KR102443422B1

KR102443422B1 - 용접부 내식성이 향상된 고강도 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR102443422B1
Application number: KR1020200171166A
Authority: KR
Inventors: 유한진; 김용호
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2020-12-09
Filing date: 2020-12-09
Publication date: 2022-09-16
Also published as: KR20220081557A; WO2022124587A1

Abstract

본 명세서에서는 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강에 대하여 개시한다.
개시되는 내리징성이 향상된 페라이트계 스테인리스강의 일 실시예에 따르면, 중량%로, C: 0.01% 이하(0은 제외), Si: 1.0 내지 3.0% 이하, Mn: 0.5% 이하(0은 제외), P: 0.05 내지 0.2%, Cr: 13 내지 21%, Ti: 0.1 내지 0.5%, N: 0.01% 이하(0은 제외) 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.

Description

용접부 내식성이 향상된 고강도 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법{High strength ferritic stainless steel with improved intergranular corrosion resistance}

본 발명은 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용접부 내식성이 향상된 고강도 페라이트계 스테인리스강에 관한 것이다.

일반적으로 스테인리스강은 화학성분이나 금속조직에 따라 분류된다. 금속조직에 따를 경우, 스테인리스강은 오스테나이트계(300계), 페라이트계(400계), 마르텐사이트계, 이상계로 분류된다.

이 중 페라이트계 스테인리스강은 고가의 합금원소가 적게 첨가되어, 오스테나이트계 스테인리스강에 비하여 가격 경쟁력이 높은 강재이다. 페라이트계 스테인리스강은 표면광택, 드로잉성 및 내산화성이 양호하여 주방용품, 건축 외장재, 가전제품, 전자부품 등에 널리 사용되고 있다.

그러나, 페라이트계 스테인리스강은 온도가 400℃ 이상으로 가열되거나, 400℃ 이상의 온도 분위기에서 장시간 노출되면 입계부식이 발생하게된다. 입계부식의 주요원인은 스테인리스강 중에 포함된 탄소(C)와 스테인리스강의 주 합금원소인 크롬(Cr)의 반응에 의하여 Cr-탄화물이 결정립계에 생성됨으로써, Cr-탄화물의 주위에 형성되는 Cr 결핍부에 의한 것으로 알려져 있다.

한편, 페라이트계 스테인리스강 중 STS 430은 크롬(Cr)을 16 내지 18 % 함유하고 있는 조성에 C, N을 각각 300 내지 800ppm를 첨가한 페라이트 스테인리스강이다. STS 430은 연신율이 약 30%로 냉장고 도어 등의 부품에 적용되어 왔다. 그러나 STS 430의 경우 C 함유량이 높아 용접을 하여 사용하는 것이 어렵고, 항복 강도가 300MPa 이하로 낮은 문제가 있다.

페라이트계 스테인리스강 중 STS 430J1L의 경우 Cr을 18~20% 정도 함유하고 있는 조성에 C, N 을 각각 100ppm 이하로 첨가하여, 용접을 하여 사용이 가능하도록 하였다. 그러나, STS 430J1L은 강도 향상 목적으로 Cu 및 Nb를 첨가하였지만, 여전히 300MPa 이하의 낮은 항복 강도를 가지며 제조원가가 높은 문제가 있다.

한국 공개특허공보 제10-2008-0035733(공개일자:2008년04월24일)

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해, 페라이트계 스테인리스강의 합금조성 범위를 최적화함으로써 용접부 내식성이 향상된 고강도 페라이트계 스테인리스강을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 용접부 내식성이 향상된 고강도 페라이트계 스테인리스강은 중량%로, C: 0.01% 이하(0은 제외), Si: 1.0 내지 3.0% 이하, Mn: 0.5% 이하(0은 제외), P: 0.05 내지 0.2%, Cr: 13 내지 21%, Ti: 0.1 내지 0.5%, N: 0.01% 이하(0은 제외) 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부 내식성이 향상된 고강도 페라이트계 스테인리스강은 하기 식(1)로 표현되는, 항복강도 지수가 1.50 이상을 만족할 수 있다.

식(1): Si+6P

(여기서, Si 및 P은 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다)

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부 내식성이 향상된 고강도 페라이트계 스테인리스강은 하기 식(2)로 표현되는, 연신율 지수가 3.00 이하를 만족할 수 있다.

