KR100424284B1

KR100424284B1 - 내지연 파괴성이 우수한 고강도·고인성 스테인레스 강

Info

Publication number: KR100424284B1
Application number: KR10-2001-7010270A
Authority: KR
Inventors: 다카노고지; 마쓰이다카요시; 요시무라고이치
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 1999-02-18
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2004-03-25
Also published as: DE69940930D1; EP1158065A4; US6679954B1; WO2000049190A1; KR20010102111A; EP1158065A1; JP2000239803A; EP1158065B1; CN1104509C; CN1334883A; JP4252145B2

Abstract

본 발명은, 건축·건재등 용으로, 특히 내지연 파괴성과 인성을 향상시킬 수 있는 고강도·고내식성 스테인레스강, 예를 들면 스테인레스 턴핀 나사를 제공하는 것으로 저렴한 성분계의 특징을 충분히 발휘하게 한다.

그 구체적 내용은, 질량%로, C:0.01∼0.25%, Si:0.05∼1.0%, Mn:0.1∼2.0%, Ni:0.1∼3.0%, Cr:11.0∼16.0%, N:0.01∼0.15%, Mo:0.01∼3.0%를 함유하고, 또는 B:0.001∼0.005%, 및/또는 Ti:0.05∼0.5%, Nb:0.05∼0.5%, W:0.05∼0.5% 중 1 종류 이상을 함유하고, 소재의 중심부에 있어서 10% 미만의 페라이트를 가지며, 최외표면에서 적어도 1μm의 깊이의 표층부가 마르텐사이트와 3∼30%의 오스테나이트의 혼합 조직을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 내지연 파괴성이 우수한 고강도·고인성 스테인레스강 및 스테인레스 나사 및 그 제조 방법이다.

Description

내지연 파괴성이 우수한 고강도·고인성 스테인레스 강{HIGH-STRENGTH, HIGH-TOUGHNESS STAINLESS STEEL EXCELLENT IN RESISTANCE TO DELAYED FRACTURE}

종래, 마르텐사이트계 스테인레스제의 고강도·고내식성의 스테인레스 나사는 중심부의 강도가 높고, 인성이 낮으며, 지연 파괴 등의 우려가 있었다.

마르텐사이트계 스테인레스강의 인성을 향상시켜 지연 파괴성을 향상시키는 것으로 Ni를 첨가하는 것이 제안되어 있다 (특개평9-206792호 공보).

한편, 최표면층이 마르텐사이트로 중심부가 마르텐사이트 + 페라이트의 혼합 조직 강은 연성과 강도를 함께 구비하고 있는 것으로 알려져 있다(특개평7-316740호 공보).

종래의 것으로는 인성이나 지연 파괴 특성을 향상시킬 수 있으나, 체결력이 높은 나사에의 적용은 불충분한 경우가 있었다.

본 발명은, 건축·건재 등의 용도로 사용되는, 특히 내지연 파괴성과 인성을 향상하게 시킬 수 있는 고강도·고내식성 스테인레스 강에 관한 것으로, 예를 들면 스테인레스 나사에 관한 것이다.

도1은, 나사 소재 중심부의 페라이트량과 나사머리 튀어나감(나사를 돌려 넣는 당시의 충격 및 그 후의 지연 파괴에 의함) 발생율의 관계를 나타내는 도면.

도2는, 표면층의 오스테나이트량과 나사머리 튀어나감(나사를 돌려 넣는 당시의 충격 및 그 후의 지연 파괴에 의함) 발생율을 나타내는 도면.

[발명의 실시 형태]

우선, 본 발명 제1 및 제2 발명에서의 매트릭스의 강의 성분 범위에 대하여 설명한다.

C는 매트릭스의 마르텐사이트의 강도를 얻기 위하여 0.06% 이상 첨가한다.그러나, 0.25%를 넘어 첨가하면 인성이 악화하고, 또 내지연 파괴성도 악화된다. 그 때문에, 상한을 0.25%로 한정하였다. 바람직하게는 0.010∼0.20%이다.

