탄화물의 생성을 억제하기 위해서 C의 함량을 0.03 중량% 이하로 제한하고 있다. 이러한 이상 스테인레스강의 합금 원소들 중에서 Mo는 이상 스테인레스강의 국부부식 저항성을 크게 증가시키지만 합금의 충격강도와 국부부식 저항성을 크게 저하시키는 시그마(σ)상의 형성을 촉진시킨다.Typical abnormal stainless steels are based on the composition of Fe- (20-27)% Cr- (4-7)% Ni- (1.5-4.5)% Mo- (1.0-0.35) N, such as Si, Mn, Cu, Al, etc. Is added, the content of C is limited to 0.03% by weight or less in order to suppress the production of chromium carbide. Among the alloying elements of the abnormal stainless steel, Mo greatly increases the local corrosion resistance of the abnormal stainless steel, but promotes the formation of a sigma (σ) phase that greatly lowers the impact strength and local corrosion resistance of the alloy.

일반적으로 국부부식은 금속표면의 부동태 피막이 파괴되어 그 부분이 집중적으로 부식되는 현상으로서, 틈부식(crevice corrosion)과 핏팅부식(pitting corrosion)은 가장 흔한 국부부식의 형태이다. 특히 이상 스테인레스강에 있어서 핏팅 저항성은 합금의 조성에 큰 영향을 받기 때문에, 합금 조성에 따른 핏팅부식 저항성을 평가하는 척도로 PREw값을 다음과 같이 정의하여 널리 사용하고 있다(H. Okamoto, Proc. Conf. Application of stainless steels 92, 1992).In general, local corrosion is a phenomenon in which the passivation film on the metal surface is destroyed and its parts are intensively corroded. Crevice corrosion and pitting corrosion are the most common forms of local corrosion. In particular, in the above stainless steel, the fitting resistance is greatly influenced by the composition of the alloy, and thus the PREw value is widely used as a measure to evaluate the fitting corrosion resistance according to the alloy composition (H. Okamoto, Proc. Conf.Application of stainless steels 92, 1992).

PREw = wt%Cr + 3.3 ( wt%Mo + 0.5 wt%W ) + 16 wt%N (1)PREw = wt% Cr + 3.3 (wt% Mo + 0.5 wt% W) + 16 wt% N (1)

상기 식 (1)에서 핏팅 저항성에 있어서 W의 기여도는 Mo의 1/2배로 정의되고 있다. 그러나 같은 PREw 값을 가지는 이상 스테인레스강에 있어서도 Mo:W의 비를 변화시킨 경우 핏팅 저항성에 차이를 보이고 있으며, 특히 J.S Kim and H.S. Kwon의 연구에서는 Mo:W의 무게비를 1:2로 조절한 경우 시그마상의 형성이 상당히 억제되며 우수한 국부부식 저항성을 나타낸다고 보고한 바 있다 (Corrosion, J.S. Kim and H.S. Kwon, 'Effects of W on the Corrosion and Kinetics of Sigma Phase Formation of 25 Cr Duplex Stainless Steels' (1999)).In Formula (1), the contribution of W in the fitting resistance is defined as 1/2 of Mo. However, even in the case of abnormal stainless steels having the same PREw value, the fitting resistance was different when the Mo: W ratio was changed. In particular, J.S Kim and H.S. Kwon's study reported that when the Mo: W weight ratio was adjusted to 1: 2, the formation of sigma phase was significantly suppressed and showed excellent local corrosion resistance (Corrosion, JS Kim and HS Kwon, 'Effects of W on the Corrosion'). and Kinetics of Sigma Phase Formation of 25 Cr Duplex Stainless Steels' (1999).