식(2): Si+10P

(여기서, Si 및 P은 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다)

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부 내식성이 향상된 고강도 페라이트계 스테인리스강은 하기 식(3)으로 표현되는, 용접부 입계부식 저항지수가 6.0 이상을 만족할 수 있다.

식(3): Ti/(C+N)

(여기서, C, N 및 Ti은 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다)

본 발명의 실시예에 따르면, 합금원소 Si 및 P의 합금조성 범위와 성분 관계식을 최적화함으로써 용접부 내식성이 향상된 고강도 페라이트계 스테인리스강을 제공할 수 있다.

도 1은 Fe-13Cr-1.0Si 합금 조성에 P 첨가에 따른 항복강도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2는 Fe-13Cr-0.05P 합금 조성에 Si 첨가에 따른 항복강도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 3는 항복강도 지수(Si+6P)에 따른 페라이트계 스테인리스강의 항복강도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 4는 연신율 지수(Si+10P)에 따른 페라이트계 스테인리스강의 연신율 변화를 나타낸 그래프이다.

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 발명에 따른 용접부내식성이 향상된 고강도 페라이트계 스테인리스강은 중량%로, C: 0.01% 이하(0은 제외), Si: 1.0 내지 3.0% 이하, Mn: 0.5% 이하(0은 제외), P: 0.05 내지 0.2%, Cr: 13 내지 21%, Ti: 0.1 내지 0.5%, N: 0.01% 이하(0은 제외) 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.

이하, 각 합금원소의 성분범위를 한정한 이유를 서술한다.

탄소(C)의 함량은 0.01% 이하(0은 제외)이다.

C는 저원가 오스테나이트 안정화원소이고, 델타(δ)-페라이트상의 생성을 효과적으로 억제한다. 또한, C는 침입형 원소로 고용강화효과에 의해 강재의 항복강도를 향상시킨다. 하지만, C의 함량이 과다하면 용접 후 600℃ 이하에서 장시간 사용하는 경우 크롬탄화물(Cr₂₃C₆)이 생성되어 입계부식이 발생되고, 강재의 연신율, 인성 등을 저하시킨다. 따라서, 본 발명에서는 C의 함량을 0.01% 이하(0은 제외)로 제어하고자 한다.

규소(Si)의 함량은 1.0 내지 3.0%이다.

Si는 제강단계에서 탈산제로 첨가되는 성분이며, 일정량 첨가 시 항복강도를 및 내식성을 향상시키는 효과가 있다. 또한, Si는 페라이트상 형성 원소로 페라이트 상의 안정성을 높이며, 공식전위를 향상시키고, 내산화특성이 증대시킨다. 따라서, 본 발명에서는 Si를 1.0% 이상 첨가한다. 그러나, Si의 함량이 과도한 경우, 연신율 및 인성이 저하되므로, 본 발명에서는 Si 함량을 3.0%로 제어한다.

망간(Mn)의 함량은 0.5% 이하(0은 제외)이다.

Mn은 개재물(MnS)을 형성하여, 강재의 열간 가공성, 연성 및 인성을 저하시킨다. 그러나, Mn의 과도한 저감은 정제 비용을 증가시키므로, 본 발명에서는 Mn의 함량을 0.5% 이하로 제어하고자 한다.

크롬(Cr)의 함량은 13 내지 21%이다.

Cr은 산화성 환경에서 부동태 피막을 형성하여 내식성을 향상시키는 원소로서 내식성 확보를 위해서 13% 이상 첨가한다. 그러나 Cr의 함량이 과다할 경우, 슬라브 내 델타(δ) 페라이트 형성을 조장하여 연신율 및 충격인성이 저하된다. 따라서, 본 발명에서는 Cr 함량의 상한을 21%로 한정하고자 한다.

인(P)의 함량은 0.05 내지 0.2%이다.

