KR100966068B1 - Precipitation hardenable austenitic steel - Google Patents

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KR100966068B1 KR1020047008951A KR20047008951A KR100966068B1 KR 100966068 B1 KR100966068 B1 KR 100966068B1 KR 1020047008951 A KR1020047008951 A KR 1020047008951A KR 20047008951 A KR20047008951 A KR 20047008951A KR 100966068 B1 KR100966068 B1 KR 100966068B1
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Abstract

The present invention relates to a stainless steel alloy, more precisely a highstrength stainless, precipitation hardenable, austenitic, stainless alloy, containing a well adjusted amount of aluminium and a high silicon content and which has the following composition (in weight-%): C 0-0.07 Si 0.5-3.0 N 0-0.1 Cr 15.0-20.0 Ni 7.0-12.0 Al 0.25-1.5 Cu 0<Cu<4.0 Mn 0-3.0 Mo 0-2.0 Ti 0-1.0 and the balance Fe together with normally occurring impurities and additives and a product that is reduced by cold working, especially drawing, without intermediate heat treatment, the strength of which increases by final heat treatment at 300° C. to 500° C. by not less than 14%, that shows a M<SUB>d30</SUB>-value of between -55 and -100, a loss of force that is smaller than 3.0% at 1 N during 24 h and which is very suitable for use in spring applications, such as springs of round wire and strip steel and in medical applications, such as surgical and dental instruments.

Description

석출 경화형 오스테나이트계 강{PRECIPITATION HARDENABLE AUSTENITIC STEEL}Precipitation hardening austenitic steel {PRECIPITATION HARDENABLE AUSTENITIC STEEL}

본 발명은 오스테나이트계 스테인레스 강 합금, 좀더 정확히는 잘 조절된 알루미늄 함량과 높은 규소 함량을 갖는 고강도 석출경화형 오스테나이트계 스테인레스 강 합금과, 중간 열처리 없이 냉간 가공, 특히 인발 (drawing) 에 의해 단면이 감소되고, 그 강도가 300 ℃ ∼ 500 ℃에서의 최종 열처리에 의해 14 %이상 증가하며, -55 ∼ -100 의 Md30-값과 24 시간 동안 1400 N 에서 3.0 %보다 작은 힘의 손실을 나타내고, 둥근 와이어 및 스트립 강의 스프링과 같은 스프링 용도와 외과 기구 및 치과 기구와 같은 의료용에 매우 적합한 제품에 관한 것이다.The present invention provides an austenitic stainless steel alloy, more precisely a hardened precipitation hardening austenitic stainless steel alloy having a well controlled aluminum content and a high silicon content, and reduced cross section by cold working, in particular drawing, without intermediate heat treatment. Its strength increases by more than 14% by the final heat treatment at 300 ° C. to 500 ° C., showing an M d30 − value of −55 to 100 and a loss of force less than 3.0% at 1400 N for 24 hours. It relates to spring applications such as springs of wire and strip steel and products that are well suited for medical applications such as surgical and dental instruments.

스테인레스 스프링 강의 시장에서는 AISI 302 유형의 냉간 가공된 오스테나이트계 스테인레스 스프링 강이 주류를 이루고 있다. 이는 비교적 양호한 내부식성을 가지며, 또한 우수한 스프링용 재료로서 필요한 높은 강도로 냉간가공될 수 있기 때문이다. 냉간 가공된 상태에서는, 단순 열처리에 의해 기계적 성질이 추가적으로 증가될 수 있다. 열처리시 강도를 더욱 증가시키기 위해 AISI 631 유형의 강에 알루미늄을 합금한다. 냉간 가공 동안, 오스테나이트의 풀림 조직의 주성분이 형성 전의 상보다 더 단단한 변형 마르텐사이트로 상변이가 일어난다. 이러한 빠른 변형 경화는 동시에 재료의 연성을 감소시키고, 이로 인해 제조 과정에서 하나 또는 여러 단계에서 연화 풀림이 실시되어야 한다. 이로써 제조 과정이 더욱 비싸지고 재료에 표면 결함의 발생 위험이 증가하게 된다. AISI 631 유형의 강의 경우, 알루미늄을 첨가하게 되면, 재료가 주조 후 응고시 조직에 페라이트를 형성하는 경향을 갖는다. 형성된 오스테나이트-페라이트 조직과 비교적 낮은 합금 함량으로 인해, 빠른 변형경화가 이루어지게 되어, 제조 과정에서 균열 발생을 피하기 위해서는 적당한 단면감소만이 가능하다. 또는, AISI 304 및 AISI 316 유형의 강이 스프링 강으로서 사용된다. 이들 강은 AISI 302 및 AISI 631 유형의 강보다 더 많이 합금되고 더 적은 탄소 함량을 갖고 있다. 따라서, 이 유형의 강에서는 더 큰 단면감소율이 가능하다. 이 강의 단점은 우수한 스프링 기능에 필수적인 제품 특성이 AISI 302 및 AISI 631 의 강보다 종종 열악하다는 것이다. 그러한 특성의 예로 오랜 시간 스프링 강도를 유지할 수 있는 스프링의 능력을 나타내는 내이완성 ( relaxation resistance ) 이 있다.In the market of stainless spring steel, AISI 302 type cold worked austenitic stainless spring steel is mainstream. This is because it has relatively good corrosion resistance and can be cold worked to the high strength required as an excellent spring material. In the cold worked state, the mechanical properties can be further increased by simple heat treatment. Aluminum is alloyed with AISI 631 type steel to further increase strength during heat treatment. During cold working, a phase shift occurs with strained martensite in which the main component of the austenite freed tissue is harder than the phase before formation. This rapid strain hardening simultaneously reduces the ductility of the material, which requires softening annealing in one or several steps in the manufacturing process. This makes the manufacturing process more expensive and increases the risk of surface defects in the material. For AISI 631 type steel, the addition of aluminum tends to cause the material to form ferrite in the structure upon solidification after casting. Due to the austenitic-ferrite structure formed and the relatively low alloy content, rapid strain hardening is achieved, so that only moderate cross-sectional reduction is possible to avoid cracking during the manufacturing process. Alternatively, AISI 304 and AISI 316 type steels are used as spring steel. These steels are more alloyed and have less carbon content than AISI 302 and AISI 631 types of steel. Thus, larger cross-sectional reduction rates are possible with this type of steel. The disadvantage of this steel is that the product properties necessary for good spring function are often inferior to those of AISI 302 and AISI 631. An example of such a property is relaxation resistance, which indicates the ability of a spring to maintain spring strength for a long time.

US-A-6 106 639 에, 풀림 사이에 단면감소가 잘 될 수 있는 Cr-Ni-Cu 강이 개시되어 있다. 이 강은 예를 들어 ε= 3.41 ( 5.5 ∼ 1 ㎜ ) 의 단면감소시 1856 MPa 의 강도를 나타낸다. 이것은 표준에 따른 특정 강도 2050 MPa 과 대조적이다. US-A-6 106 639 에 따르면, 합금이 이 표준에 따른 강도를 갖도록 열처리를 실시해야 한다. US-A-6 106 639 에 따른 합금은 열처리시 강도 증가 원소로서 구리를 함유하고 있다.US-A-6 106 639 discloses a Cr-Ni-Cu steel which can be reduced in cross section between annealing. This steel exhibits, for example, an intensity of 1856 MPa when the cross-sectional reduction of? = 3.41 (5.5 to 1 mm) is reduced. This is in contrast to the specific strength 2050 MPa according to the standard. According to US-A-6 106 639, the heat treatment must be carried out such that the alloy has a strength according to this standard. The alloy according to US-A-6 106 639 contains copper as a strength increasing element during heat treatment.

