KR20020016631A - 저니켈 오스테나이트강 - Google Patents

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Abstract

철 그리고 하기 성분들을 포함하는 저-니켈 오스테나이트강:
망간: 17.0 wt% 미만;
크롬: 21.0 wt% 초과, 26.0 wt% 이하;
몰리브덴: 1.50 wt% 미만;
질소: 0.70 wt% 초과, 1.70 wt% 이하; 그리고
탄소: 0.11 wt% 초과, 0.70 wt% 이하,
그의 제조 방법 및 용도.

Description

저니켈 오스테나이트강{Nickel-poor Austenitic Steel}
여기서, 일반적으로 용어 "강"은 철을 함유하는 합금을 의미하며 탄소 함유 철을 포함한다. 엄격하게, 오스테나이트는 면심 입방 격자 구조(face centered cubic crystal structure)를 갖는 철(γ-철)을 고온 개질한 것이며, 이것은 열역학적으로 740 ℃ 및 1538 ℃ 사이에서 안정하고 탄소를 고용체(solid solution) 형태로 0 내지 2.1 wt% (1153 ℃에서) 함유한다. 그러나, 일반적으로 면심 입방 격자 구조를 갖는 모든 강들은 오스테나이트강 또는 오스테나이트라고 지칭된다. 강의 많은 응용분야에서 상기 면심 입방 오스테나이트 구조가 요구되거나 적어도 다른 개질품(예: 페라이트강, 마르텐사이트강)들에 비하여 유리하고, 오스테나이트는 예를 들면 비강자성체(nonferromagnetic)인데, 이때문에 오스테아니트강을 전기 또는 전자 부품 또는 자석의 인력 또는 척력이 발생하는 것이 바람직하지 않은 응용 분야(예: 시계류)에 사용할 수 있다. 그러나, 오스테나이트는 고온 개질품이어서 저온에서 열역학적으로 불안정하기 때문에 보통 온도에서도 오스테나이트의 바람직한특성을 유지할 수 있도록 오스테나이트강을 다른 개질 형태로 전환하여 안정화시켜야 한다. 이것은 예를 들어 오스테나이트 구조의 안정화제로서 공지된 합금 성분을 첨가함으로써 구현될 수 있다. 이러한 목적으로 가장 자주 사용되는 합금 성분은 니켈이며 전형적으로 8 내지 10 wt%로 사용된다.
강의 다른 성질들 (예: 부식 안정성 및 마모 안정성, 경도, 강도 또는 연성)에 영향을 주기 위하여 다른 합급 성분들을 원하는 방식으로 사용한다. 그러나, 구체적인 합금 성분들의 사용은 또한 종종 (일반적으로 사용되는 양의 함수로서) 특정의 약점을 초래하며, 이것은 상기 합금 조성을 조절하여 어느 정도까지 상쇄할 수 있다. 예를 들어 탄소 및 망간은 일반적으로 상기 오스테나이트 구조를 안정화시키는 데 기여하지만, 과량이 사용되는 경우에는 부식 안정성을 감소시킨다. 실리콘은 종종 피할 수 없는 불순물이며 때때로 산소 스캐빈저(scanvenger)로서 일부러 첨가할 때도 있으나 δ-페라이트의 형성을 촉진시킨다. 크롬, 몰리브덴 및 텅스텐은 부식 안정성에 대하여 결정적인 기여를 하지만 동일하게 δ-페라이트의 형성을 촉진시킨다. 질소는 차례로(in turn) 상기 오스테나이트 구조를 안정화시키고, 부식 안정성을 증가시키지만 질소 함량이 과도하게 높은 경우에는 강의 연성을 저하시킨다. 강의 조성의 최적화에 있어서 한가지 어려움은 강의 성질이 특정 합금 성분들에 따라 선형적으로 변하지 않고, 조성 중의 약간의 변화만으로도 재료 성질에 있어서 매우 크고 급격한 변화가 일어날 수 있다는 점이다. 합금 성분으로서 비자성 금속을 사용하는 경우의 추가적인 단점은 그들의 일반적으로 비교적 높은 가격이다. 강들 및 그들의 제품은 오랫동안 알려져 왔다. 강들에 관한 기술의포괄적인 개관은 예를 들면 문헌[Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th ed., 1999 Electronic Release, Wiley-VCH, D-69451 Weinheim, Germany]에서 강(steel)이라는 키워드로 찾을 수 있다.
저니켈 오스테나이트강은 수많은 응용분야에 있어서 바람직한 재료이다. 이러한 강들의 용도로서 중요성이 높아지는 분야는 사용시 사람 또는 동물의 신체와 접촉하는 제품들인데, 물론 이러한 강들이 니켈 알레르기를 일으키지 않기 때문이다. 니켈 알레르기는 종종 니켈 함유 강과 접촉할 때(예: 보석, 시계 또는 임플란트를 착용하는 동안 또는 이러한 강으로 만들어지는 의료 기구를 사용할 때) 발생하는 습진(eczema) 또는 다른 알레르기성 증상의 원인이다. 많은 나라들에서, 재료들의 니켈 함유량 또는 사람 또는 동물의 신체와 접촉하는 경우의 니켈 방출량에 대한 규제가 생기고 있거나 이미 시행중에 있다. 수많은 응용 분야에 사용할 수 있는 수많은 저니켈 오스테나이트강을 보유하는 것의 중요성이 증가하는 것도 이때문이다.
니켈을 함유하지 않는 강들을 포함하여, 수많은 저니켈 오스테나이트강들이 공지되어 있다. 일반적으로, 이러한 강들의 오스테나이트 구조는 질소 원소에 의해 안정화된다.
따라서, 문헌 [AT-B-266 900]은 기계의 이동 부분, 특히 진동 스트레스를 받는 부분을 제조하기 위한 오스테나이트성, 비자성 강들의 용도가 개시되어 있는데, 사용되는 상기 강들의 가능한 조성은 극히 넓은 범위로 정의되어 있다. 즉, 0 내지 20 wt%의 Mn, 0 내지 30 wt%의 Cr, 0 내지 5 wt%의 Mo 및/또는 V, 적어도 0.5,바람직하게는 적어도 1.4 wt%의 N, 0.02 내지 0.55 wt%의 C, 0 내지 2 wt%의 Si 및 0 내지 25 wt%의 Ni, 나머지는 철이다. 상기 넓은 범위는 완전히 다른 성질을 갖는 상이한 강들을 포함하고, 특정 강을 선택하기 위한 기준들이 제시되어 있지 않고, 이러한 강들을 제조하기 위한 수단에 대하여 거의 정보가 없다.
