KR102597735B1

KR102597735B1 - 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR102597735B1
Application number: KR1020217030086A
Authority: KR
Inventors: 슈지 니시다; 마사타카 요시노; 파강 가오; 히로시 야마구치
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2019-03-26
Filing date: 2019-03-26
Publication date: 2023-11-02
Also published as: JP6669322B1; CN113614269B; KR20210127244A; JPWO2020194484A1; TWI740387B; US20220170129A1; WO2020194484A1; CN113614269A; TW202039889A

Abstract

제조시에 탈수소 처리를 필요로 하지 않고, 나아가서는 Ni, Cu, Mn 을 다량으로 함유시키지 않고, 내식성 및 내수소 취화 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판을 제공하는 것. 질량％ 로, C : 0.001 ∼ 0.020 ％, Si : 0.10 ∼ 0.60 ％, Mn : 0.10 ∼ 0.60 ％, P : 0.040 ％ 이하, S : 0.030 ％ 이하, Al : 0.030 ∼ 0.060 ％, Cr : 16.5 ∼ 19.0 ％, Ti : 0.15 ∼ 0.35 ％, Nb : 0.30 ∼ 0.60 ％, Ni : 0.01 ∼ 0.60 ％, O (산소) : 0.0025 ∼ 0.0050 ％, 및 N : 0.001 ∼ 0.020 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 5.0 ㎛² 이상의 단면적을 갖는 석출물이 1 ㎟ 구획 내에 있어서 300 개 이하이고, 또한 5.0 ㎛² 이상의 단면적을 갖는 석출물의 평균 단면적이 20.0 ㎛² 이하이도록 한다.

Description

페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조 방법

본 발명의 페라이트계 스테인리스 강판은, 강 중에 수소가 침입하는 환경에서 사용하는 것으로서, 우수한 내식성을 갖고, 또한 내수소 취화 특성이 우수하다.

스테인리스강은, 강 중에 Cr 을 함유함으로써, 강 표면에 치밀하고 또한 화학적으로 안정적인 부동태 피막이 형성되어, 내식성이 우수하다. 스테인리스강 중에서도, 페라이트계 스테인리스강은, 오스테나이트계 스테인리스강과 비교하여 고가의 원소를 많이 함유하지 않기 때문에 비교적 저렴한 점이나, 열팽창 계수가 작은 점, 자성을 갖는 점 등의 특징으로부터, 조리 기구를 비롯한 다양한 용도에 적용되고 있다.

한편, 범용의 페라이트계 스테인리스강은, 용접을 실시하면, 용접부에 있어서 내식성이 현저하게 열화된다. 용접부에 있어서의 내식성의 현저한 열화는, 용접 후의 냉각시에 용접부에 있어서 C 나 N 이 Cr 과 Cr 탄질화물을 형성하고, 형성된 Cr 탄질화물의 주변에 있어서 Cr 이 국소적으로 결핍되는, 이른바 예민화 현상에서 기인한다.

그래서, 용접을 수반하는 용도에서는, 페라이트계 스테인리스강 중에서도, 특히, C 나 N 을 저감시키고, 또한 Ti 나 Nb 로 대표되는 안정화 원소를 적당량 함유하는 페라이트계 스테인리스강이 사용된다. 이것은, 용접 후의 용접부에 있어서, Cr 에 우선해서 Ti 나 Nb 가 탄질화물을 형성하여 Cr 탄질화물의 형성을 방지하고, 예민화 현상을 억제하기 때문이다.

특히, C 나 N 과의 높은 친화성의 관점에서는, 안정화 원소로서 Nb 가 다용된다. 그러나, Nb 는 고가의 첨가 원소이고, 또한 강의 성형성을 저하시키는 점에서, 함유하는 Nb 중 일부를 Ti 로 대체시키는 경우가 있다. 이와 같은 Nb 와 Ti 를 복합적으로 함유하는 페라이트계 스테인리스강 (Nb-Ti 함유 페라이트계 스테인리스강) 은, 용접에 의한 예민화 현상을 억제하지만, 강 중에 수소가 침입한 경우에 강판이 취화되는 것과 같은 수소 취화가 발생하는 경우가 있는 것이 판명되었다. 강판에 수소가 침입하는 사례에는, 수소 분위기 중에서 열처리를 실시한 경우나, 산세를 실시한 경우, 내식성을 향상시키기 위한 부동태화 처리를 실시한 경우, 또 부식이 발생한 경우 등이 있다.

수소 취화가 일어나면, 강판의 가공 과정에 균열이 발생하기 쉬워지는 것 외에, 이미 가공이 실시되어 가공 부재가 된 강판에 대해서도, 잔류 응력이 발생하고 있는 부분에 균열이 발생하는 경우가 있어, 이들 사상 (事象) 이 문제가 되고 있었다.

그 때문에, 수소 침입 환경에 있어서 강판에 수소가 침입한 경우에도, 그 취화를 억제 가능한, 즉 내수소 취화 특성이 우수한 Nb-Ti 함유 페라이트계 스테인리스강이 요구되고 있었다. 그래서, 우수한 내식성을 갖고, 또한 내수소 취화 특성이 우수한 Nb-Ti 함유 페라이트계 스테인리스 강판의 개발을 목표로 하였다.

스테인리스강의 수소 취화에 대한 대처 기술에 대한 발명은, 예를 들어, 특허문헌 1 및 2 에 개시되어 있다.

특허문헌 1 에는, 결정 구조가 면심 입방 격자 구조인 오스테나이트상을 갖는 오스테나이트계 스테인리스강을 가열 처리하여, 상기 오스테나이트계 스테인리스강 내에 존재하는 수소를 제거하기 위한 열처리 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 2 에는, 질량％ 로, C : 0.2 ％ 이하, Si : 0.3 ∼ 1.5 ％, Mn : 7.0 ∼ 11.0 ％, P : 0.06 ％ 이하, S : 0.008 ％ 이하, Ni : 5.0 ∼ 10.0 ％, Cr : 14.0 ∼ 20.0 ％, Cu : 1.0 ∼ 5.0 ％, N : 0.01 ∼ 0.4 ％, O : 0.015 ％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, Cr 계 탄질화물의 평균 사이즈가 100 ㎚ 이하이고, 또한 Cr 계 탄질화물의 양이 질량％ 로 0.001 ∼ 0.5 ％ 인 것을 특징으로 하는 내수소 취화 특성이 우수한 고강도 오스테나이트계 스테인리스강이 개시되어 있다.

국제공개 제2009/107475호 국제공개 제2016/143486호

특허문헌 1 에 개시된 기술은, 강판이나 그 가공품에 대하여, 200 ∼ 1100 ℃ 의 열처리를 가함으로써, 강 중으로부터의 수소 방출을 촉진시키는 탈수소 처리로 불리는 수법을 사용하는 기술이다. 그러나, 이와 같은 수법에서는, 탈수소 처리를 실시하기 위한 설비나 열처리의 실시가 필요해져, 제조 비용의 증대를 초래한다는 문제가 있다. 그 때문에, 탈수소 처리를 실시하지 않는 기술의 확립이 희구되고 있었다.

특허문헌 2 에 개시된 기술에서는, 고가의 원소인 Ni 나 Cu 를 다량으로 함유하는 것이 필수이고, 또한 강 중에 함유시키기 위해서는 제조 비용이 대폭 증대되는 Mn 을 다량으로 함유하는 것이 필수라는 문제가 있어, Ni, Cu, Mn 의 함유량을 저감시키는 것이 희구되고 있었다.

본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 개발된 것으로서, 제조시에 탈수소 처리를 필요로 하지 않고, 나아가서는 Ni, Cu, Mn 을 다량으로 함유시키지 않고, 내식성이 우수하고, 또한 내수소 취화 특성이 우수한 Nb-Ti 함유 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

여기서, 본 발명에 있어서「내식성이 우수하다」는 것은, 다음으로 서술하는 방법으로 측정한 녹 발생 면적률이 30 ％ 이하인 것을 의미한다.

녹 발생 면적률을 평가하기 위한 부식 시험은, JASO M609-91 에 준거하여 실시한다. 시험편을 수세 후, 에탄올 중에서 5 분의 초음파 탈지를 실시한다. 그 후, 1 사이클을 염수 분무 (5 질량％ NaCl 수용액, 35 ℃) 2 h → 건조 (60 ℃, 상대 습도 40 ％) 4 h → 습윤 (50 ℃, 상대 습도 95 ％ 이상) 2 h 로 하여, 15 사이클의 부식 시험을 실시한다. 시험 후, 시험편을 촬영한 사진으로부터, 시험편 중심의 30 ㎜ × 30 ㎜ 의 영역에 대해, 화상 해석에 의해 녹 발생 면적률을 측정한다.

