KR101834996B1 - High hardness martensitic stainless steel with excellent hardenability and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마르텐사이트계 스테인리스강 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 경화능이 우수한 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a high-hardness martensitic stainless steel having excellent hardenability and a method for producing the same.
일반적으로 널리 사용되는 식도, 가위, 면도칼 및 의료용 기구인 메스와 같은 도물용 소재는 절삭성 및 내마모성 유지를 위하여 고경도가 요구되고, 수분과 쉽게 접촉하거나 습한 분위기에서 보관되기 때문에 우수한 내식성이 요구된다. 이에 따라, 도물용 소재로는 고경도의 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강이 주로 사용된다.In general, widely used materials such as esophagus, scissors, razors, and scalpels such as scalpels, which are medical instruments, require high hardness in order to maintain cutting and abrasion resistance, and are required to have excellent corrosion resistance because they are easily contacted with moisture or stored in a humid atmosphere. Accordingly, a high-hardness martensitic stainless steel having a high hardness is mainly used as a raw material for plumbing.
이러한 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강은 중량%로 0.45~0.80% 탄소, 최대 1.0% 망간, 최대 1.0% 실리콘, 그리고 12.0~15.0% 크롬을 함유한 강으로, 그 중에서도 약 0.60~0.80% 탄소와 약 12.0~15.0% 크롬을 기반으로 한 성분계가 고경도를 요구하는 도물용 소재로 널리 사용되고 있다.These high-carbon martensitic stainless steels contain 0.45 to 0.80% by weight of carbon, up to 1.0% of manganese, up to 1.0% of silicon, and 12.0 to 15.0% of chromium, of which about 0.60 to 0.80% 12.0 ~ 15.0% A chromium-based component system is widely used as a water-based material requiring high hardness.
도물용 고경도 소재는 고경도를 요구하기 때문에 취성이 매우 강하다. 따라서 가공이 용이하도록 도물용 소재를 소정 수준으로 연화시킬 필요가 있고, 이를 위하여 취성재의 열처리 작업성이 용이한 상소둔(BAF; Batch Annealing Furnace) 공정을 포함하여 제조하게 된다.High hardness materials for water require very hardness, so they are very brittle. Therefore, it is necessary to soften the material for the water to a predetermined level so as to facilitate the processing. For this purpose, a BAF (Batch Annealing Furnace) process which can easily perform the heat treatment of the brittle material is included.
상소둔을 진행하는 동안 소재는 페라이트 기지 내에 탄소와 크롬이 반응하여 크롬탄화물 형태의 미세한 입자들이 분산 석출되어, 기지내 고용 탄소함량이 낮아져 압연 및 산세와 같은 스테인리스강 제조 프로세스 적용이 용이하게 된다.During the calcination process, the material reacts with chromium in the ferrite matrix to disperse fine particles of chromium carbide in the ferrite matrix, which lowers the solid carbon content in the matrix and facilitates the application of the stainless steel manufacturing process such as rolling and pickling.
뿐만 아니라 페라이트 기지의 조직 내에 균일하게 분포된 미세한 크롬탄화물의 분포는 도물류 제조사에서 행해지는 강화열처리 공정에서 고온의 오스테나이트상으로 크롬 및 탄소의 빠른 재고용을 가능케 하여, 급냉 후 마르텐사이트 조직의 경도 및 내식성을 향상시키는 중요 인자이다.In addition, the distribution of fine chromium carbide uniformly distributed in the structure of the ferrite matrix enables rapid reutilization of chromium and carbon to a high temperature austenite phase in a strengthening heat treatment process performed by the logistics manufacturer, and the hardness of the martensite structure And an important factor for improving the corrosion resistance.
이에, 내식성이 우수한 고경도의 마르텐사이트 조직을 확보하기 위해서는 소둔재 페라이트 조직내 미세한 크롬탄화물을 형성시키는 것이 필수적이다.In order to secure a martensite structure of high hardness with excellent corrosion resistance, it is essential to form a fine chromium carbide in the annealed ferrite structure.
하지만 종래 420계 마르텐사이트계 스테인리스강의 경우 0.5% 이상의 고탄소 첨가 시 크롬탄화물의 입계 우선 석출 및 성장에 기인하여 국부적으로 입계에 조대한 크롬탄화물들이 석출하여 강화열처리시 오스테나이트상으로의 재고용율을 떨어뜨려 경도 및 내식성의 저하를 초래한다.However, in the case of the conventional 420-type martensitic stainless steel, chromium carbides locally precipitate in the grain boundaries due to grain-size preferential precipitation and growth of chromium carbide when 0.5% or more of high carbon is added, and the stockability ratio to the austenite phase Resulting in lowering of hardness and corrosion resistance.
한편 상소둔을 진행하는 동안 페라이트 기지 내의 질소 또한 크롬과 반응하여 크롬질화물 형태의 미세한 입자들이 분산 석출되며, 이러한 크롬질화물 또한 강화열처리 공정을 통해 급냉 후 마르텐사이트 조직의 경도 및 내식성을 향상시키는 것으로 알려져 있다.On the other hand, nitrogen in the ferrite matrix also reacts with chromium to disperse fine particles of chromium nitride in the ferrite matrix, and this chromium nitride is also known to improve the hardness and corrosion resistance of the martensite structure after quenching through the strengthening heat treatment process have.
따라서, 도물용 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강의 경도, 내식성이 우수한 소재를 확보하기 위해서는 미세한 크롬탄화물 뿐만 아니라 미세한 크롬질화물을 미세조직 내에 균일하게 분포시킬 수 있는 새로운 강재의 개발 및 소둔 패턴의 정립이 요구된다.Therefore, in order to secure a material having high hardness and corrosion resistance of a high-carbon martensitic stainless steel for use as a tool, it is necessary to develop a new steel material capable of uniformly distributing fine chromium nitride in a microstructure as well as fine chromium carbide, do.
본 발명의 실시예들은 마르텐사이트계 스테인리스강의 페라이트 기지 조직 내에 미세한 크롬탄화물 뿐만 아니라 크롬질화물을 균일하게 분포시켜 경도 및 내식성을 향상시킬 수 있는 경화능이 우수한 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention are to provide a high hardness martensitic stainless steel which is capable of uniformly distributing fine chromium carbide as well as fine chromium carbide in a ferrite matrix structure of martensitic stainless steel to improve hardness and corrosion resistance.
또한, 본 발명의 실시예들은 마르텐사이트계 스테인리스강의 소둔열처리 조건을 새로이 정립하여 크롬탄화물 및 크롬질화물을 균일하게 분포시켜 마르텐사이트 조직의 경도 및 내식성을 향상시킬 수 있는 경화능이 우수한 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조 방법을 제공하고자 한다.In addition, the embodiments of the present invention are also applicable to a high-hardness martensite-based martensitic stainless steel having excellent hardenability and capable of improving the hardness and corrosion resistance of a martensite structure by uniformly distributing chromium carbide and chromium nitride by newly setting annealing heat treatment conditions of martensitic stainless steels To provide a method of manufacturing stainless steel.