EP-A 875 591은 생물체와 접촉하는 제품 생산용 재료로서 내부식성이며 실질적으로 니켈을 함유하지 않는 오스테나이트강 (실질적으로 5 내지 26 wt%의 Mn, 11 내지 24 wt%의 Cr, 2.5 내지 6 wt%의 Mo, 0.2 내지 2.0 wt%의 N, 0.1 내지 0.9 wt%의 C, 그리고 0.5 wt% 이하의 Ni, 나머지는 Fe을 포함한다)의 용도를 개시한다. 유사하게, DE-A-195 13 407은 생물체와 접촉하는 제품 생산용 재료로서 내부식성이며 실질적으로 니켈을 함유하지 않는 오스테나이트강의 용도를 개시한다. 이 강은 실질적으로 2 내지 26 wt%의 Mn, 11 내지 24 wt%의 Cr, 2.5 내지 10 wt%의 Mo, 0.55 내지 1.2 wt%의 N, 0.3 wt% 미만의 C 그리고 0.5 wt% 이하의 Ni, 나머지는 Fe를 포함한다. JP-A-07/150297 (Chemical Abstracts: Abstract No. 123:175994)는 10 내지 25 wt%의 Mn, 10 내지 25 wt%의 Cr, 5 내지 10 wt%의 Mo, 0.2 내지 1 wt%의 N, 0.05 내지 0.5 wt%의 C 그리고 0.5 wt% 이하의 Si, 나머지는 Fe로 구성되는 강을 개시하고 있으며 이것의 용도는 선박건조용이다. DE-A-196 07 828은 8 내지 15 wt%의 Mn, 13 내지 18 wt%의 Cr, 2.5 내지 6 wt%의 Mo, 0.55 내지 1.1 wt%의 N, 0.1 wt% 이하의 C 그리고 0.5 wt%이하의 Ni, 나머지는 Fe로 구성되는 강을 개시하고 있으며 이것의 용도는 여러가지 부품들, 특히 발전기 캡 링이다. 상기 문헌들에 개시된 강들의 경우에 높은 내부식성이 요구되는데 이는 종래의 합금 원소중 가장 비싼 몰리브덴을 비교적 대량으로 사용하여 달성한다.
DE-A-42 42 757은 실질적으로 21 내지 35 wt%의 Mn, 9 내지 20 wt%의 Cr, 0 내지 7 wt%의 Mo, 0.3 내지 0.7 wt%의 N, 0.015 wt% 이하의 C, 0.1 wt% 이하의 Ni, 0.5 wt% 이하의 Si, 0.02 wt% 이하의 P, 0.02 wt% 이하의 S 그리고 4 wt% 이하의 Cu, 나머지는 Fe를 포함하는 강의 생물체와 접촉하는 제품 생산용 재료로서의 용도를 제안한다. EP-A-422 360은 17 내지 20 wt%의 Mn, 16 내지 24 wt%의 Cr, 0 내지 3 wt%의 Mo, 0.5 내지 1.3 wt%의 N 그리고 0.20 wt% 이하의 C, 나머지는 Fe로 구성되는 강의 철도 차량 부품 생산용 용도를 개시하고 있다. EP-A-432 434는 17.5 내지 20 wt%의 Mn, 17.5 내지 20 wt%의  Cr, 0 내지 5 wt%의 Mo, 0.8 내지 1.2 wt%의 N, 0.12 wt% 이하의 C, 0.2 내지 1 wt%의 Si, 0.05 wt% 이하의 P, 0.015 wt% 이하의 S 그리고 3 wt% 이하의 Ni, 나머지는 Fe로 구성되는 강으로부터 연결 요소 (connecting element)를 제조하는 공정을 개시하고 있다. DE-A-25 18 452는 질소를 함유하지 않거나 적게 함유하고 있는 마스터 합금을 925 ℃ 이상의 온도에서 질화시킴으로써, 21 내지 45 wt%의 Mn, 10 내지 30 wt%의 Cr 그리고 0.85 내지 3 wt%의 N, 나머지로는 Fe를 포함하는 오스테나이트강을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 상기 문헌들에 개시된 강들의 몰리브덴 함량이 비교적 낮다고 하더라도, 그들의 망간 함량은 비교적 높고, 이것은 부식 특성에 역효과를 준다.
DE-A-24 47 318은 15 내지 45 wt%의 Mn, 10 내지 30 wt%의 Cr, 0.85 내지 3 wt%의 N, 1 wt% 이하의 C, 0 내지 2 wt%의 Si 그리고 3 개의 합금 성분들(1 내지 3 wt%의 Cu, 1 내지 4 wt%의 Ni 그리고 1 내지 5 wt%의 Mo) 중의 하나 이상을 포함하며(이 마지막으로 언급된 성분들의 합은 5 wt%이다) 나머지는 철인 오스테나이트강을 개시하고 있는데, 상기 합금 조성물은 추가적으로 구체적인 조건을 달성하여야 한다. 별법으로, 상기 합금은 21 wt% 이상의 비교적 높은 망간 함량을 갖는 경우에 Cu 및 Ni을 포함하지 않을 수 있다. 따라서 이 강에서, 만약 몰리브덴 또는 망간의 함량이 비교적 높은 것이 허용된다면, 및/또는 1 wt% 이상의 구리가 존재한다면 니켈이 없어도 된다.
EP-A-640 695는 11 내지 25 wt%의 Mn, 10 내지 20 wt%의 Cr, 1 wt% 이하의 Mo, 0.05 내지 0.55 wt%의 N, 0.01 wt% 이하의 C, 0.5 wt% 이하의 Ni 그리고 1 wt% 이하의 Si, 나머지는 Fe로 구성되는 강 및 그의 생물체의 피부와 접촉하는 일용품 제조 용도를 개시하고 있다. JP-A-07/157847은 9 내지 20 wt%의 Mn, 12 내지 20 wt%의 Cr, 1 내지 5 wt%의 Mo, 0.1 내지 0.5 wt%의 N, 0.01 내지 0.6 wt%의 C, 0.05 내지 2.0 wt%의 Si, 0.05 내지 4 wt%의 Cu, 나머지로는 Fe를 포함하는 강 및 그의 시계 상자(watch case) 제조 용도를 개시하고 있다. JP-A-06/116 683 (Chemical Abstracts: Abstract No. 121:138554)는 5 내지 23 wt%의 Mn, 13 내지 22 wt%의 Cr, 5 wt% 이하의 Mo, 0.2 내지 0.6 wt%의 N, 0.05 내지 0.2 wt%의 C, 0.1 wt% 이하의 In 그리고 15 wt% 이하의 Ni, 나머지로는 Fe를 포함하는 강을 개시하고 있다. 상기 문헌들에 개시된 강들은 비교적 적은(적어도 그들의 가능한 조합의 범위 내에서) 몰리브덴과 망간을 함유하고, 그들의 부식 안정성은 만족스럽지 못하다.