이상 스테인레스강은 비교적 저온인 250∼550 ℃의 온도구간에서 장시간 사용될 경우 일반적으로 '475℃ 취성' 이라고 알려진 취화현상이 관찰된다. 시그마상의 석출에 의한 고온 취성은 제품의 열처리 과정을 통해 어느 정도 제어할 수 있는 반면에, 475℃ 취성의 경우 최종 제품의 실제 사용중에 나타나게 되므로 이를 제어하기 위한 방법을 찾기가 어렵다.Abnormal stainless steels, when used in a relatively low temperature range of 250 to 550 ° C for a long time, generally embrittlement phenomenon known as '475 ° C brittle' is observed. The high temperature brittleness due to the precipitation of sigma phase can be controlled to some extent through the heat treatment process of the product, whereas the 475 ° C brittleness appears during the actual use of the final product, so it is difficult to find a method for controlling it.

이상 스테인레스강에서 발생하는 475℃ 취성의 원인은 페라이트상이 Cr-rich 상인 α' 상과 Fe-rich상인 α상으로 스피노달 분해가 일어나기 때문으로 알려져 있다. α'상은 기지 내에서 전위의 이동도를 감소시키고 미세균열의 생성을 유발시켜서 재료의 인성을 저하시키며, Cr-rich 상인 α'상 주변에 Cr 고갈 영역이 형성되어 이상 스테인레스강의 내식성을 저하시키는 것으로 알려져 있다.The cause of brittleness at 475 ° C. occurring in the above stainless steel is known to be due to spinodal decomposition of the ferrite phase into the α- phase, which is a Cr-rich phase, and the α phase, which is a Fe-rich phase. The α 'phase reduces the mobility of dislocations in the matrix and induces the formation of microcracks, thereby reducing the toughness of the material, and Cr-depleted regions are formed around the α' phase, which is a Cr-rich phase, to reduce the corrosion resistance of the abnormal stainless steel. Known.

따라서, 이상 스테인레스강에 있어서 '475℃ 취성' 저항성을 높이는 것은 실제 산업 구조물 및 생산 설비에 사용되는 이상 스테인레스강 제품의 수명 연장에 직접적인 영향을 미친다.Thus, increasing the '475 ° C brittle' resistance in abnormal stainless steels has a direct impact on extending the life of abnormal stainless steel products used in actual industrial structures and production equipment.

본 발명자들은 기존의 이상 스테인레스강의 단점인 475℃ 취성 문제를 보완하기 위한 연구를 수행한 결과, Mo:W의 무게 분율이 1:2 인 1.5 중량% Mo, 3 중량% W을 함유한 합금이 가장 우수한 국부부식 저항성 및 내취화성을 나타내고, 또한 Si의 함량을 0.7∼1.1 중량%로 높이고 Mn의 최대허용 함량을 1.5 중량% 까지 높임으로써 합금의 주조시 Si 및 Mn에 의한 용탕의 탈산 및 탈황 효과를 얻을 수 있으며, 용탕의 주조성이 향상되어 복잡한 형상의 주물제조가 가능한 W-함유 이상 스테인레스강을 제조할 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하였다.The present inventors conducted a study to compensate for the problem of brittleness at 475 ° C., which is a disadvantage of the conventional abnormal stainless steel, and the alloy containing 1.5 wt% Mo and 3 wt% W having a weight fraction of Mo: W of 1: 2 was the most. It shows excellent local corrosion resistance and embrittlement resistance, and also increases the content of Si from 0.7 to 1.1% by weight and the maximum allowable content of Mn to 1.5% by weight to deoxidize and desulfurize the molten metal by Si and Mn during casting. The present invention was completed by finding that it is possible to obtain a W-containing abnormal stainless steel which can be obtained, and the castability of the molten metal can be improved to manufacture a complex shape casting.

따라서, 본 발명의 목적은 국부부식 저항성, '475 ℃ 취성'에 대한 내취화성 및 유동도가 향상되고 초내식성 및 고강도를 지닌 텅스텐을 함유한 주조용 이상 스테인레스강을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an ideal stainless steel for casting containing tungsten having local corrosion resistance, embrittlement resistance to '475 ° C brittleness', and flowability, and having super corrosion resistance and high strength.