US-A-6 048 416 에는, 고강도 강 와이어 형태로서 차량 타이어 강화용의 Cr-Ni-Cu-강이 개시되어 있다. 목적하는 특성을 얻기 위해, US-A-6 048 416 에 따른 합금의 조성은 -55보다 크고 -30보다 작아야 하는 이른바 JM 값 ( JM = 551 - 462 ×( C% + N% ) - 9.2 ×Si% - 20 ×Mn% - 13.7 ×Cr% - 29 × ( Ni% + Cu% ) - 18.5 × Mo% ) 으로 표시되는 안정성 범위 ( stability interval ) 내에 있어야 한다. 본 발명에 따른 합금에 있어서, 대수 누적 단면감소율 ( ε= 2 ×ln(So/Sf) ) 이 최대 4 로 제한된다. 이는 98 %의 와이어 인발에서의 최대 단면 감소에 대응한다. US-A-6 048 416 에 따른 합금은 석출경화형 원소를 함유하지 않는다.US-A-6 048 416 discloses Cr-Ni-Cu-steel for reinforcing vehicle tires in the form of high strength steel wires. In order to obtain the desired properties, the composition of the alloy according to US-A-6 048 416 must be greater than -55 and less than -30, the so-called JM value (JM = 551-462 × (C% + N%)-9.2 × Si It should be within the stability interval, expressed as%-20 x Mn%-13.7 x Cr%-29 x (Ni% + Cu%)-18.5 x Mo%). In the alloy according to the invention, the logarithmic cumulative cross-sectional reduction rate ε = 2 x ln (S o / S f ) is limited to a maximum of four. This corresponds to the maximum cross-sectional reduction in 98% wire drawing. Alloys according to US-A-6 048 416 do not contain precipitation hardening elements.

따라서, 본 발명의 목적은, 잘 조절된 알루미늄 함량과 높은 규소 함량을 갖는 고강도 석출경화형 오스테나이트계 스테인레스 강 합금과, 중간 열처리 없이 냉간 가공, 특히 인발에 의해 단면이 감소되고, 그 강도가 300 ℃ ∼ 500 ℃에서의 최종 열처리에 의해 14 %이상 증가하며, -55 ∼ -100 의 Md30-값과 24 시간 동안 1400 N 에서 3.0 %보다 작은 힘의 손실을 나타내고, 둥근 와이어 및 스트립 강의 스프링과 같은 스프링 용도와 외과 기구 및 치과 기구와 같은 의료용에 매우 적합한 제품을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to reduce the cross section by cold working, in particular drawing, with a high strength precipitation hardening austenitic stainless steel alloy having a well controlled aluminum content and a high silicon content, without intermediate heat treatment, the strength of which is 300 ℃ Increased by more than 14% by the final heat treatment at -500 ° C, showing a loss of M d30 -value of -55 to -100 and a force loss of less than 3.0% at 1400 N for 24 hours, such as springs of round wire and strip steel It is to provide a product that is very suitable for medical applications such as spring applications and surgical instruments and dental instruments.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은 중량%로 According to the invention, this object is achieved in weight percent.

0 < C ≤0.07, 0 <C ≤0.07,                 

0.5 ≤Si ≤3.0,0.5 ≤ Si ≤ 3.0,

0 < N ≤0.1,0 <N ≤ 0.1,

15.0 ≤Cr ≤20.0,15.0 ≤ Cr ≤ 20.0,

7.0 ≤Ni ≤12.0,7.0 ≤Ni ≤12.0,

0.25 ≤Al ≤1.5,0.25 ≤ Al ≤ 1.5,

0 ≤Cu ≤4.0,0 ≤ Cu ≤ 4.0,

0 < Mn ≤3.0,0 <Mn ≤ 3.0,

0 < Mo ≤2.0,0 <Mo ≤2.0,

0 < Ti ≤1.00 <Ti ≤1.0

을 포함하고, 잔부로 Fe 및 통상적으로 발생하는 불순물과 첨가제를 포함하는 고강도 석출경화형 오스테나이트계 스테인레스 강 합금에 의해 달성된다.It is achieved by a high-strength precipitation hardening austenitic stainless steel alloy containing a balance and remainder Fe and the impurities and additives commonly generated.

도 1 은 본 발명에 따른 재료에 있어서 24 시간 경과 후 스프링력의 손실을 AISI 302 와 차지 (charge) 번호 150725 와 비교하여 보여준다.Figure 1 shows the loss of spring force after 24 hours in a material according to the invention compared to AISI 302 and charge number 150725.

도 2 는 본 발명에 따른 재료의 극한인장강도를 AISI 302 (중간 열처리를 한 것) 와 차지 번호 150725 와 비교하여 보여준다.Figure 2 shows the ultimate tensile strength of a material according to the invention in comparison with AISI 302 (intermediate heat treated) and charge number 150725.

도 3 은 대수 누적 단면감소율의 함수로서 본 발명에 따른 재료의 극한인장강도를 차지 번호 105725 와 비교하여 보여준다.Figure 3 shows the ultimate tensile strength of a material according to the invention as a function of logarithmic cumulative reduction in cross section compared to charge number 105725.

도 4 는 가능한 실시형태로 늘어난 링의 구획을 개략적으로 보여주는 측면도이다. 4 is a side view schematically showing a section of a ring elongated in a possible embodiment.                 

도 5a 는 상기 링을 위에서 본 도면으로, 여기서 단부는 서로 마주보는 방향으로 힘 ( F ) 을 받고 있고, 도 5b 는 상기 링을 옆에서 본 도면으로, 단부는 서로 마주보는 방향으로 힘 ( F ) 을 받고 있으며, 도 5c 는 편평한 스프링 요소를 구성하는 늘어난 링의 일부가 힘 ( F ) 에 의해 어떠한 영향을 받는지를 보여준다.FIG. 5A is a view of the ring from above, where the ends are receiving force F in a direction facing each other, FIG. 5B is a view of the ring from the side, and an end is a force F facing each other. 5c shows how some of the elongated rings that make up the flat spring element are affected by the force F.

도 6 은 스트립 스프링의 다른 실시형태를 보여준다.6 shows another embodiment of a strip spring.

본 합금의 경우 합금원소의 중요성은 다음과 같다.In the case of this alloy, the importance of alloying elements is as follows.

탄소 (C) 는 크롬과 결합하는 경향이 커서, 탄화크롬이 결정입계에 석출하고, 이로 인해 주위에는 크롬이 부족하게 된다. 따라서, 탄소 함량이 높은 경우 재료의 부식특성이 열화되고, 무엇보다도 와이어를 스프링으로 성형할 때 문제를 야기할 수 있는 취화 (embrittlement) 문제가 또한 발생할 수 있다. 그러므로, 탄소 함량을 가능한 작게, 0.0 중량%보다 많이 그리나 최대 0.07 중량%, 바람직하게는 0.05 중량%, 가장 바람직하게는 최대 0.035 중량%로 제한해야 한다. Carbon (C) has a high tendency to bond with chromium, and chromium carbide precipitates at grain boundaries, resulting in a lack of chromium in the surroundings. Thus, the high carbon content deteriorates the corrosive properties of the material and, above all, embrittlement problems may also arise which can cause problems when forming the wires with springs. Therefore, the carbon content should be limited as small as possible, more than 0.0% by weight but up to 0.07% by weight, preferably 0.05% by weight, most preferably at most 0.035% by weight.

