KR102207723B1 - 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재 및 그 제조 방법 - Google Patents
기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재 및 그 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102207723B1 KR102207723B1 KR1020180168136A KR20180168136A KR102207723B1 KR 102207723 B1 KR102207723 B1 KR 102207723B1 KR 1020180168136 A KR1020180168136 A KR 1020180168136A KR 20180168136 A KR20180168136 A KR 20180168136A KR 102207723 B1 KR102207723 B1 KR 102207723B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- weight
- stainless steel
- mechanical properties
- excellent mechanical
- less
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
- C22C38/38—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0221—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
- C21D8/0226—Hot rolling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
- C21D8/02—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
- C21D8/0247—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
- C21D8/0263—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment following hot rolling
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
45,000 ~ 55,000MPaㆍ%의 인장지수(TS × EL)를 가지면서도 낮은 비중을 갖는 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재는 탄소(C) : 1.3 ~ 1.7 중량%, 망간(Mn) : 28 ~ 32 중량%, 알루미늄(Al) : 11 ~ 13 중량%, 크롬(Cr) : 5.5 ~ 7.5 중량% 및 나머지 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하며, 45,000 ~ 55,000MPaㆍ%의 인장지수(TS × EL)를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재는 탄소(C) : 1.3 ~ 1.7 중량%, 망간(Mn) : 28 ~ 32 중량%, 알루미늄(Al) : 11 ~ 13 중량%, 크롬(Cr) : 5.5 ~ 7.5 중량% 및 나머지 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하며, 45,000 ~ 55,000MPaㆍ%의 인장지수(TS × EL)를 갖는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 경량 스테인리스 강재 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 45,000 ~ 55,000MPaㆍ%의 인장지수(TS × EL)를 가지면서도 낮은 비중을 갖는 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 강의 강도와 연신율은 반비례 관계에 있으며, 이로 인해 각 부품의 요구 특성에 따라 최적화된 강재가 개발되어 왔다. 도어, 후드 등의 자동차 외판재는 주로 표면품질과 가공성이 우수할 것이 요구되므로, 400MPa 이하의 낮은 인장강도를 갖는 반면 40% 이상의 우수한 연신율을 갖는 IF(Interstitial Free) 강이 개발되어 사용되고 있다.
반면, 시트레일이나 서스펜션과 같이 승객의 안전과 관련된 자동차 내판재의 경우에는 상대적으로 낮은 30% 이하의 연신율을 갖더라도 590MPa 이상의 높은 인장강도를 갖는 DP(Dual Phase) 강 등이 사용되고 있다.
그러나, 최근에는 오스테나이트의 마르텐사이트 변태 또는 쌍정변형모드를 활용하여 강도와 연신율을 동시에 향상시킨 TRIP(Transformation Induced Plasticity) 강 및 TWIP(Twining Induced Plasticity) 강이 개발되어 일부 적용되고 있다.
한편, 최근 온실가스 배출 규제 및 차량 연비향상을 위한 자동차용 소재의 경량화에 대한 요구가 지속적으로 증가하고 있다. 자동차 소재의 경우, 앞서 언급한 바와 같이 고강도 소재의 개발 및 적용을 통해 차량 한 대당 강재 소요량을 줄임으로써 차량 경량화를 추진해 왔으나, 이러한 방법은 한계가 있다.
따라서, 최근에는 강재의 밀도 자체가 낮은 저비중 경량 강재 개발에 대한 연구가 지속적으로 추진되고 있다.
관련 선행문헌으로는 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0065464호(2012.06.21. 공개)가 있으며, 상기 문헌에는 항복비 및 연성이 우수한 오스테나이트계 경량 고강도 강판 및 그의 제조방법이 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 45,000 ~ 55,000MPaㆍ%의 인장지수(TS × EL)를 가지면서도 낮은 비중을 갖는 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재는 탄소(C) : 1.3 ~ 1.7 중량%, 망간(Mn) : 28 ~ 32 중량%, 알루미늄(Al) : 11 ~ 13 중량%, 크롬(Cr) : 5.5 ~ 7.5 중량% 및 나머지 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하며, 45,000 ~ 55,000MPaㆍ%의 인장지수(TS × EL)를 갖는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 강재는 하기 수학식 1을 만족하는 범위에서, 상기 망간(Mn) 및 크롬(Cr)을 포함하는 것이 바람직하다.
