KR20000011411A

KR20000011411A - 내식성저-니켈오오스테나이트스테인레스강

Info

Publication number: KR20000011411A
Application number: KR1019990026323A
Authority: KR
Inventors: 오드레쉬빠스깔
Original assignee: 므나르드 쟝-가브리엘; 위진느 에스에이; 추후제출; 위진느-사부와 엥피
Priority date: 1998-07-02
Filing date: 1999-07-01
Publication date: 2000-02-25
Also published as: CN1240839A; AU742519B2; CN1091168C; FR2780735A1; EP0969113A1; ID23569A; ATE227355T1; JP2000034546A; TW452600B; ZA994321B; FR2780735B1; CA2274634A1; BR9902524A; AU3575799A; US6274084B1; EP0969113B1; DE69903769D1

Abstract

내식성 저-니켈 오오스테나이트 스테인레스 강은 중량% 로써,

0.01%〈 탄소〈 0.08%,

0.1%〈 실리콘〈 1%,

5%〈 망간〈 11%,

15%〈 크롬〈 17.5%,

1%〈 니켈〈 4%,

1%〈 구리〈 4%,

1 ×10^-4%〈 황〈 20 ×10^-4%,

1 ×10^-4%〈 칼슘〈 50 ×10^-4%,

0%〈 알루미늄〈 0.03%,

0.005%〈 인〈 0.1%,

붕소〈 5 ×10^-4%,

산소〈 0.01%,

잔부는 철 및 제련 공정으로부터 발생하는 불순물인 조성물을 갖는다.

Description

내식성 저-니켈 오오스테나이트 스테인레스 강 {CORROSION-RESISTANT LOW-NICKEL AUSTENITIC STAINLESS STEEL}

본 발명은 부식, 특히 일반적인 부식, 피팅 부식 및 크레비스 부식에 대한 내성이 있는 저-니켈 오오스테나이트 스테인레스 강에 관한 것이다.

오오스테나이트 타입의 구조를 주는 크롬, 니켈, 망간, 구리 및 실리콘과 같은 기본 원소를 일정한 비율로 함유하는 강에 관한 특허가 공지되었다.

예를 들면, 프랑스 특허출원 제 70/27948 호는 0.05% - 0.15% 의 탄소, 0.3% - 1.0% 실리콘, 4% - 12% 망간, 0.5% - 3% 니켈, 13% - 16% 크롬의 조성물을 갖는 오오스테나이트 강에 관한 것이다. 상기 특허 출원은, 염화물 함유 용액에서의 침지 시험과 SO₂에서의 시험후, AISI 304, 301, 201 또는 202 등의 높은 니켈 함량을 갖는 종래의 상업적 등급의 스테인레스 강보다 우수하거나 비슷한 내식성의 특성을 갖는 낮은 니켈 함량과 상대적으로 높은 망간 함량을 갖는 오오스테나이트 스테인레스 강의 조성을 기술하고 있다. 구리, 몰리브덴 및 니켈의 영향이 명백히 언급되었는데, 니켈 함량이 낮다는 것이 언급되었지만, 칼슘, 붕소 및 황의 영향은 언급되지 않았다.

다른 일례에서, 일본 특허 제 54,038,217 호는 0.04% 미만의 탄소, 1% 미만의 실리콘, 6% - 13% 망간, 1.0% - 3.5% 니켈, 13% - 19% 크롬, 0.3% 미만의 니오브, 1.0% - 3.5% 구리, 0.005% - 0.3% 희토류 원소의 조성물을 갖는 오오스테나이트 망간 강에 관한 것이다. 상술한 강은 AISI 304 타입의 스테인레스 강의 내식성보다 우수한 내식성을 가지고 과립사이의 부식에 높은 내성이 있다. 황, 칼슘 및 붕소등의 원소는 언급되지 않았으며, 그들이 각종 부식의 타입의 부식에 영향을 미친다는 것도 언급되어 있지 않다.

다른 일례로, 일본 특허 제 52,024,914 호는 0.11% - 0.15% 탄소, 1% 미만의 실리콘, 8.0% - 11% 망간, 1.0% - 3.5% 니켈, 16% - 18% 크롬, 0.05% - 0.15% 질소, 0.5% - 3.5% 구리, 0.5% 미만의 몰리브덴의 조성물을 갖는 오오스테나이트 강에 관한 것이다. 상기 특허는 니켈 함량을 낮게하는 것이 내식성을 손상하지 않는다는 것을 알려주고 있다. 황 및 붕소등의 원소의 영향이 나타나지 않았다.

본 발명의 목적은 특히 피팅, 크레비스 및 일반적인 부식에서 AISI 304 의 부식 현상과 우사한 매우 낮은 니켈 함량의 오오스테나이트 강을 제조하는 것이다.

본 발명의 주제는 중량% 로써:

0.01%〈 탄소〈 0.08%,

0.1%〈 실리콘〈 1%,

5%〈 망간〈 11%,

15%〈 크롬〈 17.5%,

1%〈 니켈〈 4%,

1%〈 구리〈 4%,

1 ×10^-4%〈 황〈 20 ×10^-4%,

1 ×10^-4%〈 칼슘〈 50 ×10^-4%,

0%〈 알루미늄〈 0.03%,

0.005%〈 인〈 0.1%,

붕소〈 5 ×10^-4%,

산소〈 0.01%,

잔부는 철 및 제련 공정으로부터 발생하는 불순물인 조성물을 갖는 내식성 저-니켈 오오스테나이트 스테인레스 강이다.

바람직하게는, 중량% 로써:

0.01%〈 탄소〈 0.05%,

0.1%〈 실리콘〈 1%,

5%〈 망간〈 11%,

15%〈 크롬〈 17%,

1%〈 니켈〈 2%,

2%〈 구리〈 4%,

1 ×10^-4%〈 황〈 10 ×10^-4%,

1 ×10^-4%〈 칼슘〈 10 ×10^-4%,

0%〈 알루미늄〈 0.01%,

0.005%〈 인〈 0.1%,

산소〈 0.01%,

강은 0.01% 내지 2% 의 몰리브덴을 더 함유할 수 있다.

본 발명에 따른 강은 부식 특징, 특히 피팅, 일반적 및 크레비스 부식 특징에 적당하도록 개발되었다.

이를 행하기 위해서, 다음의 합금 원소의 영향이 분석되었다:

15.5% 내지 17.5% 범위의 크롬,

0.5% 내지 2.7% 범위의 니켈,

0.05% 내지 0.11% 범위의 탄소,

0.12% 내지 0.26% 범위의 질소,

0.001% 내지 0.007% 범위의 황,

2% 내지 3% 범위의 구리,

0.0025% 및 0.0005% 미만의 농도를 갖는 붕소,

0.0025% 및 0.0005% 미만의 농도를 갖는 칼슘.

도 1 은 pH 6.6 과 온도 23℃ 에서의 0.02M NaCl 에서, 참고용으로 취해진 다른 타입의 강과 별표로 표시된 본 발명에 따른 세가지 조성물에 대해서, 피팅 포텐셜의 비교값을 도시한 도면.

도 2 는 pH 6.6 과 온도 23℃ 에서의 0.5M NaCl 에서, 참고용으로 취해진 다른 타입의 강과 별표로 표시된 본 발명에 따른 세가지 조성물에 대해서, 피팅 포텐셜의 비교값을 도시한 도면.

도 3 은 2개의 참고용 강과 본 발명에 따른 2개의 강 (하나는 그의 조성에서 낮은 크롬 함량을 갖는다) 에 대해서 황 함량의 함수로서 pH 6.6 과 온도 23℃ 에서의 0.02M NaCl 에서 피팅 포텐셜의 변화를 도시한 도면.

도 4 는 참고용으로 취해진 3개의 강과 본 발명에 따른 3개의 강 (이러한 강은 그들의 조성에서 다른 니켈 함량을 갖는다) 에 대해서 염화물 용액에서 크레비스 (crevice) 부식 반응의 특성을 도시한 도면.

도 5 는 pH 6.6 과 온도 23℃ 에서의 0.02M NaCl 에서, 붕소의 영향을 입증할 수 있는 각종 강의 타입에 대해서, 피팅 포텐셜의 비교값을 도시한 도면.

도 6 은 pH 6.6 과 온도 23℃ 에서의 0.5M NaCl 에서, 붕소의 영향을 입증할 수 있는 각종 강의 타입에 대해서, 피팅 포텐셜의 비교값을 도시한 도면.

비제한적인 실시예로서 주어진 아래의 설명 및 첨부한 도면은 본 발명을 명확히 이해하게 할 것이다.

시험된 강의 화학 조성이 표 1 에 주어졌는데, 제 1 열은 시험된 가열 강의 참고 번호를 나타내며, 본 발명에 따른 강은 별표로 표시되었다. 표 2 는 표 1 과 대조하기 위해서, 시험된 공지의 참고용 강의 화학적 조성을 나타낸다.

다양한 부식 연구의 형태는 다음과 같다:

- pH 가 6.6 으로써, 23℃ 에서 0.02M NaCl 및 0.5M NaCl 용액에서의 피팅 부식;

- 각종 산의 pH 값으로 2M NaCl 용액에서 분극 곡선을 플롯한 후 활동 전류를 측정하여, 23℃ 의 염화물 용액에서의 크레비스 부식;

- 분극 곡선을 플롯한 후 활동 전류를 측정하여, 23℃ 의 2M 황의 용액에서의 일반적인 부식;

- 열처리에 의해 예민화된강 및 TIG 용접 강의 스트라우스 (STRAUSS) 시험에 의한 과립간 부식.

표 3 및 4 는 본 발명에 따른 조성의 선택을 설명하는 부식 시험의 결과를 나타낸 것이다.

피팅 부식의 경우에, ㎠ 당 1 피트의 확률에 일치하는 포텐셜 E₁이 주어졌다. 크레비스 부식의 경우에, pH 가 다른 2M NaCl 각종 용액에서 측정된 임계 전류 밀도 i 의 값이 주어졌다. 일반적인 부식의 경우에, 2M H₂SO₄산 용액에서 임계 전류 밀도 i 의 값이 주어졌다. 과립간 부식의 결과가 중량 손실 (Δm) 및 최대 균열 깊이 (㎛) 의 형태로 표 4 에 나타나 있다.

본 발명에 따른 조성물로 투입된 각종 합금 원소의 영향이 설명된다.

황의 영향.

황은 일반적인 부식 현상에는 영향을 미치지 않는다. 크레비스 부식의 분야에서, 황 함량이 증가할 때, 2.0 이상의 pH 에서 높은 임계 전류 i 로써, 부식의 시작 및 전파에 대한 내성을 조금 감소시킨다. 반면에, 그의 영향은 피팅 부식의 분야에서 훨씬 크다. 니켈을 거의 포함하지 않는 강의 조성에 황 함량을 약 10 ×10^-4% 정도로 낮게 함으로써, 피팅 시작 현상이 매우 향상된다.

피팅 부식의 관점으로부터, 본 발명에 따른 강은 약 30 ×10^-4% 황을 함유하는 AISI 430 Ti 강이나 AISI 304 참고용 강과 동일한 특성을 가지는 반면에, 30 ×10^-4% 의 황 함량을 갖는 저-니켈 강은 AISI 430 Nb 참고용 강과 같은 현상을 보인다.

본 발명에 따른 조성물에서 관찰된 황의 영향은 기대되지 않는다. 영향은, 도 3 에 도시된 바와 같이, 참고용 오오스테나이트 강이나 430 Nb 타입의 페라이트 강에서 훨씬 적거나 매우 균일하다.