도 1은 텅스텐의 함량에 대한 핏팅부식 저항성의 변화를 나타낸 그래프.1 is a graph showing a change in the fitting corrosion resistance to the content of tungsten.

도 2는 3Mo, 2Mo-2W, 1.5Mo-3W, 6W합금에 있어서 475℃에서의 시효처리 시간에 따른 합금의 충격인성 변화를 나타낸 그래프.Figure 2 is a graph showing the impact toughness change of the alloy with the aging treatment time at 475 ℃ for 3Mo, 2Mo-2W, 1.5Mo-3W, 6W alloy.

도 3은 Fe-25Cr-7Ni-1.5Mo-3W 초내식성 이상 스테인레스강의 Si 함량을 변화시킨 합금들에 대한 평균 유동도 길이를 나타낸 그래프.Figure 3 is a graph showing the average flow length for the alloys with varying Si content of Fe-25Cr-7Ni-1.5Mo-3W super corrosion resistance stainless steel or more.

도 4는 본 발명에 의한 합금과 비교합금의 항복강도 및 인장강도를 나타낸 그래프.Figure 4 is a graph showing the yield strength and tensile strength of the alloy and the comparative alloy according to the present invention.

본 발명에 의한 주조용 이상 스테인레스강은 Mo의 함량과 W의 함량비를 1:2로 최적화하여, Cr 함량이 24.0∼27.0 중량%, Ni 함량이 6.5∼7.5 중량%, Mo 함량이 1.0∼2.0 중량%, W 함량이 2.0∼4.0 중량%, N 함량이 0.2∼0.35 중량%, C 함량이 최대 0.03 중량%, P 함량이 최대 0.02 중량%, S 함량이 최대 0.004 중량% 이고 잔량이 Fe로 구성된 이상 스테인레스강에 있어서, Mn의 함량을 최대 1.5 중량%로, Si의 함량을 0.7∼1.1 중량%로 제한함으로써 합금의 내식성, 내취화성, 유동도를 향상시킨 텅스텐을 함유한 주조용 초내식성-고강도 이상 스테인레스강 임을 특징으로 한다.The ideal stainless steel for casting according to the present invention optimizes the content ratio of Mo and W to 1: 2, Cr content of 24.0 to 27.0 wt%, Ni content of 6.5 to 7.5 wt%, and Mo content of 1.0 to 2.0 Weight%, W content 2.0 to 4.0 weight%, N content 0.2 to 0.35 weight%, C content up to 0.03 weight%, P content up to 0.02 weight%, S content up to 0.004 weight% and the balance consists of Fe In the above stainless steel, casting corrosion resistance-high strength for tungsten containing tungsten, which improved the corrosion resistance, embrittlement resistance, and flowability of the alloy by limiting the Mn content up to 1.5 wt% and the Si content from 0.7 to 1.1 wt%. It is characterized by the above stainless steel.

본 발명에 의한 이상 스테인레스강은 PREw 값은 38.9로 일정하지만 Mo:W의무게분율을 각각 3Mo, 2Mo-2W, 1.5Mo-3W, 6W로 변화시킨 이상 스테인레스강의 핏팅 부식 저항성 및 '475 ℃ 취성'에 대한 저항성을 평가한 결과 Mo:W의 무게분율이 1:2인 1.5Mo-3W 합금이 가장 우수한 국부부식 저항성 및 '475℃ 취성'에 대한 내취화성을 나타내고 있다.The ideal stainless steel according to the present invention has a PREw value of 38.9, but the fitting corrosion resistance and '475 ° C brittleness' of the ideal stainless steel were changed by changing the weight ratio of Mo: W to 3Mo, 2Mo-2W, 1.5Mo-3W and 6W, respectively. As a result of evaluating the resistance, the 1.5Mo-3W alloy having a Mo: W weight ratio of 1: 2 showed the highest local corrosion resistance and embrittlement resistance to '475 ° C brittleness'.

