KR102408835B1 - 듀플렉스 소결된 스테인리스 강을 제조하기 위한 스테인리스 강 분말 - Google Patents

듀플렉스 소결된 스테인리스 강을 제조하기 위한 스테인리스 강 분말 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예들은 듀플렉스 소결된 스테인리스 강들의 제조에 적합한 새로운 스테인리스 강 분말을 제공할 수 있다. 본 발명의 실시예들은 또한 스테인리스 강 분말을 제조하기 위한 방법, 듀플렉스 소결된 스테인리스 강 그리고 듀플렉스 소결된 스테인리스 강을 제조하기 위한 방법들에 관한 것일 수 있다.

Description

듀플렉스 소결된 스테인리스 강을 제조하기 위한 스테인리스 강 분말
본 발명의 실시예들은 듀플렉스(duplex) 소결된 스테인리스 강들의 제조에 적합한 새로운 스테인리스 강 분말을 제공할 수 있다. 본 발명의 실시예들은 또한 스테인리스 강 분말을 제조하기 위한 방법, 듀플렉스 소결된 스테인리스 강 뿐만아니라 듀플렉스 소결된 스테인리스 강을 제조하기 위한 방법들에 관한 것이다.
듀플렉스 스테인리스 강들은산업계에서 60 년을 넘는 시간 동안 알려져 왔다. 이것들은 고 강도 및 고 내식성의 조합을 필요로 하는 많은 적용 분야들에서, 열처리 주조된, 단련된(wrought) 그리고 가스 분무된 분말 형태들로 널리 사용된다. 그러나, 오늘날 이것들은 프레스 및 소결 적용 분야들에 사용되는 물 분무된 분말 형태로는 이용 가능하지 않다.
듀플렉스 스테인리스 강들에 대한 일반적인 용도들은 화학 공정 플랜트들 파이프라인, 석유 화학 산업, 발전소들 및 자동차들을 포함한다. 이것들은 또한 식품 가공 산업, 제약 공정 컴포넌트들, 제지 및 펄프 산업, 담수화 플랜트들 및 광업에서 사용된다. 듀플렉스 스테인리스 강들은 염화물 매체에서 입자 간 부식(IGC; inter granular corrosion) 및 응력 부식 균열(SCC; stress corrosion cracking)에 대한 그들의 높은 저항성으로 잘 알려져 있다. 염화물은 철 기반 합금들에 대한 빠른 부식 매체를 야기하는 심각한 도전 과제이다.
듀플렉스 스테인리스 강에서의 고 강도 및 고 내식성 성질들은 동일한 양들의 페라이트 및 오스테나이트 상들의 존재로 인해 얻어지는 것으로 믿어진다. 이러한 구조는 일반적으로 예를 들어 니켈(Ni), 망간(Mn), 탄소(C), 질소(N), 구리(Cu) 및 코발트(Co)와 같은 오스테나이트 안정제들과, 예를 들어 크롬(Cr), 실리콘(Si), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 및 니오븀(Nb)과 같은 페라이트 안정제들의 밸런스를 사용함으로써 달성된다.
이전에 설명한 바와 같이, 듀플렉스 스테인리스 강의 고 강도 및 고 내식성은 미세 구조에서 페라이트 및 오스테나이트의 밸런스로부터 오는 것으로 믿어진다. 미세 구조는 화학적 특성뿐만 아니라 재료에 대해 수행된 열처리에도 의존한다. N이 강력한 오스테나이트 안정제이기 때문에, 모든 듀플렉스 강 조성물들은 오늘날 화학에서 N을 사용한다. N은, Cr과 함께 합금에 존재할 때, 강도 및 내식성과 같은 성질들에 해로운 질화물을 형성하는 문제를 야기시킨다. 또한, 듀플렉스 스테인리스 강들을 용접하는 동안, 냉각 속도들이 느리기 때문에 "시그마(Sigma)"로 알려진 금속간 상(intermetallic phase)이 열 영향 부위(heat affected zone)(HAZ)에 형성된다. 이러한 시그마 상은 Cr 및 Mo를 함유하는 경질의 과포화 금속간 상이다. 시그마 상 부근의 영역은 Cr과 Mo가 고갈되고, 약화되어 부식에 덜 저항하게 된다. 종종 듀플렉스 스테인리스 강들은 이러한 시그마 상을 감소시키거나 또는 제거하기 위해 어닐링 및 담금질(quenching) 공정을 필요로 한다.
단련된 또는 주조된 듀플렉스 스테인리스 강들에서, 강은 페라이트 강으로서 응고되고, 오스테나이트 상이 합금의 냉각 중에 페라이트로부터 석출된다(precipitated). 냉각 속도는 구조 내에서 석출된 오스테나이트 및 임의의 금속간 상들의 비율을 결정하기 때문에, 냉각 속도는 주조 후 또는 임의의 열처리에서 중요하다.
단련된 듀플렉스 스테인리스 강들, 특히 '열간 압연' 듀플렉스 스테인리스 강들이 1930 년대부터 산업적으로 사용되어 왔지만, 이것들은 분말 야금(PM) 산업에서는 거의 사용되지 않았다. 가스 분무된 듀플렉스 스테인리스 강 분말들이 열간 정수압 소결(HIP: hot isostatic pressed) 조건에서 사용되는 몇 가지 적용 분야들도 있다. 가스 분무법에 의해 제조된 분말들은 구형 형태를 갖는다. 이러한 분말들은 종래의 프레스 및 소결 적용 분야들에 덜 적합하다. 구형 형상으로 인해, 이것들은 그린 프레스 및 소결 부분들을 처리하는데 필요한 그린 강도가 충분하지 않다. 물 분무법에 의해 제조된 것들과 같은 불규칙한 형상의 분말들은, 분말들의 불규칙한 형상이 분말 입자들을 함께 결합시키는 경향이 있기 때문에, 훨씬 더 높은 그린 강도를 갖는다. 현재 소결된 듀플렉스 스테인리스 강 컴포넌트들을 제조하기 위해 이용 가능한 물 분무된 스테인리스 강 분말은 없다. 가스 분무된 분말들 및 또한 단련된 강들에 사용되는 현재의 화학적 조성들은 오스테나이트-페라이트 밸런스를 달성하고 필요한 기계적 강도를 달성하기 위해 N을 주요 합금 원소로 사용한다. 분말 내에 N을 포함시킴으로써, 종래의 프레스 및 소결 적용 분야들에서 컴프레스 가능성(compressibility)을 감소시키는 분말의 경도가 증가된다. 이것은 그린 밀도를 감소시키고, 후속하여 소결 밀도를 감소시킬 수 있다.
