KR100975195B1 - Prediction method for forming limit diagram of high chrome ferrite stainless steel - Google Patents

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Abstract

본 발명은 페라이트계 스테인리스강의 성형한계도를 간단하게 예측할 수 있는 고크롬 페라이트계 스테인리스강의 성형한계도 예측 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 고크롬 페라이트계 스테인리스강의 성형한계도 예측 방법은 합금 성분의 니켈(Ni) 당량을 측정하는 단계와, 상기 측정된 니켈 당량 및 소재의 두께를 이용하여 다중회귀방법인 [FLD0 = 21.5 + (2.57*두께) - (0.98*니켈 당량)]식에 의해 성형한계도 상의 평면변형 영역인 FLD0 값을 구하는 단계 및, 상기 FLD0 값과, 상기 니켈 당량과 소재의 두께에 변화를 주면서 측정한 적어도 하나의 성형한계도 값을 이용하여, 성형한계도를 예측하는 단계를 포함한다. 이러한 구성에 의하여, 프레스 성형 시 매번 조금씩 다른 소재들을 접하는 사용자들이 실수율을 손쉽게 예측할 수 있을 뿐만 아니라 불량률을 저감시킬 수 있다.The present invention relates to a method for predicting the molding limit of high chromium ferritic stainless steel which can easily predict the molding limit of ferritic stainless steel. Method for predicting the molding limit of high chromium ferritic stainless steel according to the present invention is to measure the nickel (Ni) equivalent of the alloying component, and using the measured nickel equivalent and the thickness of the material is a multiple regression method [FLD 0 = 21.5 + (2.57 * thickness) - (0.98 * Ni eq.)] In an FLD 0 plane deformation area on the forming limits also by formula Obtaining a value, and said FLD 0 Predicting a molding limit degree using a value and at least one molding limit value measured while varying the nickel equivalents and the thickness of the material. By such a configuration, users who encounter different materials every time during press molding can easily predict the error rate and reduce the defective rate.

성형한계도, 니켈 당량, 페라이트계 스테인리스강 Molding Limit, Nickel Equivalent, Ferritic Stainless Steel

Description

고크롬 페라이트계 스테인리스강의 성형한계도 예측 방법{Prediction method for forming limit diagram of high chrome ferrite stainless steel}Prediction method for forming limit diagram of high chrome ferrite stainless steel}

본 발명은 고크롬 페라이트계 스테인리스강의 성형한계도 예측 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 페라이트계 스테인리스강의 프레스 가공 시 부품 파단의 원인 분석과 해결을 위해 대표적으로 사용되는 중요지표인 성형한계도를 간단하게 예측할 수 있는 고크롬 페라이트계 스테인리스강의 성형한계도 예측 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for predicting the molding limit of high chromium ferritic stainless steel, and more particularly, to simplify the molding limit, which is an important indicator used for analyzing and solving the cause of component failure during press working of ferritic stainless steel. The molding limit of the high chromium ferritic stainless steel which can be predicted easily also relates to the prediction method.

철강 소재를 이용한 신부품 개발 시, 매우 다양한 부품 가공방법이 적용되는데, 가장 대표적인 가공방법으로 프레스 가공 또는 스탬핑 가공이 있다. 이 중, 프레스 가공 시 가장 문제가 되는 것은 소재의 파단 없이 원하는 형상을 얻을 수 있느냐는 것이다. 소재의 성형성은 크게 딥 드로잉성, 장출성, 굽힘가공성 및 신장플렌지성의 4가지로 분류할 수 있지만, 실제 프레스 가공에서는 상기와 같은 성형성이 복잡하게 조합되어 있다.When developing new parts using steel materials, a wide variety of parts processing methods are applied. The most typical processing methods are press working or stamping processing. Among these, the most problematic problem in press working is whether a desired shape can be obtained without breaking the material. The formability of the material can be classified into four types, namely, deep drawing property, elongation property, bending workability, and elongated flange property. However, in actual press work, the above formability is complicatedly combined.

이에 의해 단순히 인장시험에서 평가하는 일축인장의 값인 항복강도, 인장강도, 연신율 등만으로는 프레스 가공 시 받게 되는 복합응력 상태를 예측하는 것이 현실적으로 어렵다. 이에 실험실적으로 드로잉 모드, 장출 모드 등을 모사하는 모의성형 시험이 있지만, 이 역시 재현성의 부족, 재료상수 및 공정변수들과의 관련성 희박 등의 이유로 광범위한 적용이 제한되고 있는 실정이다.Therefore, it is practically difficult to predict the state of complex stress that will be received during press working only with yield strength, tensile strength, elongation, etc., which are values of uniaxial tensile strength evaluated in the tensile test. There is a simulation test that simulates the drawing mode and the elongation mode in the laboratory, but this is also limited in the wide range of applications due to the lack of reproducibility, the lack of relevance of material constants and process variables.

