KR101593336B1 - 내부식성 및 고온특성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강 - Google Patents

내부식성 및 고온특성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오스테나이트계 스테인리스강에 관한 것으로, 구체적으로는 내부식성 및 고온특성이 향상되어, 차량용 부품에 효율적으로 적용 가능하며, 첨가 성분들의 적정 함량비 및 결정입도를 조정하여, 제조원가의 상승 없이 안정적으로 고온인장강도 및 고온항복강도를 향상시킬 수 있다.

Description

내부식성 및 고온특성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강{Austenitic Stainless Steel Having Excellent Corrosion Resistant And High Temperature Properties}
본 발명은 내부식성 및 고온특성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강에 관한 것이다.
최근 차량 연비 향상을 위한 터보차져(turbo charger)의 장착 및 엔진의 소형화(downsizing)에 따라 배기가스의 온도가 지속적으로 상승하고 있다. 따라서, 고객의 요구 품질 특성을 만족시키기 위해 고온 특성을 향상시킨 강종에 대한 요구가 지속적으로 증가하고 있다.
고온 특성이 요구되는 부품 소재로 다양한 내열 스테인리스강이 알려져 있는데, 그 중 하나인 페라이트계 스테인리스강은, 열팽창계수가 작고, 산화 스케일의 밀착성이 우수해 상대적으로 우수한 산화저항성을 나타낸다.
그러나, 페라이트계 스테인리스강은 600 ℃ 이상의 온도에서 강도가 급격하게 저하되어 고온에서의 변형에 대한 저항성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 페라이트계 스테인리스강은 염화물분위기에서 공식 및 틈부식에 상대적으로 취약하고 용접성이 열위하기 때문에 열교환기나 배기계와 같은 용접구조체에 적용하는 것은 곤란하다.
반면에, 오스테나이트계 스테인리스강은 페라이트계 스테인리스강에 비해 고온 강도가 뛰어나고, 가공성이나 용접성이 우수하여, 용접이 요구되는 부품에의 적용이 용이하다. 이에 따라, 응력부식저항성 및 입계부식저항성이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강의 개발이 필요하다.
상기 오스테나이트계 스테인리스 강의 종류는 STS301, 301L, 304, 304L, 316, 316L 및 321 등이 있으며, 종래 플랙시블 파이프 스테인리스강으로는 일반적으로 304강, 321강 및 316Ti강이 사용되고 있고, 열교환기용 스테인리스강으로는 304강 및 316강이 많이 사용되고 있다.
그러나, 304강과 같은 종래의 18 % Cr 오스테나이트 스테인리스강은 염화물 분위기에서의 공식, 틈부식, 입계부식균열 및 응력부식균열에 민감하여 사용범위가 제한되어 왔다. 특히, 304강은 응력부식에 매우 취약하여 50 ℃ 이상의 온수를 취급하는 온수기용 소재로 사용시 많은 문제점들이 있다.
또한, 316강을 사용할 경우에는 가격이 비싸서, 고객의 제조 원가 부담을 증가시키며, 대형 진공로를 사용하는 고객의 제조공정에 따라 상기 강종은 입계부식에 노출되어 있다는 문제점이 있다.
따라서, 저렴할 뿐만 아니라, 600 ℃ 이상의 고온에서도 응력부식저항성 및 인장강도, 항복강도 등의 기계적 물성이 우수한 스테인리스강의 개발이 필요하다.
대한민국특허출원 제2009-0019174호.
본 발명은 첨가 원소의 적정 함량비 및 결정입도를 조정하여, 응력부식저항성, 입계부식저항성 및 고온인장강도 및 고온항복강도가 향상된 오스테나이트계 스테인리스강을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은,
중량 %로 C: 0.03 %이하(0은 제외), Mn: 2.0 %이하(0은 제외), Si: 1.0 내지 2.0 %, Cu: 3 %이하(0은 제외), P: 0.035 %이하(0은 제외), S: 0.01 %이하(0은 제외), W: 1 %이하(0은 제외), Nb: 0.4 %이하(0은 제외), Ti: 0.03 %이하(0은 제외), Cr: 17 내지 21 %, Ni: 8 내지 13 %, N: 0.2 %이하(0은 제외), Mo: 4 %이하(0은 제외), 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 결정 입도는 ASTM E 112조건 하에서 결정 입도 평가 시, 9.5 이상의 ASTM 입자 크기 번호를 갖는 것인 오스테나이트계 스테인리스강을 제공한다.