물 분무된 분말들로 제조된 소결된 듀플렉스 스테인리스 강들을 개발하기 위한 몇 가지 시도들이 있었다. 라울리(Lawley) 등1은 최대 인장 강도가 578 MPa인 AISI 329 및 AISI 2205의 등가 등급을 개발하도록 시도했다. 도브르찬스키(Dobrzanski) 등2은 650 MPa의 인장 강도를 갖는 듀플렉스 구조를 생성하기 위해 페라이트 및 오스테나이트 분말들을 혼합했다. 동일한 그룹은 또한 전기 화학적 방법으로 듀플렉스 스테인리스 강의 부식 성질들을 연구했으며, 듀플렉스 스테인리스 강들은 그들의 오스테나이트 대응물3보다 더 우수한 내식성을 나타내는 것으로 결론지었다. 그들의 높은 합금 함량으로 인해, 이들 강들은 조성 및 또한 가공 파라미터들에 민감하다. 이들 합금들은 Mo, W, N, Ni 및 Cr이 풍부하고 기계적 성질들 및 부식 성질들을 모두 감소시키는 시그마, 카이 및 감마 프라임으로 알려진 금속간 상들을 형성한다. 시그마 상은 700 ℃ 내지 1000 ℃ 온도 범위에서 형성되는 반면, 카이 위상은 300 ℃ 내지 450 ℃ 범위 내에서 형성된다. 감마(오스테나이트) 상은 약 600 ℃에서 형성되기 시작할 수 있다.
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1 에이. 라울리(A. Lawley), 이. 바그너(E. Wagner), 씨.티. 샤데(C.T. Schade), 분말 야금 및 입자 재료들의 발전들 2005 파트 7 페이지 78 내지 89
2 엘.에이. 도브르찬스키(L.A. Dobrzanski), 제트. 브리탄(Z. Brytan), 엠. 아크티스 그란데(M. Actis Grande), 엠. 로쏘(M. Rosso), 재료 과학 및 공학 자료집, 28 권 Iss 4, 2007년 4월 페이지 217 내지 223
3 엘.에이. 도브르찬스키(L.A. Dobrzanski), 제트. 브리탄(Z. Brytan), 엠. 아크티스 그란데(M. Actis Grande), 엠. 로쏘(M. Rosso), 재료 및 제조 공학의 업적에 대한 저널, 17 권 Iss 1 내지 2 페이지 317 내지 320
단련된 듀플렉스 스테인리스 강의 전형적인 조성은 예를 들어 SAF 2205에 대해, 21 내지 23 중량 % Cr, 4.5 내지 6.5 중량 % Ni, 2.5 내지 3.5 중량 % Mo, 및 0.08 내지 0.2 중량 % N과 함께 Fe이다. 이러한 조성에 가까운 듀플렉스 스테인리스 강 조성에 대한 많은 특허들이 존재한다. 거의 모든 듀플렉스 스테인리스 강들은 N 함량에 따라 내식성이 증가하고 강도가 증가한다. 지금까지 소결된 분말 야금(PM) 듀플렉스 스테인리스 강들의 상업적 용도들은 주로 HIP 공정에 사용될 수 있는 가스 분무된 미세 분말들의 사용으로 제한된다. 종래의 PM 사용에 대해 저가의 물 분무된 분말들을 사용하는데 있어서 주요 장애물은 증가된 N 및 소결 중 냉각 속도로 인한 금속간 및 탄화물 석출(precipitation)의 가능성이다. 또한 종래의 소결은, 자유 에너지를 증가시키고 페라이트 매트릭스 내의 오스테나이트 상 석출의 키네틱스(kinetics)를 가속시키기 위해 일부 습윤제들 또는 저온 용융 성분들을 필요로 한다.
특허 문헌 중에는 소결된 듀플렉스 스테인리스 강 구조들을 개시하는 몇몇 문헌들이 존재한다.
SE 538577 C2(에라스틸(Erasteel))는, 가스 분무된 분말로 제조되고 최대 0.030 중량 % C, 4.5 내지 6.5 중량 % Ni, 0.21 내지 0.29 중량 % N, 3.0 내지 3.5 중량 % Mo, 21 내지 24 중량 % Cr, 및 선택적으로 0 내지 1.0 중량 % Cu, 0 내지 1.0 중량 % W, 0 내지 2.0 중량 % Mn, 0 내지 1.0 중량 % Si 중 하나 이상의 화학적 조성을 갖을 갖는 - 여기서 N은 0.01*중량 % Cr 이상이고, 나머지 원소들은 Fe 및 불가피한 불순물들임 - 소결된 듀플렉스 스테인리스 강을 개시하고 있다.
EP 0167822 A1(스미토모(Sumitomo))은 매트릭스 상 및 분산상(dispersed phase)을 포함하는 소결된 스테인리스 강 및 제조를 위한 방법을 개시하고 있다. 분산상은 오스테나이트 금속 구조이고, 분산상과 상이한 강 조성을 갖는 오스테나이트 금속 구조 또는 페라이트-오스테나이트 듀플렉스 스테인리스 강으로 이루어진 매트릭스 상 전체에 걸쳐 분산되어 있다.
JP 5263199 A(스미토모(Sumitomo))는 매트릭스 상 및 분산상을 포함하는 소결된 스테인리스 강의 제조를 개시하고 있다. 이 방법은 오스테나이트 스테인리스 강 분말, 오스테나이트-페라이트 듀플렉스 스테인리스 강 분말, 오스테나이트-마르텐사이트 듀플렉스 스테인리스 강 분말 및 오스테나이트-페라이트-마르텐사이트 스테인리스 3 중 상 스테인리스 강 분말로부터 선택된 분말과 페라이트 스테인리스 강 분말을 혼합하는 단계를 포함한다. 분말 혼합물은 압축되고 소결된다.
EP 0534864 B1(스미토모(Sumitomo))은 0.10 내지 0.35 중량 %의 N 함량을 가지며 소결된 스테인리스 강과 동일한 화학적 조성을 갖는 가스 분무된 강 분말로 제조된 소결된 스테인리스 강을 개시하고 있다.
이용 가능한 거의 모든 듀플렉스 등급들은 구조 내의 오스테나이트-페라이트 밸런스를 맞추고 강도를 증가시키기 위해 0.18 내지 0.40 중량 %의 N 함량을 갖는다. N 함량이 위의 성질들을 돕지만, 이는 열처리 및 용접 작업들과 같은 후 처리 공정에서, 많은 적용 분야들에서 듀플렉스 스테인리스 강들의 사용을 제한하는 크롬 질화물을 형성함으로써 장애들을 일으킬 수 있다. 분말 형태에서, N은 분말 경도를 증가시켜, 프레스 및 소결 적용 분야들에 덜 적합하게 한다.
