KR101253860B1

KR101253860B1 - 내식성 및 내마모성이 우수한 고연성 강재

Info

Publication number: KR101253860B1
Application number: KR1020100133641A
Authority: KR
Inventors: 이순기; 최종교; 조현관; 노희군
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2013-04-12
Also published as: KR20120071911A

Abstract

본 발명의 일측면은 중량%로, 망간(Mn): 8~15%, 구리(Cu): 3% 이하(0%는 제외), 크롬(Cr): 8% 이하(0%는 제외)를 포함하고, 탄소(C)의 함량은 33.5C+Mn≥25 및 33.5C-Mn≤23을 만족하며, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 내식성 및 내마모성이 우수한 고연성 강재를 제공함으로써,
망간 대비 탄화물 형성 억제에 유리한 Cu를 첨가하고 탄소와 망간의 함량을 적절히 제어함으로써, 연성 및 내마모성을 향상시키면서 경제성도 우수할 수 있고, Cr 첨가를 통해 내식성도 향상시킬 수 있다.

Description

내식성 및 내마모성이 우수한 고연성 강재{HIGH DUCTILITY STEEL HAVING EXCELLENT CORROSION AND WEAR RESISTANCE}

본 발명은 내식성 및 내마모성이 우수한 고연성 강재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산업기계 및 구조재료, 초전도 응용기기 및 일반 전기기기, 확관용 강재, 슬러리 파이프용 강재, 극저온용 강재, 내sour 강재 등에 사용되는 내식성 및 내마모성이 우수한 고연성 강재에 관한 것이다.

최근 리니어 모터카 궤도, 핵융합로 등의 초전도 응용 기기 및 일반 전기 기기의 구조재 재료로서, 비자성강인 오스테나이트계 강재의 수요가 증가하고 있는데, 종래의 대표적인 비자성 강재로는 오스테나이트계 스테인레스강인 AISI304(18Cr-8Ni계)가 있다. 그러나, 항복강도가 낮고 고가의 원소인 Cr, Ni을 다량 함유하여 비경제적이었고, 특히 하중에 따른 비자성 특성이 안정적으로 요구되는 구조재의 경우 이러한 강재는 가공유기변태에 의해 강자성상인 페라이트상이 유기되어 자성을 나타내므로 그 용도 및 적용에 한계가 존재하였다.

이를 해결하기 위해 고가의 Ni을 망간으로 대체한 해드필드강(Hadfield steel)과 같은 오스테나이트계 고망간강이 개발된 바 있다. 이는 망간과 탄소의 적절한 함량 변화를 통해 오스테나이트 조직 및 안정도를 확보하는 것이 필수적인데, 망간의 함량이 높은 경우 탄소의 함량이 적다 하더라도 안정한 오스테나이트 조직을 얻을 수 있으나 망간의 함량이 낮은 경우에는 오스테나이트화를 위해 다량의 탄소를 첨가해야 하며, 이로 인하여 고온에서 오스테나이트 결정립계를 따라 탄화물이 네트웍을 이루며 석출하며, 이러한 석출물은 강재의 물성, 특히 연성을 급격히 저하시키는 문제점이 있었다.

따라서, 이러한 네트웍 형태의 탄화물 석출을 억제하기 위해 고온에서 용체화 처리를 하거나 열간가공 후 상온으로 급냉시켜 고망간강을 제조하는 방법이 제시된 바 있다. 그러나 강재의 두께가 두꺼운 경우 또는 용접이 필수적으로 수반되는 경우와 같이 제조조건의 변화가 용이하지 않은 경우 이러한 네트웍 형태의 탄화물 석출을 억제하기 힘들며, 이로 인해 강재의 물성이 급격히 열화되는 문제점이 발생하게 된다. 또한, 고망간강의 잉곳 또는 주편은 응고 중 망간 및 탄소 등의 합금원소에 의한 편석이 필연적으로 발생하고, 이는 열간압연 등의 후 가공시 더욱 악화되어 결국 최종제품에서 심화된 편석대를 따라 탄화물의 부분적 석출이 네트웍 형태로 발생함으로써, 결국 미세조직의 불균일성을 조장하고 물성을 열화시키는 결과를 가져오는 문제점이 있었다.