규소 (Si) 는 페라이트 안정화 효과를 갖고 있으므로, 규소 함량이 너무 많은 경우 2상 조직이 형성된다. 그러므로, 규소 함량은 3.0 중량%를 초과하지 않아야 한다. 그러나, 규소는 냉간가공 제품의 열처리시 강도를 더 많이 증가시키는 점에서 바람직하다. 그러므로, 규소 함량은 0.5 중량% 보다 작아서는 안되고, 0.5 ∼ 3.0 중량%, 바람직하게는 0.5 ∼ 2.5 중량%, 가장 바람직하게는 0.5 ∼ 1.5 중량%이어야 한다. Since silicon (Si) has a ferrite stabilizing effect, when the silicon content is too large, a biphasic structure is formed. Therefore, the silicon content should not exceed 3.0% by weight. However, silicon is preferred in that it further increases the strength upon heat treatment of the cold worked product. Therefore, the silicon content should not be less than 0.5% by weight, but should be 0.5 to 3.0% by weight, preferably 0.5 to 2.5% by weight, most preferably 0.5 to 1.5% by weight.

질소 (N) 는 알루미늄과 함께 질화알루미늄 형태로 바람직하지 않은 취성 (brittle) 슬래그를 형성하는 합금원소이다. 더욱이, 질소는 냉간가공시 변형경화를 증가시켜, 본 발명에는 불리하다. 따라서, 질소 함량을 가능한 작게, 최대 0.1 중량%, 바람직하게는 0.05 중량%로 유지하는 것이 매우 중요하다. Nitrogen (N) together with aluminum is an alloying element which forms undesirable brittle slag in the form of aluminum nitride. Moreover, nitrogen increases the strain hardening during cold working, which is disadvantageous to the present invention. Therefore, it is very important to keep the nitrogen content as small as possible, up to 0.1% by weight, preferably 0.05% by weight.

크롬 (Cr) 은 재료의 내부식성과 관련하여 매우 중요한 합금 원소이다. 이는 크롬이 강표면에 Cr2O3 의 부동태 층 ( passive layer ) 을 형성할 수 있기 때문이다. 부동태 층이 형성되기 위해서는, 크롬 함량이 약 12.0 중량%를 넘어야 하고, 또한 크롬 함량이 증가함에 따라 내부식성이 커진다. 크롬의 다른 장점은 재료의 오스테나이트 조직이 냉간가공시 마르텐사이트로의 상변이에 대해 안정화된다는 것이다. 그러나, 크롬은 페라이트를 안정화시키므로, 그 함량이 너무 높지 않아야 한다. 따라서, 본 발명에 따른 합금의 경우 크롬 함량은 15.0 중량%보다 작지 않아야 하고 20.0 중량%보다 크지 않아야 하며, 16.0 ∼ 19.0 중량%가 바람직하다. Chromium (Cr) is a very important alloying element with respect to the corrosion resistance of the material. This is because chromium can form a passive layer of Cr 2 O 3 on the steel surface. In order for the passivation layer to form, the chromium content must exceed about 12.0% by weight, and the corrosion resistance increases as the chromium content increases. Another advantage of chromium is that the austenite structure of the material is stabilized against phase transition to martensite during cold working. However, since chromium stabilizes ferrite, its content should not be too high. Thus, for the alloy according to the invention the chromium content should not be less than 15.0% by weight and not greater than 20.0% by weight, with 16.0-19.0% by weight being preferred.

니켈 (Ni) 은 충분한 양일 때 상온에서 재료의 오스테나이트 조직을 보장하는 합금 원소이다. 또한, 니켈 함량이 증가함에 따라 연성이 향상된다. 그러나, 니켈은 비싼 합금 원소이고, 고함량의 경우 느린 변형경화가 일어나므로 충분한 강도를 얻기 어렵다. 그러므로, 니켈 함량은 7.0 ∼ 12.0 중량%, 바람직하게는 8.0 ∼ 11.0 중량%, 더욱 바람직하게는 9.0 ∼ 10.0 중량%이어야 한다. Nickel (Ni) is an alloying element that ensures the austenite structure of a material at room temperature when it is in sufficient quantity. In addition, the ductility improves as the nickel content increases. However, nickel is an expensive alloying element, and at high contents, it is difficult to obtain sufficient strength because slow deformation hardening occurs. Therefore, the nickel content should be 7.0 to 12.0% by weight, preferably 8.0 to 11.0% by weight, more preferably 9.0 to 10.0% by weight.

알루미늄 (Al) 은 본 발명에서 주요한 합금 원소이다. 알루미늄은 강도를 증가시키기 위해 석출경화 원소로서 첨가되고, 내이완성에도 영향을 미친다. 냉간가공된 와이어의 350 ∼ 500 ℃ 에서의 석출경화 동안, β- NiAL 형태의 석출이 발생되어, 지금까지 공지된 재료와는 달리 기계적 특성이 향상된다. 이 효과는 와이어가 스프링으로 사용될 때 가장 중요하고, 스프링의 내이완성은 매우 높은 요건을 충족시켜야 한다. 알루미늄의 단점은 페라이트를 안정화시키므로 알루미늄 함량은 최대 1.5 중량%로 제한된다는 것이다. 그러나, 상기한 관점에서 알루미늄 함량은 적어도 0.25 중량%, 바람직하게는 0.4 ∼ 1.0 중량%이어야 한다. Aluminum (Al) is a major alloying element in the present invention. Aluminum is added as a precipitation hardening element to increase strength, and also affects relaxation resistance. During precipitation hardening at 350 to 500 ° C. of the cold worked wire, precipitation in the form of β-NiAL occurs, which improves mechanical properties unlike materials known to date. This effect is most important when the wire is used as a spring, and the spring's relaxation resistance must meet very high requirements. The disadvantage of aluminum is that it stabilizes ferrite, so the aluminum content is limited to a maximum of 1.5% by weight. In view of the foregoing, however, the aluminum content should be at least 0.25% by weight, preferably 0.4 to 1.0% by weight.

구리 (Cu) 는 2가지 중요한 성질을 갖는 합금 원소이다. 먼저 구리는 오스테나이트 안정화 원소이고, 다음으로 구리는 재료의 변형경화를 감소시켜 연성을 향상시킨다. 재료는 중간 풀림 없이 심한 단면감소를 견뎌야 하기 때문에, 구리 함량은 가능한 커야 한다. 그러나, 구리 함량이 증가함에 따라 바람직하지 않은 석출이 증가하게 되어, 재료의 연성을 감소시킨다. 그러므로, 구리 함량은 0 중량%이상 4.0 중량%이하, 바람직하게는 2.0 ∼ 3.5 중량%, 가장 바람직하게는 2.4 ∼ 3.0 중량%이어야 한다. Copper (Cu) is an alloying element having two important properties. First copper is an austenite stabilizing element, and secondly copper improves ductility by reducing strain hardening of the material. The copper content should be as large as possible, since the material must withstand severe cross-sectional reduction without intermediate annealing. However, as the copper content increases, undesirable precipitation increases, thereby reducing the ductility of the material. Therefore, the copper content should be 0 wt% or more and 4.0 wt% or less, preferably 2.0 to 3.5 wt%, most preferably 2.4 to 3.0 wt%.