종래의 경우, P은 결정입계에 편석되어 내식성 및 열간 가공성을 저하시키는 유해원소로서 그 함량을 0.04% 이하로 제한한다. 그러나 P은 첨가 시 고용강화 효과뿐만 아니라, Fe₂P, Cr₂P, Ti₂P 등의 석출물을 형성시켜 석출강화 효과로 스테인리스강의 항복강도를 향상시킨다. 이러한 점을 이용하여, 본 발명에서는 P 함량을 0.05% 이상 첨가하여, 400MPa 이상의 높은 강도를 확보하고자 한다. 다만, P의 함량이 0.2%를 초과하면 연신율 값이 25% 미만으로 떨어지는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 고강도 및 가공성을 확보하기 위해서 P의 함량을 0.05 내지 0.2%로 제어하고자 한다.

질소(N)의 함량은 0.01% 이하(0은제외)이다.

N는 C와 마찬가지로, 침입형 원소로 고용강화효과에 의해 강재의 항복강도를 향상시킨다. 하지만 N의 함량이 과다하면, 용접 후 600℃ 이하에서 장시간 사용하는 경우 탄질화물이 생성되어 입계부식이 발생되고, 강재의 연신율, 인성 등을 저하시킨다. 따라서, 본 발명에서는 N의 함량을 0.01% 이하(0은 제외)로 제어하고자 한다.

티타늄(Ti)의 함량은 0.1 내지 0.5%이다.

Ti은 C 및 N와 같은 침입형 원소와 우선적으로 결합하여 석출물(탄질화물)을 형성함으로써, 강 중 고용 C 및 고용 N의 양을 저감하고 강의 내식성 확보에 효과적인 원소이다. 다만, 그 함량이 과다할 경우, 인성이 저하되고, 티타늄계 개재물이 증가하여 스켑(scab)과 같은 표면결함이 발생하며, 연주시 노즐 막힘 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 티타늄의 함량을 0.1 내지 0.5% 로 제어하고자 한다.

본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.

본 발명자들은 페라이트계 스테인리스강의 강도 향상을 위하여, 페라이트계 스테인리스강의 항복강도 특성에 영향을 미치는 합금 원소인 P와 Si에 대한 구체적인 연구를 통하여 아래와 같은 지견을 얻었다.

페라이트계 스테인리스강의 항복강도의 값은 (Si+6P)로 표현되는 항복강도 지수에 비례하여 증가하는 현상을 발견했다. 또한, 페라이트계 스테인리스강의 연신율 값은 (Si+10P)로 표현되는 연신율 지수에 비례하여 감소하는 현상을 발견했다.

도 2를 살펴 보면, 항복강도 지수가 증가함에 따라서 항복강도는 선형적으로 증가하고 있음을 알 수 있다. 또한, 도 2를 살펴 보면, 항복강도 지수가 1.50 이상인 경우, 400MPa 이상의 항복강도를 확보할 수 있다.

도 3을 살펴 보면, 연신율 지수가 감소함에 따라서 연신율 값은 선형적으로 감소하고 있음을 알 수 있다. 또한, 도 3을 살펴 보면, 연신율 지수가 3.00 이하인 경우, 25% 이상의 연신율을 확보할 수 있다.

이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부 내식성이 향상된 고강도 페라이트계 스테인리스강은 항복강도 지수가 1.50 이상을 만족할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부 내식성이 향상된 고강도 페라이트계 스테인리스강은 연신율 지수가 3.00 이하를 만족할 수 있다.

일반적으로, 스테인리스강은 11% 이상 함유되어있는 Cr 성분에 의해 향상된 내식성을 갖는 강이다. 그러나, 스테인리스강은 사용환경에 따라서 국부적으로 Cr 성분이 11% 이하로 내려가면 내식성이 떨어지게 되며, 이런 부위를 예민화(sensitization)되어 있다고 한다.

페라이트계 스테인리스강은 오스테나이트계 스테인리스강에 비해서 탄소의 용해도가 낮아서 열을 받으면 입계에 Cr 탄질화물이 더 용이하게 생성되어 주위에 Cr 결핍층을 형성시킴으로써 입계예민화가 발생하기 쉬운 강이다.

특히, 페라이트계 스테인리스강을 용접 시, 용접입열에 의해 예민화 온도 구간에 가열된 용접열영향부(Heat Affected Zone)에서 결정립계에 Cr 탄화물이 석출된다. 따라서, 페라이트계 스테인리스강은 용접 시, 입계 근처에서 내식성에 효과적인 크롬의 함량이 기지보다 낮은 Cr 결핍이 나타나 예민화 현상이 발생하여 부식되는 문제점을 가지고 있다.

이러한 용접부 입계부식 문제를 해결하기 위해, 다양한 제어 조건을 검토한 결과, 합금 원소 P의 함량에 따라, 입계부식이 발생하기 시작하는 용접부 입계부식 저항지수 값이 상이함을 알 수 있었다.

용접부 입계부식 저항지수는 하기 식(3)으로 표현된다.

식(3): Ti/(C+N)

(여기서, C, N 및 Ti은 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다)

페라이트계 스테인리스강의 합금원소 P의 함량에 따라, 용접부 입계부식이 발생되는 용접부 입계부식 저항지수 값이 상이하다.

페라이트계 스테인리스강의 합금원소 P의 함량이 중량%로, 0.05% 미만인 경우에는 용접부 입계부식 저항 지수가 12 이상을 만족할 때, 입계부식이 발생하지 않는다. 반면, 페라이트계 스테인리스강의 합금원소 P의 함량이 중량%로, 0.05% 이상인 경우에는 용접부 입계부식 저항 지수가 6.0 이상인 경우 입계부식이 발생하지 않는다.

따라서, P의 함량이 0.05%(중량%) 이상인 경우에는 고가의 합금원소인 Ti를 첨가량을 감소하면서, 용접부 내입계부식특성 향상이 가능하다.

이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 용접부 내식성이 향상된 고강도 페라이트계 스테인리스강은 P의 함량이 중량%로, 0.05% 이상이며, 용접부 입계부식 저항지수가 6.O 이상을 만족할 수 있다.

이와 같이, 합금 원소의 조성비, 성분 관계식을 최적화함으로써, STS 430 대비 높은 강도를 확보할 수 있다. 높은 강도 특성을 이용하여 냉장고의 도어 등과 같은 가전 분야에 사용할 경우 소재의 두께를 저감할 수 있으며, 덴트(dent) 특성이 향상시킬 수 있다. 또한, 합금원소 P의 함량을 조절하여, 고가의 안정화 원소인 Ti 함량을 줄이면서도 용접부 입계부식 저항성을 향상시킬 수 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 1에 나타낸 다양한 합금 성분범위에 대하여, 50kg 진공용해설비에서 용해하여 120mm 두께의 잉곳(ingot)을 제조하였다. 제조된 잉곳을 1100 내지 1200℃에서 3.0mm 두께로 열간압연 하였다. 이후 열간압연재를 소둔 및 산세하고, 0.6mm까지 냉간압연을 진행한 뒤, 냉연소둔 및 산세를 실시했다.

구분	합금성분
구분	C	Si	Mn	P	Cr	Ti	N
실시예 1	0.006	1.50	0.30	0.070	13	0.12	0.007
실시예 2	0.008	2.00	0.48	0.069	13.5	0.12	0.007
실시예 3	0.004	1.68	0.30	0.085	15.5	0.14	0.005
실시예 4	0.005	1.25	0.20	0.095	16.5	0.15	0.005
실시예 5	0.006	1.19	0.20	0.160	16.5	0.10	0.006
실시예 6	0.008	2.01	0.20	0.050	18.5	0.12	0.005
실시예 7	0.008	1.35	0.20	0.070	18.5	0.19	0.006
실시예 8	0.005	1.22	0.20	0.089	19.5	0.21	0.006
실시예 9	0.006	1.20	0.21	0.185	20.5	0.25	0.006
비교예 1	0.05	0.30	0.20	0.020	16.5	0.01	0.035
비교예 2	0.008	1.40	0.28	0.020	11.5	0.22	0.005
비교예 3	0.007	1.18	0.19	0.019	17.5	0.31	0.005
비교예 4	0.008	0.60	0.48	0.022	13.5	0.12	0.007
비교예 5	0.003	0.75	0.30	0.021	14.5	0.15	0.019
비교예 6	0.007	0.95	0.48	0.022	16.5	0.09	0.007
비교예 7	0.008	0.85	0.30	0.021	17.5	0.13	0.005
비교예 8	0.006	0.90	0.48	0.045	19.5	0.10	0.007
비교예 9	0.008	2.60	0.30	0.300	13.5	0.22	0.006
비교예 10	0.009	2.90	0.25	0.120	14.5	0.19	0.008
비교예 11	0.008	1.85	0.25	0.200	15.5	0.20	0.008
비교예 12	0.009	2.90	0.25	0.120	14.5	0.19	0.008
비교예 13	0.008	1.83	0.25	0.150	15.5	0.09	0.008
비교예 14	0.006	1.45	0.40	0.250	16.5	0.05	0.009

