KR102326262B1 - 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강 - Google Patents

고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강 Download PDF

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Abstract

본 명세서에서는 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강을 개시한다.
개시되는 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강의 일 실시예에 따르면 중량%로, C: 0.15% 이하, N: 0.1 내지 0.25%, Si: 0.7 내지 2.0%, Mn: 1.5 내지 3.5%, Cr: 16 내지 18%, Ni: 3 내지 5%, Cu: 2% 이하, Ti 0.02% 이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, C+N: 0.29% 이상을 만족하며, 하기 식(1) 값이 10.0 이상 13.0 이하일 수 있다.
(1) 5.53 + 1.4Ni - 0.16Cr + 17.1(C+N) + 0.722Mn + 1.4Cu - 5.59Si
상기 식(1)에서, Ni, Cr, C, N, Mn, Cu, Si는 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다.

Description

고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강{HIGH YIELD RATIO HIGH STRENGTH AUSTENITIC STAINLESS STEEL}
본 발명은 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강에 관한 것으로, 보다 상세하게는 항복강도를 향상시키고, 인장강도를 감소시킨 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강에 관한 것이다.
근래 들어 비교적 고가임에도 불구하고 경제력 향상에 따른 생활환경의 고급화 및 그 제조기술의 발전 등에 의해 복층유리의 사용이 점차 증가하는 추세에 있다. 대형빌딩은 물론이고, 소규모의 상점과 개인주택에 이르기까지 소음에서 벗어나 좀더 안락한 주거환경을 추구하려는 소비자들의 욕구에 따라 복층유리의 수요가 점차 증가하고 있다.
복층유리는 두 장 이상의 유리 사이에 소정의 간격을 두고 결합한 것으로, 단층유리와 비교하여 실내에너지의 손실을 최소화할 뿐만 아니라, 외부온도의 저하에도 불구하고 내측 유리의 표면온도는 상대적으로 덜 저하되어 이슬 맺힘 현상이 억제된다. 그리고, 방음성능이 우수하여 실내외 사이의 소음 전달을 효과적으로 차단할 수 있다.
간봉(window spacer)은 바(bar) 형태로 복층유리에서 유리 간의 간격을 유지하는 구조체이다. 간봉은 공기층의 두께를 결정하며, 수증기를 차단해주고, 흡습제를 담는 용기 및 기계적인 강도를 유지하는 기능을 수행한다. 특히 간봉은 유리의 내측면과 외측면의 온도 차이로 발생되는 결로 현상을 방지하기 위하여 주로 단열성이 우수한 소재를 적용하여 구성된다.
종래에는 간봉의 소재로 플라스틱, 폼(foam), 플라스틱-메탈 하이브리드 소재 등을 적용하였으나, 강도가 약하고, 내구성이 불량하고, 충분한 단열성을 확보하지 못하는 문제가 있었다.
최근에는 강도가 보다 강하고, 내구성, 단열성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강을 간봉의 소재로 적용하려는 시도가 있었다. 그러나, 오스테나이트계 스테인리스강은 항복강도가 낮고, 인장강도는 높아 창호의 뒤틀림에 취약하여 간봉의 소재로 적용할 시 단열성을 저하시키는 문제가 있다. 또한, 오스테나이트계 스테인리스강은 낮은 항복강도로 인하여 쉽게 변형되며, 높은 인장강도로 인하여 성형 시 파단될 수 있는 문제가 있다.
한국 공개특허공보 제10-2010-0071619호 (공개일자: 2010년06월29일)
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 항복강도를 향상시키고, 인장강도를 감소시킨 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강을 제공하고자 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 발명의 일 예에 따른 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강은 중량%로, C: 0.15% 이하, N: 0.1 내지 0.25%, Si: 0.7 내지 2.0%, Mn: 1.5 내지 3.5%, Cr: 16 내지 18%, Ni: 3 내지 5%, Cu: 2% 이하, Ti 0.02% 이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, C+N: 0.29% 이상을 만족하며, 하기 식(1) 값이 10.0 이상 13.0 이하일 수 있다.