본 발명의 실시예들은 화학에서 N의 사용을 회피하고, 예를 들어 0.10 중량 % 미만 N 또는 0.07 중량 % 미만 N, 또는 0.06 중량 % 미만 N, 또는 0.05 중량 % 미만 N, 또는 0.04 중량 % 미만 N, 또는 0.03 중량 % 미만 N을 갖고, 그리고 대안적인 원소들에 의해 상 밸런스 및 강도를 달성함으로써, 질화물들에 의한 문제점을 극복한다. 본 발명의 실시예들은 종래의 프레스 및 소결 적용 분야들에 사용하기 위한 적당한 컴프레스 가능성을 갖는 물 분무된 분말의 제조를 가능하게 할 수 있다. 이러한 조성물의 실시예들은 또한 유해한 '시그마' 상의 석출을 감소시킬 수 있다; 이는 소결 또는 어닐링 중 냉각 속도에 관계없이, 주로 Mo 함량이 낮기 때문이다. 그러므로, "시그마" 상을 제거하는데 필요한 후 소결 열처리들을 최소화하고, 용접 중에 시그마 상 석출을 최소화한다.
이러한 조성물의 실시예들은 가스 분무법에 의해 형성될 때 유사한 이점들을 제공할 수 있다.
종래의 PM과 다르게, 이러한 조성물의 실시예들은 주조, 직접 금속 증착 및 첨가제 제조 기술들에 의해 처리될 때 유사한 성질들을 나타낸다.
본 발명의 특정 실시예들의 하나의 목적은 소결 사이클 동안 듀플렉스 구조를 생성할 종래의 PM에 대한 합금 분말을 제공하는 것이다.
본 발명의 특정 실시예들의 다른 목적은 듀플렉스 소결된 스테인리스 강을 제공하는 것이다.
본 발명의 특정 실시예들의 또 다른 목적은 430L과 같은 페라이트 강들보다 적어도 35 % 더 높은 인장 강도를 얻고, 316L과 같은 오스테나이트 강들과 비교하여 2 배의 내식성을 얻는 것이다.
본 발명의 특정 실시예들의 또 다른 목적은 후 소결 열처리를 필요로 하지 않고 듀플렉스 소결된 스테인리스 강을 제조하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
위의 목적들은 다음의 양태들 및 실시예들에 의해 달성될 수 있다.
본 발명의 제1 양태에서는, 스테인리스 강 분말로서, 중량 %로,
최대 0.1 %의 C,
0.5 내지 3 %의 Si,
최대 0.5 %의 Mn,
20 내지 27 %의 Cr,
3 내지 8 %의 Ni
1 내지 6 %의 Mo,
최대 3 %의 W,
최대 0.1 %의 N,
최대 4 %의 Cu,
최대 0.04 %의 P,
최대 0.04 %의 S,
최대 0.8 %의 불가피한 불순물들,
선택적으로 최대 0.004 % B, 최대 1 % Nb, 최대 0.5 % Hf, 최대 1 % Ti, 최대 1 % Co 중 하나 이상, 및
나머지 Fe를 포함하거나, 또는 이들로 이루어지는 스테인리스 강 분말이 제공된다.
불가피한 불순물들은 C, Si, Mn, Cr, Ni, Mo, W, N, Cu, P, S, B, Nb, Hf, Ti 또는 Co의 리스트된 원소들을 포함하지 않는다. 불가피한 불순물들은 강들의 제조 동안, 제어될 수 없거나 또는 제어되기 어려운 불순물들을 포함할 수 있다. 이들은 사용된 원 재료들 및 또한 공정에서 유래될 수 있다. 이들은 Al, O, Mg, Ca, Ta, V, Te 또는 Sn을 포함한다. 불가피한 불순물들은 최대 0.8 %, 최대 0.6 %, 최대 0.3 %일 수 있다. 불가피한 불순물은 O일 수 있다. O는 최대 0.6 %, 최대 0.4 % 또는 최대 0.3 %까지 존재할 수 있다. 다른 불가피한 불순물은 최대 0.2 %까지 존재할 수 있는 Sn일 수 있고, 0.2 % 초과의 Sn의 함량은 이러한 맥락에서 불가피한 불순물로 간주되지 않으므로, 따라서 의도적으로 첨가된 것으로 간주될 것이다.
제1 양태의 바람직한 실시예에서, 스테인리스 강 분말로서, 중량 %로,
최대 0.06 %의 C,
1 내지 3 %의 Si,
최대 0.3 %의 Mn,
23 내지 27 %의 Cr,
4 내지 7 %의 Ni,
1 내지 3 %의 Mo,
0.8 내지 1.5 %의 W,
최대 0.07 %의 N,
1 내지 3 %의 Cu,
최대 0.04 %의 P,
최대 0.03 %의 S,
최대 0.8 %의 불가피한 불순물들,
선택적으로 최대 0.004 % B, 최대 1 % Nb, 최대 0.5 % Hf, 최대 1 % Ti, 최대 1 % Co 중 하나 이상, 및
나머지 Fe로 이루어지는 스테인리스 강 분말이 제공된다.
제1 양태의 다른 바람직한 실시예에서, 스테인리스 강 분말로서, 중량 %로,
최대 0.03 %의 C,
1.5 내지 2.5 %의 Si,
최대 0.3 %의 Mn,
24 내지 26 %의 Cr,
5 내지 7 %의 Ni,
1 내지 1.5 %의 Mo,
1 내지 1.5 %의 W,
최대 0.06 %의 N,
1 내지 3 %의 Cu,
최대 0.02 %의 P,
최대 0.015 %의 S,
최대 0.8 %의 불가피한 불순물들,
선택적으로 최대 0.004 % B, 최대 1 % Nb, 최대 0.5 % Hf, 최대 1 % Ti, 최대 1 % Co 중 하나 이상, 및
나머지 Fe을 포함하는 스테인리스 강 분말이 제공된다.
제1 양태의 실시예들에서, 분말은 페라이트이다. 예를 들어, 99.5 % 페라이트이다. 적은 양들의 오스테나이트, 예를 들어, 최대 0.5 %가 허용될 수 있다.
제1 양태에 따른 실시예들에서, 분말은 물 분무법에 의해 제조된다.
제1 양태의 실시예들에서, 분말은 가스 분무법에 의해 제조된다.
제1 양태의 실시예들에서, 분말의 입자 크기는 53 미크론 내지 18 미크론이어서, 입자들의 적어도 80 중량 %는 53 미크론 미만이고, 입자들의 20 중량 % 이하는 18 미크론 미만이다.