따라서, 이러한 탄화물 석출을 억제하기 위해 망간 함량을 증가시키는 것이 일반적인 방법이 될 수 있으나, 이는 결국 합금량과 제조단가의 상승을 초래하게 되므로 망간 대비 탄화물 형성 억제에 효과적인 원소의 첨가에 대한 연구가 요구되고 있다. 또한, 상기 망간 첨가로 인해 일반 탄소강 대비 내식성의 저하를 가져오게 되므로, 내식성이 요구되는 분야로의 적용에 제한을 가져오므로, 고망간강의 내식성을 개선하는 연구가 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 망간 대비 탄화물 형성 억제에 효과적인 원소를 첨가 및 탄소-망간의 함량 제어를 통해 연성 및 내마모성을 확보하면서 경제적으로도 유리하고, 크롬 첨가로 내식성도 우수한 강재를 제공한다.

본 발명의 일측면은 중량%로, 망간(Mn): 8~15%, 구리(Cu): 3% 이하(0%는 제외), 크롬(Cr): 8% 이하(0%는 제외)를 포함하고, 탄소(C)의 함량은 33.5C+Mn≥25 및 33.5C-Mn≤23을 만족하며, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 내식성 및 내마모성이 우수한 고연성 강재을 제공한다.

이때, 상기 고망간강은 티타늄(Ti): 0.05% 이하(0%는 제외) 및 니오븀(Nb): 0.1% 이하를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 질소(N): 0.002~0.2%를 더 포함하는 것이 보다 바람직하다.

상기 고망간강의 미세조직은 오스테나이트가 95면적% 이상인 것이 바람직하다.

또한, 상기 고망간강은 20%의 인장변형시에 투자율이 1.01 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 일측면에 따르면, 망간 대비 탄화물 형성 억제에 유리한 Cu를 첨가하고 탄소와 망간의 함량을 적절히 제어함으로써, 연성 및 내마모성을 향상시키면서 경제성도 우수할 수 있고, Cr 첨가를 통해 내식성도 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 탄소 및 망간의 조성범위를 그래프로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 강판의 미세조직의 일례를 사진으로 나타낸 것이다.

본 발명은 강 성분 및 그 조성범위를 제어함으로써, 오스테나이트를 안정화시키고 오스테나이트 입계에 네트웍 형태의 탄화물 발생을 억제하며 내식성, 내마모성 및 연성이 우수한 강재를 제공할 수 있다.

즉, 본 발명은 중량%로, 망간(Mn): 8~15%, 구리(Cu): 3% 이하(0%는 제외), 크롬(Cr): 8% 이하(0%는 제외)를 포함하고, 탄소(C)의 함량은 33.5C+Mn≥25 및 33.5C-Mn≤23을 만족하며, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 내식성 및 내마모성이 우수한 고연성 강재을 제공한다.

이하, 본 발명의 강재의 성분계 및 조성범위에 대해 설명한다.(중량%)

망간(Mn): 8~15%

Mn은 본 발명과 같은 고망간강에 첨가되는 가장 중요한 원소로서, 오스테나이트를 안정화시키는 역할을 하는 원소이다. 본 발명에서 비자성특성을 향상시키기 위해 제어되는 탄소의 함량을 고려할 때, 오스테나이트를 안정화시키기 위해서 망간이 8% 이상 포함되는 것이 바람직하다. 즉, Mn의 함량이 8% 미만인 경우에는 강자성상인 페라이트가 주조직이 되어 오스테나이트 조직을 충분히 확보할 수 없다. 또한, Mn의 함량이 15%를 초과하는 경우에는 불안정한 입실런 마르텐사이트가 형성되어 변형에 따라 쉽게 페라이트로 변태하여 안정한 오스테나이트 조직을 유지할 수 없으며, 이로 인해 자성의 증가 및 피로특성이 열화되며, 또한 과도한 망간 첨가로 인한 내식성 저하, 제조 공정상의 어려움, 제조단가 상승 등의 문제점이 있다.