Si는 강의 탈산에 필요하기 때문에, 0.05% 이상 첨가한다. 그러나, 1.0%를 넘어 첨가하여도 고용강화에 의하여 연화소둔 후의 경도가 높아지고, 냉간가공성이 악화된다. 그 때문에, 상한을 1.0%로 한정하였다. 바람직하게는 0.1∼0.6%이다.

Mn은 강의 탈산에 필요하고, 또 질화를 촉진시키므로, 단시간의 질화처리로 표면을 마르텐사이트+오스테나이트의 혼합 조직으로 하기 위하여 0.1% 이상 첨가한다. 그러나, 2.0%를 넘어 첨가하여도 그 효과는 포화되고, 또 연화 저항이 증대하며, 냉간 가공성이 악화된다. 그 때문에, 상한을 2.0%로 한정하였다. 바람직하게는0.2∼1.0%이다.

Ni는 강의 인성을 높이고, 내지연 파괴성을 높이기 위하여, 0.1% 이상 첨가한다. 단, 3.0%를 초과하여 첨가하면, 연화 저항이 증대하고, 냉간 가공성이 악화된다. 그 때문에, 상한을 3.0%로 한정하였다. 바람직하게는 0.2∼2.0%이다.

Cr은 스테인레스 조직을 얻고, 또한 질화를 촉진시키며, 표면을 마르텐사이트+오스테나이트의 혼합 조직을 얻기 위하여 11.0% 이상 첨가한다. 그러나, 16% 초과하여 첨가하면 표면층에서 마르텐사이트+오스테나이트 조직의 혼합 조직이 얻어지지 않는다. 그 때문에, 상한을 16.0%로 한정하였다. 바람직하게는 12∼15%이다.

N은 매트릭스의 마르텐사이트의 강도를 얻기 위하여 0.01% 이상 첨가한다.그러나, 0.15%를 넘어 첨가하면 블로우 홀이 발생하고, 제조성이 현저하게 악화한다. 그 때문에, 상한을 0.15%로 한정하였다. 바람직하게는 0.01∼0.12%이다.

Mo는 강의 내식성을 향상시키기 위하여 0.01% 이상 첨가한다. 그러나, 3.0%를 넘어 첨가하면 표면층에서 마르텐사이트+오스테나이트의 혼합 조직이 얻어지지 않게 된다. 그 때문에, 상한을 3.0%로 한정하였다. 바람직하게는 0.5∼2.5%이다.

다음으로 소재 중심부의 페라이트 조직량의 한정 이유에 대하여 설명한다. 소재 중심부의 페라이트량이 10% 이상이 되면, 페라이트 계면에 Cr 탄질화물이 석출되어, 인성을 열화시킨다. 도1에 0.16C-0.2Si-0.3Mn-1.1Ni-13∼16Cr-2Mo-0.09N계 재료의 나사의 소재 중심부의 페라이트량과 나사 머리 튀어나감(비틀어 넣은 당시의 충격 및 그 후의 지연 파괴에 의함)발생율의 관계를 나타낸다. 페라이트량이 10% 이상이 되면 나사 머리 튀어나감 발생율이 급격하게 상승한다. 그 때문에, 소재 중심부의 페라이트량을 10% 미만으로 한정하였다. 바람직하게는 5% 이하이다. 이 때, 소재 중심부의 잔부는 마르텐사이트상 또는마르텐사이트+오스테나이트상이다.

다음으로 표면층의 조직을 한정한 이유에 대하여 설명한다.

