KR101903403B1 - Austenitic stainless steel with improved pitting corrosion resistance - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 탄소와 질소를 모두 다량 포함하는 고침입형 원소를 함유하는 오스테나이트 스테인리스강에서 우수한 공식저항성을 가지면서도, 강도 및 연성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강으로서, 중량%로, 크롬(Cr): 15~19%, 망간(Mn): 9~11%, 탄소(C): 0.18~0.3%, 질소(N): 0.25~0.3%, 니오븀(Nb): 0.1~0.3%, 실리콘(Si): 0.3% 이하를 포함하고, 나머지 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to austenitic stainless steels having excellent resistance to formaldehyde and having excellent strength and ductility in austenitic stainless steels containing a large amount of both carbon and nitrogen, (Si): 15 to 19%, manganese (Mn): 9 to 11%, carbon (C): 0.18 to 0.3%, nitrogen (N): 0.25 to 0.3%, niobium (Nb) : 0.3% or less, and the balance of Fe and unavoidable impurities.

Description

내공식성이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강 {AUSTENITIC STAINLESS STEEL WITH IMPROVED PITTING CORROSION RESISTANCE}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to austenitic stainless steels having improved pitting corrosion resistance,

본 발명은 오스테나이트계 스테인리스강에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내공식성이 향상된 오스테나이트계 스테인리스강에 관한 것이다.The present invention relates to austenitic stainless steels, and more particularly to austenitic stainless steels having improved pitting resistance.

스테인리스강은 미세조직에 따라서 크게 오스테나이트계 스테인리스강, 페라이트계 스테인리스강, 오스테나이트-페라이트 2상 스테인리스강으로 분류된다. Stainless steels are largely classified into austenitic stainless steels, ferritic stainless steels and austenite-ferritic two-phase stainless steels depending on the microstructure.

이 중, 상용 오스테나이트계 스테인리스강은 주로 Fe-Cr-Ni 원소로 구성되며 합금으로 가공성과 내식성이 우수한 강종이다. 그러나 Ni 의존도가 높아 비경제적인 단점이 있으므로 이를 극복하기 위하여 Ni을 Mn, N, C 등의 경제적인 오스테나이트 형성 원소로 대체한 강종들이 개발되고 있다. Of these, commercial austenitic stainless steels are composed mainly of Fe-Cr-Ni elements and are alloys and are excellent in workability and corrosion resistance. However, due to the high dependence of Ni, it has some disadvantages. Therefore, to cope with this problem, steel grades have been developed in which Ni is replaced by economical austenite forming elements such as Mn, N and C.

그러나 C 및 N이 복합 첨가된 스테인리스강은 C 및 N의 높은 함량으로 인하여, Cr2N, Cr23C6 등 크롬계 탄화물 혹은 질화물의 석출 가능성이 높다. 이러한 크롬계 탄화물 혹은 질화물의 경우, 공식성을 저하시키는 요인이 된다. However, due to the high contents of C and N, the stainless steels containing both C and N are highly likely to precipitate chromium carbides or nitrides such as Cr 2 N and Cr 23 C 6 . Such a chromium-based carbide or nitride is a factor that deteriorates the formability.

이러한 문제를 개선하기 위해 C 함량을 0.05중량% 정도로 낮추는 방법이 있으나, 이 경우 강도 저하의 문제점이 발생하고, 이를 보상하기 위해 Si, Cr, Ni 등의 과다 첨가가 요구된다. (특허문헌 1)To solve this problem, there is a method of lowering the C content to about 0.05 wt%. However, in this case, there is a problem of reduction in strength, and excessive addition of Si, Cr, and Ni is required to compensate for the decrease. (Patent Document 1)

