KR102113416B1

KR102113416B1 - 페라이트계 스테인리스 강판

Info

Publication number: KR102113416B1
Application number: KR1020187027205A
Authority: KR
Inventors: 슈지 니시다; 도모히로 이시이; 미츠유키 후지사와; 지카라 가미
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2020-05-20
Also published as: JPWO2017169377A1; US20190106775A1; WO2017169377A1; EP3438310A1; KR20180118163A; ES2922626T3; JP6206624B1; CN109072373A; EP3438310B1; EP3438310A4

Abstract

용접 비드 (특히 TIG 용접부) 의 블랙 스폿이, 굽힘 가공시에 잘 박리되지 않는 페라이트계 스테인리스 강판을 제공한다. 질량％ 로, C：0.020 ％ 이하, Si：0.05 ∼ 0.50 ％, Mn：0.05 ∼ 0.50 ％, P：0.040 ％ 이하, S：0.030 ％ 이하, Al：0.001 ∼ 0.150 ％, Cr：18.0 ∼ 25.0 ％, Ti：0.01 ∼ 0.50 ％, Ca：0.0001 ∼ 0.0015 ％, O (산소)：0.0015 ∼ 0.0040 ％, 및 N：0.025 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 추가로 하기 (1) 식을 만족하는, 페라이트계 스테인리스 강판. 0.5 ≤ PBI ≤ 20.0 ··· (1) (단, PBI ＝ (7Al ＋ 2Ti ＋ Si ＋ 10Zr ＋ 130Ca) × O (산소) × 1000 이고, 식 중의 Al, Ti, Si, Zr, Ca, 및 O (산소) 는, 페라이트계 스테인리스 강판 중의 각 성분의 함유량 [질량％] 이고, 함유하지 않는 원소는 0 으로 한다)

Description

페라이트계 스테인리스 강판

본 발명은 페라이트계 스테인리스 강판에 관한 것이다. 나아가서는, 용접 용해성이 우수하며, 또한, 용접 비드의 블랙 스폿이 굽힘 가공시에 잘 박리되지 않는 페라이트계 스테인리스 강판에 관한 것이다.

페라이트계 스테인리스 강판은, 많은 Ni 를 함유하고 있는 오스테나이트계 스테인리스 강판과 비교하여 저렴하여 가격 안정성이 우수하다. 또한, 페라이트계 스테인리스 강판은 내발수성 (耐發銹性) 이 우수한 점에서, 건축 재료, 수송 기기, 가정 전화 제품, 주방 기기 등의 다양한 용도에 사용되고 있다.

페라이트계 스테인리스 강판 중에는, 안정화 원소로서 Ti 를 함유하는 Ti 안정화 페라이트계 스테인리스 강판이 있다. 이것은, Ti 를 함유함으로써 강 중에 Ti 탄질화물을 생성하고, 고용 C 및 N 을 저감시키는 것, 그리고 {111} 재결정 집합 조직의 발달을 촉진시키는 것에 의해, 가공성이 우수한 강판이 된다. 그러나, Ti 안정화 페라이트계 스테인리스 강판은, TIG 용접 (Tungsten Inert Gas welding) 시에 충분한 가스 실드를 실시하고 있어도 용접 비드 상에 블랙 스폿으로 불리는 산화물이 생성되기 쉽다.

용접 비드 상으로의 블랙 스폿 생성을 억제하는 수법은, 특허문헌 1 및 2 에 개시되어 있다.

특허문헌 1 에는, 블랙 스폿의 생성이 적은 페라이트계 스테인리스강으로서, 강 조성의 BI 치 (3Al ＋ Ti ＋ 0.5Si ＋ 200Ca) 가 0.8 이하를 만족하는 페라이트계 스테인리스강이 개시되어 있다.

특허문헌 2 에는, 블랙 스폿의 생성이 적은 페라이트계 스테인리스강으로서, 강 조성의 상기 BI 치가 0.8 이하를 만족하는 페라이트계 스테인리스강이 나타내어져 있다.

일본 공개특허공보 2010-202973호 일본 공개특허공보 2012-36444호

블랙 스폿이 크며 또한 두껍게 생성된 경우에는, 용접 비드를 포함하는 강판을 굽힘 가공하였을 때에 블랙 스폿이 박리되고, 이 박리된 부분이 간극 부식의 기점이 되어, 내식성 저하의 원인이 되는 경우가 있다는 문제가 있다. 특허문헌 1 이나 2 에 개시된 기술에서는, Ti 안정화 페라이트계 스테인리스 강판의 블랙 스폿에 대하여, 굽힘 가공시의 박리 억제가 불충분하다. 나아가서는, 탈산 효과를 갖는 Si, Al, Ti 및, Ca 의 함유량에 대한 상한을 엄격하게 규제하기 때문에, 페라이트계 스테인리스강 중의 산소 농도가 높아지기 쉽다. 따라서, 강 중에 산화물이 생성되기 쉬워지고, 강판의 제조 과정에 있어서 스캡 (scab) 이나 표면 결함이 생성되기 쉬워진다는 문제를 특허문헌 1 이나 2 에 개시된 기술은 가지고 있다.

최근, 상기와 같은 Ti 안정화 페라이트계 스테인리스 강판은, 비용 저감을 목적으로, 가정용 전화 제품에 다용되고 있다. 한편, 그 구조의 복잡화에 수반하여, Ti 안정화 페라이트계 스테인리스 강판이, 용접부에 굽힘 가공을 실시한 후에, 엄격한 부식 환경에 노출되는 부위에 적용되는 경우가 있다. 그래서, 용접 비드에 굽힘 가공을 실시하였을 때에도 블랙 스폿 박리에서 기인한 간극 부식이 잘 발생하지 않는 Ti 안정화 스테인리스 강판이 요구되고 있다.