이에 따라, 소재의 실제 사용조건과 가장 유사한 방법으로 실험실적 시험을 통해 성형성을 평가할 필요성이 대두되었고, 1960년대 Keeler 및 Goodwin에 의해 성형한계도(Forming Limit Diagram, 이하, FLD라고 함)의 개념이 도입되었다. 그 이후 원형 그리드 해석법(Circle Grid Analysis, CGA)이 도입되었으며, Keeler 및 Goodwin에 의한 FLD 개념과 함께 소재의 성형성을 평가하는 가장 일반적인 방법으로 인식되게 되었다.Accordingly, the necessity of evaluating the formability through laboratory tests in the most similar way to the actual conditions of use of the material emerged, and the concept of the forming limit diagram (hereinafter referred to as FLD) by Keeler and Goodwin in the 1960s. This was introduced. Since then, the Circle Grid Analysis (CGA) has been introduced and has been recognized as the most common method for evaluating the formability of materials with the FLD concept by Keeler and Goodwin.

FLD를 나타낼 때에는 소재 표면 상의 주변형률과 부변형률의 한계치를 X-Y 좌표 상에 나타내고, 부변형률이 0인 평면변형 상태를 기준으로 좌측은 딥 드로잉 모드, 우측은 장출 모드로 구분한다. 성형 시, X-Y 좌표 상의 연속 라인을 기준으로 주·부변형률의 어느 한점이라도 라인 상부에 위치하게 되면 파단 발생 가능성이 높다는 것을 의미하고, 모두 라인 하부에 위치하면 안전한 성형이 가능하다는 것을 의미한다.In the case of FLD, the limits of the peripheral strain and the substrain on the surface of the workpiece are shown on the X-Y coordinates, and the left side is divided into the deep drawing mode and the right side is the elongation mode based on the plane strain state where the sub strain is 0. In molding, if any one of the major and minor strains is located at the top of the line with respect to the continuous line on the X-Y coordinate, it means that there is a high probability of breakage, and if both are located at the bottom of the line, it means that safe molding is possible.

FLD를 도출하기 위해서는 먼저 소재가 변형되어 파단이 발생될 수 있는 모든 변형 상태에서의 한계변형률을 구한 다음에, 한계변형률을 소재 표면상에 발생하는 주·부변형률로 X-Y 평면상에 표시한다.In order to derive the FLD, first, the critical strain in all deformation states where the material is deformed and breakage can be obtained, and then the critical strain is displayed on the X-Y plane as the major and minor strains occurring on the surface of the material.

한계변형률을 구하는 방법으로는 원형 그리드와 펀치 스트레칭 시험법이 이용된다. 즉, 원형 그리드가 에칭된 시편의 폭과 윤활 조건을 변경해가며 펀치 스트 레칭 시험을 하여 여러 변형 상태에서 파단이 발생되도록 한다. 통상 폭이 다른 9개의 시편이 이용되고, 이들 시편에 전기화학적으로 원형 그리드 에칭(Grid Etching)을 한 후 펀치 스트레칭 시험을 하게 된다. 그 후, 크랙 발생부 주변의 변형률을 안전한 것과 파단된 것으로 구분하여 이 값들을 X-Y 평면상에 표시하게 된다. 표시된 안전과 파단의 변형률 상태로부터 이들을 구분짓는 경계선을 표시하고, 이를 FLD라고 한다.Circular strain and punch stretching tests are used to find the critical strain. In other words, the punch-stretching test is performed by varying the width and lubrication conditions of the specimen etched into the circular grid so that fracture occurs at various strains. Typically, nine specimens of different widths are used, and these specimens are subjected to a punch stretching test after electrochemically performing a circular grid etching. Thereafter, the strains around the crack generator are classified as safe and broken, and these values are displayed on the X-Y plane. The boundaries that distinguish them from the indicated safety and strain states of failure are indicated and are called FLDs.

이와 같이 소재 하나의 FLD를 구하기 위해서는 매번 많은 시간과 노력이 요구되므로 실용적인 측면에서는 바람직하지 않다. FLD는 프레스 가공 시 부품 파단의 원인 분석과 해결을 위해 대표적으로 사용되고 있으므로, 소재의 두께 및 강종별로 매번 실험하여 측정해야 하기 때문에 번거롭고 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.As such, obtaining a single FLD of a material requires a lot of time and effort each time, which is not preferable from a practical point of view. Since FLD is typically used for analyzing and solving the causes of component breakage during press processing, it has to be troublesome and time-consuming because it needs to be measured and measured for each material thickness and steel type.

일반적으로 동일한 강종에 있어서는 딥 드로잉 모드와 장출 모드의 기울기가 거의 유사한 형태를 띠기 때문에 평면변형 영역인 FLD0 위치만 알면 FLD를 쉽게 구할 수 있다. 즉, FLD0의 위치를 예측할 수 있다면 매우 효과적으로 FLD를 도출하는 방법이 될 수 있다. 이러한 관점에서 과거에 자동차용에 쓰이던 탄소강판에 있어서 몇 가지 예측식들이 도출된 바 있다.In general, in the same steel grade, the slopes of the deep drawing mode and the elongation mode have almost the same shape, so the FLD can be easily obtained by knowing the FLD 0 position, which is the planar deformation region. That is, if the location of the FLD 0 can be predicted, it can be a very effective method of deriving the FLD. In this respect, some predictions have been made for carbon steel sheets used in automobiles in the past.