(1) 5.53 + 1.4Ni - 0.16Cr + 17.1(C+N) + 0.722Mn + 1.4Cu - 5.59Si
상기 식(1)에서, Ni, Cr, C, N, Mn, Cu, Si는 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다.
본 발명의 각 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강에 있어서, 하기 식(2)에 따른 Md30값이 17.0 내지 21.0℃일 수 있다.
(2) 551 - 462(C+N) - 9.2Si - 8.1Mn -13.7Cr - 29(Ni+Cu) - 18.5Mo
상기 식(2)에서, C, N, Si, Mn, Cr, Ni, Cu는 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다.
본 발명의 각 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강에 있어서, 하기 식(3) 값이 0.5 이상일 수 있다.
(3) 0.227 - 0.00116Md30 + 1.13(C+N)
상기 식(3)에서, 상기 Md30은 상기 식(2)에 따라 도출된 값이며, C, N은 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다.
본 발명의 각 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강에 있어서, 항복비가 0.5 이상일 수 있다.
본 발명의 각 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강에 있어서, 항복강도가 430MPa 이상이며, 인장강도가 850MPa 이상일 수 있다.
본 발명의 각 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강에 있어서, 연신율이 40% 이상일 수 있다.
본 발명의 각 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강에 있어서, 상기 오스테나이트계 스테인리스강은 냉간압연한 다음, 소둔 열처리되는 것을 포함하여 제조되며, 상기 소둔 열처리 온도가 1000 내지 1100℃일 때의 항복비가 0.5 이상일 수 있다.
본 발명에 따르면 성분조성의 제어를 통해 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강을 제공할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명에서는 각 합금원소의 함량을 제어하는 것과 더불어, C+N 함량, 하기 식(1), 식(2) 및 식(3)을 제어하여 고항복비, 고강도 특성을 확보하는 것과 동시에 우수한 가공성을 확보할 수 있다.
(1) 5.53 + 1.4Ni - 0.16Cr + 17.1(C+N) + 0.722Mn + 1.4Cu - 5.59Si
(2) 551 - 462(C+N) - 9.2Si - 8.1Mn -13.7Cr - 29(Ni+Cu) - 18.5Mo
(3) 0.227 - 0.00116Md30 + 1.13(C+N)
또한, 본 발명에 따르면 고가의 Ni, Mo 함량을 저감하고, 마르텐사이트의 생성을 방지하기 위하여 Cu, Mn를 첨가하여 타 강종 대비 가격 경쟁력을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 통상적인 오스테나이트계 스테인리스강의 소둔 열처리 온도 범위인 1000 내지 1100℃일 때의 고항복비, 고강도 특성을 확보할 수 있는 것과 동시에 우수한 가공성을 확보할 수 있으므로, 별도의 열처리 온도 제어 없이 성분 조성의 제어만으로 목적하는 물성을 달성할 수 있다는 장점이 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술사상이 이하에서 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용하는 용어는 단지 특정한 예시를 설명하기 위하여 사용되는 것이다. 때문에 가령 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수여야만 하는 것이 아닌 한, 복수의 표현을 포함한다. 덧붙여, 본 출원에서 사용되는 "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 명확히 지칭하기 위하여 사용되는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것의 존재를 예비적으로 배제하고자 사용되는 것이 아님에 유의해야 한다.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진 것으로 보아야 한다. 따라서, 본 명세서에서 명확하게 정의하지 않는 한, 특정 용어가 과도하게 이상적이거나 형식적인 의미로 해석되어서는 안 된다. 가령, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
또한, 본 명세서의 "약", "실질적으로" 등은 언급한 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명의 일 예에 따른 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강은 중량%로, C: 0.15% 이하, N: 0.1 내지 0.25%, Si: 0.7 내지 2.0%, Mn: 1.5 내지 3.5%, Cr: 16 내지 18%, Ni 3 내지 5%, Cu: 2% 이하, Ti 0.02% 이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.
이하에서는 상기 합금조성에 대해서 한정한 이유에 대하여 구체적으로 설명한다.