본 발명의 일 실시예에 따른 경화능이 우수한 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강은, 중량 %로, C: 0.60 내지 0.80%, N: 0.07 내지 0.15%, Si: 0.1 내지 0.6%, Mn: 0.5 내지 1.0%, Cr: 12 내지 14%, C+N: 0.90% 이하를 포함하고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하며, 냉연 소둔재의 미세조직 내에 50개/100㎛2 이상의 크롬질화물이 분포된다.The high hardness martensitic stainless steel according to one embodiment of the present invention contains 0.60 to 0.80% of C, 0.07 to 0.15% of N, 0.1 to 0.6% of Si, 0.5 to 1.0% of Mn, 12 to 14% of Cr, and 0.90% or less of C + N, the remainder being Fe and unavoidable impurities, and chromium nitrides of 50/100 μm 2 or more are distributed in the microstructure of the cold rolled annealed material.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 냉연 소둔재의 미세조직 내에 80개/100㎛2 이상의 크롬탄화물이 분포될 수 있다.Also, according to an embodiment of the present invention, at least 80/100 μm 2 of chromium carbide may be distributed in the microstructure of the cold-rolled annealed material.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 냉연 소둔재를 1,100℃ 이상의 온도에서 12초 이상 강화 열처리시 700Hv 이상의 비커스 경도를 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the cold-rolled annealed material may have a Vickers hardness of 700 Hv or more at the time of tempering treatment at a temperature of 1,100 ° C or more for 12 seconds or more.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 마르텐사이트계 스테인리스강은 18% 이상의 연신율을 가질 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the martensitic stainless steel may have an elongation of 18% or more.
본 발명의 일 실시예에 따른 경화능이 우수한 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조 방법은, 중량 %로, C: 0.60 내지 0.80%, N: 0.07 내지 0.15%, Si: 0.1 내지 0.6%, Mn: 0.5 내지 1.0%, Cr: 12 내지 14%, C+N: 0.90% 이하를 포함하고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 마르텐사이트계 스테인리스강 주편을 열간 압연하는 단계 및 열연 강판을 상소둔 열처리하는 단계를 포함한다.A method for producing a high hardness martensitic stainless steel having excellent curability according to an embodiment of the present invention comprises: 0.60 to 0.80% of C; 0.07 to 0.15% of N; 0.1 to 0.6% of Si; 0.5 to 0.6% of Mn; By weight of Cr and 12 to 14% of Cr, and 0.90% or less of C + N, the balance being Fe and unavoidable impurities, and a step of subjecting the hot-rolled steel sheet to a heat- .
상기 상소둔 열처리는, 상기 열연 강판의 미세조직 내에 크롬탄화물 및 크롬질화물을 균일하게 분포시키는 제1 균열단계 및 상기 크롬탄화물 및 상기 크롬질화물의 미세입자를 구상화시키는 제2 균열단계를 포함한다.The preliminary heat treatment includes a first cracking step of uniformly distributing chromium carbide and chromium nitride in the microstructure of the hot-rolled steel sheet, and a second cracking step of spheroidizing the chromium carbide and the fine particles of chromium nitride.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 균열단계는 800 내지 900℃로 수행되며, 상기 제2 균열단계는 600 내지 750℃로 수행될 수 있다.Also, according to an embodiment of the present invention, the first cracking step may be performed at 800 to 900 ° C, and the second cracking step may be performed at 600 to 750 ° C.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 균열단계는 15 내지 25시간 동안 수행되며, 상기 제2 균열단계는 5 내지 15시간 동안 수행될 수 있다.Also, according to an embodiment of the present invention, the first cracking step may be performed for 15 to 25 hours, and the second cracking step may be performed for 5 to 15 hours.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열연 강판을 상기 제1 균열단계에 이르기까지 40 내지 200℃/시간의 속도로 승온시키는 단계 및 상기 제1 균열단계가 완료된 후 상기 제2 균열단계에 이르기까지 10℃/시간 이상의 속도로 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a hot-rolled steel sheet, comprising the steps of raising the hot-rolled steel sheet at a rate of 40 to 200 ° C / hour until reaching the first cracking step, Lt; RTI ID = 0.0 > 10 C / hr. ≪ / RTI >
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 균열단계가 완료된 후 공냉하는 단계를 더 포함할 수 있다.Further, according to an embodiment of the present invention, the method may further include the step of air-cooling after the second cracking step is completed.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열처리된 열연 강판을 냉간 압연 및 소둔 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of cold-rolling and annealing the heat-treated hot-rolled steel sheet may be included.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉연 소둔재의 미세조직 내에 50개/100㎛2 이상의 크롬질화물이 분포될 수 있다.Further, according to one embodiment of the present invention, it can be a 50 / 100㎛ 2 or more chromium nitride distributed in the microstructure of the cold-rolled bovine dunjae.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉연 소둔재의 미세조직 내에 80개/100㎛2 이상의 크롬탄화물이 분포될 수 있다.Further, according to an embodiment of the present invention, at least 80/100 mu m 2 of chromium carbide may be distributed in the microstructure of the cold-rolled annealed material.
본 발명의 실시예들에 따르면, 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강의 성분을 제어하고, 열연 강판의 상소둔처리를 통하여 기지조직 내에 미세한 크롬탄화물 및 크롬질화물을 균일하게 분포시켜 고경도, 고내식성 및 가공성이 우수한 소재를 제조할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, it is possible to control the components of the high-carbon martensitic stainless steel and uniformly distribute the fine chromium carbide and chromium nitride in the matrix through the hot-rolling treatment of the hot-rolled steel sheet to obtain the high hardness, high corrosion resistance, This excellent material can be produced.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조 방법을 설명하기 위한 그래프이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강의 미세조직을 설명하기 위한 사진들이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강의 강화열처리 조건에 따른 경도의 변화를 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강을 1,100℃의 온도에서 강화열처리하는 경우 시간의 변화에 따른 경도의 변화를 설명하기 위한 도면들이다.1 is a graph for explaining a method of manufacturing a high-hardness martensitic stainless steel according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 are photographs for explaining the microstructure of the high-hardness martensitic stainless steel according to one embodiment of the present invention.
FIGS. 4 and 5 are views for explaining the change in hardness of the high-hardness martensitic stainless steel according to the reinforcing heat treatment condition according to an embodiment of the present invention.
6 is a view for explaining a change in hardness according to a change in time when a hardened martensitic stainless steel according to an embodiment of the present invention is subjected to a tempering heat treatment at a temperature of 1,100 ° C.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided to fully convey the spirit of the present invention to a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs. The present invention is not limited to the embodiments shown herein but may be embodied in other forms. For the sake of clarity, the drawings are not drawn to scale, and the size of the elements may be slightly exaggerated to facilitate understanding.
본 발명의 일 실시예에 따른 경화능이 우수한 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강은, 중량 %로, C: 0.60 내지 0.80%, N: 0.07 내지 0.15%, Si: 0.1 내지 0.6%, Mn: 0.5 내지 1.0%, Cr: 12 내지 14%, C+N: 0.90% 이하를 포함하고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.The high hardness martensitic stainless steel according to one embodiment of the present invention contains 0.60 to 0.80% of C, 0.07 to 0.15% of N, 0.1 to 0.6% of Si, 0.5 to 1.0% of Mn, %, Cr: 12 to 14%, C + N: 0.90% or less, and the balance includes Fe and unavoidable impurities.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강의 각 합금 성분의 역할과, 합금 성분 조성 범위의 한정 이유에 관하여 설명한다. 또한, 이하에서 설명되는 %는 모두 중량%이다.The role of each alloy component in the high-hardness martensitic stainless steel according to one embodiment of the present invention and the reason for limiting the alloy composition range will be described below. In addition, the percentages described below are all% by weight.