JP-A-61/227 154의 요약인 문헌[Patent Abstracts of Japan, vol. 011, No.069 (C407)]은, 0.2 내지 0.7 %의 C, 0.3 내지 2 %의 Si, 8 내지 25 %의 Mn, 5 % 이하의 Ni, 12 내지 30%의 Cr, 0.3 내지 2.5%의 Nb 그리고 0.005 내지 0.7%의 N, 나머지로는 철을 함유하는 내열성 주강(cast steel)을 개시하고 있으며, 이 내열성 주강은 공지된 강으로부터 니켈을 Nb 및 N으로 치환함으로써 유도된다. US-A-4,116,183은 철에 더하여 18.05 내지 22 wt%의 Cr, 6.0 내지 10.5 wt%의 Mn, 0.40 내지 1.10 wt%의 N, 0.08 wt% 이하의 S, 0.035 wt% 이하의 P, 0.9 wt% 이하의 Si 그리고 3 wt% 이하의 Cu를 함유하는 오스테나이트강을 개시한다.
본 발명은 저니켈 오스테나이트강, 특히 저니켈, 저몰리브덴, 저망간 및 저구리 오스테나이트강 및 그의 용도에 관한 것이다. 본 발명은 나아가 이러한 강으로 구성되는 제품들의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 하나의 목적은 저니켈, 바람직하게는 니켈을 함유하지 않는 오스테나이트강을 제공하는 것이다. 비용 문제를 고려할 경우, 상기 강은 다른 합금 원소를 비교적 소량 함유하여야 하는데, 특히 그것의 몰리브덴, 망간 및 구리의 함량이 낮아야 하고, 그럼에도 불구하고 우수한 재료 특성, 특히 높은 내부식성을 가져야 한다.
우리는 이러한 목적이 철 및 하기 성분들을 함유하는 저니켈 오스테나이트강에 의해 달성된다는 것을 발견하였다.
망간: 17.0 wt% 미만;
크롬: 21.0 wt% 초과, 26.0 wt% 이하;
몰리브덴: 1.50 wt% 미만;
질소: 0.70 wt% 초과, 1.70 wt% 이하; 그리고
탄소: 0.11 wt% 초과, 0.70 wt% 이하.
나아가 우리는 강으로부터 몰딩을 제조하는 방법을 발견하였다.
wt% 데이타는 제조된 강의 조성과 관련된다.
상기 신규 강은 니켈 함량이 낮은, 바람직하게는 니켈을 함유하지 않는 오스테나이트성, 내부식성 재료이고, 이는 용이하게 제조할 수 있고 가공할 수 있으며, 그리고 특히 몰리브덴 함량이 낮기 때문에 경제적이다.
상기 신규 강의 니켈 함량은 낮아서, 니켈이 첨가되더라도 단지 비교적 소량 또는 일반적으로 2 wt% 이하, 예를 들면 1 wt% 이하로 첨가된다. 상기 신규 강은 니켈을 함유하지 않는 것이 바람직하고 따라서 의도적으로 첨가되는 니켈은 없다 (니켈을 함유하지 않는 것은 결국 저니켈 함량의 특별한 경우이다). 니켈은 일반적으로 피할 수 없는 불순물로서 소량 또는 미량 존재하는데, 종종 철(iron) 또는 조 강(crude steel)을 얻기 위한 원료로서 일반적으로 강 부스러기(scrap)를 사용하기 때문이다. 일반적으로 니켈을 함유하지 않는 실시 양태에 있어서 상기 신규 강은 1.0 wt% 미만, 바람직하게는 0.5 wt% 미만, 특히 바람직하게는 0.3 wt% 미만의 니켈을 함유한다. 이렇게 니켈 함량이 낮은 강은 사람 또는 동물의 신체와 계속하여 접촉하더라도 니켈을 거의 방출하지 않아서 감작(sensitization) 또는 알레르기의 염려가 없다.
상기 신규 강은 17.0 wt% 미만, 바람직하게는 16 wt% 이하의 망간을 함유한다. 추가로 상기 강은 21.0 wt% 이상, 그리고 26.0 wt% 이하, 바람직하게는 23 wt% 이하의 크롬, 그리고 1.50 wt% 미만, 바람직하게는 1.4 wt% 이하의 몰리브덴을 함유한다. 상기 강의 질소 함량은 0.70 wt% 초과, 바람직하게는 0.82 wt% 이상,그리고 1.70 wt% 이하이고, 탄소 함량은 0.11 wt% 초과, 바람직하게는 0.15 wt% 이상, 예를 들면 0.17 wt% 이상이고, 0.70 wt% 이하이다. 이러한 합금 원소들은 실질적으로 고용체 형태로 존재하는데, 오스테나이트 격자 안에 원자 형태로 미세하게 나누어져 들어 있고, 탄화물, 질화물 또는 금속간 상(intermetallic phase)으로 되어 있지 않다.
특정 응용 분야에 대한 특정 성질을 개선하기 위해, 또는 강 생산에 있어서 종래의 첨가제로서 종종 사용되는 합금 원소들을 추가적으로 소량 첨가하는 것은 일반적으로 상기 신규 강의 재료 특성을 악화시키지 않는다. 특히, 상기 강은 4 wt% 미만, 예를 들면 2.5 wt% 미만, 바람직하게는 2 wt% 미만 그리고 특히 바람직하게는 1 wt% 이하, 예를 들면 0.5 wt%의 양의 구리를 함유할 수 있다. 상기 강은 또한 예를 들면 2 wt% 미만, 바람직하게는 1 wt% 이하의 양의 텅스텐 및 2 wt% 미만, 바람직하게는 1 wt% 이하의 양의 실리콘을 함유할 수 있다.
특히 선호되는 실시양태에서, 상기 강은 철, 피할 수 없는 불순물들 그리고 하기 성분들로 구성된다.
망간: 17.0 wt% 미만;
크롬: 21.0 wt% 초과, 26.0 wt% 이하;
몰리브덴: 1.50 wt% 미만;
질소: 0.70 wt% 초과, 1.70 wt% 이하; 그리고
탄소: 0.11 wt% 초과, 0.70 wt% 이하.
구리: 2.5 wt% 미만;
텅스텐: 2 wt% 미만;
실리콘: 2 wt% 미만.
상기 신규 강은 내부식성이 매우 높다. 상기 내부식성은 임계 균열(critical crevice) 부식 온도로 표현되며 하기 합금 원소들의 유효합 (effective sum)과 함께 증가한다:
유효합 = Cr + 3.3 Mo + 20 C + 20 N - 0.5 Mn,
여기서, 상기 원소 기호는 상기 강 중에서 그 원소의 wt%로 나타낸 함량이다. 상기 강의 내부식성이 중요한 응용 분야에서, 상기 강의 조성은 그의 다른 요구되는 물성(강도, 연성 등)에 의해 주어진 제한의 범위안에서 최적화되어 매우 높은 유효합을 얻는다. 이러한 상황에서, 망간 함량이 적고, 탄소와 질소 함량이 높고, 크롬 및 몰리브덴 함량이 적당한 것이 선호된다.
상기 신규 강을 포함하는 시편(workpieces)은 용도가 많다. (상기 신규 강은 하나의 객체이기 때문에 언제나 기하학적 형태를 가지며, 용어 "강" 및 "상기 강을 포함하는 시편 또는 제품"은 일반적으로 동일한 의미를 갖는다.)
상기 신규한 강을 포함하는 시편은 높은 내부식성 및/또는 강도가 요구되고 및/또는 니켈이 방출되어서는 안되는 경우에 특히 사용된다. 상기 신규한 강의 전형적인 사용 분야는 적어도 때때로 사람 또는 동물의 신체와 접촉하는 제품의 생산 분야이며 그 예로는 안경, 시계, 보석, 임플란트, 치과용 임플란트, 의복의 금속 부분(예: 벨트 패스너, 훅, 구멍(eye), 바늘, 안전 바늘, 침대 프레임, 난간, 손잡이, 가위, 식기류(cutlery) 및 의료 기구(예: 주사 바늘, 외과용 메스(scalpel) 또는 다른 외과용 기구)가 있다.
그러나, 상기 신규 강의 놀랍도록 높은 내부식성 및 강도로 인하여 니켈을 함유하지 않는다는 것이 약간의 역할을 하거나 또는 전혀 역할을 하지 못하는 응용 분야를 개척하였다. 상기 강은 예를 들면 빌딩 건축 및 도시 공학분야에서 사용되며, 예를 들면 강화철(reinforcing steel), 패스닝 요소, 앵커링(anchoring) 요소, 경첩(hinge), 바위 앵커, 부하를 지는 구조물, 정면(facade) 요소 또는 프리스트레싱(prestressing) 강이 있다. 상기 강은 또한 산업용 장치 제조용 재료로서 사용되는데, 예를 들면 오일 및 천연 가스 탐사 및 생산 분야의 장치 및 배관, 그리고 관련되는 해양 공학 분야 및 선박건조 분야, 또는 석유화학 산업 분야가 있다. 나아가, 상기 강은 운송 기술 재료로서 사용되는데, 예를 들면 수상, 육상 및 항공 운송 분야의 부품 또는 장치이다. 나아가, 기계 공학 및 공장 건설 분야에서 사용되는데, 예를 들면 발전소 기술 또는 전기 및 전자 장치가 있다. 상기 신규 강은 또한 견고한 신터드 몰딩(sintered molding)에서 견고한 재질에 대한 금속성 결합제 상으로서 사용된다.
상기 응용 분야들 중에서 몇몇 분야, 특히 강자성이 문제가 되지 않는 분야에 대해서는, 상기 신규 강을 단지 표면 층으로 적용하거나 생산하면 충분할 수 있다. 이렇게 하기 위한 방법은 공지되어 있는데, 예를 들면 시편을 상기 강으로 얇게 코팅하여 도금하는 방법, 또는 질소를 함유하지 않거나 상대적으로 질소 함량이 적은 마스터 합금을 포함하는 시편을 단지 부분적으로 질화시키는 방법이 있다.
상기 신규 강은 공지된 강 생산 방법, 예를 들면 압력을 가하지 않는 제련(pressureless smelting), 일렉트로슬래그 재제련(electroslag resmelting), 압력 일렉트로슬래그 재제련, 용융물 주입(pouring of the melt), 단조(forging) 고온 및/또는 저온 성형(forming), 분말 야금(powder metallurgy), 예를 들면, 압축 및 신터링, 또는 분말 사출(injection) 몰딩(이 둘은 균일한 신규 조성물 분말을 사용하거나 공지된 마스터 합금 기술을 사용하여 수행할 수 있다), 또는 필요한 경우에는(만약 상기 용융 야금 및 분말 야금 공정이 충분한 질소 분압하에서 수행되지 않았으면) 추가적으로 질소를 함유하지 않거나 질소 함량이 적은 마스터 합금을 질화시키는 방법이 있다. 탄화물, 질화물 및 금속간 상(intermetallic phase)의 형성은 공지된 방법으로 열처리하여 피하거나 제거할 수 있다. 특히 상기 신규 강을 포함하는 시편의 높은 강도는 용액 열처리 및 저온 성형에 의해 달성된다. 원한다면, 이어서 상기 시편을 담금질(tempered) 할 수 있다. 놀랍게도, 저온 성형은 균열 부식에 대한 저항성에 나쁜 영향을 주지 않는다.
상기 신규 강으로 구성되는 제품의 생산에 있어서 선호되는 방법은 분말 야금이다. 이러한 목적으로, 상기 신규 강을 포함하는 분말 또는 질소를 함유하지 않거나 질소 함유량이 비교적 적은 마스터 합금을 몰드 중에 예를 들면 압축에 의하여 도입하고, 몰드로부터 꺼내어 신터링한다. 만약 질소를 함유하지 않거나 질소 함유량이 적은 마스터 합금이 사용되는 경우에는 신터링하는 동안 또는 후속의 추가적인 공정 단계에서 상기 요구되는 질소 함량을 질화에 의해 달성한다.
상기 강 또는 그의 질소를 함유하지 않거나 질소 함유량이 비교적 적은 전구체를 균일한 합금의 형태로 사용하는 것이 절대적으로 필수적인 것은 아니다. 상기 강의 성분들 또는 그의 전구체의 성분들은 또한 상기 합금 원소들의 미분체 혼합물의 형태 또는 여러 합금들 및/또는 순수한 원소들의 혼합물의 형태로 존재할 수 있으며, 이로부터 상기 원하는 전체 조성물의 합금이 마스터 합금 기술에 의해 신터링 공정 동안 확산의 결과로 형성된다. 예를 들면, 순수한 철 분말 및 나머지 합금 원소들을 함유하는 합금 분말, 그리고 원한다면 철의 혼합물이 사용될 수 있다.
단순한 분말 야금 성형(shaping) 공정(예: 몰드에서 압축하는 것)의 실질적인 단점은, 그에 의해서 비교적 단순한 외형을 갖는 몰딩만 생산할 수 있다는 것이다. 복잡한 기하학적 형태를 갖는 몰딩을 생산하는 경우에 특히 적합한 다른 공지된 분말 야금 공정은 분말 사출 몰딩이다. 이러한 목적으로, 상기 강 분말, 즉 질소를 함유하지 않거나 질소 함유량이 비교적 적은 전구체는 열가소성체(thermoplastic)와 혼합되는데, 이것은 일반적으로 분말 사출 몰딩 기술에 있어서 결합제라고 지칭되며, 원한다면 추가로 열가소성 사출 몰딩 재료(원료)를 형성한다.