일반적으로 금속 용탕의 주조성을 평가하는 방법으로 금속 용탕의 유동도를 비교하는 방법이 널리 사용되고 있다. 금속 용탕의 유동도란 금속 용탕이 주형 내부로 얼마나 잘 흘러 들어가는가 하는 정도를 나타내며, 용탕이 일정한 모양의 주형을 흘러 들어간 길이를 측정하여 그 값을 금속 용탕의 유동도로 사용한다. 용탕의 유동도에 영향을 미치는 요소들은 합금 용탕의 조성, 용탕에 포함된 황, 인 등의 불순물 함량 및 개재물의 함량, 용탕의 주입온도 등이 있다.In general, as a method of evaluating the castability of the molten metal, a method of comparing the fluidity of the molten metal is widely used. The flow rate of the molten metal indicates how well the molten metal flows into the mold. The flow rate of the molten metal is measured by using the flow rate of the molten metal. Factors affecting the flowability of the molten metal include the composition of the molten alloy, the content of impurities such as sulfur and phosphorus in the molten metal, the contents of inclusions, and the injection temperature of the molten metal.

주조용 이상 스테인레스강에 있어서는 Si의 함량을 적정수준 이상 유지해 줌으로써 주조시 용탕의 탈산 효과를 기대할 수 있으며 용탕의 유동도를 향상시킬 수 있다. 그러나, Si은 이상 스테인레스강에 있어서 국부부식 저항성과 충격강도를 크게 저하시키는 시그마(σ)상의 형성을 촉진시키는 것으로 알려져 있기 때문에 일반적으로 1.5 중량% 이하로 제한되고 있는데, 본 발명에 의하면 Fe-25Cr-7Ni-1.5Mo-3W 조성의 합금에 있어서 실리콘의 함량이 0.7 중량%에서 1.1 중량% 사이에서 용탕의 유동도가 가장 우수함을 알 수 있다.In the abnormal stainless steel for casting, the deoxidation effect of the molten metal can be expected and the flowability of the molten metal can be improved by maintaining the Si content above an appropriate level. However, since Si is known to promote the formation of sigma (σ) phase which greatly reduces local corrosion resistance and impact strength in abnormal stainless steels, it is generally limited to 1.5 wt% or less. According to the present invention, Fe-25Cr In the alloy of -7Ni-1.5Mo-3W composition, it can be seen that the flowability of the molten metal is excellent between 0.7 wt% and 1.1 wt%.

이상 스테인레스강에 있어서 Mn은 오스테나이트상의 안정화 원소로써 합금 용탕의 탈산 및 탈황 효과가 있으며 합금 내의 질소의 용해도를 높여주는 효과가 있다. 그러나 MnS를 형성하여 합금의 부식저항성을 낮추기 때문에 일반적으로 1.5중량% 이하로 제한되고 있다.In the above stainless steels, Mn is an austenite stabilizing element, and has an effect of deoxidation and desulfurization of the molten alloy and improves the solubility of nitrogen in the alloy. However, since MnS is formed to lower the corrosion resistance of the alloy, it is generally limited to 1.5% by weight or less.

본 발명에 의한 합금은 높은 핏팅 저항성을 가지므로 보다 심한 국부부식 분위기에서도 부식 손상 없이 장시간 사용이 가능하며, 475℃ 취성에 대한 저항성이 우수하여 주물 제품의 수명이 길고, 우수한 유동도를 가지고 있으므로 복잡한 형상의 주조품의 제조를 가능하게 한다.Since the alloy according to the present invention has a high fitting resistance, it can be used for a long time even in a more severe local corrosion atmosphere without corrosion damage, and has excellent resistance to brittleness at 475 ° C., so that the casting product has a long life and has excellent fluidity. It enables the production of shaped castings.