제1 양태의 실시예들에서, 분말의 입자 크기는 26 미크론 내지 5 미크론이어서, 입자들의 적어도 80 중량 %는 26 미크론 미만이고, 입자들의 20 중량 % 이하는 5 미크론 미만이다.
제1 양태의 실시예들에서, 분말의 입자 크기는 150 미크론 내지 26 미크론이어서, 입자들의 적어도 80 중량 %는 150 미크론 미만이고, 입자들의 20 중량 % 이하는 26 미크론 미만이다.
본 발명의 제2 양태는 제1 양태에 따른 스테인리스 강 분말을 제조하기 위한 방법으로서,
― 제1 양태에 따른 스테인리스 강 분말의 화학적 조성에 대응하는 화학적 조성을 갖는 용융 금속을 제공하는 단계;
― 용융 금속의 스트림(stream)에 물 분무법을 수행하는 단계; 및
― 얻어진 스테인리스 강 분말을 회수하는 단계;를 포함하는, 스테인리스 강 분말을 제조하기 위한 방법이 제공된다.
본 발명의 제3 양태에서, 제1 양태에 따른 화학적 조성을 갖는 소결된 듀플렉스 스테인리스 강 및 그 실시예들이 제공된다.
제3 양태의 실시예들에서, Ni 당량(Nieq)은 5 < Nieq < 11이고, Cr 당량(Creq)은 27 < Creq < 38이다.
제3 양태의 실시예들에서, 내공식 지수(pitting resistance equivalent number)(PREN)는 28 < PREN < 33이다.
제3 양태의 실시예들에서, 소결된 듀플렉스 스테인리스 강의 미세 구조는 페라이트 상 내에서 석출된 오스테나이트 상을 특징으로 한다.
제3 양태의 실시예들에서, 소결된 듀플렉스 스테인리스 강의 미세 구조는 30 내지 70 % 오스테나이트 및 30 내지 70 % 페라이트를 함유한다. 제3 양태의 실시예들에서, 소결된 듀플렉스 스테인리스 강의 미세 구조는 적어도 99.5 % 오스테나이트 및 페라이트, 예를 들어 적어도 99.8 % 오스테나이트 및 페라이트를 함유한다. 오스테나이트 및 페라이트의 백분율은 ASTM E 562-11 및 ASTM E 1245-03에 의해 결정될 수 있다.
제3 양태의 실시예들에서, 소결된 듀플렉스 스테인리스 강의 미세 구조는 시그마 상들 및 질화물이 없는 것, 예를 들어 1 % 미만의 시그마 상들 및 질화물을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제4 양태에서, 소결된 스테인리스 강을 제조하기 위한 방법으로서,
― 제1 양태에 따른 스테인리스 강 분말을 제공하는 단계,
― 선택적으로 스테인리스 강 분말을 윤활제 및 선택적으로 다른 첨가제들과 혼합하는 단계,
― 스테인리스 강 분말 또는 혼합물에 고결 공법(consolidation process)을 수행하여 그린 컴포넌트(green component)를 형성하는 단계,
― 압축된 그린 컴포넌트에 대해 1150 ℃ 내지 1450 ℃의 온도, 바람직하게는 1275 ℃ 내지 1400 ℃의 온도에서 5 분 내지 120 분의 기간 동안 불활성 또는 환원 분위기 또는 진공 중에서 소결 단계를 수행하는 단계,
― 소결된 컴포넌트에 대해 주변 온도까지 냉각 단계를 수행하는 단계를 포함하는, 소결된 스테인리스 강을 제조하기 위한 방법이 제공된다.
불활성 분위기의 예들은 질소, 아르곤, 및 아르곤 백필(backfill)을 갖는 진공을 포함한다.
환원 분위기의 예는 수소 분위기, 수소와 질소의 혼합물의 분위기, 또는 해리된 암모니아의 분위기이다. 제한된 예들에서는 이산화탄소 또는 일산화탄소 분위기를 사용할 수 있다.
제4 양태의 실시예들에서, 상기 고결 공법은,
― 다이에서 최대 900 MPa의 압축 압력에서 단축 압축하여 그린 컴포넌트를 형성하는 단계,
― 얻어진 압축된 그린 컴포넌트를 다이로부터 배출시키는 단계를 포함한다.
제4 양태의 실시예들에서, 상기 고결 공법은:
금속 사출 성형(MIM), 열간 정수압 소결법(Hot Isostatic Pressing)(HIP) 또는 바인더 분사(Binder Jetting)와 같은 적층 가공 기술들(Additive Manufacturing techniques) 중 하나를 포함한다.
제4 양태에 따른 방법들은 레이저 분말 베드 융합(Laser Powder Bed Fusion)(L-PBF), 직접 금속 레이저 소결(Direct Metal Laser Sintering)(DMLS) 또는 직접 금속 증착(Direct Metal Deposition)(DMD) 중 하나를 포함할 수 있다.
제4 양태의 실시예들에서, 강제 냉각 또는 담금질은 냉각 단계로부터 배제된다.
합금 원소들의 영향
스테인리스 강들에서의 일반적인 합금 원소들의 영향은 잘 알려져 있다. Cr은 표면 상에 Cr2O3 층을 형성하여 그 층을 통과하는 추가의 산소를 방지하는 스테인리스 강들 내의 주요 원소이므로, 이에 따라 증가된 내식성을 제공한다. Ni는 스테인리스 강의 성질들에 영향을 미치는 또 다른 주요 원소이다. Ni는 강의 강도 및 인성을 증가시키고, 또한 Cr과 함께 존재할 때 내식성을 향상시킨다. Mo 및 W는 모두 Ni와 함께 존재할 때 강도 및 인성을 부여한다. Mo는 또한 Cr 및 Ni와 함께 내식성을 향상시킨다. Si는 용융 시 강에서의 O 결합을 방지하는 탈산소제로서 작용하며, Si는 또한 강한 페라이트 형성제이다. Cu는 오스테나이트 안정제이다. Cu는 또한 스테인리스 강의 내식성을 증가시킨다. 특히, 종래의 PM에서, Cu는 액상 소결을 촉진시킴으로써 소결을 돕는다.
본 발명의 실시예들은 소결된 스테인리스 강뿐만 아니라 소결된 듀플렉스 스테인리스 강을 제조하기에 적합한 분말도 제공한다. 분말 및 소결된 스테인리스 강은 N의 함량이 낮거나 또는 무시할 수 있다. 이것은 소결된 스테인리스 강의 제조 중에 유해한 질화물들의 형성 문제를 제거한다. 소결된 스테인리스 강은 바람직하게는 압축된 그리고 소결된 물 분무된 분말로부터 제조되는데, 그 이유는 N 함량이 낮으면 합리적인 컴프레스 가능성을 갖는 물 분무된 분말을 제조할 수 있기 때문이다.