C: 0.60 내지 0.80%C: 0.60 to 0.80%
C는 함량이 낮을 경우 마르텐사이트계 스테인리스강의 강화열처리 후 경도가 저하되어 절삭성 및 내마모성 확보가 불가능하므로 0.60% 이상을 첨가한다. 반면에, 그 함량이 과도하게 많아지면 크롬탄화물이 과도하게 형성되고 이에 기인하여 소재 자체의 내식성이 저하될 뿐만 아니라, 탄소 편석에 기인한 소둔조직내 조대탄화물의 형성 우려가 있으므로 상한을 0.80%로 제한한다.When the content of C is low, the hardness of the martensitic stainless steel after the tempering treatment is lowered and the machinability and the wear resistance can not be secured. On the other hand, if the content is excessively large, the chromium carbide is excessively formed and the corrosion resistance of the material itself is deteriorated. In addition, there is a risk of formation of coarse carbides in the annealed structure due to carbon segregation, so the upper limit is set at 0.80% Limit.
N: 0.07 내지 0.15%N: 0.07 to 0.15%
N는 내식성과 경도를 동시에 개선하기 위해 첨가되는 원소로써, C 대신 첨가하더라도 국부적인 미세 편석을 유발하지 않아 제품에 조대한 석출물을 형성시키지 않는 장점이 있다. 이러한 효과를 구현하기 위해 0.07% 이상을 첨가한다. 하지만 과도하게 첨가될 경우 주조시 질소에 의한 포어(pore)가 발생하여 열간가공성 및 연신율이 저하되며, 이에 따라 열간 압연 이후 소재의 표면 및 에지부에 다량의 크랙이 발생할 우려가 있으므로 상한을 0.15%로 제한한다.N is an element added to improve corrosion resistance and hardness at the same time. Even when added in place of C, it does not cause local fine segregation, and thus it is advantageous not to form a coarse precipitate on the product. Add 0.07% or more to achieve this effect. However, when it is added excessively, pore due to nitrogen is formed during casting, and the hot workability and elongation rate are lowered. As a result, a large amount of cracks may occur on the surface and the edge portion of the material after hot rolling. .
SiSi : 0.1 내지 0.6%: 0.1 to 0.6%
Si는 탈산을 위해 필수적으로 첨가되는 원소이므로, 0.1% 이상을 첨가한다. 그러나, 과도한 Si 첨가는 산세성을 저하시켜 소재의 취성을 높이므로 그 상한을 0.6%로 제한한다.Since Si is an essential element added for deoxidation, 0.1% or more is added. However, since excessive Si addition decreases the acidity and increases the brittleness of the material, its upper limit is limited to 0.6%.
Mn: 0.5 내지 1.0%Mn: 0.5 to 1.0%
Mn은 탈산을 위해 필수적으로 첨가되는 원소이므로 0.5% 이상을 첨가한다. 그러나 과도하게 첨가될 경우 강의 표면품질을 저해하고 최종 열처리재의 잔류 오스테나이트 형성을 통해 고경도 물성확보를 억제하므로 상한을 1.0%로 제한한다.Since Mn is an element added for deoxidation, 0.5% or more is added. However, if it is added excessively, the surface quality of the steel is inhibited and the upper limit is limited to 1.0% because the retained austenite of the final heat treatment material is inhibited from securing high hardness properties.
CrCr : 12 내지 14%: 12 to 14%
Cr은 내식성을 확보하는 기본 원소이므로 12% 이상을 첨가한다. 그러나, 과도하게 첨가될 경우에 제조비용이 상승하며, 조직 내 크롬 성분의 미세 편석이 증가하여 국부적으로 크롬탄화물의 조대화를 유발시켜 강화열처리재의 내식성 및 경도를 저하시킬 수 있기 때문에 상한을 14%로 제한한다.Cr is a basic element for ensuring corrosion resistance, so add 12% or more. However, if it is added excessively, the manufacturing cost is increased, the fine segregation of the chromium component in the tissue is increased, and the corrosion resistance and hardness of the reinforcing heat treatment material may be lowered by locally causing chromium carbide coarsening, .
C+N: 0.90% 이하C + N: 0.90% or less
C, N의 함량을 각각 만족하는 경우에는 C+N 함량이 0.90%를 초과하더라도 표면 및 에지부의 품질은 양호하나, 열연 강판의 상소둔 시 분포하는 크롬탄화물 및 크롬질화물의 분율이 증가하여 연신율이 저하되는 문제점이 있다. 양호한 연신율 확보를 위해서 C+N 함량을 0.90% 이하로 제한한다.C and N contents are satisfied, the surface and edge portions are good in quality even when the C + N content exceeds 0.90%. However, since the fractions of chromium carbide and chromium nitride distributed in the hot rolled steel sheet are increased, There is a problem of deterioration. The C + N content is limited to 0.90% or less in order to secure a good elongation.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 경화능이 우수한 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강은, Ni, Mo, W, V 등을 더 포함할 수 있다.For example, the high hardness martensitic stainless steel excellent in curability according to an embodiment of the present invention may further include Ni, Mo, W, V, and the like.
NiNi : 0.1 내지 0.5%: 0.1 to 0.5%
Ni은 오스테나이트 안정화 원소로써 제강공정에서 고철로부터 불가피하게 반입되는 원소로써, 0.1% 이상을 첨가한다. 그러나, 높은 함량의 Ni을 함유할 경우, 최종 열처리재의 잔류 오스테나이트량을 증가시켜 고경도 물성확보가 어려우므로, 그 상한을 0.5%로 제한한다.Ni is an austenite stabilizing element, which is inevitably brought in from steel scrap in the steelmaking process and is added in an amount of 0.1% or more. However, when a high content of Ni is contained, it is difficult to secure high hardness properties by increasing the amount of retained austenite in the final heat-treated material. Therefore, the upper limit is limited to 0.5%.
MoMo : 0.1 내지 2.0%: 0.1 to 2.0%
Mo은 내식성 향상에 우수한 효과가 있으므로 0.1% 이상을 첨가할 수 있다. 그러나, 과도한 첨가는 제조비용의 상승을 초래하기 때문에 상한을 2.0%로 제한한다.Mo has an excellent effect on improving the corrosion resistance, so that it is possible to add 0.1% or more. However, excessive addition limits the upper limit to 2.0% because it leads to an increase in the manufacturing cost.
W: 0.1 내지 2.0%W: 0.1 to 2.0%
W은 내식성 향상을 위해 0.1% 이상을 첨가할 수 있다. 그러나, 과도한 첨가 시 제조비용의 상승과 조업성을 저해하므로 상한을 2.0%로 제한한다.W may be added in an amount of 0.1% or more to improve the corrosion resistance. However, since the excessive addition causes an increase in manufacturing cost and operability, the upper limit is limited to 2.0%.
