KR20000028813A - 가스킷용 스테인레스 강 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

자동차용 엔진 가스킷은, 마르텐사이트가 40% 내지 80% 로 이루어진 마르텐사이트-페라이트의 2상을 갖는 담금질 스테인레스 강으로부터 제조된다. 강은 중량을 기준으로 하여 C+N : 0.1% 내지 0.3%, Si : 0.5% 이하, Mn : 0.7% 이하, Cr : 10% 내지 17%, 및 Ni : 0 내지 0.6% 로 이루어진 조성, 및 300 내지 500 의 비커스 경도를 갖는다. 강은 850 내지 1000℃ 에서 가열후 담금질에 의해 제조될 수 있다.

Description

가스킷용 스테인레스 강 및 그의 제조방법 {STAINLESS STEEL FOR GASKETS AND PRODUCTION THEREOF}
본 발명은 저렴하면서도 높은 경도, 우수한 가공성 및 우수한 내식성을 갖는 마르텐사이트-페라이트 2상 스테인레스 강에 관한 것이다. 또한 그러한 스테인레스 강판의 제조방법에 관한 것이다. 스테인레스 강은 자동차등의 엔진 가스킷의 제조에 사용하는데 특히 적당하다.
엔진 가스킷은 자동차 엔진의 중요한 부품이다. 캐스킷은 실린더 비이드와 자동차 엔진의 연소 챔버를 한정하는 엔진 블록사이에 위치된다. 도 1(a) 및 1(b) 에 도시된 바와 같이, 엔진 가스킷 (1) 은 엔진의 실린더와 동일한 직경을 갖는 원형상을 일반적으로 갖는 개구 (2) 및 개구를 둘러싸기 위해서 비이드 가공에 의해 형성된 리지인 고리모양의 비이드 (3) 를 갖는 밀봉 부재이다. 비이드 (3) 는 실린더 헤드와 엔진 블록사이에 압축되기 때문에 밀봉부로서 역할을 하고 연소가스, 냉각수, 및 윤활유가 연소 챔버로부터 누수하는 것을 방지하도록 그 사이 간격을 차단한다.
가스킷을 제조하는 재료는 우수한 가공성 및 우수한 내식성과 함께 압축에 대하여 비이드를 보유하는데 충분한 고경도 (고강도) 를 요구한다.
상술한 필요조건을 맞추기 위해서, Cr- 및 Ni- 첨가 스테인레스 강인 SUS 301 스테인레스 강과 같은 준안정 오오스테나이트 스테인레스 강이 엔진 가스킷을 제조하는데 사용되어져 왔다. 냉간압연 및 비이드 가공과 같은 냉간가공에 의한 그러한 강의 변형은 변형 영역내 준안정 오오스테나이트를 더욱 높은 경도를 갖는 마르텐사이트로 변태시킨다. 따라서, 강은 우수한 가공성과 함께 높은 가공 경도성을 나타낼 수 있다.
그러나, 그러한 스테인레스 강은, 가공에 의해 얻어진 강의 증가된 경도가 강의 가공비 및 강이 가공되는 온도에 의존하여 뚜렷이 변하기 때문에, 그의 특성 특히 경도가 매우 변동될 수 있다는 단점을 가진다. 따라서, 특히 강으로부터 만들어진 가스킷의 밀봉성이 현저하게 변동될 수 있다. 다른 단점은, 준안정성 오오스테나이트 강이 응력 부식 파단에 민감하다는 것이다. 또한, 강은 다량의 값비싼 니켈을 포함하므로, 가스킷의 제조비용이 증가한다.
이러한 문제에 대처하기 위해서, 마르텐사이트 뜨임 조직을 갖는 Cr-기 마르텐사이트 스테인레스 강이 일본 특공평 제 7-278758(1995) 호에 엔진 가스킷의 제조에 대해 제안되었다. 일반적으로, 마르텐사이트 스테인레스 강은 상술한 준안정성 오오스테나이트 스테인레스 강보다 향상된 응력 부식 균열에 대한 내성을 갖는다. 또한, 단단한 마르텐사이트 상변태를 야기하는 담금질에 의해 마르텐사이트 스테인레스 강으로써 높은 경도를 용이하게 이룰수 있다. 또한, 마르텐사이트 강은 값비싼 Ni 의 양을 매우 제한하여 포함하기 때문에 덜 값비싸다.
그러나, 담금질된 마르텐사이트 스테인레스 강이 감소된 연신율을 가지고 가공이 곤란하기 때문에, 담금질된 마르텐사이트 강을 담금질 후 뜨임용으로 열처리하는 것이 필수적이다. 그러한 열처리는 강의 제조비용을 증가시키고 탄화물의 분해에 기인한 강의 취성 또는 탄화물의 분해에 의한 Cr-이 부족한 상의 변형에 기인한 내식성의 손실을 야기한다.
미국 특허 제 5,624,504 호는 필수 합금원소로서 C, Si, Mn, P, S, Ni, Cr, N, B 및 Cu 를 포함하는 마르텐사이트-페라이트 2상 스테인레스 강을 개시하고 있다. 강 조직내 마르텐사이트의 부분은 고강도를 갖는 강을 제조하기 위해서 선택되며, 또한 마르텐사이트의 입자 크기는 우수한 가공성을 확보하기 위해 10 ㎛ 미만으로 작다. 강은 중량으로써 0.10% 이하의 낮은 탄소 함량을 갖는다. 이 특허는 강이 가스킷의 제조에 사용하는데 적당하다는 것을 가르쳐주고 있지 않다.
또한, 적당한 방식으로 제조될 수 있는 엔진 가스킷은 높은 성능, 좀더 저렴한 강이 요구된다.
본 발명의 다른 목적 및 장점이 아래의 상세한 설명으로부터 분명하게 될 것이다.
본 발명은 에진 가스킷의제조에 사용하는데 적당한 저렴한 마르텐사이트-페라이트 2상 스테인레스 강을 제공하는 것으로써, 강은 상술한 마르텐사이트 스테인레스 강과 대조적으로 담금질(뜨임되지 않음) 된 우수한 가공성 및 우수한 내식성을 갖는 고강도의 강이라는 점에서 향상된다.
본 발명의 발명가는, 담금질이 더 높은 온도에서 보다 오오스테나이트 플러스 페라이트의 2상 영역내의 온도에서 시작하여 일어날때, 오오스테나이트-페라이트 2상 구조내의 오오스테나이트가 마르텐사이트 플러스 페라이트의 2 상 조직을 형성하기 위해 오오스테나이트 단상 조직은 고경도를 갖는 마르텐사이트 변태되고, 담금질된 마르텐사이트-페라이트 2상 강은 가스킷을 제조하는데 충분한 가공성을 나타내며, 강의 마르텐사이트 비율 및 경도가 특정 범위내로 제공되어 고경도 및 우수한 내식성을 여전히 유지한다는 것을 발견하였다.
본 발명은 니켈과 같은 값비싼 금속을 최소로 첨거하여, 가스킷의 제조에 사용하는데 적당한 저렴한 스테인레스 강을 제공하는 것이다.
일 태양에서, 본 발명은 중량을 기준으로 하여 :
C + N : 0.1% - 0.3%,
Si : 0.5% 이하,
Mn : 0.7% 이하,
Cr : 10% - 17%, 및
Ni : 0 -0.6% 로 이루어진 화학 조성을 갖는 가스킷, 특히 엔진 가스킷의 제조에 사용하는데 적당한 스테인레스 강에 관한 것으로써, 강은 부피로써 40% 내지 80% 의 마르텐사이트와, 잔부가 페라이트로 본질적으로 이루어지며, 또한 300 내지 500 범위의 비커스 경도를 갖는다.
바람직하게는, 강은 중량을 기준으로 하여 :
C + N : 0.1% - 0.3%,
Si : 0.5% 이하,
Mn : 0.7% 이하,
Cr : 10% - 17%,
Ni : 0 -0.6%, 및
전체 중량이 0 내지 2.0% 인 Nb, V 및 Ti 로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소,
잔부가 철 및 불가피적 불순물로 본질적으로 이루어진 화학 조성을 갖는다.
다른 태양에서, 본발명은 가스킷의 제조에 사용하는데 적당한 스테인레스 강판을 제조하는 방법이 :
상술한 화학 조성을 갖는 강을 준비하는 단계,
소정의 두께를 갖는 판을 형성하기 위해 상기 강을 가공하는 단계, 및
상기 강판을 850℃ 내지 1000℃ 온도 범위에서 최종 열처리된 후 담금질되는단계로 이루어진다.
사용된 "강판" 이라는 용어는 강 스트립, 코일 및 기타 다른 것을 포함한다.
또 다른 태양에서, 본 발명은 하나 이상의 비이드를 갖는 가스킷, 특히 엔진 가스킷을 제공하는 것으로써, 가스킷은 상술한 스테인레스 강으로부터 만들어진다.
넓은 의미에서, 본 발명은 하나 이상의 밀봉용 비이드를 갖는 가스킷을 갖는 스테인레스 강 가스킷에 관한 것으로써, 스테인레스 강은 담금질된 마르텐사이트-페라이트 2상 조직을 갖는다. 특히, 본 발명은 가스킷,특히 엔진 가스킷등을 제공하는 것으로써, 가스킷은 부피로써 40% 내지 80% 로 이루어진 마르텐사이트 조직을 갖는 마르텐사이트-페라이트 2상 조직을 갖는 강으로부터 만들어지고, 강은 300 내지 500 범위의 비커스 경도를 갖는다. 바람직하게는, 강내 마르텐사이트상은 300 내지 600 범위의 비커스 경도를 갖는다.
도 1(a) 는 엔진 가스킷의 개략적인 평면도.
도 1(b) 는 엔진 가스킷을 절단한 부분의 확대 사시도.
도 2 는 비이드의 형상을 도시하기 위해 Fe-13Cr 강판의 비이드된 직사각형 시험편의 단면도.
도 3 은 시험편이 완전히 편평하게 되는 방식으로 비이드된 시험편에 가해진 압축력을 풀어준 후 비이드 높이에 대한 경도의 영향을 도시한 그래프.
도 4 는 비이드 가공시 파단의 발생에 대한 강의 경도 및 마르텐사이트의 비율의 영향을 도시한 그래프.
도 5 는 비이드 가공시 파단의 발생에 대한 강내 마르텐사이트의 경도 및 비율의 영향을 도시한 그래프.
도 6 은 염 분무 시험에서 Fe-13Cr 강의 시험편의 내식성에 대한 열처리 온도의 영향을 도시한 그래프.
*도면의 주요부분에 대한 간단한 설명*
1 : 엔진 가스킷 2 : 개구
3 : 비이드
본 발명에 따른 스테인레스 강은 중량을 기준으로 하여 :
강은 중량을 기준으로 하여 :
C + N : 0.1% - 0.3%,
Si : 0.5% 이하,
Mn : 0.7% 이하,
Cr : 10% - 17%,
Ni : 0 -0.6% 으로 이루어진 화학 조성을 가지며, 또한
(1) 마르텐사이트 부분이 부피로써 40 내지 80% 인 마르텐사이트-페라이트의 2상 조직, 및 (2) 300 이상 500이하의 비커스 경도 (Hv) 를 갖는 담금질된 강이다. 바람직하게는, 2상 조직내 마르텐사이트는 300 이상 600 이하의 비커스 경도를 갖는다.
스테인레스 강의 화학 조성 (중량%로 표현됨) 은 아래의 이유 때문에 상술한 바와 같이 선택된다.
C + N : 0.1% - 0.3%
탄소 (C) 및 질소 (N) 는 소량의 첨가에 의해 마르텐사이트를 단단하게 한다. 이 2 원소의 효과는 상호 거의 동등하다. 만약 C + N 의 전체함량이 0.1% 보다 적다면, 담금질에 의해 Hv 300 이상의 소정의 경도를 얻는 것이 불가능하다. 전체 함량이 0.3% 를 초과하는 것은 강을 너무 단단하게 하여 그의 가공성에 역효과를 미친다. 따라서, C + N 의 전체 함량은 0.1% 이상 0.3% 이하이며, 바람직하게는 0.12% 이상 0.25% 이하이다.
바람직하게는, 탄소 함량이 0.10% 내지 0.20% 의 범위이고 더욱 바람직하게는 0.10% 내지 0.15% 이며, 또한 질소의 함량은 대개 0.02% 내지 0.09% 이고 특히 0.02% 내지 0.07% 이다.
Si : 0.5% 이하
실리콘 (Si) 은 마르텐사이트를 역시 단단하게 한다. 0.5% 를 초과하여 Si 를 첨가하면, 강이 약화된 가공성을 갖는다. 따라서, Si 함량은 0.5% 이하이고 바람직하게는 0.2% 내지 0.4%이다.
Mn : 0.7% 이하
망간 (Mn) 은 고온에서 형성된 강의 오오스테나이트 영역을 확장시키는 역할을 하고 오오스테나이트가 안정한 온도를 낮춘다. 결과적으로, Mn 은 담금질에 의해 형성된 강의 2상 조직내 마르텐사이트 부분을 증가시키는데 효과적이다. 그러나, 0.7% 를 초과하여 첨가하면, 담금질에 의해 마르텐사이트 단상 조직을 갖는 강의 형성을 야기하여, 강의 가공성을 약화시킨다. 과도한 Mn 량의 첨가는, 소정의 경도를 얻는 것을 불가능하게 하는, 담금질 후 잔류 오오스테나이트가 나타나는 강을 형성한다. 따라서, Mn 함량은 0.7% 이하이고 바람직하게는 0.25% 내지 0.5% 이다.
Cr : 10% - 17%
크롬 (Cr) 은 스테인레스 강의 본질적인 원소이다. 10% 이상의 Cr 의 첨가는 효과적인 내식성을 갖는 스테인레스 강을 확보하기 위해 일반적으로 필요하다. 그러나, Cr 의 존재는 고온에서 존재하는 오오스테나이트의 마르텐사이트로의 소정의 변태를 저지하는 경향이 있다고 생각되며, 또한 17% 를 초과한 Cr 의 첨가는 소정의 경도를 달성하는 것을 곤란하게 하거나 불가능하게 하는 보유 오오스테나이트상을 갖는 담금질 강의 형성을 야기한다. 따라서, Cr 은 10% 내지 17% 의 양으로 강내에 존재하고, 바람직하게는 12% 내지 15% 존재한다.
Ni : 0 -0.6%
Mn 과 같이, 니켈 (Ni) 은 또한 고온에서 나타나는 강의 오오스테나이트상 영역을 연장하며, 또한 Ni 는 담금질에 의해 형성된 강의 2상 조직내 마르텐사이트의 비율을 증가시키고 오오스테나이트가 안정한 온도를 낮추기 위해 0.6% 이하의 양이 선택적으로 첨가될 수 있다. 그러나, 0.6% 보다 많은 Ni 의 첨가는 마르텐사이트 단상 조직을 갖는 담금질 강의 형성을 야기하여, 강의 가공성을 약화시킨다. 따라서, 첨가되는 경우, Ni 는 0.6% 이하의 양으로 존재하고 바람직하게는 0.5% 이하이다.
본 발명에 따른 2상 스테인레스 강의 경도는 강내의 마르텐사이트 (마르텐사이트상) 의 비율 및 경도에 주로 의존한다. 전술한 바와 같이, 마르텐사이트의 경도는 C, N, 및 Si 의 함량에 주로 의존하는 반면에, 마르텐사이트 비율은 Cr, Mn, 및 Ni 의 함량에 주로 의존한다.
강 조성은 잔부가 Fe 이고 불가피적인 불순물을 갖는 상술한 원소들로 본질적으로 이루어질 수 있다.
다른 선택적인 원소가 강에 첨가될 수 있다. 예를 들어, Nb, V 및 Ti 로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소가 강의 강도를 향상시키기 위해서 2.0% 이하의 전체량으로 첨가될 수 있다.
본 발명에 따른 마르텐사이트 또는 스테인레스 강의 비커스 경도 및 마르텐사이트 비율을 한정하는 이유는 어떤 실험과 관련하여 도 3 내지 5 에 도시된 결과로써 설명될 것이다.
실험에서, 아래으 표 1 에 표시된 조성을 갖는 Fe-13Cr 강은 잉곳으로 주조되며, 또한 열간압연되고 냉간압연되어 소정의 두께 (이 실험에서는 0.2㎜) 를 갖는 판을 형성한다.
표 1
C Si Mn P S Cr Ni Ti N V
0.13 0.29 0.43 0.018 0.0009 13.0 0.29 0.012 0.06 0.08
(중량%)
최종 강판의 샘플이 마르텐사이트 및 강의 강도 (Hv) 및 마르텐사이트 비율에 대한 다양한 값을 갖는 샘플을 제공하기 위해 다른 온도에서 가열한 후 마지막으로 담금질된다.
최종 담금질된 강의 마르텐사이트 비율 (부피로써) 은 페라이트 미터에 의해 강내 페라이트 비율을 결정하여 100에서 페라이트 비율을 뺌으로써 결정된다.
강의 비커스 경도는 공지된 방식으로 피라미드 모양의 다이아몬드 인덴터를 갖는 비커스 경도 시험기에 의해 측정된다. 비커스 경도 시험기는 아래의 방식으로 강내의 마르텐사이트 경도를 측정하는데 또한 사용된다. 샘플 강판은 연마된 후 에칭되어 페라이트상과 구별되는 마르텐사이트상을 제거한다. 시험기의 다이아몬드 인덴터는 샘플의 마르텐사이트상에 위치되어 마르텐사이트상의 노치부보다 연장하지 않는 작은 노치부를 남기는데 충분한 로드를 가하며, 또한 마르텐사이트의 비커스 경도는 그러한 노치부의 크기에 의해 결정된다.
직사각형 시험편이 강판의 각 샘플로 절단된다. 각 시편은 몰드 프레스상의 비이드 가공에 의해 변형되어 도 2 에 도시된 단면 형상을 갖고 직사각형의 긴면에 수직으로 통과한 직선 비이드를 형성한다. 비이드된 시편은 가시적으로 관촬되어 변형 영역에서의 어떠한 파단이 발생하는지를 결정한다.
비이드가 완전히 편평하게 될 때 까지 시편의 비이드는 압축 시험기계상에 압축된다. 압축력이 5분동안 시편에 가해진 후, 풀어지고 비이드의 높이가 측정된다.
압축력이 풀어진 후 비이드 높이의 결과가 시편 (강) 의 경도의 함수로서 도 3 에 도시되었다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 압축전 모든 시편에 대하여 0.3㎜의 동일값의 비이드 높이가 압축후 0.06㎜ 내지 0.15㎜ 의 범위로 된다.
300 이상의 Hv 를 갖는 시편이 압축후, 효과적인 밀봉 부재로서 역할을 하는 0.10㎜ 이상의 비이드 높이로 유지된다. 500 을 초과하는 Hv 갑을 갖는 어떤 시편은 비이드 가공되는 동안 파단된다.
도 4 는 비이드 가공시 파단의 발생에 대한 강의 경도 및 마르텐사이트 비율의 영향을 도시한 것이다. 비록 강의 경도가 마르텐사이트 비율이 증가함으로서 증가하는 경향이 있지만, 주어진 마르텐사이트 비율을 갖는 강은 상대적으로 넓은 범위에서 변하는 경도에 대한 값을 준다. 변형 영역에서의 파단은 부피로써 80% 를 초과하는 마르텐사이트 비율 또는 Hv 500 을 초과하는 경도를 갖는 그러한 샘플로써 빈번하게 관찰된다.
도 5 는 비이드 가공시 파단의 발생에 대한 마르텐사이트의 경도와 강의 경도 및 마르텐사이트의 비율의 영향을 도시한 것이다. 이 도면에서 보여지는 바와 같이, 마르텐사이트가 600 미만의 비커스 경도를 가지고 마르텐사이트 비율이 80% 미만일 때 어떠한 파단도 일어나지 않는다.
마르텐사이트-페라이트 2상 스테인레스 강의 가공성은 마르텐사이트의 경도 및 마르텐사이트의 비율에 의해 영향 받는다.
마르텐사이트의 비율이 부피로써 40% 미만인 경우, 담금질에 의해 Hv 300 이상의 경도를 갖는 강을 얻는것이 곤란하다.
상술한 시험 결과를 기준으로 하여, 본 발명에 따른 2상 스테인레스 강은 강으로서 300 내지 500 의 비커스 경도를 가지고 부피로써 40% 내지 80% 의 마르텐사이트 비율을 가져 효과적인 밀봉 성능을 유지하는 동안 우수한 가공성을 갖는 강을 제공한다. 바람직하게는, 강의 마르텐사이트상은 300 내지 600 의 비커스 경도를 갖는다.
상술한 화학 조성, 경도 및 마르텐사이트 비율을 갖는 마르텐사이트-페라이트 2상 스테인레스 강은 상술한 화학 조성을 갖는 강을 준비하고, 소정의 두께를 갖는 판으로 강을 가공하고, 또한 강판을 850℃ 내지 1000℃ 의 온도 범위에서 가열후 담금질하여 제조될 수 있다.
