KR101377251B1 - C+N austenitic stainless steel having good low-temperature toughness and a fabrication method or the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 15 내지 20 중량%의 크롬(Cr); 8 내지 12 중량%의 망간(Mn); 3 중량% 이하의 니켈(Ni); 0.5 내지 1.0 중량%의 탄소(C)와 질소(N)의 총 함량(C+N); 잔부(殘部)인 철(Fe); 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 질소(N)에 대한 상기 탄소(C)의 비율(C/N비)은 0.5 내지 1.5인 것을 특징으로 하는 탄질소 복합첨가 오스테나이트계 스테인리스강에 관한 것으로, 니켈의 함량은 최소화하면서 강도, 연성 및 공식저항성을 만족하면서, 이와 동시에 우수한 저온인성 특성을 갖는 오스테나이트계 스테인리스강을 제공할 수 있다.The present invention is 15 to 20% by weight of chromium (Cr); 8-12 wt.% Manganese (Mn); 3 wt% or less nickel (Ni); 0.5 to 1.0% by weight of the total content of carbon (C) and nitrogen (N) (C + N); Iron (Fe) which is a remainder; And other unavoidable impurities, and the ratio (C / N ratio) of the carbon (C) to the nitrogen (N) is 0.5 to 1.5. It is possible to provide an austenitic stainless steel having excellent low temperature toughness while satisfying strength, ductility and formula resistance while minimizing the content of nickel.
Description
본 발명은 저온인성이 우수한 탄질소 복합첨가 오스테나이트계 스테인리스강 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a carbon-nitrogen composite additive austenitic stainless steel excellent in low temperature toughness and a method of manufacturing the same.
일반적으로 탄소강은 다양한 가공열처리공정을 이용한 상변태 및 가공열처리를 통해 우수한 강도, 연성의 조합을 구현하고 있다.In general, carbon steel implements a combination of strength and ductility through phase transformation and processing heat treatment using various processing heat treatment processes.
하지만, 오스테나이트계 스테인리스강은 상기 탄소강과는 달리 열처리에 의한 특성향상을 기대하기 어렵기 때문에 강의 제반특성 향상을 주로 합금원소 첨가에 의존하고 있다.However, austenitic stainless steels, unlike the carbon steels, cannot be expected to improve their properties due to heat treatment, and thus, they mainly rely on the addition of alloying elements to improve the overall characteristics of the steel.
기존의 연구 또는 발명으로 보고된 오스테나이트계 스테인리스강은 대부분 중량%로 16~20% 크롬(Cr), 6~12% 니켈(Ni), 0~2% 몰리브덴(Mo) 및 0.03~0.15% 탄소(C)를 함유함으로써, 인장강도 500~600 MPa, 연신율 40% 수준의 기계적 특성을 구현하고 있다.Most austenitic stainless steels reported in previous studies or inventions are 16% to 20% chromium (Cr), 6 to 12% nickel (Ni), 0 to 2% molybdenum (Mo) and 0.03 to 0.15% carbon by weight. By containing (C), mechanical properties with a tensile strength of 500 to 600 MPa and an elongation of 40% are realized.
이때, 상기 합금원소 중 니켈(Ni)은 효율적인 오스테나이트 안정화 원소이며 가공성 향상에도 기여하는 장점이 있어서 전체 수급량의 65% 이상이 오스테나이트계 스테인리스강의 합금원소로 사용되고 있다.At this time, nickel (Ni) of the alloy element is an efficient austenite stabilizing element and has the advantage of contributing to the improvement of workability, more than 65% of the total supply and demand is used as an alloy element of austenitic stainless steel.
하지만, 상기 니켈(Ni)의 가격은 2001년부터 6년간 700% 이상 상승하였고, 특히 2007년에 1년간 2배 이상 폭등하여, 니켈 가격이 스테인리스강의 원가를 책정하는 주요 지표로 작용하고 있다.However, the price of nickel (Ni) has increased by more than 700% for six years since 2001, in particular doubled over one year in 2007, the nickel price is acting as a major index for the cost of stainless steel.
또한, 상기 니켈(Ni)은 상술한 경제성 측면 이외에 인체 알러지(allergy)를 유발하며, 재활용시 유해가스를 배출하는 등 인체 및 환경친화성에 역행하는 문제점이 제기되고 있는 실정이다.In addition, the nickel (Ni) in addition to the above-described economic aspects, causing allergy to the human body (allergy), it is a situation that poses a problem against the human body and environmental friendliness, such as discharge of harmful gases during recycling.
이에 따라, 최근 니켈(Ni) 함량이 높은 기존의 스테인리스강이 가지는 여러 문제점을 해결하고자 개발된 새로운 스테인리스강으로, STS 200계 합금으로 알려진 Fe-Cr-Mn계 합금과, 합금원소로서 질소가 가지는 장점을 적극 활용하여 제반특성을 향상시킨 고질소 스테인리스강이 있다.Accordingly, the new stainless steel, which was recently developed to solve various problems of the existing stainless steel having high nickel (Ni) content, is a Fe-Cr-Mn-based alloy known as STS 200-based alloy, and nitrogen as an alloying element. There is a high nitrogen stainless steel that utilizes the advantages to improve the overall characteristics.
상기 질소는 강력한 오스테나이트 안정화 원소이며, 고용강화 효과가 크고, 강도증가에 수반된 연성감소가 적고, 공식저항성을 포함한 부식저항성을 향상시키는 등의 여러 장점이 있다. 종래에는 철강재료 내에 질소를 안정적으로 확보하기 위한 제조공정상의 어려움 때문에 고질소강의 개발이 활발히 진행되지 못했지만, 최근 질소분위기 하에서의 가압유도용해, PESR(pressurized electroslag remelting), 분말야금법, 고상질화법 등 다양한 제조공정기술의 발전에 힘입어 많은 연구개발이 진행되고 있다.The nitrogen is a strong austenite stabilizing element, has a large solid solution strengthening effect, less ductility decrease accompanying strength increase, and has various advantages such as improving corrosion resistance including formal resistance. Conventionally, development of high nitrogen steel has not been actively progressed due to difficulties in manufacturing process to secure nitrogen in steel material. However, in recent years, pressure induction melting under nitrogen atmosphere, PESR (pressurized electroslag remelting), powder metallurgy, solid phase nitriding, etc. Thanks to the development of various manufacturing process technologies, many research and developments are underway.
하지만, 고질소강의 범용화에 있어 가장 큰 장애요인은 고가의 설비와 복잡한 제조공정이 요구되는 가압유도용해 또는 PESR과 같은 특수한 제조공정을 거쳐야 한다는 점이다.However, the biggest obstacle to the generalization of high nitrogen steels is that they have to go through special manufacturing processes such as pressure induction melting or PESR which require expensive equipment and complicated manufacturing processes.
보다 구체적으로, 상기한 가압공정의 경우 액상상태에서 높은 질소함량을 확보함과 동시에 응고시 질소고용도를 급격히 감소시키는 델타 페라이트 구간을 최소화할 수 있다는 장점이 있어 대형 고질소강 주괴 제조에 반드시 필요하지만, 기존 스테인리스강 제조에 이용되었던 제조공정 설비를 개조하거나 새로운 설비도입이 불가피하기 때문에 상업화에는 여러 문제점이 제기되었다.More specifically, in the pressurization process, it is necessary to secure a high nitrogen content in a liquid state and at the same time minimize the delta ferrite section which rapidly reduces the nitrogen utilization during solidification. However, many problems have arisen in the commercialization because it is inevitable to remodel the manufacturing process equipment or introduce new equipment.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 최근 베른스(H. Berns)그룹은 국제특허 PCT/EP/008960에서 니켈(Ni)의 사용을 최소로 사용하고, 크롬(Cr) 16~21 중량%, 망간(Mn) 16~21 중량%, 몰리브덴(Mo) 0.5~2 중량%, 총 탄소(C) 및 질소(N) 0.8 중량% 이상을 포함하는 오스테나이트계 스테인리스강을 발표한 바 있으나, 이 역시 망간(Mn)의 비율이 높아 공식저항성이 낮은 문제가 있다.In order to solve this problem, H. Berns Group recently used nickel (Ni) in the international patent PCT / EP / 008960 to the minimum, and 16 to 21 wt% of chromium (Cr) and manganese (Mn). ) Austenitic stainless steels containing 16 to 21 wt%, molybdenum (Mo) 0.5 to 2 wt%, and total carbon (C) and nitrogen (N) 0.8 wt% or more. There is a problem that the formula resistance is low due to the high ratio of.
한편, 스테인리스강이 주로 사용되는 조선용이나 해양구조용, 강관용 강들의 사용 환경이 점차 가혹해짐에 따라 저온에서도 구조적인 안전성을 확보하기 위하여 우수한 저온인성에 대한 요구가 커지고 있다.On the other hand, as the use environment of shipbuilding, marine structural, steel pipe steels are mainly used stainless steel is increasing the demand for excellent low-temperature toughness to ensure structural safety even at low temperatures.
하지만, 이러한 강도, 연성, 공식저항성을 만족하면서, 이와 동시에 우수한 저온인성 특성을 갖는 스테인리스강은 개발이 필요한 실정이며, 따라서, 현재 오스테나이트계 스테인리스강 분야는 강도, 연성, 내식성 및 저온인성 등 우수한 특성을 확보하는 것이 중요하며, 또한, 이외에 고가의 합금원소 첨가를 극소화하거나 다른 원소로 대체하여 제조원가 면에서 우위를 점하는 것이 합금개발에 있어 중요한 기술적 과제에 해당한다.However, the development of stainless steel that satisfies such strength, ductility, and formal resistance, and at the same time, has excellent low temperature toughness, requires development. Therefore, the field of austenitic stainless steel has excellent strength, ductility, corrosion resistance and low temperature toughness. It is important to secure the characteristics, and in addition, minimizing the addition of expensive alloying elements or replacing them with other elements is an important technical problem in the development of alloys.
본 발명은 상기와 같은 기술적 문제점을 해결하기 위한 것으로, 강도, 연성, 공식저항성을 만족하면서, 이와 동시에 우수한 저온인성 특성을 갖는 스테인리스강을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above technical problems, and to provide a stainless steel having excellent low-temperature toughness while satisfying strength, ductility, and formula resistance.
또한, 강도, 연성, 내식성 및 저온인성 등 우수한 특성을 확보하면서, 경제성이 우수한 스테인리스강을 제공하는 것을 목적으로 한다.Moreover, it aims at providing the stainless steel which is excellent in economy, while ensuring the outstanding characteristic, such as strength, ductility, corrosion resistance, and low temperature toughness.
본 발명의 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems which are not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 지적된 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 15 내지 20 중량%의 크롬(Cr); 8 내지 12 중량%의 망간(Mn); 3 중량% 이하의 니켈(Ni); 0.5 내지 1.0 중량%의 탄소(C)와 질소(N)의 총 함량(C+N); 잔부(殘部)인 철(Fe); 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 질소(N)에 대한 상기 탄소(C)의 비율(C/N비)은 0.5 내지 1.5인 것을 특징으로 하는 탄질소 복합첨가 오스테나이트계 스테인리스강을 제공한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is 15 to 20% by weight of chromium (Cr); 8-12 wt.% Manganese (Mn); 3 wt% or less nickel (Ni); 0.5 to 1.0% by weight of the total content of carbon (C) and nitrogen (N) (C + N); Iron (Fe) which is a remainder; And other unavoidable impurities, and the ratio (C / N ratio) of the carbon (C) to the nitrogen (N) is 0.5 to 1.5.
또한, 본 발명은 상기 질소(N)에 대한 상기 탄소(C)의 비율(C/N비)은 0.5 내지 1.0인 것을 특징으로 하는 탄질소 복합첨가 오스테나이트계 스테인리스강을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a carbon nitrogen composite austenitic stainless steel, characterized in that the ratio (C / N ratio) of the carbon (C) to the nitrogen (N) is 0.5 to 1.0.
또한, 본 발명은 탄질소 복합첨가 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법에 있어서, 모합금을 진공용해로에 장입하는 모합금장입단계; 상기 모합금이 장입된 진공용해로를 진공 상태로 유지하는 진공유지단계; 상기 진공용해로를 가열하여 모합금을 용융하는 모합금용융단계; 상기 진공용해로 내부에 질소가스를 주입하는 질소함량조정단계; 용융된 모합금을 교반하는 용융합금교반단계; 상기 진공용해로 내부에서 교반된 용융합금을 출탕하여 주괴를 형성하는 주괴형성단계; 형성된 주괴를 열간 압연하는 단계; 및 열간 압연된 스테인리스강을 수냉 처리하는 단계를 포함하고, 상기 탄질소 복합첨가 오스테나이트계 스테인리스강은, 15 내지 20 중량%의 크롬(Cr); 8 내지 12 중량%의 망간(Mn); 3 중량% 이하의 니켈(Ni); 0.5 내지 1.0 중량%의 탄소(C)와 질소(N)의 총 함량(C+N); 잔부(殘部)인 철(Fe); 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 질소(N)에 대한 상기 탄소(C)의 비율(C/N비)은 0.5 내지 1.5인 것을 특징으로 하는 탄질소 복합첨가 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention is a method for producing a carbon-nitrogen composite addition austenitic stainless steel, the mother alloy charging step of charging the master alloy in a vacuum melting furnace; A vacuum holding step of keeping the vacuum melting furnace charged with the mother alloy in a vacuum state; A mother alloy melting step of heating the vacuum melting furnace to melt the parent alloy; A nitrogen content adjusting step of injecting nitrogen gas into the vacuum melting furnace; A molten alloy agitating step of agitating the molten parent alloy; An ingot forming step of tapping the molten alloy stirred inside the vacuum melting furnace to form an ingot; Hot rolling the formed ingot; And water-cooling the hot rolled stainless steel, wherein the carbon-nitrogen composite additive austenitic stainless steel comprises 15 to 20 wt% of chromium (Cr); 8-12 wt.% Manganese (Mn); 3 wt% or less nickel (Ni); 0.5 to 1.0% by weight of the total content of carbon (C) and nitrogen (N) (C + N); Iron (Fe) which is a remainder; And other unavoidable impurities, and the ratio (C / N ratio) of the carbon (C) to the nitrogen (N) is 0.5 to 1.5. do.
또한, 본 발명은 상기 질소(N)에 대한 상기 탄소(C)의 비율(C/N비)은 0.5 내지 1.0인 것을 특징으로 하는 탄질소 복합첨가 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method for producing a carbon-nitrogen composite composite austenitic stainless steel, characterized in that the ratio (C / N ratio) of the carbon (C) to the nitrogen (N) is 0.5 to 1.0.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 상용 오스테나이트 스테인리스강 또는 종래 탄질소 복합첨가 오스테나이트계 스테인리스강보다 니켈의 함량은 최소화하면서 강도, 연성 및 공식저항성을 만족하면서, 이와 동시에 우수한 저온인성 특성을 갖는 오스테나이트계 스테인리스강을 제공할 수 있다.According to the present invention as described above, while satisfying the strength, ductility and formula resistance while minimizing the content of nickel than commercially available austenitic stainless steel or conventional carbon-nitrogen mixed austenitic stainless steel, while having excellent low-temperature toughness characteristics Austenitic stainless steels can be provided.
또한, 본 발명은 가압용해법을 배제한 상압용해법으로 제조가 가능하여 경제성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강을 제공할 수 있다.In addition, the present invention can be produced by the atmospheric pressure melting method excluding the pressure melting method can provide an austenitic stainless steel excellent in economic efficiency.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 탄질소 복합첨가 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 시험온도에 따른 충격 흡수에너지를 도시한 그래프이다.
도 3은 충격시험으로 파괴된 시편의 파면을 관찰한 SEM 사진이다.
도 4는 나노 이차이온 질량분석기(Nano-SIMS, secondary ion mass spectroscopy)를 이용한 탄소의 분포를 관찰할 결과를 도시한 사진이다.1A and 1B are flowcharts illustrating a method of manufacturing a carbon-nitrogen mixed carbonaceous austenitic stainless steel according to the present invention.
2 is a graph showing the shock absorption energy according to the test temperature.
3 is a SEM photograph of the wavefront of the specimen destroyed by the impact test.
Figure 4 is a photograph showing the results of observing the distribution of carbon using a nano secondary ion mass spectrometer (Nano-SIMS, secondary ion mass spectroscopy).
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims.
아래 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 상세히 설명한다. 도면에 관계없이 동일한 부재번호는 동일한 구성요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. &Quot; and / or "include each and every combination of one or more of the mentioned items. ≪ RTI ID = 0.0 >
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various components, it goes without saying that these components are not limited by these terms. These terms are used only to distinguish one component from another. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical scope of the present invention.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. The terms " comprises "and / or" comprising "used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements in addition to the stated element.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소와 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다. The terms spatially relative, "below", "beneath", "lower", "above", "upper" And can be used to easily describe a correlation between an element and other elements. Spatially relative terms should be understood in terms of the directions shown in the drawings, including the different directions of components at the time of use or operation. For example, when inverting an element shown in the figures, an element described as "below" or "beneath" of another element may be placed "above" another element . Thus, the exemplary term "below" can include both downward and upward directions. The components can also be oriented in different directions, so that spatially relative terms can be interpreted according to orientation.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명에 따른 탄질소 복합첨가 오스테나이트계 스테인리스강은, 15 내지 20 중량%의 크롬(Cr), 8 내지 12 중량%의 망간(Mn), 3 중량% 이하의 니켈(Ni), 0.5 내지 1.0 중량%의 탄소(C)와 질소(N)의 총 함량(C+N)과, 잔부(殘部)인 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 이때, 상기 질소(N)에 대한 상기 탄소(C)의 비율(C/N비)은 0.5 내지 1.5인 것을 특징으로 한다. 또한, 보다 바람직하게 상기 질소(N)에 대한 상기 탄소(C)의 비율(C/N비)은 0.5 내지 1.0인 것을 특징으로 한다.First, the carbon-nitrogen mixed austenitic stainless steel according to the present invention is 15 to 20% by weight of chromium (Cr), 8 to 12% by weight of manganese (Mn), 3% by weight or less of nickel (Ni), 0.5 To 1.0% by weight of the total content of carbon (C) and nitrogen (N) (C + N) and the balance of iron (Fe) and other unavoidable impurities, wherein The ratio (C / N ratio) of the carbon (C) is characterized in that 0.5 to 1.5. More preferably, the ratio (C / N ratio) of the carbon (C) to the nitrogen (N) is 0.5 to 1.0.
이하에서는 상기 본 발명에 따른 탄질소 복합첨가 오스테나이트계 스테인리스강의 구성에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter will be described in more detail with respect to the configuration of the carbon-nitrogen-carbon composite addition austenitic stainless steel according to the present invention.
먼저, 상기 크롬(Cr)은 스테인리스강에 요구되는 내식성 확보를 위해 필수적인 합금원소이며, 대부분 오스테나이트 스테인리스강에 15 중량% 이상 첨가된다. 그러나 크롬(Cr)이 과잉 첨가될 경우, 응고 후 과다한 델타 페라이트가 잔존하거나, 열처리 시 여러 종류의 유해한 제2 석출상의 생성을 촉진시켜 스테인리스강의 내식성과 가공성을 저하시킨다. 따라서 상기 스테인리스강에서는 크롬(Cr)의 함량은 15 내지 20 중량%인 것이 바람직하다. First, the chromium (Cr) is an essential alloy element to secure the corrosion resistance required for stainless steel, mostly austenite 15 weight percent or more is added to stainless steel. However, when chromium (Cr) is added in excess, excessive delta ferrite remains after solidification, or promotes the generation of various harmful second precipitated phases during heat treatment, thereby deteriorating the corrosion resistance and workability of stainless steel. Therefore, in the stainless steel, the content of chromium (Cr) is preferably 15 to 20% by weight.
다음으로, 상기 망간(Mn)은 고가의 니켈(Ni)을 대체할 수 있는 오스테나이트 안정화 원소로서, 스테인리스강에 첨가되어 질소고용도를 증가시키며 재료의 강도를 증가시키는 역할을 수행한다. 그러나 망간(Mn)이 과잉 첨가될 경우, 불순물 원소인 황(S)이나 산소(O)와 결합하여 망간황화물(MnS)이나 망간산화물(MnO) 등 비금속 개재물을 형성한다. 이때 생성된 비금속 개재물이 주된 공식발생처로 작용하여 오스테나이트계 스테인리스강의 공식저항성을 저하시키기 때문에 그 함량을 8 내지 12 중량% 범위인 것이 바람직하다. Next, the manganese (Mn) is an austenite stabilizing element that can replace expensive nickel (Ni), it is added to stainless steel serves to increase the nitrogen utilization and increase the strength of the material. However, when manganese (Mn) is excessively added, nonmetallic inclusions such as manganese sulfide (MnS) and manganese oxide (MnO) are formed by combining with sulfur (S) or oxygen (O), which are impurity elements. At this time, since the non-metallic inclusions act as a main formula generator to lower the formal resistance of the austenitic stainless steel, the content is preferably in the range of 8 to 12 wt%.
즉, 상기 망간은 종래 베른스 그룹에서 발표한(PCT/EP/008960) 스테인리스강에 포함된 망간의 함량(16 내지 21 중량%)보다 낮아, 본 발명에 따른 스테인리스강의 공식저항성을 향상시킬 수 있다. That is, the manganese is lower than the content of manganese (16 to 21% by weight) contained in the conventional stainless steel (PCT / EP / 008960) released by Berns Group, it is possible to improve the official resistance of the stainless steel according to the present invention .
다음으로, 상기 니켈(Ni)은 오스테나이트 안정화능은 크지만, 고가이며 환경 및 인체에 유해한 원소이기 때문에 첨가량을 최소화하는 것이 바람직하다.Next, the nickel (Ni) has a high austenite stabilizing ability, but it is preferable to minimize the amount of addition because it is expensive and harmful elements to the environment and human body.
하지만, 오스테나이트계 스테인리스강에 니켈(Ni)이 소량 첨가될 경우 열간 및 냉간 가공성을 향상시키고 액상으로부터의 응고 시 델타페라이트 형성을 억제시키는 능력을 갖게 되므로, 소량 첨가되는 것이 바람직하며, 다만, 상술한 바와 같이, 니켈의 함량은 최소화하는 것이 바람직하므로, 니켈(Ni) 첨가량은 3 중량% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.However, when a small amount of nickel (Ni) is added to the austenitic stainless steel, it has the ability to improve hot and cold workability and to suppress delta ferrite formation during solidification from the liquid phase. As described above, since the content of nickel is preferably minimized, the amount of nickel (Ni) added is preferably limited to 3% by weight or less.
다음으로, 상기 질소(N)는 탄소(C) 및 망간(Mn)과 함께 오스테나이트 안정화 원소로서 상술된 문제점을 지닌 니켈(Ni)을 대체할 목적으로 첨가되며, 또한 연성의 큰 저하없이 강도를 증가시키고 공식저항성을 포함한 내식성을 높이기 위한 원소이다. 이러한 효과를 위해 질소는 0.3 중량% 이상 사용되는 것이 바람직하다.Next, the nitrogen (N) is added together with carbon (C) and manganese (Mn) for the purpose of replacing nickel (Ni) having the above-mentioned problems as the austenite stabilizing element, and also increasing the strength without a great decrease in ductility. It is an element to increase corrosion resistance including increase in formal resistance. Nitrogen is preferably used at least 0.3% by weight for this effect.
하지만 질소(N)가 과잉 첨가될 경우 연성을 감소시킬 뿐만 아니라 취성을 일으키는 문제점이 있으므로, 후술할 바와 같이, 탄소(C)와 질소(N)의 총함량(C+N)을 제한하는 것이 바람직하다.However, when nitrogen (N) is excessively added, it not only reduces ductility but also causes brittleness. As will be described later, it is preferable to limit the total content (C + N) of carbon (C) and nitrogen (N). Do.
다음으로, 상기 탄소(C)는 질소(N)와 마찬가지로 오스테나이트 안정화를 목적으로 첨가되며, 고용강화 효과를 통해 스테인리스강의 강도를 향상시키는 역할을 수행한다. 다만 탄소(C)가 과잉 첨가될 경우 기계적 특성(대표적으로 인성)이 저하되며, M23C6, M6C 등 탄화물을 입계에 생성시켜 오스테나이트계 스테인리스강의 예민화(sensitization)를 촉진하여 결과적으로 내식성을 저하시키게 된다.Next, the carbon (C) is added for the purpose of stabilizing austenite like nitrogen (N), and serves to improve the strength of stainless steel through a solid solution strengthening effect. However, when carbon (C) is excessively added, mechanical properties (typically toughness) are degraded, and carbides such as M 23 C 6 and M 6 C are formed at grain boundaries to promote sensitization of austenitic stainless steels. This lowers the corrosion resistance.
이때, 본 발명의 탄질소 복합첨가 오스테나이트계 스테인리스강에는 탄소(C)와 질소(N)의 총함량(C+N)이 0.5 내지 1.0 중량%인 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the total content (C + N) of carbon (C) and nitrogen (N) is 0.5 to 1.0% by weight in the carbon-nitrogen composite-added austenitic stainless steel.
즉, 질소(N)는 합금원소로 첨가되어 오스테나이트 기지의 자유전자농도(free electron density)를 증가시키고, 이는 금속성 원자결합(metallic bonding)을 촉진시켜 오스테나이트 기지 내부에서 단범위 규칙도(short-range ordering)를 증가시키는 것으로 알려져 있다.In other words, nitrogen (N) is added as an alloying element to increase the free electron density of the austenite matrix, which promotes metallic bonding to short-range rule diagrams within the austenitic matrix. -range ordering).
질소첨가 시 발생하는 이러한 원자결합의 특수성 때문에 합금원소의 편석에 의한 유해한 제2상 생성을 억제함과 동시에 연성 및 내식성을 향상시키게 된다. 즉, 질소(N)의 첨가가 강의 제반 특성을 향상시키는 것에 대한 물리학적 근거는 자유전자농도 증가에 기인한 것이라고 말할 수 있다.Due to the specificity of the atomic bonds generated during nitrogen addition, it is possible to suppress the formation of harmful second phase due to segregation of alloying elements and to improve ductility and corrosion resistance. That is, the physical basis for the addition of nitrogen (N) to improve the overall characteristics of the steel can be said to be due to the increase in free electron concentration.
유사한 침입형 원소의 함량에서 탄소(C)첨가는 강의 자유전자농도에 큰 영향을 미치지 않는 반면, 질소(N)는 일정 함량범위에서 자유전자농도를 효과적으로 증가시키게 된다.In the content of similar invasive elements, carbon (C) addition does not significantly affect the free electron concentration of the steel, while nitrogen (N) effectively increases the free electron concentration in a certain content range.
그러나 탄소(C)와 질소(N)가 복합첨가된 경우, 두 원소의 시너지 효과 때문에 자유전자농도가 질소(N)를 단독으로 첨가했을 경우와 비교하여 훨씬 증가하며, 탄소(C)와 질소(N)의 총 함량(C+N)이 0.85 중량%에서 최대치를 나타내다가 다시 감소하게 된다.However, when carbon (C) and nitrogen (N) are combined, the free electron concentration is much higher than that of nitrogen (N) alone due to the synergistic effect of the two elements, and carbon (C) and nitrogen ( The total content of N) (C + N) reaches a maximum at 0.85% by weight and then decreases again.
따라서 본 발명에서는 상기된 물리학적 근거와 함께 탄소(C)와 질소(N)가 과잉첨가될 경우 발생하는 유해한 제2 석출상 생성을 방지하기 위해 합금원소로서 첨가되는 탄소(C)와 질소(N)의 총 함량(C+N)을 0.5 내지 1.0 중량% 범위로 제한하는 것이 바람직하다.Therefore, in the present invention, in addition to the above-described physical basis, carbon (C) and nitrogen (N) added as an alloying element to prevent the formation of harmful second precipitate phase which occurs when carbon (C) and nitrogen (N) are excessively added It is preferred to limit the total content (C + N) of the c) to a range from 0.5 to 1.0% by weight.
또한, 본 발명에서는 상기 질소(N)에 대한 상기 탄소(C)의 비율(C/N비)은 0.5 내지 1.5인 것을 특징으로 하며, 보다 바람직하게 상기 질소(N)에 대한 상기 탄소(C)의 비율(C/N비)은 0.5 내지 1.0인 것을 특징으로 한다.In the present invention, the ratio of the carbon (C) to the nitrogen (N) (C / N ratio) is characterized in that 0.5 to 1.5, more preferably the carbon (C) to the nitrogen (N) The ratio (C / N ratio) is characterized in that 0.5 to 1.0.
상기 질소(N)에 대한 상기 탄소(C)의 비율(C/N비)은 0.5 내지 1.5의 범위 밖인 경우, 연성-취성 천이온도가 높아, 저온인성이 우수하지 않으며, 또한, 상기 질소(N)에 대한 상기 탄소(C)의 비율(C/N비)은 0.5 내지 1.0인 경우, 연성-취성 천이온도가 낮아, 저온인성이 매우 우수하다.When the ratio (C / N ratio) of the carbon (C) to the nitrogen (N) is outside the range of 0.5 to 1.5, the ductile-brittle transition temperature is high, and the low temperature toughness is not excellent, and the nitrogen (N) When the ratio (C / N ratio) of the carbon (C) to the () is 0.5 to 1.0, the ductility-brittle transition temperature is low, very low temperature toughness.
이하에서는 본 발명에 따른 탄질소 복합첨가 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법에 대해 보다 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter will be described in more detail with respect to the method for producing a carbon-nitrogen carbon composite austenitic stainless steel according to the present invention.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 탄질소 복합첨가 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법을 도시한 흐름도이다.1A and 1B are flowcharts illustrating a method of manufacturing a carbon-nitrogen mixed carbonaceous austenitic stainless steel according to the present invention.
먼저, 도 1a를 참조하면, 본 발명에 따른 탄질소 복합첨가 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법은 전해철, Fe-50%Mn, Fe-60%Cr, Fe-58.8%Cr-6.6%N, 75.1%Mn-17.4%Fe-6.8%C을 포함하는 모합금을 진공용해로에 장입하는 모합금장입단계(S100), 상기 모합금이 장입된 진공용해로를 진공 상태로 유지하는 진공유지단계(S200), 상기 진공용해로를 가열하여 모합금을 용융하는 모합금용융단계(S300), 상기 진공용해로 내부에 질소가스를 주입하는 질소함량조정단계(S400), 용융된 모합금을 교반하는 용융합금교반단계(S500), 상기 진공용해로 내부에서 교반된 용융합금을 출탕하여 주괴를 형성하는 주괴형성단계(S600), 형성된 주괴를 열간 압연하는 단계(S700) 및 열간 압연된 합금을 수냉 처리하여 기계적 특성, 내식성에 유해한 탄화물의 석출을 억제하는 단계(S800)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. First, referring to Figure 1a, the method for producing a carbon-nitrogen-carbon composite austenitic stainless steel according to the present invention is electrolytic iron, Fe-50% Mn, Fe-60% Cr, Fe-58.8% Cr-6.6% N, 75.1% A mother alloy charging step of charging a mother alloy containing Mn-17.4% Fe-6.8% C in a vacuum melting furnace (S100), and a vacuum holding step (S200) of maintaining the vacuum melting furnace in which the mother alloy is loaded in a vacuum state. A mother alloy melting step of heating a vacuum melting furnace to melt the master alloy (S300), a nitrogen content adjusting step of injecting nitrogen gas into the vacuum melting furnace (S400), and a molten alloy stirring step of stirring the molten master alloy (S500). , Ingot forming step (S600) of tapping the molten alloy stirred inside the vacuum melting to form an ingot, hot rolling the formed ingot (S700) and water-cooling the hot rolled alloy to carbides harmful to mechanical properties and corrosion resistance Including the step (S800) to suppress the precipitation of It characterized by that.
다음으로, 도 1b를 참조하면, 상기 질소함량조정단계는 질소주입과정(S420) 및 압력조정과정(S400)을 포함할 수 있다.Next, referring to FIG. 1B, the nitrogen content adjusting step may include a nitrogen injection process S420 and a pressure adjustment process S400.
이때, 상기 진공유지단계는, 진공용해로 내부가 10-3torr 이하의 진공도를 갖도록 하는 과정일 수 있고, 상기 질소함량조정단계는, 상기 진공용해로 내부로 질소 가스를 주입하는 질소주입과정과, 상기 진공용해로 내부의 질소분압을 1기압으로 조정하는 압력조정과정으로 이루어질 수 있다.At this time, the vacuum holding step may be a process to have a vacuum degree of less than 10 -3 torr inside the vacuum melting, the nitrogen content adjusting step, the nitrogen injection process of injecting nitrogen gas into the vacuum melting, and The vacuum melting may be performed by a pressure adjusting process for adjusting the nitrogen partial pressure inside to 1 atm.
이와 같이 구성되는 본 발명에 따르면, 저렴한 제조 및 원재료 비용으로 높은 강도 및 내식성을 가지는 오스테나이트계 스테인리스 주조재, 단조재 또는 압연재 제조공정까지 다양하게 적용할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention configured as described above, there is an advantage that can be variously applied to austenitic stainless steel casting, forging or rolling material manufacturing process having high strength and corrosion resistance at low manufacturing and raw material cost.
이하, 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다. 단, 하기의 실시예 및 비교예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through Examples and Comparative Examples. However, the following Examples and Comparative Examples are merely illustrative of the present invention, the contents of the present invention is not limited by the following Examples.
[실시예 1 및 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2][Example 1 and Example 2, Comparative Example 1 and Comparative Example 2]
상기 실시예 1 및 실시예 2, 비교예 1 및 비교예 2에 따른 오스테나이트계 스테인리스강의 제조에 있어서, 융점이 높아 용해가 어려운 크롬(Cr)은 Fe-60%Cr 모합금을 이용하고, 증기압이 낮아 용해 시 fume 생성 및 편석의 우려가 있는 망간(Mn)은 Fe-50%Mn 모합금을 사용하였다.In the manufacture of the austenitic stainless steels according to Examples 1 and 2, Comparative Examples 1 and 2, chromium (Cr), which has a high melting point and is difficult to dissolve, uses a Fe-60% Cr mother alloy and vapor pressure. The low manganese (Mn), which may cause fume formation and segregation during melting, used a Fe-50% Mn mother alloy.
도 1a 및 도 1b에 나타낸 바와 같이, 하기 표 1의 성분비에 따라 상기 Fe-50%Mn, Fe-60%Cr, 전해철, 질소함량 제어를 위한 Fe-58.8%Cr-6.6%N 모합금, 탄소함량 제어를 위한 75.1%Mn-17.4%Fe-6.8%C 모합금을 선택적으로 진공용해로 내부에 장입하였다(S100). 이후, 진공용해로 내부가 10-3torr 이하의 진공도에 도달할 때까지 탈기한 후, 진공을 유지시키면서(S200) 상기 진공용해로를 가열하여 진공용해로에 장입된 모합금 및 전해철을 용융시켰다(S300). 상기 모합금 및 전해철이 용융되면, 상기 진공용해로 내부에 질소가스를 주입하고(S420) 진공용해로 내부 질소분압이 1(단, 비교예 1의 경우, 질소분압 2.5)기압이 되도록 압력을 조정하여(S440) 질소함량을 조정하였다(S400). 이후, 전자기 유도 교반을 통해 합금원소 편석을 제거하기 위하여 용융합금을 교반하였으며(S500), 상기 용융합금 교반단계(S500) 중 모합금 및 전해철이 용해되어 형성된 용탕의 온도가 1,450 ℃가 되면 진공용해로 내부에서 출탕하여 주괴를 형성하였다(S600). 형성된 주괴를 열간 압연을 통하여 판재나 관, 봉, 세선 등으로 제조하고(S700), 수냉 처리하여 기계적 특성, 내식성에 유해한 탄화물의 석출을 억제하였다(S800).As shown in Figure 1a and 1b, according to the component ratio of Table 1 below Fe-50% Mn, Fe-60% Cr, electrolytic iron, Fe-58.8% Cr-6.6% N master alloy, carbon for nitrogen content control A 75.1% Mn-17.4% Fe-6.8% C master alloy for content control was optionally charged inside by vacuum dissolution (S100). Then, after degassing until the inside reaches a vacuum degree of 10 -3 torr or less by vacuum melting, while maintaining the vacuum (S200), the vacuum melting furnace was heated to melt the mother alloy and the electrolytic iron charged in the vacuum melting furnace (S300). . When the master alloy and the electrolytic iron are melted, nitrogen gas is injected into the vacuum melting furnace (S420), and the pressure is adjusted so that the internal nitrogen partial pressure is 1 (in the case of Comparative Example 1, the nitrogen partial pressure is 2.5) by vacuum melting ( S440) The nitrogen content was adjusted (S400). Thereafter, the molten alloy was stirred to remove the alloy element segregation through electromagnetic induction stirring (S500), and when the molten alloy and the electrolytic iron were dissolved in the molten alloy stirring step (S500), the molten alloy was 1,450 ° C. Tapping from the inside to form an ingot (S600). The formed ingot was made of a plate, tube, rod, thin wire, etc. through hot rolling (S700), and water-cooled to inhibit precipitation of carbides harmful to mechanical properties and corrosion resistance (S800).
상기 표 1의 성분비에 따른 재료는 탄소의 함량이 다른 4 종류의 Fe-18Cr-10Mn-2Ni 합금이다. 상기 합금을 제조한 후, 이들 소재를 12 mm 두께로 열간압연하였다. 균일한 오스테나이트 단상 조직을 얻기 위하여 열역학 계산결과로부터 얻어진 평형 상태도에 기초하여 적절한 온도를 설정한 후 1100 내지 1230 ℃ 온도에서 30 분간 용체화 처리하였다. C 시편은 질소만 첨가되어 있는 HNS(High-nitrogen steel)이며, A, B, D 시편은 질소와 탄소가 모두 첨가된 HIA(High-interstitial alloy)이다.The material according to the component ratio of Table 1 is four kinds of Fe-18Cr-10Mn-2Ni alloys with different carbon contents. After the alloys were prepared, these materials were hot rolled to a thickness of 12 mm. In order to obtain a uniform austenite single-phase structure, an appropriate temperature was set based on the equilibrium diagram obtained from the thermodynamic calculation results, and then solution solution was treated for 30 minutes at a temperature of 1100 to 1230 ° C. C specimens are high-nitrogen steel (HNS) containing only nitrogen, and A, B, and D specimens are high-interstitial alloys containing both nitrogen and carbon.
상기 시편 A, B, C, D를 사용하여 다음과 같은 시험을 실시하였다.Using the specimens A, B, C, D, the following test was carried out.
먼저, 인장시험은 ASTM E8 시험법에 따라 sub-size 판상시편으로 가공하고, 10톤 용량의 Instron 시험기를 사용하여 2 mm/min의 crosshead 속도로 상온에서 실시하였다. First, the tensile test was processed into sub-size plate specimens according to the ASTM E8 test method, and was carried out at room temperature at a crosshead speed of 2 mm / min using an Instron tester of 10 tons capacity.
충격시험은 ASTM E23 시험법에 따라 10×10×55 mm의 Charpy V-notch (CVN) 충격시편으로 가공한 후 -196 ℃ 내지 +100 ℃의 온도 범위에서 실시하였다. DBTT (ductile-to-brittle transition temperature, 연성-취성 천이온도)는 hyperbolic tangent fitting을 통해 상부 흡수에너지(upper-shelf energy)와 하부 흡수에너지의 평균에 해당되는 에너지를 가지는 온도로 결정하였다. The impact test was carried out in a temperature range of -196 ℃ to +100 ℃ after processing with a Charpy V-notch (CVN) impact specimen of 10 × 10 × 55 mm in accordance with ASTM E23 test method. The ductile-to-brittle transition temperature (DBTT) was determined as a temperature with energy corresponding to the average of upper-shelf energy and lower absorbed energy through hyperbolic tangent fitting.
이에 대한 실험결과를 하기 표 2에 도시하고, 시험온도에 따른 충격 흡수에너지를 도 2에 도시하였다.The experimental results for this are shown in Table 2, and the shock absorption energy according to the test temperature is shown in FIG.
에너지(J)Upper absorption
Energy (J)
용체화 처리 후 얻어진 미세조직 분석결과 모든 시편들은 오스테나이트 단상을 가지는 것으로 확인되었다. Microstructure analysis after the solution treatment confirmed that all specimens had austenite single phase.
또한, 도 2를 참조하면, 모든 시편들의 충격 흡수에너지는 시험온도가 낮아짐에 따라 특정한 온도 구간에서 뚜렷하게 감소하는 연성-취성 천이거동을 나타내었다.In addition, referring to Figure 2, the shock absorption energy of all the specimens showed a ductile-brittle transition behavior that is significantly reduced in a specific temperature range as the test temperature is lowered.
한편, 표 2를 참조하면, 항복강도는 430 내지 460 MPa, 연신율은 65 내지 70%로 거의 같지만, 인장강도는 침입형 원소량에 비례하여 조금씩 증가하였다. 또한, HIA의 상부 흡수에너지는 HNS보다 높지만, 탄소 함량이 높아질수록 대체로 감소하였다. On the other hand, referring to Table 2, the yield strength is almost the same as 430 to 460 MPa, the elongation is 65 to 70%, but the tensile strength is increased little by little in proportion to the amount of invasive elements. In addition, the upper absorbed energy of HIA was higher than that of HNS, but was generally decreased as the carbon content increased.
이때, 실시예 1 및 비교예 1을 참조시, 같은 침입형 원소 함량(실시예1 : 0.57, 비교예 1 : 0.55)에서 HIA의 DBTT는 HNS보다 45 ℃정도 낮음을 알 수 있다.At this time, referring to Example 1 and Comparative Example 1, it can be seen that the DBTT of the HIA at the same invasive element content (Example 1: 0.57, Comparative Example 1: 0.55) is about 45 ℃ lower than HNS.
즉, 상기 실시예 1의 C/N비는 0.68이고, 상기 비교예 1의 C/N비는 0.04에 해당하며, 따라서, DBTT는 침입형 원소의 함량 뿐만 아니라, C/N비에 의해 크게 영향을 받음을 알 수 있다.That is, the C / N ratio of Example 1 is 0.68, and the C / N ratio of Comparative Example 1 corresponds to 0.04. Accordingly, DBTT is largely influenced not only by the content of invasive elements, but also by C / N ratio. It can be seen that.
또한, 실시예 1 및 실시예 2를 참조시, 실시예 1은 C/N비가 0.68이고, 실시예 2는 C/N비가 1.26에 해당한다. 이때의 DBTT를 살펴보면, 실시예 1은 -121℃이고, 실시예 2는 -96℃임을 알 수 있다.In addition, referring to Example 1 and Example 2, Example 1 has a C / N ratio of 0.68, and Example 2 has a C / N ratio of 1.26. Looking at the DBTT at this time, it can be seen that Example 1 is -121 ℃, Example 2 is -96 ℃.
즉, C/N비가 일정수치이상이 되면 오히려 DBTT 특성이 저하됨을 알 수 있고, 따라서, 본 발명에서 상기 질소(N)에 대한 상기 탄소(C)의 비율(C/N비)은 0.5 내지 1.5인 것을 특징으로 한다. 또한, 보다 바람직하게 상기 질소(N)에 대한 상기 탄소(C)의 비율(C/N비)은 0.5 내지 1.0인 것을 특징으로 한다.That is, when the C / N ratio is above a certain value it can be seen that the DBTT characteristics are deteriorated, therefore, in the present invention, the ratio of the carbon (C) to the nitrogen (N) (C / N ratio) is 0.5 to 1.5 It is characterized by that. More preferably, the ratio (C / N ratio) of the carbon (C) to the nitrogen (N) is 0.5 to 1.0.
도 3은 충격시험으로 파괴된 시편의 파면을 관찰한 SEM 사진이다.3 is a SEM photograph of the wavefront of the specimen destroyed by the impact test.
도 3을 참조하면, A와 C 시편들은 딤플을 포함하는 연성파괴 영역과 함께 facet 형태의 입내(transgranular) 취성파면이 나타났지만, D 시편은 전형적인 입계(intergranular) 형태의 파괴를 나타내었다. A와 C 시편들에서 나타난 입내 취성파면은 활성화된 {111} 슬립면으로 알려져 있으며, 그 위에는 슬립선들이 교차되어 나타난다. Referring to FIG. 3, A and C specimens exhibited a facet-type transgranular brittle wave with a soft fracture region including dimples, while D specimens exhibited typical intergranular fractures. The intragranular brittle fractures in A and C specimens are known as activated {111} slip planes, on which slip lines intersect.
같은 침입형 원소 함량에서 HIA는 연성 파괴영역이 상대적으로 많아 HNS보다 흡수에너지는 높고, DBTT는 낮게 나타났다. At the same invasive element content, HIA has a higher ductile fracture area, resulting in higher absorption energy and lower DBTT than HNS.
한편 HIA에서 탄소 함량이 높은 D 시편은 입계 파괴로 인해 흡수에너지가 A 시편보다 낮으며, 탄소 함량이 높아질수록 DBTT가 오히려 증가되는 양상을 나타내었다.On the other hand, D specimens with high carbon content in HIA had lower absorption energy than A specimens due to grain boundary fracture, and the DBTT increased rather as the carbon content increased.
도 4는 나노 이차이온 질량분석기(Nano-SIMS, secondary ion mass spectroscopy)를 이용한 탄소의 분포를 관찰할 결과를 도시한 사진이다.Figure 4 is a photograph showing the results of observing the distribution of carbon using a nano secondary ion mass spectrometer (Nano-SIMS, secondary ion mass spectroscopy).
Nano-SIMS(secondary ion mass spectroscopy, model: Nano-SIMS 50, CAMECA)를 이용하여 탄소의 분포를 관찰할 결과를 살펴보면, 탄소 함량이 상대적으로 높은 D 시편은 오스테나이트 결정립계에 탄소들이 많이 편석되어 있는 반면, A 시편은 탄소의 편석이 거의 나타나지 않았다. 이는 상대적으로 높은 탄소 함량을 갖는 HIA의 경우 오스테나이트 결정립계에 탄소가 편석되어 입계 파괴에 영향을 미칠 수 있음을 의미한다.As a result of observing the distribution of carbon by using nano-SIMS (secondary ion mass spectroscopy, model: Nano-
이상과 같은 본 발명에 따르면, 상용 오스테나이트 스테인리스강 또는 종래 탄질소 복합첨가 오스테나이트계 스테인리스강보다 니켈의 함량은 최소화하면서 강도, 연성 및 공식저항성을 만족하면서, 이와 동시에 우수한 저온인성 특성을 갖는 오스테나이트계 스테인리스강을 제공할 수 있다.According to the present invention as described above, the austenitic stainless steel or austenitic carbonaceous austenitic stainless steel with a minimum content of nickel while satisfying the strength, ductility and formula resistance, while at the same time having an excellent low-temperature toughness characteristics Knight-based stainless steel can be provided.
또한, 가압용해법을 배제한 상압용해법으로 제조가 가능하여 경제성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강을 제공할 수 있다.In addition, it can be produced by the atmospheric pressure melting method excluding the pressure melting method can provide an austenitic stainless steel excellent in economic efficiency.
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.
Claims (4)
상기 질소(N)에 대한 상기 탄소(C)의 비율(C/N비)은 0.5 내지 1.5인 것을 특징으로 하는 탄질소 복합첨가 오스테나이트계 스테인리스강.15-20% by weight of chromium (Cr); 8-12 wt.% Manganese (Mn); More than 0 and no more than 3 wt% nickel (Ni); 0.5 to 1.0% by weight of the total content of carbon (C) and nitrogen (N) (C + N); Iron (Fe) which is a remainder; And other unavoidable impurities,
Carbon nitrogen-added austenitic stainless steel, characterized in that the ratio (C / N ratio) of the carbon (C) to the nitrogen (N) is 0.5 to 1.5.
상기 질소(N)에 대한 상기 탄소(C)의 비율(C/N비)은 0.5 내지 1.0인 것을 특징으로 하는 탄질소 복합첨가 오스테나이트계 스테인리스강.The method of claim 1,
Carbon-to-carbon composite addition austenitic stainless steel, characterized in that the ratio (C / N ratio) of the carbon (C) to the nitrogen (N) is 0.5 to 1.0.
모합금을 진공용해로에 장입하는 모합금장입단계;
상기 모합금이 장입된 진공용해로를 진공 상태로 유지하는 진공유지단계;
상기 진공용해로를 가열하여 모합금을 용융하는 모합금용융단계;
상기 진공용해로 내부에 질소가스를 주입하는 질소함량조정단계;
용융된 모합금을 교반하는 용융합금교반단계;
상기 진공용해로 내부에서 교반된 용융합금을 출탕하여 주괴를 형성하는 주괴형성단계;
형성된 주괴를 열간 압연하는 단계; 및
열간 압연된 스테인리스강을 수냉 처리하는 단계를 포함하고,
상기 탄질소 복합첨가 오스테나이트계 스테인리스강은,
15 내지 20 중량%의 크롬(Cr); 8 내지 12 중량%의 망간(Mn); 0을 초과하고, 3 중량% 이하의 니켈(Ni); 0.5 내지 1.0 중량%의 탄소(C)와 질소(N)의 총 함량(C+N); 잔부(殘部)인 철(Fe); 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 상기 질소(N)에 대한 상기 탄소(C)의 비율(C/N비)은 0.5 내지 1.5인 것을 특징으로 하는 탄질소 복합첨가 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.In the method for producing a carbon-nitrogen composite additive austenitic stainless steel,
A parent alloy charging step of charging the parent alloy into a vacuum furnace;
A vacuum holding step of keeping the vacuum melting furnace charged with the mother alloy in a vacuum state;
A mother alloy melting step of heating the vacuum melting furnace to melt the parent alloy;
A nitrogen content adjusting step of injecting nitrogen gas into the vacuum melting furnace;
A molten alloy agitating step of agitating the molten parent alloy;
An ingot forming step of tapping the molten alloy stirred inside the vacuum melting furnace to form an ingot;
Hot rolling the formed ingot; And
Water-cooling the hot rolled stainless steel,
The carbon-nitrogen composite additive austenitic stainless steel,
15-20% by weight of chromium (Cr); 8-12 wt.% Manganese (Mn); More than 0 and no more than 3 wt% nickel (Ni); 0.5 to 1.0% by weight of the total content of carbon (C) and nitrogen (N) (C + N); Iron (Fe) which is a remainder; And other unavoidable impurities, wherein the ratio (C / N ratio) of the carbon (C) to the nitrogen (N) is 0.5 to 1.5.
상기 질소(N)에 대한 상기 탄소(C)의 비율(C/N비)은 0.5 내지 1.0인 것을 특징으로 하는 탄질소 복합첨가 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.The method of claim 3, wherein
The ratio (C / N ratio) of the carbon (C) to the nitrogen (N) is 0.5 to 1.0 method of producing a carbon-nitrogen carbon composite addition austenitic stainless steel.
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|---|---|---|---|---|
| EP3147378A1 (en) | 2015-09-25 | 2017-03-29 | The Swatch Group Research and Development Ltd. | Nickel-free austenitic stainless steel |
| CN106319393A (en) * | 2016-08-31 | 2017-01-11 | 宁国市华丰耐磨材料有限公司 | High-wear-resisting and high-toughness austenite ball grinding mill liner plate and preparing method thereof |
| CN108179364B (en) * | 2017-12-28 | 2019-05-31 | 钢铁研究总院 | A kind of structural alloy steel and preparation method thereof with high impact absorption energy |
| JP2021515100A (en) * | 2018-02-27 | 2021-06-17 | ソムニオ グローバル ホールディングス，エルエルシー | Articles with a nitrogen alloy protective layer and methods for manufacturing the articles |
| CN110343815A (en) * | 2018-04-08 | 2019-10-18 | 吉林常春高氮合金研发中心有限公司 | A method of improving useless high nitrogen steel mechanical property |
| CN111057944A (en) * | 2019-12-27 | 2020-04-24 | 连云港华乐不锈钢制品有限公司 | Nickel-saving austenitic stainless steel and method for producing nickel-saving austenitic stainless steel by using laterite nickel ore |
| KR102463028B1 (en) | 2020-11-23 | 2022-11-03 | 주식회사 포스코 | High-nitrogen austenitic stainless steel with improved low-temperature impact toughness and strength and method for manufacturing the same |
| KR20220071004A (en) | 2020-11-23 | 2022-05-31 | 주식회사 포스코 | High strength Austenitic stainless steel with improved low-temperature toughness in a hydrogen environment |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050055838A (en) * | 2003-12-09 | 2005-06-14 | 한국기계연구원 | High nitrogen stainless steel and method for manufacturing the hige nttrogen stainless steel utllizing low pressure induction melitng |
| KR20090034194A (en) * | 2007-10-02 | 2009-04-07 | 한국기계연구원 | Hot-rolled stainless steel with high strength and good elongation using transformation-induced plasticity, and method for manufacturing it |
| KR101089718B1 (en) | 2009-07-13 | 2011-12-07 | 한국기계연구원 | C+N austenitic stainless steel with high strength and corrosion resistance having tungsten and molybdenum, and fabrication method thereof |
| KR101089714B1 (en) * | 2009-07-13 | 2011-12-07 | 한국기계연구원 | C+N austenitic stainless steel with high strength and corrosion resistance having tungsten and fabrication method thereof |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102428200B (en) * | 2009-07-13 | 2014-04-02 | 韩国机械研究院 | High strength/corrosion-resistant austenitic stainless steel with carbon - nitrogen complex additive, and method for manufacturing same |
| JP5417229B2 (en) * | 2010-03-16 | 2014-02-12 | 三和ニードルベアリング株式会社 | Manufacturing method of sliding parts |
-
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-
2012
- 2012-12-07 US US13/707,699 patent/US20130149188A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20050055838A (en) * | 2003-12-09 | 2005-06-14 | 한국기계연구원 | High nitrogen stainless steel and method for manufacturing the hige nttrogen stainless steel utllizing low pressure induction melitng |
| KR20090034194A (en) * | 2007-10-02 | 2009-04-07 | 한국기계연구원 | Hot-rolled stainless steel with high strength and good elongation using transformation-induced plasticity, and method for manufacturing it |
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