탄소(C): 33.5C+Mn≥25 및 33.5C-Mn≤23

C는 오스테나이트를 안정화시켜 상온에서 오스테나이트 조직을 얻을 수 있도록 하는 원소로서, 강재의 강도 및 내마모성을 증가시키는 효과가 있으며, 특히 냉각과정 혹은 가공에 의한 오스테나이트에서 마르텐사이트로의 변태점인 M_s 및 M_d를 낮추는 역할을 한다.

본 발명의 탄소의 함량은 33.5C+Mn≥25 및 33.5C-Mn≤23을 동시에 만족하는 것이 바람직한데, 도 1에서 본 발명이 제어하는 탄소 및 망간의 함량 범위를 확인할 수 있다. 만약 상기 33.5C+Mn의 값이 25 미만인 경우에는 오스테나이트의 안정화가 충분치 못하여 강자성상인 페라이트 조직이 형성될 수 있으므로 충분한 양의 오스테나이트 조직을 얻을 수 없는 문제가 있고, 33.5C-Mn의 값이 23을 초과할 경우에는 탄소의 함량이 상대적으로 지나치게 높아져 결정립계에 탄화물이 과도하게 생성되어 재료의 물성을 급격히 열화시키는 문제점이 있다. 따라서, 상기 범위로 탄소 및 망간의 함량을 제어할 필요가 있고, 이에 따라 충분한 오스테나이트 확보 및 탄화물 형성 억제가 가능해서 연성 및 비자성 특성 향상에 유리할 수 있다.

구리(Cu): 3% 이하(0%는 제외)

Cu는 탄화물 내 고용도가 매우 낮고 오스테나이트 내 확산이 느려서 오스테나이트와 핵생성된 탄화물 계면에 농축되고, 이에 따라 탄소의 확산을 방해함으로써 탄화물 성장을 효과적으로 늦추게 되고, 결국 탄화물 생성을 억제하는 효과가 있다. 다만, Cu의 함량이 3%를 초과하는 경우에는 강재의 열간가공성을 저하시키는 문제점이 있으므로, 상한은 3%로 제한하는 것이 바람직하다. 특히, 상기 탄화물 생성 억제 효과를 극대화하기 위해서는 Cu를 2% 이상 첨가하는 것이 보다 바람직하다.

크롬(Cr): 8% 이하(0%는 제외)

일반적으로 망간은 강재의 내식성을 저하시키는 원소이며, 상기 범위의 망간 함량에서 일반 탄소강에 비해 내식성이 저하되는 단점이 있는데, 본 발명에서는 Cr를 첨가함으로써 내식성을 향상시키고 있다. 또한, 상기 범위의 크롬 첨가를 통해 오스테나이트를 안정화시켜 연성을 증가시킬 수 있으며, 고용강화에 의해 강도도 향상시킬 수 있다.

다만, 그 함량이 8%를 초과하는 경우 제조원가의 상승을 가져올 뿐 아니라 재료 내 고용된 탄소와 함께 입계를 따라 탄화물을 형성하여 유화물 응력유기 균열 저항성을 감소시키며, 페라이트가 생성되어 충분한 분율의 오스테나이트를 얻을 수 없으므로, 그 상한은 8%로 한정하는 것이 바람직하다. 특히, 상기 내식성 향상 효과를 극대화하기 위해서는 Cr를 2% 이상 첨가하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 본 발명의 고망간강은 티타늄(Ti): 0.05% 이하(0%는 제외) 및 니오븀(Nb): 0.1% 이하(0%는 제외)을 추가로 함유할 경우 본 발명의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

티타늄(Ti): 0.05% 이하(0%는 제외)

티타늄은 질소와 결합하여 TiN을 형성함으로써 고온에서 오스테나이트 결정립의 성장을 억제하여 강재의 항복강도를 증가시키는 효과를 나타낸다. 그러나, 과도한 첨가시 티타늄 석출물이 조대화되어 강재의 물성을 열화시키는 문제가 있으므로, 그 상한을 0.05%로 한정하는 것이 바람직하다.