C: 0.15중량% 이하
C는 오스테나이트상 형성 원소이며, 고용 강화에 의한 강도 증가에 유효한 원소이다. 그러나, C는 과다 첨가시, 제강공정 중 중심부 편석 및 조대한 탄화물을 형성하여 후공정인 열간압연-소둔-냉간압연-냉연소둔 공정에서 악영향을 끼치는 문제가 있다. 또한, C는 페라이트-오스테나이트 상 경계에서 내식성에 유효한 Cr과 같은 탄화물 형성 원소와 쉽게 결합하여 결정립계 주위의 Cr 함량을 낮추어 내부식성을 감소시키는 문제가 있다.
본 발명에서 C는 항복강도를 향상하기 위하여 첨가된다. 그러나, 위 문제를 고려하여 첨가되는 C의 상한은 0.15중량%로 제한된다. 보다 우수한 내식성을 확보하기 위해서 C의 상한은 0.1중량%로 제한되는 것이 보다 바람직하다.
N: 0.1 내지 0.25중량%
N는 스테인리스강에서 Ni와 함께 오스테나이트 상의 안정화에 크게 기여하는 원소로, 소둔 열처리 시 오스테나이트 상에 농화되는 원소 중의 하나이다. 따라서, N 함량을 증가시킴으로써 내식성 및 강도를 향상시킬 수 있다. 이를 고려하여, 본 발명에서 N은 0.1중량% 이상으로 첨가된다.
그러나, 첨가된 Mn의 함량에 따라 N의 고용도가 변화될 수 있으므로, 그 함량 조절이 필요하다. 본 발명의 Mn 범위에서 N 함량이 0.25중량%을 초과하면, 질소 고용도 초과에 의해 주조 시 블로우홀(blow hole) 및 핀홀(pin hole) 등이 발생하여 제품의 표면 결함 및 압연도중 에지 크랙이 유발되는 문제점이 있다. 이를 고려하여 N의 상한은 0.25중량%로 제한되는 것이 바람직하다.
Si: 0.7 내지 2.0중량%
Si은 첨가 시 내식성을 향상시키므로, 본 발명에서 0.7중량% 이상 첨가될 수 있다. 그러나, Si은 페라이트상 안정화 원소로 투자율을 증가시키는 문제가 있으며, 그 함량이 과다할 경우 σ상 등의 금속간 화합물(intermetallic compound)의 석출을 조장하여 기계적 특성 및 내식성을 저하시키므로 본 발명에서 Si의 상한은 2.0중량%로 제한된다.
Mn: 1.5 내지 3.5중량%
Mn은 용탕(molten metal) 유동도 조절, 탈산제 및 질소 고용도를 증가시키는 원소이며, 오스테나이트 상 형성 원소로 고가의 Ni을 대체할 수 있다. 이를 고려하여, 본 발명에서 Mn은 1.5중량% 이상으로 첨가된다.
그러나, Mn은 과다 첨가 시 황화 개재물(MnS) 등을 형성하여 내식성을 저하시키는 문제가 있으므로, 본 발명에서 Mn의 상한은 3.5중량%로 제한되는 것이 바람직하다.
Cr: 16 내지 18중량%
Cr은 스테인리스강의 내식성 향상을 위해 가장 중요한 원소이다. 충분한 내식성 확보를 위하여, 본 발명에서 Cr은 16 내지 18중량%로 첨가될 수 있다.
Ni: 3 내지 5중량%
Ni은 오스테나이트상 안정화 원소로써 양호한 열간가공성 및 냉간가공성을 확보하기 위해서는 필수적이다. 특히 일정량 이상의 Mn을 첨가함에도 3중량% 이상의 첨가는 필수적이다. 그러나 Ni은 고가의 원소임에 따라 다량 첨가 시 원료비용의 상승을 초래한다. 이에 그 상한을 5중량%로 한다.
Cu: 2중량% 이하
Cu는 오스테나이트 상 안정화 원소이며, 재료의 연질화에 유효한 원소이다. 그러나, 다량의 Cu 첨가 시 소재비용의 상승뿐만 아니라 열간 취성을 유발하는 문제가 있다. 이에 따라, 본 발명에서 Cu의 상한은 2중량%로 제한된다.