망간 (Mn) 은, 셋팅 (setting) 시 오스테나이트를 형성하는 점과 냉간가공시 마르텐사이트 변태에 대해 오스테나이트를 안정화시키는 점에서 니켈과 유사한 효과를 갖고 있다. 그러나, 망간은 변형경화를 증가시키지만, 니켈은 그렇지 않다. 그 결과 더 빠른 변형경화가 일어나고, 풀림 사이의 가능한 최대 단면감소율을 감소시킨다. 그러므로, 망간 함량은 0.0 중량%보다 커야 하지만 최대 3.0 중량%, 바람직하게는 최대 1.0 중량%로 제한되어야 한다. Manganese (Mn) has a similar effect to nickel in that it forms austenite during setting and stabilizes austenite against martensite transformation during cold working. However, manganese increases strain hardening, while nickel does not. This results in faster strain hardening and reduces the maximum possible rate of cross-sectional reduction between loosenings. Therefore, the manganese content should be greater than 0.0% by weight but limited to at most 3.0% by weight, preferably at most 1.0% by weight.

몰리브덴 (Mo) 은 염화물 환경에서의 내부식성에 대해 매우 바람직한 효과를 갖는 페라이트 안정화 원소이다. 확립된 PRE ( 공식 (pitting) 저항지수 ) 식에서 크롬의 효과와 대조적으로 몰리브덴의 경우 약 3 의 인자 (factor) 를 부여하고 있다. 그러나, 몰리브덴의 함량이 큰 경우 강 내의 페라이트 상이 안정화된다. 또한, 시그마 상과 같은 금속간 상의 석출 위험이 증가한다. 그러므로, 몰리브덴 함량은 0.0 중량%보다 커야 하지만 최대 2.0 중량%로 제한되어야 한다. Molybdenum (Mo) is a ferrite stabilizing element having a very desirable effect on corrosion resistance in chloride environments. In contrast to the effect of chromium in the established PRE (pitting resistance index) formula, molybdenum gives a factor of about 3. However, when the content of molybdenum is large, the ferrite phase in the steel is stabilized. In addition, the risk of precipitation of intermetallic phases, such as sigma phases, is increased. Therefore, the molybdenum content should be greater than 0.0% by weight but limited to a maximum of 2.0% by weight.

티타늄 (Ti) 은, 알루미늄과 마찬가지로 강도를 증가시키기 위해 첨가되는 석출경화 원소로서, 내이완성에도 영향을 미친다. 더욱이, 티타늄이 규소와 공존하는 경우 적은 티타늄 함량으로도 큰 열처리 효과를 나타낸다. 그러나, 티타늄은 페라이트를 매우 안정화시키므로, 함량이 너무 높아서는 안 된다. 그러므로, 티타늄 함량은 0.0 중량%보다 커야 하지만 최대 1.0 중량%, 바람직하게는 최대 0.75 중량%로 제한되어야 한다. Titanium (Ti), like aluminum, is a precipitation hardening element added to increase strength, and also affects relaxation resistance. Moreover, when titanium coexists with silicon, it shows a large heat treatment effect even with a small titanium content. However, titanium is very stable in ferrite, so the content should not be too high. Therefore, the titanium content should be greater than 0.0% by weight but limited to at most 1.0% by weight, preferably at most 0.75% by weight.

실험 과정의 설명Explanation of the Experiment Process

고주파 로에서 용해하여 실험 재료를 제조하였다. 다음으로, 모든 실험 잉곳 (ingot) 을 단조하기 전에 완전히 연삭하였다. 잉곳을 단조하여 103 ×103 ㎜ 길이의 소재로 만들었다. 가열 온도는 1240 ℃ ∼ 1260 ℃ 이었다. 최고 온도에서의 유지시간은 1 시간이었다. 그 다음의 블랭크 (blank) 처리시, 블랭크를 완전히 연삭하여 초음파로 실험하었다.Experimental materials were prepared by melting in a high frequency furnace. Next, all experimental ingots were ground completely before forging. The ingot was forged to a 103 x 103 mm long material. Heating temperature was 1240 degreeC-1260 degreeC. The holding time at the highest temperature was 1 hour. At the next blank treatment, the blank was ground thoroughly and tested by ultrasound.

블랭크를 1200 ℃ ∼ 1240 ℃ 로 가열한 후 최종 치수로 압연하고 수냉하여, 직경이 5.50 ㎜ ∼ 5.60 ㎜ 인 와이어 로드 (wire rod) 를 제조하였다. 그리고 나서, 열간 압연 와이어를 종래의 인발 기계에서 인발하여 냉간가공하였다. The blank was heated to 1200 ° C. to 1240 ° C., then rolled to final dimensions and water cooled to prepare a wire rod having a diameter of 5.50 mm to 5.60 mm. Then, the hot rolled wire was drawn in a conventional drawing machine and cold worked.                 

실험 프로그램에서의 상기 합금과 참조 재료의 화학 조성이 중량%로 표 1 에 주어져 있다.The chemical composition of the alloy and reference material in the experimental program is given in Table 1 in weight percent.

표 1. 화학 조성 ( 단위:중량% )Table 1. Chemical Composition (Unit: wt%)

Figure 112004025119017-pct00001
Figure 112004025119017-pct00001

단축 (uni-axial) 인장 실험에서 냉간 가공된 상태 및 열처리 후 합금의 강도가 표 2 에 나타나 있는데, 극한인장강도는 신장-하중 도면에서 하중의 최대치에 상응한다. 모든 합금이 중간 풀림 없이 ε= 3.95 ( 98 %의 단면 감소에 상응함 ) 라는 대수 누적 단면감소율로 단면감소되었다. AISI 302 를 균열 발생 없이 ε= 3.95 로 냉간 가공할 수 없었기 때문에, 최종 치수로 인발하기 전에 풀림을 실시해야 했다. 그러나, 모든 합금은 동일한 와이어 직경을 갖는다.The strengths of the cold worked and heat treated alloys in the uni-axial tensile test are shown in Table 2, where the ultimate tensile strength corresponds to the maximum value of the load in the stretch-load diagram. All the alloys were sectioned with a logarithmic cumulative section reduction rate of ε = 3.95 (corresponding to a 98% section reduction) without intermediate annealing. Since AISI 302 could not be cold worked to ε = 3.95 without cracking, it had to be unannealed before drawing to final dimensions. However, all alloys have the same wire diameter.

AISI 302 유형의 스프링 강의 경우와 동일한 목적으로 열처리를 실시하여, 기계적 성질을 증가시켰다. 이로써, 예를 들면 내이완성과 같은 몇몇의 중요한 스프링 특성이 지금까지 알려진 것보다 더 강한 쪽으로 영향을 받는다. The heat treatment was carried out for the same purpose as for the AISI 302 type spring steel, increasing the mechanical properties. As such, some important spring characteristics, for example relaxation resistance, are affected in a stronger direction than is known so far.                 

표 2. 열처리 전과 후의 극한인장강도Table 2. Ultimate Tensile Strength Before and After Heat Treatment

Figure 112004025119017-pct00002
Figure 112004025119017-pct00002

* 열처리 시간 : 1.5 시간, 열처리 온도 : 350 ℃ * Heat treatment time: 1.5 hours, heat treatment temperature: 350 ℃

** 열처리 시간 : 1.0 시간, 열처리 온도 : 480 ℃ ** Heat treatment time: 1.0 hours, heat treatment temperature: 480 ℃

내이완성을 평가하기 위해, 라인드업 턴 (lined-up turn) 을 갖지 않는 원통형 나선 스프링 유형의 스프링을 제조하였다. 실험 결과를 표 3 에 나타내었다.To evaluate the relaxation resistance, springs of cylindrical spiral spring type with no lined-up turn were made. The experimental results are shown in Table 3.

표 3. 스프링 치수Table 3. Spring Dimensions

Figure 112004025119017-pct00003
Figure 112004025119017-pct00003

힘 대 하중 곡선을 이용하여 상온에서 스프링력 ( F ) 과 총 스프링 서스펜션 ( ft ) 을 결정하였다. 그리고, 스프링 상수 ( C ) 와 전단계수 ( shear modulus, G ) 를 식 1 과 식 2 를 이용하여 계산하였다.The force versus load curve was used to determine the spring force (F) and total spring suspension (f t ) at room temperature. And, the spring constant (C) and shear modulus (G) were calculated using Equations 1 and 2.

식 1 : C = ( F ×Nv ) / ft Equation 1: C = (F × N v ) / f t

식 2 : G = ( 8 ×F ×Nv ×D3 M ) / ( ft ×D4 t )Equation 2: G = (8 × F × N v × D 3 M ) / (f t × D 4 t )

블루드 (blued) 스프링에 일정한 하중을 가하여 이완 실험을 행하였다. 처음 5 분동안은 매 분마다 하중을 측정하였고, 그리고 나서 측정 횟수를 줄였다. 24시간 후 각 실험을 중지하였다. 처음에는 각 차지로부터의 스프링에 4가지 상이한 하중을 가하였다. 식 3 을 이용하여 이완을 계산하였고, 그 결과를 도 1 에 요약하였다.Relaxation experiments were performed by applying a constant load to the blued springs. The load was measured every minute for the first five minutes, and then the number of measurements was reduced. After 24 hours each experiment was stopped. Initially four different loads were applied to the springs from each charge. Relaxation was calculated using Equation 3, and the results are summarized in FIG.

식 3 : R = ( ( F1 - F2 ) / F1 ) ×100Equation 3: R = ((F 1 -F 2 ) / F 1 ) × 100

여기서 R 은 이완, F1 은 초기 하중, 그리고 F2 는 주어진 시각에서의 하중을 의미한다.Where R is the relaxation, F 1 is the initial load, and F 2 is the load at a given time.

도 1 에서, 매우 작은 알루미늄 함량을 갖는 합금, 즉 차지 번호 150725 가, 유효 합금 원소로서 알루미늄을 모두 가지고 있는 실험 프로그램의 합금보다 상당히 많이 이완됨을 알 수 있다. 또한, 실험 프로그램의 모든 합금은 AISI 302 보다 동등하거나 또는 더 양호한 내이완성을 갖고 있다.In Fig. 1, it can be seen that an alloy having a very small aluminum content, that is, charge number 150725, relaxes considerably more than the alloy of the experimental program having all of aluminum as an effective alloying element. In addition, all alloys of the experimental program have equivalent or better relaxation resistance than AISI 302.

Md30/노하라 ( Md30/Nohara ) 는 30 %의 냉간 단면감소율에서, 강 중 오스테나이트의 50 %가 변태-마르텐사이트 ( transformation-martensite ) 로 변태되는 온도를 나타낸다. 이 온도가 높을수록 조직이 더욱 안정되어 ( 마르텐사이트 형 성이 더 쉬움 ) 강 중의 냉간변형율이 더 커진다.Let M d30 / No (M d30 / Nohara) is in a cold reduction of area of 30% and 50% of the austenite phase of the steel is transformed - represents the temperature at which transformation to martensite (martensite-transformation). The higher this temperature, the more stable the structure (easier martensite formation), the greater the cold strain in the steel.

노하라에 따른 Md30-값은 다음 식으로 계산된다.The value of M d30 according to No Hara is calculated by the following equation.

Md30/노하라 = 551 - 462 ×( C + N ) - 9.2 ×Si - 8.1 ×Mn - 13.7 ×Cr - 20 ×( Ni + Cu ) - 18.5 ×Mo - 68 ×Nb - 1.42 ×( ASTM 입자크기 - 8 )M d30 / Nohara = 551-462 × (C + N)-9.2 × Si-8.1 × Mn-13.7 × Cr-20 × (Ni + Cu)-18.5 × Mo-68 × Nb-1.42 × (ASTM particle size - 8 )

표 4 는 실험 차지 1 ∼ 7 의 결과를 보여준다. 본 발명에 따른 조성의 강은 -55 ∼ -100 의 Md30-값에서 가장 양호한 열처리 효과를 나타내었고, 중간 열처리 없이 단지 냉간 가공 후 극한인장강도가 가장 많이 증가하였다.Table 4 shows the results of Experiment Charges 1-7. The steel of the composition according to the present invention showed the best heat treatment effect at the M d30 -value of -55 to -100, and the ultimate tensile strength increased the most after only cold working without intermediate heat treatment.

표 4. Md30/노하라Table 4.M d30 / Nohara

Figure 112004025119017-pct00004
Figure 112004025119017-pct00004

바람직한 실시형태의 설명Description of the Preferred Embodiments

이하에서, 본 발명의 몇몇 실시형태를 설명한다. 이는 본 발명을 설명하기 위한 것이고, 제한하려는 것이 아니다.In the following, some embodiments of the present invention are described. It is intended to illustrate the invention and not to limit it.

본 발명에 따른 강은 냉간 변형되기 매우 쉽다. 예를 들면 둥근 와이어, 계란형 와이어, 상이한 단면의 프로파일 ( 예를 들면 사각형, 삼각형 또는 좀더 복잡한 형태와 구조 ) 과 같이 상이한 단면 구조로 성형될 수 있다. 둥근 와이어는 심지어 편평하게 압연될 수 있다. The steel according to the invention is very susceptible to cold deformation. For example, it can be molded into different cross-sectional structures, such as round wires, egg-shaped wires, profiles of different cross sections (eg squares, triangles or more complex shapes and structures). Round wire can even be rolled flat.                 

실시예 1 : 둥근 와이어의 스프링Example 1: Spring of Round Wire

위에서 설명한 것처럼, 본 발명에 따른 합금으로 만들어진 와이어 스프링을 감는다. 이 스프링은 이완 면에서 양호한 스프링 특성이 있어 오랜시간 동안 스프링력을 유지하므로, 예를 들면 잠금용 스프링, 즉 잠금 장치의 기계 부품, 에어로졸 용기의 스프링, 펜 ( 특히 볼펜 ), 펌프 스프링, 산업 직기 ( industrial loom ) 의 스프링, 차량산업, 전자, 컴퓨터 그리고 정밀기계에서의 스프링과 같은 특정 스프링 용도에 유리하게 사용될 수 있다.As described above, the wire spring made of the alloy according to the invention is wound. These springs have good spring characteristics in terms of relaxation and retain their spring forces for a long time, for example locking springs, ie mechanical parts of the locking device, springs of aerosol containers, pens (especially ballpoint pens), pump springs, industrial looms. It can be advantageously used for certain spring applications, such as springs in industrial looms, springs in the automotive industry, electronics, computers and precision machinery.