본 발명은, TIG 용접부의 블랙 스폿이, 굽힘 가공시에 잘 박리되지 않는 페라이트계 스테인리스 강판을 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명자들은, 상기의 과제에 대하여, 블랙 스폿의 굽힘 가공시의 박리를 억제하기 위해서 종합적인 검토를 실시하였다. 그 결과, O (산소) 함유량을 일정한 값 이하로 하며, 또한, 「(7Al ＋ 2Ti ＋ Si ＋ 10Zr ＋ 130Ca) × O (산소) × 1000」으로 나타내어지는 PBI 치가 일정한 값 이하인 강 조성으로 함으로써, 용접 비드 전체 길이에서 차지하는 블랙 스폿의 비드 방향의 길이의 총합의 비 (블랙 스폿 생성 길이비) 에 관계없이 블랙 스폿의 굽힘 가공시의 박리가 잘 발생하지 않게 되는 것을 지견하였다.

한편, O (산소) 함유량이나 PBI 치가 극도로 작아지면, 용접 비드가 판 두께 방향으로 잘 용해되지 않게 되어 용접 용해성이 저하되는 것을 지견하였다. 그래서, O (산소) 함유량을 일정한 범위 내로 하며, 또한, PBI 치가 일정한 범위 내인 강 조성으로 함으로써, 양호한 용접 용해성과 양호한 블랙 스폿 박리 억제를 병립 가능한 것을 본 발명자들은 알아냈다. 그 기구는 이하에 의할 것으로 추찰된다.

블랙 스폿은, TIG 용접 중에 전극에 끌어당겨지듯이 용접 비드 상을 조대화되면서 이동하고, 일정 이상으로 조대화되면 용접 비드 가장자리에 고정된다. 페라이트계 스테인리스 강판 중에 있어서 산소와 친화성이 높은 원소나 산소가 적으면, TIG 용접시에 형성되는 용융지 (溶融池) 의 표면 장력은, 온도가 높아질수록 저하된다. 그 결과, 온도가 높은 용접 비드의 중앙으로부터, 온도가 낮은 용접 비드의 가장자리를 향하여, 용융지 표면에 강한 흐름이 형성된다. 이 강한 흐름에 의하여, 외향의 마란고니 대류 (Marangoni Convection) 가 활발해진다. 그 결과, 블랙 스폿이 비교적 조대하지 않은 상태에서 비드 가장자리에 고정되게 된다. 이로써, 하나하나의 블랙 스폿이 얇으며 또한 작아져, 굽힘 가공시에 박리가 잘 발생하지 않게 된다.

한편, 페라이트계 스테인리스 강판 중에 산소와 친화성이 높은 원소나 산소가 지나치게 적어지면, 외향의 마란고니 대류가 극도로 활발해져, 용융지의 「깊이/폭」비가 극도로 작아진 결과, 용접 비드의 판 두께 방향으로의 용접 용해성이 저하된다.

본 발명은, 상기의 지견에 기초하여 추가로 검토를 거듭하여 완성하였다. 그 요지 구성은 이하와 같다.

[1] 질량％ 로, C：0.020 ％ 이하, Si：0.05 ∼ 0.50 ％, Mn：0.05 ∼ 0.50 ％, P：0.040 ％ 이하, S：0.030 ％ 이하, Al：0.001 ∼ 0.150 ％, Cr：18.0 ∼ 25.0 ％, Ti：0.01 ∼ 0.50 ％, Ca：0.0001 ∼ 0.0015 ％, O (산소)：0.0015 ∼ 0.0040 ％, 및 N：0.025 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 추가로 하기 (1) 식을 만족하는, 페라이트계 스테인리스 강판.

0.5 ≤ PBI ≤ 20.0 ··· (1)

(단, PBI ＝ (7Al ＋ 2Ti ＋ Si ＋ 10Zr ＋ 130Ca) × O (산소) × 1000 이고, 식 중의 Al, Ti, Si, Zr, Ca, 및 O (산소) 는, 페라이트계 스테인리스 강판 중의 각 성분의 함유량 [질량％] 이고, 함유하지 않는 원소는 0 으로 한다)

[2] 추가로 질량％ 로, Zr：0.01 ∼ 0.80 ％, Nb：0.01 ％ 이상 0.40 ％ 미만, 및 V：0.01 ∼ 0.50 ％ 에서 선택되는 1 종 이상을 함유하는, [1] 에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판.

[3] 추가로 질량％ 로, Cu：0.30 ∼ 0.80 ％, Ni：0.01 ∼ 2.50 ％, Co：0.01 ∼ 0.50 ％, Mo：0.01 ∼ 2.00 ％, 및 W：0.01 ∼ 0.50 ％ 에서 선택되는 1 종 이상을 함유하는, [1] 또는 [2] 에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판.

[4] 추가로 질량％ 로, B：0.0003 ∼ 0.0030 ％, Mg：0.0005 ∼ 0.0100 ％, Y：0.001 ∼ 0.20 ％, REM (희토류 금속)：0.001 ∼ 0.10 ％, Sn：0.01 ∼ 0.50 ％, 및 Sb：0.01 ∼ 0.50 ％ 에서 선택되는 1 종 이상을 함유하는, [1] ∼ [3] 중 어느 하나에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판.

[5] 상기 페라이트계 스테인리스 강판이, 용접부의 블랙 스폿이 굽힘 가공시에 잘 박리되지 않는 것인, [1] ∼ [4] 중 어느 하나에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판.