본 발명에 의한 오스테나이트계 스테인리스강은 내부식성 및 고온특성이 향상되어, 차량용 부품에 효율적으로 적용 가능하며, 첨가 성분들의 적정 함량비 및 결정입도를 조정하여, 제조원가의 상승 없이 안정적으로 고온인장강도 및 고온항복강도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시예 1 및 비교예의 응력부식 실험 결과를 비교하여 나타낸 주사전자현미경 사진이다. 도 1에서 I는 실시예 1의 실험결과이고, II는 비교예 1의 실험결과이며, A 내지 D는 확대배율을 달리하여 측정한 결과이다.
도 2는 실시예 1 및 비교예의 입계부식 실험 결과를 비교하여 나타낸 주사전자현미경 사진으로, III는 실시예 1의 실험결과이고, IV는 비교예 1의 실험결과이며, E 및 F는 확대배율을 달리하여 측정한 결과이다.
도 3은 실시예 1 및 비교예의 고온 인장강도 실험 결과를 비교해서 나타낸 그래프이다.
도 4는 실시예 1 및 비교예의 고온 항복강도 실험 결과를 비교해서 나타낸 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용할 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 오스테나이트계 스테인리스강을 상세하게 설명한다. 단, 이하 성분계의 %는 중량 %를 의미한다.
본 발명에 의한 오스테나이트계 스테인리스강은,
중량 %로 C: 0.03 %이하(0은 제외), Mn: 2.0 %이하(0은 제외), Si: 1.0 내지 2.0 %, Cu: 3 %이하(0은 제외), P: 0.035 %이하(0은 제외), S: 0.01 %이하(0은 제외), W: 1 %이하(0은 제외), Nb: 0.4 %이하(0은 제외), Ti: 0.03 %이하(0은 제외), Cr: 17 내지 21 %, Ni: 8 내지 13 %, N: 0.2 %이하(0은 제외), Mo: 4 %이하(0은 제외), 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 결정 입도는 ASTM E 112조건 하에서 결정 입도 평가 시, 9.5 이상의 ASTM 입자 크기 번호를 갖는 것일 수 있다.
C(탄소)는 오스테나이트계 스테인리스강의 고온 강도 향상에 유효하지만 C을 과잉 함유할 경우 Cr탄화물을 형성하여, 입계부식을 발생시킬 수 있으므로 C의 함량을 0.03% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
Mn(망간)은 오스테나이트 안정화 원소로 Ni을 보완하기 위한 목적으로 첨가되며, Mn의 첨가는 N의 고용을 증가시켜 N 첨가에 의한 강도 증가의 효과를 얻을 수 있다. 그러나 Mn을 과잉 첨가할 경우 비금속개재물 형성으로 스테인리스의 국부저항성이 저하되므로 Mn의 함량은 2.0 % 이하로 제한하는 것이 바람직하다.
Si(규소)는 Cr과 동시에 오스테나이트계 스테인리스강에서 기본 내식성을 향상시키며 또한 고온물성을 크게 개선시킬 수 있는 유효한 원소이다. Si 의 함량이 1% 이상일 경우, Si계 산화물을 형성하고, 산화피막의 밀착성을 높여 고온물성을 향상시킨다. 그러나 Si 의 함량이 2% 이상일 경우 용접성 및 열간가공성을 크게 저하시키므로, 상한을 2%로 제한하는 것이 바람직하다.