V: 0.1 내지 0.3%V: 0.1 to 0.3%
V은 탄화물의 미세화를 위해 선택적으로 0.1% 이상을 첨가할 수 있다. 그러나, V은 탄화물 형성 원소이기 때문에, 모재 합금성분의 손실을 방지하기 위해 상한을 0.3%로 제한한다.V may optionally be added in an amount of 0.1% or more for the refinement of the carbide. However, since V is a carbide-forming element, the upper limit is limited to 0.3% in order to prevent the loss of the base metal alloy component.
내식성이 우수한 고경도의 마르텐사이트 조직을 확보하기 위해서는 소둔재 페라이트 조직 내 미세한 크롬탄화물 및 크롬질화물을 형성시키는 것이 필수적이다.It is essential to form fine chromium carbide and chromium nitride in the annealed ferrite structure in order to secure a high-hardness martensite structure excellent in corrosion resistance.
일반적으로 마르텐사이트계 스테인리스강 소재의 경우, 최종 형상으로 가공된 후에 강화열처리(hardening) 공정을 거쳐서 내식성과 경도를 확보하도록 한다. 강화열처리 공정은 소재를 약 1,000 내지 1,200℃의 고온에서 단시간 유지한 후, 상온으로 급냉시키는 공정으로써 고온의 오스테나이트상에서 크롬탄화물 또는 크롬질화물을 재고용시켜 기지의 크롬의 농도를 약 12% 정도로 높이게 되고, 이로 인하여 소재 표면에 얇은 크롬산화물을 치밀하게 생성시켜 소재의 부식저항성을 향상시킨다.Generally, in the case of the martensitic stainless steel material, the steel sheet is processed into a final shape and then subjected to a hardening process to secure corrosion resistance and hardness. In the strengthening heat treatment process, the material is maintained at a high temperature of about 1,000 to 1,200 ° C for a short time, and then quenched to room temperature. The chromium carbide or chromium nitride is reutilized on the high-temperature austenite to raise the concentration of the known chromium to about 12% , Resulting in dense generation of thin chromium oxide on the surface of the material to improve the corrosion resistance of the material.
또한, 급냉시 재고용된 탄소 또는 질소를 함유하고 있는 오스테나이트상이 마르텐사이트상으로 변태함에 따라 경도를 높이는 결과를 초래한다. 이때, 기지조직 내에 분포하는 구상화된 크롬탄화물 또는 크롬질화물의 크기가 클 경우, 고온의 오스테나이트상에서 크롬탄화물 또는 크롬질화물의 재고용이 어렵기 때문에 기지조직 내에 존재하는 크롬 및 탄소와 질소의 농도가 감소하게 되고, 결과적으로 내부식성 및 경도의 저하를 초래하게 된다. 반면, 미세한 크롬탄화물 및 크롬질화물이 분포할 경우, 재고용이 용이하여 기지조직 내에 크롬 및 탄소와 질소의 농도가 증가하게 되어 내부식성 및 경도의 향상을 가져올 수 있다. 따라서, 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강의 내부식성 확보 및 고경도화를 위해서 강화열처리 공정 이전의 소재에서 미세한 크롬탄화물 및 크롬질화물을 분포시키는 것이 요구된다.Further, the quenching results in an increase in hardness as the austenite phase containing the reused carbon or nitrogen is transformed into a martensite phase. At this time, when the size of the spheroidized chromium carbide or chromium nitride distributed in the matrix is large, it is difficult to reuse chromium carbide or chromium nitride on the high temperature austenite, so that the concentration of chromium, carbon and nitrogen existing in the matrix is decreased As a result, corrosion resistance and hardness are lowered. On the other hand, when fine chromium carbide and chromium nitride are distributed, it is easy to reuse, and the concentration of chromium, carbon and nitrogen in the matrix increases, thereby improving corrosion resistance and hardness. Therefore, in order to ensure corrosion resistance and hardness of the high carbon martensitic stainless steel, it is required to distribute fine chromium carbide and chromium nitride in the material before the tempering heat treatment process.
본 발명의 일 실시예에 따른 경화능이 우수한 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강은, 냉연 소둔재의 미세조직 내에 50개/100㎛2 이상의 크롬질화물이 분포된다.In the high-hardness martensitic stainless steel excellent in hardenability according to the embodiment of the present invention, chromium nitride of 50/100 μm 2 or more is distributed in the microstructure of the cold-rolled annealed material.
상기 크롬질화물의 분포는 N의 함량을 조절하여 얻을 수 있다. N의 함량이 증가할수록 크롬질화물의 개수 역시 증가하며, 상기 크롬질화물이 냉연 소둔재의 미세조직 내에 50개/100㎛2 미만으로 포함하는 경우, 내부식성 및 경도가 저하되며, 강화열처리에 따른 경화능이 저하되는 문제점이 있다.The distribution of the chromium nitride can be obtained by adjusting the content of N. As the content of N increases, the number of chromium nitrides also increases. When the chromium nitride is contained in the microstructure of the cold-rolled annealed material at less than 50/100 μm 2 , the corrosion resistance and the hardness are lowered, There is a problem that the capacity is lowered.
또한, 상기 냉연 소둔재의 미세조직 내에 80개/100㎛2 이상의 크롬탄화물이 분포된다.In addition, the 80 / 100㎛ 2 or more chromium carbides in the microstructure of the cold rolling is small dunjae distribution.
상기 크롬탄화물의 분포는 C의 함량을 조절하여 얻을 수 있다. C의 함량이 증가할수록 크롬탄화물의 개수 역시 증가하며, 상기 크롬탄화물이 냉연 소둔재의 미세조직 내에 80개/100㎛2 미만으로 포함하는 경우, 경도가 저하되는 문제점이 있다.The distribution of the chromium carbide can be obtained by controlling the content of C. As the content of C increases, the number of chromium carbides also increases. When the chromium carbide is contained in the microstructure of the cold-rolled annealed material at less than 80/100 μm 2 , the hardness is lowered.
예를 들어, 상기 냉연 소둔재를 1,100℃ 이상의 온도에서 12초 이상 강화 열처리시 700Hv 이상의 비커스 경도를 가질 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 냉연 소둔재를 1,100℃ 이상의 온도에서 12 내지 15초 동안 강화 열처리하여 700Hv 이상의 비커스 경도를 가질 수 있다.For example, the cold-rolled annealed material may have a Vickers hardness of 700 Hv or more at a tempering temperature of 1,100 ° C or more for a tempering treatment for 12 seconds or more. More preferably, the cold-rolled annealed material is heat-treated at a temperature of 1,100 DEG C or higher for 12 to 15 seconds to have a Vickers hardness of 700 Hv or more.
일반적으로 양호한 품질의 냉간압연성 확보를 위해서는 마르텐사이트계 스테인리스강은 약 18% 이상의 연신율의 확보가 필요하다. 크롬질화물을 확보하기 위하여 N를 다량으로 첨가하는 경우에는 질소에 의한 포어(pore)가 발생하여 연신율이 저하되게 된다.Generally, it is necessary to secure an elongation of about 18% or more in the martensitic stainless steel in order to secure a good quality cold rolling property. When a large amount of N is added to secure the chromium nitride, pores are formed by nitrogen, and the elongation is decreased.