Ti: 0.02중량% 이하
Ti는 TiC를 형성하여 항복강도를 증가시키는 역할을 한다. 그러나, Ti는 과다 첨가되는 경우 TiN이 과다 정출되어 연주노즐막힘이나 개재물 결함을 유발시킬 수 있기 때문에, Ti의 상한은 0.02중량%로 제한된다.
나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조 과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 상기 불순물들은 통상의 제조 과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.
본 발명의 스테인리스강의 합금조성은 또한, 각 합금원소의 함량을 상술한 조건으로 제한하는 것 이외에도, 이들 사이의 관계를 다음과 같이 더욱 한정할 수 있다.
항복비란 강재의 항복강도를 인장강도를 나눈 비를 의미한다. 본 발명이 목적하는 고항복비를 달성하기 위해서는 항복강도는 높이면서, 인장강도는 낮춰야 한다. 항복비는 높아질수록 소재의 변형능이 감소한다. 이하에서, 항복비를 향상하기 위한 본 발명의 수단을 상세히 설명한다.
C+N: 0.29중량% 이상
C, N은 침입형 원소로서 첨가 시 강을 고용 강화하는 효과가 있다. 본 발명의 일 예에 따르면 목적하는 고항복비를 확보하기 위하여 C+N 함량을 0.29중량% 이상으로 제어하여 항복강도를 향상시킬 수 있다.
항복강도지수: 10.0 이상 13.0 이하
본 발명의 발명자들은 위 C+N 함량 범위를 만족하고, 아래 식(1)으로 표현되는 항복강도지수 값을 적정 범위로 제어하면 고항복비를 확보할 수 있으면서도 항복강도, 인장강도를 향상시킬 수 있음을 발견하였다.
아래 식(1)은 강재의 전위 거동에 영향을 미치는 에너지에 대한 식으로, 식(1) 값이 낮을수록 전위의 이동이 어려워지며, 높을수록 크로스 슬립(cross slip) 발생이 쉬워지며 전위 이동에 필요한 응력이 줄어든다.
(1) 5.53 + 1.4Ni - 0.16Cr + 17.1(C+N) + 0.722Mn + 1.4Cu - 5.59Si
상기 식(1)에서, Ni, Cr, C, N, Mn, Cu, Si는 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다.
본 발명의 일 예에 따르면 식(1) 값이 10.0 이상 13.0 이하일 수 있다. 식(1) 값이 10.0 미만이면 상변태 거동이 발생하여 항복강도의 저하와 인장강도의 상승에 따라 항복비가 저하될 우려가 있다. 식(1) 값이 13.0을 초과하게 되면 소성 변형이 용이해져 항복강도가 저하될 우려가 있다.
Md30: 17.0 내지 21.0℃
Md30은 강을 진변형률 30%으로 변형 시 마르텐사이트 상이 50%의 분율로 생기는 온도를 의미한다. Md30값이 클수록 오스테나이트 상 안정화도는 낮은 것을 의미하며, 가공 시 가공 유기 마르텐사이트 상을 형성하는 경향이 커지는 것을 의미한다.
본 발명에 따르면 하기 식(2)로 표현되는 Md30값을 하향 조정하여 오스테나이트 상 안정화도를 높이며, 이로써 가공 유기 마르텐사이트 상을 형성하는 경향을 억제하여 인장강도를 저하시킬 수 있다.
(2) 551 - 462(C+N) - 9.2Si - 8.1Mn -13.7Cr - 29(Ni+Cu) - 18.5Mo
상기 식(2)에서, C, N, Si, Mn, Cr, Ni, Cu는 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다.
본 발명의 일 예에 따르면 Md30값은 17.0 내지 21.0℃일 수 있다. Md30값이 21.0℃를 초과하면 가공 유기 마르텐사이트 상이 과다하게 형성될 가능성이 있어 인장강도가 커질 우려가 있다. Md30값이 17.0℃ 미만이면 오스테나이트상 안정화 원소인 고가의 Ni 등을 더 첨가하여야 하므로, 제조 시 비용이 과다해질 우려가 있다.