특허문헌 1에서는 중량 퍼센트(wt%)로, C: 0.06% 이하, Si: 0.5~3.0%, Mn: 1.5% 이하, Cr: 21~23%, Ni: 9~11%, Nb: 0.1~0.5%, N: 0.1 ~ 0.25%, W: 0.1 ~ 1.0% 이고 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 내공식성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강이 개시되어 있다. 상기 문헌의 경우, 낮은 탄소 및 망간 함량과 더불어 높은 Si, Cr, Ni 함량을 나타내고 있다. 특히 높은 니켈 함량은 오스테나이트계 스테인리스 스틸의 가격을 크게 상승시키는 요인이 된다. In the case of Patent Document 1, the steel has a composition of 0.06% or less of C, 0.5-3.0% of Si, 1.5% or less of Mn, 21-23% of Cr, 9-11% of Ni, 0.1 to 0.25% of N, 0.1 to 1.0% of W, and the balance of Fe and other unavoidable impurities. The present invention relates to austenitic stainless steels excellent in pitting corrosion resistance. In the case of this document, it shows high contents of Si, Cr and Ni together with low carbon and manganese content. Especially, a high nickel content significantly increases the price of austenitic stainless steel.

특허문헌 1 : 한국 공개특허공보 제10-2016-0082376호(2016.07.08. 공개)Patent Document 1: Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2016-0082376 (published on Jul.

본 발명의 목적은 탄소와 질소를 모두 다량 포함하는 고침입형 원소를 함유하는 오스테나이트 스테인리스강에서 우수한 공식저항성을 가지면서도, 강도 및 연성이 우수한 스테인리스강을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a stainless steel excellent in strength and ductility while having an excellent resistance to formaldehyde in austenitic stainless steels containing a cerium-containing element containing a large amount of both carbon and nitrogen.

상기 목적을 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강은 중량%로, 크롬(Cr): 15~19%, 망간(Mn): 9~11%, 탄소(C): 0.18~0.3%, 질소(N): 0.25~0.3%, 니오븀(Nb): 0.1~0.3%, 실리콘(Si): 0.3% 이하를 포함하고, 나머지 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 한다. To achieve the above object, the austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention includes 15 to 19% of chromium (Cr), 9 to 11% of manganese (Mn), 0.18 to 10% of carbon (C) 0.3 to 0.3% of nitrogen (N), 0.25 to 0.3% of niobium (Nb), and 0.3% or less of silicon (Si), and the balance of Fe and unavoidable impurities.

이때, 탄소(C)와 질소(N)의 합산 함량이 0.47중량% 이상일 수 있다.At this time, the total content of carbon (C) and nitrogen (N) may be 0.47 wt% or more.

또한, 상기 니오븀과 탄소의 원자개수 비율(Nb/C)이 4~20일 수 있다. In addition, the atomic number ratio (Nb / C) of the niobium and carbon may be 4 to 20.

또한, 상기 오스테나이트계 스테인리스강에는 인(P): 0.005중량% 이하, 황(S) : 0.005중량% 이하가 포함되어 있을 수 있다.The austenitic stainless steel may contain phosphorus (P) in an amount of 0.005 wt% or less and sulfur (S) in an amount of 0.005 wt% or less.

또한, 상기 탄소 중에서 니오븀과 결합되지 않는 자유 탄소(Free C)의 비율이 80% 이상일 수 있다. In addition, the ratio of free carbon (Free C) not bonded to niobium in the carbon may be 80% or more.

또한, 상기 오스테나이트계 스테인리스강은 평균 결정립 지름이 10~16㎛이고, 인장강도와 연신율의 곱이 60,000 MPa·% 이상일 수 있다. The austenitic stainless steels may have an average crystal grain diameter of 10 to 16 탆 and a product of tensile strength and elongation of 60,000 MPa ·% or more.

또한, 상기 오스테나이트계 스테인리스강은 58% 이상의 연신율 및 0.36VSCE 이상의 공식전위를 나타낼 수 있다.In addition, the austenitic stainless steel may exhibit an elongation of 58% or more and a formal dislocation of 0.36V SCE or more.

또한, 상기 오스테나이트계 스테인리스강은 초정(primary) NbC의 부피분율이 3 vol%을 넘지 않을 수 있다. In addition, the austenitic stainless steel may have a volume fraction of primary NbC of not more than 3 vol%.

본 발명에 따른 오스테나이트계 스테인리스강은 탄소와 질소를 모두 포함하는 고침입형원소 함유 스테인리스강으로서, 내공식성이 우수할 뿐만 아니라 Nb를 활용함으로써 결정립을 미세화하고 강도 및 연성이 향상된 스테인리스강을 제공할 수 있다.The austenitic stainless steel according to the present invention is a stainless steel containing a cemented element containing both carbon and nitrogen, which not only has excellent pitting corrosion resistance, but also utilizes Nb to provide a stainless steel having finer crystal grains and improved strength and ductility .