최외표면에서 적어도 1μm 이상 깊이의 조직이 마르텐사이트 단상이면 인성 및 내지연 파괴성이 악화된다. 따라서, 인성 및 내지연 파괴성을 향상시키기 위하여, 마르텐사이트 조직에 추가하여, 3% 이상의 오스테나이트 조직을 함유하기로 하였다. 도2에 표면층의 오스테나이트량과 나사 머리 튀어나감(비틀어 넣어 당시의 충격 및 그 후의 지연 파괴에 의함) 발생율의 관계를 나타낸다. 표면층의 오스테나이트량이 3% 이하이고 나사 머리 튀어나감의 발생율이 급격하게 상승하고 있다. 그러나, 오스테나이트 조직이 30%를 넘어 함유되면, 표면의 경도가 연화되고, 표면의 강도가 열화한다. 그 때문에, 표면층의 오스테나이트상의 함유율을 30% 이하로 한정하였다. 바람직하게는 5%∼20%이다. 본 발명예에서는 질화에 의하 표면개질을 실시하고 있는데, 본 발명에서는 침탄이나 표면 도금(+ 합금화 처리)등, 기타 표면개질에 의한 효과도 포함되고, 또 표면개질을 하지 않는 진공 담금질시의 표면의 상태도 포함한다.

다음으로 본 발명 제1 및 제3 발명 한정 이유에 대해서 설명한다. 소재 중심부에 10% 이상의 페라이트가 존재하는 경우, C가 0.06%를 넘어 첨가되면, 페라이트 계면에 Cr탄 질화물이 석출되고, 인성 및 내지연 파괴성이 악화된다. 그 때문에, 상한을 0.06% 미만으로 한정하였다. 또 C가 0.01% 미만에서는 강의 강도가 불충분하기 때문에, 하한을 0.01%로 했다.

다음으로 소재 중심부의 페라이트 조직 한정 이유에 대해서 설명한다.

소재 중심부의 조직이 10∼80%의 페라이트와 마르텐사이트의 혼합 조직이면 950℃∼1100℃에서의 질화시의 결정립경이 30μm이하로 미세하게 되고, 입계 확산에 의하여 질화가 촉진되어, 소재 중심부의 강도가 낮은 상태에서, 표면 강도를 효율적으로 올릴 수 있고, 또한, 최외표면에서 적어도 1μm 깊이에서 마르텐사이트+오스테나이트의 2상 조직으로 할 수 있고, 인성 및 내지연 파괴성이 향상된다. 그 때문에, 필요에 따라, 소재 중심부의 조직을 10∼80%의 페라이트 조직으로 하였다. 바람직하게는 20∼60%의 페라이트 조직이다. 이 때, 소재 중심부의 잔부 조직은 마르텐사이트상 또는, 마르텐사이트+오스테나이트상이다.

다음으로 본 발명의 제4 발명 한정 이유에 대하여 설명한다.

소재의 인성을 더욱 높이기 위하여, 필요에 따라 B를 0.001% 이상 첨가한다.그러나, 0.005%를 넘어 첨가하면 보라이드를 생성하고, 반대로 인성을 저하시킨다. 그 때문에, 상한을 0.005%로 한정하였다. 바람직하게는 0.0015∼0.004%이다.

다음으로 본 발명 제5 발명 한정 이유에 대하여 설명한다.

담금질시의 입성장을 탄질화물의 피닝으로서 억제하고, 인성을 향상시키기 위하여, 필요에 따라 Ti, Nb, W의 1 종류 이상을 0.05% 이상 첨가한다. 단, 1.0%를 넘어 첨가하면 반대로 인성을 악화시킨다. 그 때문에, 상한을 1.0%로 한정하였다.

다음으로 본 발명의 제6 발명 한정 이유에 대하여 설명한다. Cu는 강의 내식성을 향상시키기 위하여, 필요에 따라 0.4% 이상 첨가한다. 그러나, 2.0%를 넘어첨가하면 표층의 잔류 오스테나이트량이 증대하고, 나사 박음성이 떨어진다. 그 때문에, 상한을 2.0%로 한정하였다.