예측 항복비: 0.5 이상
본 발명의 발명자들은 항복비가 0.5 이상인 고항복비 물성을 확보하기 위하여 Md30, C+N 함량을 독립 변수로, 항복비를 종속 변수로 하여 항복비의 회귀식을 도출하였다. 회귀식에 의해 도출되는 예측 항복비는 하기 식(3)으로 표시된다.
(3) 0.227 - 0.00116Md30 + 1.13(C+N)
상기 식(3)에서, Md30은 상술한 식(2)에 따라 도출된 값이며, C, N은 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다.
본 발명의 일 예에 따르면 예측 항복비 값은 0.5 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강은 통상적인 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법에 따라 제조될 수 있다. 제조방법의 예를 들면, 열간압연-소둔-냉간압연-소둔될 수 있다. 냉간압연 이후 소둔 열처리 온도는 1000 내지 1100℃일 수 있으며, 소둔 후 공냉할 수 있다. 본 발명의 일 예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강은 공냉 중 마르텐사이트 변태가 발생하지 않는다.
본 발명에 따른 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강은 상술한 바와 같은 성분조성의 제어를 통해 고항복비, 고강도 특성을 확보할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강은 항복비가 0.5 이상일 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강은 항복강도가 430MPa 이상이며, 인장강도가 850MPa 이상일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강은 상술한 합금조성, 식(1), 식(2) 및 식(3)을 제어하여 고항복비, 고강도 특성을 확보할 수 있는 것과 동시에 우수한 가공성을 확보할 수 있다. 일 예에 따른 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강은 연신율이 40% 이상일 수 있다.
특히, 본 발명에 따른 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강은 상술한 합금조성, 식(1), 식(2) 및 식(3)을 제어하여 냉간압연 이후 소둔 열처리 온도가 1000 내지 1100℃인 전체 온도 구간에서 고항복비, 고강도 특성을 확보할 수 있는 것과 동시에 우수한 가공성을 확보할 수 있다. 일 예에 따르면 항복비가 0.5 이상, 항복강도가 430MPa 이상, 인장강도가 850MPa 이상, 연신율이 40% 이상일 수 있다.
본 발명에 따르면 통상적인 오스테나이트계 스테인리스강의 소둔 열처리 온도 범위인 1000 내지 1100℃에서 고항복비, 고강도 특성을 확보할 수 있는 것과 동시에 우수한 가공성을 확보할 수 있으므로, 별도의 열처리 온도 제어 없이 성분 조성의 제어만으로 목적하는 물성을 달성할 수 있다는 장점이 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.
{실시예}
하기 표 1의 조성을 갖는 각 발명예 및 비교예 강종은 통상적인 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법에 따라 열간압연-소둔-냉간압연-소둔하여 오스테나이트계 스테인리스강으로 제조되었다.
표 1의 식(1)은 하기 식(1)에 각 합금원소의 함량(중량%)를 대입하여 도출한 값이며, 항복강도지수를 의미한다.
(1) 5.53 + 1.4Ni - 0.16Cr + 17.1(C+N) + 0.722Mn + 1.4Cu - 5.59Si
표 1의 식(2)는 하기 식(2)에 각 합금원소의 함량(중량%)를 대입하여 도출한 값이며, Md30 값을 의미한다.
(2) 551 - 462(C+N) - 9.2Si - 8.1Mn -13.7Cr - 29(Ni+Cu) - 18.5Mo
표 1의 식(3)은 하기 식(3)에 식(2)에 따른 Md30 값 및 각 합금원소의 함량(중량%)를 대입하여 도출한 값이며, 예측 항복비를 의미한다.