한편, 실험 결과, 특정 Nb 범위에서 공식저항성 및 연신율이 최대가 되는 구간이 발견되었다. 이 결과는 본 발명에 따른 오스테나이트계 스테인리스 스틸의 고유한 특성으로 볼 수 있다. On the other hand, as a result of the experiment, it has been found that the range of the maximum resistance and elongation is within the specific Nb range. This result can be regarded as an inherent characteristic of the austenitic stainless steel according to the present invention.

도 1은 초정 NbC의 사진 및 EDS 맵핑 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 니오븀 함량 증가에 따른 초정 NbC 부피분율 변화를 나타낸 것이다.
도 3은 각각 실시예 및 비교예의 Nb 함량에 따른 결정립크기, 항복강도, 인장강도, 연신율, 연신율 × 인장강도, 그리고 공식저항성의 변화를 나타낸 것이다.
Figure 1 shows photographs and EDS mapping results of primary NbC.
Fig. 2 shows the change in the volume fraction of the primary NbC with increasing niobium content.
Fig. 3 shows changes in grain size, yield strength, tensile strength, elongation, elongation x tensile strength, and formal resistance according to the Nb content in Examples and Comparative Examples, respectively.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and the manner of achieving them, will be apparent from and elucidated with reference to the embodiments described hereinafter in conjunction with the accompanying drawings.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 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.However, it should be understood that the present invention is not limited to the embodiments disclosed herein but may 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 concept 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.

탄소 및 질소 복합첨가 스테인리스강은 탄소 및 질소의 함량이 높다. 이에 따라, Cr2N, Cr23C6 등 크롬계 탄화물 또는 크롬계 질화물의 석출 위험이 높다. 이들 크롬계 탄질화물은 모재 내 크롬의 국부적인 고갈을 초래하여 내식성, 기계적 특성 등 제반 물성의 저하를 일으킨다.Stainless steels with carbon and nitrogen compounds have high carbon and nitrogen content. As a result, there is a high risk of precipitation of chromium-based carbides such as Cr 2 N and Cr 23 C 6 or chromium nitride. These chromium-based carbonitrides cause local depletion of chromium in the base material, resulting in deterioration of various physical properties such as corrosion resistance and mechanical properties.

따라서, 크롬계 탄질화물 형성 방지를 위하여 균질화 열처리 온도를 높일 필요가 있다. 그러나, 이러한 방법의 경우, 결정립 조대화를 가져오게 된다. 결정립 조대화는 기계적 특성의 저하 및 가공 후 표면품질 저하를 야기할 수 있으며, 또한 공식저항성의 저하를 일으키는 단점이 있다.Therefore, it is necessary to increase the homogenization heat treatment temperature in order to prevent formation of chromium-based carbonitride. However, in the case of this method, crystal grain coarsening is brought about. Grain coarsening can lead to deterioration of mechanical properties and surface quality after processing, and also has the disadvantage of lowering the formal resistance.

이에 본 발명에서는, 탄소 및 질소 복합첨가 오스테나이트계 스테인리스강에 있어서, 강의 결정립 미세화를 위하여 강력한 탄질화물 형성원소인 Nb를 소량 활용하였다. Therefore, in the present invention, a small amount of Nb, which is a strong carbonitride-forming element, is utilized in the austenitic stainless steels containing carbon and nitrogen composite, for grain refinement of steel.

Nb 함량 증가에 따라 결정립은 효과적으로 미세화된다. 그러나, 도 3에서 볼 수 있는 바와 같이, 결정립 미세화 효과는 0.3 wt% 이상의 Nb 첨가에서는 두드러지지 않는다. 또한, Nb 함량 증가에 따라 NbC의 형성 및 분율이 증가하므로, 결과적으로 모재의 불균질성 증가로 인한 공식저항성 저하가 우려되며, 연신율의 선형 감소가 우려된다. As the Nb content increases, the grain is effectively refined. However, as can be seen from Fig. 3, the effect of grain refinement is not remarkable in the addition of 0.3 wt% or more of Nb. In addition, since the formation and the fraction of NbC increase with the increase of the Nb content, there is a fear of a decrease in the formal resistance due to the increase of the heterogeneity of the base material, and the linearity of the elongation decreases.