본 발명에 의하면, TIG 용접부의 블랙 스폿이, 굽힘 가공시에 잘 박리되지 않는 페라이트계 스테인리스 강판을 제공할 수 있다. 또, 본 발명의 페라이트계 스테인리스 강판은, 용접 비드의 용접 용해성이 우수하며, 또한, 굽힘 가공부를 포함하여 내식성이 우수하다.

도 1 은, 후술하는 표 1 의 실시예 No.3 에 있어서, 생성된 블랙 스폿의 외관을 나타내는 도면이다.

이하에, 본 발명의 실시형태를, 그 최선의 형태를 포함하여 설명한다.

본 발명의 페라이트계 스테인리스 강판은, 하기 (1) 식을 만족하는 것이다.

0.5 ≤ PBI ≤ 20.0 ··· (1)

단, PBI ＝ (7Al ＋ 2Ti ＋ Si ＋ 10Zr ＋ 130Ca) × O (산소) × 1000

(또한, (1) 식 중의 Al, Ti, Si, Zr, Ca, 및 O (산소) 는, 페라이트계 스테인리스 강판 중의 각 성분의 함유량 [질량％] 이고, 함유하지 않는 원소는 0 으로 한다)

Al, Ti, Si, Zr, 및 Ca 는, 산소와의 친화력이 특히 강한 원소로, 산화물이 되기 쉽다. 이들 원소의 양의 값과 산소량의 값의 곱이 크면, 블랙 스폿이 굽힘 가공시에 박리되기 쉽다. 상기 (1) 식에 있어서의 Al, Ti, Si, Zr, 및 Ca 의 계수는, 용접 비드의 용접 용해성에 미치는 영향, 및, 굽힘 가공시에 블랙 스폿의 박리를 일으키는 영향의 크기에 기초하여 결정되고 있다.

상기 PBI 치가 20.0 을 초과하면, 굽힘 가공시에 블랙 스폿이 박리된다. 이 박리를 억제하기 위해서, PBI 치는 20.0 이하로 한다. 또, PBI 치가 5.0 이하인 경우에는, 굽힘 가공시에 블랙 스폿의 박리를 더욱 효과적으로 억제할 수 있다.

상기 PBI 치가 0.5 미만이 되면, 용접 비드의 판 두께 방향으로의 용접 용해성이 저하된다. 따라서, 본 발명에서는 PBI 치를 0.5 이상으로 한다. PBI 치가 1.5 이상인 경우에는, 용접 비드의 용접 용해성이 우수하다.

또, PBI 치가 1.5 이상인 경우에는, PBI 치가 1.5 미만인 경우보다 굽힘 가공시에 블랙 스폿의 박리 억제가 양호해진다. 이것은, 상기 서술한 바와 같이 PBI 치가 1.5 이상인 경우에는 1.5 미만인 경우보다 용접 용해성이 양호한 것이 영향을 미치고 있는 것으로 생각된다. 따라서, 본 발명에서는, PBI 치는 1.5 이상 5.0 이하가 더욱 바람직하다.

다음으로, 본 발명에서 성분 조성을 전술한 범위로 한정한 이유에 대해 설명한다. 또한, 강의 성분을 나타내는 ％ 에 대해서는, 특별히 언급하지 않는 한 질량％ 를 의미한다.

C：0.020 ％ 이하

C 는, 강의 강도를 높이는 데에 유효한 원소이다. 따라서, C 함유량을 0.001 ％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, C 함유량이 0.020 ％ 를 초과하면, 내식성 및 가공성이 현저하게 저하된다. 따라서, C 함유량은 0.020 ％ 이하로 한다. C 함유량은 바람직하게는 0.015 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.010 ％ 이하이다.

Si：0.05 ∼ 0.50 ％

Si 는, 탈산제로서 유용한 원소이다. 이 효과는 Si 함유량을 0.05 ％ 이상으로 함으로써 얻어진다. Si 함유량은, 바람직하게는 0.08 ％ 이상이다. Si 함유량이 0.50 ％ 를 초과하면 강이 경질화되어 가공성이 저하된다. 또, 식 (1) 을 만족하는 조성에 있어서도, 페라이트계 스테인리스 강판의 TIG 용접에 있어서 생성되는 블랙 스폿이 굽힘 가공시에 박리되기 쉬워지고, 이 박리된 부분이 간극 부식의 기점이 되는 경우가 있다. 따라서, Si 함유량은 0.50 ％ 이하로 한다. Si 함유량은, 0.30 ％ 이하가 바람직하고, 0.15 ％ 이하가 보다 바람직하다.

Mn：0.05 ∼ 0.50 ％

Mn 에는, 탈산 작용이 있다. 이 효과는 Mn 함유량을 0.05 ％ 이상으로 함으로써 얻어진다. Mn 함유량은, 바람직하게는 0.10 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.15 ％ 이상이며, 더욱 바람직하게는 0.17 ％ 이상이다. Mn 함유량이 0.50 ％ 를 초과하면 MnS 의 석출 및 조대화를 촉진시켜 내식성의 저하를 초래한다. 따라서, Mn 함유량은 0.50 ％ 이하로 한다. Mn 함유량은, 바람직하게는 0.30 ％ 미만이고, 보다 바람직하게는 0.20 ％ 이하이다.

P：0.040 ％ 이하

P 는 내식성을 저하시키는 원소이다. 또, P 는 결정립계에 편석됨으로써 열간 가공성을 저하시킨다. 그 때문에, P 함유량은 가능한 한 낮은 편이 바람직하고, 0.040 ％ 이하로 한다. P 함유량은, 바람직하게는 0.030 ％ 이하이다. 또한, P 함유량의 하한은 특별히 규정하지 않는다.