(3) 0.227 - 0.00116Md30 + 1.13(C+N)
합금조성 (중량%) 식(1) 식(2) 식(3)
C Si Mn Ni Cr Cu Ti N C+N
발명예1 0.12 0.84 2.49 3.5 17.2 1.1 0.009 0.17 0.29 11.28 20.1 0.53
발명예2 0.11 0.78 3.5 3.4 17.3 0.5 0.01 0.21 0.32 11.86 17.5 0.57
비교예1 0.12 0.63 0.89 7 17.4 0.2 0.011 0.05 0.17 12.85 12.3 0.40
비교예2 0.12 0.61 0.9 6.8 17 0.2 0.011 0.108 0.228 13.75 -3.1 0.49
비교예3 0.15 0.6 0.9 6.8 17.1 0.2 0.011 0.1 0.25 14.16 -14.6 0.53
비교예4 0.12 1.98 2 6.1 17.1 0 0.011 0.097 0.217 5.42 5.2 0.47
비교예5 0.11 1.46 1.53 3.5 17.3 1.5 0.01 0.15 0.26 7.15 23.0 0.49
비교예6 0.12 1.53 1.54 4.5 17.2 0.5 0.011 0.14 0.26 6.78 23.7 0.49
비교예7 0.11 1.51 2.41 4.4 17.1 0 0.01 0.15 0.26 6.70 35.6 0.48
표 1의 오스테나이트계 스테인리스강을 냉간압연한 다음의 소둔 열처리 온도에 따라 각 발명예 및 비교예의 항복강도(MPa), 인장강도(MPa), 연신율(%), 항복비를 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
표 2에서 항복강도는 'YS', 인장강도는 'TS', 연신율은 'EL'으로 표시하였다.
표 2에서 연신율(%)은 인장 속도 20mm/min로 시편이 파단될 때까지 인장한 다음 측정하였다.
소둔 열처리 온도
1000℃ 1050℃ 1100℃
YS
(MPa)		 TS
(MPa)		 EL
(%)		 항복비 YS
(MPa)		 TS
(MPa)		 EL
(%)		 항복비 YS
(MPa)		 TS
(MPa)		 EL
(%)		 항복비
발명예1 544.8 1002.2 42.3 0.54 488.3 906.5 50.9 0.54 466 888.8 52.9 0.52
발명예2 588.4 941.2 46 0.63 537.3 889.7 49.9 0.6 521 874.7 51 0.6
비교예1 430.5 924.6 44.5 0.47 335.1 798.6 55.6 0.42 315.3 801.9 58 0.39
비교예2 453.3 865.6 47.7 0.52 391 803.3 55.1 0.49 367.2 786.6 58 0.47
비교예3 525.8 960 41.4 0.55 403.9 811.3 52.8 0.50 374.7 784.4 55.2 0.48
비교예4 507.2 968.5 46.1 0.52 432.1 882.5 53.2 0.49 404.2 866.7 55.6 0.47
비교예5 540.4 1082 37.9 0.5 480.4 998.5 49 0.48 458.7 967.1 48.5 0.47
비교예6 508 1107.8 43.9 0.46 459.2 1008.6 52.3 0.46 425.4 978 54.2 0.43
비교예7 521.6 1073 46.6 0.49 465.1 989.7 50 0.47 439.8 983.1 51.9 0.45
표 2의 결과를 참조하면 발명예 1, 2는 본 발명이 한정하는 합금조성, 식(1), 식(2) 및 식(3)의 값 범위를 모두 만족하였다. 그 결과, 소둔 열처리 온도가 1000 내지 1100℃일 때의 항복강도가 430MPa 이상, 인장강도가 850MPa 이상, 항복비가 0.5 이상, 연신율이 40% 이상이었다.
반면, 비교예 1 내지 7은 본 발명이 한정하는 합금조성 또는 C+N 또는 식(1) 또는 식(2) 또는 식(3)의 값 범위를 만족하지 못하였다. 그 결과, 소둔 열처리 온도가 1000, 1050, 1100℃일 때의 항복강도가 430MPa 미만이거나, 항복비가 0.5 미만이거나, 연신율이 40% 미만이었다.
비교예 1 내지 4는 C+N 값이 0.29중량% 미만이거나, 식(1) 값이 13.0을 초과하여 항복강도가 낮았다. 그 결과, 소둔 열처리 온도가 1050, 1100℃일 때의 항복비가 0.5 미만이었다. 또한, 식(2) 값이 17.0 미만으로서 오스테나이트상 안정화 원소인 고가의 Ni을 본 발명이 한정하는 Ni상한인 5중량%를 초과하여 다량으로 첨가하였다.