그러나, 이들 예측식들을 구성하는 인자들은 소재의 두께를 비롯하여 주로 인장시험을 통해 얻어진 물성치들인 항복강도, 인장강도 및 연신율 등과 상수들의 조합으로 이루어져 있다. 그렇기 때문에 종래의 예측식들은 최소한 인장시험을 통 해 인장물성을 확보하는 것이 필수적이라고 할 수 있다. 이에 따라, 페라이트계 스테인리스강의 FLD 예측 시에 보편화된 예측식을 도출하여, 빠르고 효율적인 FLD 예측 방법이 통용될 필요가 있다.However, the factors that make up these predictions consist of a combination of constants such as yield strength, tensile strength and elongation, which are the properties of the material, including the thickness of the material. Therefore, it can be said that conventional prediction equations are essential to secure tensile properties through at least a tensile test. Accordingly, it is necessary to derive a generalized formula during FLD prediction of ferritic stainless steel, and to use a fast and efficient FLD prediction method.

따라서, 본 발명의 목적은 페라이트계 스테인리스강의 프레스 가공 시 부품 파단의 원인 분석과 해결을 위해 대표적으로 사용되는 중요지표인 FLD를 간단하게 예측할 수 있는 고크롬 페라이트계 스테인리스강의 성형한계도 예측 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for estimating the forming limit of high chromium ferritic stainless steel, which can easily predict FLD, which is an important indicator that is typically used for analyzing and solving the cause of component breakage during press working of ferritic stainless steel. It is.

본 발명에 따른 고크롬 페라이트계 스테인리스강의 성형한계도 예측 방법은 아래와 같은 단계로 이루어진다.
제1단계에서는 합금 성분의 니켈(Ni) 당량을 측정한다. 제2단계에서는 상기 측정된 니켈 당량 및 소재의 두께를 이용하여 아래 식 1에 의해 성형한계도 상의 평면변형 영역인 FLD0 값을 구한다.
[식 1]
[FLD0 = 21.5 + (2.57*두께) - (0.98*니켈 당량)]
제3단계에서는 상기 FLD0값과, 상기 니켈 당량과 소재의 두께에 변화를 주면서 측정한 적어도 하나의 FLD 값을 이용하여 성형한계도를 예측한다.
또한 상기 식 1의 니켈 당량은 하기의 식 2에 의하여 산출될 수 있다.
[식 2]
[니켈(Ni) 당량 = Ni + 0.31Mn + 22C + 14.2N + Cu]
또한 제3단계는, 주·부변형률을 좌표축으로하는 X-Y 평면을 기준으로 상기 측정된 적어도 하나의 FLD 값과 FLD0값을 잇는 연속적인 가상의 경계선을 가정하고, Y 좌표 상에서 상기 FLD0의 Y절편 값이 0이 되도록 상기 가상경계선을 수직이동시킨 후 이동된 가상경계선을 파단치와 안전치를 구분짓는 표준 FLD로 판단할 수 있다.
Molding limit prediction method of high chromium ferritic stainless steel according to the present invention comprises the following steps.
In the first step, nickel (Ni) equivalents of the alloying components are measured. In the second step, the FLD 0 value, which is the planar deformation region on the forming limit diagram, is obtained by the following Equation 1 using the measured nickel equivalents and the thickness of the material.
[Equation 1]
[FLD 0 = 21.5 + (2.57 * Thickness)-(0.98 * Nickel Equivalent)]
In the third step, the molding limit is predicted using the FLD 0 value, the nickel equivalent and the at least one FLD value measured while varying the thickness of the material.
In addition, the nickel equivalent weight of Equation 1 may be calculated by Equation 2 below.
[Formula 2]
[Ni (Ni) equivalent = Ni + 0.31Mn + 22C + 14.2N + Cu]
In addition, the third step may assume a continuous virtual boundary line connecting the measured at least one FLD value and the FLD 0 value with respect to the XY plane having the principal and minor strain as the coordinate axis, and the Y of the FLD 0 on the Y coordinate. After the virtual boundary line is vertically moved so that the intercept value is 0, the moved virtual boundary line may be determined as a standard FLD that distinguishes the breaking value from the safety value.

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이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 페라이트계 스테인리스강의 프레스 가공 시 부품 파단의 원인 분석과 해결을 위해 대표적으로 사용되는 중요지표인 성형한계도를 간단하게 예측할 수 있음으로써, 프레스 성형 시 매번 조금씩 다른 소재들을 접하는 사용자들이 손쉽게 실수율을 예측할 수 있을 뿐만 아니라 불량률을 저감시킬 수 있다.As described above, according to the present invention It is possible to easily predict the molding limit, which is an important indicator that is used to analyze the cause of component breakage and solution during press machining of ferritic stainless steel, so that users who encounter different materials every time during press molding can easily predict the error rate. In addition, the defect rate can be reduced.