니켈의 영향.

니켈이 일반적인 부식 및 크레비스 부식의 분야에서 매우 유용하다는 것이 나타내어졌다.

일반적인 부식의 분야에서, 1.6% 의 니켈 함량은 AISI 304 강과 같은 현상을 갖는 강을 얻는 것이 가능한 반면에, 0.6% 의 니켈 함량은 불충분하다.

크레비스 부식의 분야에서, 1% 의 최소 니켈 함량은 AISI 430 Ti 타입의 강의 내성에 적합하고 그 보다 현저하게 우수한 내성을 얻기 위해 필요하다.

그러나, 2% 미만의 니켈 함량은 양호한 피팅 부식 현상을 갖기 위해서 바람직하다.

도 4 는, 염화물 용액의 pH 함수에 대한 활동 전류값을 곡선의 형태로, 각종 참고용 강 및 본 발명에 따른 강의 크레비스 부식 현상을 도시한 것이다.

활동 전류는 부식율에 비례한다. 곡선이 X 축에 가까워 질수록, 부식율운 더욱 낮게되고 그럼으로써 부식 현상이 더욱 좋아진다.

구리의 영향.

구리는 일반적인 부식의 분야에서 유용한 영향을 가진다. AISI 304 타입의 강의 현상과 동일한 현상을 위하여, 804 강의 현상은 2% 미만의 구리 함량이 불충분한 것으로 간주될 수 있다는 것을 보여주지만, 반면에, 3% 의 구리 함량은, 801 강의 현상에 의해 도시된 바와 같이, 더욱 좋다.

측정된 활동 전류값이 표 3 에 주어졌다. 804 강의 경우에, 제 2 활동 피이크가 약 -390 mV/SCE 의 포텐셜로 관찰된다는 것을 주목하여야 한다. 이 피이크는 H₂SO₄산에서 부식율을 결정하기 위해 또한 고려된다.

그러나, 구리는 도 1 및 2 또는 표 3 에 도시된 바와 같이 피팅 부식 현상에서는 나쁜 영향을 가진다. 3% 의 구리 함량을 갖는 801 강은 804 강의 피팅 포텐셜보다 낮은 피팅 포텐셜을 가진다. 따라서, 본 발명에 따른 구리 함량은 4% 로 제한되는 것이 바람직하다.

붕소의 영향.

붕소는 일반적인 부식에는 영향을 미치지 않는다. 도 5 및 6 에 도시된 바와 같이, 피팅 부식의 분야에서, 841 강과 같이 소량의 칼슘을 함유하는 강에는 조금은 유용하지만, 칼슘을 전혀 함유하지 않는 881 및 801 등의 강에서는 해롭다는 것을 알수 있다. 붕소는 함유하지만 칼슘을 전혀 함유하지 않는 강에 대해서는, 수중 담금질한 다음 1100℃로 빠른 담금질이 붕소나 칼슘을 함유하지 않고 간단히 공기중에서 담급질된 강의 피팅 부식 현상과 유사한 피팅 부식 현상을 위해 행해져야 한다.

마지막으로, 도 4 에 도시된 바와 같이, 과립간 부식의 분야에서, 동일한 경우에 조금 해로운 영향을 가진다. 바람직하게는, 본 발명에 따른 조성물은 붕소원소를 함유하지 않거나, 항상 5 ×10^-4% 미만의 함량을 가진다.

칼슘의 영향.

칼슘은 피팅 부식의 분야에서, 특히 예를 들어 0.02M 의 규정도를 갖는 NaCl 을 사용하는 적정 염화물 용액에서 해롭다는 것이 알려졌다. 이러한 현상은 표 3 에 표시되어 있다. 각기 23 ×10^-4% 및 20 ×10^-4% 칼슘을 함유하는 836 및 840 강은 칼슘을 전혀 함유하지 않는 881 (공기중에서 담금질됨) 및 805 강의 피팅 포텐셜보다 낮은 피팅 포텐셜을 가진다.