다음으로 본 발명 제7 발명 한정 이유에 대하여 설명한다. 950℃ 미만에서 질화를 실시한 경우, 표면은 경화하나, 표면 근방에 탄질화물이 많이 석출 되고, 강의 인성(나사머리 튀어나감)이 열화된다. 이 때문에, 질화온도의 하한을 950℃로 한정하였다.

다음으로 본 발명 제8 발명 한정 이유에 대하여 말한다. 스테인레스 나사 중에서, 철판 등의 경질인 것에 적용하는 나사는, 표면 경도가 적어도 Hv로 450 이상이 아니면 유효하지 않다. 그 때문에, 본 발명 나사의 표면 경도의 하한을 Hv로 450로 하였다.

이에, 본 발명은 이러한 과제를 해결하고, 내식성·강도를 함께 구비하고, 또한 인성·내지연 파괴성을 향상시킨 스테인레스강을 저렴하게 제공하는데 있다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위하여 여러가지로 검토한 결과, 혼합 조직 스테인레스강에 있어서, 성분 조정과 질화처리 등의 표면개질에 의하여 표면의 조직 (마르텐사이트 + 오스테나이트)을 조정함으로써 내지연 파괴성이 우수한 고강도·고인성 스테인레스강을 안정적으로 얻는다는 것을 알아내었다.

또 조직 제어에 의하여 표면 질화 촉진을 하고, 또한 표면 경화되기 쉬워지고, 중심부 경도를 낮춤으로서, 내지연 파괴성이 우수한 고강도·고인성 스테인레스강을 안정적으로 얻는다는 것을 알게 되었다. 본 발명은, 이 식견에 기초하여 이루어졌다.

즉, 본 발명은, 질량%로, Cr: 11.0∼16.0%를 포함하는 스테인레스 강으로서, 최외표면으로부터 적어도 1μm의 깊이의 표층부가 마르텐사이트와 3∼30%의 오스테나이트의 혼합 조직을 가지는 것을 특징으로 하는 내지연 파괴성이 우수한 고강도·고인성 스테인레스강이다.

또한 본 발명은, 상기 스테인레스강이, 질량%로, C:0.06∼0.25%, Si:0.05∼1.0%, Mn:0.1∼2.0%, Ni:0.1∼3.0%, Cr:11.0∼16.0%, N:0.01∼0.15%, Mo:0.01∼3.0%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지며, 또한 소재의 중심부에 있어서 10% 미만의 페라이트 조직을 가지는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 내지연 파괴성에 우수한 고강도·고인성 스테인레스강이다.

또한, 본 발명은, 상기 스테인레스강이, 질량%로, C:0.01이상, 0.06% 미만, Si:0.05∼1.0%, Mn:0.1∼2.0%, Ni:0.1∼3.0%, Cr:11.0∼16.0%, N:0.01∼0.15%, Mo:0.01∼3.0%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 또한 소재의 중심부에 있어서 10∼80%의 페라이트 조직을 가지는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 내지연 파괴성이 우수한 고강도·고인성 스테인레스강이다.

또 질량%로, B: 0.001∼0.005%를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 기재 내지연 파괴성이 우수한 고강도·고인성 스테인레스강이다.

또 질량%로, Ti:0.05∼0.5%, Nb:0.05∼0.5%, W:0.05∼0.5% 중, 1 종류 이상을 포함하고, 그 합계가 0.5% 이하임을 특징으로 하는 상기 기재 내지연 파괴성이 우수한 고강도·고인성 스테인레스강이다.

또 질량%로 Cu를 0.4∼2.0%를 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 기재 내지연 파괴성이 우수한 고강도·고인성 스테인레스강이다.

또 상기 기재 성분의 강을 950℃ 이상의 온도역에서 질화처리를 하고, 최외표면으로부터 적어도 1μm의 깊이의 표층부가 마르텐사이트와 3∼30%의 오스테나이트의 혼합 조직을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 내지연 파괴성이 우수한 고강도·고인성 스테인레스 강의 제조 방법이다.

