KR101569590B1 - 성형성 및 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 Ti, N을 첨가하여 미세한 입도로 주조가 가능하며, 결정 방위를 제어하여 성형성 및 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스 강 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법은 중량%로 Cr: 12.5~16.5%, C: 0.001~0.025%, N: 0.01~0.05%, Ti: 0.05~0.3%, Al: 0.01~0.2%, Si: 0.01~0.5%, Mn: 0.01~0.5%, Cu: 0.01~0.5%, Mo: 0.001~0.5%, Nb: 0.001~0.5%, Ni: 0.01~0.5%, 나머지 Fe 및 불순물을 포함하되 Ti, N을 첨가하여 조대한 주조조직이 제거된 주조가 가능하고, 결정립의 결정 방위를 제어한다.

Description

성형성 및 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법{FERRITIC STAINLESS STEEL HAVING EXCELLENTRIDGING RESISTANCE AND FORMABILITY AND MENUFACTURING METHOD THERE OF}

본 발명은 페라이트계 스테인리스 강 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 Ti, N을 첨가하여 미세한 입도로 주조가 가능하며, 결정 방위를 제어하여 성형성 및 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스 강 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 페라이트계 스테인리스강은 오스테나이트계 스테인리스강에 비해 가격이 저렴하고 표면광택, 드로잉성 및 내산화성이 양호하여 주방용품, 건축 외장재, 가전제품, 전자부품 등에 널리 사용되고 있다.

페라이트계 스테인리스강은 상기와 같은 용도의 부품에 적용하기 위하여 성형가공 시 압연방향에 평행하게 주름형태의 표면결함이 발생되는데 이러한 현상을 리징(ridging)이라 한다.

리징의 발생원인은 근원적으로 조대한 주조조직에 기인한다. 즉, 주조조직이 압연 또는 소둔공정에서 파괴되지 않고 조대한 밴드조직으로 잔류하는 경우 인장가공 시 주변의 재결정 조직과 상이한 폭 및 두께 방향 변형 거동으로 인해 리징 결함으로 표출된다.

이러한 리징 결함은 제품의 외관을 나쁘게 하기 때문에 성형 후에 리징이 발생한 부분에 추가의 연마공정을 필요로 하여 최종제품의 제조단가를 상승시키는 원인이 된다.

페라이트계 스테인리스강의 하나인 STS430강은 약 16중량%의 크롬(Cr)을 함유한 강으로 페라이트계 스테인리스강의 대표적인 강종이며, 가정용 양식기 및 가전제품 부품용으로 널리 사용되고 있다.

STS430강은 여타 페라이트계 스테인리스강 중에서 내리징성이 우수한 편이나 여전히 리징 결함은 발생하므로 연마 비용 절감 혹은 리징으로 인하여 유발되는 기계적 결함 감소를 위하여 지속적으로 리징 저감 페라이트계 스테인리스강이 요구되고 있는 실정이다.

STS430강의 내리징성이 여타 페라이트계 스테인리스강에 비하여 상대적으로 우수한 편에 속하는 이유는 주조 후 열연압연 완료되기까지의 구간에서 25~40% 정도의 오스테나이트 변태를 거치기 때문이다.

전술한 바와 같이, 페라이트계 스테인리스강에서 리징이 발생하는 이유는 주조 시 형성되는 조대한 조직 때문인데 STS430강에서는 일부 오스테나이트 변태로 인하여 이러한 주조 조직이 다소 제거되어 리징 발생이 완화된다.

종래 강의 조성, 압연조건, 소둔조건을 적정화하여 특유의 집합조직이 발달 되도록 제어하여 내리징성을 향상시킨 페라이트계 스테인리스 강판 및 제조방법에 대해서는 "면내이방성이 작고 내 리징성이 우수한 페라이트 계 스테인레스강판 및 그 제조방법(공개특허 10-1997-0015775)" 등에서 구체적으로 공지되어 있다.

그러나, 오스테나이트 변태 구간을 갖는 페라이트계 스테인리스강은 열간압연 후 오스테나이트 조직 분해를 위한 상소둔 열처리가 필수적이나 이를 위하여 비용이 소모되어 생산비용을 상승시키고, 제조시간이 증대되는 문제점을 가지고 가지고 있었다.

또한, 제조시간이 증가함에 따라, 생산성이 저하되는 문제점을 가지고 있었다.

공개특허 10-1997-0015775 (1997. 04. 28.)

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명은 상소둔 열처리 공정을 생략하고 연속 소둔 열처리가 가능하여 원가를 절감할 수 있으면서도, 내리징성 및 성형성을 향상시킬 수 있는 성형성 및 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법을 제공한다.

또한, 압연시 표면결함이 발생되는 것을 최소화하여 생산되는 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 성형성 및 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법을 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강은 중량%로, Cr: 12.5~16.5%, C: 0.001~0.025%, N: 0.01~0.05%, Ti: 0.05~0.4%, Al: 0.01~0.2%, Si: 0.01~0.5%, Mn: 0.01~0.5%, Cu: 0.01~0.5%, Mo: 0.001~0.5%, Nb: 0.001~0.5%, Ni: 0.01~0.5%, 나머지 Fe 및 불순물을 포함하며, C와 N 분율의 관계 및 Ti과 N 분율의 관계는 하기의 식을 만족하는 것을 특징으로 한다.

1.5 ≤ N/C ≤ 6 ------- (1)

5 ≤ Ti/N ≤ 20 ------- (2)

바람직하게, 본 발명의 일 실시형태에 따른 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강은 결정 방위 {111}<112>로부터 어긋남 각이 15°이내인 결정립 A종의 분율 f(A)와 결정 방위 {111}<110>로부터 어긋남 각이 15°이내인 결정립 B종의 분율 f(B)의 비 f(A)/f(B)가 3.0 미만인 것을 특징으로 한다.

또한, 결정 방위 {113}<361>로부터 어긋남 각이 15°이내인 결정립 C종의 분율이 15%이하이고, 결정 방위 {111}//ND로부터 각도가 15°이내인 결정립 D종의 분율이 35% 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강의 제조방법은 중량%로, Cr: 12.5~16.5%, C: 0.001~0.025%, N: 0.01~0.05%, Ti: 0.05~0.4%, Al: 0.01~0.2%, Si: 0.01~0.5%, Mn: 0.01~0.5%, Cu: 0.01~0.5%, Mo: 0.001~0.5%, Nb: 0.001~0.5%, Ni: 0.01~0.5%, 나머지 Fe 및 불순물로 이루어진 스테인리스강 주조시 TiN 결정에 의해 등축정 결정이 형성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 본 발명의 일 실시형태에 따른 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강의 제조방법은 상기 스테인리스 강을 냉간압연한 후, 825℃ 이상 975℃이하의 소둔온도에서 연속소둔(Continuous Annealing Line, CAL)하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예에 따르면 Ti, N, C 함량을 제어하고 결정 방위를 제어하여 성형성과 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강을 제공할 수 있다.

또한, 제품 성형시 표면결함이 생성되는 것을 방지함으로써, 생산되는 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 상소둔 열처리 공정을 생략할수 있어, 원가를 절감시키고 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강 및 통상의 페라이트계 스테인리스강의 열간압연 후 소둔열처리한 미세조직을 보여주는 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강 및 통상의 페라이트계 스테인리스강의 열간압연 후 소둔열처리한 미세조직을 설명하기 위한 도면이며,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강에서 {113}<361> 방위 부근의 결정립 분율과 내리징성의 관계를 보여주는 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강 및 비교예의 {113}<361> 방위 부근에서 결정립을 비교하기 위한 도면이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강 냉연 제품에서 {111}//ND 방위 부근의 결정립 분율과 성형성의 관계를 보여주는 도면이고,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강 및 비교예의 냉연 제품의 미세조직에서 {111}//ND 방위 부근의 결정립을 비교하기 위한 도면이며,
도 7은 냉간압연 후 소둔 열처리에 있어서 소둔 온도와 {113}<361> 방위 부근의 결정립 분율과의 관계를 보여주는 도면이고,
도 8은 냉간압연 후 소둔 열처리에 있어서 소둔 온도와 {111}//ND 방위 부근의 결정립 분율과의 관계를 보여주는 도면이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 따른 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강은 중량%로, Cr: 12.5~16.5%, C: 0.001~0.025%, N: 0.01~0.05%, Ti: 0.05~0.4%, Al: 0.01~0.2%, Si: 0.01~0.5%, Mn: 0.01~0.5%, Cu: 0.01~0.5%, Mo: 0.001~0.5%, Nb: 0.001~0.5%, Ni: 0.01~0.5%, 나머지 Fe 및 불순물을 포함하며, C와 N 분율의 관계 및 Ti과 N 분율의 관계는 하기의 식을 만족하는 것이 바람직하다.

1.5 ≤ N/C ≤ 6 ------- (1)

5 ≤ Ti/N ≤ 20 ------- (2)

이때, 상기 기호는 이들 각각의 중량%를 의미한다.

왜냐하면, 일반적으로 N가 함유된 일반적인 페라이트계 스테인리스 강에서는 상소둔(BAF:Batch Annealing Furnace) 열처리를 통해 크롬-질화물 때문에 형성되는 크롬 결핍층의 해소가 필수적이다. 그러나, 만약 상기 크롬 결핍층이 해소되지 않으면 내식성과 표면광택의 열화를 유발하는 문제점을 가지고 있다.

반면에, 본 발명의 실시예에 따르면, 티타늄(Ti)의 첨가를 통해 TiN 화합물을 형성시킴으로써 크롬-질화물의 함량을 낮추어 상소둔(BAF) 열처리를 실시하지 않더라도 내식성이 우수한 페라이트계 스테인리스강을 제조할 수 있는 효과가 으며, 통상적인 페라이트계 스테인리스강과 달리 N/C 비를 높게 제어하고 TiN 화합물의 형성을 촉진함에 따라 등축정 입도가 미세한 페라이트계 스테인리스강의 제조가 가능하여, 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조가 가능하다.

또한, N 함량이 높음에도 불구하고 Ti를 첨가하여 기지에 고용되는 N 함량을 제어함으로써 연신율의 열화 없이 성형성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조가 가능하기 때문이다.

이하에서는 본 발명에 따른 실시 예에서의 성분 함량의 수치 한정 이유에 대하여 설명하기로 한다. 이하에서는 특별한 언급이 없는 한 단위는 중량%이다.

Cr: 12.5~16.5%

크롬(Cr)의 양은 12.5중량% 내지 16.5중량%인 것이 바람직하다.

왜햐하면, 크롬(Cr)은 강의 내식성을 향상시키기 위해 첨가하는 합금원소로, 상기 크롬이 12.5중량% 미만으로 포함되는 경우에는, 페라이트계 스테인리스강의 내식성이 저하되고, 16.5중량%를 초과하여 포함되는 경우에는 제조단가 증가를 불필요하게 증가시키기 때문이다.

따라서, 본 발명에 따른 실시 예에서의 상기 크롬은 12.5~16.5중량%로 한정한다.

C: 0.001~0.025%

탄소(C)의 양은 0.001중량% 내지 0.025중량%인 것이 바람직하다.

왜냐하면, 탄소(C)는 강의 오스테나이트 안정화원소이기 때문에 오스테나이트 분율을 최대화하는 작용을 하기 때문에 제한이 필요하며, 탄소(C)는 고용강화 원소로서 0.025 중량%를 초과하는 경우 연신율을 저하시켜 제품의 가공성을 저하시키고, 내식성을 감소시키며, 0.001중량%를 미만인 경우 추가 정련 비용을 발생시키기 때문이다.

이때, 상기 연신율은 페라이트계 스테인리스강의 냉연제품의 가공성을 알려 주는 품질특성 중 하나로서 널리 통용되는 용어이며, 상기 페라이트계 스테인리스강의 냉연제품을 1축 인장하였을 때 파단이 일어나는 순간까지 연신된 양을 초기 길이로 나눈 값으로부터 계산한다.

N: 0.01~0.05%

질소(N)의 양은 0.01중량% 내지 0.05중량%인 것이 바람직하다.

왜냐하면, 질소(N)는 주조 및 응고시 Ti와 결합하여 TiN 화합물을 형성함으로써 슬라브의 미세조직을 미세화시키는 효과가 있는, 본 발명에서 중요한 역할을 하는 원소로서 0.01중량% 이상으로 첨가하는 반면, 상기 질소가 0.05중량%를 초과하여 다량의 첨가되면 가공성을 저해시킬 뿐만 아니라 냉연제품의 스트레처 스트레인(Stretcher Strain)의 원인이 되기 때문이다.

Ti: 0.05~0.4%

티타늄(Ti)의 양은 0.05중량% 내지 0.40중량%인 것이 바람직하다.

왜냐하면, 티타늄(Ti)은 주편 조직의 등축정 입도를 미세화시키는 중요한 역할을 하는 원소로서, 탄소, 질소 등을 고정시켜 가공성을 향상시키는 역할을 하므로 0.05중량% 이상으로 첨가한다. 반면, 상기 티타늄이 0.40중량%을 초과하여 첨가되는 경우에는, 스테인리스강의 제조단가 증가 및 냉연제품의 슬리브(sliver) 결함의 원인이 되기 때문이다.

Al: 0.01~0.2%

알루미늄(Al)의 양은 0.01중량% 내지 0.2중량%인 것이 바람직하다.

왜냐하면, 알루미늄(Al)은 제강 시 탈산제 역할로 첨가되는 원소로서, 0.01중량% 이상으로 함유되는 반면, 알루미늄이 0.2중량%를 초과하여 첨가되는 경우에는 비금속 개재물로 존재하여 냉연스트립의 슬리브 결함의 원인이 되며 용접성 저하를 일으키기 때문이다.

Si: 0.01~0.5%

실리콘(Si)의 양은 0.01중량% 내지 0.5중량%인 것이 바람직하다.

왜냐하면, 실리콘(Si)은 제강시 탈산제 역할로 첨가되는 원소이며, 페라이트 안정화원소이므로 0.01중량% 이상으로 함유되는 것이 좋다. 반면, 0.5중량%를 초과하여 다량 함유되면 재질의 경화를 일으켜서 연성을 저하되는 문제점을 갖기 때문이다.

Mn: 0.01~0.5%

망간(Mn)의 양은 0.01중량% 내지 0.5중량%인 것이 바람직하다.

왜냐하면, 망간(Mn)은 강중에 불가피하게 포함되는 불순물이지만 다량으로 포함될 경우 용접시 망간계 퓸(fume)이 발생하며 MnS상 석출의 원인이 되어 연신율을 저하시키기 때문이다.

Cu: 0.01~0.5%

구리(Cu)의 양은 0.01중량% 내지 0.5중량%인 것이 바람직하다.

왜냐하면, 구리(Cu)는 강중에 불가피하게 포함되는 불순물로서, 0.01% 이상 첨가함으로써 내식성이 개선되는 효과를 갖지만, 0.5%를 초과하여 첨가하면 가공성이 저하되는 문제점을 가지고 있기 때문이다.

Mo: 0.001~0.5%

몰리브덴(Mo)의 양은 0.001중량% 내지 0.5중량%인 것이 바람직하다.

왜냐하면, 몰리브덴(Mo)는 0.010% 이상이 첨가되어 내식성, 특히 내공식성을 향상시키는 효과가 있으나, 고가의 원소로 0.5%를 초과하여 첨가되는 경우 제조 원가를 상승시키고, 가공성을 저하시키는 문제점을 가지고 있기 때문이다.

Nb: 0.001~0.5%

나이오븀(Nb)의 양은 0.001중량% 내지 0.5중량%인 것이 바람직하다.

왜냐하면, 나이오븀(Nb)는 고가의 원소로서, 0.001% 이상이 첨가되어 고용 C, N을 탄질화물로 석출시켜 내식성 개선 및 성형성 향상에 효과를 갖는 반면, 0.5%를 초과하여 다량 첨가하게 되면 개재물에 의한 외관 불량 및 인성이 저하되며, 제조 원가를 상승시키는 문제점을 가지고 있기 때문이다.

Ni: 0.01~0.5%

니켈(Ni)의 양은 0.01중량% 내지 0.5중량%인 것이 바람직하다.

왜냐하면, 니켈(Ni)은 강중에 불가피하게 포함되는 불순물로서, 0.01%이상이 첨가되어 내식성을 향상시키는 효과를 갖는 반면, 다량 첨가하게 되면 오스테나이트 안정화도가 증가하고 고가의 원소로서, 제조 원가를 상승시키는 문제점을 가지고 있기 때문이다.

전술한 원소들을 제외한 나머지 원소는 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진다. 상기 성분계로 제조되어 결정 방위 {111}<112>로부터 어긋남 각이 15˚ 이내인, 결정립 A종의 분율 f(A)와 결정 방위 {111}<110>로부터 어긋남 각이 15˚ 이내인, 결정립 B종의 분율 f(B)의 비 f(A)/f(B)가 3.0 미만인 성형성과 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강이 제조된다.

페라이트계 스테인리스강에서 리징을 유발하는 원인으로는 주조 시에 형성되는 조대한 결정립이 열연시에 제거되지 않고 압연되는 것을 들 수 있다. 더욱이 이러한 결정립은 최종 제품이 제조되는 냉간압연 후의 소둔 열처리에 있어서 제거가 용이하지 않고 성형성을 저해하는 결정립군을 형성한다.

본 발명에 따른 실시예에 따르면, 주조시에 형성되는 TiN 화합물에 의하여 미세한 등축정이 형성되고 조대한 결정립이 제거된 주조조직을 얻을 수 있다. 이러한 미세한 조직을 가지는 페라이트계 스테인리스강 슬라브를 제조함으로써 내리징성과 성형성이 향상된 페라이트계 스테인리스강의 제조가 가능하며 이는 제조의 중간 단계인 열간압연 후 소둔 열처리한 소재의 미세조직에서 확인할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강의 미세조직을 보여주는 도면이고, 도 1b는 통상의 페라이트계 스테인리스강의 미세조직을 보여주는 도면이다.

도 1과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스 강은 조대한 결정립이 형성되지 않는 반면 비교예에서는 조대한 주조조직에 의한 밴드 형태의 결정립이 형성되어 있음을 확인할 수 있다.

통상적인 페라이트계 스테인리스강은 C와 N의 함량은 절대량이 많고 적음에 크게 상관없이 서로 함량의 차가 50% 이내로 유사한 것이 일반적이다. 반면 본 발명에서는 상기 (1)식에 따라, N/C 비를 1.5 이상 6 이하로 관리하는 것이 바람직하다.

또한, 주조 시 조직을 미세하게 만들기 위한 TiN 형성을 위해 N의 함량이 필수적이나, N가 일정함량 투입되더라도 모든 N이 TiN 화합물을 형성하는 것은 자연적인 거동 상 어려운 일이므로 상기 (2)식의 Ti/N 비의 범주에 따라 Ti를 투입하는 것이 바람직히다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강 및 통상의 페라이트계 스테인리스강의 열간압연 후 소둔열처리한 미세조직을 설명하기 위한 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에 따른 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강의 주조조직은 도 2a에 잘 나타나 있으며 비교예인 도 2b는 상대적으로 조대한 주조조직을 가짐을 알 수 있다. 이러한 주조조직을 갖는 소재는 도 1a와 도 1b와 같이 조대한 밴드의 무/유라는 내리징성과 성형성에 결정적인 차이를 가지게 된다.

상기의 성분계로 제조된 내리징성과 성형성이 우수한 페라이트계 스테인리스강은 결정 방위 {111}<112>로부터 어긋남 각이 15˚ 이내인, 결정립 A종의 분율 f(A)와 결정 방위 {111}<110>로부터 어긋남 각이 15˚ 이내인, 결정립 B종의 분율 f(B)의 비 f(A)/f(B)가 3.0 미만인 특징을 가지며, 이와 같은 특징은 성형성과 내리징성이 우수한 특성을 갖기 위한 필수 조건이며 이는 표 2에 기재되어 있다.

최종 제품의 결정립 들이 가지는 결정 방위는 내리징성과 성형성에 중요한 영향을 미친다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강에서 {113}<361> 방위 부근의 결정립 분율과 내리징성의 관계를 보여주는 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, {113}<361> 방위로부터 어긋남 각이 15˚ 이내인 결정립의 분율에 내리징성에 미치는 영향을 보여 준다. 우수한 내리징성을 위하여는 이 분율이 15%이하이어야 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강 및 비교예의 {113}<361> 방위 부근에서 결정립을 비교하기 위한 도면이다.

도 4a에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시형태에 따른 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강의 최종 제품의 단면 미세조직은 도 4b에 도시된 비교예에 비하여 높은 분율로 미세조직이 형성됨을 알 수 있다.

또한, 성형성을 위하여는 결정 방향이 {111}//ND로부터 15˚ 이내인 결정립의 분율이 35% 보다 높아야 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강 냉연 제품에서 {111}//ND 방위 부근의 결정립 분율과 성형성의 관계를 보여주는 도면이다.

도 5에서의 평균 r값이란 성형성을 나타나는 대표적인 지표로서 하기의 식으로 정의된다.

평균 r값 = {r(0˚) + 4 X r(45˚) + r(90˚)} / 4

여기서 r(각도)는 해당 각도 방향으로 소재를 15% 인장 후 폭방향과 두께방향의 연신율 비를 가리킨다. 이 값이 클수록 우수한 성형성을 가지며, 높은 분율로 해당 결정립이 형성된다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강 및 비교예의 냉연 제품의 미세조직에서 {111}//ND 방위 부근의 결정립을 비교하기 위한 도면이고, 도 7은 냉간압연 후 소둔 열처리에 있어서 소둔 온도와 {113}<361> 방위 부근의 결정립 분율과의 관계를 보여주는 도면이며, 도 8은 냉간압연 후 소둔 열처리에 있어서 소둔 온도와 {111}//ND 방위 부근의 결정립 분율과의 관계를 보여주는 도면이다.

도 6b는 특수한 비교예의 미세조직을 보여주는 도면으로, 별도의 방법으로 {111}//ND 결정방향으로부터 각도가 15˚ 이내인 결정립 분율이 본 발명의 일 실시예에 따른 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강과 유사한 분율을 가지더라도 해당 소재는 리징등급이 3등급으로서 열위에 있다.

이와 같은 이유는 도 7과 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기와 같은 우수한 성형성과 내리징성을 얻기 위한 보다 용이한 방법을 제공하는데, 냉간압연 후 냉연소둔 열처리에 있어서 825 ℃ 이상 975 ℃ 이하의 소둔 온도에서 열처리하는 것이다.

해당 구간에서 온도가 낮을수록 내리징성에 나쁜 영향을 주는 것으로 본 발명이 제시한 {113}<361> 방위 부근의 결정립 분율이 낮아지며 반면 온도가 높을수록 성형성에 유리한 영향을 주는 것으로 본 발명이 분율을 제시한 {111}//ND 부근의 결정립 분율이 높아지는 상호 상충된 효과를 가진다.

따라서 본 발명이 제시하는 구간에서 열처리할 때 최선의 성형성과 내리징성이 동시에 얻어지며, 이 구간 밖에서는 두 가지 특성을 동시에 달성하기 곤란하며, 본 발명은 이 점을 가려 제시하였다.

상기에서 결정방위는 후방산란전자회절(Electron-backscatter diffraction, EBSD)법을 이용하여 측정 용이하며, 이는 결정방위 측정에 있어서 널리 알려진 측정법이며 본 발명에서 굳이 결정방위 측정법을 제한하는 것은 아니다. 어긋남 각(misorientation angle)이란 비교 대상인 두 결정방위 사이의 각도를 의미한다.

이하에서는 본 발명에 따른 실시예 및 비교예에 대하여 설명한다.

단, 하기 실시예들은 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명의 권리 범위가 하기 실시예들에 의하여 제한되는 것은 아니다.

	Cr	C	N	Ti	Al	Si	Mn	Cu	Mo	Nb	Ni
실시예 1	15.2	0.007	0.020	0.130	0.100	0.14	0.25	0.074	0.020	0.003	0.16
실시예 2	6.0	0.008	0.016	0.240	0.090	0.17	0.26	0.071	0.020	0.004	0.16
실시예 3	6.2	0.004	0.020	0.170	0.030	0.19	0.10	0.030	0.020	0.003	0.02
실시예 4	6.1	0.004	0.017	0.230	0.080	0.19	0.12	0.030	0.020	0.002	0.01
실시예 5	7.8	0.009	0.017	0.310	0.120	0.22	0.11	0.050	0.030	0.002	0.05
실시예 6	3.8	0.005	0.021	0.190	0.030	0.18	0.19	0.080	0.020	0.003	0.09
비교예 1	7.6	0.007	0.008	0.300	0.070	0.19	0.28	0.070	0.030	0.003	0.18
비교예 2	6.5	0.010	0.011	0.005	0.003	0.47	0.22	0.020	0.009	0.290	0.12
비교예 3	6.2	0.039	0.040	0.002	0.003	0.32	0.35	0.040	0.020	0.004	0.16
비교예 4	7.8	0.010	0.009	0.210	0.060	0.33	0.27	0.060	0.030	0.500	0.19
비교예 5	3.8	0.007	0.008	0.210	0.005	0.58	0.30	0.050	0.026	0.005	0.13

	Ti/N	N/C	리징등급	성형성 등급	f(A)/f(b)
실시예 1	6.5	2.9	1	1	2.8
실시예 2	15.0	2.0	1	1	1.6
실시예 3	8.5	5.0	1	1	2.0
실시예 4	13.5	4.3	1	1	1.7
실시예 5	18.2	1.9	1	1	1.6
실시예 6	9.0	4.2	1	1	1.5
비교예 1	37.5	1.1	3	2	4.3
비교예 2	0.5	1.1	4	1	3.0
비교예 3	0.1	1.0	2	3	4.6
비교예 4	23.3	0.9	4	4	5.1
비교예 5	26.3	1.1	4	2	3.5

[표 1]에서는 페라이트계 스테인리스강인 실시예들 및 비교예들의 합금성분을 나타냈다.

[표 1]의 실시예들에서는 Ti, N, C의 함량을 제어한 것으로, 상기 실시예들 및 비교예들은 진공용해하여 성분을 확인하였다. 또한, 실시예들 및 비교예들은 조압연기와 연속마무리 압연기에 의하여 열연판의 페라이트계 스테인리스강으로 제조하고, 그 후 연속소둔 및 산세를 하고 이어서 냉간압연 및 냉연소둔을 실시하였다.

[표 2]에서는 [표 1]에 따른 실시예들 및 비교예들의 Ti/N, N/C를 나타냈고, 최종 냉연제품의 대표적인 품질인 리징 등급 및 성형성 등급을 확인한 결과를 나타내었으며, 그에 따른 결정 방위의 비의 분포를 게시하였다.

[표 2]에서 내리징성 등급은 15% 인장 후 측정한 리징높이 등급(Wt 기준)에서 1등급은 11㎛ 미만, 2등급은 11㎛~14㎛, 3등급은 14㎛~18㎛, 4등급은 18㎛ 이상을 나타내고, 성형성 등급은 상기에서 기재한 평균 r값의 등급으로서 1등급은 1.3 이상, 2등급은 1.1~1.3, 3등급은 0.9~1.1, 4등급은 0.9 미만을 나타내며 여기서 1등급이 본 발명에서 목표로 하는 범위에 해당한다.

[표 1] 내지 [표 2]를 참조하면, 실시예 1 내지 6은 Ti/N이 5 내지 20을 만족하고, N/C이 1.5 내지 6을 만족한다. 반면, 비교예 1 내지 6은 Ti/N이 5 내지 20을 만족하지 못 하고, N/C이 1.5 내지 6을 만족하지 못 함을 확인할 수 있었다.

실시예 1 내지 6과 같이 티타늄(Ti), 질소(N), 탄소(C)를 제어하여 본 발명의 조성범위를 만족하고, 식(1) 내지 식(2)를 모두 만족하는 경우에는 [표 2]에서와 같이 리징 등급 1등급을 가지는 것을 알 수 있다. 비교예 1, 4, 5와 같이 Ti를 다량 첨가하더라도 본 발명에서 제공하는 식을 만족하지 못 하면 우수한 내리징성이 얻어지지 않음을 확인할 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구번위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

1. 중량%로, Cr: 12.5~16.5%, C: 0.001~0.025%, N: 0.01~0.05%, Ti: 0.05~0.4%, Al: 0.01~0.2%, Si: 0.01~0.5%, Mn: 0.01~0.5%, Cu: 0.01~0.5%, Mo: 0.001~0.5%, Nb: 0.001~0.5%, Ni: 0.01~0.5%, 나머지 Fe 및 불순물을 포함하며,
   C와 N 분율의 관계 및 Ti과 N 분율의 관계는 하기의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는, 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강.
   1.5 ≤ N/C ≤ 6 ------- (1)
   5 ≤ Ti/N ≤ 20 ------- (2)
   
2. 청구항 1에 있어서,
   결정 방위 {111}<112>로부터 어긋남 각이 15°이내인 결정립 A종의 분율 f(A)와 결정 방위 {111}<110>로부터 어긋남 각이 15°이내인 결정립 B종의 분율 f(B)의 비 f(A)/f(B)가 3.0 미만인 것을 특징으로 하는, 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   결정 방위 {113}<361>로부터 어긋남 각이 15°이내인 결정립 C종의 분율이 15%이하이고, 결정 방위 {111}//ND로부터 각도가 15°이내인 결정립 D종의 분율이 35% 이상인 것을 특징으로 하는, 성형성과 내리징성이 우수한 페라이트계 스테인리스강.
   
4. 중량%로, Cr: 12.5~16.5%, C: 0.001~0.025%, N: 0.01~0.05%, Ti: 0.05~0.4%, Al: 0.01~0.2%, Si: 0.01~0.5%, Mn: 0.01~0.5%, Cu: 0.01~0.5%, Mo: 0.001~0.5%, Nb: 0.01~0.5%, Ni: 0.01~0.5%, 나머지 Fe 및 불순물을 포함하되, C와 N 분율의 관계 및 Ti과 N 분율의 관계는 하기의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 스테인리스강 주조시 TiN 결정에 의해 등축정 결정이 형성되는 것을 특징으로 하는, 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.
   1.5 ≤ N/C ≤ 6 ------- (1)
   5 ≤ Ti/N ≤ 20 ------- (2)
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 스테인리스 강을 냉간압연한 후, 825℃ 이상 975℃이하의 소둔온도에서 연속소둔(Continuous Annealing Line, CAL)하는 것을 특징으로 하는, 성형성과 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.

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