Mo:W의 무게분율의 비를 1:2로 최적화한 합금의 우수한 핏팅 부식 저항성과 475℃ 취성 억제 효과를 도면에 나타내었다. 또한, Fe-25Cr-7Ni-1.5Mo-3W 이상 스테인레스강을 기본으로 Si의 함량을 변화시킨 합금들의 유동도 측정 결과 및 인장시험 결과를 도면에 나타내었다.The superior fitting corrosion resistance and the 475 ° C. brittleness suppression effect of the alloy having a weight ratio of Mo: W of 1: 2 are shown in the drawings. In addition, the flow rate measurement results and tensile test results of the alloys with varying Si content based on Fe-25Cr-7Ni-1.5Mo-3W or more stainless steel are shown in the drawings.

이하 도면에 의해 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 핏팅 부식 저항성의 척도인 PREw( = wt%Cr+3.3(wt%Mo+0.5wt%W) +16wt%N) 값을 일정하게(38.9) 유지하면서 Mo와 W의 함량을 각각 3Mo, 2Mo-2W, 1.5Mo-3W, 6W으로 변화 시킨 Fe-25Cr-7Ni-xMo-yW-0.25N합금들에 있어서 핏팅부식 저항성의 변화를 W의 함량에 대한 함수로 도시한 결과이다. Mo:W의 비를 무게분율로 1:2(원자분율로는 약 1:1)로 조절한 1.5Mo-3W합금이 가장 우수한 핏팅 부식 저항성을 나타내고 있다.Figure 1 shows the content of Mo and W while maintaining a constant value (38.9) of PREw (= wt% Cr + 3.3 (wt% Mo + 0.5 wt% W) + 16 wt% N), a measure of the fitting corrosion resistance, 3 Mo, The change in fitting corrosion resistance for Fe-25Cr-7Ni-xMo-yW-0.25N alloys changed to 2Mo-2W, 1.5Mo-3W, 6W is shown as a function of W content. The 1.5 Mo-3W alloy with the Mo: W ratio of 1: 2 by weight (about 1: 1 by atomic fraction) exhibited the best fitting corrosion resistance.

도 2는 3Mo, 2Mo-2W, 1.5Mo-3W, 6W합금에 있어서 475℃에서의 시효처리 시간에 따른 합금의 충격 인성 변화를 도시한 결과이다. 3Mo 합금에 비해 Mo를 W으로 일부 대체한 2Mo-2W, 1.5Mo-3W 합금이 475℃ 시효처리 시 우수한 내취화성을 보이고 있다.2 is a result showing the impact toughness change of the alloy with the aging treatment time at 475 ℃ for 3Mo, 2Mo-2W, 1.5Mo-3W, 6W alloy. Compared to 3Mo alloy, 2Mo-2W and 1.5Mo-3W alloys, in which Mo was partially replaced by W, showed excellent embrittlement resistance when aged at 475 ° C.

도 3은 Fe-25Cr-7Ni-1.5Mo-3W 초내식성 이상 스테인레스강의 Si 함량을 변화시킨 합금들에 대한 평균 유동도 길이를 비교한 도면이다. Si 함량이 0.7 wt%에서 1.1 wt% 사이에서 각 합금 용탕의 유동도가 우수하게 나타나고 있다.3 is a view comparing average flow lengths for alloys of varying Si content of Fe-25Cr-7Ni-1.5Mo-3W super corrosion resistance stainless steel or higher. The Si content of 0.7 wt% to 1.1 wt% showed excellent flowability of each alloy melt.

도 4는 본 발명의 실시합금 1, 2, 3 과 비교합금 1, 2, 3 (표 2.)의 항복강도 및 인장강도를 비교한 도면이다. 우수한 유동도를 보이는 실시합금의 항복강도는 약 500MPa, 인장강도는 약 790MPa 정도로 비교합금 이상의 높은 강도를 보이고 있다.4 is a view comparing the yield strength and tensile strength of the alloys 1, 2, 3 of the present invention and the comparative alloys 1, 2, 3 (Table 2.). The yield strength of the alloy showing excellent fluidity is about 500 MPa and the tensile strength is about 790 MPa.

이하 원료구성 단계 및 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 하나, 이들은 본 발명의 실시가능한 일 태양에 불과하고 이를 한정적인 의미로 해석하여서는 아니된다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to raw material composition steps and examples, but these are only exemplary embodiments of the present invention and should not be interpreted in a limited sense.

< 원료구성 단계 1 ><Raw Material Composition Step 1>

이상 스테인레스강의 국부부식 저항성 및 '475℃ 취성'에 미치는 Mo와 W의 영향을 조사하기 위해서 Fe-25Cr-7Ni-0.25N의 기본 조성에 같은 PREw(=38.9)값을 갖도록 Mo와 W의 함량을 3Mo, 2Mo-2W, 1.5Mo-3W, 6W으로 변화시킨 표 1의 합금을 제조하였다.In order to investigate the effect of Mo and W on the local corrosion resistance and '475 ° C brittleness' of the above stainless steels, the content of Mo and W was made to have the same PREw (= 38.9) value in the basic composition of Fe-25Cr-7Ni-0.25N. An alloy of Table 1 was prepared, changed to 3Mo, 2Mo-2W, 1.5Mo-3W, 6W.

표 1. Fe-25Cr-7Ni-xMo-yW-0.25N 이상 스테인레스강의 화학 조성(중량%)Table 1.Chemical composition of Fe-25Cr-7Ni-xMo-yW-0.25N or higher stainless steel (wt%)

합 금Alloy CrCr NiNi MoMo WW NN FeFe 3Mo3Mo 비교합금Comparative Alloy 24.624.6 6.66.6 3.123.12 -- 0.250.25 bal.bal. 2Mo-2W2Mo-2W 비교합금Comparative Alloy 25.0125.01 6.816.81 2.152.15 2.102.10 0.250.25 bal.bal. 1.5Mo-3W1.5Mo-3W 실시합금Alloy 24.8224.82 6.796.79 1.601.60 3.253.25 0.250.25 bal.bal. 6W6 W 비교합금Comparative Alloy 24.3424.34 6.546.54 -- 6.306.30 0.250.25 bal.bal.

< 원료구성 단계 2 ><Raw Material Composition Step 2>

원료구성 단계 1에 의해 제조한 합금의 W 함량에 따른 핏팅부식 저항성의 변화를 알아보기 위하여, 탈기 80℃, 4M NaCl용액에서 양극 분극 시험(anodic polarization test)을 실시하여 핏팅전위(pitting potential)를 측정하여 비교한 결과를 도 1에 나타내었다.In order to investigate the change in the fitting corrosion resistance according to the W content of the alloy prepared in step 1 of the raw material composition, anodizing polarization test was performed on a degassing 80 ° C. and 4M NaCl solution to determine the fitting potential. The measured and compared result is shown in FIG.

Mo:W의 비를 무게분율로 1:2(원자분율로는 약 1:1)로 조절한 1.5Mo-3W합금이 가장 우수한 핏팅 부식 저항성을 나타내고 있으며 이를 중심으로 W의 함량이 증가하거나 감소하는 두가지 경우 모두 핏팅 저항성이 감소하는 경향을 보이고 있다.The 1.5Mo-3W alloy with the Mo: W ratio adjusted to 1: 2 by weight (about 1: 1 by atomic fraction) exhibited the best fitting corrosion resistance and increased or decreased W content. In both cases, the fitting resistance tends to decrease.

< 원료구성 단계 3 ><Raw Material Composition Step 3>

475℃에서의 시효처리 시간에 따른 합금의 충격 인성 변화를 알아보기 위하여 실시예 1에서 제조한 합금을 475℃에서 각각 1시간, 10시간, 100시간, 300시간 시효처리 한 후 충격 인성을 측정한 결과를 도 2에 나타내었다.In order to investigate the change in impact toughness of the alloy according to the aging treatment time at 475 ° C., the alloy prepared in Example 1 was subjected to aging at 475 ° C. for 1 hour, 10 hours, 100 hours, and 300 hours, respectively, and then the impact toughness was measured. The results are shown in FIG.