그러나, 본 발명에 따른 오스테나이트계 스테인리스 스틸의 경우, 도 3을 참조하면, 제조 합금 평가 결과 Nb 함량이 0.2 wt%까지 증가하면 공식저항성이 오히려 향상되는 효과를 얻고(부동태 피막 강화 효과), 연신율의 경우 Nb 함량이 0.3 wt%까지 증가하면 상승되는 역-V curve를 나타내었다. However, in the case of the austenitic stainless steel according to the present invention, as shown in FIG. 3, when the Nb content is increased up to 0.2 wt% as a result of the evaluation of the manufactured alloys, the effect of improving the resistance to formaldehyde (passivation film strengthening effect) , The reverse-V curve was increased when the Nb content increased to 0.3 wt%.

이에 결정립 미세화 및 물성 향상의 최대치를 가져올 수 있는 Nb 함량은 본 발명에 따른 오스테나이트계 스테인리스강에서 0.1~0.3중량%임을 알 수 있다. The Nb content, which can maximize grain refinement and physical properties, is 0.1 to 0.3% by weight in the austenitic stainless steel according to the present invention.

보다 구체적으로, 본 발명에 따른 오스테나이트계 스테인리스강은 중량%로, 크롬(Cr): 15~19%, 망간(Mn): 9~11%, 탄소(C): 0.18~0.3%, 질소(N): 0.25~0.3%, 니오븀(Nb): 0.1~0.3%, 실리콘(Si): 0.3% 이하를 포함하고, 나머지 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 한다. More specifically, the austenitic stainless steel according to the present invention comprises 15 to 19% of chromium (Cr), 9 to 11% of manganese (Mn), 0.18 to 0.3% of carbon (C) N: 0.25 to 0.3%, niobium (Nb): 0.1 to 0.3%, silicon (Si): 0.3% or less, and the balance of Fe and unavoidable impurities.

이하, 본 발명에 따른 오스테나이트계 스테인리스강에 포함되는 각 성분들의 역할 및 함량에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the role and content of each component included in the austenitic stainless steel according to the present invention will be described.

Cr(크롬)Cr (chromium)

Cr은 스테인리스강의 부동태 피막 형성을 촉진하는 원소로 특히 내식성 향상에 필수적인 원소이다. 또한 질소 고용도 향상에 효과적이므로, 강 내 안정적인 질소 용해도 향상을 도모하고 내식성 향상을 위해 15중량% 이상 함유가 효과적이나, 19중량%를 초과하여 과도하게 함유할 경우 δ-ferrite의 형성으로 오스테나이트 상안정도 저하 및 열간가공성의 저하를 야기할 수 있다.Cr is an element that accelerates the formation of a passive film in stainless steel and is an indispensable element particularly for improving corrosion resistance. In order to improve the solubility of nitrogen in the steel steadily and to improve the corrosion resistance, it is effective to contain not less than 15% by weight, but when it exceeds 19% by weight excessively, Lowering in the degree of appearance and deterioration in hot workability.

Mn(망간)Mn (manganese)

Mn은 강도 증대 및 오스테나이트 안정화에 기여하는 경제적인 원소이다. 본 발명에서 망간은 9~11중량%로 포함된다. Mn이 9중량% 미만일 경우, 오스테나이트 상 형성능 부족으로 인해 오스테나이트 단상을 얻기 어려우며, 또한 N 고용도 저하를 초래할 수 있으므로 본 강종에서는 9중량% 이상을 포함한다. 그러나 Mn은 Mn 산화물 등을 형성할 수 있어서 내식성 저하를 가져오며, 또한 고용상태의 Mn 역시 부동태 특성을 열화시키고 공식저항성을 감소시키는 것으로 알려져 있으므로 그 함량은 11중량%로 제한한다. Mn is an economical element contributing to strength enhancement and austenite stabilization. In the present invention, manganese is contained in an amount of 9 to 11% by weight. When the Mn content is less than 9% by weight, it is difficult to obtain austenite single phase due to the lack of austenite phase forming ability, and it may cause a decrease in N-solubility. However, since Mn can form Mn oxide and the like, corrosion resistance is lowered, and Mn in the solid state is also known to deteriorate the passive property and reduce the formal resistance, so that the content thereof is limited to 11 wt%.