니오븀(Nb): 0.1% 이하(0%는 제외)

니오븀은 고용, 석출경화 효과를 통해 강도를 증가시키는 원소이며, 특히 강의 재결정 정지온도(Tnr)를 증가시켜 저온 압연시 결정립 미세화를 통해 항복강도를 향상시킬 수 있으나, 0.1%를 초과하여 첨가하는 경우 조대한 석출물이 생성되어 오히려 강재의 물성을 열화시키므로, 그 함량의 상한은 0.1%로 한정하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 고망간강은 질소(N): 0.002~0.2%를 추가로 함유할 경우, 본 발명의 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

질소(N): 0.002~0.2%

질소는 탄소와 더불어 오스테나이트를 안정화시키는 원소이며, 또한 고용강화를 통해 강재의 강도를 향상시킬 수 있다. 불안정한 오스테나이트가 생성되는 경우 변형에 의해 입실런(ε) 마르텐사이트 및 페라이트로의 가공유기변태를 유발하여 물성 및 비자성 특성을 크게 감소시키므로, 질소의 적정한 첨가를 통해 오스테나이트를 안정화시켜 강의 물성과 비자성 특성을 향상시킬 수 있다.

질소의 함량이 0.002% 미만인 경우 안정화 효과를 기대하기 어려우며, 0.2%를 초과하여 포함되는 경우 조대한 질화물이 형성되어 강재의 물성을 열화시킨다. 따라서, 상기 질소의 함량은 0.002~0.2%로 한정하는 것이 바람직하다. 특히, 상기 오스테나이트 안정화를 통한 비자성 특성 향상을 위해서는 질소를 0.01% 이상 첨가하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 나머지 성분은 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물이다. 다만, 통상의 철강 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 철강제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.

상술한 조성을 가지는 본 발명의 강재는 오스테나이트가 주상이며, 상기 오스테나이트는 면적분율로 95% 이상 포함되는 것이 바람직한 것으로서, 상술한 조성을 만족할 경우 종래 강재의 문제점인 입계 탄화물 석출을 억제하기 위해 급냉(수냉) 등을 실시하지 않아도 목적하고자 하는 오스테나이트 조직 분율을 확보할 수 있게 된다. 즉, 냉각속도에 의존성의 거의 없이 목적하는 미세조직을 강재 내부에 형성시킬 수 있으며 이로 인해 높은 연성 및 내마모성을 얻을 수 있다. 또한, 상기 범위의 크롬 첨가를 통해 내식성을 향상시킬 수 있으며 고용강화를 통해 강도를 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 고망간강은 20%의 인장변형시에 투자율이 1.01 이하인 것이 보다 바람직하다. 본 발명은 오스테나이트를 안정적으로 확보하여 비자성 특성을 향상시킨 것으로서, 특히 질소의 첨가를 통해 20%의 인장변형시에도 투자율이 매우 낮게 나타나도록 함으로써 우수한 비자성 특성을 얻을 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 성분계를 만족하는 슬라브를 통상적인 강재의 제조방법에 따라 제조될 수 있고, 일례로 상기 슬라브를 재가열한 후 조압연 및 사상압연 후 냉각하여 제조되는 것이 바람직하다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명하지만, 이는 본 발명의 보다 완전한 설명을 위한 것이고, 하기 개별실시예에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다.

( 실시예 )

아래 표 1 및 표4에 기재된 성분계 및 조성범위를 만족하는 슬라브를 일련의 열간압연 및 냉각 공정을 통해 제조한 후 미세조직, 연신율, 강도, 투자율 등을 측정하여 아래 표2에 나타내었고, 침지실험에 의한 부식속도 시험 결과는 아래 표 3에 나타내었으며, 마모실험에 의한 시편의 무게 감소량은 아래 표4에 나타내었다.