또,「내수소 취화 특성이 우수하다」는 것은, 강 중에 0.30 ∼ 0.60 질량ppm 의 농도로 수소를 침입시킨 경우의 강판의 파단 연신율의 저하량이, 그 강판과 동일한 성분 조성을 갖고, 동일한 제조 조건에서 제조된 강판의 강 중 수소 농도가 0.02 질량ppm 이하인 경우의 파단 연신율에 대하여 5 ％ 이하인 것을 가리킨다. 즉, 상기 강 중에 0.30 ∼ 0.60 질량ppm 의 농도로 수소를 침입시킨 경우의 강판의 파단 연신율 A (％) 와, 상기 강 중 수소 농도가 0.02 질량ppm 이하인 경우의 강판의 파단 연신율 B (％) 가, 이하의 식 (1) 을 만족하는 것을 가리킨다.

파단 연신율 B (％) － 파단 연신율 A (％) ≤ 5 (％) … 식 (1)

내수소 취화 특성을 평가하기 위한 시험에서는, 먼저, 강판으로부터 압연 방향과 수직인 방향이 길이 방향이 되도록 JIS Z 2241 에 준거한 JIS 5 호 시험편을 4 개 제조한다.

1 개째의 시험편 (시험편 A1) 에는, 0.01 M 의 티오우레아를 첨가한 1 N 의 황산 수용액 중에서 10 ∼ 100 C/dm² 의 캐소드 전해 처리를 실시하여, 0.30 ∼ 0.60 질량ppm 의 수소를 침입시킨다. 단, 침입 수소량이 원하는 양인 것은, 2 개째의 시험편 (시험편 A2) 에 대해, 동등한 캐소드 전해 처리를 실시하고, 그 후 바로 10 ㎜ × 30 ㎜ 로 절단하여, 액체 질소 중에 넣어 보관한 후, 에탄올 중에서 5 분간의 초음파 세정을 실시하고, 온도를 실온으로 되돌린 후, 승온 탈리법에 의해 측정한 강 중 수소 농도로 확인한다. 여기서, 승온 탈리법에 의한 수소량 분석은, 실온으로부터 200 ℃/시간으로 300 ℃ 까지 승온시키는 조건에서 실시한다. 수소를 침입시킨 시험편 A1 은, 캐소드 전해 처리를 실시한 후, 바로 액체 질소 중에 넣어 보관한다.

3 개째의 시험편 (시험편 B1) 은, 대기 분위기 중에 있어서, 300 ℃ 의 온도에서 1 시간의 열처리를 실시하여, 시험편으로부터 수소를 방출시킨다. 수소가 방출된 것의 확인은, 4 개째의 시험편 (시험편 B2) 에 대하여 동등한 열처리를 실시하고, 그 후, 바로 10 ㎜ × 30 ㎜ 로 절단하여, 액체 질소 중에 넣어 보관한 후, 에탄올 중에서 5 분간의 초음파 세정을 실시하고, 온도를 실온으로 되돌린 후, 상기 서술한 승온 탈리법에 의해 시험편에 함유되는 수소의 농도를 측정하여, 강 중 수소 농도가 0.02 질량ppm 이하인 것을 확인하여 실시한다. 수소를 방출시킨 시험편 B1 은, 열처리를 실시한 후, 바로 액체 질소 중에 넣어 보관한다.

그 후, 상기 서술한 쌍방 (A1 및 B1) 의 시험편에 대해, 액체 질소로부터 꺼낸 후, 에탄올 중에서 5 분간의 초음파 세정을 실시하고, 온도를 실온으로 되돌린 후, JIS Z 2241 에 준거한 인장 시험을 실시하고, 파단 연신율을 평가한다. 단, 인장 속도는, 표점 간 거리를 50 ㎜ 로 한 후, 25 ㎜/분의 속도로 한다. 그리고, 시험편 B 의 파단 연신율 B (％) 로부터, 시험편 A 의 파단 연신율 A (％) 를 뺌으로써, 파단 연신율의 저하량을 산출한다.

본 발명자들은, 상기 과제에 대하여, 제조시에 탈수소 처리를 필요로 하지 않고, 나아가서는 Ni, Cu, Mn 을 다량으로 함유시키지 않고, 우수한 내식성을 갖고, 또한 내수소 취화 특성이 우수한 Nb-Ti 함유 페라이트계 스테인리스 강판을 검토하였다. 그 결과, 이하의 지견을 얻었다.

질량％ 로, C : 0.001 ∼ 0.020 ％, Si : 0.10 ∼ 0.60 ％, Mn : 0.10 ∼ 0.60 ％, P : 0.040 ％ 이하, S : 0.030 ％ 이하, Al : 0.030 ∼ 0.060 ％, Cr : 16.5 ∼ 19.0 ％, Ti : 0.15 ∼ 0.35 ％, Nb : 0.30 ∼ 0.60 ％, Ni : 0.01 ∼ 0.60 ％, O (산소) : 0.0025 ∼ 0.0050 ％, 및 N : 0.001 ∼ 0.020 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성으로 하고, 5.0 ㎛² 이상의 단면적을 갖는 석출물을 1 ㎟ 구획 내에 있어서 300 개 이하로 하고, 또한 상기 5.0 ㎛² 이상의 단면적을 갖는 석출물의 평균 단면적을 20.0 ㎛² 이하로 함으로써, 내식성 및 내수소 취화 특성을 향상시킬 수 있다.

그 기구는 이하와 같이 생각된다.

Nb-Ti 함유 페라이트계 스테인리스 강판의 강 중에는, Al 을 함유하는 산화물계 개재물 (Al 계 산화물) 을 핵으로 하여 주조시에 석출된 TiN 의 주위에, 또한 NbC 가 석출된 조대한 석출물 (이하 이것들을 복합 석출물이라고도 기재한다) 이 존재한다.

강판을 가공하면, 이 조대한 복합 석출물의 주변에는 국소적으로 변형이 집중된다. 이 국소적인 변형은, 가공 후에도 강 중에 잔류한다. 가공시의 강판에 수소가 함유되어 있거나, 가공 후의 강판에 수소가 침입하거나 한 경우, 이 국소적인 변형부에 수소가 집중되어, 국소적인 수소 농도가 높아진 결과, 강판이 취화되어 균열에 이른다.

이와 같은 수소 취화는, 균열의 기점을 줄임으로써 억제할 수 있다. 균열의 기점은, 상기 조대한 복합 석출물이다. 그 때문에, 이들 조대한 복합 석출물의 사이즈나, 비교적 조대한 이들 복합 석출물의 수를 저감시키는 것이 중요하다.

상기 조대한 복합 석출물의 사이즈나 수는, 강 중의 C 함유량, N 함유량, Ti 함유량 및 Nb 함유량의 상한을 적절하게 규제함과 함께, 강 중에 적절한 양의 Al 과 O (산소) 를 함유시킴으로써, 저감시킬 수 있다.

Al 및 O 를 함유하는 강의 응고시에는, 강 중에 있어서, Al 계 산화물의 정출이 일어난다. 여기서, 강 중에 함유되는 Al 및 O 의 양이 적절한 범위인 경우, 상기 Al 계 산화물은 미소하게 분산된 형태로 강 중에 정출된다.

또한, 이 경우, 강의 응고가 진행되면, 분산되어 정출된 Al 계 산화물을 중심으로 하여, TiN 이 분산되어 석출되게 된다. 그 때문에, 강 중에 Al 과 O (산소) 를 적절한 양으로 함유하지 않는 경우와 비교하여, TiN 의 사이즈가 감소한다. 또한, 강의 N 함유량 및 Ti 함유량의 상한을 규제하고, 또한, 적절한 조건에서 강판의 제조를 실시함으로써, TiN 의 사이즈가 보다 작아짐과 함께, 비교적 조대한 TiN 의 수가 감소한다. TiN 주변의 NbC 는, 강의 C 함유량 및 Nb 함유량의 상한을 규제하고, 또한, 적절한 조건에서 강판의 제조를 실시함으로써, TiN 주변에 있어서의 석출을 충분히 억제할 수 있다. 이로써, 전술한 조대한 복합 석출물의 사이즈나 수가 저감되어, 강판의 내수소 취화 특성이 향상된다.

본 발명은, 상기 지견에 입각하는 것으로서, 그 요지 구성은 다음과 같다.

[1] 질량％ 로,

C : 0.001 ∼ 0.020 ％,

Si : 0.10 ∼ 0.60 ％,

Mn : 0.10 ∼ 0.60 ％,

P : 0.040 ％ 이하,

S : 0.030 ％ 이하,

Al : 0.030 ∼ 0.060 ％,

Cr : 16.5 ∼ 19.0 ％,

Ti : 0.15 ∼ 0.35 ％,

Nb : 0.30 ∼ 0.60 ％,

Ni : 0.01 ∼ 0.60 ％,

O (산소) : 0.0025 ∼ 0.0050 ％, 및

N : 0.001 ∼ 0.020 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고,

5.0 ㎛² 이상의 단면적을 갖는 석출물이 1 ㎟ 구획 내에 있어서 300 개 이하이고, 또한

상기 5.0 ㎛² 이상의 단면적을 갖는 석출물의 평균 단면적이 20.0 ㎛² 이하인 페라이트계 스테인리스 강판.