C(탄소)C (carbon)

C는 오스테나이트계 스테인리스강의 강도 향상에 유효하며 경제적이면서도 강력한 오스테나이트 상안정화 원소이며 고용강화에 의해 강도를 현저히 증가시키는 장점이 있다. 또한 고용상태의 C는 공식저항성을 향상시킴이 보고된 바 있다. 이를 위해, 본 발명에서는 C의 함량을 0.18중량% 이상으로 하였다. 그러나, C의 함량이 0.3중량%를 초과할 경우, Cr-탄화물 형성이 용이해지므로 내식성에 유효한 고용 Cr 함량을 감소시킬 수 있고 또한 탄화물 형성 방지를 위한 균질화 열처리 온도가 높아져야 하며 열처리 중 탄화물 형성 가능성이 높아지므로 그 상한을 0.3중량%으로 제한한다. C is effective for improving the strength of the austenitic stainless steel, and is an economical and strong austenite phase stabilizing element, and has the advantage of significantly increasing the strength by solid solution strengthening. In addition, C in the employment status has been reported to improve the official resistance. For this, in the present invention, the content of C is 0.18 wt% or more. However, when the content of C is more than 0.3% by weight, formation of Cr-carbide is facilitated, so that the solid Cr content effective for corrosion resistance can be reduced, the homogenization heat treatment temperature for preventing the formation of carbides must be increased, And the upper limit thereof is limited to 0.3% by weight.

N(질소)N (nitrogen)

N는 0.25중량% 이상 포함될 경우, 오스테나이트 상을 안정화시키는 원소로 Ni을 대체할 수 있고 강도와 내식성을 향상시키는데 기여할 수 있다. 또한 질소는 고용강화에 의해 강도를 증가시킴과 동시에 연성을 높은 수준으로 유지시킬 수 있는 장점이 있다. 다만, 질소 함량이 0.3중량%를 초과하는 경우, 질화물 형성 방지를 위한 균질화 열처리 온도가 높아져야 하며, Cr 질화물 형성으로 인성 저하 및 용접성 저하를 야기할 수 있다.When N is contained in an amount of 0.25% by weight or more, Ni can be substituted as an element for stabilizing the austenite phase, and it can contribute to enhance strength and corrosion resistance. Nitrogen also has the advantage of increasing strength by solid solution strengthening and maintaining ductility at a high level. However, when the nitrogen content exceeds 0.3% by weight, the homogenization heat treatment temperature for preventing nitride formation must be increased, and the Cr nitride is formed, which may lead to reduction in toughness and deterioration in weldability.

Nb(니오븀)Nb (niobium)

Nb는 강력한 탄화물 형성원소로, MX-type의 탄화물을 형성하여 상온 및 고온 강도 및 열피로 특성 개선에 기여할 수 있다. 또한 미세 형성된 MX type의 탄화물은 결정립의 이동을 방해하므로 결정립 미세화에 효과적이다. 이 효과를 위해, 본 발명에서는 Nb를 0.1중량% 이상 첨가하였다. 그러나 Nb 함량이 0.3중량%를 초과하는 경우, 초정 NbC의 형성이 촉진되고 또한 NbC의 크기가 조대해지는 단점이 있어, 가공성 저하 등의 문제가 발생할 수 있다.Nb is a strong carbide-forming element and can form MX-type carbide, contributing to improving the strength at room temperature and high temperature and improving the thermal fatigue characteristics. Also, the finely formed carbide of MX type inhibits the movement of grains and is effective for grain refinement. For this effect, 0.1 wt% or more of Nb is added in the present invention. However, when the Nb content exceeds 0.3% by weight, the formation of superficial NbC promotes and the size of NbC becomes large, which may cause problems such as deterioration of workability.