비교예 5 내지 7은 C+N 값이 0.29중량% 미만으로 항복강도가 낮았다. 또한, 식(1) 값이 10.0 미만이어서 항복강도가 저하되었으며, 인장강도가 상승하였다. 또한, 식(2) 값이 21.0을 초과하여 오스테나이트 상 안정화도가 낮아져서 인장강도의 상승을 억제하지 못하였다. 그 결과, 소둔 열처리 온도 1000, 1050, 1100℃일 때의 항복비가 0.5 미만이었다.
상술한 결과로부터, 본 발명에 따르면 성분조성의 제어를 통해 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강을 제공할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 고가의 Ni, Mo 함량을 저감하고, 마르텐사이트의 생성을 방지하기 위하여 Cu, Mn를 첨가하여 타 강종 대비 가격 경쟁력을 확보할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 통상적인 오스테나이트계 스테인리스강의 소둔 열처리 온도 범위인 1000 내지 1100℃에서 고항복비, 고강도 특성을 확보할 수 있는 것과 동시에 우수한 가공성을 확보할 수 있으므로, 별도의 열처리 온도 제어 없이 성분 조성의 제어만으로 목적하는 물성을 달성할 수 있다는 장점이 있음을 알 수 있다.
상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (7)

  1. 중량%로, C: 0.15% 이하, N: 0.1 내지 0.25%, Si: 0.7 내지 2.0%, Mn: 1.5 내지 3.5%, Cr: 16 내지 18%, Ni: 3 내지 5%, Cu: 2% 이하, Ti: 0% 초과 0.02% 이하, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, C+N: 0.29% 이상을 만족하며,
    하기 식(1) 값이 10.0 이상 13.0 이하인 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강:
    (1) 5.53 + 1.4Ni - 0.16Cr + 17.1(C+N) + 0.722Mn + 1.4Cu - 5.59Si
    상기 식(1)에서, Ni, Cr, C, N, Mn, Cu, Si는 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다.
  2. 제1항에 있어서,
    하기 식(2)에 따른 Md30값이 17.0 내지 21.0℃인 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강:
    (2) 551 - 462(C+N) - 9.2Si - 8.1Mn -13.7Cr - 29(Ni+Cu) - 18.5Mo
    상기 식(2)에서, C, N, Si, Mn, Cr, Ni, Cu는 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다.
  3. 제2항에 있어서,
    하기 식(3) 값이 0.5 이상인 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강:
    (3) 0.227 - 0.00116Md30 + 1.13(C+N)
    상기 식(3)에서, 상기 Md30은 상기 식(2)에 따라 도출된 값이며, C, N은 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다.
  4. 제1항에 있어서,
    항복비가 0.5 이상인 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강.
  5. 제1항에 있어서,
    항복강도가 430MPa 이상이며, 인장강도가 850MPa 이상인 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강.
  6. 제1항에 있어서,
    연신율이 40% 이상인 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 오스테나이트계 스테인리스강은 냉간압연한 다음, 소둔 열처리되는 것을 포함하여 제조되며, 상기 소둔 열처리 온도가 1000 내지 1100℃일 때의 항복비가 0.5 이상인 고항복비 고강도 오스테나이트계 스테인리스강.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008163358A (ja) * 2006-12-27 2008-07-17 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp 衝撃吸収特性に優れた構造部材用ステンレス鋼板
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3245356B2 (ja) * 1996-07-22 2002-01-15 川崎製鉄株式会社 張り出し成形性に優れたオーステナイト系ステンレス冷延鋼板およびその製造方法
KR20100071619A (ko) 2008-12-19 2010-06-29 주식회사 포스코 항복 강도와 성형성이 우수한 고항복비 고망간형 강판 및 그 제조방법
FI127274B (en) * 2014-08-21 2018-02-28 Outokumpu Oy HIGH-STRENGTH AUSTENITE STAINLESS STEEL AND ITS PRODUCTION METHOD

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008163358A (ja) * 2006-12-27 2008-07-17 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp 衝撃吸収特性に優れた構造部材用ステンレス鋼板
KR101185978B1 (ko) 2007-08-02 2012-09-26 닛폰 스틸 앤드 스미킨 스테인레스 스틸 코포레이션 내식성과 가공성이 우수한 페라이트?오스테나이트계 스테인리스 강 및 그 제조 방법

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