구분(중량%)	C	Mn	Cu	Cr	Ti	Nb	N	33.5C+Mn	33.5C-Mn
발명예 1	0.63	10.25	1.12	1.5	-	-	-	31	11
발명예 2	0.93	11.05	1.34	1.47	-	-	-	42	20
발명예 3	0.83	9.92	1.28	0.98	-	-	-	38	18
발명예 4	0.92	12.01	0.71	1.23	-	-	-	43	19
발명예 5	0.6	14.25	0.26	5.07	-	-	-	34	6
발명예 6	0.72	12.54	2.35	2.07	-	-	-	37	12
발명예 7	0.79	11.2	1.38	2.53	0.014	0.02		38	15
발명예 8	0.82	10.95	0.95	3.15	0.016	0.02		38	17
발명예 9	0.64	12.12	1.37	1.85	0.015	0.018	0.13	34	9
비교예 1	0.39	9.94	-	-	-	-	-	23	3
비교예 2	0.9	10	-	-	-	-	-	40	20
비교예 3	0.2	17	-	-	-	-	-	24	-10.3
비교예 4	1.2	10	-	-	-	-	-	50	30
비교예 5	0.9	10	3.5	-	-	-	-	40	20
비교예 6	0.9	10.1	1.25	10	-	-	-	40	20
비교예 7	0.05	19	-	-	-	-	-	21	-17
비교예 8	0.02	17	0.5	1.2	-	-	-	18	-16

구분	오스테나이트 분율 (면적%)	연신율 (%)	항복강도 (MPa)	투자율 (변형전)	투자율 (20% 인장변형후)
발명예 1	99	25.7	395	1.002	1.01
발명예 2	99	28.7	402	1.002	1.01
발명예 3	99	28.4	386	1.002	1.01
발명예 4	99	27.6	392	1.001	1.009
발명예 5	99	35.6	472	1.001	1.009
발명예 6	100	37.2	630	1.002	1.002
발명예 7	99	28.1	592	1.002	1.01
발명예 8	99	30.6	605	1.002	1.01
발명예 9	99	32.2	577	1.001	1.003
비교예 1	65	4	336	5 이상	측정불가
비교예 2	78	4.6	352	1.001	측정불가
비교예 3	68	32	303	1.002	5 이상
비교예 4	72	4.3	358	1.002	측정불가
비교예 5	측정불가	측정불가	측정불가	측정불가	측정불가
비교예 6	72	3.8	520	1.002	측정불가
비교예 7	41	31	297	1.002	5 이상
비교예 8	38	27	312	1.002	5 이상

구분	부식속도 (mm/year)
구분	3.5% NaCl, 50℃, 2주	0.05M H₂SO₄, 2주
발명예 1	0.12	0.42
발명예 2	0.11	0.41
발명예 3	0.12	0.42
발명예 4	0.12	0.42
발명예 5	0.06	0.33
발명예 6	0.06	0.35
발명예 7	0.09	0.40
발명예 8	0.07	0.37
발명예 9	0.11	0.43
비교예 1	0.14	0.48
비교예 2	0.16	0.48
비교예 3	0.15	0.47
비교예 4	0.16	0.48
비교예 5	측정불가	측정불가
비교예 6	0.03	0.27
비교예 7	0.15	0.45
비교예 8	0.14	0.43

구분(중량%)	C	Mn	Si	Ni	Cu	Cr	Ti	Nb	N	무게감소(g)
발명예 1	0.63	10.25	-	-	1.12	1.5	-	-	-	0.65
발명예 2	0.93	11.05	-	-	1.34	1.47	-	-	-	0.59
발명예 3	0.83	9.92	-	-	1.28	0.98	-	-	-	0.58
발명예 4	0.92	12.01	-	-	0.71	1.23	-	-	-	0.57
발명예 5	0.6	14.25	-	-	0.26	5.07	-	-	-	0.61
발명예 6	0.72	12.54	-	-	2.35	2.07	-	-	-	0.54
발명예 7	0.79	11.2	-	-	1.38	2.53	0.014	0.02	-	0.57
발명예 8	0.82	10.95	-	-	0.95	3.15	0.016	0.02	-	0.58
발명예 9	0.64	12.12	-	-	1.37	1.85	0.015	0.018	0.13	0.62
비교예 9	0.45	0.6	0.25	-	-	-	-	-	-	0.75
비교예 10	0.066	1.5	0.2	0.15	-	0.1	0.012	0.04	-	1.32
비교예 11	0.36	1.5	0.26	-	-	0.2	0.011	0.012	-	0.9
비교예 12	0.9	12	0.5	-	-	-	-	-	-	0.59