또 상기 기재 성분의 강으로서, 최외표면으로부터 적어도 1μm 깊이의 표층부가 마르텐사이트와 3∼30%의 오스테나이트의 혼합 조직을 가지고, 표면 경도가 Hv로 450 이상임을 특징으로 하는 내지연 파괴성이 우수한 고강도·고인성 스테인레스강으로 이루어진 나사이다.

또 상기 기재 성분의 나사를 950℃ 이상의 온도역에서 질화처리하고, 최외표면으로부터 적어도 1μm의 깊이의 표면층부가 마르텐사이트와 3∼30%의 오스테나이트의 혼합 조직을 가지는 것을 특징으로 하는 내지연 파괴성이 우수한 고강도·고인성 스테인레스 나사의 제조 방법이다.

이하, 본 발명 실시예에 대해서 설명한다.

표1에 본 발명 적용 강 A∼I, T∼W, AB, AC, AF∼AH, 비교강 J∼S, W∼Z, AA, AD, AE, AI∼AK의 화학 성분을 나타낸다.

본 발명 적용강 A∼D와 비교강 J∼O는 제1, 제2, 제7∼제9의 발명 실시예에 관한 것으로, 0.2Si-13Cr-2Mo를 기본 성분으로서, 표면의 조직 및 인성, 지연 파괴성에 영향을 미치는 C량(%), Mn량(%), Ni량(%), N량(%)를 변화하게 한 것이다.

본 발명 적용강 E, F와 비교강 P는 제1, 제2, 제7∼제9의 발명 실시예에 관한 것으로, 0.16C-0.3Mn-1.1Ni-13Cr-2Mo-0.09N을 기본 성분으로 하고 인성, 냉간 가공성에 영향을 미치는 Si량(%)을 변화하게 한 것이다.

본 발명 적용강 G∼I와 비교강 Q∼S는 제1, 제2, 제7∼제9의 발명 실시예에관한 것으로, 0.16C-0.2Si-1.2Ni-0.08N을 기본 성분으로서 표면의 조직 및 인성, 지연 파괴성에 영향을 미치는 Cr량(%), Mo량(%)을 변화시킨 것이다.

본 발명 적용강 T∼W와 비교강 X∼Z, AA는 제1, 제3, 제7∼제9의 발명 실시예에 관한 것으로, 0.2Si-0.4Mn-13Cr-2Mo를 기본 성분으로서 조직, 강도, 인성, 내지연 파괴성에 영향을 미치는 C량(%), Ni량(%), N량(%)을 변화시킨 것이다.

본 발명 적용강 B, AB와 비교강 AD는 제4, 제7∼제9의 발명 실시예에 관한 것으로, 0.16C-0.3Si-0.3Mn-1.0Ni-13.1Cr-2.lMo-0.08N을 기본 성분으로 하고 인성에 영향을 주는 B량(%)을 변화시킨 것이다.

본 발명 적용강 U, AC와 비교강 AE는 제4, 제7∼제9의 발명 실시예에 관한 것으로, 0.02C-0.2Si-0.3Mn-1.1Ni-13Cr-2.1Mo-0.08N을 기본 성분으로 하는 인성에 영향을 주는 B량(%)을 변화시킨 것이다.

본 발명 적용강 AF∼AH와 비교강 AI∼AK는 제5, 제7∼제 9의 발명 실시예에 관하여, 0.02C 및 0.16C-0.2Si-0.3Mn-1.lNi-13Cr-2Mo-0.07N계를 기본 성분으로서 구오스테나이트 입경(인성)에 영향을 미치는 Ti, Nb, W를 변화시킨 것이다.