Si(실리콘)Si (silicon)

Si는 오스테나이트계 스테인리스강에서 탈산제로 주로 활용된다. 다만, Si 함량이 0.3중량%를 초과하는 경우, 강의 인성과 관련된 기계적 특성을 크게 감소시키고 또한 금속간 화합물을 형성하는 문제가 있으므로 강의 용접성 저하의 원인이 될 수 있다.Si is mainly used as a deoxidizer in austenitic stainless steel. However, when the Si content exceeds 0.3% by weight, the mechanical properties associated with the toughness of the steel are greatly reduced and intermetallic compounds are formed, which may cause deterioration in weldability of the steel.

본 발명에 따른 오스테나이트계 스테인리스강의 경우, 니켈을 실질적으로 포함하지 않을 수 있다. 이와 같이, 고가의 니켈을 포함하지 않음에 따라, 강 제조 비용이 크게 절감될 수 있다. In the case of the austenitic stainless steel according to the present invention, substantially no nickel may be contained. As described above, since the cost of nickel is not included, the steel manufacturing cost can be greatly reduced.

본 발명에 따른 오스케나이트계 스테인리스강의 경우, 탄소 및 질소가 다량 복합 첨가되어 있다. 보다 구체적으로 탄소(C)와 질소(N)의 합산 함량이 0.47중량% 이상일 수 있다. In the case of the ozone-based stainless steel according to the present invention, a large amount of carbon and nitrogen are mixedly added. More specifically, the total content of carbon (C) and nitrogen (N) may be 0.47 wt% or more.

또한, 상기 니오븀과 탄소의 원자개수 비율(Nb/C)이 4~20일 수 있다. In addition, the atomic number ratio (Nb / C) of the niobium and carbon may be 4 to 20.

또한, 상기 오스테나이트계 스테인리스강에는 인(P): 0.005중량% 이하, 황(S) : 0.005중량% 이하가 포함되어 있을 수 있다.The austenitic stainless steel may contain phosphorus (P) in an amount of 0.005 wt% or less and sulfur (S) in an amount of 0.005 wt% or less.

또한, 상기 탄소 중에서 니오븀과 결합되지 않는 자유 탄소(Free C)의 비율이 80% 이상일 수 있다. In addition, the ratio of free carbon (Free C) not bonded to niobium in the carbon may be 80% or more.

또한, 상기 오스테나이트계 스테인리스강은 평균 결정립 지름이 10~16㎛이고, 인장강도와 연신율의 곱이 60,000 MPa·% 이상일 수 있다. The austenitic stainless steels may have an average crystal grain diameter of 10 to 16 탆 and a product of tensile strength and elongation of 60,000 MPa ·% or more.

또한, 상기 오스테나이트계 스테인리스강은 58% 이상의 연신율 및 0.36V 이상의 공식전위를 나타낼 수 있다. In addition, the austenitic stainless steel may exhibit an elongation of 58% or more and a formal dislocation of 0.36 V or more.

본 발명의 경우, 탄소와 질소를 모두 포함하는 고침입형원소 함유 스테인리스강에서 Nb를 활용, 보다 구체적으로는 도 1에 도시된 예와 같은 NbC 정출상을 활용하여 결정립을 미세화할 수 있으면서도 강도 및 연성이 향상된 스테인리스강을 제공할 수 있다. 이 때, 특정 Nb 범위, 즉 0.1~0.3중량%의 Nb 함량에서 공식저항성 및 연신율이 최대가 되는 구간이 발견되었으며, 이는 기존 관련 연구결과에서 보고되지 않은 현상이다. In the case of the present invention, Nb is used in a stainless steel containing both carbon and nitrogen, and more specifically, NbC crystallization phases as in the example shown in FIG. 1 can be used to refine the crystal grains, The improved stainless steel can be provided. At this time, a region where the formal resistance and the elongation are maximized at a specific Nb range, that is, 0.1 to 0.3% by weight of Nb, is found, which is a phenomenon not reported in the related study results.