이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 경화능이 우수한 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강은, 상기 마르텐사이트계 스테인리스강은 18% 이상의 연신율을 가질 수 있다.Accordingly, in the high hardness martensitic stainless steel having excellent hardenability according to an embodiment of the present invention, the martensitic stainless steel may have an elongation of 18% or more.
이러한 본 발명에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강은 연속주조 또는 강괴 주조에 의해 주편을 제작하고 열간 압연 처리를 통하여 가공 처리가 가능한 열연 강판으로 제조한다.The martensitic stainless steel according to the present invention is produced as a hot-rolled steel sheet by which a cast steel is produced by continuous casting or ingot casting and subjected to hot rolling treatment.
이후 제조된 열연강판은 도물용으로 사용 가능한 두께로 정밀압연과 같은 가공을 진행하기 전에 양호한 가공성을 확보하기 위하여 상소둔 열처리를 통한 연질화 작업을 실시한다.The produced hot-rolled steel sheet has a thickness that can be used for rolling, and softening work is carried out through heat treatment to ensure good workability before proceeding with the process such as precision rolling.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조 방법을 설명하기 위한 그래프이다.1 is a graph for explaining a method of manufacturing a high-hardness martensitic stainless steel according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 경화능이 우수한 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조 방법은, 중량 %로, C: 0.60 내지 0.80%, N: 0.07 내지 0.15%, Si: 0.1 내지 0.6%, Mn: 0.5 내지 1.0%, Cr: 12 내지 14%, C+N: 0.90% 이하를 포함하고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 마르텐사이트계 스테인리스강 주편을 열간 압연하는 단계 및 열연 강판을 상소둔 열처리하는 단계를 포함한다.Referring to FIG. 1, a method for producing a high hardness martensitic stainless steel having excellent hardenability according to an embodiment of the present invention comprises: 0.60 to 0.80% of C, 0.07 to 0.15% of N, 0.1 to 0.15% of Si, Hot rolling a martensitic stainless steel slab containing 0.6 to 0.6% Mn, 0.5 to 1.0% Cr, 12 to 14% Cr and 0.90% or less C + N and the balance Fe and unavoidable impurities, And a step of subjecting the steel sheet to a heat treatment.
상기 상소둔 열처리는, 상기 열연 강판의 미세조직 내에 크롬탄화물 및 크롬질화물을 균일하게 분포시키는 제1 균열단계 및 상기 크롬탄화물 및 상기 크롬질화물의 미세입자를 구상화시키는 제2 균열단계를 포함한다.The preliminary heat treatment includes a first cracking step of uniformly distributing chromium carbide and chromium nitride in the microstructure of the hot-rolled steel sheet, and a second cracking step of spheroidizing the chromium carbide and the fine particles of chromium nitride.
또한, 상기 열연 강판을 상기 제1 균열단계에 이르기까지 승온시키는 단계 및 상기 제1 균열단계가 완료된 후 상기 제2 균열단계에 이르기까지 10℃/시간 이상의 속도로 냉각시키는 단계를 포함한다. 이후, 상기 제2 균열단계가 완료된 후 공냉하는 단계를 더 포함한다.Further, the method includes a step of raising the hot-rolled steel sheet to the first cracking step and a cooling step at a rate of 10 ° C / hour or more to reach the second cracking step after the first cracking step is completed. Thereafter, the method further includes air cooling after the second cracking step is completed.
예를 들어, 상기 열연 강판을 승온시키는 단계는, 상기 제1 균열단계에 이르기까지, 즉 800 내지 900℃로 40 내지 200℃/시간의 속도로 승온시킬 수 있다.For example, the step of raising the hot-rolled steel sheet may be performed at a rate of 40 to 200 ° C / hour until reaching the first cracking step, that is, 800 to 900 ° C.
상기 승온 단계는 상기 제1 균열단계에 이르기까지 상기 열연 강판을 40 내지 200℃/시간의 속도로 승온시키는 과정이다.The heating step is a step of raising the hot-rolled steel sheet at a rate of 40 to 200 ° C / hour until reaching the first cracking step.
상기 승온 단계에서 승온 속도가 40℃/시간 미만인 경우에는 크롬탄화물 및 크롬질화물이 조대해지는 온도 구간, 예를 들어 700 내지 750℃를 경유하는 시간이 증가하는 바, 크롬탄화물 및 크롬질화물의 크기가 조대해져 미세 조직 내에 분포하는 크롬탄화물 및 크롬질화물의 밀도가 감소될 수 있다. 반면, 승온 속도가 200℃/시간 초과이면, 크롬탄화물 및 크롬질화물이 조대화되는 온도 구간의 경유 시간이 감소되어 미세한 크롬탄화물 및 크롬질화물을 확보할 수 있는 장점은 있지만, 탄화물 확산 시간이 감소되어 크롬탄화물 및 크롬질화물이 분포 불균형이 초래되는 문제점이 있다.When the heating rate is lower than 40 ° C / hour in the temperature rising step, the time period over which the chromium carbide and the chromium nitride are coarsened, for example, 700 to 750 ° C, increases and the sizes of chromium carbide and chromium nitride are coarse And the density of chromium carbide and chromium nitride distributed in the microstructure can be reduced. On the other hand, if the heating rate is higher than 200 ° C / hour, the durability of the chromium carbide and chromium nitride during the temperature interval in which the chromium carbide and the chromium nitride are coarsened is reduced to secure fine chromium carbide and chromium nitride. However, Chromium carbide and chromium nitride are unevenly distributed.
예를 들어, 상기 제1 균열단계는, 800 내지 900℃로 15 내지 25시간 동안 수행될 수 있다.For example, the first cracking step may be performed at 800 to 900 DEG C for 15 to 25 hours.
상기 제1 균열단계는, 열연강판의 조직 내에 크롬탄화물 및 크롬질화물을 균일하게 석출시키는 과정이다.The first cracking step is a step of uniformly depositing chromium carbide and chromium nitride in the structure of the hot-rolled steel sheet.
상기 제1 균열단계는 승온 단계에 이어서 진행되어 열연 강판의 조직 내에 크롬탄화물 및 크롬질화물을 균일하게 분포시키는 과정으로서, 열연 강판을 800 내지 900℃의 항온 분위기에서 15 내지 25시간 동안 균일하게 가열하는 과정이다. 이 과정에서 크롬탄화물 및 크롬질화물은 조직 내에서 균일하게 분포된다.The first cracking step may be followed by a heating step to uniformly distribute chromium carbide and chromium nitride in the hot-rolled steel sheet, wherein the hot-rolled steel sheet is uniformly heated for 15 to 25 hours in a constant-temperature atmosphere at 800 to 900 ° C Process. In this process, chromium carbide and chromium nitride are uniformly distributed in the tissue.
균열 온도가 800℃ 미만인 경우, 균열 처리시에 입계에서 국부적으로 석출되는 크롬탄화물 및 크롬질화물로 인하여 응집부가 형성될 수 있으며, 900℃ 초과인 경우, 결정 입계 부근에 조대한 크롬탄화물 및 크롬질화물이 형성되는 바, 이러한 크롬탄화물 및 크롬질화물 응집부 및 조대한 크롬탄화물 및 크롬질화물은 소재의 국부적인 재질 불균형을 초래하여 연성 확보를 곤란하게 하며, 최종 열처리시 소재 품질 저하를 유발하는 문제점이 있다.When the cracking temperature is less than 800 ° C, aggregated portions may be formed due to chromium carbide and chromium nitride locally precipitated at the grain boundary during the cracking treatment. When the temperature exceeds 900 ° C, coarse chromium carbide and chromium nitride Such chromium carbide and chromium nitride agglomerates, coarse chromium carbides and chromium nitrides cause local material imbalance of the material, making it difficult to secure ductility and causing material deterioration in the final heat treatment.