담금질된 강판은 0.1㎜ 내지 0.3㎜ 의 두께 범위를 보통 갖는 냉간압연 강판일 수 있다.
도 6 은 상술한 방식을 준비된 강판 샘플의 내식성에 대한 담금질용 가열온도의 영향을 도시한 것이다. 즉, 샘플은 표 1 에 표시된 화학 조성을 갖고 다른 온도에서 가열후 담금질된 냉간압연된 강판이다. 1000℃ 에서 가열 후 담금질된 어떤 강판 샘플은 그 후 400℃ 내지 600℃ 의 온도범위에서 뜨임된다. 내식성은 명세서 JIS Z-2371 에 특정된 염 분무 시험에 따라 시험되고 그 명세서에 따라 0(최악) 내지 10 (최상) 으로 주어졌다.
도 6 에 도시된 바와 같이, 담금질시 가열온도가 850℃ 이하일 때, 내식성ㅇ느 현저하게 나빠진다. 유사하게, 내식성은 담금질 강판을 뜨임함으로써 현저하게 약화된다. 이는 크롬 탄화물의 분해에 기인한 Cr-결핍상의 형성에 기여한다고 생각된다.
담금질시 가열온도가 1000℃ 를 초과하는 경우, 가열은 부피로써 80% 이상의 마르텐사이트로 이루어진 담금질 조직을 형성할 수 있는 오오스테나이트 단일상 조직을 형성하여, 담금질 강의 가공성에 역효과를 미친다고 예상된다.
따라서, 담금질시 가열온도는 850℃ 내지 1000℃ 이다. 비록 이러한 변수가 강 조성과 담금질시 가열 온도에 의존하여 변하지만, 가열 시간은 10초 이상이 바람직하고 다음의 담금질은 초당 10℃ 이상의 냉각 속도에서 행해지는 것이 바람직하다.
본 발명은 밀봉용 하나 이상의 비이드 (비이드 가공에 의해 형성된 리지) 를 갖는 가스킷, 특히 자동차등의 가솔린 엔진에 사용하는데 적당한 가스킷 엔진의 제조에 사용하는데 충분히 높은 성능인 저렴한 스테인레스 강을 제공하는 것이다.
가스킷의 형상은 임계적이지 않다. 일반적으로, 엔진 가스킷은 직사각형이거나 정사각형이고 엔진내 실린더의 수에 일치하는 하나 이상의 개구를 갖는다. 각 개구는 하나 이상의 밀봉용 비이드에 의해 둘러싸여지며, 비이드는 도 1(b) 에 도시된 바와 같이 삼각형 단면이외의 반원형, 반타원형 또는 직사각형 단면을 보통 갖는다. 일반적으로, 비이드의 높이는 0.15㎜ 내지 0.40㎜ 의 범위인 반면에, 그 폭은 1.0㎜ 내지 5.0㎜ 이다.
엔진 가스킷은 종래의 방식으로 상술한 스테인레스 강판으로부터 제조가능하다. 예를 들어, 강판은 하나 이상의 개구를 갖는 블랭크를 형성하기 위해 블랭킹되고, 또한 그 후 각 개구를 둘러싸는 비이드를 형성하기 위해 비이드 가공되고 접혀진 단부를 형성하기 위해 선택적으로 폴딩된다. 보통, 그러한 비이드된 블랭크는 적층에 의해 아나 이상의 비이드되거나 비이드되지 않은 블랭크로써 조립되어 엔진 가스킷을 제조한다. 비이드된 영역을 제외한 강판의 표면은 고무와 코팅되어 특히 냉각수에 대한 가스킷의 밀봉 성능을 향상시킨다.
실시예
표 2 에 도시된 조성물을 갖는 스테인레스강은 10 kg 진공 용융로에서 용융시켜 준비하고, 연속적으로 열간 압연, 어닐링, 산세에 의한 탈 스케일 (descaling), 및 최종적으로 냉간 압연하여 0.2 mm 의 두께를 갖는 강판을 제공하였다. 산출된 냉간 압연 강판은 750 ℃ 내지 1050 ℃ 의 온도에서 10 초동안 가열한 후 공랭에 의해 담금질하였다.
담금질된 강판은 그후 강 및 마르텐사이트상의 비커스 경도 (Hv) 와 마르텐사이트 비율을 전기한 방식으로 측정하고, 염 분무 테스트 (salt spray test) (JIS Z-2371) 에서 내식성을 측정하였다.
담금질된 강판으로부터 절단된 5개의 직사각형 시편은 몰드 프레스상에서 비이드 가공에 의해서 변형시켜 도 2 에 도시된 단면을 갖는 직선의 비이드를 형성하였고, 강판의 파단이 변형 영역에서 발생되는지를 결정하기 위하여 강판을 시각적으로 관찰하였다.
테스트 결과는 표 2 에 나타내었고, 표 2 에서 파단의 결과는 측정된 5 개의 시편중에서 파단이 간 시편의 개수로 나타내었다. 내식성의 결과는 JIS 명세사항에 따라서 0 (최악) 내지 10 (최상) 의 비율로 나타내었다.
표 2 에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 강판 (A2 내지 A5 및 B2 내지 B5) 은 높은 경도와 양호한 내식성을 나타내었고 비이드 가공에 의한 파단이 최소화되었거나 발생되지 않았다.
이와는 대조적으로, 90 % 이상의 마르텐사이트로 이루어지고 Hv 500 보다 큰 경도를 갖는 강판 (D4, F4, G4 및 H4) 은 종종 비이드 가공에 의한 파단을 나타내었다. 그러한 파단은 강판의 마르텐사이트 비율이 80 % 이하 이더라도 Hv 500 이상의 경도를 갖는 강과, 담금질시 1000 ℃ 이상의 온도로 가열된 강에서도 발생되었다. 담질시 850 ℃ 이하의 온도로 가열된 강 (A1 및 B1) 은 담금질에 의해 Hv 300 이상의 소정의 경도를 나타내지 않고 내식성이 열화된다.
본 발명을 실시예로서 다소 상세하게 기재하였지만, 본 발명은 전기한 특정 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명의 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다.
표 2
부호 화학조성 (wt%)1) 하기 온도로부터 담금질 마르텐사이트 비율(Vol%) 경도 (Hv) 파단된 샘플의 수/5 내식성(레이팅번호) 비고
C N C+N Si Mn Cr Ni 강 Mar2)
A1 0.10 0.02 0.12 0.10 0.13 12.2 0.12 800℃ 7.5 166 302 0/5 6 비교예
A2 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 850℃ 45.7 307 486 0/5 8 본발명
A3 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 900℃ 53.1 370 512 0/5 8 본발명
A4 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 950℃ 56.4 403 535 0/5 8 본발명
A5 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 1000℃ 58.8 425 548 0/5 8 본발명
A7 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 1100℃ 81.4 482 577 3/5 8 비교예
B1 0.13 0.06 0.19 0.29 0.43 13.0 0.29 800℃ 26.0 243 491 0/5 6 비교예
B2 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 850℃ 58.7 417 576 0/5 8 본발명
B3 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 900℃ 69.4 430 551 0/5 8 본발명
B4 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 950℃ 74.5 463 568 0/5 8 본발명
B5 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 1000℃ 78.7 487 583 1/5 8 본발명
B6 〃 〃 〃 〃 〃 〃 〃 1050℃ 82.5 523 602 2/5 8 비교예
C4 0.3 0.02 0.05 0.32 0.39 13.1 0.30 950℃ 3.4 158 243 0/5 8 비교예
D4 0.30 0.12 0.42 0.30 0.42 13.4 0.28 950℃ 98.2 625 634 5/5 8 비교예
E4 0.15 0.04 0.19 0.65 0.42 12.9 0.27 950℃ 76.4 541 614 3/5 8 비교예
F4 0.16 0.05 0.21 0.31 0.85 13.5 0.24 950℃ 98.8 565 570 4/5 8 비교예
G4 0.15 0.07 0.22 0.30 0.33 18.1 0.25 950℃ 93.1 557 587 4/5 8 비교예
H4 0.13 0.05 0.18 0.29 0.32 13.2 0.78 950℃ 99.5 573 575 4/5 8 비교예
1)잔부 : Fe 및 불가피한 불순물;2)마르텐사이트
본 발명은 저렴하면서도 높은 경도, 우수한 가공성 및 우수한 내식성을 갖는 마르텐사이트-페라이트 2상 스테인레스 강과 그의 제조방법에 관한 것으로써, 자동차의 엔진 가스킷의 제조에 사용한다.

Claims (10)

  1. 스테인레스 강으로 만들어지고 하나 이상의 밀봉용 비이드를 갖는 가스킷으로써, 상기 스테인레스 강은 중량을 기준으로 하여 :
    C + N : 0.1% - 0.3%,
    Si : 0.5% 이하,
    Mn : 0.7% 이하,
    Cr : 10% - 17%, 및
    Ni : 0 -0.6% 로 이루어진 화학 조성물을 갖으며, 상기 강은 부피로써 40% 내지 80% 의 마르텐사이트와, 잔부가 페라이트로 본질적으로 이루어지며, 또한 300 내지 500 범위의 비커스 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 가스킷.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 스테인레스 강의 화학 조성이 중량을 기준으로 하여:
    C + N : 0.1% - 0.3%,
    Si : 0.5% 이하,
    Mn : 0.7% 이하,
    Cr : 10% - 17%,
    Ni : 0 -0.6%, 및
    전체 중량이 0 내지 2.0% 인 Nb, V 및 Ti 로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소,
    잔부가 철 및 불가피적 불순물로 본질적으로 이루어진 것을 특징으로 하는 가스킷.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 강의 마르텐사이트가 300 내지 600 범위의 비커스 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 가스킷.
  4. 스테인레스 강으로 만들어지고 하나 이상의 밀봉용 비이드를 갖는 가스킷으로써, 상기 스테인레스 강은 부피로써 40% 내지 80% 의 마르텐사이트와, 잔부가 페라이트로 본질적으로 이루어지며, 또한 300 내지 500 범위의 비커스 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 가스킷.
  5. 스테인레스 강으로 만들어지고 하나 이상의 밀봉용 비이드를 갖는 가스킷으로써, 상기 스테인레스 강은 담금질된 마르텐사이트-페라이트 2상 조직을 갖는 것을 특징으로 하는 가스킷.
  6. 상기 캐스킷의 제조에 사용하는 스테인레스 강이 중량을 기준으로 하여:
    C + N : 0.1% - 0.3%,
    Si : 0.5% 이하,
    Mn : 0.7% 이하,
    Cr : 10% - 17%, 및
    Ni : 0 -0.6% 로 이루어진 화학 조성을 가지며, 또한
    상기 강 조직은 부피로써 40% 내지 80% 의 마르텐사이트와, 잔부가 페라이트로 본질적으로 이루어지고, 상기 강이 300 내지 500 범위의 비커스 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 스테인레스 강.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 강의 마르텐사이트가 300 내지 600 범위의 비커스 경도를 갖는 것을 특징으로 하는 스테인레스 강.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 화학 조성이 중량을 기준으로 하여 :
    C + N : 0.1% - 0.3%,
    Si : 0.5% 이하,
    Mn : 0.7% 이하,
    Cr : 10% - 17%,
    Ni : 0 -0.6%, 및
    전체 중량이 0 내지 2.0% 인 Nb, V 및 Ti 로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소,
    잔부가 철 및 불가피적 불순물로 본질적으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스테인레스 강.
  9. 상기 가스킷의 제조에 사용하는 상기 스테인레스 강판의 제조방법이 :
    중량을 기준으로 하여,
    C + N : 0.1% - 0.3%,
    Si : 0.5% 이하,
    Mn : 0.7% 이하,
    Cr : 10% - 17%, 및
    Ni : 0 -0.6% 로 이루어진 화학 조성을 갖는 강을 준비하는 단계;
    소정의 두께를 갖는 판을 형성하기 위해 상기 강을 가공하는 단계, 및;
    상기 강판을 850℃ 내지 1000℃ 범위의 온도에서 최종 열처리시키고 이어서 담금질하는 단계로 이루어는 것을 특징으로 하는 스테인레스 강의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 화학 조성이 중량을 기준으로 하여 :
    C + N : 0.1% - 0.3%,
    Si : 0.5% 이하,
    Mn : 0.7% 이하,
    Cr : 10% - 17%,
    Ni : 0 -0.6%, 및
    전체 중량이 0 내지 2.0% 인 Nb, V 및 Ti 로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 원소,
    잔부가 철 및 불가피적 불순물로 본질적으로 이루어진 것을 특징으로 하는 제조방법.
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