열가소성 사출 몰딩 재료는 열가소성체의 가공 분야로부터 공지된 사출 몰딩 기술을 사용하여 몰드 안에서 사출 몰딩되고, 이어서 상기 열가소성 분말 사출 몰딩 결합제를 상기 사출 몰딩된 압분체(green compact)로부터 꺼내고, 이러한 결합제가 없는 상기 브라운 컴팩트(brown compact)를 신터링하여 최종 신터링된 몰딩을 얻고, 원한다면 질소 함유 노(furnace) 대기에서 열처리에 의한 질화를 하여 원하는 질소 함량을 달성한다. 바람직하게는, 상기 질소 함량은 신터링하는 동안 또는그 직전 또는 직후에, 상기 신터링된 몰딩을 신터링 노에서 바로 꺼내지 않고, 질화하거나 신터링 온도 또는 질화 온도 이하에서 냉각시켜서 달성된다. 이러한 방법에 있어서 중요한 문제는 상기 결합제 제거 문제인데, 이것은 일반적으로 열가소성체의 열분해에 의해 열적으로 달성되고, 균열들이 종종 상기 시편에 형성된다. 따라서 촉매를 사용하여 낮은 온도에서 제거할 수 있는 열가소성체를 사용하는 것이 유리하다.
상기 신규 강의 제조 및 처리에 적합한 금속 분말 사출 몰딩 공정과 이러한 목적에 맞는 원료는 당업자에게 공지되어 있다. 예를 들면, EP-A 413 231은 촉매적 결합제 제거 방법을 기술하고 있고, EP-A 465 940 및 EP-A 446 708은 상기 금속 몰딩 제조 원료를 개시하고 있다. 문헌들[W. -F. Bahre, P. J. Uggowitzer and M. O. Speidel: "Competitive Advantages by Near-Net-Shape-Manufacturing"(Editor H. -D. Kunze), Deutsche Gesellschaft fur Metallurgie, Frankfurt, 1997 (ISBN 3-88355-246-1), and H. Wohlfromm, M. Bloeacher, D. Weinand, E. -M. Langer and M. Schwarz: "Novel Materials in Metal Injection Molding", Proceedings of PIM-97 - 1st European Symposium on Powder Injection Moulding, Munich Trade Fair Centre, Munich, Germany, October 15-16, 1997, European Powder Metallurgy Association 1997, (ISBN 1-899072-05-5)]은 신터링 공정 동안 질화하여 니켈을 함유하지 않고 질소를 함유하는 강을 제조하기 위한 분말 사출 몰딩 방법을 기술하고 있다. 국제 특허 출원 PCT/EP/99/09136 (국제 출원일 1999. 11. 25 / 우선권 주장 출원 DE 19855422.2 출원일 1998. 12. 1)은 견고한물질들의 금속성 결합제 상으로서 니켈을 함유하지 않는 오스테나이트강을 포함하는 견고한 신터링된 몰딩을 제조하기 위한 공정을 기술하고 있다.
상기 분말 사출 몰딩 공정은 종래의 분말 야금 공정(예: 압축 및 신터링)과 후속의 추가적인 단계, 즉, 성형에 사용되는 상기 열가소성 분말 사출 몰딩 결합제의 제거 단계의 방법에서 절차가 다르다. 그러나, 모든 분말 야금 공정에서 신터링 및 질화는 같은 방법으로 수행된다.
상기 신규 강, 그의 전구체 또는 그의 성분은 미세 분말 형태로 사용된다. 사용되는 평균 입자 사이즈는 보통 100 ㎛ 미만, 바람직하게는 50 ㎛ 미만, 특히 바람직하게는 20 ㎛ 미만이고 일반적으로 0.1 ㎛를 초과한다. 이러한 금속 분말들은 상업적으로 입수할 수 있거나 임의의 공지된 방법, 예를 들면 카르보닐 분해 또는 물 또는 기체 원자화에 의해 제조할 수 있다.
상기 분말 사출 몰딩 공정을 수행하기 위하여, 상기 신규 강, 그의 전구체 또는 그의 성분들은 분말 사출 몰딩 결합제인 열가소성, 비금속 재료와 혼합되고, 상기 분말 사출 몰딩 재료는 이렇게 생산된다. 사출 몰딩 재료의 생산을 위한 적절한 열가소성체는 공지되어 있다. 일반적으로, 폴리올레핀(예: 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌), 또는 폴리에테르(예: 폴리에틸렌 옥사이드(폴리에틸렌 글리콜))와 같은 열가소성체가 사용된다. 압분체로부터 촉매적으로 비교적 저온에서 제거될 수 있는 이러한 열가소성체를 사용하는 것이 선호된다. 열가소성체의 기재로서 바람직하게는 상기 폴리에스테르 플라스틱을 사용하고, 특히 바람직하게는, 폴리옥시메틸렌(POM, 파라포름알데히드, 파랄데히드)을 사용한다. 원한다면, 사출 몰딩 재료의 가공 특성을 개선하기 위한 보조제를 후자, 예를 들면 분산제와 혼합한다. 사출 몰딩 및 촉매적 결합제 제거에 의한 제조 및 가공을 위한 필적할 만한 열가소성 재료 및 방법은 공지되어 있고, 문헌[EP-A 413 231, EP-A 446 708, EP-A 444 475, EP-A 800 882]에 기술되어 있고 특히 본원에 참고로 명시적으로 포함되어 있는 EP-A 465 940 및 그의 미국 대응 특허인 US 5,362,791에 기술되어 있다.
선호되는 신규 사출 몰딩 재료는 하기로 구성된다:
a) 청구범위 제1항, 제2항 또는 제3항에서 정의된 강, 또는 상기 강의 질소를 함유하지 않거나 함유량이 상대적으로 적은 전구체 또는 상기 강의 성분들 또는 그의 전구체의 혼합물 (평균 입자 사이크가 0.1 ㎛이고, 100 ㎛ 이하이고, 바람직하게는 50 ㎛ 이하이고, 특히 바람직하게는 20 ㎛이하인 분말)을 40 내지 70 vol%;
b) 상기 분말 a)의 열가소성 결합제로서 하기의 혼합물 30 내지 60 vol%
b1) 폴리옥시메틸렌 단일중합체 또는 공중합체 50 내지 100 wt%
b2) b1)과 섞이지 않고, 잔류물을 남기지 않고 열적으로 제거될 수 있는 중합체 또는 이러한 중합체들의 혼합물 0 내지 50 wt%; 그리고
c) 분산제 0 내지 5 vol%.
물론 성분들의 합은 100 vol%이다.