Cu(구리)는 오스테나이트 상을 확보하는 데 도움을 주며, 특히 산성환경에서 합금의 공식전파를 억제함으로써 내식성을 향상시키는 역할을 한다. 그러나, Cu 함량이 3% 이상으로 너무 높은 경우 합금 표면에 석출물 형성으로 공식발생을 쉽게 야기시켜 오히려 내식성을 저하시키므로, 상한을 3%로 제한하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, Cu 의 함량은 1 내지 3 % 일 수 있다.
P(인)은 오스테나이트계 스테인리스강의 열간 가공성을 저해하는 원소로, 가능한 저감시키는 것이 강의 특성 향상에 유리하지만 생산공정단계에서 비용과 생산성 측면에서 좋지 않기 때문에, P의 함량은 0.035%이하로 제한하는 것이 바람직하다.
S(황)은 P와 같이 용접성 및 열간 가공성을 저하시키는 원소이므로, S의 함량은 0.01%이하로 제한하는 것이 바람직하다.
W(텅스텐)은 국부부식 및 응력부식 저항성을 향상시키는 원소이나 고온물성을 저하시키고, 700 ℃에서 장시간 유지 시 시그마상 형성을 촉진하여 기계적 성질을 저하시키므로, W의 함량은 1 % 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, W 의 함량은 0.1 내지 1 % 일 수 있다.
Nb(니오븀)은 Nb(C, N) 화합물을 형성하여 강의 결정립을 미세화 시킴으로써 내식성 및 응력부식 저항성을 향상시키는 데 매우 효과적이다. 그러나 다량 첨가될 경우, 연주 시 노즐막힘 및 열간가공성을 저하시키므로, Nb의 함량은 0.4 % 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, Nb 의 함량은 0.1 내지 0.4 % 일 수 있다.
Ti(티타늄)은 다량 첨가시 연주공정에서 노즐막힘 현상을 유발하므로, 이를 방지하기 위해 Ti의 함량은 0.03 % 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, Ti 의 함량은 0.005 내지 0.03 % 일 수 있다.
Cr(크롬)은 스테인리스강의 부동태 피막 형성을 촉진하는 원소로 스테인리스강의 기본적인 내식성을 결정한다. 내식성 향상을 위해 Cr양이 많을수록 효과적이나, Cr을 과량 함유할 경우 δ-ferrite의 형성으로 내식성의 저하를 발생시키므로 phase balance 및 내식성을 고려하여 Cr의 함량을 17%~21%로 제한하는 것이 바람직하다.
Ni(니켈)은 오스테나이트 안정화 원소로 오스테나이트 조직을 얻기 위해 첨가한다. 탄소 함량저하로 인한 phase balance 및 비용측면을 고려하여 Ni의 함량은 8~13%로 제한하는 것이 바람직하다.
N(질소)는 오스테나이트 상을 안정화 시키는 원소로 Ni을 대체하여 강도와 내식성을 향상시키는데 적용될 수 있으나, 과잉 첨가시 Cr 질화물 형성으로 인성저하를 야기할 수 있고, 용접성 저하를 일으키므로 N 의 함량은 상한을 0.2%로 제한하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, N의 함량은 0.01 내지 0.2 % 일 수 있다.
Mo(몰리브덴)을 첨가하면 내식성이 월등히 증가되므로 고 내식성을 요구되는 환경에서는 상기 강종에 Mo를 첨가해도 된다. 이때의 Mo의 함량은 4%이하로 제한하는 것이 바람직하다.
또 다른 하나의 예로서, 본 발명에 의한 오스테나이트계 스테인리스강은, 하기 수학식 1을 만족할 수 있다.
[수학식 1]
Md30≥2.18
여기서, Md30은 진변형율로 30%을 가했을 때에 마르텐사이트상이 50%가 생기는 온도로 정의되며,
Md30(℃)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb으로 나타낼 수 있다.　　
본 발명에 의한 오스테나이트계 스테인리스강은 Md30 값이 2.18 이상일 수 있으며, 고온에서 인장변형 평가 시에 상기 범위와 같은 안정도를 나타냄으로써, 고온 환경에서도 유용하게 사용 가능하다.
또 다른 하나의 예로서, 상기 오스테나이트계 스테인리스강은, 추가로 B: 0.0005 내지 0.0035 %를 더 함유할 수 있다.
B(보론)은 강 중 고용 원소와 결합하여 시효성을 개선할 뿐만 아니라 경화능 향상 원소로써 소량 첨가에 의해서도 소재의 강도를 올려주는 효과를 나타내는 원소이다. 원하는 재질 특성을 확보하기 위해서 B의 함량은 최소한 0.0005% 이상의 첨가가 필요하다. 그러나, B의 함량이 0.0035%를 초과하면 오히려 재질 열화 및 연주 시 입계 균열의 요인이 될 뿐만 아니라 열연강판의 표면을 거칠게 하는 문제가 있으므로, B의 함량을 0.0005 내지 0.0035%로 제한하는 것이 바람직하다.
또 다른 하나의 예로서, 상기 오스테나이트계 스테인리스강은, 상기 Si에 대한 Cr 와 Ni의 질량비[(Cr+Ni)/Si]가 12.5 이상 34 이하일 수 있다.
구체적으로 상기 Si에 대한 Cr 와 Ni의 질량비[(Cr+Ni)/Si]는 12.5 내지 30, 13 내지 28 및 15 내지 25 일 수 있다. Si, Cr 및 Ni를 상기 비율로 첨가함으로써, 제조원가의 상승 없이 응력부식저항성 및 입계부식저항성 등의 내부식성을 향상시키며, 고온특성을 효과적으로 향상 시킬 수 있다.
또 다른 하나의 예로서, 상기 오스테 나이트계 스테인리스강은, 상기 Cu에 대한 Nb 와 W의 질량비[(Nb+W)/Cu]가 0.5 이상 1.4 이하일 수 있다.
구체적으로, Cu에 대한 Nb 와 W의 질량비[(Nb+W)/Cu]는 0.5 내지 1.3, 0.7 내지 1.2 또는 0.8 내지 1.0일 수 있다. Cu, Nb 및 W를 상기 비율로 첨가함으로써, 제조원가의 상승 없이 응력부식저항성 및 입계부식저항성 등의 내부식성을 향상시키며, 고온특성을 효과적으로 향상 시킬 수 있다.
또 다른 하나의 예로서, 상기 오스테나이트계 스테인리스강의 온도에 따른 인장강도는, 하기 수학식 2 및 3의 조건을 만족할 수 있다.
[수학식 2]
TS600/TS900 ≤ 3.5
[수학식 3]
TS600 ≥ 450
여기서, 인장강도는 ASTM E 8 조건 하에서 평가하였으며,
TS600 은 600 ℃에서의 평균 인장강도를 의미하고,
TS900 은 900 ℃에서의 평균 인장강도를 의미하고, 단위는 MPa이다.
본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강은 600 ℃ 이상의 고온에서 상기 범위의 인장강도를 유지함으로써, 강도가 급격하게 저하되는 페라이트계 스테인리스강의 단점을 보완하여, 고온강도가 뛰어나고, 가공성 및 용접성이 우수하다. 구체적으로 상기 스테인리스강은 600 ℃ 에서의 인장강도 평가에서 450 MPa 이상의 높은 결과를 나타냈으며, 900 ℃의 고온에서는 150 MPa 이상의 인장강도를 나타낼 수 있다.
또한, 600 ℃ 및 900 ℃ 에서의 인장강도의 비율이 3.5 이하로 나타날 수 있다.
따라서, 본 발명의 스테인리스강은 온도가 높아짐에 따라 인장강도가 변화되는 비율이 상기 범위로 적게 나타나기 때문에, 600 ℃ 이상의 고온 환경에서도 적용 가능하다.
또 다른 하나의 예로서, 상기 오스테나이트계 스테인리스강의 온도에 따른 항복강도는, 하기 수학식 4 및 5의 조건을 만족할 수 있다.
[수학식 4]
YS600/YS900 ≥ 1.5
[수학식 5]
YS600 ≥ 195
여기서, 항복강도는 ASTM E 8 조건 하에서 평가하였으며,
YS600 은 600 ℃에서의 평균 항복강도를 의미하고,
YS900 은 900 ℃에서의 평균 항복강도를 의미하고, 단위는 MPa이다.
본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강은 600 ℃ 이상의 고온에서 상기 범위의 항복강도를 유지함으로써, 강도가 급격하게 저하되는 페라이트계 스테인리스강의 단점을 보완하여, 고온강도가 뛰어나고, 가공성 및 용접성이 우수하다. 구체적으로 상기 스테인리스강은 600 ℃ 에서의 항복강도 평가에서 195 MPa 이상의 높은 결과를 나타냈으며, 900 ℃의 고온에서는 124 MPa 이상의 항복강도를 나타낼 수 있다.
또한, 600 ℃ 및 900 ℃ 에서의 항복강도의 비율이 1.5 이하로 나타날 수 있다.
따라서, 본 발명의 스테인리스강은 온도가 높아짐에 따라 항복강도가 변화되는 비율이 상기 범위로 적게 나타나기 때문에, 600 ℃ 이상의 고온 환경에서도 손쉽게 적용 가능하다.
또한, 본 발명에 의한 오스테나이트계 스테인리스강은, ASTM E 8 조건 하에서 평가한 고온인장강도가 500 내지 700℃에서는, 460 Mpa이상일 수 있고, 800℃에서는 240 Mpa이상일 수 있으며, 900℃ 에서는 150 Mpa　이상일 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 오스테나이트계 스테인리스강은, ASTM E 8 조건 하에서 평가한 고온항복강도가 500 내지 700℃에서는 190 MPa이상일 수 있고, 800℃에서는 150 Mpa이상일 수 있으며, 900℃ 에서는 100 Mpa이상일 수 있다.
본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강은 통상의 방법으로 제조될 수 있다.
하나의 예로서, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강은, 열연강판을 제조하기 위해, 열간압연으로 강판을 만들고, 필요에 따라 소둔 또는 산세를 실시하여 제조할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 열연 조건은 가열온도 1,200~1,280 ℃, 재로시간: 180~220분, RDT 1,100~1,150 ℃이며 edge crack발생 방지를 위해 Edge heater를 사용할 수 있다. 한다. 또한, 소둔열처리온도는 1,111~1,155 ℃이며, 산세조건은 황산산세 및 혼산산세를 병행할 수 있다. 이때 황상산세 조건은 황산조의 온도가 50~55 ℃이며, 농도가 225~235 g/l일 수 있다. 또한, 혼산산세 조건은 제 1 혼산조의 온도가 60~70 ℃이며, 농도가 질산 95~115 g/l, HF 20~35 g/l일 수 있고, 제 2 혼산조의 온도가 55~65 ℃이며, 농도가 질산 105~120 g/l, HF 25~35 g/l일 수 있다.
또 다른 하나의 예로서, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강은, 냉연간판을 제조하기 위해, 냉간압연으로 강판을 만들고, 필요에 따라 소둔 또는 산세를 실시하여 제조할 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 냉연소둔조건은 과잉산소 3~6 % 분위기에서, 소둔 온도 1140~1200 ℃, 소둔 시간은 두께에 따라 60~150초에서 실시하며 냉연산세는 중성염전해-황산전해-혼산의 순서로 진행될 수 있다. 상기 중성염전해산세는 온도 70~90 ℃, 농도 150~250 g/L에서 5000~12000 A의 전류를 인가하여 산세할 수 있다. 상기 황산전해산세는　　 　온도 35~55 ℃, 농도 50~120 g/L에서 5000~12000 A의 전류를 인가하여 산세할 수 있다. 상기 혼산조에서는 40~60 ℃ 온도에서 질산 60~120 g/L과 불산 5~20 g/L　에서 산세할 수 있다.
본 발명의 스테인리스강은 차량용 부품, 예를 들어, 플렉시블 파이프인 벨로우즈(bellows) 및 인터락(interlock)용으로 유용하게 사용될 수 있다.
이하, 상기 서술한 내용을 바탕으로, 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위를 한정하려는 것은 아니다.