다음으로, 상기 냉연재를 압연방향에 수직 방향으로 시험편을 제작하여, JIS 13B 인장시험을 진행하였다. 하기 표 2는 실시예와 비교예의 항복강도 지수 값 및 연신율 지수 값과 상기 인장시험을 통해 측정한 항복강도 값 및 연신율 값을 나타냈다.

구분	항복강도 지수	항복강도 (MPa)	연신율 지수	연신율 (%)
실시예 1	1.92	437.0	2.20	27.4
실시예 2	2.41	481.1	2.69	25.9
실시예 3	2.19	462.4	2.53	26.4
실시예 4	1.82	429.6	2.20	27.4
실시예 5	2.15	462.8	2.79	25.6
실시예 6	2.31	471.0	2.51	26.5
실시예 7	1.77	423.2	2.05	27.9
실시예 8	1.75	423.1	2.11	27.7
실시예 9	2.31	479.1	3.05	24.8
비교예 1	0.42	299.0	0.50	32.5
비교예 2	1.52	398.0	1.60	29.2
비교예 3	1.29	377.6	1.37	29.9
비교예 4	0.73	327.2	0.82	31.5
비교예 5	0.88	340.1	0.96	31.1
비교예 6	1.08	358.7	1.17	30.5
비교예 7	0.98	349.1	1.06	30.8
비교예 8	1.17	368.0	1.35	30.0
비교예 9	4.40	674.0	5.60	17.2
비교예 10	3.62	593.0	4.10	21.7
비교예 11	3.05	546.5	3.85	22.5
비교예 12	3.62	593.0	4.10	21.7
비교예 13	2.73	514.7	3.33	24.0
비교예 14	2.95	540.5	3.95	22.2

표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 9는 항복강도 지수가 1.5 이상이며, 연신율 지수가 3.0 이하이다. 이에 따라, 실시예 1 내지 9는 400MPa 이상의 높은 항복강도를 가지는 동시에 25% 이상의 연신율 값이 도출되었다. 따라서, 실시예 1 내지 9는 고강도를 확보함으로써 소재의 두께 절감이 가능함과 동시에 적절한 가공이 가능하다.

비교예 1 내지 8은 연신율 지수 값이 3.0 이하를 만족한다. 이에 따라, 비교예 1 내지 8은 25% 이상의 연신율 값이 도출되었다. 그러나, 비교예 1 내지 8은 항복강도 지수 값이 1.5 미만이며, 이에 따라, 400MPa 미만의 낮은 항복강도 값을 가졌다.

비교예 9 내지 14는 항복강도 값이 1.5 이상이며, 이에 따라 400MPa 이상의 항복강도 값이 도출되었다. 그러나, 비교예 9 내지 14는 3.0 보다 큰 연신율 지수 값을 가져, 연신율이 25% 미만으로 도출되었다.

또한, 상기 냉연재에 대하여 용접부 입계부식실험 등을 측정하여 예민화 특성 및 입계부식특성을 평가하였다.

용접의 방법으로는 TIG(Tungsten inert gas) 용접을 병행하여 실시하였다. TIG 용접은 DC type 용접기(최대용접전류 350A)를 사용하였으며, 비드온플레이트(bead-on-plate)로 실시하였다. 용접조건은 용접전류 110A, 용접속도 0.32m/min, 텅스텐 전극경 2.5mm, 아크 길이(Arc length) 1.5mm, 보호가스 Ar (15L/min)으로 하였다.

용접부의 입계부식은 TIG용접 시험편에 대하여 예민화 처리를 실시하지 않은 조건에서 Modified-Strauss 시험 방법을 통해 평가하였다. Modified-Strauss 시험 방법은 6% CuSO4 + 0.5% H2SO4 수용액의 하부에 Cu 볼을 깐 다음 비등 수용액에서 24시간 침지한 다음 유 벤드 테스트(U-bend test)를 실시하여 입계부식성을 평가하는 방법이다.