Mo는 일반적으로 스테인리스 강에 존재하는데, 이것은 균일하고 국부적인 부식에 대한 저항성을 강력하게 촉진시키기 때문이다. Mo는 페라이트 미세 구조를 강력하게 안정화시킨다. 이와 동시에, Mo는 페라이트-오스테나이트 결정 입계에서 Mo가 풍부한 "시그마" 및 "카이" 상들을 석출시키는 경향이 있다. 이들은 해로운 상들이며, 강도 및 내식성에 악영향을 미친다. 그러나, 본 발명의 분말의 실시예들에서 보다 낮은 Mo 함량으로 인해, 임의의 냉각 속도에서 시그마 상을 형성할 가능성이 감소되어, 어닐링의 후 처리 열처리에 대한 필요성이 제거되거나 또는 감소된다. 이것은 또한 듀플렉스 스테인리스 강들에 대한 일반적인 제조 공정인 용접 작업 중에 시그마 상이 형성되지 않을 것이라는 것을 의미한다.
Cr은 스테인리스 강들에 그들의 기본 내식성을 부여하고, 고온 부식에 대한 저항성을 증가시킨다.
Ni는 오스테나이트 미세 구조를 촉진시키고, 일반적으로 연성 및 인성을 증가시킨다. Ni는 또한 스테인리스 강들의 부식 속도를 감소시킴에 따라 긍정적인 효과도 갖는다.
Cu는 오스테나이트 미세 구조를 촉진한다. 본 발명의 분말에서 Cu의 존재는 액상 소결을 가능하게 함으로써 소결 공정을 용이하게 한다.
W는 공식(pitting corrosion)에 대한 저항성을 향상시키는 것으로 기대된다.
Si는 강도를 증가시키고, 페라이트 미세 구조를 촉진한다. 이것은 또한 높은 온도들에서 그리고 낮은 온도들에서 강 산화성 용액들에서 내산화성을 증가시킨다.
본 발명의 특정 실시예들에 따른 분말에 존재하는 경우, B, Nb, Hf, Ti, Co는 성질들을 향상시킬 수 있다. B가 적은 %로 첨가되면 액상 소결에 도움이 될 수 있다. 그러나, 과량의 B가 존재한다면, 기계적 그리고 부식 성질들 모두에 해로운 붕화물을 형성할 수 있다. Nb 및 Hf가 존재하는 경우 내식성을 위해 Cr을 제거하는 미세 탄화물을 형성하는 탄소와 우선적으로 결합함으로써 미세 구조를 안정화시킬 수 있다. 스테인리스 강들에서의 Ti는 인장 강도 및 인성을 증가시킬 수 있다. Co는 높은 온도 기계적 성질들을 증가시킨다.
C, Mn, S 및 P와 같은 원소들은 본 발명의 실시예들의 분말에서 가능한 한 낮은 수준으로 유지되어야 하는데, 이들은 분말의 컴프레스 가능성 및/또는 소결된 컴포넌트의 기계적 및 부식 방지 성질들에 대해 다양한 정도로 부정적인 영향을 미칠 수 있기 때문이다.
여기에 불가피한 불순물들로 지정되는 다른 원소들은 본 발명에 따른 분말의 0.8 중량 %의 함량까지 허용될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 분말의 조성은 제조된 분말이 분말 형태로 완전히(예를 들어, 적어도 99.5 %) 페라이트 구조를 가지며 오스테나이트 상이 소결 사이클 동안 석출되도록 설계된다. 이렇게 하면 소결 파라미터들을 조정함으로써 페라이트와 오스테나이트의 비율을 제어하는 것이 가능하게 될 것이다.
Ni 및 Cr 당량들은 다음 실험식에 기초하여 계산된다:
Creq = Cr + 2Si + 1.5Mo + 0.75W
Nieq = Ni + 0.5Mn + 0.3Cu + 25N + 30C
여기서 Cr, Ni 등은 합금에서의 각 원소의 레벨을 중량 %로 나타낸 것이다.
또한 내공식 지수(Pitting Resistance Equivalent Number)는 다음과 같이 계산된다:
PREN = Cr + 3.3Mo + 16N
여기서 Cr, Mo 및 N은 합금의 각각의 원소의 레벨을 중량 %로 나타낸 것이다.
조성물은 5 < Nieq <11 그리고 27 < Creq < 38이 되도록 목표된다. 이것은 셰플러 다이어그램(Schaeffler Diagram) 상에서의 페라이트-듀플렉스 영역의 경계에 합금을 배치시킨다. 이 포인트에서, 합금은 거의 전체적으로 페라이트(예를 들어, 적어도 99.5 %)이다. Mo, W 및 Si와 같은 원소들은 페라이트 매트릭스에서 과포화된다.
본 발명의 실시예들의 분말은 통상적인 분말 제조 공정들에 의해 제조될 수 있다. 이러한 공정들은 원 재료들을 용융시키고 후속하여 물 또는 가스 분무법이 수행되는 단계를 포함할 수 있고, 소위 미리 합금화된 분말을 형성하며, 여기서 모든 원소들은 철 매트릭스 내에서 균질하게 분포된다. 예비 혼합된 분말과 대조적으로 미리 합금화된 분말의 주요 장점은 2 개 이상의 분말들이 함께 혼합되어 편석(segregation)이 방지된다는 것이다. 이러한 편석은 기계적 성질들, 내식성 등의 편차를 야기할 수 있다.
소결된 컴포넌트들의 제조에 사용되는 경우, 본 발명의 실시예들의 분말은 최대 900 MPa까지의 압축 압력에서 통상적인 단축 압축 장비에서 압축될 수 있다.
통상적인 단축 압축에서 사용되는 스테인리스 강 분말의 적합한 입자 크기 분포는 입자들의 적어도 80 중량 %가 53 미크론 미만이고 입자들의 최대 20 중량 %가 18 미크론 미만이도록 분말의 입자 크기가 53 미크론 내지 18 미크론이도록 이루어진다. 압축 전에, 본 발명의 실시예들의 분말은 최대 1 중량 %까지의 함량으로 아크라왁스(Acrawax), 스테아린산 리튬(Lithium Stearate), 인트라루브(Intralube)와 같은 (그러나, 이에 제한되지 않음) 통상적인 윤활제들과 혼합될 수 있다. 최대 0.5 중량 %로 혼합되는 다른 첨가제들은 CaF2, 백운모, 벤토나이트 또는 MnS와 같은 피삭성 향상제들(machinability enhancing agents)일 수 있다.