실시예 1 내지 3
하기 표 1의 실시예 1 내지 3에 기재된 스테인리스 강재의 열연강판 및 냉연간판의 시편을 제조하였다.
비교예 1
하기 표 1의 비교예 1에 기재된 스테인리스 강재의 열연강판 및 냉연간판의 시편을 제조하였다.
(단위: 중량%)
구 분 C Si Mn P S Cu Nb B Ni Cr W Ti N Mo
실시예 1 0.02 1.5 1.1 0.02 0.004 2 0.2 0.0025 9.0 18.2 0.5 0.01 0.05 3
실시예 2 0.03 1.6 1.2 0.035 0.01 2.2 0.25 0.003 9.2 18.5 0.65 0.01 0.06 2
실시예 3 0.01 1.4 1.0 0.01 0.003 1.9 0.16 0.001 8.9 18.1 0.4 0.01 0.04 2
비교예 1 0.05 0.6 0.8 0.04 0.02 1.0 0.10 0.004 9.1 18.3 0 0.01 0.05 1
비교예 2 내지 5
하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 종래 시중에서 판매되고 있는 스테인리스강을 비교예로 준비하였다.
구분 제품명
비교예 2 326L
비교예 3 304
비교예 4 STS 321
비교예 5 1.4828
실험예 1
실시예 1 내지 3 및 비교예 1에 의한 열연강판의 고온에서의 내부식성을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
먼저, 응력부식저항성 평가를 위해 하기와 같은 실험을 수행하였다. 실험 도구로는 ASTM G36 CERT (constant extension rate tester)를 이용하였다.
구체적으로, 상기 실시예 1, 및 비교예 1 내지 3에서 제조된 스테인리스강 시편을 일축방향으로 인장하였을 때, 공기 중에서 시편이 최종 파단 될 때까지 측정된 연신율과 MgCl2 수용액(MgCl2: H2O = 42 : 58 중량비율)상에서 측정된 연신율의 비로 평가하였다. 이때, 스테인리스강의 부식 정도는 다음의 기준에 따라 등급을 평가하였으며, 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다: ○: 공기중에서의 연신율과 MgCl2 수용액에서의 연신율 비율이 0.75 초과, △: 공기중에서의 연신율과 MgCl2 수용액에서의 연신율 비율이 0.45 내지 0.75, X: 공기중에서의 연신율과 MgCl2 수용액에서의 연신율 비율이 0.45 미만.
그 다음, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1에 의한 냉연강판의 입계부식저항성을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
이때, 실험조건은 ASTM A 262 조건을 기준으로 하였다.
구체적으로, 상기 실시예 1, 및 비교예 1 에서 제조된 스테인리스강을 10 중량%의 암모늄 퍼설페이트(ammonium persulfate)에 침전시키고, 5 내지 10분 동안 1 A/cm2의 전류를 흘려주어 스테인리스강을 식각하여 양극으로 사용하였다. 또한, 스테인리스강 비이커(stainless steel beaker)를 준비하여 음극으로 사용였으며, 옥살산을 증류수에 용해시켜 제조되는 10 중량%의 옥살산 수용액을 전해액으로 사용하였다.
상기에서 준비된 양극 및 음극을 전해액에 도입한 후, 정류기(15 V 및 20 A용)를 이용하여 양 전극에 0 내지 30 A의 전류범위로 전류를 흘려주었다. 그 후, 양극으로 사용된 스테인리스강의 표면을 금속 현미경을 이용하여 부식 정도를 육안으로 평가하였다. 이때, 스테인리스강의 부식 정도는 다음의 기준에 따라 등급을 평가하였으며, 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다: ○: 부식 면적이 전체 표면 면적의 10% 미만, △: 부식 면적이 전체 표면 면적의 10% 내지 50%, X: 부식 면적이 전체 표면 면적의 50% 초과.
구분 입계부식저항성 응력부식저항성
실시예 1 ○ ○
실시예 2 ○ ○
실시예 3 ○ ○
비교예 1 X X
또한, 도 1에는 실시예 1 및 비교예 1의 응력부식 결과를 주사전자현미경 사진으로 나타내었고, 도 2에는 실시예 1 및 비교예 1의 입계부식 실험 결과를 주사전자현미경 사진으로 나타내었다.
도 1은 실시예 1 및 비교예의 응력부식 실험 결과를 비교하여 나타낸 주사전자현미경 사진이다. 도 1에서, I는 실시예 1의 실험 결과이며, II는 비교예 1의 실험 결과이고, A 내지 D는 확대배율을 달리하여 측정한 결과이다.
도 2는 실시예 1 및 비교예 1의 입계부식 실험 결과를 비교하여 나타낸 주사전자현미경 사진이다. 도 2에서, III는 실시예 1의 실험결과이며, IV는 비교예 1의 실험 결과이고, E 및 F는 확대배율을 달리하여 측정한 결과이다.
도 1 및 도 2를 살펴보면, 비교예 1에 비하여 실시예 1의 스테인리스강에서 응력부식 및 입계부식이 덜 발생된 것을 확인할 수 있다.
상기 실험을 통하여, 본 발명에 따른 스테인리스강은, 600 ℃ 이상의 고온에서 응력부식저항성이 우수할 뿐만 아니라 입계부식저항성이 뛰어난 것을 확인하였다. 따라서, 본 발명에 의한 스테인리스강은 고온 환경에서 사용되는 자동차용 부품소재로 유용하게 사용될 수 있다.
실험예 2
실시예 1 및 비교예 2 내지 5에 의한 열연강판의 인장강도 및 항복강도를 측정하기 위한 실험을 수행하였다.
고온인장 특성을 평가하기 위해 실시예 1 및 비교예 2 내지 5에 대하여, 400℃에서 800℃까지 온도를 변화시켜 스테인리스강의 인장강도(tensile strength) 및 항복강도(yield strength)를 ASTM E 8 에 기재된 조건을 기준으로 측정하였다. 그 결과는 인장강도는 표 4 및 도 3, 항복강도는 표 5 및 도 4에 나타내었다.
(단위: MPa)
측정온도(℃) 실시예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
300 521 447 436 - -
400 519 446 432 449 511
500 499 430 402 417 471
600 464 398 354 384 430
700 354 312 281 283 310
800 241 224 188 183 190
900 152 138 117 - -
(단위: MPa)
측정온도(℃) 실시예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
300 239 197 190 - -
400 219 190 172 197 196
500 210 172 158 183 184
600 196 166 149 169 171
700 207 169 129 153 153
800 165 141 105 137 135
900 124 96 79 - -
상기 실험을 통하여, 본 발명에 따른 오스테나이트계 스테인리스강은, 600 ℃ 이상의 고온에서 인장강도가 우수할 뿐만 아니라 항복강도가 뛰어난 것을 확인하였다. 따라서, 본 발명에 의한 오스테나이트계 스테인리스강은, SCC 저항성이 뛰어나고, 입계부식저항성 및 고온물성이 우수함을 알 수 있다.

Claims (8)

  1. 중량 %로 C: 0.03 %이하(0은 제외), Mn: 2.0 %이하(0은 제외), Si: 1.0 내지 2.0 %, Cu: 3 %이하(0은 제외), P: 0.035 %이하(0은 제외), S: 0.01 %이하(0은 제외), W: 1 %이하(0은 제외), Nb: 0.4 %이하(0은 제외), Ti: 0.03 %이하(0은 제외), Cr: 17 내지 21 %, Ni: 8 내지 13 %, N: 0.2 %이하(0은 제외), Mo: 4 %이하(0은 제외), 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 결정 입도는 ASTM E 112조건 하에서 결정 입도 평가 시, 9.5 이상의 ASTM 입자 크기 번호를 갖는 것인 오스테나이트계 스테인리스강.
  2. 제 1 항에 있어서,
    하기 수학식 1을 만족하는 오스테나이트계 스테인리스강:
    [수학식 1]
    Md30≥2.18
    여기서, Md30은 진변형율로 30%을 가했을 때에 마르텐사이트상이 50%가 생기는 온도로 정의되며,
    Md30(℃)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-68Nb으로 나타낼 수 있다.　　