상기 폴리옥시메틸렌 단일중합체 및 공중합체 그리고 그들의 제조 방법은 당업자에게 공지되어 있으며 문헌에 기술되어 있다. 상기 단일중합체들은 보통 포름알데히드 또는 트리옥산을 중합반응(일반적으로 촉매를 사용하는 중합반응)시켜서 제조한다. 폴리옥시메틸렌 공중합체를 제조하기 위해서는 중합반응에 있어서 포름알데히드 및/또는 트리옥산과 함께 공단량체로서 시클릭 에테르 또는 시클릭 에테르의 혼합물을 편리하게 사용하여 배열 단위가 -OCH2인 상기 폴리옥시메틸렌 사슬에, 두 개의 산소 원자 사이에 한 개 이상의 탄소 원자가 배치되는 단위들이 끼어들게 된다. 공단량체로서 적합한 시클릭 에테르의 예로는 에틸렌 옥사이드, 1,2-프로필렌 옥사이드, 1,2-부틸렌 옥사이드, 1,3-디옥산, 1,3-디옥솔란, 디옥세판, 선형 올리고포르말 및 폴리포르말(예: 폴리디옥솔란 또는 폴리디옥세판) 그리고 옥시메틸렌 3중 공중합체(terpolymer)가 있다.
적절한 b2) 성분은 원칙적으로 폴리옥시메틸렌 단일중합체 또는 공중합체인 b1)과 섞이지 않는 중합체이다. 이러한 중합체 및 그의 제조 방법은 당업자에게 공지되어 있고 문헌에 기술되어 있다.
이러한 유형의 선호되는 중합체들은 폴리올레핀, 비닐아로마틱 중합체, 지방족 C1-C8-카르복실산의 비닐 에스테르 중합체, 알킬기에 1 내지 8 개의 탄소 원자를 갖는 비닐 알킬 에테르 중합체 또는 메타크릴레이트 또는 이의 혼합물로부터 유도된 단위를 70 wt% 이상 갖는 메타크릴레이트 중합체가 있다.
적절한 폴리올레핀은 예를 들면, 2 내지 8, 특히, 2, 3 또는 4 개의 탄소 원자들의 올리펜의 중합체 또는 공중합체이다. 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 및 이들의 공중합체가 특히 선호된다. 이러한 중합체들은 대량 생산된 제품이거나 널리 사용되는 상업 제품이고 따라서 당업자에게 공지되어 있다. 적절한 비닐아로마틱 중합체들은 예를 들면 폴리스티렌 및 폴리-a-메틸스티렌 그리고 공단량체로서 아크릴레이트, 아크릴로니트릴 및 메타크릴로니트릴로 구성되는 군이 30 wt% 이하인 이들의 공중합체이다. 이러한 중합체들 또한 전통적인 상업 제품이다. 지방족 C1-C8-카르복실산의 비닐 에스테르의 적합한 중합체는 예를 들면, 폴리비닐 아세테이트 또는 폴리비닐 프로피오네이트이고, C1-C8-비닐 알킬 에테르의 적합한 중합체는 예를 들면, 폴리비닐 메틸 에테르 및 폴리비닐 에틸 에테르이다. 예를 들면, 단량체 단위로서 C1-C14-알콜의 메타크릴레이트, 특히 메틸 메타크릴레이트 및/또는 에틸 메타크릴레이트를 70 wt% 이상 갖는 공중합체를, 메타크릴레이트로부터 유도되는 단위를 70 wt% 이상 갖는 메타크릴레이트 중합체로서 사용한다. 예를 들면, 0 내지 30, 바람직하게는 0 내지 20 wt%의 아크릴레이트, 바람직하게는 메틸 아크릴레이트 및/또는 에틸 아크릴레이트를 다른 공단량체로서 사용할 수 있다.
성분 c)는 분산제이다. 분산제는 널리 사용되며 당업자에게 공지되어 있다. 일반적으로 상기 사출 몰딩 재료의 균질성을 개선하는 임의의 분산제를 사용할 수 있다. 선호되는 분산제들은 평균 분자량이 200 내지 400인 올리고머성 폴리에틸렌 옥사이드, 스테아르산, 히드록시스테아르산, 지방 알콜, 지방 알콜 술포네이트 및 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드의 블럭 공중합체이다. 분산 성질을 갖는 상이한 물질의 혼합물도 분산제로서 사용할 수 있다.
상기 금속 분말(상기 열가소성 결합제 그리고 원한다면 상기 보조제들과 혼합한 후에 분말 사출 몰딩 공정에서)은 성형 기구, 예를 들어 프레스를 사용하여 그의 최종 기하학적 형태에 매우 근접한 주형(form) 속으로 도입되는데, 최종 신터링된 몰딩의, 비용이 많이 드는 후속 공정을 피하기 위함이다. 신터링 과정 동안에 시편이 수축하는 것이 알려져 있으며, 이는 보통 신터링 하기 전에 몰딩의 치수를 그에 상응하게 크게 하여 해결한다.
상기 분말 사출 몰딩 원료의 몰딩은 종래의 사출 몰딩 기계를 사용하여 종래의 방식으로 수행한다. 상기 몰딩은 종래의 방식(예: 열분해)의 열가소성 분말 사출 몰딩 결합제가 없다. 상기 결합제는, 기체상태의 산을 함유하는 대기를 사용하여 알려진 방식으로 상기 압분체를 열처리함으로써 상기 선호되는 신규 사출 몰딩 재료로부터 촉매적으로 제거하는 것이 바람직하다. 이 대기는 충분한 증기압을 갖는 산을 증발시켜서, 편리하게는 캐리어 가스(특히, 질소)를 산(유리하게는 질산) 저장 용기에 통과시켜서 제조하고, 결합제를 제거하기 위하여 이 산-함유 기체를 노 안으로 통과시킨다. 결합제를 제거하기 위한 노 내의 최적 산 농도는 원하는 강 조성 및 시편의 치수에 의존하며, 각 경우에 정해진 실험에 의해 결정된다. 일반적으로 이러한 대기 중에서 10 분 내지 24 시간에 걸쳐서 20 내지 180 ℃에서 처리하면 결합제 제거에 충분하다. 결합제를 제거한 후, 존재하는 열가소성 결합제 및/또는 보조제 잔류물을 신터링 온도까지 가열하여 열분해시켜서 완전히 제거한다.
성형(그리고, 상기 사출 몰딩 공정에서 후속의 결합제 제거 과정) 후, 상기 몰딩은 신터링 노에서 신터링되어 신터링된 몰딩을 얻게되고, 질소를 함유하지 않거나 함량이 적은 상기 신규 강의 전구체를 사용한 경우에는, 질화시켜서 원하는 질소 함량에 도달하게 한다.
