KR20020040434A - 박판 피로특성 및 성형성이 우수한 오스테나이트계스테인리스강 - Google Patents

박판 피로특성 및 성형성이 우수한 오스테나이트계스테인리스강 Download PDF

Info

Publication number
KR20020040434A
KR20020040434A KR1020000070478A KR20000070478A KR20020040434A KR 20020040434 A KR20020040434 A KR 20020040434A KR 1020000070478 A KR1020000070478 A KR 1020000070478A KR 20000070478 A KR20000070478 A KR 20000070478A KR 20020040434 A KR20020040434 A KR 20020040434A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
less
fatigue
austenitic stainless
stainless steel
formability
Prior art date
Application number
KR1020000070478A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100467714B1 (ko
Inventor
유도열
김광욱
최영호
Original Assignee
이구택
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이구택, 주식회사 포스코 filed Critical 이구택
Priority to KR10-2000-0070478A priority Critical patent/KR100467714B1/ko
Publication of KR20020040434A publication Critical patent/KR20020040434A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100467714B1 publication Critical patent/KR100467714B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

본 발명은 박판 피로특성 및 성형성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강에 관한 것으로, 중량 %로 C;0.08% 이하, Si:1.5% 이하 , Mn:2% 이하, P:0.035 이하, S:0.03 이하, Cr:15 ~ 20%, Mo :0.5% 이하, N:0.08% 이하, Cu:0.6% 이하, Ni:7.5 ~ 8.5%, Ti:0.15%이하, Al :0.02% 이하, 나머지 Fe 및 불가피하게 첨가되는 불순물로 조성되고, 오스테나이트상의 안정도 지수인 Md30(℃)= 551-462(C%+N%)-9.2Si%-8.1Mn%-13.7Cr%- 29(Ni%+Cu%)-18.5Mo% -68Nb%-1.42(ASTM 결정입도 번호-8.0)가 -10℃ ∼ 5 ℃ 범위로 조절되는 것을 특징으로 하는 피로특성 및 성형성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강을 요지로 한다. 본 발명에 의하면 상온 및 저온에서 기존의 강보다 피로특성이 우수하며, 특히 고 사이클 피로특성이 매우 우수한 효과를 가진다.