또한, 본 발명에 따른 FLD 예측 방법에 있어 최소한의 실험으로 FLD를 도출하여 소재 두께 및 강종별로 표준 FLD가 정해짐으로써, 수많은 소재들의 FLD를 매우 손쉽게 얻을 수 있어 경제적이며, 시간을 절약할 수 있다.In addition, in the FLD prediction method according to the present invention, the standard FLD is determined for each material thickness and steel type by deriving the FLD with a minimum of experiments, so that the FLDs of a large number of materials can be obtained very easily, which is economical and saves time. .

이하에서는 본 발명의 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 고크롬 페라이트계 스테인리스강의 FLD 예측 방법을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a FLD prediction method of high chromium ferritic stainless steel according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings of the present invention.

고크롬의 페라이트계 스테인리스강 중에서 내식성을 요하는 배기계 부품 등 에 많이 사용되고 있는 소재로 436L강을 들 수 있다. 436L강은 주로 판재 형태로 제작되어 배기계 성형품 및 파이프류 등으로 가공되어 사용된다. 프레스 성형 시에 통상 0.5㎜~2㎜의 냉간압연된 박판이 많이 사용되는데, 두께별 또는 제조방법별로 소재의 FLD는 변화한다. 특히, 이러한 소재의 물성 변화는 탄소, 질소 등 침입형 원자들이나 티타늄, 나이오븀 등 상 안정화 원소들의 함량차에 의해 영향을 받는다. 즉, 이는 페라이트계 스테인리스강의 상 안정성과 관련이 있는 바, 일반적으로 스테인리스강의 상안정성은 크롬 당량과 니켈 당량으로 구분한다. 여기서, 크롬 당량을 구성하는 원소들은 페라이트상의 안정성을 높이는 반면, 니켈 당량을 구성하는 원소들은 오스테나이트상의 안정성을 높이는 원소들로 구성된다.Among high chromium ferritic stainless steels, 436L steel is widely used for exhaust system parts requiring corrosion resistance. 436L steel is mainly manufactured in the form of plate and processed into exhaust type molded products and pipes. In press molding, a cold rolled sheet of 0.5 mm to 2 mm is commonly used, and the FLD of the material varies depending on the thickness or the manufacturing method. In particular, the change in the physical properties of these materials is affected by the difference in content of invasive atoms such as carbon, nitrogen, and phase stabilizing elements such as titanium and niobium. That is, this is related to the phase stability of the ferritic stainless steel, in general, the phase stability of stainless steel is divided into chromium equivalent and nickel equivalent. Here, elements constituting the chromium equivalent increase the stability of the ferrite phase, while elements constituting the nickel equivalent are composed of the elements that increase the stability of the austenite phase.

이들 당량식과 관련하여 1949년 이래 여러 가지 경험식이 제안되었는데 대표적인 것으로 Schaffer식, Delong식, WRC-92식, Hammer & Svensson식 등이 있다. 이들 경험식 간의 차이는 당량식을 구성함에 있어 각 원소들의 중량(Weight)이 약간씩 다르다는 것이며, 소재별 또는 사용자별로 어떤 경험식을 선택하는가는 달라질 수 있다.Several empirical equations have been proposed since 1949 with respect to these equivalents. The representative ones are Schaffer, Delong, WRC-92 and Hammer & Svensson. The difference between these empirical equations is that the weight of each element is slightly different in constructing the equivalent equation, and which empirical equation is selected for each material or user.

(실시예)(Example)

본 발명의 실시예에서는 고크롬 400계 소재인 436L강을 가지고 크롬 및 니켈 당량의 변화에 따라 FLD에는 어떠한 차이가 있으며, 두께 및 소재물성과의 연관성을 조사하여 효율적으로 FLD를 예측할 수 있는 방법을 밝히고자 한다. 표 1은 본 발명과 관련하여 사용된 436L 소재를 나타내며 크롬 및 니켈 당량을 Delong식, WRC-92식, Hammer & Svensson식으로 나타내었다.In the embodiment of the present invention has a high chromium 400-based material 436L steel and there is any difference in the FLD according to the change in chromium and nickel equivalent, and how to efficiently predict the FLD by examining the relationship between the thickness and material properties I want to make it clear. Table 1 shows 436L material used in connection with the present invention and the chromium and nickel equivalents are represented by Delong, WRC-92, and Hammer & Svensson.