금속 사출 성형(MIM), 열간 정수압 소결법(HIP), 바인더 분사와 같은 압출 또는 적층 가공 기술들, 레이저 분말 베드 융합(L-PBF), 직접 금속 레이저 소결(DMLS) 또는 직접 금속 증착(DMD)과 같은 고결 기술들의 다른 방법들이 사용될 수도 있다.
MIM 공정에서, 사용되는 스테인리스 강 분말의 적절한 입자 크기 분포는 입자들의 적어도 80 중량 %가 26 미크론 미만이고 입자들의 최대 20 중량 %가 5 미크론 미만이도록 분말의 입자 크기가 26 미크론 내지 5 미크론이도록 이루어진다.
HIP 또는 압출 공정에서, 사용되는 스테인리스 강 분말의 적절한 입자 크기 분포는 입자들의 적어도 80 중량 %가 150 미크론 미만이고 입자들의 최대 20 중량 %가 26 미크론 미만이도록 분말의 입자 크기가 150 내지 26 미크론이도록 이루어진다.
입자 크기 분포는 ISO 4497:1983에 따른 통상적인 체질(sieving) 작업에 의해 또는 ISO 13320:1999에 따른 레이저 회절(Sympatec)에 의해 측정될 수 있다.
압축 또는 고결 후, 압축된 또는 고결된 몸체는 1150 ℃ 내지 1450 ℃ 범위의 충분히 높은 온도에서, 바람직하게는 1275 ℃ 내지 1400 ℃ 범위의 충분히 높은 온도에서, 5 분 내지 120 분의 시간 동안 소결 공정을 거친다. 소결되는 부분들의 형상 및 크기에 따라, 10 분 내지 90 분 또는 15 분 내지 60 분과 같은 다른 소결 시간이 적용될 수 있다. 소결 분위기는 진공, 불활성, 또는 수소 분위기, 수소와 질소의 혼합물의 분위기 또는 해리된 암모니아와 같은 환원 분위기일 수 있다. 소결 공정 동안, 페라이트 매트릭스 내의 과포화 원소들은 오스테나이트 상으로 석출된다. 오스테나이트는 결정립계들(grain boundaries)에서 석출되기 시작할 것이고, 추가의 소결에 의해 성장할 것이고, 결정립 자체 내에서 석출될 것이다.
다른 공지된 듀플렉스 스테인리스 강 재료들과는 대조적으로, 본 발명의 실시예들의 조성물은, 냉각 속도와 무관하게, 상승된 온도로부터의 냉각 중에, 시그마 상들 또는 다른 경질 및 해로운 상들, 예를 들어, 카이 상 및 질화물을 형성해서는 안 된다. 예를 들어, 시그마 상 또는 다른 경질 및 해로운 상들의 양은 0.5 % 미만이다. 따라서 강제 냉각 또는 담금질은 적용될 필요가 없다. 이와 관련하여, 강제 냉각이라 함은 소결된 부분들이 대기압 초과의 압력에서 냉각 가스에 노출된다는 것을 의미한다. 담금질이라 함은 소결된 부분들이 액체 냉각 매체 내로 잠긴다는 것을 의미한다.
도 1에 도시된 바와 같은 미세 구조는 일반적으로 페라이트 및 오스테나이트를 포함하여 형성될 것이다. 두 상들의 존재는 상승된 기계적 및 부식 성질들을 초래한다. 현재 알려져 있는 듀플렉스 스테인리스 강들에 대해 일반적인 시그마 및 카이와 같은 해로운 상들은 냉각 중에 형성되지 않거나 또는 상당히 제한된 양들이 형성된다. 또 다른 결과로서, 이러한 성질은 열영향부(HAZ; heat affected zone)가 변하는 냉각 속도들을 경험하는 용접 중에 이러한 상들의 형성을 감소시키거나 또는 제거할 것이다. 다른 결과로서, 이러한 조성물은 주조, 압출, MIM, HIP 및 적층 가공과 같은 공정들 동안 이러한 상들의 석출을 제한할 것이다.
본 발명의 합금의 실시예들은 알려져 있는 듀플렉스 스테인리스 강 합금들로 제조된 단련 및 PM 제품들에 비교될 수 있거나 또는 이를 초과하는 기계적 및 부식 성질들을 나타내었다.
요약하면, 본 발명의 실시예들의 특정 장점들은 기계적 및 부식 성질들에 영향을 미치는 해로운 시그마 및 카이 상들을 석출하는 경향들을 거의 포함하지 않을 수 있다. 이것은 용접을 위해 특히 중요하다. 듀플렉스 스테인리스 강 컴포넌트들의 대부분은 이들이 형성된 후에 용접된다. 용접은 HAZ의 다른 부분들에서 상이한 냉각 속도들을 부여한다. 이러한 냉각 속도들은 현재 알려져 있는 합금들에 존재하는 질소로 인한 질화물들과 함께 시그마 및 카이 상들을 석출시키는 경향이 있다. 이들 상들이 없다면 일반적으로 1200 ℃ 초과의 온도들에서 어닐링을 수행하고 후속하여 급속 냉각을 수행하는 것을 포함하는 후 열처리들을 제거할 수 있다. 이는 대부분의 경우들에서 부분들이 더 큰 구조로 용접되어 듀플렉스 스테인리스 강의 사용이 제한될 때 어려워질 것이다.
도 1은 본 발명의 소결된 스테인리스 강, 오스테나이트 및 페라이트 상들의 미세 구조가 소결된 상태로 동일한 비율들로 존재하고 블랙 스팟들이 다공성이라는 것을 도시한다.
도 2는 300 및 400 합금들(SAE 등급들)에 대한 본 발명의 소결된 스테인리스 강의 최종 인장 강도(UTS) 및 부식 성질들의 비교를 개시한다.
도 3은 상이한 소결 상태들에서 본 발명의 소결된 스테인리스 강의 기계적 성질들의 비교를 도시한다.
예들
예 1
325 메쉬 미만의 입자 크기, 즉 45 ㎛ 체를 통과한 입자들의 95 중량 %를 갖는 스테인리스 강 분말이 윤활제로서의 0.75 중량 %의 아크라왁스(Acrawax)와 혼합되었다. 스테인리스 강 분말의 화학적 분석은 C 0.01 중량 %, Si 1.52 중량 %, Mn 0.2 중량 %, P 0.013 중량 %, S 0.008 중량 %, Cr 24.9 중량 %, Cu 2.0 중량 %, Mo 1.3 중량 %, W 1.0 중량 %, N 0.05 중량 %, 나머지 Fe 이었다.