수학식 1 : 4 ≤ [Mn] / [Cr] ≤ 5
(여기서, []의 단위는 중량%임.)
또한, 상기 강재는 황(S) : 0.01 중량% 이하 및 인(P) : 0.02 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 강재는 6.6g/㎤ 이하의 밀도를 갖는다.
또한, 상기 강재는 인장강도(TS) : 1,000MPa 이상 및 연신율(EL) : 40% 이상을 갖는다.
또한, 상기 강재는 -450mV/SCE 이상의 부식전위를 갖는다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재 제조 방법은 (a) 탄소(C) : 1.3 ~ 1.7 중량%, 망간(Mn) : 28 ~ 32 중량%, 알루미늄(Al) : 11 ~ 13 중량%, 크롬(Cr) : 5.5 ~ 7.5 중량% 및 나머지 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 열간압연하는 단계; (b) 상기 열간압연된 강재를 1,050±50℃ 조건에서 1 ~ 3시간 동안 균질화 열처리하는 단계; 및 (c) 상기 균질화 열처리된 강재를 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 강재는 하기 수학식 1을 만족하는 범위에서, 상기 망간(Mn) 및 크롬(Cr)을 포함하는 것이 바람직하다.
수학식 1 : 4 ≤ [Mn] / [Cr] ≤ 5
(여기서, []의 단위는 중량%임.)
또한, 상기 강재는 황(S) : 0.01 중량% 이하 및 인(P) : 0.02 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 (c) 단계에서, 상기 냉각은 30 ~ 200℃/sec의 속도로 상온까지 실시하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재 및 그 제조 방법은 기본 성분계인 Fe-C-Mn-Al 합금에 Cr을 5.5 ~ 7.5 중량%로 첨가함과 더불어, Mn의 첨가량을 28 ~ 32 중량%로 엄격히 제어하는 것에 의해, 인장강도 및 연신율의 밸런스 향상으로 45,000 ~ 55,000MPaㆍ%의 인장지수(TS × EL)를 가지면서도 6.6g/㎤ 이하의 낮은 비중을 가짐에 따라 경량화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재 및 그 제조 방법은 Cr을 5.5 ~ 7.5 중량%로 첨가함과 더불어, Cr에 대한 Mn의 비를 4 ~ 5로 제한하는 것에 의해, 인장강도 및 연신율의 밸런스 향상으로 45,000 ~ 55,000MPaㆍ%의 인장지수(TS × EL)를 가지면서도 -450mV/SCE 이상의 부식전위를 가짐에 따라 내식성을 향상시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재 및 그 제조 방법을 나타낸 공정 순서도.
도 2는 비교예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편을 나타낸 SEM 사진.
도 3은 비교예 4 ~ 6에 따라 제조된 시편을 나타낸 SEM 사진.
도 4는 실시예 1 ~ 2 및 비교예 9에 따라 제조된 시편을 나타낸 SEM 사진.
도 5는 비교예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편을 나타낸 EBSD 사진.
도 6은 비교예 4 ~ 6에 따라 제조된 시편을 나타낸 EBSD 사진.
도 7은 실시예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편을 나타낸 EBSD 사진.
도 2는 비교예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편을 나타낸 SEM 사진.
도 3은 비교예 4 ~ 6에 따라 제조된 시편을 나타낸 SEM 사진.
도 4는 실시예 1 ~ 2 및 비교예 9에 따라 제조된 시편을 나타낸 SEM 사진.
도 5는 비교예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편을 나타낸 EBSD 사진.
도 6은 비교예 4 ~ 6에 따라 제조된 시편을 나타낸 EBSD 사진.
도 7은 실시예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편을 나타낸 EBSD 사진.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 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. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재
본 발명의 실시예에 따른 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재는 인장강도(TS) : 1,000MPa 이상 및 연신율(EL) : 40% 이상을 갖되, 45,000 ~ 55,000MPaㆍ%의 인장지수(TS × EL)를 가지면서, 6.6g/㎤ 이하의 밀도 및 -450mV/SCE 이상의 부식전위를 갖는 것을 목표로 한다.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재는 탄소(C) : 1.3 ~ 1.7 중량%, 망간(Mn) : 28 ~ 32 중량%, 알루미늄(Al) : 11 ~ 13 중량%, 크롬(Cr) : 5.5 ~ 7.5 중량% 및 나머지 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함한다.