436L436L CrCr MoMo SiSi NbNb TiTi NiNi MnMn CC NN CuCu Cr당량Cr equivalent Ni당량Ni equivalent 1One 17.4917.49 1.031.03 0.1220.122 0.0020.002 0.2720.272 0.140.14 0.3210.321 0.00470.0047 0.00960.0096 0.0410.041 19.9019.90 0.520.52 22 17.717.7 1.031.03 0.1140.114 0.0020.002 0.3220.322 0.120.12 0.1430.143 0.00480.0048 0.00770.0077 0.0250.025 20.2520.25 0.400.40 33 17.6617.66 1.041.04 0.1210.121 0.0050.005 0.2850.285 0.130.13 0.2790.279 0.00630.0063 0.00720.0072 0.0470.047 20.1320.13 0.500.50 44 17.5717.57 1.071.07 0.1210.121 0.0020.002 0.3160.316 0.140.14 0.1240.124 0.00690.0069 0.00710.0071 0.0330.033 20.1720.17 0.460.46 55 17.7917.79 1.081.08 0.0930.093 0.0030.003 0.3370.337 0.140.14 0.1760.176 0.00540.0054 0.0060.006 0.030.03 20.4320.43 0.430.43 66 17.6917.69 1.061.06 0.1530.153 0.0020.002 0.3020.302 0.120.12 0.2050.205 0.00810.0081 0.00730.0073 0.0370.037 20.2820.28 0.500.50 77 17.7317.73 1.071.07 0.140.14 0.0050.005 0.3560.356 0.160.16 0.1980.198 0.0030.003 0.00880.0088 0.0420.042 20.4820.48 0.450.45 88 17.6517.65 1.081.08 0.1960.196 0.0020.002 0.280.28 0.150.15 0.2030.203 0.00760.0076 0.00620.0062 0.0710.071 20.2720.27 0.540.54

여기서, Hammer & Svensson식의 니켈 당량 경험식은 아래와 같다.Here, the empirical equation of the nickel equivalent of the Hammer & Svensson equation is as follows.

즉, 니켈(Ni) 당량 = Ni + 0.31Mn + 22C + 14.2N + CuThat is, nickel (Ni) equivalent = Ni + 0.31Mn + 22C + 14.2N + Cu

이때, 시편은 각 성분들의 중량%를 기준으로 한다.At this time, the specimen is based on the weight percent of each component.

표 1을 통해 확인할 수 있는 것은 STS436L의 크롬 당량은 시편별로 3% 내외로(19.9~20.48) 큰 변화가 없는 반면, 니켈 당량은 30% 전후로(0.4~0.54) 큰 차이를 보이는 것을 확인할 수 있다. 이러한 이유는 탄소와 질소 같은 침입형 원소들이 매우 강력한 오스테나이트 안정화 원소인 동시에 시편별로 상당한 편차가 있기 때문이다. 이와 같이 C, N의 함량차이가 있게 되면, Hammer & Svensson식에 의해 니켈 당량이 증가하게 된다. 일반적으로 니켈 당량이 증가하면, 강도가 올라가고 연성이 떨어지는 경향을 갖게 되고, 이는 성형성에 불리한 영향을 주게 된다.It can be seen from Table 1 that the chromium equivalent of STS436L does not change significantly around 3% (19.9 ~ 20.48) for each specimen, while the nickel equivalent shows a big difference between about 30% (0.4 ~ 0.54). This is because invasive elements such as carbon and nitrogen are very powerful austenite stabilizing elements and there are considerable variations from specimen to specimen. As such, when there is a difference in the contents of C and N, the nickel equivalent is increased by the Hammer & Svensson equation. In general, as the nickel equivalent increases, the strength tends to increase and the ductility tends to be inferior, which adversely affects formability.

결국 니켈 당량의 주요인자인 C, N 등의 편차가 존재한다는 것과 이러한 편차의 영향이 크게 나타난다는 것을 감안할 때 이러한 지표를 활용한다면, FLD를 예측할 수 있는 가능성을 발견할 수 있는 것이다. 이를 확인하기 위하여 니켈 당량과 소재 물성의 상관성을 조사하였다.After all, considering that there are variations in C, N, etc., which are the main factors of nickel equivalents, and the effects of such deviations are large, we can find the possibility of predicting FLD. In order to confirm this, the correlation between nickel equivalents and material properties was investigated.

도 1은 STS436L강의 니켈 당량에 따른 항복강도를 나타내는 그래프도이다. 도 1을 참고하면, 대체적으로 니켈 당량이 증가할수록 항복강도가 증가하므로, 니켈 당량과 항복강도는 비례 관계의 경향을 띠는 것을 알 수 있다.1 is a graph showing the yield strength according to the nickel equivalent of STS436L steel. Referring to FIG. 1, since the yield strength generally increases as the nickel equivalent is increased, it can be seen that the nickel equivalent and the yield strength tend to be proportional.