얻어진 분말 혼합물은 단축 프레스에서 프레스되었고, 750 MPa의 압축 압력에서 ASTM B528-16에 따라 TRS(transverse rapture strength) 바아들(bars)로 압축되었다. 그 다음에 프레스된 TRS 바아들은 1343 ℃에서 100 % 수소 분위기에서 7 ℃/분의 램프 속도로 45 분 동안 소결되었다. 그 다음 5 ℃/분의 속도로 노냉(furnace cooling)이 뒤따랐다. 그 다음 샘플들이 미세 구조 검사를 위해 장착되어 연마되었다. 그 다음 연마된 샘플들은 3 V에서 33 % NaOH로 15 초 동안 전기 에칭되었다. NaOH를 사용한 전기 에칭은 페라이트 매트릭스 내에서의 결정립 경계들에서 페라이트 상을 황갈색(tan)으로, 오스테나이트를 백색(영향이 없음)으로, 그리고 시그마 상들을 짙은 주황색으로 나타낸다. 관찰된 미세 구조는 도 1에 도시된 바와 같다. 미세 구조는 페라이트(황갈색)와 오스테나이트(백색)의 약 50/50 혼합물을 보여준다. 미세 구조에는 임의의 시그마 상(짙은 주황색)의 흔적이 없다. 블랙 스팟들은 샘플에서의 다공성이다.
예 2
본 발명의 실시예들에 따른 다양한 스테인리스 강 분말들, 및 비교 샘플들로서 물 분무화에 의해 제조되었다. 스테인리스 강 분말들의 화학적 조성을 표 1에 나타내었다. 다양한 화학적 조성들을 갖는 스테인리스 강 용융물(melts)이 유도로(induction furnace)에서 용융되었고, 용융된 금속에 물 스트림이 적용되어 강 분말을 얻었다. 후속적으로, 얻어진 분말들은 건조되고 -325 메쉬로 스크리닝되었다. 스크리닝된 분말은 -45 미크론이었는데, 즉 분말 입자들의 95 중량 %가 45 미크론 미만이었다. 분말들은 그 후 윤활제인 아크라왁스의 0.75 중량 %와 혼합되었다.
기계적 성질들, 즉 최대 인장 강도(UTS), 항복 강도(YS) 및 연신율을 시험하기 위해, ASTM B925-15에 따른 TS 샘플들(개 뼈)이 750 MPa의 압축 압력으로 프레스되었다. 이어서, 바아들은 예 1에서 언급된 바와 같이 소결되었다. 소결된 바아들은 그 후 ASTM E8/E8M-16a에 따라 기계적 성질들에 대해 시험되었다. 소결된 샘플들에서 오스테나이트와 페라이트 사이의 비율을 확립하기 위해 금속 조직 검사도 또한 수행되었다. 시험 결과들은 단련된, (DSS 329 Wrought), 그리고 가스 분무된 그리고 힙트(hipped) 상태들(DSS 329 PM GA)에서 알려진 듀플렉스 스테인리스 강들의 샘플들로부터의 공지된 데이터와 비교하여 표 2에 나와 있다.
표 2는 본 발명에 따른 스테인리스 강 분말들이 원하는 기계적 성질들을 갖는 소결된 듀플렉스 스테인리스 강을 제조하기 위해 사용될 수 있다는 것을 나타낸다.
Figure 112019068221812-pct00001
표 1은 다양한 스테인리스 강 분말들의 화학적 조성들, 여기서 소결된 샘플들을 제조하기 위한 제조 방법 및 공정의 유형을 나타낸다.
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4 316L, 434L의 프리믹스(premix) 및 Si, W 및 Cu의 원소 분말들.
Figure 112019068221812-pct00002
표 2는 표 1에 따른 스테인리스 강 분말들로 제조된 소결된 샘플들에 대한 기계적 성질들 및 금속 조직 구조를 나타낸다.
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5 316L, 434L의 프리믹스 및 Si, W 및 Cu의 원소 분말들.
예 1에서와 같은 조성을 갖는 본 발명의 분말의 실시예가 또한 기계적 성질들에 대한 영향을 나타내기 위해, 아래의 다양한 온도들 및 분위기들에서 소결되었다. 이러한 데이터는 도 3에 도시되어 있다.
A. 수소 가스에서 45 분 동안 2500 ℉
B. 수소 가스에서 45 분 동안 2450 ℉
C. 수소 가스에서 60 분 동안 2450 ℉
D. 수소 가스에서 60 분 동안 2300 ℉
E. 수소 가스에서 60 분 동안 2250 ℉
F. 해리된 암모니아에서 60 분 동안 2250 ℉
예 3
부식 시험을 수행하기 위해, 예 1에서와 같이 TRS 바아들이 오스테나이트 및 페라이트 등급들로부터 대표들로서 316 L 및 434 L에 대한 바아들과 함께 제조되었다. 그런 다음 샘플들이 ASTM B895-16에 따라 실온에서 5 % NaCl 용액으로 부식에 대해 시험되었다. 부식은 샘플들에서 부식의 시작에 걸리는 시간들로 비교되었다. 비교 데이터는 이들 샘플들에 대한 UTS 및 YS와 함께 도 2에 도시되어 있다. 도 3의 버블들의 직경은 샘플들에서 부식이 시작되는데 걸린 시간들의 갯수를 나타낸다. 부식의 흔적이 없으므로 본 발명의 분말에 대한 부식 시험은 3700 시간 후에 중단되었으며, 이는 이미 316 L 샘플들의 3 배를 초과했다.

Claims (21)

  1. 중량 %로,
    최대 0.1 %의 C,
    0.5 내지 3 %의 Si,
    최대 0.5 %의 Mn,
    20 내지 27 %의 Cr,
    3 내지 8 %의 Ni
    1 내지 6 %의 Mo,
    최대 3 %의 W,
    최대 0.1 %의 N,
    최대 4 %의 Cu,
    최대 0.04 %의 P,
    최대 0.04 %의 S,
    최대 0.8 %의 불가피한 불순물들,
    선택적으로 최대 0.004 % B, 최대 1 % Nb, 최대 0.5 % Hf, 최대 1 % Ti, 최대 1 % Co 중 하나 이상, 및
    나머지 Fe를 포함하는,
    스테인리스 강 분말.
  2. 제1 항에 있어서,
    중량 %로,
    최대 0.06 %의 C,
    1 내지 3 %의 Si,
    최대 0.3 %의 Mn,
    23 내지 27 %의 Cr,
    4 내지 7 %의 Ni,
    1 내지 3 %의 Mo,
    0.8 내지 1.5 %의 W,
    최대 0.07 %의 N,
    1 내지 3 %의 Cu,
    최대 0.03 %의 P,
    최대 0.03 %의 S,
    최대 0.8 %의 불가피한 불순물들,
    선택적으로 최대 0.004 % B, 최대 1 % Nb, 최대 0.5 % Hf, 최대 1 % Ti, 최대 1 % Co 중 하나 이상, 및
    나머지 Fe을 포함하는,
    스테인리스 강 분말.