하기 표 3은 실시예와 비교예의 P 함량이 중량%로 0.05% 이상인지 여부, 용접부 입계부식 저항지수 및 용접부 입계부식 발생 여부를 나타냈다.

구분	P 함량(중량%)	용접부 입계부식 저항지수	용접부 입계부식 발생 여부
실시예 1	≥0.05	9.2	X
실시예 2	≥0.05	8.0	X
실시예 3	≥0.05	15.6	X
실시예 4	≥0.05	15.0	X
실시예 5	≥0.05	8.3	X
실시예 6	≥0.05	9.2	X
실시예 7	≥0.05	13.6	X
실시예 8	≥0.05	19.1	X
실시예 9	≥0.05	20.8	X
비교예 1	< 0.05	0.1	O
비교예 2	< 0.05	16.9	X
비교예 3	< 0.05	25.8	X
비교예 4	< 0.05	8.0	O
비교예 5	< 0.05	7.0	O
비교예 6	< 0.05	6.4	O
비교예 7	< 0.05	9.6	O
비교예 8	< 0.05	7.7	O
비교예 9	≥0.05	15.7	X
비교예 10	≥0.05	11.2	X
비교예 11	≥0.05	12.5	X
비교예 12	≥0.05	11.2	X
비교예 13	≥0.05	5.6	O
비교예 14	≥0.05	3.3	O

표 3을 참조하면, 실시예 1 내지 9는 P함량이 0.05% 이상이며, 용접부 입계부식 저항지수가 6 이상이다. 이에 따라, 실시예 1 내지 9는 용접부 내입계부식성이 향상되었다.

비교예 1 내지 8은 P가 0.05%(중량%) 미만으로 첨가되어있고, 비교예 1은 용접부 입계부식 저항지수가 0.1로 12 미만의 값을 가져, 용접부 입계부식이 발생했다. 또한, 비교예 4 내지 8도 용접부 입계부식 저항지수가 12 미만의 값을 가져, 용접부 입계부식이 발생했다.

반면, 비교예 2는 12 이상인 16.9의 용접부 저항지수 값을 가져, 용접부 입계부식이 발생하지 않았다. 또한, 비교예 3도 12 이상인 25.8의 용접부 저항지수 값을 가져, 용접부 입계부식이 발생하지 않았다.

비교예 9 내지 14는 P가 0.05%(중량%) 이상으로 첨가되어있지만, 비교예 9 내지 12는 용접부 입계부식 저항지수가 용접부 입계부식 저항지수가 6 이상의 값을 가져, 용접부 입계부식이 발생하지 않았다.

반면, 비교예 13은 용접부 입계부식 저항지수가 6 미만인 5.6의 값을 가져, 용접부 입계부식이 발생했다. 또한, 비교예 14도 용접부 입계부식 저항지수가 6 미만인 3.3의 값을 가져, 용접부 입계부식이 발생했다.

개시된 실시예에 따르면, 합금성분 및 성분관계식을 최적으로 제어함으로써, 고강도를 확보함과 동시에 적절한 가공이 가능하게 하며, 용접부에 입계부식이 발생하지 않는 향상된 내식성을 확보할 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

중량%로, C: 0.01% 이하(0은 제외), Si: 1.0 내지 3.0% 이하, Mn: 0.5% 이하(0은 제외), P: 0.05 내지 0.2%, Cr: 13 내지 21%, Ti: 0.1 내지 0.5%, N: 0.01% 이하(0은 제외) 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
하기 식(1)로 표현되는, 항복강도 지수가 1.50 이상을 만족하는, 용접부 내식성이 향상된 고강도 페라이트계 스테인리스강.
식(1): Si+6P
(여기서, Si 및 P은 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다)
삭제
청구항 1에 있어,
하기 식(2)로 표현되는, 연신율 지수가 3.00 이하를 만족하는, 용접부 내식성이 향상된 고강도 페라이트계 스테인리스강.
식(2): Si+10P
(여기서, Si 및 P은 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다)
청구항 1에 있어,
하기 식(3)으로 표현되는, 용접부 입계부식 저항지수가 6.0 이상인, 용접부 내식성이 향상된 고강도 페라이트계 스테인리스강.
식(3): Ti/(C+N)
(여기서, C, N 및 Ti은 각 원소의 함량(중량%)을 의미한다)