도 2는 STS436L강의 균열신장률과 가공경화지수(n)의 상호 상관성을 나타내는 그래프도이다. 도 2를 참조하면, 가공경화지수(n)가 증가할수록 균열신장률이 증가하는 경향을 보이므로, 기계적 성질 및 성형성은 통상적으로 이러한 성형지표들과 상관성을 맺게 된다.2 is a graph showing the correlation between crack extension rate and work hardening index (n) of STS436L steel. Referring to FIG. 2, since the crack extension rate tends to increase as the work hardening index n increases, mechanical properties and formability are usually correlated with these molding indices.

도 3은 고크롬 페라이트계 스테인리스강들의 니켈 당량 및 크롬 당량의 증가에 따른 항복강도 변화의 예를 나타내는 그래프도이다. 도 3을 참조하면, 니켈 당량 및 크롬 당량 증가에 따라 항복강도가 증가하므로, 소재가 고강도화되는 경향을 보임을 알 수 있다.3 is a graph showing an example of the change in yield strength according to the increase in nickel equivalent and chromium equivalent of high chromium ferritic stainless steels. Referring to Figure 3, the yield strength increases with increasing nickel equivalents and chromium equivalents, it can be seen that the material tends to increase in strength.

도 4는 고크롬 페라이트계 스테인리스강들의 니켈 당량 및 크롬 당량의 증가에 따른 항복비 변화의 예를 나타내는 그래프도이다. 도 4를 참조하면, 니켈 당량 및 크롬 당량 증가에 따라 항복비가 증가하는 것을 알 수 있다. 여기서, 항복비는 항복강도와 인장강도의 비(rate)이다. 일반적으로, 항복비가 작을수록 소재의 가공에 따른 가공경화능의 여지가 커지기 때문에 성형성에 있어 유리하게 된다.4 is a graph showing an example of the yield ratio change with increasing nickel equivalent and chromium equivalent of high chromium ferritic stainless steels. Referring to Figure 4, it can be seen that the yield ratio increases with the increase in nickel equivalents and chromium equivalents. Here, the yield ratio is the ratio of yield strength and tensile strength. In general, the smaller the yield ratio, the greater the room for work hardening ability due to the processing of the material, which is advantageous in formability.

따라서, 도 1 내지 도 4에 따르면, 이러한 결과들은 당량과 소재물성의 변화의 상관성을 예시해 주는 것으로, 성형성 지표인 FLD 역시 유사하게 예측할 수 있음을 시사해 준다.Therefore, according to FIGS. 1 to 4, these results illustrate the correlation between the equivalent weight and the change in material properties, suggesting that the FLD, which is a formability index, can be similarly predicted.

한편, 도 5는 소재의 두께 증가에 따른 FLD0의 변화를 나타내는 그래프도이다. 도 5를 참조하면, 소재의 두께가 두꺼워질수록 FLD0는 높아지는 것을 알 수 있다.On the other hand, Figure 5 is a graph showing the change in FLD 0 with the increase in the thickness of the material. Referring to FIG. 5, it can be seen that as the thickness of the material increases, the FLD 0 increases.

그리고, 도 6은 STS436L강의 표준 FLD 작성의 예를 나타내는 그래프도로서, 동일한 강종인 고크롬 STS436L강에 있어 실험 시마다 평면변형 영역 좌우의 드로잉 영역과 장출 영역의 기울기가 매우 유사한 것을 알 수 있다. 이를 얻기 위해서는 두께 및 당량이 다른 시편들의 FLD 모두를 FLD0를 기준으로 하여 Y좌표를 0점까지 수직 이동시켜서 파단 영역과 안전 영역으로 분류하면 그 경계면이 나타나게 된다. 이러한 경계면을 고크롬 436L 스테인리스강의 표준 FLD로 정의할 수 있다.Fig. 6 is a graph showing an example of standard FLD creation of STS436L steel, and it can be seen that the slopes of the drawing area on the right and left of the planar deformation area and the elongation area are very similar for each experiment in the high-chromium STS436L steel, which is the same steel type. In order to achieve this, when the FLDs of the specimens having different thicknesses and equivalent weights are vertically moved from the Y coordinate to the zero point based on the FLD 0 , the boundary surface appears when the breakdown region and the safety region are classified. This interface can be defined as the standard FLD of high chrome 436L stainless steel.

이와 같이 표준 FLD가 정해지고 시편별로 FLD0 예측을 할 수 있다면 FLD를 손쉽게 예측할 수 있다. 본 발명에서는 이를 예측하기 위한 방법으로서 다중 회귀분석 방법을 선택하였다. 즉, 시편들의 니켈 당량, 항복강도, 균열신장률(Uniform elongation), 가공경화지수, 및 소재 두께라는 인자들을 가지고 회귀식을 통해 중복되는 인자들을 제거(다중공선성이 있는 인자들을 차례로 제거)하는 방식을 이용하여, 최종적으로 중요한 2개의 인자를 예측식의 인자로 선정하였다.이때 본 발명에서 사용된 니켈 당량식은 Hammer & Svensson 식으로 타 경험식에 비해 예측 정도가 높게 나타났기 때문에 선정하였다.In this way, if a standard FLD is determined and FLD 0 prediction can be made for each specimen, the FLD can be easily predicted. In the present invention, a multiple regression method was selected as a method for predicting this. That is, a method of eliminating overlapping factors (removing factors with multiple collinearity) by regression with the factors such as nickel equivalent, yield strength, uniform elongation, work hardening index, and material thickness of the specimens. Finally, two important factors were selected as factors of the prediction equation. The nickel equivalent equation used in the present invention was selected because the prediction degree was higher than that of the other empirical equations using the Hammer & Svensson equation.