본 발명에 따른 오스테이나트계 스테인리스강은 예를 들어, 1200~1250℃에서 약 1시간 이상의 균질화 열처리, 1000℃ 이상의 마무리 압연온도 조건으로 열간압연 및 1차 냉각, 균질화 열처리 온도(1050℃ 이상)에서 0.5~1시간 정도의 고용화 열처리, 석출상 형성 방지를 위한 워터 퀀칭(water quenching)과 같은 2차 냉각으로 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 공지된 다양한 방법으로 제조될 수 있다. For example, the osteointegrated stainless steel according to the present invention may be subjected to a homogenization heat treatment at 1200 to 1250 占 폚 for at least 1 hour, a hot rolling and a primary cooling at a finish rolling temperature condition of 1000 占 폚 or more, a homogenization heat treatment temperature A secondary cooling such as water quenching for prevention of formation of a precipitate phase, but is not limited thereto, and can be produced by various known methods.

실시예Example

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments of the present invention. It is to be understood, however, that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed in a limiting sense.

여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.The contents not described here are sufficiently technically inferior to those skilled in the art, and a description thereof will be omitted.

표 1은 실시예 및 비교예에 따른 강 시편의 합금 조성을 나타낸 것이다.Table 1 shows alloy compositions of the steel specimens according to Examples and Comparative Examples.

표 1에서 자유 탄소(Free C)는 NbC를 형성하지 않는 C의 함량(wt%)을 의미한다. In Table 1, free carbon (Free C) means the content (wt%) of C that does not form NbC.

[표 1] (단위 : 중량%)[Table 1] (unit:% by weight)

Figure 112016125940226-pat00001
Figure 112016125940226-pat00001

표 1의 조성을 갖는 각 시편의 주조재를 1200℃에서 1시간 균질화 열처리하고, 이를 1000℃ 마무리 압연 온도 조건으로 40 % 이상의 압하율로 열간압연한 후 이를 상온까지 냉각하였다. 이후, 각 시편의 균질화 열처리 온도 구간인 1100℃ 이상의 온도에서 1시간 열처리하고, 이를 상온까지 워터 퀀칭하여 각 시편을 제조하였다.The castings of each specimen having the composition shown in Table 1 were subjected to homogenization heat treatment at 1200 ° C for 1 hour and then hot rolled at a reduction ratio of 40% or more at a temperature of 1000 ° C finish rolling temperature and then cooled to room temperature. Then, each specimen was annealed at a temperature of 1100 ℃ or higher for 1 hour, and water quenched at room temperature to prepare each specimen.

도 1은 초정 NbC의 사진 및 EDS 맵핑 결과를 나타낸 것이다.Figure 1 shows photographs and EDS mapping results of primary NbC.

도 2는 니오븀 함량 증가에 따른 초정 NbC 부피분율 변화를 나타낸 것이다. 초정 NBC 부피분율은 EDS 맵핑 결과를 토대로 얻었다.Fig. 2 shows the change in the volume fraction of the primary NbC with increasing niobium content. The primary NBC volume fraction was obtained based on the EDS mapping results.

도 2를 참조하면, Nb 첨가량이 0.3중량% 이하일 때 초정 NbC 부피분율이 3vol% 이하인 것을 볼 수 있으며, Nb 첨가량이 0.3중량%를 초과할 경우 부피 분율이 급격히 증가하는 것을 볼 수 있다. 조대한 초정 NbC 부피분율의 급격한 증가는 공식저항성 및 연신율의 저하를 가져오므로, Nb의 첨가량은 본 합금계에서 0.3 중량%로 한정하였다.Referring to FIG. 2, when the amount of Nb added is 0.3 wt% or less, the volume fraction of primary NbC is 3 vol% or less. When the amount of Nb is more than 0.3 wt%, the volume fraction increases sharply. Since the rapid increase of the crude superfine NbC volume fraction leads to a decrease in the formal resistance and elongation, the addition amount of Nb is limited to 0.3 wt% in the present alloy system.

표 2는 실시예 및 비교예에 따른 각 시편의 물성 평가 결과를 나타낸 것이다. 또한, 도 3은 각각 실시예 및 비교예의 Nb 함량에 따른 결정립크기, 항복강도, 인장강도, 연신율, 연신율 × 인장강도의 곱, 그리고 공식저항성의 변화를 나타낸 것이다.Table 2 shows the results of evaluating the physical properties of each specimen according to Examples and Comparative Examples. Fig. 3 shows changes in grain size, yield strength, tensile strength, elongation, elongation x tensile strength, and resistance to formaldehyde according to the Nb content in the examples and comparative examples, respectively.

[표 2][Table 2]

Figure 112016125940226-pat00002
Figure 112016125940226-pat00002

표 2 및 도 3을 참조하면, Nb 함량이 증가함에 따라 결정립 크기가 감소하는 것을 볼 수 있는데, 이는 안정한 초정 NbC의 미세분산에 의한 결과로 볼 수 있다. 그러나 Nb를 0.3 중량% 넘게 첨가하더라도 더 이상 효과가 증대하지 않는데, 이는 과량 첨가된 Nb가 결정립을 미세화할 수 있는 미세 NbC의 형성 보다는 조대한 초정 NbC의 형성에 사용되기 때문인 것으로 볼 수 있다. Referring to Table 2 and FIG. 3, it can be seen that as the Nb content increases, the grain size decreases, which can be seen as a result of the fine dispersion of the stable primary NbC. However, even when Nb is added in an amount exceeding 0.3 wt%, the effect does not increase any more. This is because Nb added in excess may be used to form coarse NbC rather than fine NbC which can fine grain.

또한, 실시예 3을 제외한 실시예 1~2, 실시예 4~6의 경우 Nb와 결합되지 않은 C, 즉 자유 탄소 비율이 80% 이상인 것을 볼 수 있다. 이러한 높은 자유 탄소 비율 역시 강도 및 내공식성 강화에 일부 기여하는 것으로 보인다.In Examples 1 to 2 and 4 to 6 except for Example 3, it can be seen that C that is not combined with Nb, that is, the free carbon ratio is 80% or more. These high free carbon ratios also seem to contribute in part to strengthening strength and pitting resistance.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. These changes and modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the scope of the present invention should be determined by the following claims.

Claims (7)

중량%로, 크롬(Cr): 15~19%, 망간(Mn): 9~11%, 탄소(C): 0.18~0.3%, 질소(N): 0.25~0.3%, 니오븀(Nb): 0.1~0.29%, 실리콘(Si): 0% 초과 내지 0.3% 이하를 포함하고, 나머지 Fe와 불가피한 불순물로 이루어지고,
58% 이상의 연신율 및 0.36VSCE 이상의 공식전위를 나타내는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강.
(C): 0.18 to 0.3%, nitrogen (N): 0.25 to 0.3%, niobium (Nb): 0.1 To 0.29%, silicon (Si): more than 0% to 0.3%, and the balance of Fe and unavoidable impurities,
An elongation of 58% or more and a formal dislocation of 0.36 V SCE or more.
제1항에 있어서,
탄소(C)와 질소(N)의 합산 함량이 0.47중량% 이상인 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강.
The method according to claim 1,
Wherein the total content of carbon (C) and nitrogen (N) is 0.47 wt% or more.
제1항에 있어서,
상기 니오븀과 탄소의 원자개수 비율(Nb/C)이 4~20인 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강.
The method according to claim 1,
Wherein the atomic number ratio (Nb / C) of the niobium and the carbon is 4 to 20. The austenitic stainless steel according to claim 1,
제1항에 있어서,
상기 탄소 중에서 니오븀과 결합되지 않는 자유 탄소(Free C)의 비율이 80% 이상인 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강.
The method according to claim 1,
Wherein a ratio of free carbon (free C) not bonded to niobium in the carbon is 80% or more.
제1항에 있어서,
상기 오스테나이트계 스테인리스강은 평균 결정립 지름이 10~16㎛이고, 인장강도와 연신율의 곱이 60,000 MPa·% 이상인 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강.
The method according to claim 1,
Wherein the austenitic stainless steel has an average crystal grain diameter of 10 to 16 占 퐉 and a product of a tensile strength and an elongation of 60,000 MPa% or more.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 오스테나이트계 스테인리스강은 초정(primary) NbC의 부피분율이 3 vol%을 넘지 않는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강.
The method according to claim 1,
Wherein the austenitic stainless steel has a volume fraction of primary NbC of not more than 3 vol%.
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