[2] 상기 성분 조성으로서, 추가로, 질량％ 로,

Cu : 0.01 ∼ 0.80 ％,

Co : 0.01 ∼ 0.50 ％,

Mo : 0.01 ∼ 1.00 ％,

W : 0.01 ∼ 0.50 ％,

V : 0.01 ∼ 0.50 ％, 및

Zr : 0.01 ∼ 0.50 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 상기 [1] 에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판.

[3] 상기 성분 조성으로서, 추가로, 질량％ 로,

B : 0.0003 ∼ 0.0030 ％,

Mg : 0.0005 ∼ 0.0100 ％,

Ca : 0.0003 ∼ 0.0030 ％,

Y : 0.01 ∼ 0.20 ％,

REM (희토류 금속) : 0.01 ∼ 0.10 ％,

Sn : 0.01 ∼ 0.50 ％, 및

Sb : 0.01 ∼ 0.50 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 상기 [1] 또는 [2] 에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판.

[4] 강 중에 0.30 ∼ 0.60 질량ppm 의 농도로 수소를 침입시킨 경우의 강판의 파단 연신율 A (％) 와, 강 중 수소 농도가 0.02 질량ppm 이하인 경우의 강판의 파단 연신율 B (％) 가, 이하의 식 (1) 을 만족하는 상기 [1] ∼ [3] 중 어느 하나에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판.

파단 연신율 B (％) － 파단 연신율 A (％) ≤ 5 (％) … 식 (1)

[5] 상기 [1] ∼ [4] 중 어느 하나에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법으로서,

상기 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 열간 압연하여 열연판으로 하는 공정과,

상기 열연판을 940 ℃ 이상 980 ℃ 이하에서 5 ∼ 180 초 유지하는 열연판 어닐링을 실시하여, 열연 어닐링판으로 하는 공정과,

상기 열연 어닐링판을 냉간 압연하여, 냉연판으로 하는 공정과,

상기 냉연판을 1000 ℃ 이상 1060 ℃ 이하에서 5 ∼ 180 초 유지하는 냉연판 어닐링을 실시하는 공정을 포함하는 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 제조시에 탈수소 처리를 필요로 하지 않고, 나아가서는 Ni, Cu, Mn 을 다량으로 함유시키지 않고, 우수한 내식성을 갖고, 또한 내수소 취화 특성이 우수한 Nb-Ti 함유 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.

먼저, 본 발명에서 성분 조성과 석출물의 존재 형태를 한정한 이유에 대해 설명한다. 또한, 강판의 성분을 나타내는 ％ 에 대해서는, 특별히 언급하지 않는 한 질량％ 를 의미한다.

C : 0.001 ∼ 0.020 ％

C 는, 강의 강도를 높이는 데에 유효한 원소이다. 이 효과는 C 함유량을 0.001 ％ 이상으로 함으로써 얻어진다. 그러나, C 함유량이 0.020 ％ 를 초과하면, 강이 경질화되어 성형성이 저하됨과 함께, 내식성이 저하된다. 따라서, C 함유량은 0.001 ∼ 0.020 ％ 로 한다. 바람직하게는, C 함유량은 0.004 ％ 이상이다. 보다 바람직하게는, C 함유량은 0.007 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는, C 함유량은 0.015 ％ 이하이다. 보다 바람직하게는, C 함유량은 0.012 ％ 이하이다.

Si : 0.10 ∼ 0.60 ％

Si 는, 탈산제로서 유용한 원소이다. 이 효과는, Si 함유량을 0.10 ％ 이상으로 함으로써 얻어진다. 그러나, Si 함유량이 0.60 ％ 를 초과하면 강이 경질화되어 성형성이 저하된다. 따라서, Si 함유량은 0.10 ∼ 0.60 ％ 로 한다. 바람직하게는, Si 함유량은 0.15 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는, Si 함유량은 0.25 ％ 이하이다.

Mn : 0.10 ∼ 0.60 ％

Mn 에는, 탈산 작용이 있다. 이 효과는, Mn 함유량을 0.10 ％ 이상으로 함으로써 얻어진다. 그러나, Mn 함유량이 0.60 ％ 를 초과하면 MnS 의 석출 및 조대화가 촉진되고, 이 MnS 가 식공 (食孔) 의 기점이 되어 내식성이 저하된다. 따라서, Mn 함유량은 0.10 ∼ 0.60 ％ 로 한다. 바람직하게는, Mn 함유량은 0.15 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는, Mn 함유량은 0.30 ％ 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 바람직하며, 0.040 ％ 이하로 한다. 바람직하게는, P 함유량은 0.030 ％ 이하이다.

S : 0.030 ％ 이하

S 는, Mn 과 석출물로서 MnS 를 형성한다. 이 MnS 는 식공의 기점이나 파괴의 기점이 되어, 내식성이 저하된다. 따라서, S 함유량은 낮은 편이 바람직하며, 0.030 ％ 이하로 한다. 바람직하게는, S 함유량은 0.020 ％ 이하이다.

Al : 0.030 ∼ 0.060 ％

Al 은, 강 중에 산화물계 개재물로서 정출됨으로써, 강의 응고시에 있어서의 TiN 의 석출핵으로서 작용하여, TiN 의 사이즈를 저감시켜, 강의 내수소 취화 특성을 향상시킨다. 이 효과는, Al 함유량이 0.030 ％ 이상에서 얻어진다. 그러나, Al 함유량이 0.060 ％ 를 초과하면 응고시에 정출되는 Al 계 산화물의 개재물의 사이즈가 증대되고, TiN 의 석출핵이 되기 어려워져, 강 중에 조대한 TiN 이 생성되게 되어 강의 내수소 취화 특성이 저하된다. 따라서, Al 함유량은 0.030 ∼ 0.060 ％ 로 한다. 바람직하게는, Al 함유량은 0.040 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는, Al 함유량은 0.050 ％ 이하이다.

Cr : 16.5 ∼ 19.0 ％

Cr 은, 표면에 부동태 피막을 형성하여 내식성을 높이는 원소이다. Cr 함유량이 16.5 ％ 미만에서는 충분한 내식성이 얻어지지 않는다. 한편, Cr 함유량이 19.0 ％ 를 초과하면, 강이 경질화되어 성형성이 저하된다. 따라서, Cr 함유량은 16.5 ∼ 19.0 ％ 로 한다. 바람직하게는, Cr 함유량은 17.0 ％ 이상이다. 보다 바람직하게는, Cr 함유량은 17.3 ％ 이상이다. 더욱 바람직하게는, Cr 함유량은 17.6 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는, Cr 함유량은 18.5 ％ 이하이다. 보다 바람직하게는, Cr 함유량은 18.3 ％ 이하이다. 더욱 바람직하게는, Cr 함유량은 18.1 ％ 이하이다.

Ti : 0.15 ∼ 0.35 ％

Ti 는, 탄질화물을 형성함으로써 C, N 을 고정시켜, 강의 내식성을 향상시키는 원소이다. 이 효과는, Ti 함유량을 0.15 ％ 이상으로 함으로써 얻어진다. 그러나, Ti 함유량이 0.35 ％ 를 초과하면, 조대한 탄질화물의 형성을 촉진시킴과 함께, 강 중에 고용되어 존재하는 Ti 가 증가하여, 강이 경질화되어 내수소 취화 특성이 저하된다. 따라서, Ti 함유량은 0.15 ∼ 0.35 ％ 로 한다. 바람직하게는, Ti 함유량은 0.20 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는, Ti 함유량은 0.30 ％ 이하이다.

Nb : 0.30 ∼ 0.60 ％

Nb 는, 탄질화물을 형성함으로써 C, N 을 고정시켜, 강의 내식성을 향상시키는 원소이다. 이 효과는, Nb 함유량을 0.30 ％ 이상으로 함으로써 얻어진다. 그러나, Nb 함유량이 0.60 ％ 를 초과하면, 조대한 탄질화물의 형성을 촉진시킴과 함께, 강 중에 고용되어 존재하는 Nb 가 증가하여, 강이 경질화되어 내수소 취화 특성이 저하된다. 따라서, Nb 함유량은 0.30 ∼ 0.60 ％ 로 한다. 바람직하게는, Nb 함유량은 0.35 ％ 이상이다. 보다 바람직하게는, Nb 함유량은 0.38 ％ 이상이다. 더욱 바람직하게는, Nb 함유량은 0.40 ％ 이상이다. 또, Nb 함유량은 0.55 ％ 이하이다. 보다 바람직하게는, Nb 함유량은 0.50 ％ 이하이다. 더욱 바람직하게는, Nb 함유량은 0.45 ％ 이하이다.

Ni : 0.01 ∼ 0.60 ％

Ni 는, 저 pH 환경에 있어서, 강의 활성 용해를 억제하는 원소이다. 즉 강판 표면에 있어서 생성된 식공의 내부에 있어서, 부식의 진전을 억제함으로써, 식공 깊이의 증대를 억제한다. 이 효과는, Ni 함유량이 0.01 ％ 이상임으로써 얻어진다. 그러나, Ni 함유량이 0.60 ％ 를 초과하면 강이 경질화되어 성형성이 저하된다. 따라서, Ni 함유량은 0.01 ∼ 0.60 ％ 로 한다. 바람직하게는, Ni 함유량은 0.10 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는, Ni 함유량은 0.25 ％ 이하이다.

O (산소) : 0.0025 ∼ 0.0050 ％

O (산소) 는, Al 과 함께 강 중에 산화물계 개재물로서 정출됨으로써, 강의 응고시에 있어서의 TiN 의 석출핵으로서 작용하여, TiN 의 사이즈를 저감시켜, 강의 내수소 취화 특성을 향상시킨다. 이 효과는, Al 함유량이 상기 서술한 범위 내임과 함께, O 함유량이 0.0025 ％ 이상에서 얻어진다. 그러나, Al 함유량이 상기 서술한 범위 내여도, O 함유량이 0.0050 ％ 를 초과하면 응고시에 정출되는 산화물계 개재물의 사이즈가 증대되고, TiN 의 석출핵이 되기 어려워져, 강 중에 조대한 TiN 이 생성되게 되어 강의 내수소 취화 특성이 저하된다. 따라서, Al 함유량을 상기 서술한 범위 내로 함과 함께, O 함유량은 0.0025 ∼ 0.0050 ％ 로 한다. 바람직하게는, O 함유량은 0.0030 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는, O 함유량은 0.0040 ％ 이하로 한다.

N : 0.001 ∼ 0.020 ％

N 은, 강의 강도를 높이는 데에 유효한 원소이다. 이 효과는 N 함유량을 0.001 ％ 이상으로 함으로써 얻어진다. 그러나, N 함유량이 0.020 ％ 를 초과하면, 강이 경질화되어 성형성이 저하되거나, 내식성이 저하되거나 한다. 따라서, N 함유량은 0.001 ∼ 0.020 ％ 로 한다. 바람직하게는, N 함유량은 0.003 ％ 이상이다. 보다 바람직하게는, N 함유량은 0.007 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는, N 함유량은 0.015 ％ 이하이다. 보다 바람직하게는, N 함유량은 0.012 ％ 이하이다.

이상의 성분 이외의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다.

본 발명에서는 상기 서술한 성분 외에도, Cu : 0.01 ∼ 0.80 ％, Co : 0.01 ∼ 0.50 ％, Mo : 0.01 ∼ 1.00 ％, W : 0.01 ∼ 0.50 ％, V : 0.01 ∼ 0.50 ％, 및 Zr : 0.01 ∼ 0.50 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유해도 된다.

또, 본 발명에서는, B : 0.0003 ∼ 0.0030 ％, Mg : 0.0005 ∼ 0.0100 ％, Ca : 0.0003 ∼ 0.0030 ％, Y : 0.01 ∼ 0.20 ％, REM (희토류 금속) : 0.01 ∼ 0.10 ％, Sn : 0.01 ∼ 0.50 ％ 및 Sb : 0.01 ∼ 0.50 ％ 중에서 선택한 1 종 또는 2 종 이상을 함유해도 된다.

Cu : 0.01 ∼ 0.80 ％

Cu 는 부동태 피막을 강화시켜, 내식성을 향상시키는 원소이다. 한편, 과잉으로 Cu 를 함유하면 ε-Cu 가 석출되기 쉬워져, 내식성이 저하된다. 그 때문에, Cu 를 함유하는 경우에는, Cu 함유량을 0.01 ∼ 0.80 ％ 로 한다. 바람직하게는, Cu 함유량은 0.30 ％ 이상이다. 보다 바람직하게는, Cu 함유량은 0.40 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는, Cu 함유량은 0.50 ％ 이하이다. 보다 바람직하게는, Cu 함유량은 0.45 ％ 이하이다.

Co : 0.01 ∼ 0.50 ％

Co 는, 스테인리스강의 내간극 부식성을 향상시키는 원소이다. 한편, 과잉으로 Co 를 함유하면, 강이 경질화되어 성형성이 저하된다. 그 때문에, Co 를 함유하는 경우에는, Co 함유량은 0.01 ∼ 0.50 ％ 로 한다. 바람직하게는, Co 함유량은 0.03 ％ 이상이다. 보다 바람직하게는, Co 함유량은 0.05 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는, Co 함유량은 0.30 ％ 이하이다. 보다 바람직하게는, Co 함유량은 0.10 ％ 이하이다.

Mo : 0.01 ∼ 1.00 ％

Mo 에는, 스테인리스강의 내간극 부식성을 향상시키는 효과가 있다. 한편, 과잉으로 Mo 를 함유하면, 강이 경질화되어 성형성이 저하된다. 그 때문에, Mo 를 함유하는 경우에는, Mo 함유량을 0.01 ∼ 1.00 ％ 로 한다. 바람직하게는, Mo 함유량은 0.03 ％ 이상이다. 보다 바람직하게는, Mo 함유량은 0.05 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는, Mo 함유량은 0.50 ％ 이하이다. 보다 바람직하게는, Mo 함유량은 0.30 ％ 이하이다.

W : 0.01 ∼ 0.50 ％

W 는, 스테인리스강의 내간극 부식성을 향상시키는 원소이다. 한편, 과잉으로 W 를 함유하면, 강이 경질화되어 성형성이 저하된다. 그 때문에, W 를 함유하는 경우에는, W 함유량을 0.01 ∼ 0.50 ％ 로 한다. 바람직하게는, W 함유량은 0.03 ％ 이상이다. 보다 바람직하게는, W 함유량은 0.05 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는, W 함유량은 0.30 ％ 이하이다. 보다 바람직하게는, W 함유량은 0.10 ％ 이하이다.

V : 0.01 ∼ 0.50 ％

V 는, 탄질화물을 형성함으로써 C, N 을 고정시켜, 강의 내식성을 향상시키는 원소이다. 한편, 과잉으로 V 를 함유하면 탄질화물이 과도하게 석출되고, 이것들이 식공 부식의 기점이 됨으로써, 강의 내식성을 저하시킨다. 그 때문에, V 를 함유하는 경우에는, V 함유량을 0.01 ∼ 0.50 ％ 로 한다. 바람직하게는, V 함유량은 0.02 ％ 이상이다. 보다 바람직하게는, V 함유량은 0.03 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는, V 함유량은 0.40 ％ 이하이다. 보다 바람직하게는, V 함유량은 0.30 ％ 이하이다.

Zr : 0.01 ∼ 0.50 ％

Zr 은, 탄질화물을 형성함으로써 C, N 을 고정시켜, 강의 내식성을 향상시키는 원소이다. 한편, 과잉으로 Zr 을 함유하면 탄질화물이 과도하게 석출되고, 이것들이 식공 부식의 기점이 됨으로써, 강의 내식성을 저하시킨다. 그 때문에, Zr 을 함유하는 경우에는, Zr 함유량을 0.01 ∼ 0.50 ％ 로 한다. 바람직하게는, Zr 함유량은 0.02 ％ 이상이다. 보다 바람직하게는, Zr 함유량은 0.03 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는, Zr 함유량은 0.40 ％ 이하이다. 보다 바람직하게는, Zr 함유량은 0.30 ％ 이하이다.

B : 0.0003 ∼ 0.0030 ％

B 에는, 강의 강도를 향상시키는 효과가 있다. 한편, 과잉으로 B 를 함유하면 강이 경질화되어 성형성이 저하된다. 그 때문에, B 를 함유하는 경우에는, B 함유량을 0.0003 ∼ 0.0030 ％ 로 한다. 바람직하게는, B 함유량은 0.0010 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는, B 함유량은 0.0025 ％ 이하이다.

Mg : 0.0005 ∼ 0.0100 ％

Mg 는, 용강 중에서 Al 과 함께 Mg 산화물을 형성하고 탈산제로서 작용한다. 한편, 과잉으로 Mg 를 함유하면 강이 경질화되어 성형성이 저하된다. 그 때문에, Mg 를 함유하는 경우에는, Mg 함유량을 0.0005 ∼ 0.0100 ％ 로 한다. 바람직하게는, Mg 함유량은 0.0005 ％ 이상이다. 보다 바람직하게는, Mg 함유량은 0.0010 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는, Mg 함유량은 0.0050 ％ 이하이다. 보다 바람직하게는, Mg 함유량은 0.0030 ％ 이하이다.