AISI 304 참고용 강 및 AISI 430 Ti 강에 가장 가까운 피팅 부식 현상을 얻기 위해서, 칼슘 함량은 예를 들어 20 ×10^-4% 미만 및 바람직하게는 10 ×10^-4% 미만정도로 매우 낮아야 한다.

크롬의 영향.

584, 723, 801 및 806 강에 얻어진 값을 비교하여 표 3 에 분명히 나타낸 바와 같이, 크롬은 일반적인 부식, 피팅 부식 및 크레비스 부식의 분야에서 유용하다. 15% 의 최소 함량은 양호한 부식 현상을 보장하는데 필요하지만, 16.5% 의 함량은 AISI 304 이나 AISI 430 Ti 타입의 참고용 강의 내식성과 필적할 만한 내식성을 얻기 위해서 바람직하다.

17% 보다 많은 크롬 함량을 갖는 806 강에서는, 부식이 더욱 잘되지만, 완전한 오오스테나이트 구조를 갖는 강을 얻는 것은 곤란하다.

탄소 및 질소의 영향.

탄소는 과립간 부식의 분야에서 강에 현저한 영향을 가진다. 다양한 탄소 및 질소 함량을 갖는 강이 용접 성형 또는 예민화 열처리후 스트라우스 시험에 따라 시험된다. 이러한 시험 결과가 표 4 에 나타나 있다.

0.07% 의 최대 탄소 함량이 바람직하고 0.05% 의 소정량이 AISI 304 참고용강의 부식 현상과 유사한 부식 현상을 얻는 것을 가능하게 한다는 것을 알수 있다. 0.1% 내지 0.3% 사이의 질소 함량이 적당하다.

본 발명에 따른 강의 부식 현상은, 비록 그의 조성에서 소량의 니켈을 함유한다지만, AISI 304 참고용 강의 부식현상에 견줄만하다.

또한, 본 발명에 따른 강의 부식 현상은 일반적 및 크레비스 부식의 분야에서 AISI Ti 타입의 강의 부식 현상보다 매우 우수하다.

Claims

내식성 저-니켈 오오스테나이트 스테인레스 강은 중량% 로써:

0.01%〈 탄소〈 0.08%,

0.1%〈 실리콘〈 1%,

5%〈 망간〈 11%,

15%〈 크롬〈 17.5%,

1%〈 니켈〈 4%,

1%〈 구리〈 4%,

1 ×10^-4%〈 황〈 20 ×10^-4%,

1 ×10^-4%〈 칼슘〈 50 ×10^-4%,

0%〈 알루미늄〈 0.03%,

0.005%〈 인〈 0.1%,

붕소〈 5 ×10^-4%,

산소〈 0.01%,

잔부가 철 및 제련 공정으로부터 발생하는 불순물인 조성물을 갖는 것을 특징으로 하는 내식성 저-니켈 오오스테나이트 스테인레스 강.
제 1 항에 있어서, 내식성 저-니켈 오오스테나이트 스테인레스 강은 중량% 로써:

0.01%〈 탄소〈 0.05%,

0.1%〈 실리콘〈 1%,

5%〈 망간〈 11%,

15%〈 크롬〈 17%,

1%〈 니켈〈 2%,

2%〈 구리〈 4%,

1 ×10^-4%〈 황〈 10 ×10^-4%,

1 ×10^-4%〈 칼슘〈 10 ×10^-4%,

0%〈 알루미늄〈 0.01%,

0.005%〈 인〈 0.1%,

산소〈 0.01%,

잔부가 철 및 제련 공정으로부터 발생하는 불순물인 조성물을 갖는 것을 특징으로 하는 내식성 저-니켈 오오스테나이트 스테인레스 강
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 0.01% 내지 2% 의 몰리브덴을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 내식성 저-니켈 오오스테나이트 스테인레스 강.