또한, 상기 강재는 황(S) : 0.01 중량% 이하 및 인(P) : 0.02 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 강재는 하기 수학식 1을 만족하는 범위에서, 망간(Mn) 및 크롬(Cr)을 포함하는 것이 바람직하다.
수학식 1 : 4 ≤ [Mn] / [Cr] ≤ 5
(여기서, []의 단위는 중량%임.)
상기 강재는 -450mV/SCE 이상의 부식전위를 갖는다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재에 포함되는 각 성분의 역할 및 그 함량에 대하여 설명하면 다음과 같다.
탄소(C)
탄소(C)는 오스테나이트 안정화 원소로서, 경량 스테인리스 강재의 제조를 위해 필요하다. 또한, 탄소(C)는 Fe-C-Mn-Al-Cr계 경량 강재에서 κ-carbide의 생성을 촉진시킴으로써 강도를 크게 향상시키는 역할을 한다.
상기 탄소(C)는 본 발명에 따른 경량 스테인리스 강재 전체 중량의 1.3 ~ 1.7 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 범위로는 1.45 ~ 1.55 중량%를 제시할 수 있다. 탄소(C)의 첨가량이 1.3 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 불충분하여 강도 향상 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 탄소(C)의 첨가량이 1.7 중량%를 초과하여 과도하게 첨가될 경우에는 입계 등에 조대한 κ-carbide를 생성시킴에 따라 연성을 저하시키는 문제를 유발시킨다.
망간(Mn)
망간(Mn)은 오스테나이트 안정화 원소로서, 오스테나이트계 기지를 안정화시킴으로써 연성을 향상시키는 역할을 한다. 이때, 본 발명에 따른 경량 스테인리스 강재는 종래의 쌍정유기소성(TWIP, TWin Induced Plasticity) 강에 비해 페라이트 안정화 원소인 Al이 다량 첨가되어 있으며, 이로 인해 오스테나이트계 단상 조직을 갖는 경량 스테인리스 강재를 제조하기 위해서는 TWIP 강에 비해서 망간(Mn) 함량을 증가시키는 것이 바람직하다.
따라서, 망간(Mn)은 본 발명에 따른 경량 스테인리스 강재 전체 중량의 28 ~ 32 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 범위로는 29 ~ 31 중량%를 제시할 수 있다. 상기 망간(Mn)의 첨가량이 28 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 불충분하여 연성 향상 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 망간(Mn)의 첨가량이 32 중량%를 초과하여 과도하게 첨가될 경우에는 황(S)과 결합하여 MnS 게재물을 생성시키거나 취약한 β-Mn 상의 생성을 촉진시켜서 연신율을 저하시키는 요인으로 작용한다.
알루미늄(Al)
알루미늄(Al)은 경량화를 위해 필수적인 원소로서, Fe 원자에 비해서 가벼우면서 몰 당 부피가 커서 강의 밀도를 낮추는 효과가 있다.
상기 알루미늄(Al)은 본 발명에 따른 경량 스테인리스 강재 전체 중량의 11 ~ 13 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 범위로는 11.5 ~ 12.5 중량%를 제시할 수 있다. 알루미늄(Al)의 첨가량이 11 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 불충분하여 경량화 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 알루미늄(Al)의 첨가량이 13 중량%를 초과할 경우에는 오스테나이트 상의 생성을 방해하고 AlN 게재물을 생성하여 연신율을 저하시키는 요인으로 작용한다. 또한, 페라이트와 DO3와 같은 규칙상을 생성하여 연성을 저하시킨다.
크롬(
Cr
)
크롬은(Cr)은 내식성을 향상시키는 역할을 한다. 이와 같이, 크롬(Cr)은 내식성을 개선시키기 때문에 부식과정에서 수소흡장을 억제하는데 역할도 한다. 또한, 본 발명에 따른 경량 스테인리스 강재는 종래의 쌍정유기소성(TWIP, TWin Induced Plasticity) 강에 비해 페라이트 안정화 원소인 Al이 다량 첨가되어 있으며, 적층 결함에너지를 조절하기 위하여 첨가된다.