발명예 1 내지 9는 본 발명에서 제어하는 성분계 및 조성범위를 만족하는 강종으로서, 서냉에 의해서도 입계 탄화물 형성에 의한 물성의 열화가 없는 것으로 분석할 수 있다. 구체적으로 오스테나이트 분율이 99면적% 이상으로 나타나 20% 인장변형 후에도 투자율이 안정적으로 유지되어 비자성 특성이 우수하고, 연신율 및 항복강도도 우수하였으며, Cr 첨가에 의해 부식속도도 느려 내식성 확보도 가능하였고, 마모실험에서 무게 감도도 적어 내마모성도 우수함을 확인할 수 있었다. 특히, 발명예 6은 Cu를 2% 이상으로 보다 바람직하게 첨가하여 상기 효과가 보다 우수함을 알 수 있다. 또한, 발명에 7, 8 및 9는 Ti, Nb를 더 첨가하여 항복강도가 보다 향상되었음을 확인할 수 있다.

이에 반해, 비교예 1은 33.5C+Mn의 값이 23으로서 본 발명에서 제어하는 범위에 해당하지 않으며, 오스테나이트 안정화 원소인 탄소의 함량이 부족하여 이로 인한 다량의 마르텐사이트 형성으로 목표하는 오스테나이트 조직 및 연신율을 얻을 수 없었다.

또한, 비교예 2는 망간 및 탄소의 함량은 본 발명에서 제어하는 범위에 해당하지만, 구리 미첨가로 인해 다량의 탄화물이 결정립계를 따라 형성됨으로써 오스테나이트가 95% 미만으로 형성되어 목표하는 미세조직 및 연신율을 얻을 수 없었음을 확인할 수 있다.

또한, 비교예 3은 33.5C+Mn의 값이 24로서 본 발명에서 제어하는 범위에 해당하지 않으며, 특히, 망간의 함량이 높아 이로 인한 준안정상인 입실런 마르텐사이트가 형성되어 목표하는 면적분율의 오스테나이트 조직을 얻을 수 없다. 준안정상인 입실런 마르텐사이트는 이후 변형 시 쉽게 마르텐사이트로 유기변태하여 20% 인장변형 후 투자율이 매우 높게 나타나 비자성 특성이 좋지 못함을 확인할 수 있다.

또한, 비교예 4는 33.5C-Mn의 값이 30으로 본 발명에서 제어하는 범위에 해당하지 않으며, 특히 탄소의 과도한 첨가로 인해 입계에 네트웍 형태의 탄화물이 형성되어 오스테나이트가 95% 미만으로 생성됨으로써 목표하는 미세조직을 얻을 수 없었고, 이에 따라 연신율이 매우 낮게 나타났다.

또한, 비교예 5는 망간 및 탄소의 함량은 본 발명에서 제어하는 범위에 해당하지만, 구리가 본 발명이 제어하는 범위 이상으로 첨가되어 재료의 열간가공성이 급격히 열화됨으로써 열간가공시 심한 크랙이 발생하여 건전한 압연재를 얻을 수 없었고, 이에 따라 각 실험을 통한 측정이 불가한 상태였다.

또한, 비교예 6은 망간 및 탄소의 함량은 본 발명에서 제어하는 범위에 해당하지만 크롬의 함량이 본 발명이 제어하는 범위 이상으로 첨가되어 입계를 따라 크롬 탄화물이 석출하여 목표로 하는 분율의 오스테나이트를 얻을 수 없으며, 이에 따라 연성이 열화되었음을 확인할 수 있다.