또한, 제1 균열단계에서의 균열 시간이 15시간 미만인 경우, 미세한 크롬탄화물 및 크롬질화물 형성에는 유리하지만 크롬탄화물 및 크롬질화물이 균일하게 분포되지 않고, 군집되어 분포될 수 있으며, 25시간 초과인 경우, 과소둔에 의해 이웃한 크롬탄화물 및 크롬질화물이 합체, 국부적 크롬탄화물 및 크롬질화물 조대화가 진행되는 것은 물론, 열처리 시간 증가로 공정 효율이 감소하고, 제조비용이 증가하는 단점이 있다.In addition, when the cracking time in the first cracking step is less than 15 hours, chromium carbide and chromium nitride are advantageously used for formation of fine chromium carbide and chromium nitride but not uniformly distributed, can be clustered and distributed, , The chromium carbide and chromium nitride adjacent to each other, the local chromium carbide and the chromium nitride coarsening, and the heat treatment time increase, the process efficiency decreases, and the manufacturing cost increases.
예를 들어, 상기 열연 강판을 상기 제1 균열단계가 완료된 후 상기 제2 균열단계에 이르기까지, 즉 600 내지 750℃로 10℃/시간 이상의 속도로 냉각시킬 수 있다.For example, the hot-rolled steel sheet may be cooled to the second cracking stage after the completion of the first cracking step, that is, at a temperature of 600 to 750 ° C at a rate of 10 ° C / hour or more.
상기 냉각 단계는 제1 균열단계 이후 열연 강판을 제2 균열단계에 이르기까지 냉각하는 과정이다.The cooling step is a step of cooling the hot-rolled steel sheet after the first cracking step to the second cracking step.
상기 냉각 단계에서, 냉각 속도가 10℃/h 미만인 경우, 크롬탄화물 및 크롬질화물 미세 조직의 크기가 조대화되는 온도 범위를 경유하는 시간이 증가되는 바, 이로 인해 미세 조직 내에서의 크롬탄화물 및 크롬질화물 미세 조직이 조대화되어, 강화 열처리시 내식성 및 고경도 확보가 어려운 문제점이 있다.In the cooling step, when the cooling rate is less than 10 캜 / h, the time for the size of the chromium carbide and the chromium nitride microstructure to pass through the coarse temperature range is increased, which causes the chromium carbide and chromium There is a problem that it is difficult to secure corrosion resistance and hardness at the time of strengthening heat treatment because the nitride microstructure is coarsened.
예를 들어, 상기 제2 균열단계는, 600 내지 750℃로 5 내지 15시간 동안 수행될 수 있다.For example, the second cracking step may be performed at 600 to 750 ° C for 5 to 15 hours.
상기 제2 균열단계는 상기 냉각 단계 이어서 진행되어 열연 강판 조직 내 크롬탄화물 및 크롬질화물의 미세 입자를 저온으로 구상화시키는 과정으로서, 600 내지 750℃에서 열연 코일을 5 내지 15시간 동안 항온으로 유지, 균일하게 가열하는 과정이다. 크롬탄화물 및 크롬질화물이 구상화하기 위한 최소 온도 조건이 600℃이며, 균열 온도가 750℃를 초과하면 구상화된 크롬탄화물 및 크롬질화물이 과도하게 성장하여 크롬탄화물 및 크롬질화물 개수가 감소하고 연성이 저하되는 문제점이 있다.The second cracking step is followed by the cooling step to solidify the fine particles of chromium carbide and chromium nitride in the hot-rolled steel sheet at low temperature. The hot-rolled coil is maintained at a constant temperature for 5 to 15 hours at 600 to 750 ° C, . The minimum temperature condition for spheroidizing chromium carbide and chromium nitride is 600 ° C. When the cracking temperature exceeds 750 ° C., spheroidized chromium carbide and chromium nitride are excessively grown to decrease the number of chromium carbide and chromium nitride and decrease ductility There is a problem.
또한, 제 2 균열과정의 항온 유지 시간이 5시간 이하이면 크롬탄화물 및 크롬질화물의 구상화 진행이 미흡하며, 15시간 이상이면 구상화 탄화물 및 질화물이 과도하게 성장하여 조대한 미세 조직을 형성하게 된다. Also, if the holding time of the second cracking process is less than 5 hours, the progress of spheroidization of chromium carbide and chromium nitride is insufficient, and if it is more than 15 hours, the spheroidized carbide and nitride are excessively grown to form coarse microstructure.
예를 들어, 상기 제2 균열단계가 완료된 후 상기 열연 강판을 공냉할 수 있다.For example, the hot-rolled steel sheet may be air-cooled after the second cracking step is completed.
상기 제2 균열단계 이후에 열연 강판을 대기 중에서 공냉시켜 상소둔 열처리 과정을 완료한다.After the second cracking step, the hot-rolled steel sheet is air-cooled in the atmosphere to complete the annealing process.
예를 들어, 상기 열처리된 열연 강판을 냉간 압연 및 소둔 열처리하는 단계를 거쳐 최종 제품을 제조할 수 있다.For example, the heat-treated hot-rolled steel sheet may be subjected to a step of cold-rolling and annealing to produce a final product.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
본 발명의 일 실시예에 따른 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강의 조성은 하기 표 1과 같다.The composition of the high-carbon martensitic stainless steel according to one embodiment of the present invention is shown in Table 1 below.
상기 표 1과 같은 조성을 포함하는 주편을 제조하고, 열간 압연을 통하여 3mm 두께의 열연 강판을 제조하였다. 이후, 각 열연 강판의 표면부 및 에지부의 품질을 확인하여 하기 표 2에 나타내었다.A cast steel having the composition shown in Table 1 was prepared, and hot-rolled steel sheets having a thickness of 3 mm were produced through hot rolling. Then, the quality of the surface portion and the edge portion of each hot-rolled steel sheet was confirmed and shown in Table 2 below.
이후 제조된 열연 강판은 하기의 상소둔 열처리 조건을 이용하여 열처리를 행한 후 공냉시켜 미세조직 관찰 및 연신율 평가를 진행하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.The hot-rolled steel sheet thus prepared was subjected to heat treatment using the following annealing conditions and then air-cooled to observe the microstructure and evaluate the elongation. The results are shown in Table 2 below.
[상소둔 열처리 조건][Condition for heat treatment]
- 승온 단계: 승온속도 100℃/시간- Heating step: Heating rate 100 캜 / hour
- 제1 균열단계: 850℃에서 20시간- First crack stage: 20 hours at 850 ° C
- 냉각 단계: 온도하강속도 10℃/시간- Cooling step:
- 제2 균열단계: 650℃에서 7시간- Second crack stage: 7 hours at 650 ° C
열연 강판 내 N 함량이 0.15% 미만인 경우, 열간압연 후에 소재의 표면 및 에지부 품질상태가 양호하게 관찰되었다. 반면 N 함량이 0.15% 이상인 비교예 3의 경우, 열간 압연 이후 소재의 표면 및 에지부에 다량의 크랙이 발생하며, 상소둔 이후 연신율이 18% 미만을 나타냄을 알 수 있다.When the N content in the hot-rolled steel sheet was less than 0.15%, the quality of the surface and edge of the material was favorably observed after hot rolling. On the other hand, in the case of Comparative Example 3 in which the N content is 0.15% or more, a large amount of cracks occurred on the surface and the edge portion of the material after hot rolling, and the elongation after annealing was less than 18%.
또한 열연 강판 내 C+N 함량이 0.90%를 초과하는 비교예 4의 경우, 표면 및 에지부의 품질은 양호한 반면 상소둔 이후 연신율이 18% 미만을 나타냄을 알 수 있다.In the case of Comparative Example 4 in which the C + N content in the hot-rolled steel sheet exceeded 0.90%, the quality of the surface and the edge portion was good, while the elongation after the application was less than 18%.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강의 미세조직을 설명하기 위한 사진들이다.2 and 3 are photographs for explaining the microstructure of the high-hardness martensitic stainless steel according to one embodiment of the present invention.
도 2 및 도 3을 참조하면, 도 2는 상기 비교예 1에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강 열연 강판의 표면을 촬영한 사진이며, 도 3은 상기 실시예 2에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강 열연 강판의 표면을 촬영한 사진이다.2 and 3, FIG. 2 is a photograph of a surface of a martensitic stainless steel hot-rolled steel sheet according to Comparative Example 1, FIG. 3 is a photograph of the surface of a martensitic stainless steel hot- It is the photograph of the surface.
도 2 및 도 3의 석출물 사진 내 검은색 입자는 크롬탄화물을 나타낸 것이며, 붉은색 입자는 크롬질화물을 나타낸 것이다. 석출물 관찰 결과 소량의 N가 첨가된 비교예 1에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강 열연 강판에 비하여 다량의 N가 첨가된 실시예 2에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강 열연 강판 조직 내에 분포하는 크롬질화물의 개수가 상대적으로 많은 것을 알 수 있다.The black particles in the photographs of the precipitates of FIGS. 2 and 3 represent chromium carbide, and the red particles represent chromium nitride. As a result of observation of the precipitates, the number of chromium nitrides distributed in the martensitic stainless steel hot-rolled steel sheet according to Example 2 in which a large amount of N was added compared to the martensitic stainless steel hot-rolled steel sheet according to Comparative Example 1 in which a small amount of N was added You can see relatively many things.
이러한 N 함량에 따른 크롬질화물의 밀도 변화를 정량적으로 분석하기 위하여 두께 3mm 소재를 수차례 냉연 및 소둔 작업을 진행하여 0.2mm의 냉연 소둔판으로 압연한 후 소재 전 두께에 대한 크롬탄화물 평가를 진행하였고 그 결과를 상기 표 2에 나타내었다.In order to quantitatively analyze the change of the density of chromium nitride according to the N content, a 3 mm thick material was subjected to cold rolling and annealing several times and rolled to a cold-rolled annealed sheet of 0.2 mm, The results are shown in Table 2 above.
평가 결과 N 함량이 0.07% 미만인 경우 크롬질화물의 개수가 약 50개/100㎛2 미만인 반면에, 0.07% 이상의 N를 함유한 경우 크롬질화물 개수가 약 50 내지 120개/100㎛2 의 분포를 나타내는 것이 확인되었다.Evaluation N content is less than 0.07% indicating when chromium nitride number of about 50/2 100㎛ less than the other hand, if containing more than 0.07% N is the number of chromium nitride about 50 to 120/2 of the distribution of 100㎛ .
이러한 결과는 상술한 것과 800 내지 900℃의 온도에서 행해지는 제 1 균열과정 중 형성되는 크롬질화물의 분율이 합금성분 내 N 함유량이 증가함에 따라 석출물의 밀도가 증가하는 것을 의미하는 것으로 판단된다.These results indicate that the fraction of chromium nitride formed during the first cracking process performed at a temperature of 800 to 900 캜 as described above means that the density of the precipitate increases as the N content in the alloy component increases.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강의 강화열처리 조건에 따른 경도의 변화를 설명하기 위한 도면들이다.FIGS. 4 and 5 are views for explaining the change in hardness of the high-hardness martensitic stainless steel according to the reinforcing heat treatment condition according to an embodiment of the present invention.
도 4 및 도 5는 비교예 1에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강 냉연 소둔재의 강화열처리 온도 및 시간에 따른 경도의 변화를 나타내는 그래프이며, 실시예 1에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강 냉연 소둔재의 강화열처리 온도 및 시간에 따른 경도의 변화를 나타내는 그래프이다.4 and 5 are graphs showing changes in hardness of the martensitic stainless steel cold rolled annealed material according to Comparative Example 1 with respect to the tempering heat treatment temperature and time, and the graphs of the hardening of the martensitic stainless steel cold rolled annealed material according to Example 1 Graphs showing changes in hardness with heat treatment temperature and time.
일반적으로, 열처리 시간이 증가하고 열처리 온도가 높을수록 강화열처리 후 소재의 경도가 증가하는 것을 알 수 있으며, 특히 비교예 1에 비하여 실시예 1의 경우 N 함량이 증가함에 따라 도물용으로 활용 가능한 700Hv 이상의 경도를 확보할 수 있는 열처리 조건이 다양한 것을 알 수 있다.In general, as the heat treatment time increases and the heat treatment temperature increases, the hardness of the material increases after the tempering treatment. Particularly, in the case of Example 1, as the N content increases, the 700Hv Or more of the hardness can be secured.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강을 1,100℃의 온도에서 강화열처리하는 경우 시간의 변화에 따른 경도의 변화를 설명하기 위한 도면들이다.6 is a view for explaining a change in hardness according to a change in time when a hardened martensitic stainless steel according to an embodiment of the present invention is subjected to a tempering heat treatment at a temperature of 1,100 ° C.
도 6은 상기 도 4 및 도 5의 결과를 기초로, 강화열처리시 경도가 가장 높은 시험온도 조건인 1,100℃에서의 열처리 시간에 따른 경도 변화를 나타낸 그래프이다.FIG. 6 is a graph showing the change in hardness with the heat treatment time at 1,100 ° C., which is the test temperature condition with the highest hardness in the tempering heat treatment, based on the results of FIGS. 4 and 5.
도 6을 참조하면, N 함량이 0.023%인 비교예 1에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강 냉연 소둔재의 경우 약 700Hv 이상의 고경도를 확보하기 위해서는 1,100℃의 강화열처리 온도에서 약 18초를 유지해야 함을 알 수 있다. 이와 달리, N 함량이 0.072%인 실시예 1에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강 냉연 소둔재의 경우의 1,100℃에서 약 12초 유지 시 700Hv 이상의 고경도 확보가 가능함을 알 수 있다.Referring to FIG. 6, in the case of the martensitic stainless steel cold-rolled annealed material according to Comparative Example 1 having an N content of 0.023%, it is necessary to maintain about 18 seconds at the tempering heat treatment temperature of 1,100 ° C to secure a hardness of about 700 Hv or more . On the contrary, it can be seen that a hardness of 700 Hv or more can be secured when the martensitic stainless steel cold rolled annealed material according to Example 1 having an N content of 0.072% is maintained at 1,100 ° C for about 12 seconds.