  3. 제1 항에 있어서,
    중량 %로,
    최대 0.03 %의 C,
    1.5 내지 2.5 %의 Si,
    최대 0.3 %의 Mn,
    24 내지 26 %의 Cr,
    5 내지 7 %의 Ni,
    1 내지 1.5 %의 Mo,
    1 내지 1.5 %의 W,
    최대 0.06 %의 N,
    1 내지 3 %의 Cu,
    최대 0.02 %의 P,
    최대 0.015 %의 S,
    최대 0.8 %의 불가피한 불순물들,
    선택적으로 최대 0.004 % B, 최대 1 % Nb, 최대 0.5 % Hf, 최대 1 % Ti, 최대 1 % Co 중 하나 이상, 및
    나머지 Fe을 포함하는,
    스테인리스 강 분말.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 스테인리스 강 분말은 페라이트인,
    스테인리스 강 분말.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 스테인리스 강 분말은 페라이트인,
    스테인리스 강 분말.
  6. 제3 항에 있어서,
    상기 스테인리스 강 분말은 페라이트인,
    스테인리스 강 분말.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스테인리스 강 분말은 물 분무법(water atomization)에 의해 제조되는,
    스테인리스 강 분말.
  8. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스테인리스 강 분말은 가스 분무법에 의해 제조되는,
    스테인리스 강 분말.
  9. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    ISO 13320:1999에 따른 레이저 회절에 의해 측정된, 상기 분말의 입자들의 적어도 80 중량 %는 53 미크론 미만이고 상기 분말의 입자들의 20 중량 % 이하는 18 미크론 미만이도록 상기 분말의 입자 크기는 53 미크론 내지 18 미크론인,
    스테인리스 강 분말.
  10. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    ISO 13320:1999에 따른 레이저 회절에 의해 측정된, 상기 분말의 입자들의 적어도 80 중량 %는 26 미크론 미만이고 상기 분말의 입자들의 20 중량 % 이하는 5 미크론 미만이도록 상기 분말의 입자 크기는 26 미크론 내지 5 미크론인,
    스테인리스 강 분말.
  11. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    ISO 13320:1999에 따른 레이저 회절에 의해 측정된, 상기 분말의 입자들의 적어도 80 중량 %는 150 미크론 미만이고 상기 분말의 입자들의 20 중량 % 이하는 26 미크론 미만이도록 상기 분말의 입자 크기는 150 미크론 내지 26 미크론인,
    스테인리스 강 분말.
  12. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분말은 미리 합금화된 분말인,
    스테인리스 강 분말.
  13. 물 분무법에 의해 스테인리스 강 분말을 제조하기 위한 방법으로서,
    ― 제1 항에 따른 상기 스테인리스 강 분말의 화학적 조성에 대응하는 화학적 조성을 갖는 용융 금속을 제공하는 단계,
    ― 상기 용융 금속의 스트림(stream)에 물 분무법을 수행하는 단계, 및
    ― 얻어진 상기 스테인리스 강 분말을 회수하는 단계를 포함하는,
    물 분무법에 의해 스테인리스 강 분말을 제조하기 위한 방법.
  14. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 따른 화학적 조성을 갖는, 소결된 듀플렉스(duplex) 스테인리스 강으로서,
    상기 소결된 듀플렉스 스테인리스 강의 미세 구조는 페라이트 상에 석출된(precipitated) 오스테나이트 상을 특징으로 하는,
    소결된 듀플렉스 스테인리스 강.
  15. 제14 항에 있어서,
    Ni 당량(Nieq)은 5 < Nieq < 11이도록 되어 있고, Cr 당량(Creq)은 27 < Creq < 38이도록 되어 있으며, Creq 및 Nieq는 하기 식:
    Creq = Cr + 2Si + 1.5Mo + 0.75W
    Nieq = Ni + 0.5Mn + 0.3Cu + 25N + 30C
    에 따라 계산되고,
    여기서, Cr, Ni 등은 합금 중의 각 원소의 레벨의 중량 %인,
    소결된 듀플렉스 스테인리스 강.
  16. 제14 항에 있어서,
    내공식 지수(pitting resistance equivalent number)(PREN)는 28 < PREN < 33 이고, PREN은 하기 식:
    PREN = Cr + 3.3Mo + 16N
    에 따라 계산되고,
    여기서, Cr, Mo 및 N은 합금 중의 각 원소의 레벨의 중량 %인,
    소결된 듀플렉스 스테인리스 강.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 소결된 듀플렉스 스테인리스 강의 상기 미세 구조는 30 내지 70 % 오스테나이트를 함유하는,
    소결된 듀플렉스 스테인리스 강.
  18. 제14 항에 있어서,
    상기 미세 구조는 시그마 상들 및 질화물들이 없는 것을 특징으로 하는,
    소결된 듀플렉스 스테인리스 강.
  19. 듀플렉스 소결된 스테인리스 강을 제조하기 위한 방법으로서,
    ― 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 따른 스테인리스 강 분말을 제공하는 단계,
    ― 선택적으로 상기 스테인리스 강 분말을 윤활제 및 선택적으로 다른 첨가제들과 혼합하는 단계,
    ― 상기 스테인리스 강 분말 또는 상기 혼합물에 고결 공법(consolidation process)을 수행하여 그린 컴포넌트(green component)를 형성하는 단계,
    ― 압축된 상기 그린 컴포넌트에 대해 1150 ℃ 내지 1450 ℃의 온도에서 5 분 내지 120 분의 기간 동안 불활성 또는 환원 분위기 또는 진공 중에서 소결 단계를 수행하는 단계, 및
    ― 소결된 상기 컴포넌트에 대해 주변 온도까지 냉각 단계를 수행하는 단계를 포함하는,
    듀플렉스 소결된 스테인리스 강을 제조하기 위한 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 고결 공법은,
    ― 다이에서 최대 900 MPa의 압축 압력에서 단축 압축하여 그린 컴포넌트를 형성하는 단계, 및
    ― 얻어진 상기 압축된 그린 컴포넌트를 상기 다이로부터 배출시키는 단계를 포함하는,
    듀플렉스 소결된 스테인리스 강을 제조하기 위한 방법.
  21. 제19 항에 있어서,
    상기 소결 단계는 1275 ℃ 내지 1400 ℃의 온도에서 수행되는,
    듀플렉스 소결된 스테인리스 강을 제조하기 위한 방법.
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