S：0.030 ％ 이하

S 는 Mn 과 석출물 MnS 를 형성한다. 이 MnS 는 부식의 기점이 되어, 내식성의 저하를 초래한다. 따라서, S 함유량은 낮은 편이 바람직하고, 0.030 ％ 이하로 한다. S 함유량은, 바람직하게는 0.020 ％ 이하이다. S 함유량은, 보다 바람직하게는 0.010 ％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.005 ％ 이하이다. 또한, S 함유량의 하한은 특별히 규정하지 않는다.

Al：0.001 ∼ 0.150 ％

Al 은, 탈산에 유효한 원소이다. 이 효과는 Al 함유량이 0.001 ％ 이상에서 얻어진다. Al 함유량은, 바람직하게는 0.005 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.010 ％ 이상이다. Al 함유량이 0.150 ％ 를 초과하면 열간 압연시에 윤활 효과를 갖는 슬래브 상 표면 스케일의 생성이 억제되어, 표면 결함이 생성되기 쉬워지고, 제조성이 저하된다. 또, Al 함유량이 0.150 ％ 를 초과하면, 식 (1) 을 만족하는 조성에 있어서도, 강판의 TIG 용접에 있어서 생성되는 블랙 스폿이 굽힘 가공시에 박리되기 쉬워지고, 이 박리된 부분이 간극 부식의 기점이 되는 경우가 있다. 따라서, Al 함유량은 0.150 ％ 이하로 한다. Al 함유량은, 바람직하게는 0.100 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.050 ％ 이하이다.

Cr：18.0 ∼ 25.0 ％

Cr 은 표면에 부동태 피막을 형성하여 내식성을 높이는 원소이다. Cr 함유량이 18.0 ％ 미만에서는 충분한 내식성이 얻어지지 않는다. 따라서, Cr 함유량은 18.0 이상으로 하고, 바람직하게는 20.0 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 20.5 ％ 이상이다. Cr 함유량이 25.0 ％ 를 초과하면 σ 상이나 475 ℃ 취성의 영향으로 인성이 저하되기 쉬워진다. 따라서 Cr 함유량은 25.0 ％ 이하로 한다. Cr 함유량은, 바람직하게는 23.0 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 21.5 ％ 이하이다.

Ti：0.01 ∼ 0.50 ％

Ti 는, 탈산에 유효한 원소이다. 또, Ti 는 C 및 N 을 고정시켜 Cr 탄질화물 및 탈 Cr 층의 생성을 억제하여 예민화를 방지하고, 내식성을 향상시키는 원소이다. 또한 {111} 재결정 집합 조직의 발달을 촉진시킴으로써, Ti 는 가공성을 향상시킨다. 이 효과는 Ti 함유량이 0.01 ％ 이상에서 얻어진다. Ti 함유량은, 바람직하게는 0.05 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.20 ％ 이상이다. Ti 함유량이 0.50 ％ 를 초과하면 페라이트계 스테인리스 강판이 경질화되어, 굽힘 가공성이 저하되고, 나아가 TiN 이 부식의 기점이 되어, 내식성이 저하된다. 또, Ti 함유량이 0.50 ％ 를 초과하면, 식 (1) 을 만족하는 조성에 있어서도, 강판의 TIG 용접에 있어서 생성되는 블랙 스폿이 굽힘 가공시에 박리되기 쉬워지고, 이 박리된 부분이 간극 부식의 기점이 되는 경우가 있다. 이상으로부터, Ti 함유량은 0.50 ％ 이하로 한다. Ti 함유량은, 바람직하게는 0.40 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.30 ％ 이하이다.

Ca：0.0001 ∼ 0.0015 ％

Ca 는, 탈산에 유효한 원소이다. 이 효과는 Ca 함유량이 0.0001 ％ 이상에서 얻어진다. Ca 함유량은, 바람직하게는 0.0002 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.0003 ％ 이상이다. Ca 가 0.0015 ％ 를 초과하여 함유되면, 식 (1) 을 만족하는 조성에 있어서도, 강판의 TIG 용접에 있어서 생성되는 블랙 스폿이 굽힘 가공시에 박리되기 쉬워지고, 이 박리된 부분이 간극 부식의 기점이 되는 경우가 있다. 따라서, Ca 함유량은 0.0015 ％ 이하로 한다. Ca 함유량은, 바람직하게는 0.0010 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.0005 ％ 이하이다.

O (산소)：0.0015 ∼ 0.0040 ％

O (산소) 는, TIG 용접에 있어서의 용접 비드의 판 두께 방향으로의 용접 용해성을 향상시키는 원소이다. 이 효과는 O (산소) 함유량이 0.0015 ％ 이상에서 얻어진다. O (산소) 함유량은, 바람직하게는 0.0020 ％ 이상이고, 보다 바람직하게는 0.0025 ％ 이상이다. O (산소)가 0.0040 ％ 를 초과하여 함유되면, 식 (1) 을 만족하는 조성에 있어서도, 강판의 TIG 용접에 있어서 생성되는 블랙 스폿이 굽힘 가공시에 박리되기 쉬워지고, 이 박리된 부분이 간극 부식의 기점이 되는 경우가 있다. 따라서, O (산소) 함유량은 0.0040 ％ 이하로 한다. O (산소) 함유량은, 바람직하게는 0.0035 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.0030 ％ 이하이다.