상기 크롬(Cr)은 본 발명에 따른 경량 스테인리스 강재 전체 중량의 5.5 ~ 7.5 중량%의 함량비로 첨가되는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 범위로는 6 ~ 7 중량%를 제시할 수 있다. 크롬(Cr)의 첨가량이 5.5 중량% 미만일 경우에는 그 첨가량이 불충분하여 내식성 향상 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 크롬(Cr)의 첨가량이 7.5 중량%를 초과할 경우에는 크롬 탄화물을 형성하여 연성을 급격히 저하시키는 문제가 있다.
한편, 망간(Mn) 및 크롬(Cr)은 하기 수학식 1을 만족하는 범위로 첨가되는 것이 보다 바람직하다.
수학식 1 : 4 ≤ [Mn] / [Cr] ≤ 5
(여기서, []의 단위는 중량%임.)
만일, 크롬(Cr)에 대한 망간(Mn)의 비가 4 미만일 경우에는 내식성 향상 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 크롬(Cr)에 대한 망간(Mn)의 비가 5를 초과할 경우에는 탄질화물의 복합 석출로 인한 탄질화물의 조대화로 인하여 강재의 인성을 저하시키는 문제를 유발할 수 있다.
황(S), 인(P)
황(S)과 인(P)은 제강 및 연주 시에 잉곳에 편석을 유발하여 강재의 인성 및 연성을 저하시키며, 특히 황(S)의 경우 망간(Mn)과 결합하여 MnS 개재물을 형성하여 강의 연성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 황(S)과 인(P)은 포함되지 않는 것이 바람직하고, 불가피하게 불순물로 포함되더라도 황(S) : 0.01 중량% 이하, 인(P) : 0.02중량% 이하로 제한되는 것이 바람직하다.
기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재 제조 방법
도 1은 본 발명에 따른 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재 제조 방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재 및 그 제조 방법은 열간압연 단계(S110), 균질화 열처리 단계(S120) 및 냉각 단계(S130)를 포함한다.
열간압연
열간압연 단계(S110)에서는 탄소(C) : 1.3 ~ 1.7 중량%, 망간(Mn) : 28 ~ 32 중량%, 알루미늄(Al) : 11 ~ 13 중량%, 크롬(Cr) : 5.5 ~ 7.5 중량% 및 나머지 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 열간압연한다.
이때, 열간압연 단계(S110) 이전에는 대략 1,050 ~ 1,200℃에서 1 ~ 3시간 동안 재가열하는 단계가 더 실시될 수 있다.
본 단계에서, 열간압연은 900℃ 이상의 마무리 압연온도 조건으로 실시하는 것이 바람직하며, 보다 바람직한 범위로는 900 ~ 1,150℃를 제시할 수 있다. 마무리 압연온도가 900℃ 미만일 경우에는 조대한 탄화물 생성으로 인해 압연성이 저하된다. 반대로, 마무리 압연온도가 1,150℃를 초과할 경우에는 오스테나이트 결정립이 조대화되어 강도 확보가 어려워질 수 있다.
균질화
열처리
균질화 열처리 단계(S120)에서는 열간압연된 강재를 1,050±50℃ 조건에서 1 ~ 3시간 동안 균질화 열처리한다. 이때, 균질화 열처리 온도가 1,000℃ 미만이거나, 균질화 열처리 시간이 1시간 미만일 경우에는 균질화 효과를 제대로 발휘하는데 어려움이 따를 수 있다. 반대로, 균질화 열처리 온도가 1,100℃를 초과하거나, 균질화 열처리 시간이 3시간을 초과할 경우에는 결정립 조대화로 인하여 강도 및 인성이 저하될 수 있다.