Ca : 0.0003 ∼ 0.0030 ％

Ca 는, 용강 중에서 산화물을 형성하고 탈산제로서 작용한다. 그러나, 과잉으로 Ca 를 함유하면 강이 경질화되어 성형성이 저하된다. 그 때문에, Ca 를 함유하는 경우에는, Ca 함유량을 0.0003 ∼ 0.0030 ％ 로 한다. 바람직하게는, Ca 함유량은 0.0005 ％ 이상이다. 보다 바람직하게는, Ca 함유량은 0.0007 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는, Ca 함유량은 0.0025 ％ 이하이다. 보다 바람직하게는, Ca 함유량은 0.0015 ％ 이하이다.

Y : 0.01 ∼ 0.20 ％

Y 는, 용강의 점도 감소를 감소시켜, 청정도를 향상시키는 원소이다. 한편, 과잉으로 Y 를 함유하면, 강이 경질화되어 성형성이 저하된다. 그 때문에, Y 를 함유하는 경우에는, Y 함유량을 0.01 ∼ 0.20 ％ 로 한다. 바람직하게는, Y 함유량은 0.03 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는, Y 함유량은 0.10 ％ 이하이다.

REM (희토류 금속 ; Rare Earth Metals) : 0.01 ∼ 0.10 ％

REM (희토류 금속 : La, Ce, Nd 등의 원자 번호 57 ∼ 71 의 원소) 은, 용강의 점도 감소를 감소시켜, 청정도를 향상시키는 원소이다. 한편, REM 을 과잉으로 함유하면, 강이 경질화되어 성형성이 저하된다. 그 때문에, REM 을 함유하는 경우에는, REM 함유량을 0.01 ∼ 0.10 ％ 로 한다. 바람직하게는, REM 함유량은 0.02 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는, REM 함유량은 0.05 ％ 이하이다.

Sn : 0.01 ∼ 0.50 ％

Sn 은, 압연시에 있어서의 변형대 생성의 촉진에 의한 가공 표면 열화 억제에 효과적이다. 한편, 과잉으로 Sn 을 함유하면, 강이 경질화되어 성형성이 저하된다. 그 때문에, Sn 을 함유하는 경우에는, Sn 함유량을 0.01 ∼ 0.50 ％ 로 한다. 바람직하게는, Sn 함유량은 0.03 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는, Sn 함유량은 0.20 ％ 이하이다.

Sb : 0.01 ∼ 0.50 ％

Sb 는, Sn 과 동일하게, 압연시에 있어서의 변형대 생성의 촉진에 의한 가공 표면 열화 억제에 효과적이다. 한편, 과잉으로 Sb 를 함유하면, 강이 경질화되어 성형성이 저하된다. 그 때문에, Sb 를 함유하는 경우에는, Sb 함유량을 0.01 ∼ 0.50 ％ 로 한다. 바람직하게는, Sb 함유량은 0.03 ％ 이상이다. 또, 바람직하게는, Sb 함유량은 0.20 ％ 이하이다.

또한, 상기 임의 성분으로서 설명한 Cu, Co, Mo, W, V, Zr, B, Mg, Ca, Y, REM (희토류 금속), Sn, Sb 의 함유량이 하한값 미만인 경우, 그 성분은 불가피적 불순물로서 함유되는 것으로 한다.

5.0 ㎛² 이상의 단면적을 갖는 석출물 (조대 석출물) 의 1 ㎟ 구획 내에 있어서의 수 : 300 개 이하

강판의 내수소 취화 특성을 우수한 것으로 하기 위해서는, 본 발명에 있어서의 조대 석출물로서, 강판 단면 1 ㎟ 구획 내에 있어서의 5.0 ㎛² 이상의 단면적을 갖는 석출물의 수가 300 개 이하인 것이 필요하다. 상기 석출물의 수가 300 개를 초과하면, 강 중에 수소가 침입한 상태에서 강에 변형이 가해진 경우나, 변형이 도입된 상태의 강에 수소가 침입한 경우, 각 석출물 주변의 국소적인 변형 장소에 수소가 농화되어, 강 중에 과잉으로 높은 밀도로 국소적인 취화 영역이 형성되게 되어 강판이 취화되기 때문에, 원하는 내수소 취화 특성이 얻어지지 않는다.

강판 단면 1 ㎟ 구획 내에 있어서의 5.0 ㎛² 이상의 단면적을 갖는 석출물의 수는, 바람직하게는 200 개 이하이다.

여기서, 상기 5.0 ㎛² 이상의 단면적을 갖는 석출물의 1 ㎟ 구획 내에 있어서의 수는, 이하와 같이 하여 측정한다.

먼저, 얻어진 페라이트계 스테인리스 강판의 C 단면 (압연 방향에 대하여 수직 방향으로 절단한 강판의 단면) 을 경면 연마하고, 광학 현미경 (예를 들어, 올림푸스 제조, DSX-510) 으로 일반적인 광학 현미경법인 동축 낙사 (落射) 조명법을 사용하여 그 확대 이미지를 촬영한다. 촬영은, 40 배의 대물 렌즈를 사용하여, 1000 배의 종합 배율로, 각 시야의 노광 시간을 변화시키지 않고 1 ㎟ 의 구획을 이어붙이기 촬영함으로써 실시한다. 또, 이 1 ㎟ 를 대상으로 한 촬영을 무작위의 10 개 지점에서 실시한다. 여기서, 이어붙이기 촬영이란, 복수의 인접하는 시야를 그것들의 일부가 서로 중복되도록 촬영하고, 얻어진 복수의 화상을 서로 연결함으로써, 1 시야보다 넓은 영역의 화상을 얻는 수법을 가리킨다.

또한, 상기 서술한 촬영 수법에 의하면, 석출물을 제외한 모상의 영역은 밝게 결상되고, 석출부는 어둡게 결상된다. 그 때문에, 얻어지는 화상 상에서는, 석출물을 제외한 모상의 영역은 농도가 높고 (희고), 석출물부는 농도가 낮게 (검게) 된다.

얻어진 촬영 화상에 대해, 화상 해석 소프트 (예를 들어, 미타니 상사 제조, WinROOF2015) 를 사용하여, 모노크롬화 및 하이 패스 필터를 적용하는 화상 처리를 실시하여, 백그라운드가 제거된 모노크롬 화상을 얻은 후, 석출물부를 추출하도록 화상을 2 치화한다.

또한, 하이 패스 필터는 파장 70 ㎛ 이상의 주파수 성분을 제거하는 것으로 한다.

또, 화상의 2 치화는, 각 1 ㎟ 구획을 촬영한 1 개 1 개의 화상에 대하여, 각각에 이하의 방법을 적용함으로써 실시한다.

먼저, 상기 서술한 모노크롬화 및 하이 패스 필터 적용을 실시한 1 개의 화상에 대해, 화상 전체, 즉 계측 영역에 포함되는 모든 픽셀의 농도의 평균값 (A) 및 모든 픽셀의 농도의 표준 편차 (S) 를 계측한다. 단, 픽셀 (화소라고도 불린다) 이란 화상 해석 소프트에서 취급하는 화상의 최소 단위이며, 각 픽셀은 농도 정보를 갖는다. 계측한 평균값으로부터, 계측한 표준 편차를 3 배한 값을 뺌으로써 얻어지는 값 (A － 3 × S) 을, 그 화상의 2 치화에 있어서의 임계값으로 한다. 얻어진 임계값 이하의 농도를 갖는 픽셀의 농도를「0」, 얻어진 임계값을 초과하는 농도를 갖는 픽셀의 농도를「1」로 변환시켜, 그 화상의 2 치화를 완료한다.

여기서, 농도가「0」이 된 픽셀을, 석출물부를 구성하는 1 개의 픽셀로 간주한다. 또, 농도가「0」인 픽셀이 복수 인접하는 경우에는, 이들 인접하는 픽셀에 의해 형성되는 영역을 1 개의 석출물부로 간주한다.

얻어진 각 2 치화 이미지로부터, 각 석출물부를 구성하는 픽셀의 수를 계측하고, 얻어진 각 석출물부의 픽셀수에 1 픽셀이 나타내는 면적을 각각 곱함으로써, 각 석출물의 단면적을 계측하여, 각 1 ㎟ 구획 내에 있어서의 단면적 5.0 ㎛² 이상의 석출물의 수를 구한다. 구한 전체 10 구획의 석출물의 수를 평균내어, 강판 단면 1 ㎟ 구획 내에 있어서의 단면적이 5.0 ㎛² 이상인 조대 석출물의 수로 한다.