신터링 및 필요한 경우에는 질화에 최적인 노 대기의 조성 및 최적 온도 프로그램은, 사용된 강 또는 생산될 강 또는 그의 전구체의 정확한 화학 조성, 특히 그의 질소 용해 능력 및 사용되는 분말의 입자 사이즈에 의존한다. 일반적으로 상기 노 대기에 있어서 질소 분압의 증가 및 온도의 감소는 강의 높은 질소 함량과 직결된다. 그러나 온도 감소는 신터링 공정의 속도를 감소시킬 뿐만 아니라 질소가 상기 강 내로 확산하는 속도를 감소시키기 때문에, 신터링 공정 및/또는 질화 공정은 따라서 저온에서 더 오래걸린다. 균일하고 밀집한 신터링된 몰딩에서 구체적으로 원하는 질소 함량을 달성하기 위해 최적인, 노 온도, 특히 질소 분압, 온도 및 신터링 및/또는 질화 공정의 지속 시간의 조합은 각 경우에 몇가지 기본적인 실험을 통하여 쉽게 결정할 수 있다. 이러한 신터링 공정은 예를 들면 Baehre 등의 문헌 및 Wohlfromm 등의 문헌에 기술되어 있다. 이 두 문헌은 명시적으로 본원에 참고로 포함되어 있다.
보통, 노 대기 중의 질소 분압은 0.1 bar 이상, 바람직하게는 0.25 bar이다. 이러한 질소 분압은 일반적으로 2 bar 이하이고, 바람직하게는 1 bar 이하이다. 상기 노 대기는 순수한 질소 또는 불활성 기체들(예: 알곤) 및/또는 반응성 기체들(예: 질소)로 구성될 수 있다. 일반적으로, 노 대기로서 질소 및 수소의 혼합물을 사용하는 것이 유리한데, 문제가 될 수 있는 금속 산화물성 불순물을 제거하기 위함이다. 수소가 존재하는 경우, 그 함량은 일반적으로 5 vol% 이상, 바람직하게는 15 vol% 이상이고 일반적으로, 50 vol% 이하이고, 바람직하게는 30 vol% 이하이다. 원한다면 이 노 대기는 추가적으로 불활성 기체들, 예를 들면 알곤을포함할 수 있다. 상기 노 대기는 본질적으로 건조한 것이 바람직하고, 일반적으로 이슬점이 -40 ℃이면 이러한 목적으로 충분하다.
신터링 및/또는 질화 노 안의 (절대) 압력은 보통 100 mbar 이상, 바람직하게는 250 mbar 이상이다. 나아가 일반적으로 2.5 bar 이하, 바람직하게는 2 bar 이하이다. 대기압을 채택하는 것이 특히 바람직하다.
신터링 및/또는 질화 온도는 일반적으로 1000 ℃ 이상, 바람직하게는 1050 ℃ 이상, 특히 바람직하게는 1100 ℃ 이상이다. 나아가, 일반적으로 1450 ℃ 이하, 바람직하게는 1400 ℃ 이하, 특히 바람직하게는 1350 ℃ 이하이다. 상기 온도는 신터링 및/또는 질화 공정 동안 변할 수 있는데, 예를 들면 우선 상기 시편을 고온에서 완전히 또는 실질적으로 밀집-신터링하고, 이어서 저온에서 원하는 질소 함량을 달성한다.
최적의 가열 속도는 몇가지 실험에 의해 쉽게 결정되고, 보통은 분당 1 ℃ 이상, 바람직하게는 2 ℃ 이상, 특히 바람직하게는 3 ℃ 이상이다. 경제적인 이유로, 매우 높은 가열 속도가 일반적으로 바람직한데 신터링 및/또는 질화의 품질에 대하여 역효과를 피하기 위함이고, 단 가열 속도는 일반적으로 분당 20 ℃ 미만이다. 특정 조건에서는, 신터링 및/또는 질화 온도까지 가열하는 동안 신터링 및/또는 질화 온도 미만의 온도에서 대기 시간을 유지하는 것이 유리한데, 예를 들면 500 내지 700 ℃의 온도(예: 600 ℃)를 30 분 내지 2 시간(예: 1 시간) 동안 유지한다.
신터링 및/또는 질화의 지속 시간, 즉 신터링 및/또는 질화 온도에서 유지하는 시간은, 일반적으로 상기 신터링 몰딩이 충분히 밀집-신터링되고, 동시에 충분히 균질하게 질화되도록 결정된다. 종래의 신터링 및/또는 질화 온도, 질소 분압 및 몰딩 사이즈의 경우에, 신터링 및/또는 질화의 지속 시간은 일반적으로 30 분 이상, 바람직하게는 60 분 이상이다. 신터링 및/또는 질화 공정의 이러한 지속 시간은 생산 속도를 결정하는 역할을 하고, 이러한 이유 때문에 신터링 및/또는 질화는 신터링 및/또는 질화 공정이 불만족스럽게 오랜 시간이 걸리지 않도록 수행하는 것이 경제적인 관점에서 바람직하다. 일반적으로, 신터링 및 질화 공정(가열 및 냉각 단계(phase)를 제외하고) 10 시간 이내에 끝마칠 수 있다.
신터링 및/또는 질화 공정은 신터링된 몰딩을 냉각시킴으로써 종료된다. 강의 조성에 따라서, 고온상(phase)을 얻기 위하여 또는 강의 성분들의 분리를 막기 위하여 특정의 냉각 절차(예: 급속 냉각)가 필요할 수 있다. 일반적으로, 생산 속도를 높이기 위하여 냉각 속도를 빠르게 하는 것이 경제적인 이유에서 바람직하다. 상기 냉각 속도의 상한선은 과도하게 빠른 냉각 속도로 인하여 결함(예: 파손, 균열 또는 변형)이 있는 신터링된 몰딩이 경제적으로 만족스럽지 못할 정도의 양으로 생산되는 때에 도달한다. 따라서, 최적의 냉각 속도는 몇가지 실험에서 쉽게 결정된다. 일반적으로 분당 100 ℃ 이상, 바람직하게는 200 ℃ 이상의 냉각 속도가 바람직하다. 상기 신터링된 몰딩은 예를 들면 찬물 또는 찬 오일 중에서 급냉시킬 수 있다.
신터링 및/또는 질화시킨 후, 임의의 원하는 후처리(예: 용액 열처리 및 물 또는 오일 중의 급냉 또는 신터링된 몰딩의 고온의 이소스타틱 압축)를 수행할 수있다. 바람직하게는 상기 신터링된 몰딩을 용액 열처리하는데, 5 분 이상, 바람직하게는 10 분 이상 그리고 2 시간 이하, 바람직하게는 1 시간 이하, 1000 ℃ 이상, 바람직하게는 1100 ℃ 이상, 그리고 1250 ℃ 이하, 바람직하게는 1200 ℃ 이하, 불활성 기체(예: 질소 및/또는 알곤) 하에서 열처리하고, 이어서 급냉시킨다(예를 들면 냉수 중에서).
실시예 1
임계 균열 부식 온도를 하기 제한내의 여러 조성의 22 개의 강에 대하여 측정하였다.
망간: 17.0 wt% 미만;
크롬: 21.0 wt% 초과, 26.0 wt% 이하;
몰리브덴: 1.50 wt% 미만;
질소: 0.70 wt% 초과, 1.70 wt% 이하; 그리고
탄소: 0.11 wt% 초과, 0.70 wt% 이하;
나머지는 철과 피할 수 없는 불순물들.
상기 온도는 국소 부식에 대한 내성의 척도이다. 도면에 상기 테스트된 강의 유효합에 대하여 실험 결과를 속이 빈 원으로 도시하였다.
유효 합 = Cr + 3.3 Mo + 20 C + 20 N - 0.5 Mn,
여기서, 상기 원소 기호는 상기 강 중에서 그 원소의 wt%로 나타낸 함량이다. 비교예로서, 상기 언급된 강과 몰리브덴 함량이 2.5 wt%라는 점에서 다른 강에 대해서 얻어진 결과를 속이 찬 원으로 도시하였다.
비교해 보면, 매우 낮은 몰리브덴 함량에도 불구하고, 상기 신규 강은 놀랍게도 고가의 몰리브덴을 실질적으로 높은 함량 포함하는 강과 대등한 정도의 내부식성(높은 임계 균열 부식 온도)을 갖는다.
실시예 2
23 wt%의 크롬, 16 wt%의 망간, 1.4 wt%의 몰리브덴, 0.17 wt%의 탄소 및 0.82 wt%의 질소, 나머지는 철로 구성되는 강의 10 kg 뱃치를 진공 유도(induction) 노에서 0.8 bar 질소 압력에서 제련하고 주조하였다. 단조하고, 1100 ℃에서 용액 열처리하고 급냉시킨 후, 상기 강은 균일한 오스테나이트 구조를 가졌다. 이 상태에서, 550 MPa의 항복점을 가졌다. 72 % 단면적 감소가 일어나는 저온 성형 후, 상기 강의 항복점은 2480 MPa이 되었고, 이어서 500 ℃에서 1 시간 동안 담금질하여 항복점은 2670 MPa이 되었다.
실시예 3
실시예 2를 반복했는데, 단 급냉시킨 후, 92 % 단면적 감소가 일어나는 저온 성형을 하고, 이어서 담금질하였다. 이렇게 하여 3100 MPa라는 극히 높은 항복점에 도달하였다.
상기 실시예들은 상기 신규 강이 내부식성이 있을 뿐만 아니라 놀랍게 높은 강도를 갖는다는 것을 보여준다.

Claims (18)

  1. 철 그리고 하기 성분들로 구성되는 저-니켈 오스테나이트강:
    망간: 17.0 wt% 미만;
    크롬: 21.0 wt% 초과, 26.0 wt% 이하;
    몰리브덴: 1.50 wt% 미만;
    질소: 0.70 wt% 초과, 1.70 wt% 이하; 그리고
    탄소: 0.11 wt% 초과, 0.70 wt% 이하.
  2. 제1항에 있어서, 추가적으로 하기 성분들을 포함하는 강:
    구리: 2.5 wt% 미만;
    텅스텐: 2 wt% 미만; 및/또는
    실리콘: 2 wt% 미만.
  3. 제2항에 있어서 철, 피할 수 없는 불순물들 그리고 하기 성분들로 구성되는 강:
    망간: 17.0 wt% 미만;
    크롬: 21.0 wt% 초과, 26.0 wt% 이하;
    몰리브덴: 1.50 wt% 미만;
    질소: 0.70 wt% 초과, 1.70 wt% 이하; 그리고
    탄소: 0.11 wt% 초과, 0.70 wt% 이하.
    구리: 2.5 wt% 미만;
    텅스텐: 2 wt% 미만;
    실리콘: 2 wt% 미만.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항에서 정의된 강, 질소를 함유하지 않거나 상대적으로 적게 함유하는, 상기 강의 전구체 또는 상기 강의 성분들의 혼합물 또는 상기 강의 전구체의 성분들의 혼합물(분말 형태로서) 그리고 열가소성 결합제를 포함하는 분말 사출 몰딩 재료.
  5. 제4항에 있어서 하기로 구성되는 분말 사출 몰딩 재료:
    a) 청구범위 제1항, 제2항 또는 제3항에서 정의된 강, 상기 강의 질소를 함유하지 않거나 함유량이 상대적으로 적은 전구체 또는 상기 강의 성분들의 혼합물 또는 그의 전구체의 혼합물 (평균 입자 사이크가 0.1 ㎛ 이상이고, 100 ㎛ 이하이고, 바람직하게는 50 ㎛ 이하이고, 특히 바람직하게는 20 ㎛이하인 분말 형태)을 40 내지 70 vol%;
    b) 상기 분말 a)의 열가소성 결합제로서 하기의 혼합물 30 내지 60 vol%
    b1) 폴리옥시메틸렌 단일중합체 또는 공중합체 50 내지 100 wt%
    b2) b1)과 섞이지 않고, 잔류물을 남기지 않고 열적으로 제거될 수 있는 중합체 또는 이러한 중합체들의 혼합물 0 내지 50 wt%; 그리고
    c) 분산제 0 내지 5 vol%.
  6. 제4항 또는 제5항에서 정의된 사출 몰딩 재료를 사출 몰딩하는 단계, 결합제를 제거하는 단계 및 신터링하는 단계를 포함하는, 제1항, 제2항 또는 제3항의 강으로부터 몰딩을 생산하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 결합제가 촉매적으로 제거되는 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 강의 질소 함량이 신터링하는 동안 또는 그 후에 질화하여(nitriding) 달성되는 방법.
  9. 제1항, 제2항 또는 제3항에서 정의된 강의 적어도 때때로 사람 또는 동물의 신체와 접촉하는 제품의 재료로서의 용도.
  10. 제1항, 제2항 또는 제3항에서 정의된 강의 빌딩 건축 또는 도시 공학 분야에서의 용도.
  11. 제1항, 제2항 또는 제3항에서 정의된 강의 산업적 장치의 제조 용도.
  12. 제1항, 제2항 또는 제3항에서 정의된 강의 운송 기술 분야의 재료로서의 용도.
  13. 제1항, 제2항 또는 제3항에서 정의된 강의 기계 공학 및 공장 건설 분야의 재료로서의 용도.
  14. 제2항에서 정의된 강(단 구리 함량이 4 wt% 미만임)의 적어도 때때로 사람 또는 동물의 신체와 접촉하는 제품의 재료로서의 용도.
  15. 제2항에서 정의된 강(단 구리 함량이 4 wt% 미만임)의 빌딩 건축 또는 도시 공학 분야에서의 용도.
  16. 제2항에서 정의된 강(단 구리 함량이 4 wt% 미만임)의 산업적 장치의 제조 용도.
  17. 제2항에서 정의된 강(단 구리 함량이 4 wt% 미만임)의 운송 기술 분야의 재료로서의 용도.
  18. 제1항, 제2항 또는 제3항에서 정의된 강(단 구리 함량이 4 wt% 미만임)의 기계 공학 및 공장 건설 분야의 재료로서의 용도.
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