실시예 2 : 스트립 강의 스프링Example 2 Spring of Strip Steel

평면 비틀림 ( plane torsion ) 스프링의 경우, 토크는 중요한 양 (quantity) 이다. 토크는 아래과 같이 표현할 수 있다.In the case of plane torsion springs, torque is an important quantity. The torque can be expressed as follows.

Figure 112004025119017-pct00005
Figure 112004025119017-pct00005

여기서 M = 스프링의 토크,Where M = torque of the spring,

I = 굽힘 관성 모멘트 ( b ×t3 / 12 )I = moment of bending inertia (b × t 3/12)

B = 스프링 스트립 폭B = spring strip width

T = 스프링 스트립 두께T = spring strip thickness

L = 늘어난 스프링 길이L = extended spring length

n0 = 자유 스프링 (장착되지 않은) 에서의 감김 수n 0 = number of turns on free spring (not mounted)

n = 작동 감김 수n = number of working turns

주어진 스프링 구조에서 토크를 증가시키기 위해, 이른바 역감기를 행할 수 있다. 이른바 "리질리언트(resilient)" 감기에서는 스프링을 작동 방향의 반대 방향으로 감는다. 그리고 나서 스프링을 열처리하고, 그 다음 스프링 하우징내에 반대 방향으로 감아 넣는다. 이른바 "크로스 커브(cross curve)" 감기의 경우, 택 (tack) 상에 스트립을 형성하고 나서 열처리를 행한다. 그리고 나서, 스프링을 스프링 하우징내에서 반대방향으로 감는다. 이러한 과정에 의해, 단순하게 감긴 스프링과 대조적으로 더 작은 n0 값, 종종 심지어는 음의 n0 값을 얻을 수 있다 ( 도 6 참조 ). 열처리시 강도가 매우 많이 증가하기 때문에, 본 발명에 따른 합금은, 큰 토크와 양호한 내이완성이 요구되는 비틀림 스프링으로서 사용되기에 매우 적합하다.In order to increase the torque in a given spring structure, so-called back-winding can be done. In so-called "resilient" windings, the spring is wound in the opposite direction of the operating direction. The spring is then heat treated and then wound in the opposite direction into the spring housing. In the case of so-called "cross curve" windings, a strip is formed on the tack and then heat treated. Then, the spring is wound in the opposite direction in the spring housing. By this process, a smaller n 0 value, often even a negative n 0 value, can be obtained in contrast to a simply wound spring (see FIG. 6). Since the strength during the heat treatment increases very much, the alloy according to the present invention is very suitable for use as a torsion spring where a large torque and good relaxation resistance are required.

실시예 3 : 익스팬더 와이어 ( expander wire )Example 3 expander wire

익스팬더는 일종의 와이어로서, 물결모양이며 직렬로 연결된 편평한 스프링으로 성형되어 있다. 이 스프링은 예를 들면 내연 기관의 실린더 벽에 대한 오일 스크래퍼 (scraper) 링의 압력을 조절하기 위해 사용된다. 차량 모터용의 일반적인 익스팬더는 2개의 피스톤 링 사이에 있는 물결모양 와이어이다. 그러한 물결모양 링의 가능한 실시형태를 도 4 에 개략적으로 나타내었다.The expander is a kind of wire, shaped as a wavy, flat spring connected in series. This spring is used for example to regulate the pressure of the oil scraper ring against the cylinder wall of the internal combustion engine. A common expander for vehicle motors is a wavy wire between two piston rings. A possible embodiment of such a wavy ring is schematically shown in FIG. 4.

오늘날 모터로 구동되는 차량의 단점은 목적하는 성능을 발휘하기 위해서 큰 에너지 소비가 필요하다는 것이다. 에너지 소비를 줄이는 가장 간단한 방법은 무엇보다도 드라이브의 내부 마찰을 줄이고 차량의 총 중량을 줄이는 것이다. 피스톤 코어가 모터 마찰의 절반 이상을 차지한다. 따라서, 차체 중량을 줄이고 압력을 견디기 위해 링, 피스톤 그리고 실린더 벽의 재료와 정밀도를 계속 개선하려 하고 있다. 익스팬더는 실린더 벽에 대한 오일 스크래퍼 링의 압력을 조절함으로써 오일 소모와 모터의 내부 마찰의 일부를 조절하는 스프링이다. 익스팬더 와이어의 하중은 도 5a ∼ 5c 에 도시된 것처럼 힘 ( F ) 으로 구성된다.The disadvantage of today's motorized vehicles is the large energy consumption required to achieve the desired performance. The simplest way to reduce energy consumption is, among other things, to reduce the internal friction of the drive and reduce the total weight of the vehicle. The piston core accounts for more than half of the motor friction. As a result, we are continuing to improve the materials and precision of the rings, pistons and cylinder walls to reduce body weight and withstand pressure. The expander is a spring that regulates the oil scrap and some of the internal friction of the motor by regulating the pressure of the oil scraper ring against the cylinder wall. The load of the expander wire is composed of a force F as shown in Figs. 5A to 5C.

편평한 스프링에 있어서, 최대 하중을 받는 뒷면에 하중이 90 °로 가해지는 경우 다음의 관계가 적용된다.For flat springs, the following relationship applies when a load is applied at 90 ° to the rear face under maximum load.

σmax σ max 스프링의 뒷면에서 허용되는 최대 허용 응력 Permissible stress at the back of the spring FF 피스톤 직경에 대한 익스팬더 와이어의 길이에 의해 결정되는 하중 Load determined by the length of the expander wire relative to the piston diameter TT 와이어의 두께 Thickness of wire BB 와이어의 폭 Width of wire EE 와이어 재료의 탄성계수 Modulus of elasticity of wire material ss 서스펜션 길이, 익스팬더의 변형량 Suspension length, deformation of the expander RR 각 스프링 요소의 굽힘 반경 Bending radius of each spring element

Figure 112004025119017-pct00006
Figure 112004025119017-pct00006

Figure 112004025119017-pct00007
Figure 112004025119017-pct00007

(3) 식 (1) 과 식 (2) 를 조합하면 다음과 같다.(3) Combining Formula (1) and Formula (2) is as follows.

Figure 112004025119017-pct00008
Figure 112004025119017-pct00009
Figure 112004025119017-pct00008
Figure 112004025119017-pct00009

식 (3) 은 주어진 특성에 필요한 와이어 두께가 익스팬더의 구성에 의존함을 나타낸다. 재료의 허용 인장 응력이 증가한다면, 더 작은 굽힘 반경이 허락될 수 있으므로, 더 작은 유형의 링이 제조될 수 있어 매우 유리하다. 환경적인 요구가 증가함에 따라 작은 모터에 대한 수요가 증가하므로, 더 작은 링의 제조 가능성은 더욱 더 중요해진다. Equation (3) indicates that the wire thickness required for a given property depends on the configuration of the expander. If the allowable tensile stress of the material is increased, a smaller bending radius can be tolerated, and thus a smaller type of ring can be produced, which is very advantageous. As environmental demands increase the demand for smaller motors, the possibility of making smaller rings becomes even more important.                 

하기 이유에 따라 에너지를 고려하면 익스팬딩 링에서 더 큰 강도의 장점을 또한 얻을 수 있다.Considering the energy for the following reasons it is also possible to obtain the advantage of greater strength in the expanding ring.