5.0 ㎛² 이상의 단면적을 갖는 석출물의 평균 단면적 : 20.0 ㎛² 이하

강판의 내수소 취화 특성을 우수한 것으로 하기 위해서는, 조대 석출물이라고 할 수 있는 5.0 ㎛² 이상의 단면적을 갖는 석출물의 평균 단면적을 20.0 ㎛² 이하로 하는 것이 필요하다. 상기 평균 단면적이 20.0 ㎛² 를 초과하면, 강 중에 수소가 침입한 상태에서 강에 변형이 가해진 경우나, 변형이 도입된 상태의 강에 수소가 침입한 경우, 조대 석출물 주변의 국소적인 변형 장소에 수소가 농화되어, 이 농화부가 균열의 기점이 되기 때문에, 원하는 내수소 취화 특성이 얻어지지 않는다. 5.0 ㎛² 이상의 단면적을 갖는 석출물의 평균 단면적은, 바람직하게는 15.0 ㎛² 이하이다.

여기서, 상기 평균 단면적은, 이하와 같이 하여 측정한다.

먼저, 상기 서술한 조대 석출물의 수의 평가에서 얻어진 각 2 치화 이미지로부터, 전술한 화상 해석 소프트를 사용하여, 각 1 ㎟ 구획 내에 있어서의 석출물 중, 5.0 ㎛² 이상의 단면적을 갖는 각 석출물의 단면적을 구한다. 전체 10 구획의 석출물의 단면적을 평균내어, 조대 석출물의 평균 단면적 (＝「5.0 ㎛² 이상의 단면적을 갖는 석출물의 총 단면적」/「5.0 ㎛² 이상의 단면적을 갖는 석출물의 수」) 을 구한다.

다음으로, 본 발명의 페라이트계 스테인리스 강판의 바람직한 제조 방법에 대해 설명한다. 상기한 성분 조성을 갖는 강을, 전로, 전기로 등의 공지된 방법으로 용제한 후, VOD (Vacuum Oxygen Decarburization) 법을 사용하여 강 중의 O (산소) 농도를 조정한 후, 연속 주조법 혹은 조괴-분괴법에 의해 강 소재 (슬래브) 로 한다. 이 강 소재를 1100 ∼ 1200 ℃ 의 온도로 30 분간 이상 2 시간 이하 가열 후, 판두께가 2.0 ∼ 5.0 ㎜ 가 되도록 열간 압연한다. 이렇게 하여 제조한 열연판을, 940 ∼ 980 ℃ 의 온도 범위에서 대기 분위기에서 5 ∼ 180 초 유지하여, 열연 어닐링판을 얻는다. 이어서 산세를 실시하여 스케일을 제거한다. 다음으로, 냉간 압연을 실시하고, 1000 ∼ 1060 ℃ 의 온도 범위에서 5 ∼ 180 초 유지하여, 냉연 어닐링판을 얻는다. 냉연판 어닐링 후에는 산세 혹은 표면 연삭을 실시하여, 스케일을 제거한다. 스케일을 제거한 냉연판에는 스킨 패스 압연을 실시해도 된다.

먼저, 상기 서술한 바람직한 제조 방법에 있어서의 석출물의 고용·석출 거동에 대해 이하에 서술한다.

VOD 법으로 대표되는 고도의 정련법에 의해, 탈산에 기여하는 원소인 Si 및 Al 의 함유량을 비교적 낮춘 후, O 함유량이 적절하게 제어된 성분의 강을 주조함으로써, 강 중에는 Al 을 함유하는 산화물계 개재물이 분산되어 정출된다. 주조의 진행에 수반하여, 이들 개재물을 핵으로 하여, TiN 이 분산되어 석출되고, 또한 TiN 의 주위에는 NbC 가 석출된 강 슬래브를 얻을 수 있다.

열간 압연 전의 강 슬래브의 가열에 의해, TiN 이나 NbC 의 강 중으로의 고용이 일어나, TiN 의 사이즈가 작아짐과 함께 NbC 의 대부분은 소실된다. 이로써, 열간 압연 후에 얻어지는 열연판에 있어서는, 슬래브 가열 단계에서 강 중에 고용된 Ti, N, Nb, C 의 대부분이 강 중에 고용된 채로 존재하게 된다.

이어서, 940 ℃ 이상 980 ℃ 이하의 온도에서 열연판 어닐링을 실시함으로써, TiN 의 성장을 억제하면서, 다음 공정의 냉간 압연에서 압연 부하가 과잉이 되지 않을 정도로 강판을 연질화시킨다. 단, 이 어닐링에 있어서, TiN 주변에 NbC 가 석출된다. 냉간 압연 후, 1000 ℃ 이상 1060 ℃ 이하의 온도에서 냉연판 어닐링을 실시함으로써, 상기 NbC 의 대부분이 강 중에 고용된다.

상기 서술한 과정에 의해, 강 중의 비교적 조대한 석출물의 사이즈 및 수가 저감된다.

열연판을 940 ℃ 이상 980 ℃ 이하에서 5 ∼ 180 초 유지하는 열연판 어닐링을 실시하여, 열연 어닐링판으로 하는 공정

열연판 어닐링 온도가 940 ℃ 미만이면, 강이 충분히 연질화되지 않아, 그 후의 냉간 압연 공정에서 압연 부하가 과잉이 되어, 강판의 표면 결함이 발생하기 쉬워진다. 한편, 열연판 어닐링 온도가 980 ℃ 를 초과하면, TiN 의 성장이 촉진되어, 조대 석출물의 수가 과잉으로 증대된다.

또, 열연판 어닐링 시간이 5 초 미만이면, 강이 충분히 연질화되지 않아, 그 후의 냉간 압연 공정에서 압연 부하가 과잉이 되어, 강판의 표면 결함이 발생하기 쉬워진다. 한편, 열연판 어닐링 시간이 180 초를 초과하면, 일부의 TiN 이 다른 것에 우선하여 특히 조대하게 성장하게 되어, 조대 석출물의 평균 단면적이 증대된다.

따라서, 본 발명에 있어서는, 열연판을 940 ℃ 이상 980 ℃ 이하에서 5 ∼ 180 초 유지하는 열연판 어닐링을 실시하여, 열연 어닐링판으로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 열연판의 어닐링 온도의 범위는 940 ℃ 이상 960 ℃ 이하이다.

또, 상기 유지 시간은, 보다 바람직하게는 10 초 이상이다. 또, 상기 유지 시간은, 보다 바람직하게는 60 초 이하이다.

냉연판을 1000 ℃ 이상 1060 ℃ 이하에서 5 ∼ 180 초 유지하는 냉연판 어닐링을 실시하는 공정

냉연판 어닐링 온도가 1000 ℃ 미만이면, 열연판 어닐링 공정에 있어서 일부의 조대한 TiN 주변에 다량으로 석출된 NbC 가 강 중에 충분히 고용되지 않아, 조대 석출물의 평균 단면적이 증대된다. 한편, 냉연판 어닐링 온도가 1060 ℃ 를 초과하면, TiN 의 성장이 촉진되어, 조대 석출물의 수가 과잉으로 증대된다.

또, 냉연판 어닐링 시간이 5 초 미만이면, 열연판 어닐링 공정에 있어서 일부의 조대한 TiN 주변에 다량으로 석출된 NbC 가 강 중에 충분히 고용되지 않아, 조대 석출물의 평균 단면적이 증대된다. 한편, 냉연판 어닐링 시간이 180 초를 초과하면, TiN 의 성장이 촉진되어, 조대 석출물의 수가 과잉으로 증대된다.

따라서, 본 발명에 있어서는, 냉연판을 1000 ℃ 이상 1060 ℃ 이하에서 5 ∼ 180 초 유지하는 냉연판 어닐링을 실시하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 냉연판의 어닐링 온도의 범위는 1030 ℃ 이상 1060 ℃ 이하이다.

실시예

[실시예 1]

표 1-1 에 나타내는 조성을 갖는 페라이트계 스테인리스강을 100 ㎏ 강괴로 용제한 후, 1150 ℃ 의 온도로 1 시간 가열하고, 열간 압연을 실시하여 판두께 3.0 ㎜ 로 하였다. 열간 압연의 최종 패스가 완료된 직후부터, 열연판을 공랭시켰다.

[표 1-1]

얻어진 열연판을 표 1-2 에 기재된 각 열연판 어닐링 온도에서, 표 1-2 에 기재된 각 열연판 어닐링 시간 유지한 후, 공랭시켜, 열연 어닐링판으로 하였다.

이 열연 어닐링판을 황산 용액과 계속해서 불산과 질산의 혼합 용액으로 산세하여, 냉간 압연용 소재로 하고, 그 후, 판두께 1.0 ㎜ 까지의 냉간 압연을 실시하여, 냉연판으로 하였다.

얻어진 냉연판을 표 1-2 에 기재된 각 냉연판 어닐링 온도에서, 표 1-2 에 기재된 각 냉연판 어닐링 시간 유지한 후, 공랭시키고, 그 후, 표리면의 표면 연삭을 실시해서 표면 스케일을 제거하여, 냉연 어닐링판을 얻었다.

얻어진 냉연 어닐링판을, 이하의 평가에 제공하였다.