N：0.025 ％ 이하

N 이 0.025 ％ 를 초과하여 함유되면 내식성과 가공성이 현저하게 저하된다. 따라서, N 함유량은 0.025 ％ 이하로 한다. N 은 최대한 저감시키는 것이 바람직하고, N 함유량은, 바람직하게는 0.020 ％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.015 ％ 이하이다. 또한, N 함유량의 하한은 특별히 규정하지 않는다.

이상, 기본 성분에 대해 설명하였지만, 본 발명에서는 그 외에도, 이하에 서술하는 원소를 적절히 함유시킬 수 있다.

Zr：0.01 ∼ 0.80 ％

Zr 은 Ti 와 마찬가지로, 탈산에 유효한 원소이다. 또, Zr 은 C 및 N 을 고정시켜 Cr 탄질화물 및 탈 Cr 층의 생성을 억제하여 예민화를 방지하고, 내식성을 향상시키는 원소이다. 이 효과를 얻는 관점에서 Zr 함유량은 0.01 ％ 이상이 바람직하다. Zr 함유량은 보다 바람직하게는 0.02 ％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.03 ％ 이상이다. 한편, Zr 함유량이 0.80 ％ 를 초과하면 페라이트계 스테인리스 강판을 경질화시켜 굽힘 가공성을 저하시킬 우려가 있다. 또, Zr 함유량이 0.80 ％ 를 초과하면, 식 (1) 을 만족하는 조성에 있어서도, 강판의 TIG 용접에 있어서 생성되는 블랙 스폿이 굽힘 가공시에 박리되기 쉬워지고, 이것이 간극 부식의 기점이 되는 경우가 있다. 따라서, Zr 함유량은 0.80 ％ 이하로 한다. Zr 함유량은 보다 바람직하게는 0.30 ％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.10 ％ 이하이다.

Nb：0.01 ％ 이상 0.40 ％ 미만

Nb 는 Ti 와 마찬가지로, C 및 N 을 고정시켜 Cr 탄질화물 및 탈 Cr 층의 생성을 억제하여 예민화를 방지하고, 내식성을 향상시키는 원소이다. 이 효과를 얻는 관점에서, Nb 함유량은 0.01 ％ 이상이 바람직하다. Nb 함유량은 보다 바람직하게는 0.03 ％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.05 ％ 이상이다. Nb 유량이 0.40 ％ 이상이 되면 페라이트계 스테인리스 강판을 경질화시켜 가공성을 저하시킬 우려가 있고, 나아가 재결정 온도의 상승을 초래하여 제조성을 저하시킨다. 따라서, Nb 함유량은 0.40 ％ 미만이 바람직하다. Nb 함유량은, 보다 바람직하게는 0.30 ％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.15 ％ 이하이다.

V：0.01 ∼ 0.50 ％

V 는, 페라이트계 스테인리스 강판의 내간극 부식성을 향상시키는 원소이다. 이 효과를 얻는 관점에서 V 함유량은 0.01 ％ 이상이 바람직하다. V 함유량은, 보다 바람직하게는 0.03 ％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.05 ％ 이상이다. V 함유량이 0.50 ％ 를 초과하면, 가공성이 저하될 우려가 있다. 그 때문에, V 함유량은 0.50 ％ 이하가 바람직하다. V 함유량은, 보다 바람직하게는 0.30 ％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.10 ％ 이하이다.

Cu：0.30 ∼ 0.80 ％

Cu 는 부동태 피막을 강화하여, 내식성을 향상시키는 원소이다. 한편, Cu 가 과잉으로 함유되면 ε-Cu 가 석출되기 쉬워지고, 내식성을 저하시킬 우려가 있다. 그 때문에, Cu 함유량은 0.30 ∼ 0.80 ％ 가 바람직하다. Cu 함유량에 대하여, 하한측은 0.35 ％ 이상이 보다 바람직하고, 0.40 ％ 이상이 더욱 바람직하다. Cu 함유량에 대하여, 상한측은 0.50 ％ 이하가 보다 바람직하고, 0.45 ％ 이하가 더욱 바람직하다.

Ni：0.01 ∼ 2.50 ％

Ni 는, 산에 의한 애노드 반응을 억제하여, 보다 낮은 pH 에서도 부동태의 유지를 가능하게 하는 원소이다. 즉 Ni 는, 내간극 부식성의 향상에 효과가 높고, 활성 용해 상태에 있어서의 부식의 진행을 현저하게 억제하여 내식성을 향상시킨다. 이 효과를 얻는 관점에서, Ni 함유량은 0.01 ％ 이상이 바람직하다. Ni 함유량은 보다 바람직하게는 0.05 ％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.10 ％ 이상이다. Ni 함유량이 2.50 ％ 를 초과하면 가공부에 수소 취화 균열이 발생하기 쉬워진다. 따라서, Ni 함유량은 2.50 ％ 이하가 바람직하다. Ni 함유량은, 보다 바람직하게는 0.80 ％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.25 ％ 이하이다.

Co：0.01 ∼ 0.50 ％

Co 는, 페라이트계 스테인리스강의 내간극 부식성을 향상시키는 원소이다. 이 효과를 얻는 관점에서, Co 함유량은 0.01 ％ 이상이 바람직하다. Co 함유량은 보다 바람직하게는 0.10 ％ 이상이다. Co 함유량이 0.50 ％ 를 초과하면, 가공성이 저하될 우려가 있다. 그 때문에, Co 함유량은 0.50 ％ 이하가 바람직하다. Co 함유량은, 보다 바람직하게는 0.30 ％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.15 ％ 이하이다.