3Mo 합금에 비해 Mo를 W으로 일부 대체한 2Mo-2W, 1.5Mo-3W 합금이 475 ℃ 시효처리 시 충격 인성의 감소가 느리게 진행되는 우수한 내취화성을 보이고 있다.Compared to 3Mo alloys, 2Mo-2W and 1.5Mo-3W alloys, in which Mo is partially replaced by W, show excellent embrittlement resistance at which the impact toughness decreases slowly during 475 ° C aging.

< 실시예 1 ><Example 1>

우수한 핏팅 저항성과 내취화성을 가지는 1.5Mo-3W 합금에서 합금용탕의 주조성을 알아보기 위하여 Fe-25Cr-7Ni-1.5Mo-3W을 기본조성으로 가지고 Si 함량을 변화시킨 표 2의 합금들을 대기 유도 용해하여 각각에 대한 유동도를 측정하였다.유동도는 합금 용탕이 응고 될 때까지 유동도 측정용 사형을 흘러 들어간 길이를 측정하여 비교하였다.To investigate the castability of molten alloys in the 1.5Mo-3W alloy with excellent fitting resistance and embrittlement resistance, the alloys of Table 2 with Fe-25Cr-7Ni-1.5Mo-3W as the basic composition and varying the Si content were subjected to atmospheric induction melting. The flow rates were measured for each of them. The flow rates were compared by measuring the length of the flow measurement sand until the alloy melted.

유동도 측정용 사형은 용탕이 흘러 들어가는 8개의 채널(channel)로 구성되어 있으며, 여기에서 측정된 8개의 값을 평균하여 평균 유동도 길이 (Average fluidity length)를 얻었다.The fluidity measurement sandpaper consists of eight channels through which the melt flows, and averaged the eight measured values to obtain average fluidity length.

이와 같이 측정된 각 합금의 평균 유동도 길이는 도 3에 나타낸 바와 같이, 실리콘의 함량이 0.7 중량%에서 1.1 중량% 사이에서 가장 큰 값을 나타내었다. 비교합금의 경우 100 mm 이하의 평균유동도 길이를 나타낸 반면, 실시합금의 경우 약 140 mm 이상의 우수한 주조성을 나타내고 있다.As shown in FIG. 3, the average flow length of each alloy measured as described above showed the largest value between 0.7 wt% and 1.1 wt% of silicon. In the case of the comparative alloys, the average flow length of 100 mm or less was shown, while in the case of the alloy, the castability was about 140 mm or more.

표 2. Fe-25Cr-7Ni-1.5Mo-3W-xSi-0.25N 이상 스테인레스강의 화학 조성(중량%)Table 2.Chemical composition of Fe-25Cr-7Ni-1.5Mo-3W-xSi-0.25N or higher stainless steel (wt%)

합 금Alloy CrCr NiNi MoMo WW MnMn SiSi FeFe A01A01 비교합금 1Comparative Alloy 1 24.7624.76 6.966.96 1.481.48 2.922.92 0.9970.997 0.4710.471 bal.bal. N01N01 실시합금 1Alloy 1 25.3525.35 6.756.75 1.491.49 2.862.86 0.7260.726 0.7940.794 bal.bal. N02N02 실시합금 2Alloy 2 25.3725.37 6.866.86 1.491.49 2.902.90 0.6400.640 0.8520.852 bal.bal. N03N03 실시합금 3Alloy 3 25.6625.66 7.027.02 1.551.55 3.013.01 0.7550.755 0.9420.942 bal.bal. A02A02 비교합금 2Comparative Alloy 2 24.6524.65 6.736.73 1.511.51 2.952.95 0.9030.903 1.171.17 bal.bal. A03A03 비교합금 3Comparative Alloy 3 24.6124.61 6.656.65 1.451.45 3.043.04 0.9110.911 1.201.20 bal.bal.

