KR100336850B1 - 용접부 충격 특성이 우수한 구조용 13% cr 스테인레스강 - Google Patents

용접부 충격 특성이 우수한 구조용 13% cr 스테인레스강 Download PDF

Info

Publication number
KR100336850B1
KR100336850B1 KR1019950056438A KR19950056438A KR100336850B1 KR 100336850 B1 KR100336850 B1 KR 100336850B1 KR 1019950056438 A KR1019950056438 A KR 1019950056438A KR 19950056438 A KR19950056438 A KR 19950056438A KR 100336850 B1 KR100336850 B1 KR 100336850B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
stainless steel
less
excellent impact
steel
impact property
Prior art date
Application number
KR1019950056438A
Other languages
English (en)
Other versions
KR970043236A (ko
Inventor
안상곤
김기돈
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to KR1019950056438A priority Critical patent/KR100336850B1/ko
Publication of KR970043236A publication Critical patent/KR970043236A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100336850B1 publication Critical patent/KR100336850B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

본 발명은 용접부 충격특성이 우수한 구조용 13% Cr 스테인레스 강의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 용접부 충격특성이 우수한 구조용 13% Cr 스테인레스 강은 중량 %로 C:0.03%이하, Cr:11-13.5%, Mn:1.0%이하, Si:1.0%이하, Cu:1.2%이하, Ni:0.6%이하 및 나머지 Fe로 조성된 13% Cr스텐레스 강에서 (C+N):0.04이하이고 다음의 식 Cr당량=(% Cr)+2×(% Si)-(% Mn)-2×Ni)-30×(% C)-15×(% N) ≤9.8을 만족하는 것을 특징으로 한다.