예측식(436L 단독 예측 시)Prediction (436L only prediction) 당량식Equivalent formula R-sqR-sq R-sq(adj)R-sq (adj) pp VIFVIF FLD0 = 21.5 + 2.57 Thickness - 0.98 Ni-eqFLD 0 = 21.5 + 2.57 Thickness-0.98 Ni-eq H&SH & S 88.788.7 77.377.3 0.1130.113 1.11.1 FLD0 = 19.2 + 1.87 Thickness + 4.68 Ni-eq - WRCFLD 0 = 19.2 + 1.87 Thickness + 4.68 Ni-eq-WRC WRCWRC 91.291.2 82.482.4 0.0880.088 2.92.9 FLD0 = 21.8 + 2.57 Thickness - 1.13 Ni-eq - DelongFLD 0 = 21.8 + 2.57 Thickness-1.13 Ni-eq-Delong DelongDelong 89.389.3 78.778.7 0.1070.107 1.11.1 예측식(436L과 441 & 444 동시 예측 시)Prediction (at the same time predicting 436L and 441 & 444) 당량식Equivalent formula R-sqR-sq R-sq(adj)R-sq (adj) pp VIFVIF FLD0 = 47.8 + 4.78 Thickness - 1.40 Cr-eqFLD 0 = 47.8 + 4.78 Thickness-1.40 Cr-eq -- 87.887.8 83.883.8 0.0020.002 1.11.1

표 2는 회귀식을 통해 얻은 고크롬 436L강의 FLD 예측식으로 FLD0 예측과 소재의 두께는 양의 상관관계를 니켈 당량은 음의 상관관계를 나타내는 Hammer & Svensson 식과 Delong식이 유용한 식임을 알 수 있다. 이상 다중 회귀방법을 이용한 고크롬 STS436L 스테인리스강의 성형한계 예측과 관련된 본 발명에 대해 아래와 같이 기술하고자 한다.Table 2 shows the FLD prediction equation for the high chromium 436L steel obtained through the regression equation. The Hammer & Svensson equation and the Delong equation, where the FLD 0 prediction and the material thickness are positively correlated and the nickel equivalent is negatively correlated, are useful. . The present invention related to the prediction of molding limit of high chromium STS436L stainless steel using multiple regression method will be described as follows.

- 고크롬 STS436L강의 성형한계를 예측 시 먼저 합금성분의 니켈 당량을 Hammer & Svensson식을 통해 구한다.-When predicting the molding limit of high chrome STS436L steel, first find the nickel equivalent of alloy component through Hammer & Svensson equation.

- 시험을 통해 얻어진 수 개의 FLD를 FLD0 값을 기준으로 하여 Y좌표를 0점까지 수직 이동시켜서 파단과 안전한 실험값의 경계면을 정해, 이를 표준 FLD로 정한다.-Several FLDs obtained through the test are determined by moving the Y-coordinate vertically to the zero point based on the FLD 0 value to define the boundary between fracture and the safe experimental value and set it as the standard FLD.

- 다중 회귀방법을 통해 성형한계에 영향을 미치는 물성 및 두께, 당량을 이용하여 중복인자(다중공선성 배제)를 제거하고 유의한 다중 회귀식을 구한다.-Multiple regression method removes redundant factors (excludes multicollinearity) and obtains significant multiple regression equations using physical properties, thicknesses, and equivalents that affect molding limits.

- 본 발명을 통해 고크롬 STS436L강의 FLD0는 니켈 당량과 소재의 두께를 통해 예측식을 얻을 수 있었다. 즉, 기계적 시험을 통하지 않더라도 소재의 두께 및 합금 성분만을 알면 손쉽게 FLD를 구할 수 있다.-Through the present invention, the FLD 0 of the high chromium STS436L steel can be obtained through the nickel equivalent and the thickness of the material. That is, even without a mechanical test, the FLD can be easily obtained by knowing only the thickness of the material and the alloying components.

따라서, 본 발명에서는 고크롬 STS436L강의 프레스 성형 시, 소재의 니켈 당량 정보 및 두께만을 통해 FLD를 얻을 수 있다.Therefore, in the present invention, FLD can be obtained only through nickel equivalent information and thickness of a material when press forming high-chromium STS436L steel.