Mo：0.01 ∼ 2.00 ％

Mo 에는, 페라이트계 스테인리스 강판의 내간극 부식성을 향상시키는 효과가 있다. 이 효과를 얻는 관점에서 Mo 함유량은 0.01 ％ 이상이 바람직하다. Mo 함유량은, 보다 바람직하게는 0.10 % 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.30 ％ 이상이다. Mo 함유량이 2.00 ％ 를 초과하면, 조대한 금속간 화합물을 생성시켜, 인성을 저하시킬 우려가 있다. 그 때문에, Mo 함유량은 2.00 ％ 이하가 바람직하다. Mo 함유량은, 보다 바람직하게는 1.00 ％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.60 ％ 이하이다.

W：0.01 ∼ 0.50 ％

W 는, 페라이트계 스테인리스 강판의 내간극 부식성을 향상시키는 원소이다. 이 효과를 얻는 관점에서, W 함유량은 0.01 ％ 이상이 바람직하다. W 함유량은, 보다 바람직하게는 0.10 ％ 이상이다. W 함유량이 0.50 ％ 를 초과하면, 가공성이 저하될 우려가 있다. 그 때문에, W 함유량은 0.50 ％ 이하가 바람직하다. W 함유량은 보다 바람직하게는 0.30 ％ 이하이다.

B：0.0003 ∼ 0.0030 ％

B 는, 열간 가공성이나 2 차 가공성을 향상시키는 원소로, Ti 첨가강으로의 B 첨가가 유효하다는 것이 알려져 있다. 이 효과를 얻는 관점에서, B 함유량은 0.0003 ％ 이상이 바람직하다. B 함유량은 보다 바람직하게는 0.0010 ％ 이상이다. B 함유량이 0.0030 ％ 를 초과하면 인성이 저하될 우려가 있다. 따라서, B 함유량은 0.0030 ％ 이하가 바람직하다. B 함유량은 보다 바람직하게는 0.0025 ％ 이하이다.

Mg：0.0005 ∼ 0.0100 ％

Mg 는, 용강 중에서 Al 과 함께 Mg 산화물을 형성하여 탈산제로서 작용한다. 이 효과를 얻는 관점에서 Mg 함유량은 0.0005 ％ 이상이 바람직하다. Mg 함유량은 보다 바람직하게는 0.0010 ％ 이상이다. Mg 함유량이 0.0100 ％ 를 초과하면 강의 인성이 저하되어 제조성이 저하될 우려가 있다. 따라서, Mg 함유량은 0.0100 ％ 이하가 바람직하다. Mg 함유량은, 보다 바람직하게는 0.0050 ％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.0030 ％ 이하이다.

Y：0.001 ∼ 0.20 ％

Y 는, 용강의 점도 감소를 억제하고, 용강의 청정도를 향상시키는 원소이다. 이 효과를 얻는 관점에서 Y 함유량은 0.001 ％ 이상이 바람직하다. Y 함유량이 0.20 ％ 를 초과하면, 가공성이 저하될 우려가 있다. 따라서, Y 함유량은 0.20 ％ 이하가 바람직하다. Y 함유량은 보다 바람직하게는 0.10 ％ 이하이다.

REM (희토류 금속)：0.001 ∼ 0.10 ％

REM (희토류 금속：La, Ce, Nd 등의 원자 번호 57 ∼ 71 의 원소) 은, 내고온 산화성을 향상시키는 원소이다. 이 효과를 얻는 관점에서 REM 함유량은 0.001 ％ 이상이 바람직하다. REM 함유량은 보다 바람직하게는 0.005 ％ 이상이다. REM 함유량이 0.10 ％ 를 초과하면, 열간 압연시에 표면 결함이 발생할 우려가 있다. 따라서, REM 함유량은 0.10 ％ 이하가 바람직하다. REM 함유량은 보다 바람직하게는 0.05 ％ 이하이다.

Sn：0.01 ∼ 0.50 ％

Sn 은, 압연시에 있어서의 변형대의 생성 촉진에 의한 가공 표면 거침의 억제에 효과적이다. 이 효과를 얻는 관점에서, Sn 의 함유량은 0.01 ％ 이상이 바람직하다. Sn 의 함유량은 보다 바람직하게는 0.03 ％ 이상이다. Sn 의 함유량이 0.50 ％ 를 초과하면 가공성이 저하될 우려가 있다. 따라서, Sn 함유량은 0.50 ％ 이하가 바람직하다. Sn 함유량은 보다 바람직하게는 0.20 ％ 이하이다.

Sb：0.01 ∼ 0.50 ％

Sb 는, Sn 과 마찬가지로, 압연시에 있어서의 변형대의 생성 촉진에 의한 가공 표면 거침의 억제에 효과적이다. 이 효과를 얻는 관점에서, Sb 함유량은 0.01 ％ 이상이 바람직하다. Sb 함유량은 보다 바람직하게는 0.03 ％ 이상이다. Sb 의 함유량이 0.50 ％ 를 초과하면 가공성이 저하될 우려가 있다. 따라서, Sb 함유량은 0.50 ％ 이하가 바람직하다. Sb 함유량은 보다 바람직하게는 0.20 ％ 이하이다.

이상의 성분 이외의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다.