Description

용접부 충격특성이 우수한 구조용 13% Cr 스테인레스강
본 발명은 용접부 충격특성이 우수한 구조용 13% Cr 스테인레스 강의 제조방법에 관한 것이다. 통상 KS 및 JIS 규격에서 페라이트계의 410L 강으로 분류되고 있는 용접 구조용 13%, Cr 스테인레스강은 상·고온에서 페라이트의 단상조직을 갖는 페라이트계 스테인레스강과 마찬가지로 제조후의 상온조직은 페라이트 단상조직을 갖지만, 모재의 강도 및 용접부의 품질을 확보하기 위해 성분원소를 적정 비율로 조절하여 고온, 즉 열간 압연시 페라이트와 오스테나이트의 이상조직을 확보함으로써, 이들 두상간의 변형저항의 차이를 활용하여 결정립을 미세화시킨 강이다. 그러나 용접하는 경우 제조시의 이력이 소실됨으로써 열명향부의 조직이 마르텐사이트상과 페라이트상의 이상조직으로 되고 또 결정립이 조대화하기 때문에 용접부의 충격인성의 저하가 문제가 된다. 실제로 용접부의 충격인성의 열화로 인해 사용범위를 확대하는데 장애가 되고 있다.
지금까지 보고된 연구결과에 의하면, 13% Cr 스테인레스강의 용접부 충격인성을 확보하기 위해 용접입열량을 최소화하여 결정립의 조대화를 방지하거나, 또는 페라이트계 또는 마르텐사이트계 스테인레스강의 물질에 직접적인 영향을 미치는 침입형 원소인 탄소와 질소의 함량을 극력 억제하는 방법이 제시되어 있다. 그러나 이들 방법중 용접입 열량의 제한은 시공시 생산성의 저하를 가져오고 탄소와 질소의 저감온 강 제조시 생산원가를 상승시키는 문제점이 지적되고 있다.
따라서 본 발명에서는 상기의 문제점을 해결하기 위해, 먼저 C+N의 직접 첨가범위를 설정하고 또 용접부의 충격인성을 미치는 합금원소, 즉 Cr, Ni, Si, Mn, C, N의 영향을 조사함으로써 이를 각 합금원소의 영향을 Cr당량식으로 정량화하여, 이 식에 의해 열영향부의 조직을 제어시킨 용접부 충격특성이 우수한 13% Cr 스테인레스강의 제조방법에 관한 것이다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 중량 %로 C:0.03%이하, Cr:11-13.5%, Mn:1.0%이하, Si:1.0%이하, Cu:1.2%이하 및 Ni:0.6%이하로 이루어지는 13% Cr스테인레스강에서 C+N:0.04%이하이고 Cr당량=(%Cr)+2×(%Si)-(%Mn)-2×(%Ni)-30×(%C)-15×(%N)≤9.8을 만족하는 용접부 충격특성이 우수한 구조용 13% Cr스테인레스강의 제조방법에 관한 것이다.
먼저 C+N의 첨가량에 대한 상한치를 0.04%이하로 한정한 이유를 설명한다.
KS 및 JIS 규격에 의하면 13% Cr 스테인레스강에서 모재 및 용접부의 크롬 탄화물의 석출에 의한 입계 취화를 방지하기 위해 C를 최대 0.03% 로 규제하고 있으며, N함량에 대해서는 어느 규격에도 적정 첨가범위를 제시하고 있지 않다. N는침입형 원소로서 첨가량이 많을 수록, 모재 및 용접부의 강도를 증가시키지만 구조용 스테인레스강의 요구 품질특성중 가장 중요한 충격인성을 급격히 저하시킨다는 점에서 C와 거의 동일한 효과를 갖는다. 즉 C+N의 첨가량이 증가함에 따라 용접부 충격인성이 저하하는 것은, 첫째 입계 및 입내에서의 Cr 탄·질화물이 석출함으로써 나타나는 취화 현상이며, 둘재는 13% Cr스테인레스강의 용접 열영향부에 미세한 마르텐사이트상 분율을 증가시켜 충격인성에 유리한 역할을 하지만 이들 마르텐사이트상이 입방정에서 정방정으로 변화됨으로써 기지(Matrix)의 내부 스트레인을 증가시키기 때문이다.
그러나 C+N을 극력 저감시키는 것은 제조원가의 상승 및 제조기술의 한계때문에 어려운 점이 있다. 따라서 13% 스테인레스강의 모재 및 용접부의 충격인성을 확보하기 위해서는 C+N의 첨가량에 대한 상한치를 설정하지 않으면 안된다. 이러한 이유로 본 발명에서는 C+N의 첨가량에 대한 상한치를 0.04%로 했고 그 실시예에 대해서는 후술한다.
그러나 C+N의 첨가량이 0.04% 이하라도 용접부 충격특성을 보다 향상 시키기 위해 서는 용접 열영향부의 미세조직을 제어할 필요가 있다. 즉 13% Cr 스테인레스강은 제조시, 고온에서 페라이트와 오스테나이트의 이상조직을 이용하여 결정립을 미세화시켰기 때문에 용접시 용접입열량(냉각속도)에 따라 고온(850℃ 이상)으로 가열된 열영향부에서 충격인성에 유해한 조대한 페라이트상이 나타날 수 있다. 이것을 방지하기 위해서는 열영향부의 미세조직을 적용 가능한 용접 입열량 범위에서 미세한 마르텐사이트 단상조직을 확보하는 것이 중요하다. 따라서 본 발명에 있어서 하나의 중요한 기술로서 Cr, Ni, Mn, Si, C, N등이 용접부 충격특성에 미치는 영향을 조사하여 (% Cr)+2×(% Si)-(% Mn)-2×(% Ni)-30×(% C)-15×(%N)의 Cr 당량식으로 정량화했다. 즉 Cr 당량이 9.8%이하인 경우에는 열영향부에서 조대한 페라이트상의 생성이 완전히 억제되어 충격치가 우수한 미세한 마르텐사이트의 단상조직을 얻을 수 있으며, 그 이상의 Cr 당량에서는 조대한 페라트상이 생성된다. 그림 1은 Cr 당량과 열영향부의 연성-취성 천이온도와의 관계를 나타낸 것이다. Cr 당량이 9.8을 넘는 경우, 총 격치의 저하가 현저한데 그 원인은 열영향부에서 40-85%의 조대한 페라이트상이 생성되었기 때문이다. 한편 #3번의 경우 Cr 당량이 9.73%로서 $4-#6번과 마찬가지로 열영향부에서 미세한 마르텐사이트 단상조직을 나타냄에도 불구하고 충격인성이 열화한 것은 C+N이 0.04%이상으로 첨가됨으로써 균열저항성이 매우 약한 정방정 마르텐사이트상의 생성이 원인이라고 할 수 있다. 따라서 본 발명강에서는 C+N첨가량의 상한치를 0.04%이하로 한정한 것은 이러한 이유이다.
다음은 Cu를 첨가한 이유 및 첨가량의 한정에 관해 설명한다. 즉 KS 및 JIS 규격에는 첨가량을 규제하고 있지 않지만, 본 발명강의 사용범위 확대를 위해 첨가한 것이다. 종래강에 있어서 상기 규격범위내의 한 성분계가 갖는 강도는 압연 및 열처리조건에 의해 그 수준이 결정됨으로써 적용범위도 제한된다. 그러나 13% Cr 스테인레스강은 일반강 대비 우수한 내식성을 보유하고 있기 때문에 지금까지 70-80kg/mm2급의 고강도용 일반강이 사용되어 온 고층건물의 비상계단 및 내마모용 재료로의 대체가 충분히 가능하지만, 상기 규격내의 13% Cr 스테인레스강 성분범위에서는 이러한 수준의 강도 확보가 어렵다. 따라서 본 발명강에서는 13%, Cr 스테인레스강의 고강도화를 목적으로 Cu를 첨가했다. 즉 표1의 발명강 #5번에서 Cu만을 0-1.31%까지 변화시킨 결과, 표3과 같이 열처리 조건에 따라 다양한 강도의 확보가 가능하다는 것을 알 수 있다. 이것은 Cu첨가량이 많을수록 열처리 중석출하는 입실론(ε)+Cu의 석출량 및 크기(분포) 등의 증가에 기인한다. 그러나 1.3%이상의 Cu첨가시에는 열간가공시 취성(균열)이 발생하기 때문에 본 발명의 경우에는 1.2%이하면 제조상의 문제는 없다. 이것도 본 발명에 있어서 또 하나의 큰 골자라고 할 수 있다.
실시예
표1에 나타낸 #1에서 #6번까지의 각 성분의 강을 30kg 고주파 소형 용해로로 용해한 다음 이것을 950-1100℃에서 열간압연을 실시하여 6.4mm두께의 열연판을 제조했다. 이들 열연판에 대해 750℃이하에서 소둔 열처리를 실시하여 각 강의 항복강도 및 인장강도를 각각 38kg/mm2및 59kg/mm2로 만든 판재에 대해 숏블라스트 및 산세를 행하여 시험편으로 제작했다. 용접은 MIG 용접을 실시했고 용접재료는 직경 1.2mm의 309와이어를 사용했다.
표2에는 MIG 용접이음부의 기계적 성질을 나타냈다. 본 발명강은 비교강에 비해 가공성, 즉 굽힙특성은 동등 수준이나 충격특성이 현저히 우수함으로써 통상의 구조용 강에 요구되는 용접부 충격특성을 충분히 만족시킬 수 있음을 알 수 있다.
표 1
표 2
표 3
제 1 도는 Cr 함량과 5mm 두께의 용접 열영향부 연성-취성 천이 온도와의 관계를 나타낸 도표이다.

Claims (1)

  1. 중량 %로 C:0.03%이하, Cr:11-13.5%, Mn:1.0%이하, Si:1.0%이하, Cu:1.2%이하, Ni:0.6%이하 및 나머지 Fe로 조성된 13% Cr스텐레스강에서 (C+N):0.04이하이고 다음의 식 Cr당량=(% Cr)+2×(% Si)-(% Mn)-2×(% Ni)-30×(% C)-15×(% N) ≤9.8을 만족하는 것을 특징으로 하는 용접부 충격특성이 우수한 13% Cr 스테인레스강.
KR1019950056438A 1995-12-26 1995-12-26 용접부 충격 특성이 우수한 구조용 13% cr 스테인레스강 KR100336850B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019950056438A KR100336850B1 (ko) 1995-12-26 1995-12-26 용접부 충격 특성이 우수한 구조용 13% cr 스테인레스강

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019950056438A KR100336850B1 (ko) 1995-12-26 1995-12-26 용접부 충격 특성이 우수한 구조용 13% cr 스테인레스강

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR970043236A KR970043236A (ko) 1997-07-26
KR100336850B1 true KR100336850B1 (ko) 2002-11-04

Family

ID=37479940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019950056438A KR100336850B1 (ko) 1995-12-26 1995-12-26 용접부 충격 특성이 우수한 구조용 13% cr 스테인레스강

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100336850B1 (ko)

Also Published As

Publication number Publication date
KR970043236A (ko) 1997-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102276741B1 (ko) 구멍확장성이 높은 고강도 냉연강판, 고강도 용융아연도금강판 및 이들의 제조방법
US5948183A (en) Hot-rolled steel sheet and method for forming hot-rolled steel sheet having low yield ratio, high strength and excellent toughness
JP5277648B2 (ja) 耐遅れ破壊特性に優れた高張力鋼板並びにその製造方法
JP4897125B2 (ja) 高強度鋼板とその製造方法
US11753693B2 (en) High-strength cold rolled steel sheet having high hole expansion ratio, highstrength hot-dip galvanized steel sheet, and manufacturing methods therefor
JP2003138345A (ja) 局部延性に優れた高強度高延性鋼および鋼板並びにその鋼板の製造方法
JP5659758B2 (ja) 優れた生産性と溶接性を兼ね備えた、ＰＷＨＴ後の落重特性に優れたＴＭＣＰ−Ｔｅｍｐｅｒ型高強度厚鋼板の製造方法
JP5277672B2 (ja) 耐遅れ破壊特性に優れた高張力鋼板ならびにその製造方法
EP1375694B2 (en) Hot-rolled steel strip and method for manufacturing the same
JP2000345281A (ja) 溶接性と低温靭性に優れた低合金耐熱鋼およびその製造方法
KR20200136068A (ko) 지연파괴 저항성이 향상된 구조 체결용 강재 및 이를 이용한 구조 체결재 제조 방법
JP2000129392A (ja) 耐疲労き裂進展特性に優れた高強度鋼材及びその製造方法
JP2002115024A (ja) 靭性および耐遅れ破壊性に優れた耐摩耗鋼材ならびにその製造方法
KR20080089292A (ko) 온라인 냉각형 고장력 강판 및 그 제조 방법
JP2003171730A (ja) 耐遅れ破壊性を有する耐摩耗鋼材およびその製造方法
JP2024028929A (ja) 高強度鋼板及びこの製造方法
KR102321269B1 (ko) 고강도 강판 및 이의 제조방법
JP2000319726A (ja) 溶接性に優れた高強度鋼板の製造方法
JP2007197778A (ja) 強度依存性の小さい耐疲労亀裂伝播特性に優れた高強度鋼材およびその製造方法。
KR100336850B1 (ko) 용접부 충격 특성이 우수한 구조용 13% cr 스테인레스강
KR100368553B1 (ko) 고온강도가 우수한 저항복비형 열연강판의 제조방법
JP2002012939A (ja) 高温強度に優れた高張力鋼およびその製造方法
JPH07110970B2 (ja) 耐応力腐食割れ性の優れた針状フェライトステンレス鋼の製造方法
KR20040004137A (ko) 구조용 Ｆｅ－Ｃｒ계 강판과 그 제조방법 및 구조용 형강
JPH05125481A (ja) 高靱性低降伏比高張力鋼材とその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130502

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140501

Year of fee payment: 13

LAPS Lapse due to unpaid annual fee