냉각
냉각 단계(S130)에서는 균질화 열처리된 강재를 30 ~ 200℃/sec의 속도로 상온까지 냉각한다. 이때, 냉각 속도가 30℃/sec 미만일 경우에는 냉각시 다량의 조대한 탄화물이 생성될 수 있다. 반대로, 냉각 속도가 200℃/sec를 초과할 경우에는 강도는 증가하는 반면 목표로 하는 인성 확보에 어려움이 따를 수 있다. 본 단계에서 냉각은 수냉 방식으로 실시하는 것이 바람직하고, 상온은 1 ~ 40℃일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기의 과정(S110 ~ S130)에 의해 제조되는 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재는 기본 성분계인 Fe-C-Mn-Al 합금에 Cr을 5.5 ~ 7.5 중량%로 첨가함과 더불어, Mn의 첨가량을 28 ~ 32 중량%로 엄격히 제어하는 것에 의해, 인장강도 및 연신율의 밸런스 향상으로 45,000 ~ 55,000MPaㆍ%의 인장지수(TS × EL)를 가지면서도 6.6g/㎤ 이하의 낮은 비중을 가짐에 따라 경량화를 도모할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 방법으로 제조되는 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재는 Cr을 5.5 ~ 7.5 중량%로 첨가함과 더불어, Cr에 대한 Mn의 비를 4 ~ 5로 제한하는 것에 의해, 인장강도 및 연신율의 밸런스 향상으로 45,000 ~ 55,000MPaㆍ%의 인장지수(TS × EL)를 가지면서도 -450mV/SCE 이상의 부식전위를 가짐에 따라 내식성을 향상시킬 수 있게 된다.
실시예
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.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
1. 시편 제조
표 1에 기재된 화학성분을 갖는 잉곳을 진공유도용해로에서 제조한 후, 잉곳을 1,150℃에서 2시간 동안 재가열하고, 1,000℃의 온도에서 마무리 열간압연을 수행하는 조건으로 4mm의 두께가 되도록 열간압연을 실시하였다. 이후, 1,050℃에서 2시간 동안 균질화 열처리를 실시한 후, 상온(15℃)까지 냉각하여 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1 ~ 9에 따른 시편을 제조하였다. 이때, 균질화 열처리 후 수냉을 실시하였으며, 냉각속도는 120±30℃/sec으로 측정되었다.
[표 1] (단위 : 중량%)
2. 기계적 물성 평가
표 2는 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1 ~ 9에 따른 시편에 대한 기계적 물성 평가 결과를 나타낸 것이다.
[표 2]
표 1 및 표 2에 도시된 바와 같이, 실시예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편의 경우, Cr 및 Mn의 첨가량이 엄격히 제어되는 것에 의해, κ-carbide의 석출 거동이 적절히 제어되어 1,000MPa 이상의 강도를 가지면서도 43% 이상의 고 연신율을 갖는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 실시예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편들의 경우, 목표값에 해당하는 45,000 ~ 55,000MPa%의 인장지수(TS × EL)를 가지면서도 6.6g/㎤ 이하의 낮은 비중을 갖는 것을 확인할 수 있다.
반면, 비교예 1 ~ 8에 따라 제조된 시편의 경우에는 Mn 및 Cr 중 어느 하나가 본 발명에서 제시하는 범위를 벗어나는데 기인하여, 인장강도 또는 연신율이 목표값에 미달하여 목표값에 해당하는 45,000 ~ 55,000MPa%의 인장지수(TS × EL)를 만족하지 못한 것을 확인할 수 있다.
또한, 비교예 9에 따라 제조된 시편의 경우에는 Cr이 본 발명에서 제시한 범위를 벗어나 과도하게 첨가되어 인장강도는 1,152MPa로 측정되었으나 연신율이 급격히 저하되어 인장지수(TS × EL)가 급격하게 저하된 것을 확인할 수 있다.
3. 미세조직 평가
도 2는 비교예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편을 나타낸 SEM 사진이고, 도 3은 비교예 4 ~ 6에 따라 제조된 시편을 나타낸 SEM 사진이며, 도 4는 실시예 1 ~ 2 및 비교예 9에 따라 제조된 시편을 나타낸 SEM 사진이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 실시예 1 ~ 2 및 비교예 1 ~ 6 및 9에 따라 제조된 시편들 모두가 오스테나이트를 기지조직을 가지며, 오스테나이트 기지조직 내에 κ-carbide가 규칙상으로 석출되어 있는 것을 확인할 수 있다.