다음으로 본 발명의 페라이트계 스테인리스 강판의 바람직한 제조 방법에 대해 설명한다. 상기한 성분 조성의 강을, 전로, 전기로 및, 진공 용해로 등의 공지된 방법으로 용제하고, 추가로 VOD (Vacuum Oxygen Decarburization) 법 등으로 2 차 정련을 실시하여, 산소 농도를 제어한다. 그 후 연속 주조법 혹은 조괴-분괴법에 의해 강 소재 (슬래브) 로 한다. 이 강 소재를 1000 ℃ ∼ 1200 ℃ 로 가열 후, 마무리 온도를 700 ℃ ∼ 1000 ℃ 인 조건에서, 판 두께 2.0 mm ∼ 5.0 mm 가 되도록 열간 압연한다. 이렇게 하여 제작한 열연판을 850 ℃ ∼ 1100 ℃ 의 온도에서 어닐링하고 산세를 실시하고, 다음으로, 냉간 압연을 실시하고, 800 ℃ ∼ 1000 ℃ 의 온도에서 냉연판 어닐링을 실시한다. 냉연판 어닐링 후에는 산세를 실시하여, 스케일을 제거한다. 스케일을 제거한 냉연판에는 스킨 패스 압연을 실시해도 된다.

본 발명의 페라이트계 스테인리스 강판은 상기와 같은 냉연판 제품에만 한정하지 않고, 열연판 제품으로 해도 유효하다. 또, 본 발명의 페라이트계 스테인리스 강판은, 굽힘 가공용에 바람직하다. 또한, 본 발명의 페라이트계 스테인리스 강판은, 용접부에 굽힘 가공을 실시하는 용도에도 바람직하다. 그 용접부를 형성하는 용접법은 특별히 한정되지 않고, 바람직하게는 TIG 용접에 의해 용접부를 형성한다.

실시예

이하, 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명의 기술적 범위는 이하의 실시예에 한정되지 않는다.

표 1 ∼ 5 에 나타내는 성분 조성 (잔부는 Fe 및 불가피적 불순물) 을 갖는 페라이트계 스테인리스강을 100 kg 강괴로 용제한 후, 1200 ℃ 의 온도로 가열하여 열간 압연을 실시하여 판 두께 3.0 mm 의 열연판을 얻었다. 그 후, 1050 ℃ 에서의 어닐링, 및 통상적인 방법으로의 산세를 실시한 후, 판 두께 1.0 mm 까지의 냉간 압연하고, 다시 900 ℃ 에서의 어닐링, 통상적인 방법으로의 산세를 실시하였다.

얻어진 냉연 어닐링판을 35 mm × 200 mm 로 잘라내고, 양면을 ＃600 의 에머리지로 건식 연마한 후, 단면을 평활하게 가공하여 시험편으로 하였다. 얻어진 시험편에 대하여, I 자 개선 (開先) 의 TIG 용접을 실시하여, 용접 부재를 제작하였다. TIG 용접 조건은, 용접 전류 70 A, 용접 전압 11 V, 용접 속도 40 cm/min 으로 하였다. 또, 실드 가스에는 아르곤을 사용하고, 토치측은 15 ℓ/min, 이면측은 10 ℓ/min 으로 하였다.

＜블랙 스폿의 가공시 박리＞

블랙 스폿의 가공시의 박리를 평가하기 위해서, 얻어진 용접 부재로부터, 용접 비드를 포함하는 30 mm × 200 mm 의 굽힘 시험편을 잘라내고, 블랙 스폿 생성부가 굽힘 중심이 되도록 180°밀착 굽힘을 실시하였다. 굽힘부 선단부 부근만을 잘라내고, 굽힘부 최선단부에 대해 광학 현미경 및 주사형 전자 현미경을 사용하여, 각각 120 배 및 3000 배로 관찰하고, 양자에서 박리가 확인되지 않았던 것을 「○」(합격：우수하다), 광학 현미경으로 박리가 확인되지 않고 주사형 전자 현미경으로 박리가 확인된 것을 「□」(합격), 양자에서 박리가 확인된 것을 「▲」(불합격) 로서 평가하였다. 평가 결과를 표 1 ∼ 5 「가공시 박리」란에 나타낸다.

＜블랙 스폿 가공부의 내식성＞

블랙 스폿 가공부의 내식성을 평가하기 위해서, 상기 굽힘 가공을 실시한 굽힘 시험편에 대하여, 복합 사이클 부식 시험을 실시하였다. 시험편은, 단부를 비닐 테이프로 덮은 후, 굽힘부 선단이 연직 상방향이 되도록 시험 장치 내에 설치하였다. 시험 환경은 JASO M609-91 에 준거하고, 1 사이클을 염수 분무 (5 ％ NaCl) 2 h → 건조 (60 ℃) 4 h → 습윤 (50 ℃) 2 h 로 하였다. 10 사이클의 시험 후, 녹의 흐름이 확인되지 않았던 것을 「○」(합격：우수하다), 10 사이클의 시험 후에는 녹의 흐름이 확인되었지만 5 사이클의 시험 후의 시점에서는 녹의 흐름이 확인되지 않았던 것을 「□」(합격), 5 사이클의 시험 후의 시점에서 녹의 흐름이 확인된 것을 「▲」(불합격) 로서 평가하였다. 평가 결과를 표 1 ∼ 5 「내식성」란에 나타낸다.

＜용접 용해성＞

용접 비드의 판 두께 방향으로의 용접 용해성을 평가하기 위해서, 상기 용접 부재에 대해 표측 비드와 이측 비드의 비드 폭을 계측하였다. 표측 비드의 비드 폭을 이측 비드의 비드 폭으로 나눈 값 (표측 비드의 비드 폭 ÷ 이측 비드의 비드 폭의 값) 이 2 이하였던 것을 「○」(합격：우수하다), 2 보다 크고 3 이하였던 것을 「□」(합격), 3 보다 컸던 것을 「▲」(불합격) 로서 평가하였다. 평가 결과를 표 1 ∼ 5 「용접성」란에 나타낸다.