본 발명 적용강 AL, AM과 비교강 AN, AO는 제 6∼9의 발명 실시예에 관한 것으로, 0.02C 및 0.16C-0.2Si-0.3Mn-1.lNi-13Cr-2Mo-0.07N계를 기본 성분으로 하고, 내식성과, 나사 박음성에 영향을 미치는 Cu량(%)을 변화하게 한 것이다.

이러한 강은 통상의 스테인레스 선재의 제조 공정으로 φ5.5mm까지 선재 압연을 하고, 1000℃에서 열연을 종료하였다. 얻어진 열연재료를 배치로에서 연화소둔 및 산세를 하고, φ 3.9mm까지 냉간 신선 가공하며, 그 후, 배치로를 연화 소둔 및 산성을 하고, 이어서, 3.85mm까지 냉간 신선 가공을 하고, 칼끝 형상의 드릴링 태핑 나사로 냉간가공하였다. 그 후, 진공으로 한 후, 1기압의 질소 분위기로 치환된 로에서 1030℃로 100분의 질화처리를 하고, 질소 냉각에 의하여 담금질 처리를 하고, 200℃에서 풀림 처리를 하였다. 그 후, 나사 박음성(강도의 대표치), 인성, 지연 파괴 특성, 소재 중심부의 페라이트량, 최외표면의 오스테나이트량을 나타내었다.

나사 박음성은 두께 1.6mm의 SS 400 강판에 하중 18kg, 2500rpm의 회전수로 10개의 나사로 비틀어 박기 시험을 하고, 제1 나사산이 들어갈 때 까지의 시간으로 평가하였다. 평균 3.5초 이내이면, 나사 박음성(강도)은 ○, 3.5초를 넘으면 ×로 평가하였다. 본 발명예의 나사 박음성(강도)은 모두 ○이었다.

인성은, 두께 5mm의 SS400강판에 하중 27kg, 2500rpm의 회전수로 회전수를 떨어뜨리지 않고, 5개의 나사를 완전히 비틀어 넣어, 충격을 주고, 나사머리가 튕겨나가는지 여부를 평가하였다. 발생하지 않은 경우는 ○, 어느 하나에서라도 나사 머리 튀어나감이 발생한 경우는 ×로 평가하였다. 본 발명예의 인성(나사 머리 튀어나감)은 어느 것이나 ○이었다.

지연 파괴 시험은, 두께 5mm의 SS 400 강판에 스테인레스 와셔를 설치한 5개의 나사로 완전히 나사를 박아넣고, 그 후, 200kg-cm의 토크를 걸어 비틀어 넣고, 소금물 분무시험 (5% NaCl, 35℃, 48h)을 실시하고, 그 후, 나사머리가 튀어나오는 지 여부를 평가하였다. 나사머리 튀어나감이 발생하지 않았던 경우는 ○, 한 개에서라도 머리가 튀어나감 경우는 ×로 평가하였다. 본 발명예의 지연 파괴성(나사머리 튀어나감)는 어느 것이나 ○이었다.

소재 중심부의 페라이트량은 나사의 종단면을 경면 연마하고, 무라카미 H로 페라이트에 착색하고, 그 후, 화상 해석에 의하여 면적율로부터 구하였다.본 발명례는 제1 발명에서의 페라이트량은 10% 미만, 제2 발명에서의 페라이트량은 10∼80%이었다. 최외표면의 오스테나이트량은 X선 회절에 의하여 오스테나이트와 페라이트의 피크 강도비로부터 산출하였다. 본 발명예의 최외표면의 오스테나이트량은 3∼30%이었다.

표2에 제1, 제2, 제7∼제9의 발명 적용강의 평가 결과를 나타낸다. 본 발명례는 어느 것이나 소재 중심부에 페라이트량이 10% 미만이고, 표면층의 오스테나이트량이 3∼30%이며, 나사 박음성(강도), 인성, 내지연 파괴성이 뛰어나다.

표2에 제1, 제2, 제7∼제9의 발명 적용 강의 특성 평가 결과를 나타낸다. 앞에서 기술한 바와 같이, 본 발명예 No.1∼9는 소재 중심부의 페라이트량이 l0% 미만이고, 최외면의 오스테나이트량이 3∼30%이고, 나사 박음성, 인성 (나사 머리 튀어나감), 지연 파괴성이 뛰어나다.

표3에 제1, 제2, 제7∼제9 발명 비교강의 평가 결과를 나타낸다

비교예 No.10은 C량이 낮으므로, 나사 박음성에 뒤떨어졌다. 비교예 No.11은 C량이 높기 때문에, 인성(나사 머리 튀어나감), 지연 파괴성에 떨어졌다. 비교예 No.12는 Mn량이 낮고, 질화가 촉진되지 않았기 때문에, 최외표면의 오스테나이트량이 3% 미만으로 낮고, 나사 박음성, 인성(나사 머리 튀어나감), 지연 파괴성이 뒤떨어졌다. 비교예 No.13, 14는 Mn량 또는 Ni량이 높고, 최외표면의 오스테나이트량이 20% 이상이고, 나사 박음성이 떨어졌다. 비교예 No.15는 N량이 높고, 주조 단계에서 블로우 홀이 발생하여, 제조성이 현저하게 떨어졌다. 그 때문에, 나사까지 제조가 불가능하였다. 비교예 No.16은 Si량이 높고, 인성(나사 머리 튀어나감), 지연 파괴성이 떨어졌다. 비교예 No.17은 Cr량이 낮고, 최외 표면의 오스테나이트량이 3% 미만이며, 인성(나사 머리 튀어나감), 지연 파괴성이 떨어졌다. 비교예 No.18, 19는 Cr량, 또는 Mo량이 높고, 소재 중심부의 페라이트량이 10%를 넘고, 인성(나사 머리 튀어나감)지연 파괴성이 떨어졌다.

다음으로 제1, 제3, 제7∼제9의 발명 특성 평가 결과에 대하여 기술한다.

표4에 제1, 제3, 제7∼제9의 발명예의 특성 평가 결과를 나타낸다. 전술한 바와 같이, 본 발명예 No.20∼23은 소재 중심부의 페라이트량이 10%∼80%이고, 최외면의 오스테나이트량이 3∼20%이며, 나사 박음성, 인성(나사 머리 튀어나감), 지연 파괴성이 뛰어나다.

표5에 제1, 제3, 제7∼제9의 발명 비교예의 특성 평가 결과를 나타낸다.

비교예 No.24는 C량이 높기 때문에, 인성(나사 머리 튀어나감), 지연 파괴성이 떨어졌다. 비교예 No.25는 C량이 낮기 때문에, 나사 박음성이 떨어졌다. 비교예 No.26은 소재 중심부의 페라이트량이 80%를 넘고, 나사 박음성이 떨어졌다. 비교예 No.27은 소재 중심부의 페라이트량이 10% 미만이고, 나사 박음성이 떨어졌다.

표6에 제4, 제7∼제9의 발명 실시예의 평가 결과를 나타낸다.

본 발명예 No.28, 29는 나사 박음성, 인성(나사 머리 튀어나감), 지연 파괴성이 우수하다. 한편, 비교예 No. 30, 31은 B량이 0.005%를 넘으며, 인성(나사 머리 튀어나감), 지연 파괴성이 떨어진다.

표7에 제5, 제7∼제9의 발명 실시예의 평가 결과를 나타낸다.

본 발명예 No.32∼34는 나사 박음성, 인성(나사 머리 튀어나감), 지연 파괴성이 우수하다. 한편, 비교예 No.35∼37은 Ti, Nb, W의 총량이 0.5%를 넘고, 인성(나사 머리 튀어나감), 지연 파괴성이 떨어진다.

표8에 제6∼제9의 발명 실시예의 평가 결과를 나타낸다.

본 발명예 No.38, 39는 나사 박음성, 인성(나사 머리 튀어나감), 지연 파괴성에 뛰어났다. 한편, 비교예 No. 40, 41은 Cu량이 2.0%를 넘고, 나사 박음성이 떨어졌다.

이상의 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이 본 발명 강의 우위성이 명백하다.

이상의 각 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의하여 건축·건재등 용의 특히 내지연 파괴성과 인성을 향상시킬 수 있는 고강도·고내식성 스테인레스강, 예를 들면 스테인레스 턴핀 나사를 저렴하고, 또한 안정적으로 제공할 수 있어, 산업상 극히 유용하다.

Claims

질량%로,

Cr:11.0∼16.0%를 포함하는 스테인레스강으로서, 최외표면으로부터 적어도 1μm의 깊이의 표층부가 마르텐사이트와 3∼30%의 오스테나이트의 혼합 조직을 가지는 것을 특징으로 하는 내지연 파괴성이 우수한 고강도·고인성 스테인레스강.
제 1항에 있어서,

상기 스테인레스강이, 질량%로, C:0.06∼0.25%, Si:0.05∼1.0%, Mn:0.1∼2.0%, Ni:0.1∼3.0%, Cr:11.0∼16.0%, N:0.01∼0.15%, Mo:0.01∼3.0%를 함유하고, 나머지가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 또한 소재의 중심부에 있어서 10% 미만의 페라이트 조직을 가지는 것을 특징으로 하는 내지연 파괴성이 우수한 고강도·고인성 스테인레스강.
제 1항에 있어서,

상기 스테인레스강이, 질량%로, C:0.01이상 0.06% 미만, Si:0.05∼1.0%, Mn:0.1∼2.0%, Ni:0.1∼3.0%, Cr:11.0∼16.0%, N:0.01∼0.15%, Mo:0.01∼3.0%를 함유하고, 나머지가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, 또한 소재의 중심부에 있어서 10∼80%의 페라이트 조직을 가지는 것을 특징으로 하는 내지연 파괴성이 우수한 고강도·고인성 스테인레스강.
제 1항, 제 2항, 또는 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

질량%로,

B:0.001∼0.005%를 포함하는 것을 특징으로 하는 내지연 파괴성이 우수한 고강도·고인성 스테인레스강.
제 1항에 있어서,

Ti, Nb, W 중 1종류 이상을 포함하고 그 총량이 질량%로 0.05 내지 0.5%인 것을 특징으로 하는 내지연 파괴성이 우수한 고강도·고인성 스텐레스강.
제 1항에 있어서,

질량%로, Cu:0.4∼2.0%를 포함하는 것을 특징으로 하는 내지연 파괴성이 우수한 고강도·고인성 스테인레스강.
청구항 1∼6에 기재된 성분의 강을 950℃ 이상의 온도역에서 질화처리하고, 최외표면에서 적어도 1μm의 깊이의 표층부가 마르텐사이트와 3∼30%의 오스테나이트의 혼합 조직을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 내지연 파괴성이 우수한 고강도·고인성 스테인레스강의 제조 방법.
청구항 1∼6에 기재된 성분의 강으로서, 최외표면으로부터 적어도 1μm의 깊이의 표면층부가 마르텐사이트와 3∼30%의 오스테나이트의 혼합 조직을 가지고, 표면 경도가 Hv로 450 이상인 것을 특징으로 하는 내지연 파괴성이 우수한 고강도·고인성의 스테인레스강으로 이루어진 나사.
청구항 1∼6에 기재된 성분의 나사를 950℃ 이상의 온도역에서 질화처리를 하고, 최외표면에서 적어도 1μm의 깊이의 표면층부가 마르텐사이트와 3∼30%의 오스테나이트의 혼합 조직을 가지는 것을 특징으로 하는 내지연 파괴성이 우수한 고강도·고인성 스테인레스 나사의 제조 방법.