AA 탄성 에너지 Elastic energy KK 재료사용 상수 ( material-use constant ) Material-use constant EE 탄성계수 Modulus of elasticity VV 스프링의 유효 체적 ( 작동하고 있는 스프링 재료의 양 ) Effective volume of spring (amount of spring material in operation) σ σ 가해진 인장 응력 Applied tensile stress

Figure 112004025119017-pct00010
Figure 112004025119017-pct00010

식 (4) 에 따르면, 주어진 탄성계수에 대한 특정 탄성 에너지는 비체적, 재료 사용 그리고 최대 허용 인장 응력의 함수이다. 증가된 최대 허용 인장 응력은 일반적으로 재료 사용 상수를 증가시키고, 또한 요구되는 비체적에 큰 영향을 미친다. 따라서, 유지되는 탄성 에너지의 크기에 대해 허용 인장 응력을 증가시켜 재료 체적을 감소시킬 수 있다.According to equation (4), the specific elastic energy for a given elastic modulus is a function of specific volume, material use and maximum allowable tensile stress. Increased maximum allowable tensile stress generally increases the material use constant and also has a great impact on the specific volume required. Thus, it is possible to reduce the material volume by increasing the allowable tensile stress with respect to the amount of elastic energy maintained.

신장된 링을 복잡한 형태로 만드는 것은 연성 재료일 때에만 가능하다. 스테인레스 강이 사용되는 주된 이유는 가공성 때문이다. 그러나, 익스팬더의 기능을 위해, 인장 항복 한계와 극한인장강도는 적어도 모든 스프링 용도에 있어 똑같이 중요하다. 이는 종래에 다루기 힘든 모순 상태이었다. 본 발명에 따른 강을 사용함으로써, 최종 형태로 나중에 열처리되도록 재료는 비교적 연성인 상태로 형성될 수 있고, 석출경화에 의해 목적하는 스프링 특성을 얻을 수 있다.The complicated shape of the elongated ring is only possible with soft materials. The main reason for the use of stainless steel is its workability. However, for the function of the expander, the tensile yield limit and ultimate tensile strength are equally important for at least all spring applications. This was a state of contradiction that was difficult to handle in the prior art. By using the steel according to the invention, the material can be formed in a relatively soft state so as to be later heat treated in its final form, and the desired spring properties can be obtained by precipitation hardening.

실시예 4 : 편평한 와이어Example 4: Flat Wire

예비성형 없이 힘에 대항해야 하기 때문에, 본 발명에 따른 본 실시형태는 특히 강의 이완특성에 대한 요구가 매우 큰 용도에 사용된다. 따라서, 본 본 발명의 강은 시작 재료의 양호한 구멍가공성 (punchablility) 과 최종 제품의 양호한 내이완성 모두가 요구되는, 예컨데 앞유리 와이퍼용 와이어에 특히 적합하다.Since the force must be opposed without preforming, this embodiment according to the invention is used in particular for applications where the demand for the relaxation properties of steel is very high. Thus, the steel of the present invention is particularly suitable for wires for windshield wipers, for example, where both good punchability of the starting material and good relaxation resistance of the final product are required.

실시예 5 : 의료용의 둥글고 편평한 와이어 및 스트립 강Example 5 Medical Round and Flat Wire and Strip Steel

본 발명에 따른 합금으로 제조된 와이어는 의료용으로, 예를 들어 근관 파일 (root canal file) 과 같은 파일 등의 치과 기구, 신경 추출기 등은 물론 수술용 바늘 형태로 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 강으로 편평하게 펴 만든 와이어는 치과 기구 및 외과 기구의 제조에 유용하게 이용될 수 있다.The wire made of the alloy according to the invention can be used for medical purposes, for example in the form of dental instruments, nerve extractors and the like, such as piles such as root canal files, as well as surgical needles. The wire flattened with steel according to the present invention can be usefully used for the production of dental instruments and surgical instruments.

이러한 모든 용도의 경우 보통 구조가 복잡한데, 최종 열처리 전에 연삭, 굽힘 그리고/또는 비틀림에 의해 제조되고, 기계적 특성이 크게 증가되어, 큰 파괴 강도 및 양호한 연성을 갖는다.For all these applications, the structure is usually complex, manufactured by grinding, bending and / or torsion prior to the final heat treatment, the mechanical properties being greatly increased, which has a large breaking strength and good ductility.

Claims (11)