얻어진 결과를 표 1 ∼ 5 에 나타낸다. 발명예는 「가공시 박리」, 「내식성」 및 「용접성」모두 합격이다. 나아가 발명예 중 PBI 치가 1.5 이상 5.0 이하인 것은, 블랙 스폿의 가공시 박리의 평가, 블랙 스폿 생성부의 굽힘 가공 후의 내식성, 및 용접 비드의 판 두께 방향으로의 용접 용해성이 모두 「○」로 우수하다. 즉, 용접 비드의 굽힘 가공시에 블랙 스폿이 박리되지 않아 내식성이 우수하고, 나아가서는 용접 비드가 용해되기 쉬운 것을 알 수 있다.

시험 No.116, 118, 120 ∼ 123, 127 의 비교예는, 각각 Al, Ti, Si, Ca, O, Zr 의 함유량이 본 발명의 범위보다 높기 때문에, 블랙 스폿이 굽힘 가공시에 박리되고, 그 부분의 내식성이 열등하다.

시험 No.117, 119 의 비교예는, 각각 Cr, Ti 의 함유량이 본 발명의 범위보다 낮기 때문에, 블랙 스폿은 굽힘 가공시에 박리되지 않지만, 그 부분의 내식성이 열등하다.

시험 No.124 ∼ 125 의 비교예는, O (산소) 의 함유량이 본 발명의 범위보다 낮기 때문에, 용접 비드의 용접 용해성이 열등하다.

시험 No.126 의 비교예는, N 의 함유량이 본 발명의 범위보다 높기 때문에, 블랙 스폿은 굽힘 가공시에 박리되지 않지만, 그 부분의 내식성이 열등하다.

시험 No.128 ∼ 129 의 비교예는, 각 원소의 함유량은 본 발명의 범위 내이기는 하지만, PBI 치가 20.0 을 초과하기 때문에, 블랙 스폿이 굽힘 가공시에 박리되고, 그 부분의 내식성이 열등하다.

시험 No.130 ∼ 132 의 비교예는, 각 원소의 함유량은 본 발명의 범위 내이기는 하지만, PBI 치가 0.5 미만이기 때문에, 용접 비드의 용접 용해성이 열등하다.

산업상 이용가능성

본 발명의 페라이트계 스테인리스 강판은, 용접 비드의 용접 용해성이 우수하며, 또한, 용접시에 생성되는 블랙 스폿이 굽힘 가공시에 잘 박리되지 않고, 블랙 스폿 박리에서 기인한 간극 부식이 잘 발생하지 않는다. 이 때문에, 엘리베이터의 내판을 비롯하여, 인테리어, 덕트 후드, 머플러 컷터, 로커, 가전 제품용 부품, 사무 용품용 부품, 자동차 내장용 부품, 자동차 배기용 배관, 건재, 배수 홈의 덮개, 해상 운송용 컨테이너, 기물, 주방 기기, 건축 내외장재, 자동차 부품, 에스컬레이터, 철도 차량, 전기 장치 케이싱 외판 등에 본 발명의 페라이트계 스테인리스 강판은 바람직하다.

Claims

질량％ 로,
C：0.001 ％ 이상 0.020 ％ 이하,
Si：0.05 ∼ 0.50 ％,
Mn：0.05 ∼ 0.50 ％,
P：0.040 ％ 이하,
S：0.030 ％ 이하,
Al：0.001 ∼ 0.150 ％,
Cr：18.0 ∼ 25.0 ％,
Ti：0.01 ∼ 0.50 ％,
Ca：0.0001 ∼ 0.0015 ％,
O (산소)：0.0015 ∼ 0.0040 ％, 및
N：0.025 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,
추가로 하기 (1) 식을 만족하는, 페라이트계 스테인리스 강판.
0.5 ≤ PBI ≤ 20.0 ··· (1)
(단, PBI ＝ (7Al ＋ 2Ti ＋ Si ＋ 10Zr ＋ 130Ca) × O (산소) × 1000 이고, 식 중의 Al, Ti, Si, Zr, Ca, 및 O (산소) 는, 페라이트계 스테인리스 강판 중의 각 성분의 함유량 [질량％] 이고, 함유하지 않는 원소는 0 으로 한다)
제 1 항에 있어서,
추가로 질량％ 로,
하기 A ~ C 조 중, 1 조 또는 2 조 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스 강판.
A 조 :
Zr：0.01 ∼ 0.80 ％,
Nb：0.01 ％ 이상 0.40 ％ 미만, 및
V：0.01 ∼ 0.50 ％ 에서 선택되는 1 종 이상의 원소,
B 조 :
Cu：0.30 ∼ 0.80 ％,
Ni：0.01 ∼ 2.50 ％,
Co：0.01 ∼ 0.50 ％,
Mo：0.01 ∼ 2.00 ％, 및
W：0.01 ∼ 0.50 ％ 에서 선택되는 1 종 이상의 원소,
C 조 :
B：0.0003 ∼ 0.0030 ％,
Mg：0.0005 ∼ 0.0100 ％,
Y：0.001 ∼ 0.20 ％,
REM (희토류 금속)：0.001 ∼ 0.10 ％,
Sn：0.01 ∼ 0.50 ％, 및
Sb：0.01 ∼ 0.50 ％ 에서 선택되는 1 종 이상의 원소
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제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 페라이트계 스테인리스 강판이, 용접부의 블랙 스폿이 굽힘 가공시에 잘 박리되지 않는 것인, 페라이트계 스테인리스 강판.