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 오스테나이트계 스테인리스강은, 추가로 B: 0.0005 내지 0.0035 %를 함유하는 오스테나이트계 스테인리스강.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 Si에 대한 Cr 와 Ni의 질량비[(Cr+Ni)/Si]가 12.5 이상 34 이하인 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 Cu에 대한 Nb 와 W의 질량비[(Nb+W)/Cu]가 0.5 이상 1.4 이하인 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강.
  6. 제 1 항에 있어서,
    오스테나이트계 스테인리스강의 온도에 따른 인장강도는,
    하기 수학식 2 및 3의 조건을 만족하는 오스테나이트계 스테인리스강:
    [수학식 2]
    TS600/TS900 ≤ 3.5
    [수학식 3]
    TS600 ≥ 450
    여기서, 인장강도는 ASTM E 8 조건 하에서 평가하였으며,
    TS600 은 600 ℃에서의 평균 인장강도를 의미하고,
    TS900 은 900 ℃에서의 평균 인장강도를 의미하며, 단위는 MPa이다.
  7. 제 1 항에 있어서,
    오스테나이트계 스테인리스강의 온도에 따른 항복강도는,
    하기 수학식 4 및 5의 조건을 만족하는 오스테나이트계 스테인리스강:
    [수학식 4]
    YS600/YS900 ≥ 1.5
    [수학식 5]
    YS600 ≥ 195
    여기서, 항복강도는 ASTM E 8 조건 하에서 평가하였으며,
    YS600 은 600 ℃에서의 평균 항복강도를 의미하고,
    YS900 은 900 ℃에서의 평균 항복강도를 의미하며, 단위는 MPa이다.
  8. 제 1 항에 있어서,
    오스테나이트계 스테인리스강은,
    ASTM E 8 조건 하에서 평가한 고온인장강도가,
    500 내지 700 ℃에서는, 460 Mpa 이상, 800 ℃에서는 240 Mpa 이상, 900 ℃ 에서는 150 Mpa　이상이고;
    ASTM E 8 조건 하에서 평가한 고온항복강도가,
    500 내지 700 ℃에서는 190 MPa 이상, 800 ℃에서는 150 Mpa 이상, 900 ℃ 에서는 100 Mpa 이상인 오스테나이트계 스테인리스강.

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018016878A1 (ko) * 2016-07-22 2018-01-25 (주)계양정밀 텅스텐 저감형 터보차저 터빈하우징용 내열주강 및 이를 이용한 터보차저 터빈하우징
KR20180074322A (ko) * 2016-12-23 2018-07-03 주식회사 포스코 내식성 및 열간가공성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강
WO2019112142A1 (ko) * 2017-12-06 2019-06-13 주식회사 포스코 내식성이 우수한 고경도 오스테나이트계 스테인리스강

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090019174A (ko) 2007-08-20 2009-02-25 경희대학교 산학협력단 데시메이션-프리 방향성 필터 뱅크를 이용한 혈관 선명도개선 방법
KR20140131214A (ko) * 2013-05-03 2014-11-12 주식회사 포스코 시효균열 저항성이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090019174A (ko) 2007-08-20 2009-02-25 경희대학교 산학협력단 데시메이션-프리 방향성 필터 뱅크를 이용한 혈관 선명도개선 방법
KR20140131214A (ko) * 2013-05-03 2014-11-12 주식회사 포스코 시효균열 저항성이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018016878A1 (ko) * 2016-07-22 2018-01-25 (주)계양정밀 텅스텐 저감형 터보차저 터빈하우징용 내열주강 및 이를 이용한 터보차저 터빈하우징
KR20180074322A (ko) * 2016-12-23 2018-07-03 주식회사 포스코 내식성 및 열간가공성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강
WO2019112142A1 (ko) * 2017-12-06 2019-06-13 주식회사 포스코 내식성이 우수한 고경도 오스테나이트계 스테인리스강

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