고강도 오스테나이트계 스테인레스 합금으로서,As a high strength austenitic stainless alloy, 상기 합금이 석출경화형이고, 상기 합금의 조성이 중량%로 The alloy is precipitation hardening type, the composition of the alloy in weight percent 0 < C ≤0.07,0 <C ≤0.07, 0.5 ≤Si ≤3.0,0.5 ≤ Si ≤ 3.0, 0 < N ≤0.1,0 <N ≤ 0.1, 15.0 ≤Cr ≤20.0,15.0 ≤ Cr ≤ 20.0, 9.0 ≤Ni ≤10.0,9.0 ≤Ni ≤10.0, 0.25 ≤Al ≤1.5,0.25 ≤ Al ≤ 1.5, 2.4 ≤Cu ≤3.0,2.4 ≤Cu ≤3.0, 0 < Mn ≤1.0,0 <Mn ≤ 1.0, 0 < Mo ≤2.0,0 <Mo ≤2.0, 0 < Ti ≤1.00 <Ti ≤1.0 와, 잔부로 Fe 및 통상적으로 발생하는 불순물을 포함하고, 상기 합금이 99 % 이상의 단면감소율로 중간 열처리 없이 냉간 가공, 인발에 의해 단면이 감소되며, 상기 합금의 인장 강도가 300 ℃ ∼ 500 ℃에서의 최종 열처리에 의해 14 % 이상 증가하는 것을 특징으로 하는 고강도 오스테나이트계 스테인레스 합금.And the remainder containing Fe and commonly occurring impurities, the alloy having a cross sectional reduction rate of 99% or more, the cross section being reduced by cold working and drawing without intermediate heat treatment, and the tensile strength of the alloy at 300 ° C. to 500 ° C. High strength austenitic stainless alloy, characterized in that increased by more than 14% by the final heat treatment of. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 합금은 16.0 ∼ 19.0 중량%의 크롬을 함유하는 것을 특징으로 하는, 고강도 강 오스테나이트계 스테인레스 석출경화형 합금.The high strength steel austenitic stainless precipitation hardening alloy according to claim 1, wherein the alloy contains 16.0 to 19.0% by weight of chromium. 제 1 항에 있어서, 상기 합금은 0.4 ∼ 1.0 중량%의 알루미늄을 함유하는 것을 특징으로 하는, 고강도 강 오스테나이트계 스테인레스 석출경화형 합금.The high strength steel austenitic stainless precipitation hardening alloy according to claim 1, wherein the alloy contains 0.4 to 1.0% by weight of aluminum. 제 1 항에 있어서, 상기 합금은 0.5 ∼ 2.5 중량%의 규소를 함유하는 것을 특징으로 하는, 고강도 강 오스테나이트계 스테인레스 석출경화형 합금.The high strength steel austenitic stainless precipitation hardening alloy according to claim 1, wherein the alloy contains 0.5 to 2.5% by weight of silicon. 제 1 항에 있어서, 상기 합금은 0.5 ∼ 1.5 중량%의 규소를 함유하는 것을 특징으로 하는, 고강도 강 오스테나이트계 스테인레스 석출경화형 합금.The high strength steel austenitic stainless precipitation hardening alloy according to claim 1, wherein the alloy contains 0.5 to 1.5% by weight of silicon. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 와이어 그리고/또는 스트립 형태로 제조된 것을 특징으로 하는, 고강도 강 오스테나이트계 스테인레스 석출경화형 합금.The high strength steel austenitic stainless precipitation hardening alloy according to claim 1, which is made in the form of a wire and / or a strip. 제 1 항에 있어서, 둥근 와이어 및 스트립 강의 스프링과 같은 스프링 용도로 사용되기에 적합한 것을 특징으로 하는, 고강도 강 오스테나이트계 스테인레스 석출경화형 합금.2. The high strength steel austenitic stainless precipitation hardening alloy according to claim 1, which is suitable for use in spring applications such as springs of round wire and strip steel. 제 1 항에 있어서, 외과 기구 및 치과 기구와 같은 의료용임을 특징으로 하는, 고강도 강 오스테나이트계 스테인레스 석출경화형 합금.The high strength steel austenitic stainless precipitation hardening alloy according to claim 1, which is for medical use such as surgical instruments and dental instruments.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060266439A1 (en) * 2002-07-15 2006-11-30 Maziasz Philip J Heat and corrosion resistant cast austenitic stainless steel alloy with improved high temperature strength
DE102005024029B3 (en) * 2005-05-23 2007-01-04 Technische Universität Bergakademie Freiberg Austenitic lightweight steel and its use
DE602008003106D1 (en) * 2008-06-16 2010-12-02 Gally S P A Self-locking mother
IT1396294B1 (en) * 2009-10-05 2012-11-16 Gally S P A SELF-LOCKING NUTS
JP6259579B2 (en) * 2012-03-29 2018-01-10 新日鐵住金ステンレス株式会社 High-strength stainless steel wire, high-strength spring, and method of manufacturing the same
KR101420782B1 (en) * 2013-12-30 2014-07-17 광일토건환경 주식회사 The processing method covering construction of the rod surface
WO2016031958A1 (en) * 2014-08-28 2016-03-03 国立大学法人豊橋技術科学大学 Metal material and processing/treatment method
AT516453B1 (en) * 2014-11-03 2018-02-15 Berndorf Band Gmbh Metallic strips and their manufacturing processes
AT516464B1 (en) * 2014-11-03 2018-02-15 Berndorf Band Gmbh Metallic strips and their manufacturing processes
CN105483502A (en) * 2015-12-03 2016-04-13 浙江腾龙精线有限公司 Production method for spring wire
CN108977727A (en) * 2018-06-29 2018-12-11 柳州市横阳机械有限公司 The preparation method of stainless steel wire
CN112941423A (en) * 2019-11-26 2021-06-11 上海微创医疗器械(集团)有限公司 Medical alloy and stent
CN114959423B (en) * 2022-06-07 2023-04-14 甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司 Smelting method of high-silicon titanium-containing austenitic stainless steel

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54120223A (en) * 1978-03-11 1979-09-18 Kawasaki Steel Co Production of stainless steel spring material with fatigue resistance
JPH08104953A (en) * 1994-08-11 1996-04-23 Nisshin Steel Co Ltd Austenitic stainless steel having antibacterial property
KR100188906B1 (en) * 1995-03-31 1999-06-01 오고오 노리유키 Austenitic stainless steels for press forming

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2553330A (en) * 1950-11-07 1951-05-15 Carpenter Steel Co Hot workable alloy
US3282686A (en) * 1965-02-01 1966-11-01 Armco Steel Corp Stainless steel and articles
US3282684A (en) * 1963-07-31 1966-11-01 Armco Steel Corp Stainless steel and articles
US3362813A (en) * 1964-09-15 1968-01-09 Carpenter Steel Co Austenitic stainless steel alloy
US3357868A (en) * 1964-11-17 1967-12-12 Armco Steel Corp Stainless steel and method
US3376780A (en) * 1966-09-19 1968-04-09 Armco Steel Corp Stainless steel, products and method
US3408178A (en) * 1967-06-27 1968-10-29 Carpenter Steel Co Age hardenable stainless steel alloy
US3957545A (en) * 1970-07-28 1976-05-18 Nippon Kokan Kabushiki Kaisha Austenitic heat resisting steel containing chromium and nickel
JPS5129854B2 (en) * 1973-04-21 1976-08-27
US3969109A (en) * 1974-08-12 1976-07-13 Armco Steel Corporation Oxidation and sulfidation resistant austenitic stainless steel
SE419102C (en) * 1974-08-26 1985-12-05 Avesta Ab APPLICATION OF A CHROME NICKEL NUMBER WITH AUSTENITIC STRUCTURE FOR CONSTRUCTIONS REQUIRING HIGH EXTREME CRIME RESISTANCE AT CONSTANT TEMPERATURE UP TO 1200? 59C
US4102225A (en) * 1976-11-17 1978-07-25 The International Nickel Company, Inc. Low chromium oxidation resistant austenitic stainless steel
US4218268A (en) * 1977-06-30 1980-08-19 Kubota Ltd. High corrosion resistant and high strength medium Cr and low Ni stainless cast steel
JPS59162254A (en) * 1983-03-01 1984-09-13 Takeshi Masumoto Fe alloy material of superior workability
JPS6036649A (en) * 1983-08-05 1985-02-25 Nisshin Steel Co Ltd Precipitation hardening martensitic stainless steel with superior toughness
DE3787961T2 (en) * 1986-12-30 1994-05-19 Nisshin Steel Co Ltd Process for the production of stainless chrome steel strip with two-phase structure with high strength and high elongation and with low anisotropy.
TW290592B (en) * 1993-07-08 1996-11-11 Asahi Seiko Co Ltd
US5496421A (en) * 1993-10-22 1996-03-05 Nkk Corporation High-strength martensitic stainless steel and method for making the same
DE4498699T1 (en) * 1993-11-09 1996-01-25 Nisshin Steel Co Ltd Stainless steel with excellent corrosion resistance to molten salt and process for producing this steel
JPH07138704A (en) * 1993-11-12 1995-05-30 Nisshin Steel Co Ltd High strength and high ductility dual-phase stainless steel and its production
US5411513A (en) * 1994-02-24 1995-05-02 Danek Medical, Inc. Transmission mechanism for a surgical cutting instrument
US5681528A (en) * 1995-09-25 1997-10-28 Crs Holdings, Inc. High-strength, notch-ductile precipitation-hardening stainless steel alloy
MY118759A (en) * 1995-12-15 2005-01-31 Nisshin Steel Co Ltd Use of a stainless steel as an anti-microbial member in a sanitary environment
JP4173609B2 (en) * 1999-09-16 2008-10-29 日新製鋼株式会社 Austenitic stainless steel and steel plate for press forming with excellent formability and hot workability

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54120223A (en) * 1978-03-11 1979-09-18 Kawasaki Steel Co Production of stainless steel spring material with fatigue resistance
JPH08104953A (en) * 1994-08-11 1996-04-23 Nisshin Steel Co Ltd Austenitic stainless steel having antibacterial property
KR100188906B1 (en) * 1995-03-31 1999-06-01 오고오 노리유키 Austenitic stainless steels for press forming

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Publication number Publication date
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