(1) 강판의 내식성 평가

이상의 제조 조건에서 얻어진 페라이트계 스테인리스강 냉연 어닐링판을, 전단 가공에 의해 길이 80 ㎜ × 폭 60 ㎜ 로 절출하였다. 절출 후, 에머리지를 사용하여 표면을 600 번까지 연마하고, 아세톤에 의한 탈지를 실시한 후, 강판의 내식성을 평가하였다.

부식 시험은, JASO M609-91 에 준거하여 실시하였다. 먼저, 시험편을 수세 후, 에탄올 중에서 5 분의 초음파 탈지를 실시하였다. 그 후, 1 사이클을 염수 분무 (5 질량％ NaCl 수용액, 35 ℃) 2 h → 건조 (60 ℃, 상대 습도 40 ％) 4 h → 습윤 (50 ℃, 상대 습도 95 ％ 이상) 2 h 로 하여, 15 사이클의 부식 시험을 실시하였다. 시험 후, 시험편을 촬영한 사진으로부터, 시험편 중심의 30 ㎜ × 30 ㎜ 의 영역에 대해, 화상 해석에 의해 녹 발생 면적률을 측정하였다.

녹 발생 면적률이 30 ％ 이하였던 것을「○ (합격 : 특히 우수함)」, 30 ％ 초과였던 것을「▲ (불합격)」으로서 평가하였다.

(2) 조대 석출물의 수의 평가

얻어진 페라이트계 스테인리스강 냉연 어닐링판의 C 단면 (압연 방향에 대하여 수직 방향으로 절단한 강판의 단면) 을 경면 연마하고, 광학 현미경 (올림푸스 제조, DSX-510) 으로 일반적인 광학 현미경법인 동축 낙사 조명법을 사용하여 그 확대 이미지를 촬영하였다. 촬영은, 40 배의 대물 렌즈를 사용하여, 1000 배의 종합 배율로, 각 시야의 노광 시간을 변화시키지 않고 1 ㎟ 의 구획을 이어붙이기 촬영함으로써 실시하였다. 또, 이 1 ㎟ 를 대상으로 한 촬영을 무작위의 10 개 지점에서 실시하였다. 여기서, 이어붙이기 촬영이란, 복수의 인접하는 시야를 그것들의 일부가 서로 중복되도록 촬영하고, 얻어진 복수의 화상을 서로 연결함으로써, 1 시야보다 넓은 영역의 화상을 얻는 수법을 가리킨다.

얻어진 촬영 화상에 대해, 화상 해석 소프트 (미타니 상사 제조, WinROOF2015) 를 사용하여, 모노크롬화 및 하이 패스 필터를 적용하는 화상 처리를 실시하여, 백그라운드가 제거된 모노크롬 화상을 얻은 후, 석출물부를 추출하도록 화상을 2 치화하였다.

또한, 하이 패스 필터로는 파장 70 ㎛ 이상의 주파수 성분을 제거하였다.

또, 화상의 2 치화는, 각 1 ㎟ 구획을 촬영한 1 개 1 개의 화상에 대하여, 각각에 이하의 방법을 적용함으로써 실시하였다.

먼저, 상기 서술한 모노크롬화 및 하이 패스 필터 적용을 실시한 1 개의 화상에 대해, 화상 전체, 즉 계측 영역에 포함되는 모든 픽셀의 농도의 평균값 (A) 및 모든 픽셀의 농도의 표준 편차 (S) 를 계측하였다. 단, 픽셀 (화소라고도 불린다) 이란 화상 해석 소프트에서 취급하는 화상의 최소 단위이며, 각 픽셀은 농도 정보를 갖는다. 계측한 평균값으로부터, 계측한 표준 편차를 3 배한 값을 뺌으로써 얻어지는 값 (A － 3 × S) 을, 그 화상의 2 치화에 있어서의 임계값으로 하였다. 얻어진 임계값 이하의 농도를 갖는 픽셀의 농도를「0」, 얻어진 임계값을 초과하는 농도를 갖는 픽셀의 농도를「1」로 변환시켜, 그 화상의 2 치화를 완료시켰다.

여기서, 농도가「0」이 된 픽셀을, 석출물부를 구성하는 1 개의 픽셀로 간주하였다. 또, 농도가「0」인 픽셀이 복수 인접하는 경우에는, 이들 인접하는 픽셀에 의해 형성되는 영역을 1 개의 석출물부로 간주하였다.

얻어진 각 2 치화 이미지로부터, 각 석출물부를 구성하는 픽셀의 수를 계측하고, 얻어진 각 석출물부의 픽셀수에 1 픽셀이 나타내는 면적을 각각 곱함으로써, 각 석출물의 단면적을 계측하여, 각 1 ㎟ 구획 내에 있어서의 단면적 5.0 ㎛² 이상의 석출물의 수를 구하였다. 구한 전체 10 구획의 석출물의 수를 평균내어, 강판 단면 1 ㎟ 구획 내에 있어서의 단면적이 5.0 ㎛² 이상인 조대 석출물의 평균수를 구하였다.

(3) 조대 석출물의 평균 단면적의 평가

상기 서술한 조대 석출물의 평균수의 평가에서 얻어진 각 2 치화 이미지로부터, 전술한 화상 해석 소프트를 사용하여, 각 1 ㎟ 구획 내에 있어서의 석출물 중, 단면적이 5.0 ㎛² 이상인 각 석출물의 단면적을 구하였다. 전체 10 구획의 석출물의 단면적을 평균내어, 조대 석출물의 평균 단면적을 구하였다.

(4) 내수소 취화 특성의 평가

내수소 취화 특성을 평가하기 위한 시험에서는, 먼저, 강판으로부터 압연 방향과 수직한 방향이 길이 방향이 되도록 JIS Z 2241 에 준거한 JIS 5 호 시험편을 4 개 제조하였다.

1 개째의 시험편 (시험편 A1) 에는, 0.01 M 의 티오우레아를 첨가한 1 N 의 황산 수용액 중에서 10 ∼ 100 C/dm² 의 캐소드 전해 처리를 실시하여, 0.30 ∼ 0.60 질량ppm 의 수소를 침입시켰다. 단, 침입 수소량이 원하는 양인 것은, 2 개째의 시험편 (시험편 A2) 에 대해, 동등한 캐소드 전해 처리를 실시하고, 그 후 바로 10 ㎜ × 30 ㎜ 로 절단하여, 액체 질소 중에 넣어 보관한 후, 에탄올 중에서 5 분간의 초음파 세정을 실시하고, 온도를 실온으로 되돌린 후, 승온 탈리법에 의해 측정한 강 중 수소 농도로 확인하였다. 여기서, 승온 탈리법에 의한 수소량 분석은, 상온으로부터 200 ℃/시간으로 300 ℃ 까지 승온시키는 조건에서 실시하였다. 수소를 침입시킨 시험편 A1 은, 캐소드 전해 처리를 실시한 후, 바로 액체 질소 중에 넣어 보관하였다.

3 개째의 시험편 (시험편 B1) 은, 대기 분위기 중에 있어서, 300 ℃ 의 온도에서 1 시간의 열처리를 실시하여, 시험편으로부터 수소를 방출시켰다. 수소가 방출된 것의 확인은, 4 개째의 시험편 (시험편 B2) 에 대하여 동등한 열처리를 실시하고, 그 후, 바로 10 ㎜ × 30 ㎜ 로 절단하여, 액체 질소 중에 넣어 보관한 후, 에탄올 중에서 5 분간의 초음파 세정을 실시하고, 온도를 실온으로 되돌린 후, 상기 서술한 승온 탈리법에 의해 시험편에 함유되는 수소의 농도를 측정하고, 강 중 수소 농도가 0.02 질량ppm 이하인 것을 확인하여 실시하였다. 수소를 방출시킨 시험편 B1 은, 열처리를 실시한 후, 바로 액체 질소 중에 넣어 보관하였다.

그 후, 상기 서술한 쌍방 (A1 및 B1) 의 시험편에 대해, 액체 질소로부터 꺼낸 후, 에탄올 중에서 5 분간의 초음파 세정을 실시하고, 온도를 실온으로 되돌린 후, JIS Z 2241 에 준거한 인장 시험을 실시하고, 파단 연신율을 평가하였다. 단, 인장 속도는, 표점 간 거리를 50 ㎜ 로 한 후, 25 ㎜/분의 속도로 하였다. 그리고, 시험편 B 의 파단 연신율 (％) 로부터, 시험편 A 의 파단 연신율 (％) 을 뺌으로써, 파단 연신율의 저하량을 산출하였다.

파단 연신율의 저하량이 5 ％ 이하였던 것을「○ (합격)」, 5 ％ 초과였던 것을「▲ (불합격)」으로서 평가하였다.

얻어진 결과를 표 1-2 에 나타낸다.

[표 1-2]

본 발명강 (시험 No.1-1 ∼ 1-9) 은, 내식성의 평가가「○」이고, 또한 조대 석출물의 평균수가 300 개 이하이고, 또한 조대 석출물의 평균 단면적이 20.0 ㎛² 이하이며, 내수소 취화 특성의 평가가「○」로서, 우수한 내식성을 갖고, 또한 내수소 취화 특성이 우수한 것을 알 수 있었다.

시험 No.1-10 의 비교예는, 열연판 어닐링 온도가 본 발명의 범위보다 높고, 조대 석출물의 수가 본 발명의 범위보다 많기 때문에, 내수소 취화 특성이 떨어져 있었다.

시험 No.1-11 의 비교예는, 냉연판 어닐링 온도가 본 발명의 범위보다 낮고, 조대 석출물의 평균 단면적이 본 발명의 범위보다 크기 때문에, 내수소 취화 특성이 떨어져 있었다.

시험 No.1-12 의 비교예는, 냉연판 어닐링 온도가 본 발명의 범위보다 높고, 조대 석출물의 수가 본 발명의 범위보다 많기 때문에, 내수소 취화 특성이 떨어져 있었다.

시험 No.1-13 의 비교예는, 열연판 어닐링 시간이 본 발명의 범위보다 길고, 조대 석출물의 평균 단면적이 본 발명의 범위보다 크기 때문에, 내수소 취화 특성이 떨어져 있었다.

시험 No.1-14 의 비교예는, 냉연판 어닐링 시간이 본 발명의 범위보다 길고, 조대 석출물의 수가 본 발명의 범위보다 많기 때문에, 내수소 취화 특성이 떨어져 있었다.

[실시예 2]

표 2 에 나타내는 조성을 갖는 페라이트계 스테인리스강을 100 ㎏ 강괴로 용제한 후, 1150 ℃ 의 온도로 1 시간 가열하고, 열간 압연을 실시하여 판두께 3.0 ㎜ 로 하였다. 열간 압연의 최종 패스가 완료된 직후부터, 열연판을 공랭시켰다.

얻어진 열연판을 940 ℃ 에서 10 초 유지한 후, 공랭시켜, 열연 어닐링판으로 하였다.

열연 어닐링판을 황산 용액과 계속해서 불산과 질산의 혼합 용액으로 산세하여, 냉간 압연용 소재로 하고, 그 후, 판두께 1.0 ㎜ 까지의 냉간 압연을 실시하여, 냉연판으로 하였다.

얻어진 냉연판을 1040 ℃ 에서 45 초 유지한 후, 공랭시키고, 그 후, 표면 연삭을 실시해서 표면 스케일을 제거하여, 냉연 어닐링판을 얻었다.

얻어진 냉연 어닐링판을, 상기 서술한 평가에 제공하였다.

얻어진 결과를 표 2 에 나타낸다.

[표 2]

본 발명강 (시험 No.2-1 ∼ 2-17) 은, 내식성의 평가가「○」이고, 또한 조대 석출물의 수가 300 개 이하이고, 또한 조대 석출물의 평균 단면적이 20.0 ㎛² 이하이며, 내수소 취화 특성의 평가가「○」로서, 우수한 내식성을 갖고, 또한 내수소 취화 특성이 우수한 것을 알 수 있었다.

시험 No.2-18 의 비교예는, Ti 의 함유량이 본 발명의 성분 범위보다 높기 때문에, 조대 석출물의 수가 본 발명의 범위보다 많고, 또한, 조대 석출물의 평균 단면적이 본 발명의 범위보다 커서, 내수소 취화 특성이 떨어져 있었다.

시험 No.2-19 의 비교예는, Nb 의 함유량이 본 발명의 성분 범위보다 높기 때문에, 조대 석출물의 평균 단면적이 본 발명의 범위보다 커서, 내수소 취화 특성이 떨어져 있었다.

시험 No.2-20 의 비교예는, Al 의 함유량이 본 발명의 성분 범위보다 높기 때문에, 조대 석출물의 수가 본 발명의 범위보다 많아, 내수소 취화 특성이 떨어져 있었다.

시험 No.2-21 의 비교예는, Al 의 함유량이 본 발명의 성분 범위보다 낮기 때문에, 조대 석출물의 평균 단면적이 본 발명의 범위보다 커서, 내수소 취화 특성이 떨어져 있었다.

시험 No.2-22 의 비교예는, O 의 함유량이 본 발명의 성분 범위보다 높기 때문에, 조대 석출물의 수가 본 발명의 범위보다 많아, 내수소 취화 특성이 떨어져 있었다.

시험 No.2-23 의 비교예는, O 의 함유량이 본 발명의 성분 범위보다 낮기 때문에, 조대 석출물의 평균 단면적이 본 발명의 범위보다 커서, 내수소 취화 특성이 떨어져 있었다.

시험 No.2-24 의 비교예는, Cr 의 함유량이 본 발명의 성분 범위보다 낮기 때문에, 내식성이 떨어져 있었다.

본 발명에 의하면, 내식성이 우수하고, 또한 내수소 취화 특성이 우수하기 때문에, 머플러 커터, 로커, 가전 제품용 부품, 자동차 배기용 배관, 건재, 배수 홈의 덮개, 해상 운송용 컨테이너, 주방 기기, 건축 외장재, 철도 차량, 전기 장치 케이싱 외판, 수 (水) 용 파이프, 저수조 등의 수소 침입 환경에 노출되는 가공 부재에 바람직하다.

Claims

질량％ 로,
C : 0.001 ∼ 0.020 ％,
Si : 0.10 ∼ 0.60 ％,
Mn : 0.10 ∼ 0.60 ％,
P : 0 초과 0.040 ％ 이하,
S : 0 초과 0.030 ％ 이하,
Al : 0.030 ∼ 0.060 ％,
Cr : 16.5 ∼ 19.0 ％,
Ti : 0.15 ∼ 0.35 ％,
Nb : 0.30 ∼ 0.60 ％,
Ni : 0.01 ∼ 0.60 ％,
O (산소) : 0.0025 ∼ 0.0050 ％, 및
N : 0.001 ∼ 0.020 ％ 를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고,
5.0 ㎛² 이상의 단면적을 갖는 석출물이 1 ㎟ 구획 내에 있어서 300 개 이하이고, 또한
상기 5.0 ㎛² 이상의 단면적을 갖는 석출물의 평균 단면적이 20.0 ㎛² 이하이고,
강 중에 0.30 ∼ 0.60 질량ppm 의 농도로 수소를 침입시킨 경우의 강판의 파단 연신율 A (％) 와, 강 중 수소 농도가 0.02 질량ppm 이하인 경우의 강판의 파단 연신율 B (％) 가, 이하의 식 (1) 을 만족하는 페라이트계 스테인리스 강판.
파단 연신율 B (％) － 파단 연신율 A (％) ≤ 5 (％) … 식 (1)
제 1 항에 있어서,
상기 성분 조성으로서, 추가로, 질량％ 로,
Cu : 0.01 ∼ 0.80 ％,
Co : 0.01 ∼ 0.50 ％,
Mo : 0.01 ∼ 1.00 ％,
W : 0.01 ∼ 0.50 ％,
V : 0.01 ∼ 0.50 ％, 및
Zr : 0.01 ∼ 0.50 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 페라이트계 스테인리스 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 성분 조성으로서, 추가로, 질량％ 로,
B : 0.0003 ∼ 0.0030 ％,
Mg : 0.0005 ∼ 0.0100 ％,
Ca : 0.0003 ∼ 0.0030 ％,
Y : 0.01 ∼ 0.20 ％,
REM (희토류 금속) : 0.01 ∼ 0.10 ％,
Sn : 0.01 ∼ 0.50 ％, 및
Sb : 0.01 ∼ 0.50 ％ 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상을 함유하는 페라이트계 스테인리스 강판.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법으로서,
상기 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 열간 압연하여 열연판으로 하는 공정과,
상기 열연판을 940 ℃ 이상 980 ℃ 이하에서 5 ∼ 180 초 유지하는 열연판 어닐링을 실시하여, 열연 어닐링판으로 하는 공정과,
상기 열연 어닐링판을 냉간 압연하여, 냉연판으로 하는 공정과,
상기 냉연판을 1000 ℃ 이상 1060 ℃ 이하에서 5 ∼ 180 초 유지하는 냉연판 어닐링을 실시하는 공정을 포함하는 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법.
제 3 항에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법으로서,
상기 성분 조성을 갖는 강 슬래브를 열간 압연하여 열연판으로 하는 공정과,
상기 열연판을 940 ℃ 이상 980 ℃ 이하에서 5 ∼ 180 초 유지하는 열연판 어닐링을 실시하여, 열연 어닐링판으로 하는 공정과,
상기 열연 어닐링판을 냉간 압연하여, 냉연판으로 하는 공정과,
상기 냉연판을 1000 ℃ 이상 1060 ℃ 이하에서 5 ∼ 180 초 유지하는 냉연판 어닐링을 실시하는 공정을 포함하는 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법.