전술한 실시예에서는 436L강의 성형한계도 예측 방법에 대해서 기술하였지만, 그 외의 다른 강종에도 본 발명에 따른 성형한계도 예측 방법을 적용할 수 있음은 물론이다.In the above-described embodiment, the forming limit prediction method of 436L steel is described, but the forming limit prediction method according to the present invention can be applied to other steel grades.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above-described preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

도 1은 STS436L강의 니켈 당량에 따른 항복강도를 나타내는 그래프도.1 is a graph showing the yield strength according to nickel equivalents of STS436L steel.

도 2는 STS436L강의 균열신장률과 가공경화지수의 상호 상관성을 나타내는 그래프도.2 is a graph showing the correlation between crack extension rate and work hardening index of STS436L steel.

도 3은 고크롬 페라이트계 스테인리스강들의 니켈 당량 및 크롬 당량의 증가에 따른 항복강도 변화의 예를 나타내는 그래프도.Figure 3 is a graph showing an example of the change in yield strength according to the increase in nickel equivalent and chromium equivalent of high chromium ferritic stainless steels.

도 4는 고크롬 페라이트계 스테인리스강들의 니켈 당량 및 크롬 당량의 증가에 따른 항복비 변화의 예를 나타내는 그래프도.Figure 4 is a graph showing an example of the yield ratio change with increasing nickel equivalent and chromium equivalent of high chromium ferritic stainless steels.

도 5는 소재의 두께 증가에 따른 FLD0값의 변화를 나타내는 그래프도.5 is a graph showing changes in the FLD 0 value with increasing thickness of the material.

도 6은 STS436L강의 표준 성형한계도(FLD) 작성의 예를 나타내는 그래프도.Fig. 6 is a graph showing an example of standard forming limit diagram (FLD) preparation of STS436L steel.

Claims (4)

질량 % 로, C: 0.025% 이하, Mn: 1.00% 이하, Cr: 16.00~19.00%, Mo: 0.75 내지 1.25%, 기타 N: 0.025% 이하를 포함하고, Ni 0.50 % 이하 또는 Ni+Cu 0.50% 이하를 포함하는 페라이트계 스테인리스강에 있어서,% By mass, C: 0.025% or less, Mn: 1.00% or less, Cr: 16.00-19.00%, Mo: 0.75-1.25%, other N: 0.025% or less, Ni 0.50% or less or Ni + Cu 0.50% In a ferritic stainless steel containing the following, 합금 성분의 니켈(Ni) 당량을 측정하는 제1단계;A first step of measuring the nickel (Ni) equivalent weight of the alloy component; 상기 측정된 니켈 당량 및 소재의 두께를 이용하여 아래 식 1에 의해 성형한계도 상의 평면변형 영역인 FLD0 값을 구하는 제2단계; 및A second step of obtaining a value of FLD 0 which is a planar deformation area on a molding limit diagram by Equation 1 using the measured nickel equivalents and the thickness of the material; And 상기 FLD0 값과, 상기 니켈 당량과 소재의 두께에 변화를 주면서 측정한 적어도 하나의 FLD 값을 이용하여 성형한계도를 예측하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고크롬 페라이트계 스테인리스강의 성형한계도 예측 방법.A third step of predicting a forming limit degree by using the FLD 0 value and the at least one FLD value measured while changing the nickel equivalent and the thickness of the material; and comprising a high chromium ferritic stainless steel Molding Limit Prediction Method. [식 1][Equation 1] [FLD0 = 21.5 + (2.57*두께) - (0.98*니켈 당량)][FLD 0 = 21.5 + (2.57 * Thickness)-(0.98 * Nickel Equivalent)] 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 식 1의 니켈 당량은 하기의 식 2에 의하여 산출되는 고크롬 페라이트계 스테인리스강의 성형한계도 예측 방법.Nickel equivalent of Formula 1 is a method for predicting the molding limit of high chromium ferritic stainless steel calculated by the following formula 2. [식 2][Equation 2] [니켈(Ni) 당량 = Ni + 0.31Mn + 22C + 14.2N + Cu][Ni (Ni) equivalent = Ni + 0.31Mn + 22C + 14.2N + Cu] 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 제3단계는,The third step is 주·부변형률을 좌표축으로하는 X-Y 평면을 기준으로 상기 측정된 적어도 하나의 FLD 값과 FLD0값을 잇는 연속적인 가상의 경계선을 가정하고, Y 좌표 상에서 상기 FLD0의 Y절편 값이 0이 되도록 상기 가상경계선을 수직이동시킨 후 이동된 가상경계선을 파단치와 안전치를 구분짓는 표준 FLD로 판단하는 고크롬 페라이트계 스테인리스강의 성형한계도 예측 방법.Assuming a continuous virtual boundary line connecting the measured at least one FLD value and the FLD 0 value with respect to the XY plane having the principal and minor strain as the coordinate axis, the Y-intercept value of the FLD 0 is 0 on the Y coordinate. Forming limit prediction method of high chromium ferritic stainless steel by vertically moving the virtual boundary line to determine the moved virtual boundary line as a standard FLD to distinguish the breaking value and the safety value.
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