상기 결과를 참조할 시 N 함량이 증가함에 따라 동일한 강화열처리 온도에서 경화능이 향상되는 것을 알 수 있으며, 이는 미세하게 분산된 크롬 질화물의 개수가 증가함에 따라 강화열처리시 재고용되는 크롬질화물의 분율이 증가하고 그 결과 경도의 상승을 초래하는 것으로 판단된다.As the N content increases, the hardenability is improved at the same tempering temperature. As the number of finely dispersed chromium nitrides increases, the proportion of recycled chromium nitride increases And as a result, the hardness is increased.
이상의 결과로부터, 중량 %로, C: 0.60 내지 0.80%, N: 0.07 내지 0.15%, Si: 0.1 내지 0.6%, Mn: 0.5 내지 1.0%, Cr: 12 내지 14%, C+N: 0.90% 이하를 포함하고, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 본 발명에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강에 대하여 본 발명에서 제시한 조건의 상소둔 열처리를 적용시킬 경우 미세조직 내에 50개/100㎛2 이상의 크롬질화물 및 80개/100㎛2 이상의 크롬탄화물이 분포하며, 연신율이 18% 이상이 되는 경화능이 우수한 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조가 가능함을 알 수 있다.From the above results, it is found that when the content of C is 0.60 to 0.80%, 0.07 to 0.15% of N, 0.1 to 0.6% of Si, 0.5 to 1.0% of Mn, 12 to 14% includes, and the rest Fe and unavoidable to apply a heat treatment based appeal of the conditions presented in this invention with respect to the martensitic stainless steel according to the present invention contain impurities in the microstructures 50 / 100㎛ 2 than the chromium nitride and a 80 / 100㎛ 2 or more chromium carbide distribution, excellent hardness capability hardening elongation is more than 18% it may be seen that manufacturing martensitic stainless steel are possible.
상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited thereto. Those skilled in the art will readily obviate modifications and variations within the spirit and scope of the appended claims. It will be understood that various changes and modifications may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.
Claims (12)
냉연 소둔재의 미세조직 내에 50개/100㎛2 이상의 크롬질화물, 80개/100㎛2 이상의 크롬탄화물이 분포된 경화능이 우수한 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강.Wherein the steel contains 0.60 to 0.80% of C, 0.07 to 0.15% of N, 0.1 to 0.6% of Si, 0.5 to 1.0% of Mn, 12 to 14% of Cr and 0.90% or less of C + N, The remainder being Fe and inevitable impurities, in martensitic stainless steels,
A hardness martensitic stainless steel excellent in curability with chromium nitride of 50/100 μm 2 or more and chromium carbide of 80/100 μm 2 or more distributed in the microstructure of the cold-rolled annealed material.
상기 냉연 소둔재를 1,100℃ 이상의 온도에서 12초 이상 강화 열처리시 700Hv 이상의 비커스 경도를 가지는 경화능이 우수한 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강.The method according to claim 1,
Hardened martensitic stainless steel excellent in hardenability having a Vickers hardness of 700 Hv or more at the time of tempering at a temperature of 1,100 DEG C or higher for 12 seconds or more.
상기 마르텐사이트계 스테인리스강은 18% 이상의 연신율을 가지는 경화능이 우수한 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강.The method according to claim 1,
The martensitic stainless steel is a high-hardness martensitic stainless steel having an elongation of 18% or more and excellent curing ability.
열연 강판을 상소둔 열처리하는 단계를 포함하며,
상기 상소둔 열처리는,
상기 열연 강판의 미세조직 내에 크롬탄화물 및 크롬질화물을 균일하게 분포시키는 제1 균열단계; 및
상기 크롬탄화물 및 상기 크롬질화물의 미세입자를 구상화시키는 제2 균열단계를 포함하는 경화능이 우수한 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조 방법.Wherein the steel contains 0.60 to 0.80% of C, 0.07 to 0.15% of N, 0.1 to 0.6% of Si, 0.5 to 1.0% of Mn, 12 to 14% of Cr and 0.90% or less of C + N, Hot rolling the martensitic stainless steel slab containing Fe and unavoidable impurities; And
Heat treating the hot-rolled steel sheet,
The above-
A first cracking step of uniformly distributing chromium carbide and chromium nitride in the microstructure of the hot-rolled steel sheet; And
And a second cracking step of spheroidizing the fine particles of the chromium carbide and the chromium nitride. The method of producing a high hardness martensitic stainless steel having excellent hardenability.
상기 제1 균열단계는 800 내지 900℃로 수행되며,
상기 제2 균열단계는 600 내지 750℃로 수행되는 경화능이 우수한 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조 방법.6. The method of claim 5,
The first cracking step is performed at 800 to 900 < 0 > C,
Wherein the second cracking step is performed at a temperature of 600 to 750 占 폚.
상기 제1 균열단계는 15 내지 25시간 동안 수행되며,
상기 제2 균열단계는 5 내지 15시간 동안 수행되는 경화능이 우수한 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조 방법.6. The method of claim 5,
The first cracking step is performed for 15 to 25 hours,
Wherein the second cracking step is performed for 5 to 15 hours.
상기 열연 강판을 상기 제1 균열단계에 이르기까지 40 내지 200℃/시간의 속도로 승온시키는 단계; 및
상기 제1 균열단계가 완료된 후 상기 제2 균열단계에 이르기까지 10℃/시간 이상의 속도로 냉각시키는 단계를 포함하는 경화능이 우수한 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조 방법.6. The method of claim 5,
Heating the hot-rolled steel sheet at a rate of 40 to 200 ° C / hour until reaching the first cracking step; And
And cooling the steel sheet at a rate of 10 ° C / hour or more from the completion of the first cracking step to the second cracking step.
상기 제2 균열단계가 완료된 후 공냉하는 단계를 더 포함하는 경화능이 우수한 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조 방법.9. The method of claim 8,
Further comprising the step of air-cooling after completion of the second cracking step.
상기 열처리된 열연 강판을 냉간 압연 및 소둔 열처리하는 단계를 포함하는 경화능이 우수한 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조 방법.6. The method of claim 5,
And heat-treating the heat-treated hot-rolled steel sheet by cold rolling and annealing.
냉연 소둔재의 미세조직 내에 50개/100㎛2 이상의 크롬질화물이 분포된 경화능이 우수한 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조 방법.11. The method of claim 10,
50/2 100㎛ excellent hardness capability of at least chromium nitride is distributed hardening method for producing martensitic stainless steel in the microstructure of the cold-rolled bovine dunjae.
냉연 소둔재의 미세조직 내에 80개/100㎛2 이상의 크롬탄화물이 분포된 경화능이 우수한 고경도 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조 방법.
11. The method of claim 10,
80/2 100㎛ excellent hardness capability of at least chromium carbide distribution hardening method for producing martensitic stainless steel in the microstructure of the cold-rolled bovine dunjae.
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