또한, 비교예 7 및 8은 33.5C+Mn값이 각각 21 및 18로서 본 발명의 범위를 벗어나 있으며, 특히 망간의 함량이 높고 탄소의 함량이 낮아 준안정상인 입실런 마르텐사이트가 과도하게 형성되어 오스테나이트 분율이 매우 낮게 나타났다. 이에 따라 인장변형시 쉽게 강자성 조직인 알파 마르텐사이트로 유기변태하여 투자율을 증가시킴으로써 비자성 특성이 좋지 못함을 확인할 수 있다.

또한, 비교예 9는 일반 기계구조용 탄소강인 AISI1045 강재의 조성을 가진 것인데, Mn의 함량이 매우 낮고 Cu도 첨가되지 않았기 때문에, 마모실험에 따른 시편의 무게 감소량은 0.75g으로서, 발명예에 비해 상대적으로 마모량이 많음을 확인할 수 있다.

또한, 비교예 10은 API X70급 강재의 조성을 가진 것으로서, 마찬가지로 Mn의 함량이 매우 낮고 Cu도 첨가되지 않았기 때문에 시편의 무게 감소량이 1g를 넘어 내마모성이 매우 좋지 못함을 확인할 수 있다.

또한, 비교예 11은 API K55급 강재의 조성을 가진 것으로서, 마찬가지로 Mn의 함량이 매우 낮고 Cu도 첨가되지 않았기 때문에, 시편의 무게 감소량이 0.9g으로 내마모성이 매우 좋지 못했음을 확인할 수 있다.

또한, 비교예 12는 내마모강으로 널리 사용되고 있는 고망간 오스테나이트계 해드필드강이며, 충분한 C 및 Mn의 함량에 의해 마모 시험에 따른 무게감소는 0.59g으로 우수한 내마모 특성을 나타내고 있다. 그러나, 이는 Cu가 첨가되지 않아 탄화물 형성 억제가 용이하지 않고, 이를 억제하기 위해서는 고온에서 장시간 오스테나이트화 처리 후 수냉을 실시하여 제작해야 하므로, 적용 강재의 두께에 제한이 있고 용접 구조물에는 적용하기 어려운 점 등의 강재 제작에 많은 제약이 따르고 있다. 또한, Cr이 첨가되지 않아 본 발명이 목표하는 내식성을 확보할 수 없다.

도 2는 상기 발명예 5에 따라 제조된 강판의 미세조직 사진을 나타낸 것으로, 거의 모든 조직이 오스테나이트로 나타나, 본 발명의 성분계 및 조성범위 제어에 의해 오스테나이트 안정화가 효과적으로 가능했음을 확인할 수 있다.

Claims

중량%로, 망간(Mn): 8~15%, 구리(Cu): 3% 이하(0%는 제외), 크롬(Cr): 8% 이하(0%는 제외)를 포함하고, 탄소(C)의 함량은 33.5C+Mn≥25 및 33.5C-Mn≤23을 만족하며, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 내식성 및 내마모성이 우수한 고연성 강재.
청구항 1에 있어서,
중량%로, 티타늄(Ti): 0.05% 이하(0%는 제외) 및 니오븀(Nb): 0.1% 이하(0%는 제외)를 더 포함하는 내식성 및 내마모성이 우수한 고연성 강재.
청구항 2에 있어서,
중량%로, 질소(N): 0.002~0.2%를 더 포함하는 내식성 및 내마모성이 우수한 고연성 강재.
청구항 1 내지 3중 어느 한 항에 있어서,
상기 고연성 강재의 미세조직은 오스테나이트가 95면적% 이상인 내식성 및 내마모성이 우수한 고연성 강재.
청구항 4에 있어서,
상기 고연성 강재는 20%의 인장변형시에 투자율이 1.0 이상 1.01 이하인 내식성 및 내마모성이 우수한 고연성 강재.