도 5는 비교예 1 ~ 3에 따라 제조된 시편을 나타낸 EBSD 사진이고, 도 6은 비교예 4 ~ 6에 따라 제조된 시편을 나타낸 EBSD 사진이며, 도 7은 실시예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편을 나타낸 EBSD 사진이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 후방산란전자회절(Electron BackScatter Diffraction)을 이용한 상 분포 측정 결과, 비교예 1 ~ 6에 따라 제조된 시편은 FCC 결정 구조에 BCC 결정 구조가 다량으로 분포하고 있는 것을 확인할 수 있다.
반면, 도 7에 도시된 바와 같이, 후방산란전자회절(Electron BackScatter Diffraction)의 상 분포 측정 결과, 실시예 1 ~ 2에 따라 제조된 시편은 FCC 결정 구조에 BCC 결정 구조가 일부 분포하고 있는 것을 확인할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 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.
S110 : 열간압연 단계
S120 : 균질화 열처리 단계
S130 : 냉각 단계
S120 : 균질화 열처리 단계
S130 : 냉각 단계
Claims (10)
- 탄소(C) : 1.3 ~ 1.7 중량%, 망간(Mn) : 28 ~ 32 중량%, 알루미늄(Al) : 11 ~ 13 중량%, 크롬(Cr) : 6 ~ 7 중량% 및 나머지 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하며,
하기 수학식 1을 만족하는 범위에서, 상기 망간(Mn) 및 크롬(Cr)을 포함하며,
45,000 ~ 55,000MPaㆍ%의 인장지수(TS × EL)를 가지면서, 6.6g/㎤ 이하의 밀도를 갖는 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재.
수학식 1 : 4 ≤ [Mn] / [Cr] ≤ 5
(여기서, []의 단위는 중량%임.)
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 강재는
황(S) : 0.01 중량% 이하 및 인(P) : 0.02 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함하는 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 강재는
인장강도(TS) : 1,000MPa 이상 및 연신율(EL) : 40% 이상을 갖는 것을 특징으로 하는 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재.
- 제1항에 있어서,
상기 강재는
-450mV/SCE 이상의 부식전위를 갖는 것을 특징으로 하는 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재.
- (a) 탄소(C) : 1.3 ~ 1.7 중량%, 망간(Mn) : 28 ~ 32 중량%, 알루미늄(Al) : 11 ~ 13 중량%, 크롬(Cr) : 6 ~ 7 중량% 및 나머지 철(Fe) 및 불가피한 불순물을 포함하는 강재를 열간압연하는 단계;
(b) 상기 열간압연된 강재를 1,050±50℃ 조건에서 1 ~ 3시간 동안 균질화 열처리하는 단계; 및
(c) 상기 균질화 열처리된 강재를 냉각하는 단계;를 포함하며,
하기 수학식 1을 만족하는 범위에서, 상기 망간(Mn) 및 크롬(Cr)을 포함하며,
상기 (c) 단계 이후, 상기 강재는 45,000 ~ 55,000MPaㆍ%의 인장지수(TS × EL)를 가지면서, 6.6g/㎤ 이하의 밀도를 갖는 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재 제조 방법.
수학식 1 : 4 ≤ [Mn] / [Cr] ≤ 5
(여기서, []의 단위는 중량%임.)