< 실시예 2 ><Example 2>

우수한 유동도를 나타내고 있는 본 발명에 의한 합금들에 대한 주물의 강도를 알아보기 위하여 실시예 1에서 제조한 각 합금에 대한 상온 인장시험을 실시하였다.In order to determine the strength of the castings for the alloys according to the present invention showing excellent fluidity, a room temperature tensile test of each alloy prepared in Example 1 was conducted.

각 합금은 주조상태에서 절단하여 1050℃에서 2시간 용체화 처리를 거친후 ASTM A370을 따라서 게이지 길이(gage length) 25mm, 직경 6.25mm의 인장시험편으로 가공하였다. 인장시험은 상온에서 실시하였으며, INSTRON 4206을 이용하였다.Each alloy was cut in the casting state and subjected to solution treatment at 1050 ° C. for 2 hours, and then processed into tensile test pieces having a gauge length of 25 mm and a diameter of 6.25 mm according to ASTM A370. Tensile test was carried out at room temperature, INSTRON 4206 was used.

이상의 인장시험 결과를 도 4에 나타내었는데, 우수한 유동도를 보이는 실시합금의 항복강도는 약 500MPa, 인장강도는 약 790MPa 정도의 높은 값을 나타내고 있다. 이는 우수한 유동도를 보이는 0.7 중량% ∼ 1.1 중량%의 Si 함량을 가지는 본 발명합금에 있어서 높은 강도를 그대로 유지하고 있음을 보여준다.The tensile test results are shown in FIG. 4, and the yield strength of the alloy showing excellent fluidity is about 500 MPa, and the tensile strength is about 790 MPa. This shows that the high strength is maintained in the alloy of the present invention having a Si content of 0.7% by weight to 1.1% by weight showing excellent flowability.

본 발명에 의한 주조용 이상 스테인레스강은 Fe-25Cr-7Ni-1.5Mo-3W 합금의 Si 함량을 최적화하고 Mn 함량의 허용기준을 높임으로써 합금 용탕의 유동도를 향상시키고 합금의 주조시 탈황, 탈산 효과를 향상시킴으로써 복잡한 형상의 주물제작을 가능하게 한다.The ideal stainless steel for casting according to the present invention improves the flow rate of the molten alloy and desulfurization and deoxidation during casting of the alloy by optimizing the Si content of the Fe-25Cr-7Ni-1.5Mo-3W alloy and increasing the Mn content tolerance. By enhancing the effect, it is possible to manufacture complex shapes of castings.

Claims (1)

Mo의 함량과 W의 함량비를 1:2로 최적화하여, Cr 함량이 24.0∼27.0 중량%, Ni 함량이 6.5∼7.5 중량%, Mo 함량이 1.0∼2.0 중량%, W 함량이 2.0∼4.0 중량%, N 함량이 0.2∼0.35 중량%, C 함량이 최대 0.03 중량%, P 함량이 최대 0.02 중량%, S 함량이 최대 0.004 중량% 이고 잔량이 Fe로 구성된 이상 스테인레스강에 있어서, Mn 함량이 최대 1.5 중량%, Si 함량이 0.7∼1.1 중량%로 제한된 텅스텐을 함유한 주조용 초내식성-고강도 이상 스테인레스강.By optimizing the content ratio of Mo and W to 1: 2, the Cr content is 24.0 to 27.0 wt%, the Ni content is 6.5 to 7.5 wt%, the Mo content is 1.0 to 2.0 wt% and the W content is 2.0 to 4.0 wt% %, N content of 0.2 to 0.35% by weight, C content of up to 0.03% by weight, P content of up to 0.02% by weight, S content of up to 0.004% by weight, and the balance of Fe stainless steel. Super corrosion-resistant high strength stainless steel for castings containing tungsten with 1.5% by weight and Si content between 0.7 and 1.1% by weight.
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