Description

박판 피로특성 및 성형성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강{austenitic stainless steel with good formability and good properties of fatigue}
본 발명은 박판 피로특성 및 성형성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강에 관한 것으로, 특히 성형성 및 상온, 저온에서의 피로특성을 현저히 개선한 오스테나이트계 스테인레스강에 관한 것이다.
일반적으로 육상 액화천연가스 탱크의 멤브레인(membrane)에 사용되는 스테인리스 냉연강판 소재(1.2, 2.0mmt)로 멤브레인을 성형후 용접하여 탱크 제작시 멤브레인 성형품의 굴곡(corrugation) 부위는 액화천연가스(-162oC) 충전, 배출시 온도변화에 의한 열팽창과 수축에 과 액화천연가스 하중에 의해 반복적인 변형이 일어나는 굽힘피로를 받고, 직선부는 편진 인장 피로를 받기 때문에 피로파단이 일어날 위험이 높다. 따라서 육상 액화천연가스 탱크의 멤브레인(membrane)에 사용되는 STS 냉연강판 소재는 멤브레인 성형을 위한 성형성, 상온 및 저온에서 굽힘 피로및 편진 인장 피로 특성이 중요하다.
종래, 본 발명의 용도에는 9%Ni강 후물재, 36%Ni강인 인바, Al 합금 및 오스테나이계 스테인리스강이 사용되어 왔다. 이중 스테인리스강은 성형 및 용접이 비교적 용이한 이점 때문에 최근에 사용실적이 증가되는 추세이다.
그러나 시설물의 안전성을 고려하여 을력 및 변형을 해석하여 각 탱크의 스테인리스 멤브레인을 설계하여 성형하는 경우 파단이 발생하고, 또한 멤브레인의 상온 및 저온 피로 파괴에 대한 충분한 대책이 필요하다. 따라서 소재의 성형성 및 피로특성의 개선이 요구되고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래의 제안들중 일본 특개평56-119761에서는 LNG 배관용 오스테나이트계 스테인리스강의 용접성, 용접부 인성 및 피로특성을 개선시키는 방법에 관한 것이 공개되어 있으나, LNG 멤브레인용 소재의 성형성 및 피로특성을 동시에 개선시키는 기술은 알려진 바 없으며 이에 대한 개선이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 요망을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 오스테나이트계 스테인리스강의 성형성 및 피로특성을 향상시키기 위하여 실험을 행하고 그 결과를 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로, 본 발명은 오스테나이트계 스테인리스강에서 성형성 및 피로특성을 개선하고자 오스테나이트 안정화도를 일정한 값이 갖도록 오스테나이트계 스테인리스강의 합금성분계 범위를 설정하여 제조함으로써 성형성 및 피로수명을 개선시킬 수 있는 오스테나이트계 스테인리스강을 제조하는 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
도 1은 성형한계(FLD) 평가 결과를 나타낸 그래프도.
이하 본 발명은 도면을 첨부하여 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 오스테나이계 스테인리스강에 있어서,
중량 %로 C;0.08% 이하, Si:1.5% 이하 , Mn:2% 이하, P:0.035 이하, S:0.03 이하, Cr:15 ~ 20%, Mo :0.5% 이하, N:0.08% 이하, Cu:0.6% 이하, Ni:7.5~ 8.5 % 이하, Ti:0.15%이하, Al :0.02% 이하, 나머지 Fe 및 불가피하게 첨가되는 불순물로 조성되고, 오스테나이트상의 안정도 지수인 Md30(oC)가 -10 ~ 5(oC) 범위로 조정하는 조건으로 성분설계하면 성형성 및 박판 피로특성이 동시에 우수하고, Ni 첨가량이 적어 경제적인 오스테나이트계 스테인리스강을 제조하는 방법에 관한 것이다. 여기서 지수 Md30(oC)= 551-462(C%+N%)-9.2Si%-8.1Mn%-13.7Cr%-29(Ni%+Cu%)-18.5Mo% -68Nb%-1.42(ASTM 결정입도 번호-8.0)와 같다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 강을 상기와 같이 조성함이 바람직하며 그 이유는 다음과 같다.
상기 C 및 N는 탄질화물 형성원소로 침입형으로 존재하면 강도를 높아지고, 내식성 및 성형성을 저하시키기 때문에 낮게 유지할수록 바람직하므로 그 함량은 C의 경우는 0.08% 이하, N은 0.08% 이하로 한정한다.
Si는 페라이트 형성원소로 함량 증가시 페라이트 상의 안정성이 높아지게 되고 내산화성이 향상되나 1.5% 이상 첨가하면 경도, 항복강도, 인장강도를 높이고 연신율을 저하시키기 때문에 성형성에 불리하여 1.5% 이하로 한정한다.
Mn은 함량이 높아지면 MnS를 용출하여 내공식성을 저하시키기 때문에 2% 이하로 한정한다.
P 및 S는 MnS등 개재물을 형성하여 내식성 및 열간가공성을 저해하므로 가능한 낮게 관리하는 것이 좋기 때문에 P :0.035% 이하, S : 0.03% 이하로 한정한다.
Cr은 함량이 15% 이하로 너무 낮으면 내식성이 저하하고 함량이 너무 높아지면 내식성은 향상이 되나 20% 이상이면 강도가 높아지고 연신율이 낮아져서 성형성이 저하하기 때문에 그 함량은 15 ~ 20%로 한정한다.
Mo는 내식성을 현저하게 향상시키지만 강도를 높여 성형성이 나빠진다. 따라서 내식성 및 성형성을 고려하여 Mo 함량을 0.5% 이하로 한정한다.
Ti 는 C, N과 결합하여 탄질화물을 형성하여 Cr 탄화물의 석출을 억제하여 내식성을 향상시키고, 열간압연시 결정입계 산화를 방지하여 열간가공성을 개선시킨다. 그러나 Ti을 0.15% 이상으로 과잉 첨가하면 연주시 노즐막힘 현상과 표면품질을 나쁘게 하기 때문에 그 함량을 0.15% 이하로 한정한다.
Al은 탈산제로 첨가되는 원소로 많이 첨가하면 표면결함을 발생시키기 때문에 0.02% 이하로 한정한다.
Ni은 감마상 생성원소로 8.5% 이상 첨가하면 합금철 투입량 증가에 의한 제조원가 상승하고, 성형성 및 피로특성이 저하하고, 7.5% 이하로 첨가하면 성형성및 피로특성이 저하하기 때문에 Ni은 7.5 ~8.5% 이하로 한정한다.
Cu는 감마상 생성원소로 많이 첨가하면 합금철 투입량 증가에 의한 제조원가 상승을 유발하고, 열간가공성이 저하하여 열간압연시 표면결함을 유발하기 때문에 Cu는 0.6% 이하로 한정한다.
오스테나이트상의 안정도 지수인 Md30(oC) 온도는 상기 계산식을 사용하여 -10~5(oC) 범위로 조정하는데 Md30(oC) 온도가 -10oC 보다 낮아지면 성형성 및 피로특성이 저하하고, 고가인 Ni 함량을 많이 첨가하게 되어 원료비가 증가하는 문제가 있고, +5oC 보다 높아지면 가공유기 martensite 생성이 급격하게 일어나 피로특성 및 성형성이 나빠지기 때문에 Md30(oC) 온도는-10 ~ 5(oC) 범위로 한정한다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
실시예
하기 표.1 과 같이 조성되는 오스테나이트계 스테인레스강을 진공유도 용해로에서 용해하여 50Kg, 148mm 정사각형의 주괴로 제조하였다. 이와같이 제조된 주괴를 1250℃에서 150분 가열하고, 810℃ 에서 사상압연한 후, 열간압연하여 5mm 두께의 열연판을 제조하고여 1100℃에서 소둔처리후 산세처리 하였다.
상기 열연판을 60%의 압연율로 냉간압연하여 2.0mm 두께의 냉연판을 제조하고, 이어 상기 열연판 소둔온도와 동일한 온도에서 1분간 냉연소둔하여 급냉하고산세처리한 다음 1% 냉간압연율로 조질압연하여 각종 시편을 제조하였다. 2.0t 양진 bending 피로시편과 편진 인장 피로시편을 가공하여 양진 bending 피로시험은 변형제어 방식으로, 편진 인장 피로시험은 하중 제어 방법으로 상온 및 62oC에서 피로시험을 실시하였다. 그리고 2.0t 시편으로 성형한계(FLD)를 평가하였다. 하기의 표 1은 본 발명강 및 비교강의 화학조성을 도시한 것이다.
시료 C Si Mn P S Ni Cr No N Cu Ti Al G/S Md30(℃)
본발명강 A 0.048 0.54 1.10 0.029 0.0016 8.3 18.35 0.096 0.036 0.202 0.014 0.003 6.8 0.30
B 0.049 0.52 1.12 0.029 0.0015 8.4 18.35 0.096 0.037 0.203 0.014 0.003 6.8 -3.54
비교강 C 0.047 0.60 1.09 0.029 0.0015 7.4 18.38 0.098 0.035 0.201 0.015 0.003 6.8 +21.8
D 0.047 0.62 1.10 0.026 0.0016 8.72 18.54 0.095 0.035 0.203 0.012 0.004 6.8 -14.30
E 0.046 0.61 1.09 0.026 0.0018 9.04 18.47 0.094 0.035 0.204 0.013 0.004 6.8 -22.50
F 0.047 0.64 1.10 0.026 0.0017 12.1 18.55 0.094 0.036 0.206 0.014 0.005 7.0 -111.6
표 2에서는 본 발명강 및 비교강의 피로특성 평가 결과를 나타내고 있다. 표 2에서 나타난 바와 같이, 발명강이 상온 및 저온에서 비교강 보다 피로특성이 우수하다. 특히 고 사이클 피로특성이 비교강 보다 현저하게 우수하게 나타났다.
도 1에 나타낸 성형한계 측정결과 발명강 A가 비교강 보다 딥드로잉 영역과 장출영역에서 비교강 보다 모두 성형한계가 높을 것을 알 수 있다.
시료 양진 굽힘 피로 편진 인장 피로
20℃ -162℃ 20℃ -162℃
변형량(%) 파단사이클수 변형량(%) 파단사이클수 하중(kg/mm2) 파단사이클수 하중(kg/mm2) 파단사이클수
본발명강 A 1.5 1010 2.5 231 58.3 62948 96.5 38241
0.6 7228 1.5 1497 53.3 115880 77.2 124560
0.25 230723 0.6 198960 48.3 254868 67.2 297290
B 1.5 1008 2.5 227 58.3 62545 96.5 38111
0.6 7238 1.5 1484 53.3 110812 77.2 142421
0.25 230531 0.6 197851 48.3 252678 67.2 297121
비교강 C 1.5 783 2.5 210 58.3 60390 96.5 37523
0.6 5940 1.5 1410 53.3 80268 77.2 82102
0.25 170011 0.6 91872 48.3 158890 67.2 254087
D 1.5 792 2.5 196 58.3 60490 96.5 37733
0.6 6192 1.5 1402 53.3 81370 77.2 82073
0.25 204550 0.6 90987 48.3 159808 67.2 255097
E 1.5 810 2.5 220 58.3 60761 96.5 32456
0.6 5952 1.5 10964 53.3 100556 77.2 79798
0.25 141146 0.6 72780 48.3 162667 67.2 188211
F 1.5 1002 2.5 211 58.3 40124 96.5 24547
0.6 7150 1.5 1364 53.3 54583 77.2 75895
0.25 137570 0.6 49500 48.3 156146 67.2 165576
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 상온 및 저온에서 비교강 보다 피로특성이 우수하하고, 특히 고사이클 피로특성이 종래기술보다 현저하게 우수하다는 효과를 가진다.

Claims (1)

  1. 중량 %로 C;0.08% 이하, Si:1.5% 이하 , Mn:2% 이하, P:0.035 이하, S:0.03 이하, Cr:15 ~ 20%, Mo :0.5% 이하, N:0.08% 이하, Cu:0.6% 이하, Ni:7.5 ~ 8.5%, Ti:0.15%이하, Al :0.02% 이하, 나머지 Fe 및 불가피하게 첨가되는 불순물로 조성되고, 오스테나이트상의 안정도 지수인 Md30(℃)= 551-462(C%+N%)-9.2Si%-8.1Mn%-13.7Cr%- 29(Ni%+Cu%)-18.5Mo% -68Nb%-1.42(ASTM 결정입도 번호-8.0)가 -10℃ ∼ 5 ℃ 범위로 조절되는 것을 특징으로 하는 피로특성 및 성형성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강.
KR10-2000-0070478A 2000-11-24 2000-11-24 박판 피로특성 및 성형성이 우수한 오스테나이트계스테인리스강 KR100467714B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2000-0070478A KR100467714B1 (ko) 2000-11-24 2000-11-24 박판 피로특성 및 성형성이 우수한 오스테나이트계스테인리스강

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2000-0070478A KR100467714B1 (ko) 2000-11-24 2000-11-24 박판 피로특성 및 성형성이 우수한 오스테나이트계스테인리스강

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20020040434A true KR20020040434A (ko) 2002-05-30
KR100467714B1 KR100467714B1 (ko) 2005-01-24

Family

ID=19701309

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2000-0070478A KR100467714B1 (ko) 2000-11-24 2000-11-24 박판 피로특성 및 성형성이 우수한 오스테나이트계스테인리스강

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100467714B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111334714A (zh) * 2020-04-16 2020-06-26 浙江志达管业有限公司 超低温不锈钢管件材料及其制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5856746B2 (ja) * 1980-04-15 1983-12-16 日本ステンレス株式会社 プレス成形性および耐食性の良好なオ−ステナイト系ステンレス鋼
KR950007792B1 (ko) * 1993-06-16 1995-07-18 포항종합제철주식회사 성형성이 우수한 오스테나이트계 스테인레스강

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111334714A (zh) * 2020-04-16 2020-06-26 浙江志达管业有限公司 超低温不锈钢管件材料及其制备方法
CN111334714B (zh) * 2020-04-16 2021-11-26 浙江志达管业有限公司 超低温不锈钢管件材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR100467714B1 (ko) 2005-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101148139B1 (ko) 고압 수소 가스용 오스테나이트계 고망간 스테인레스강
EP2245202B1 (en) Austenitic stainless steel low in nickel containing stabilizing elements
EP2496725B1 (en) Lean austenitic stainless steel
KR100821059B1 (ko) 내식성 및 장출성형성이 우수한 페라이트계 스테인리스강및 그 제조방법
KR20140102326A (ko) 프레스 성형성이 우수한 2상 스테인리스 강판
KR20190071750A (ko) 마텐자이트계 스테인리스 강판
CN100532617C (zh) 马氏体不锈钢无缝管及其制造方法
KR101536478B1 (ko) 저온 인성 및 ｓｓｃｃ 저항성이 우수한 고압용기용 강재, 이의 제조방법 및 딥 드로잉 제품의 제조방법
KR20200017776A (ko) 내수소취성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강 및 이의 제조방법
KR101718757B1 (ko) 성형 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판
CN113166827A (zh) 热轧钢及其制造方法
CN104726789A (zh) 低镍不锈钢
KR102160735B1 (ko) 강도가 향상된 오스테나이트계 스테인리스강
KR102170945B1 (ko) 피로수명이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조방법
KR101279051B1 (ko) 페라이트계 스테인레스강 및 그 제조방법
KR100467714B1 (ko) 박판 피로특성 및 성형성이 우수한 오스테나이트계스테인리스강
KR101463315B1 (ko) 경도와 저온 충격특성이 우수한 스테인리스 열연강판
KR20120126961A (ko) 고강도 고인성 소재 및 이를 이용한 타워 플랜지 제조방법
KR100545092B1 (ko) 성형성 및 내시효균열성이 우수한 연질 오스테나이트계 스테인레스강 제조방법
RU2778468C1 (ru) Горячекатаная сталь и способ её изготовления
KR20150073383A (ko) 듀플렉스 스테인리스강 및 그의 제조방법
KR101379076B1 (ko) 린 듀플렉스 스테인리스강 및 그의 제조방법
KR101379063B1 (ko) 린 듀플렉스 스테인리스강 및 그의 제조방법
RU2807645C2 (ru) Бесшовная труба нефтяного сортамента из высокопрочной коррозионно-стойкой стали мартенситного класса и способ ее получения
KR970001327B1 (ko) 프레스 성형성이 우수한 극연질 오스테나이트계 스테인레스강

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121231

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140107

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150109

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160111

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170106

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190115

Year of fee payment: 15