- 삭제
- 제7항에 있어서,
상기 강재는
황(S) : 0.01 중량% 이하 및 인(P) : 0.02 중량% 이하 중 1종 이상을 더 포함하는 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재 제조 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 (c) 단계에서,
상기 냉각은
30 ~ 200℃/sec의 속도로 상온까지 실시하는 것을 특징으로 하는 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180168136A KR102207723B1 (ko) | 2018-12-24 | 2018-12-24 | 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재 및 그 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180168136A KR102207723B1 (ko) | 2018-12-24 | 2018-12-24 | 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재 및 그 제조 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200079361A KR20200079361A (ko) | 2020-07-03 |
| KR102207723B1 true KR102207723B1 (ko) | 2021-01-27 |
Family
ID=71571878
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180168136A KR102207723B1 (ko) | 2018-12-24 | 2018-12-24 | 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재 및 그 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102207723B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005120399A (ja) | 2003-10-14 | 2005-05-12 | Nippon Steel Corp | 延性に優れた高強度低比重鋼板およびその製造方法 |
| KR101461727B1 (ko) | 2012-12-21 | 2014-11-14 | 주식회사 포스코 | 연성이 우수한 저비중 강재 및 그 제조방법 |
| KR101568552B1 (ko) | 2013-12-26 | 2015-11-11 | 주식회사 포스코 | 고강도 저비중 강판 및 그 제조방법 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102011117135A1 (de) * | 2010-11-26 | 2012-05-31 | Salzgitter Flachstahl Gmbh | Energie speicherndes Behältnis aus Leichtbaustahl |
-
2018
- 2018-12-24 KR KR1020180168136A patent/KR102207723B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005120399A (ja) | 2003-10-14 | 2005-05-12 | Nippon Steel Corp | 延性に優れた高強度低比重鋼板およびその製造方法 |
| KR101461727B1 (ko) | 2012-12-21 | 2014-11-14 | 주식회사 포스코 | 연성이 우수한 저비중 강재 및 그 제조방법 |
| KR101568552B1 (ko) | 2013-12-26 | 2015-11-11 | 주식회사 포스코 | 고강도 저비중 강판 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20200079361A (ko) | 2020-07-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6779320B2 (ja) | 強度及び成形性に優れたクラッド鋼板及びその製造方法 | |
| KR20160114660A (ko) | 고강도 냉연 강판 및 그 제조 방법 | |
| JP5825189B2 (ja) | 伸びと穴拡げ性と低温靭性に優れた高強度熱延鋼板及びその製造方法 | |
| KR101417231B1 (ko) | 저온인성 및 인장특성이 우수한 압력용기용 극후강판 및 그 제조 방법 | |
| JP6858253B2 (ja) | 穴拡げ性及び降伏比に優れた超高強度鋼板及びその製造方法 | |
| JP6847225B2 (ja) | 低温靭性に優れた低降伏比鋼板及びその製造方法 | |
| KR101344672B1 (ko) | 고강도 강판 및 그 제조 방법 | |
| KR101770073B1 (ko) | 고강도 철근의 제조 방법 | |
| KR101290426B1 (ko) | 고강도 열연강판 및 그 제조 방법 | |
| RU2711696C1 (ru) | Способ изготовления холоднокатаной стальной полосы из высокопрочной, содержащей марганец стали с trip-свойствами | |
| KR102207723B1 (ko) | 기계적 물성이 우수한 경량 스테인리스 강재 및 그 제조 방법 | |
| KR101642696B1 (ko) | 내마모성이 우수한 고망간 경량강판 및 그 제조방법 | |
| JP2023547090A (ja) | 熱的安定性に優れた高強度鋼板及びその製造方法 | |
| JP2023549383A (ja) | 高強度熱延鋼板、熱延めっき鋼板及びこれらの製造方法 | |
| KR101543836B1 (ko) | 내충격 특성 및 성형성이 우수한 고강도 열연강판 및 그 제조방법 | |
| KR102276740B1 (ko) | 연성 및 가공성이 우수한 고강도 강판 및 그 제조방법 | |
| KR101965149B1 (ko) | 인장강도-연신율 밸런스가 우수한 오스테나이트계 경량 강재 및 그 제조 방법 | |
| KR101205122B1 (ko) | 상자 소둔 방식을 적용한 440ＭＰａ급 고장력 강판 및 그 제조 방법 | |
| KR102239279B1 (ko) | 초경량 오스테나이트계 스테인리스 강재 및 그 제조 방법 | |
| JP2021502480A (ja) | 冷間成形性に優れた超高強度高延性鋼板及びその製造方法 | |
| KR101185198B1 (ko) | 재가열 균열 저항성 및 고온강도가 우수한 내열강 및 그 제조 방법 | |
| KR20190079299A (ko) | 고강도 냉연 강판 및 그 제조방법 | |
| KR101185359B1 (ko) | 저항복비를 갖는 고강도 ａｐｉ 열연강판 및 그 제조 방법 | |
| KR101185199B1 (ko) | 내 시효성 및 가공성이 우수한 극저 탄소강 및 그 제조 방법 | |
| KR101928215B1 (ko) | 강재 및 그 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |