KR20010034182A - 기계 가공이 자유로운 마르텐사이트계 스테인레스강 - Google Patents

기계 가공이 자유로운 마르텐사이트계 스테인레스강 Download PDF

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KR20010034182A
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Abstract

중량 %로 조성이 다음과 같은 내식성이 있는 마르텐사이트계 스테인레스강 합금; 0.06 ~ 0.10 %의 탄소, 최대 0.50 %의 망간, 최대 0.40 %의 실리콘, 최대 0.060 %의 인, 0.15 ~ 0.55 %의 황, 12.00 ~ 12.60 %의 크롬, 최대 0.25 %의 니켈, 최대 0.10 %의 몰리브덴, 최대 0.50 %의 구리, 최대 0.04 %의 질소 및 나머지는 주로 철이다. 이 합금은, 특히 어닐링된 조건(최대 100 HRB)에서 독특하게 조합된 성형 공구에 의한 기계 가공성, 경화능 및 내식성을 제공한다. 이 합금은 적어도 35 HRC로 경화될 수 있다.

Description

기계 가공이 자유로운 마르텐사이트계 스테인레스강{FREE-MACHINING MARTENSITIC STAINLESS STEEL}
A.I.S.I. 416형 합금은 다른 공지의 등급의 마르텐사이트 스테인레스 강에 비해 높은 수준의 기계 가공성을 제공하는 경화 가능한 마르텐사이트계 스테인레스강이다. 416형 합금의 ASTM, UNS 및 AMS 표준 조성은 중량 %로 다음과 같다.
조성 ASTM UNS AMS
C 최대 0.15 최대 0.15 최대 0.15
Mn 최대 1.25 최대 1.25 최대 2.50
Si 최대 1.00 최대 1.00 최대 1.00
P 최대 0.06 최대 0.060 최대 0.060
S 최소 0.15 최소 0.15 0.15 ~ 0.40
Cr 12.00 ~ 14.00 12.00 ~ 14.00 11.50 ~ 13.50
Ni - - 최대 0.75
Mo 최대 0.60 최대 0.60 최대 0.60
Cu - - 최대 0.50
Fe 나머지 나머지 나머지
기본적인 416형 합금은 망간 또는 텔루르(tellurium)와 알루미늄과 구리의 조합을 더 첨가함으로써 기계 가공성이 증진되도록 변경되었다. 이들 원소는 416형 스테인레스강의 기계 가공성에 유리한 것으로 알려져 있지만, 이들은 너무 많은 양이 존재하는 경우에 공정성과 내식성과 같은 바람직한 특성을 저하시키는 것으로도 알려져 있다. 공정성은 열간 가공성과 합금의 용융 용이성에 관련된 것이다. 또한, 그러한 원소가 기본적인 합금 조성에 함유되면 이 합금은 416형 합금에 대해 산업상 수용 가능한 조성상의 한계를 벗어나게 된다. 416형 합금의 소비자 및 잠재적인 소비자는 기계 가공성 이외의 416형 합금의 원하는 특성의 조성상의 변경의 효과에 대한 불확실성으로 인하여 이와 같이 변경된 것을 구매하기를 꺼려한다.
미국 특허 제3,401,035호는 416형 합금에 기초한 기계 가공이 자유로운 스테인레스강에 관한 것이다. 이 특허의 공보에는 합금에서 크롬 당량(chromium equivalent)을 증가시키고 이로써 페라이트의 양이 증가되는 것이 416형 합금의 드릴링 가공성(drilling machinability)에 이득이 된다고 기재되어 있다. 그러나, 416형 합금과 같은 마르텐사이트계 스테인레스강에 너무 많은 페라이트가 존재하면 상기 합금의 경화능에 역효과를 미쳐, 그러한 강에 통상적으로 특정되는 높은 수준의 경도와 강도를 얻을 수 없게 된다. 상기 특허에서 "그 발명의 원리는 이중 미소 구조 또는 페라이트가 결여된 미소 구조에도 동일하게 적용될 수 있다"고 기재되어 있다. 그러나, 이 특허에서는 성형 공구에 의한 기계 가공성을 상당히 증진시키도록 그러한 합금의 조성이 어떻게 조절되어야 하는지에 대해서는 전혀 기재되어 있지 않다.
전술한 관점에서, 공지의 등급에 대해 증진된 성형 공구에 의한 기계 가공성을 제공하면서도, 공지의 등급에 대해 적어도 동일한 수준의 경화능 및 내식성을 제공하는 마르텐사이트계 스테인레스강 합금에 대한 요구가 있다.
본 발명은 마르텐사이트계 스테인레스강에 관한 것으로, 특히 독특하게 조합된 성형 공구에 의한 기계 가공성, 경화능 및 내식성을 제공하도록 조성이 조절된 마르텐사이트계 스테인레스강에 관한 것이다.
416형 스테인레스강 합금의 공지의 등급과 관련된 단점은 본 발명에 따른 합금에 의해 상당한 정도로 해결된다. 본 발명의 합금은 기계 가공성과 경화능이 독특하게 조합된 마르텐사이트 스테인레스강 합금이다. 본 발명의 합금의 폭넓은 조성과 바람직한 조성은 대략의 중량 %로 다음과 같다.
폭넓은 조성 바람직한 조성
탄소 0.06 ~ 0.10 0.06 ~ 0.10
망간 최대 0.50 최대 0.50
실리콘 최대 0.40 최대 0.35
인 최대 0.060 최대 0.060
황 0.15 ~ 0.55 0.15 ~ 0.50
크롬 12.00 ~ 12.60 12.00 ~ 12.50
니켈 최대 0.25 최대 0.20
몰리브덴 최대 0.10 최대 0.10
구리 최대 0.50 최대 0.50
질소 최대 0.04 최대 0.04
합금의 나머지는 주로 철과 통상의 불순물이다. 이 합금은 담금질된 그대로의 상태와 어닐링된 조건에서 페라이트의 양이 매우 적다는 데 더 특징이 있다. 그러한 목적상, 이 합금에 존재하는 실리콘과 크롬의 양은 공지의 상업적으로 판매되는 등급의 양보다 상당히 적은 양이다. 본 발명에 따른 합금은 적어도 공지된 416형 합금 정도로 양호한 경화능과 함께 상당히 증대된 성형 공구에 의한 기계 가공성을 제공한다.
앞의 표는 간편한 발명의 요약으로서 제공된 것이고, 상호 조합하여 사용하는 데 있어 본 발명의 합금의 개별적인 원소의 범위의 상하한 값을 제한하려는 것 또는 상호 조합하여 단독으로 사용하는데 있어 원소의 범위를 제한하려고 의도된 것은 아니다. 따라서, 하나 이상의 범위가 나머지 원소의 하나 이상의 다른 범위와 함께 사용될 수 있다. 또한, 하나의 양호한 실시예의 원소에 대한 최소 또는 최대는 다른 양호한 실시예에서의 그 원소의 최소 또는 최대와 함께 사용될 수 잇다.
본 명세서에 걸쳐 "백분율" 또는 기호 "%"는 달리 지시하지 않는 한 중량 %를 의미하는 것이다.
본 발명의 합금에는, 이 합금을 약 1825 ℉에서 30분간 열처리한 후 공냉시키는 경우에 적어도 약 35 HRC의 경화능이 제공되도록 그 총량으로서의 탄소와 질소가 포함되어 있다. 원하는 경도를 제공하기 위해서 상기 합금에는 그 총량이 적어도 약 0.10%인 탄소와 질소가 포함된다. 그러나, 이 합금에 탄소와 질소가 너무 많이 존재하면 그 기계 가공성에 악영향을 미친다. 따라서, 탄소와 질소의 총량은 약 0.14 %를 초과하지 않게 제한된다. 개별적으로는, 이 합금에는 약 0.06 내지 0.10 %의 탄소와 약 0.04 %에 달하는 미량의 질소가 존재한다. 전술한 범위 내에서, 합금에 존재하는 질소의 양은 선택된 탄소의 양에 의존한다.
망간은 필수적으로 본 발명의 합금에 적어도 잔류물 수준으로 존재한다. 망간은 합금이 원하는 수준의 내식성을 갖추도록, 특히 부동태화(不動態化, passivation) 중에 부식제에 의한 부식이 실질적 방지되도록 약 0.50%를 넘지 않게 제한되는 것이 좋다.
실리콘도 역시 용융/정제 공정 중에 합금을 탈산하기 위한 첨가제에 있는 양이 합금에 존재한다. 그러나, 실리콘은 페라이트의 형성을 촉진하므로, 그 잔량이 약 0.40%를 초과하지 않도록, 양호하게는 약 0.35%를 초과하지않게 제한된다.
크롬은 이 합금의 양호한 내식성에 기여하므로, 합금에는 적어도 약 12.0%의 크롬이 존재한다. 크롬은 또한 이 합금에서 페라이트의 형성을 촉진한다. 따라서, 합금에 존재하는 페라이트의 양을 제한하기 위하여, 크롬은 약 12.60%를 초과하지 않도록, 더욱 양호하게는 약 12.50 %를 초과하지 않도록 제한된다.
합금에는 황이 존재하는데, 그 이유는 황은 합금의 기계 가공성에 유리한 황화물을 형성하도록 유효한 망간 및 크롬과 함게 결합되기 때문이다. 이러한 관점에서, 합금에는 적어도 약 0.15%, 더욱 양호하게는 적어도 약 0.20%, 바람직하게는 적어도 약 0.30%의 황이 존재한다. 그러나, 너무 많은 양의 황은 합금의 가공성, 내식성 및 연성과 같은 기계적 특성에 악영향을 미친다. 그러한 이유로 인하여, 합금에는 황의 함량이 약 0.55%, 더욱 양호하게는 약 0.50%를 초과하지 않도록 제한된다. 바람직하기로는, 이 합금에는 약 0.30 ~ 0.40%의 황이 함유된다.
특정 목적을 위해 용융될 때의 첨가제에 보유된 양만큼 또는 합금의 용융 중에 사용된 충전 재료를 통하여 부수적으로 첨가되어, 그 밖의 원소가 이 합금에 존재할 수 있다. 그러나, 그러한 원소의 양은 합금의 기계 가공성, 내식성 및 경화능에 악영향을 미치지 않도록 제어된다. 특히, 합금에서 니켈과 구리는 제한되는데, 그 이유는 단독으로든 서로 결합되든 간에 이들 원소가 너무 많이 함유되는 경우에는 바람직하지 않은 높은 어닐링된 경도를 초래하기 때문이다. 이러한 관점에서, 니켈은 약 0.25%, 바람직하게는 약 0.20%를 초과하지 않도록 제한된다. 구리는 약 0.50%, 바람직하게는 0.25%를 초과하지 않도록 제한된다. 몰리브덴은 크롬과 마찬가지로 합금에 페라이트의 형성을 촉진하므로 약 0.10%를 초과하지 않도록 제한된다.
셀렌은 황화물의 형태를 제어하는 요소로서 기계 가공성에 좋은 영향을 미치므로 합금에는 약 0.1%에 달하지만 바람직하게는 약 0.05%를 초과하지 않는 범위에서 합금에 존재할 수 있다. 합금에는 탄화물 절삭 공구에 의한 합금의 기계 가공성에 좋은 영향을 주는 칼슘-알루미늄-실리케이트의 형성을 촉진하도록 약 0.01% 이하의 칼슘이 존재할 수 있다. 약 0.0005 ~ 0.01%의 적지만 효과적인 양의 보론은 열간 가공성에 좋은 영향을 미치므로 합금에 존재할 수 있다.
합금의 나머지 조성은 시판되는 마르텐사이트계 스테인레스강과 유사한 등급에서 발견되는 통상의 불순물을 제외하고는 주로 철이다. 이러한 불순물의 양은 기계 가공성, 내식성 및 경화능의 기본적인 특성에 악영향을 미치지 않게 제어된다. 예를 들어, 인은 합금의 기계 가공성에 악영향을 미치는 불순물로 생각되므로, 약 0.060%, 바람직하게는 약 0.030%을 초과하지 않도록 제한된다. 약 0.10% 이하의 극히 미량의 코발트는 원하는 특성의 조합에 악영향을 미치는 일 없이 합금에 존재할 수 있다. 또한, 티타늄과 지르코늄과 같은 원소는 합금에서의 티타늄과 지르코늄 침탄질화한 양을 제어하기 위하여 약 0.02%, 바람직하게는 0.01%를 초과하지 않게 제한되는데, 이러한 상(phase)은 이 합금의 기계 가공성에 악영향을 미치기 때문이다. 마찬가지로, 알루미늄 산화물은 이 합금의 기계 가공성에 악영향을 미치기 때문에, 이 산화물의 양을 제어하기 위하여 합금 내의 알루미늄은 약 0.02%, 바람직하게는 약 0.01%를 초과하지 않도록 제한된다.
전술한 중량 % 범위 내에서, 원소들은 합금의 경화능 또는 내식성에 악영향을 미치는 일이 없이 합금 내의 페라이트량을 제한하도록 조심스럽게 조절된다. 본 발명자는, 이 합금에 함유된 페라이트의 양이 416형 합금의 알려진 등급에서 통상 발현되는 것보다 상당히 낮은 수준으로 제한되는 경우에, 이 합금에 의해 발현되는 성형 공구에 의한 기계 가공성이 실질적으로 증대된다는 사실을 발견하였다. 그러한 목적상, 합금의 조성은 합금에 함유되는 크롬과 실리콘과 같은 페라이트를 형성하는 원소의 양이 416형 합금의 공지의 상업적 등급보다 상당히 적게 조절된다. 합금 내의 페라이트의 양은 함유된 페라이트 형성 원소의 양에 직접적으로 관련되어 있으므로, 상대적인 페라이트의 수준은 크롬 당량 계수(chromium equivalent factor)에 의해 확인될 수 있다. 적절한 크롬 당량은 미국 특허 제3,401,035호에 기재되어 있다.
% 크롬 당량 = %Cr + %Si + 1.5×%Mo + 10×%Al - %Ni - %Cu - 30(%C + %N)
상기 식에 의해 결정되는 본 발명에 따른 합금의 % 크롬 당량은 약 9.5%를 초과하지 않고, 더욱 양호하기로는 약 9.0%를 초과하지 않으며, 바람직하게는 약 8.75%를 초과하지 않는다.
본 발명의 합금의 용융, 주조, 가공에는 어떠한 특별한 기법도 요구되지 않는다. 아크 용융 후에 아르곤-산소 탈탄(Argon-Oxygen Decarburization, AOD)은 합금의 용융과 정제의 양호한 방법이다. 그러나, 진공 유도 용융(Vacuum Induction Melting, VIM)과 같은 다른 방법도 사용될 수 있다. 이 합금은 연속 주조 공정에 이용하기에 적합하며, 원하는 경우, 분말 야금 기법으로 만들 수도 있다.
본 발명에 따른 합금은 중간 유도 후에 필요한 재가열에 의해 온도가 약 2000 ~ 3000 ℉(1093 ~ 1260℃), 바람직하게는 2100 ~ 2250 ℉(1149 ~ 1232 ℃)인 로(爐)에서 열간 가공된다. 이 합금은 약 1800 ~ 1900 ℉(982 ~ 1038 ℃)에서 오스테나이트화하고, 바람직하기로는 기름에서의 담금질하여 경화한 후, 약 2 ~ 8 시간 동안, 바람직하기로는 약 4시간 동안 약 300 ~ 1450 ℉의(149 ~ 788 ℃) 로 온도에서 템퍼링 또는 어닐링한다. 이 합금은 템퍼링 또는 어닐링 온도로부터 공기 중에서 냉각되는 것이 좋다. 416형 스테인레스강과 마찬가지로, 본 발명의 합금은 최대 100 HRB, 26 ~ 32 HRC 또는 32 ~ 38 HRC와 같은 다양한 원하는 경도로 열처리될 수 있다. 이 합금에 의해 제공되는 증대된 기계 가공성은 어닐링된 조건(최대 100 HRB)과 이 합금이 중간 수준의 경도(26 ~ 32 HRC)로 경화되었을 때 가장 잘 구현된다.
본 발명의 합금은 폭넓은 분야에서 사용되도록 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 강편(billet), 바아(bar), 로드(rod), 와이어, 스트립, 플레이트 또는 통상의 사용을 위한 시트를 형성하도록 만들어질 수 있다. 양호한 적용예로서 이 합금을 강편 형태로 연속 주조한 후, 이 강편을 바아, 와이어 또는 스트립으로 열간 압연(hot rolling)한다. 다음에, 그러한 형태는 유용한 요소로 쉽게 기계 가공된다.
본 발명의 합금에 의해 제공되는 특성의 독특한 조합을 보이기 위해, 그 조성이 표 1에 도시된 중량 %인 실시예 1을 마련하였다. 비교의 목적상, 그 조성이 본 발명의 범위를 벗어나지만 통상의 상업적 등급의 416형 합금인 비교예 A, B의 강괴도 마련하였다. 비교예 A와 B의 강괴의 중량 %로 표시한 조성도 표 1에 나타내었다.
원소 실시예 1 비교예 A 비교예 B
C 0.093 0.095 0.084
Mn 0.41 0.40 0.40
Si 0.23 0.70 0.68
P 0.017 0.016 0.021
S 0.35 0.34 0.37
Cr 12.36 13.10 13.02
Ni 0.24 0.22 0.31
Mo 0.01 0.01 0.06
Cu 0.04 0.04 0.05
Co 0.02 0.02 0.03
V 0.065 0.072 0.08
N 0.030 0.032 0.034
Ti ＜ 0.005 ＜ 0.005 ＜ 0.005
Cb ＜ 0.01 ＜ 0.01 0.01
W ＜ 0.02 ＜ 0.02 ＜ 0.02
Zr ＜ 0.005 ＜0.005 ＜ 0.005
Fe 나머지 나머지 나머지
실시예 1, 비교예 A, 비교예 B의 강괴는 시판되는 크기의 것으로 마련하였으며, 용융되어 AOD 공정을 이용하여 정제되었다. 실시예 1의 최대의 담금질된 경도 38 HRC는 1825 ℉(996.1 ℃)에서 30분간 가열한 후 공기 중에서 냉각되어 경화된 주조 소재의 시편으로부터 결정되었다. 비교예 A와 B의 강괴 각각의 최대의 담금질된 경도 38 HRC와 37.5 HRC는 각각 합금 조성에 기초한 수학적 모델로부터 결정되었다.
3개의 강괴 각각은 연속 주조기에서 10 inch × 8 inch(25.4 ㎝ × 20.32 ㎝)의 강편으로 주조되었다. 실시예 1과 비교예 A의 강편은 여러 개의 서로 다른 부분으로 분할되었다. 각각의 부분은 상이하게 처리되어, 1개 이상의 크기로 1가지 이상의 경도에서 2개의 합금의 기계 강도가 측정될 수 있었다. 더욱 상세하게는, 실시예 1의 강편의 일부와 비교예 A의 강편의 일부는 로 온도 2250 ℉(1232.2 ℃)에서 0.6875 inch(1.75 ㎝)의 둥근 바아로 열간 압연되었다. 이 바아는 8시간 동안 700 ℃에서 배치 어닐링된 후 공기 중에서 냉각되었다. 다음에, 각각의 시편으로부터 어닐링된 바아는 곧게 펴져서 길이로 절단된 후 0.625 inch(1.6 ㎝)로 둥글게 말리면서 연마되었다. 이 공정(공정 A1)은 100 HRB를 초과하지 않는 어닐링된 경도를 제공하도록 설계되었다(조건 A).
연속적으로 주조된 비교예 B의 강편은 0.656 inch(1.67 ㎝)로 둥글게 열간 압연되었다. 이 열간 압연된 소재는 780 ℃에서 8시간 동안 어닐링된 후 공기 중에서 냉각되었다. 다음에, 이 어닐링된 바아는 길이로 절단되어 곧게 펴지고, 말리면서 연마되어 0.625 inch(1.6 ㎝)로 둥글게 되었다. 실시예 1의 강괴의 제2 부분은, 780 ℃에서 8시간 동안 어닐링된 후 공냉된 것을 제외하고는 전술한 바와 같이 0.625 inch(1.6 ㎝)로 둥근 바아로 처리되었다. 상기 780 ℃에서의 어닐링 공정(공정 A2)도 약 100 HRB를 초과하지 않는 어닐링된 경도를 제공하도록 설계되었다.
실시예 1의 연속적으로 주조된 강편의 또 다른 부분과 비교예 A의 연속적으로 주조된 강편의 제2 부분은 로 온도 2250 ℉(1232.2 ℃)에서 0.7812 inch(1.98 ㎝)의 둥근 바아로 열간 압연되었다. 이 바아는 8시간 동안 680 ~ 700 ℃에서 배치 어닐링된 후 공기 중에서 냉각되었다. 다음에, 각각의 강괴로부터 어닐링된 바아는 0.7512 inch(1.91 ㎝)로 둥글게 깍이고 1000 ℃의 오스테나이트화 온도에서 0.5 시간 동안 가열된 후, 기름에서 담금질되었다. 다음에, 담금질된 바아는 560 ℃에서 4시간 동안 템퍼링된 후 공기 중에서 냉각되었다. 다음에 템퍼링된 바아는 0.632 inch(1.61 ㎝)로 둥글게 냉간 인발되고 곧게 펴져 길이로 절단된 후 0.625 inch(1.6 ㎝)로 둥글게 그라인딩되었다. 이러한 공정(T1으로 정의함)은 약 26 내지 32 HRC의 록웰 경도(RockWell Hardness)를 갖도록 설계된다(조건 T).
실시예 1의 연속적으로 주조된 강편의 또 다른 부분과 비교예 A의 연속적으로 주조된 강편의 또 다른 부분은 로 온도 2250 ℉(1232.2 ℃)에서 1.0625 inch(2.7 ㎝)의 둥근 바아로 열간 압연된 후, 로 내에서 냉각되었다. 다음에, 각 강괴로부터의 바아는 1000 ℃의 오스테나이트화 온도에서 1 시간 동안 가열된 후 기름에서 담금질되었다. 다음에, 담금질된 바아는 550 ℃에서 4시간 동안 템퍼링된 후 공기 중에서 냉각되었다. 다음에 템퍼링된 바아는 곧게 펴지고 1.017 inch(2.58 ㎝)로 둥글게 말려지고 다시 곧게 펴진 후, 1.000 inch(2.54 ㎝)로 둥글게 그라인딩되었다. 이러한 공정(T2으로 정의함)도 약 26 내지 32 HRC의 록웰 경도를 갖도록 설계된다.
실시예 1과 비교예 A의 강편의 또 다른 부분은 로 온도 2250 ℉(1232.2 ℃)에서 0.6875 inch(1.75 ㎝)의 둥근 바아로 열간 압연된 후, 로 내에서 냉각되었다. 다음에, 각 강괴로부터의 바아는 1000 ℃의 오스테나이트화 온도에서 1 시간 동안 가열된 후 기름에서 담금질되었다. 다음에, 담금질된 바아는 510 ℃에서 4시간 동안 템퍼링된 후 공기 중에서 냉각되었다. 그러나, 템퍼링된 경도는 원하는 범위보다 높았으므로, 이 바아는 520 ℃에서 4시간 동안 다시 템퍼링 된 후 공기 중에서 냉각되었다. 템퍼링된 바아는 곧게 펴지고 0.637 inch(1.62 ㎝)로 둥글게 말려지고 다시 곧게 펴진 후, 0.625 inch(1.6 ㎝)로 둥글게 그라인딩되었다. 이러한 공정(H1으로 정의함)은 약 32 내지 38 HRC의 록웰 경도를 갖도록 설계된다(조건 H).
처리된 그대로의 바아의 경도는 그 중앙, 중간 반경, 모서리 근처에서 측정되었다. 경도 시험의 결과는 평균 단면 경도로서 표 2에 제시하였다.
공정 평균 경도
조건 A 실시예 1 A 1 96
비교예 A 98
실시예 1 A 2 92
비교예 B 86
조건 T 실시예 1 T 1 27
비교예 A 28
실시예 1 T 2 28
비교예 A 28
조건 H 실시예 1 H1 32
비교예 A 32
경도 값 80 내지 100은 록웰 B 스케일(HRB)이고, 경도 값 20 내지 35는 록웰 C 스케일(HRC)이다.
각 조성의 시험 시편에 대한 자동 나사 절삭기에서의 기계 가공성 시험 결과를 표 3에 기재하였다. 이 시험은 성형 공구의 수명으로 측정된 합금의 성형 공구에 의한 기계 가공성을 나타내도록 설계되었다. ASTM 표준의 시험 절차 E618에 기초한 절차를 이용하여 0.625 inch(1.6 ㎝)와 1.000 inch(2.54 ㎝) 바아의 시편에 대해 3번의 기계 가공성 시험을 실행하였다. 0.002 ipr(0.051 ㎜/rev)의 큰 성형 공구 이송 속도와 5% 농도의 물을 기재로 한 절삭유 에멀젼(emulsion)이 사용되었다. 시편을 조건 A로 열처리하는 데에 기계의 속도는 분당 343 피트의 표면 속도(SFPM)(104.5 m/min)가 채용되었다. 시편을 조건 T로 열처리하는 데 있어서, 0.625 inch(1.6 ㎝)의 바아로부터 취한 시편에 대해서는 기계 속도가 257 SFPM(78.3 m/min)이었고, 1.000 inch(2.54 ㎝)의 바아로부터 취한 시편에 대해서는 기계 속도가 256 SFPM(78.0 m/min)이었다. 조건 H로 열처리되는 시편에 대해서는 기계 속도가 206 SFPM(62.8 m/min)이었다. 시험 결과는, 표에서 달리 표시되지 않는 한, 기계 가공된 부분의 거칠게 형성된 직경이 0.003 inch(0.076 ㎝)로 성장하기 전의 기계 가공된 제품의 수(기계 가공된 제품)로 기록하였다. 표 3A 내지 3D에 기록된 결과는 표준 성형 공구를 이용하여 얻은 것이다.
0.625 inch(1.6 ㎝)의 둥근 바아에 대해 조건 A에서 시험
합금 공정 기계 가공된 제품 평균 표준 편차
실시예 1 A 1 4301, 4201, 4101 420 10
비교예 A A 1 3101, 2301, 2101 250 53
2501, 2001, 2601 237 32
실시예 1 A 2 3901, 4901, 5201 467 68
480, 460, 510 483 25
비교예 B A 2 2101, 1901, 2701 223 42
1은 기계 가공된 부분이 0.003 inch(0.076 ㎝)로 성장하기 전에 공구가 파손된 경우
0.625 inch(1.6 ㎝)의 둥근 바아에 대해 조건 T에서 시험
합금 공정 기계 가공된 제품 평균 표준 편차
실시예 1 T 1 5701, 4501, 5501 523 64
비교예 A T 1 2801, 3701, 3501 333 47
1은 기계 가공된 부분이 0.003 inch(0.076 ㎝)로 성장하기 전에 공구가 파손된 경우
1.000 inch(2.54 ㎝)의 둥근 바아에 대해 조건 T에서 시험
합금 공정 기계 가공된 제품 평균 표준 편차
실시예 1 T 2 3401, 2901, 2701 300 36
비교예 A T 2 2101, 1901, 2201 207 15
1은 기계 가공된 부분이 0.003 inch(0.076 ㎝)로 성장하기 전에 공구가 파손된 경우
0.625 inch(1.6 ㎝)의 둥근 바아에 대해 조건 H에서 시험
합금 공정 기계 가공된 제품 평균 표준 편차
실시예 1 H 1 4301, 2801, 3501 353 75
비교예 A H 1 3201, 2501, 2301 267 47
1은 기계 가공된 부분이 0.003 inch(0.076 ㎝)로 성장하기 전에 공구가 파손된 경우
다음의 표 4A 내지 4C에 기록된 시험 결과는 표준 성형 공구 대신에 삽입 성형 공구를 사용하여 얻은 것이다.
0.625 inch(1.6 ㎝)의 둥근 바아에 대해 조건 A에서 시험
합금 공정 기계 가공된 제품 평균 표준 편차
실시예 1 A 1 490, 480, 540 503 32
비교예 A A 1 1901, 2101, 3501 250 87
2701, 1701, 1701 203 58
1은 기계 가공된 부분이 0.003 inch(0.076 ㎝)로 성장하기 전에 공구가 파손된 경우
0.625 inch(1.6 ㎝)의 둥근 바아에 대해 조건 T에서 시험
합금 공정 기계 가공된 제품 평균 표준 편차
실시예 1 T 1 6401, 6401, 6701 650 17
비교예 A T 1 5101, 6101, 5501 557 50
1은 기계 가공된 부분이 0.003 inch(0.076 ㎝)로 성장하기 전에 공구가 파손된 경우
0.625 inch(1.6 ㎝)의 둥근 바아에 대해 조건 H에서 시험
합금 공정 기계 가공된 제품 평균 표준 편차
실시예 1 H 1 3401, 2701, 2501 287 47
비교예 A H 1 3201, 3101, 3501 327 21
1은 기계 가공된 부분이 0.003 inch(0.076 ㎝)로 성장하기 전에 공구가 파손된 경우
실시예 1과 비교예 A의 0.625 inch(1.6 ㎝)의 둥근 바아로부터 원뿔형의 부식 시험용 시편을 마련하였다. 원뿔형 시편은 꼭지각이 60°이고, 600번 그릿 다듬질로 연마되었다. 몇개의 원뿔형 시편의 3개 세트는 5 중량%의 수산화나트륨 용액에 160 ~ 180 ℉(71 ~ 82 ℃)에서 30분간 침지하여 부동태화한 후 물로 세척되었다. 다음에, 원뿔형 시편은 중크롬산나트륨이 함유된 20 체적%의 질산 용액(HNO3)에 120 ~ 140 ℉(49 ~ 60 ℃)에서 30분간 침지된 후 다시 물로 세척되었다. 마지막으로, 원뿔형 시편을 다시 5 중량%의 수산화나트륨 용액에 160 ~ 180 ℉(71 ~ 82 ℃)에서 30분간 침지한 후 물로 세척되었다. 나머지 원뿔형 시편은 부동태화하지 않았다. 모든 시편을 상대 습도 95%의 제어된 환경에 95 ℉(35 ℃)에서 200 시간 동안 노출시켜 시험한 후, 부식의 존재 여부를 검사하였다.
표 5A에는 각 강괴의 부동태화한 원뿔형 시편의 부식 시험 결과를 나타내었는데, 여기에는 이용된 열처리 공정(공정)과 시험이 실행된 각 세트의 시편에 대한 부식 정도의 질적 평가(시험 결과)가 포함되어 있다. 표 5B에는 부동태화하지 않는 시편의 결과를 나타내었다.
{부동태화한 것}
합금 공정 시험 결과
실시예 1 A 1 여러 곳의 작은 녹슨 영역 있음
비교예 A A 1 여러 곳의 작은 녹슨 영역 있음
실시예 1 T 1 여러 곳의 작은 녹슨 영역 있음하나의 샘플에 홈이 있음
비교예 A T 1 여러 곳의 작은 녹슨 영역 있음하나의 샘플에 홈이 있음
{부동태화하지 않은 것}
합금 공정 시험 결과
실시예 1 A 1 여러 곳의 작은 녹슨 영역 있음여러개의 홈이 있음
비교예 A A 1 여러 곳의 작은 녹슨 영역 있음여러 개의 홈이 있음
실시예 1 T 1 여러 곳의 작은 녹슨 영역 있음여러 개의 홈이 있음
비교예 A T 1 여러 곳의 작은 녹슨 영역 있음여러 개의 홈이 있음
표 3A 내지 표 4C에 제시된 데이타는 본 발명의 실시예 1를 어닐링된 조건에서 비교예 A와 B와 대비하고, 중간 정도로 경화된 조건(26 ~ 32 HRC)에서 실시예 A와 대비하였을 때 우수한 성형 공구에 의한 기계 가공성이 있다는 사실을 보여주고 있다. 전술한 바와 같이 실시예 1은 공지의 경화 열처리와 담금질을 이용하여 담금질된 그대로 38 HRC의 경도를 제공하므로 경도가 손상되지 않고도 이러한 상당히 증진된 기계 가공성을 얻는다. 더욱이, 표 5A 및 5B에 나타낸 데이타는 실시예 1이 비교예 A와 필수적으로 동일한 내식성이 있다는 사실을 보여준다. 따라서, 본 발명의 합금에 의해 제공된 성형 공구에 의한 기계 가공성은 내식성이 손상되는 일이 없이 증진된다.
본 명세서에 사용된 용어와 표현은 설명을 위한 용어로서 사용되었을 뿐 제한적으로 사용된 것이 아니다. 이러한 용어와 표현을 사용한 것은 도시되고 기재된 특징 또는 그 일부의 어떠한 등가물을 배제하려는 의도가 아니다. 또한, 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상의 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다는 사실이 인정된다.

Claims (5)

  1. 성형 공구에 의한 기계 가공성, 경화능 및 내식성이 독특하게 조합된 마르텐사이트계 스테인레스강 합금으로서, 대략의 중량 %로, 0.06 ~ 0.10 %의 탄소, 최대 0.50 %의 망간, 최대 0.40 %의 실리콘, 최대 0.060 %의 인, 0.15 ~ 0.55 %의 황, 12.00 ~ 12.60 %의 크롬, 최대 0.25 %의 니켈, 최대 0.10 %의 몰리브덴, 최대 0.50 %의 구리 및 최대 0.04 %의 질소를 함유하고, 나머지는 주로 철인 마르텐사이트계 스테인레스강 합금.
  2. 제1항에 있어서, 약 0.35 %를 초과하지 않는 실리콘을 함유하는 것인 마르텐사이트계 스테인레스강 합금.
  3. 제1항에 있어서, 약 0.20 %를 초과하지 않는 니켈을 함유하는 것인 마르텐사이트계 스테인레스강 합금.
  4. 제1항에 있어서, 약 12.50 %를 초과하지 않는 크롬을 함유하는 것인 마르텐사이트계 스테인레스강 합금.
  5. 성형 공구에 의한 기계 가공성, 경화능 및 내식성이 독특하게 조합된 마르텐사이트계 스테인레스강 합금으로서, 대략의 중량 %로, 0.06 ~ 0.10 %의 탄소, 최대 0.50 %의 망간, 최대 0.35 %의 실리콘, 최대 0.060 %의 인, 0.15 ~ 0.50 %의 황, 12.00 ~ 12.50 %의 크롬, 최대 0.20 %의 니켈, 최대 0.10 %의 몰리브덴, 최대 0.50 %의 구리 및 최대 0.04 %의 질소를 함유하고, 나머지는 주로 철인 마르텐사이트계 스테인레스강 합금.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7235212B2 (en) 2001-02-09 2007-06-26 Ques Tek Innovations, Llc Nanocarbide precipitation strengthened ultrahigh strength, corrosion resistant, structural steels and method of making said steels
US6215615B1 (en) * 1997-11-28 2001-04-10 Nidec Corporation Data storage device
AU739624B2 (en) * 1999-05-18 2001-10-18 Nippon Steel Corporation Martensitic stainless steel for seamless steel pipe
US6793746B2 (en) 1999-07-26 2004-09-21 Daido Steel Co., Ltd. Stainless steel parts with suppressed release of sulfide gas and method of producing
FR2805829B1 (fr) * 2000-03-03 2002-07-19 Ugine Savoie Imphy Acier inoxydable austenitique a haute usinabilite, resulfure, et comportant une resistance a la corrosion amelioree
AT409636B9 (de) * 2001-02-14 2002-12-27 Boehler Edelstahl Gmbh & Co Kg Stahl für kunststoffformen und verfahren zur wärmebehandlung desselben
JP4240189B2 (ja) * 2001-06-01 2009-03-18 住友金属工業株式会社 マルテンサイト系ステンレス鋼
FR2832734B1 (fr) * 2001-11-26 2004-10-08 Usinor Acier inoxydable ferritique au soufre, utilisable pour des pieces ferromagnetiques
TWI258547B (en) * 2002-08-27 2006-07-21 Riken Co Ltd Side rails for combined oil control ring and their nitriding method
US8557059B2 (en) * 2009-06-05 2013-10-15 Edro Specialty Steels, Inc. Plastic injection mold of low carbon martensitic stainless steel
CN102553908A (zh) * 2012-01-30 2012-07-11 江苏新恒基重工有限公司 压水堆核电站蒸汽发生器的定距拉杆的轧制方法
CN109014044A (zh) * 2018-08-01 2018-12-18 安徽信息工程学院 一种高铬铸铁锤头的制备方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3401035A (en) * 1967-12-07 1968-09-10 Crucible Steel Co America Free-machining stainless steels
FR2567151B1 (fr) * 1984-07-04 1986-11-21 Ugine Aciers Procede de fabrication de barres ou de fil machine en acier inoxydable martensitique et produits correspondants
FR2706489B1 (fr) * 1993-06-14 1995-09-01 Ugine Savoie Sa Acier inoxydable martensitique à usinabilité améliorée.
US5362337A (en) * 1993-09-28 1994-11-08 Crs Holdings, Inc. Free-machining martensitic stainless steel

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