KR20060015078A - 성형성 및 고온내산화성이 우수한 페라이트계스테인리스강 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 성형성, 새그 저항성, 상안정성 및 고온 산화 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법에 관한 것으로, 중량%로, Cr: 17.5~18.5%, Mo: 1.4~1.8%, Nb: 0.45~0.60%, Ti: 0.15~0.25%, Si: 0.30~0.50%, C : 0.01~0.03%, N: 0.01~0.03%를 함유하고 기타 Fe 및 불가피한 원소로 이루어진 페라이트계 스테인리스강 슬라브를 통상의 압연 과정에서 행하는 압하율로 압연을 실시한 후 열간압연후의 결정입도가 6.0 이하를 만족하도록 하는 열간압연 및 열간압연 열처리 단계와, 냉간압연 및 냉간압연 열처리시의 결정입도를 5.5이하로 억제하는 냉간압연 열처리 단계로 이루어진 것을 특징으로 하므로, Cr-Ti-Nb-Mo-Si 페라이트계 스테인리스강에 있어서 C와 N의 조성범위를 엄격하게 조절함으로써 우수한 새그저항성, 상안정성 및 고온산화물성을 제공할 뿐만 아니라 우수한 성형성도 제공할 수 있다.

고온물성, 배기계용, 성형성

Description

성형성 및 고온내산화성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법{Stainless steel having excellent formability and oxidation resistance at high temperature and the method for manufacturing thereof}

도 1은 발명강과 비교강의 평균 랭커포드값을 비교 도시한 그래프;

도 2는 발명강과 비교강의 연신율을 비교 도시한 그래프;

도 3은 새그값을 측정하기 위한 지그가 개략적으로 도시되어 있는 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 새그시험용 지그

12 : 시편

본 발명은 매니폴드와 같은 자동차 배기계 등에 사용하는 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법에 관한 것이고, 더 상세하게 제조가 용이하고 1,000℃ 이상의 고온조건 하에서도 물성이 현저히 개선된 성형성 및 고온 산화 물성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래, 자동차 배기계, 특히 자동차의 매니폴드에 사용되는 강종은, SUS429EM, SUS441 또는 SUS309S과 같이 고온 물성이 비교적 우수한 스테인리스 강종이 이용되고 있다.

상기 SUS429EM 강종은 14Cr-Si-Ti-Nb을 주성분으로 하는 스테인리스 강종으로서, 가공성이 양호하고 저원가라는 장점을 갖는다. 그러나, 자동차 기술의 발전과 더불어 매니폴드의 온도가 1,000℃까지 도달하는 최근 상황하에서, SUS429EM 강종의 사용한계온도가 900℃인 점을 감안하면 그 이용에 한계가 있는 실정이다.

또한, SUS441강은 18Cr-Ti-Nb을 주성분으로 하는 스테인리스 강종이지만 상기 SUS429EM 강종과 마찬가지로 그 사용한계온도가 900℃이므로 이 이상의 온도까지 요구하는 최근의 자동차 매니폴드용으로 사용하기에는 문제점이 있다. 그리고, SUS441강은 가공성이 미흡하다는 문제점도 갖고 있다.

SUS309S강은 23Cr-13Ni을 주성분으로 하는 스테인리스 강종으로서, 그 사용한계온도가 1,000℃ 이상이므로 최근의 매니폴드에 사용하기에 적합하다. 그러나, SUS309S강은 Ni의 과다한 첨가로 인하여, 그 비용에 있어서 고가이므로 경제성이 비효율적이라는 문제점이 있었다.

따라서, 상대적으로 저렴하면서도, 1000℃ 이상의 고온에서도 견딜 수 있는 우수한 고온산화 물성과 성형성 등이 우수한 자동차 배기계 용도의 스테인리스 제품이 요구되었다.

본 발명은 상기된 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 약 1,000℃ 이상의 고온에서도 견딜 수 있는 고온산화특성과, 성형성, 새그 저항성 및 상안정성 등과 같은 물성이 우수하면서, 상대적으로 저렴하게 제조될 수 있는 자동차 배기계용의 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위하여 먼저, 중량%로, Cr:17.5~18.5%, Mo:1.4~1.8%, Nb:0.45~0.6%, Ti:0.15~0.25%, Si:0.30~0.50%, C 0.01~0.03%, N:0.01~0.03%를 함유하고 기타 Fe 및 불가피한 원소로 이루어진 성형성, 새그 저항성 및 고온 산화 물성이 우수한 페라이트계 스테인리스강을 제공하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에서 상기 페라이트계 스테인리스강의 최종 결정입도가 5.5 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 페라이트계 스테인리스강 슬라브를 열간압연후 냉간압연하여 냉연판을 제조하는 페라이트계 스테인리스강의 제조방법에 있어서, 중량%로, Cr:17.5~18.5%, Mo:1.4~1.8%, Nb:0.45~0.6%, Ti:0.15~0.25%, Si:0.30~0.50%, C 0.01~0.03%, N:0.01~0.03%, Ca:0.0005%이하, B:0.0005%이하를 함유하고 기타 Fe 및 불가피한 원소로 이루어진 페라이트계 스테인리스강 슬라브를 통상의 압연방법에 의해서 열간압연후 열연소둔열처리에 의해서 결정입도가 6.0 이하를 만족하도록 하는 열간압연 열처리 단계와, 냉간압연시의 결정입도를 5.5이하로 억제하는 냉간압연 열처리 단계로 이루어진 성형성, 새그 저항성, 상안정성 및 고온 산화 물성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명에서 상기 열간압연 단계에서 조압연 종료 온도는 1,100℃ 이상에서 수행하며, 열연소둔 열처리 온도는 1,040~1,090℃로 유지하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서 상기 냉간압연후 1,070℃ 이상의 온도에서 소둔을 실시하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조방법에 있어서의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명은 중량%로, Cr: 17.5~18.5%, Mo: 1.4~1.8%, Nb: 0.45~0.6%, Ti: 0.15~0.25%, Si: 0.30~0.50%, C: 0.01~0.03%, N: 0.01%~0.03%를 함유하고 기타 Fe 및 불가피한 원소로 이루어진 페라이트계 스테인리스강을 제공한다.

본 발명에 따른 상기 조성범위의 한정이유에 대하여 설명하기로 한다.

Cr은 내식성 강화에 중요한 원소로서, 첨가량이 증가할수록 고온산화특성을 향상시킨다. 그러나, 다량으로 첨가될 경우 고온강도를 감소시키고 또한 고온에서 열간가공성을 손상시키는 문제점이 있으며, 연신율을 저하시킬 수 있다. 즉, Cr의 첨가량이 17.5% 미만인 경우에는 고온산화특성의 효과가 미미한 반면에 18.5% 초과인 경우에는 고온강도와 연신율이 저하되고 열간가공성을 손상시킨다. 따라서, Cr의 첨가량은 17.5~18.5%의 범위내에 한정되고, 이는 통상의 페라이트계 스테인리스강에서 Cr 성분의 첨가범위에서 크게 벗어나지 않는다.

C 및 N은 오스테나이트 형성원소로서 이들은 거의 동일한 함량으로 첨가된다. C와 N이 0.01% 미만으로 존재할 경우 성형성을 저하시키며, 0.01% 이상 첨가시 평균 랭커포드값을 증가시켜 성형성을 증가시키는 역할을 한다. 그러나, 0.03%을 초과하여 다량으로 첨가되는 경우에, 하기 관계식,

Nb wt.% = 0.3 + 9 x C wt.%,

에 의해서 C의 첨가량에 대응하여 Nb의 첨가량이 증가하여 성형성을 현저하게 감소시킨다. Nb의 첨가량은 하기에 설명되는 바와 같이 첨가 상한치가 0.6%이므로 이를 초과하는 것은 바람직하지 않는다. 상기 관계식에 의해서 C의 첨가량이 0.03%로 제한되므로 N의 첨가량도 0.03%로 제한된다. 따라서, C와 N의 첨가량은 0.01~0.03%로 한정한다.

Si은 첨가량이 증가할수록 고온산화특성을 개선하는데는 매우 유효한 원소이며 또한 고온강도 및 상안정성(입계성장 저항성; grain growth resistance)에 매우 중요한 원소이다. 그러나, 0.5%를 초과하여 다량으로 첨가될 경우 연신율을 현저하게 감소시킨다. 본 발명에서, Si는 최소한 0.30% 정도로 첨가되어 새그 저항성, 상안정성, 고온산화특성 및 연신율의 향상을 도모하고, 연신율의 급격한 감소를 억제하기 위해서 최대 0.50%를 상한치로 제한한다.

Mo는 첨가량이 증가할수록 새그 저항성, 고온내산화성 및 상안정성 측면에서 유리하지만, 과량으로 첨가되는 경우에는 연신율을 저하시켜 성형성을 저하시키는 원소이다. 즉, 본 발명에서 Mo는 1.4% 이상으로 첨가되어 새그 저항성, 고온내산화성 및 상안정성 향상을 도모하지만, 1.8%를 초과하는 경우에는 연신율의 저하를 초래하여 성형성을 저하시키므로, Mo의 첨가량은 1.4~1.8%로 제한한다.

Ti는 탄화물 형성원소로 상안정화 및 고온산화에 유리하나 개재물 제어에 어려움이 있다. 본 발명에서, Ti를 0.15% 이상으로 첨가하여 상안정화 및 고온내산화성의 향상을 도모하지만, 그 첨가량이 0.25%를 초과하는 경우에는 개재물을 제어하는 것이 어려워져서 개재물에 의한 제품의 품질저하를 초래한다. 따라서, Ti의 첨가량은 0.15~0.25%로 제한한다.

Nb은 그 첨가량이 증가할수록 고온강도를 현저하게 증가시키고 동시에 탄화물 형성원소로서 상안정화 및 고온내산화성에 유리하며 개재물 제어에도 어려움이 없는 원소이지만, 과량으로 첨가되는 경우에는 성형성을 저해한다. 한편, Nb은 과량으로 첨가되는 경우에 용접시 용접부에 주상정 조직(columnar structure)을 형성하므로 충격인성의 저하를 가져오고, 또한 슬라브의 표면 크랙을 유발하기도 한다. 따라서, 본 발명에서는 Nb을 0.45% 이상으로 첨가하여 고온강도, 상안정화 및 고온내산화성의 향상을 도모하는 반면에 최대 첨가량을 0.6%로 제한하여 성형성 저하, 충격인성 저하 및 표면크랙 발생 등을 억제한다.

다음은 상기의 조성으로 이루어진 본 발명에 따른 페라이트계 스테인리스강 의 제조방법에 관하여 설명한다.

본 발명에 따른 페라이트계 스테인리스강은 슬라브를 열간압연과 냉간압연을 거쳐 후 최종 소둔을 실시함으로써 제조된다.

먼저, 페라이트계 스테인리스 용강의 조성은 중량%로, Cr: 17.5~18.5%, Mo: 1.4~1.8%, Nb: 0.45~0.6%, Ti: 0.15~0.25%, C: 0.01~0.03%, Si: 0.3~0.50%, N: 0.01%~0.03%를 함유하고 기타 Fe 및 불가피한 원소로 이루어지고, 상기 조성으로 이루어진 페라이트계 스테인리스 용강은 통상의 연주공정을 통해서 슬라브로 제조된다. 이후 주조된 상기 스테인리스 슬라브는 열간압연된다.

열간압연공정에서, 슬라브는 통상의 압연방법으로 압연처리되어 열연강판을 생산하고, 열연강판은 그의 결정입도가 6.0 이하를 유지할 수 있는 소둔조건으로 열간압연후 열처리된다.

예를 들어, 열연강판의 결정입도는 하기의 식에 의하여 결정된다.

<열연소둔단계에서의 결정입도의 조건식>

결정입도(ASTM) = -54.4225 + [1.10971 X 열간압연 압하율(%)] + [0.0535 X 소둔열처리 온도] + [12.555 X 소둔열처리 시간(분)] - [0.000941667 X 열간압연 압하율(%) X 소둔열처리 온도] - [0.03325 X 압하율 X 소둔시간] - [0.01075 X 소둔열처리 온도 X 소둔시간]

이때, 상기 조건식에 의하여 결정입도를 6.0 이하로 제어하는 것은, 열간압연후 소둔 열처리에 의해서 완전한 재결정 조직을 얻기 위함이다. 즉, 결정입도가 6.0을 초과하는 경우에는 소둔 열처리에 의해서 완전한 재결정 조직이 얻어지지 못 하고 이는 후속공정인 냉간압연 후 소둔열처리 공정에서 소둔온도를 고온으로 올려야 하는 문제점을 야기시킨다. 그리고, 소둔온도를 고온으로 증가시키는 경우에, 냉연강판의 소둔 열처리 과정에서 폭수축 등과 같은 문제점이 발생한다. 따라서, 본 발명에서는 후속공정의 원할한 진행을 위하여 열간압연후 소둔열처리되는 열연강판의 결정입도를 6,0 이하로 억제한다.

한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 열간압연단계에서 조압연 종료 온도를 1,100℃ 이상으로 유지하고, 열연강판의 소둔온도는 1,040~1,090℃로 유지한다.

조압연 종료온도를 1,100℃ 이상으로 유지하는 것은 동적 재결정 조직을 확보하기 위한 것이다. 그리고, 열연소둔온도가 1,040℃ 미만인 경우에 열연강판의 재결정 조직을 확보할 수 없고, 1,090℃ 초과인 경우에 폭수축의 우려가 있다.

본 발명은 이후 상기 열간압연된 스테인리스 강판을 통상의 냉간압연과정을 통해서 냉연강판으로 제조된다. 이때, 냉연강판은 그의 결정입도가 5.5 이하로 유지되도록 하기 조건식을 만족하는 조건하에서 소둔 열처리된다.

<냉연소둔단계에서 결정입도의 조건식>

결정립도(ASTM) = 33.4490 - [0.0246042 X 냉연소둔 열처리온도(℃)] -[0.469583 X 열처리시간(분)]

상기 조건식에 의하여 결정입도를 5.5이하로 억제하는 것은 고온변형에 대한 저항성을 높이기 위함이다.

이때, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 냉간압연된 스테인리스 강 판은 1,070℃ 이상의 소둔 열처리 조건하에서 소둔처리된다. 이는 냉연강판의 결정조직을 완전한 재결정조직으로 확보하기 위함이다.

상술된 조성성분과 제조공정을 통해서 제조된 페라이트계 스테인리스 강판은 고온내산화성, 성형성, 상안정성 및 새그 저항성이 우수한 물성을 갖는다.

[실시예]

먼저, 자동차의 배기계용의 재질로 사용되는 페라이트계 스테인리스강의 물성을 확인하기 위하여, 하기 표 1에 나타난 조성성분을 갖는 스테인리스 용강을 통상의 연속주조 공정을 통해서 슬라브로 제조한다. 상기 슬라브는 조압연 종료온도가 1150℃인 조건 하에서 열간압연되고, 이에 의해서 생산된 열연강판은 1050℃의 열처리조건하에서 소둔처리되었다. 이 후에, 소둔처리된 열연강판은 통상의 조건 하에서 냉간압연되고 그 결과 생산된 냉연강판은 1100℃의 열처리 조건하에서 소둔 열처리되었다.

< 표 1 > 조성성분(중량%)

강종	Si	Cr	Ti	Nb	Mo	C	N
비교강1	0.26	17.94	0.23	0.56	0.03	0.01	0.011
비교강2	0.36	18.15	0.21	0.56	1.59	0.004	0.004
비교강3	0.35	18.05	0.21	0.54	1.59	0.012	0.004
비교강4	0.36	18.00	0.20	0.54	1.58	0.008	0.004
비교강5	0.35	17.96	0.21	0.56	1.58	0.008	0.011
비교강6	0.35	18.05	0.21	0.56	1.58	0.004	0.011
비교강7	0.36	17.94	0.20	0.55	1.60	0.004	0.007
비교강8	0.35	18.00	0.20	0.55	1.58	0.008	0.008
비교강9	0.52	18.06	0.21	0.54	1.59	0.009	0.007
비교강10	0.35	18.00	0.21	0.55	1.60	0.008	0.008
비교강11	0.26	17.97	0.21	0.65	1.84	0.008	0.008
비교강12	0.34	18.00	0.20	0.56	1.94	0.008	0.007
비교강13	0.26	17.99	0.20	0.45	1.79	0.009	0.008
비교강14	0.26	18.07	0.20	0.65	1.40	0.008	0.008
비교강15	0.36	17.96	0.20	0.55	1.26	0.009	0.008
비교강16	0.25	18.04	0.20	0.45	1.40	0.009	0.007
비교강17	0.43	17.98	0.20	0.66	1.40	0.008	0.008
비교강18	0.34	18.02	0.20	0.40	1.60	0.008	0.008
비교강19	0.43	18.00	0.20	0.65	1.80	0.009	0.008
비교강20	0.34	18.04	0.20	0.71	1.59	0.009	0.008
비교강21	0.19	18.07	0.20	0.56	1.60	0.008	0.008
발명강1	0.35	17.98	0.21	0.55	1.58	0.012	0.011
발명강2	0.35	18.05	0.21	0.56	1.61	0.012	0.011

상술된 바와 같이 소둔처리된 냉연강판을 다양한 크기의 시편으로 제작한 후 평균 랭커포드값, 연신율, 새그 저항성, 상안정성 및 고온내산화성에 관한 실험을 실시하였고, 물성실험의 결과는 하기 표 2에 나타낸다.

결정입도는 ASTM을 이용하여 측정하였으며, 시편 각각의 결정입도는 5.5 이하로 나타났으며, 이는 시편의 제작과정에서 열연강판에 대한 소둔온도와 냉연강판에 대한 소둔온도의 조건이 본 발명에 따른 열처리 조건을 만족시키고 있음을 의미한다.

평균 랭커포드(Rankerford)값(R)은 JIS 13B의 규정에 맞게 제작된 시편을 압연방향과 수직(180°), 평행(0°) 및 45°의 방향으로 15% 인장한 후, 하기 식에 의해서 평균 랭커포드값(R)을 구하였다.

평균 R = [R90 + R0 + (2 x R45)]/4

한편, 시편을 15% 인장시켰을 때, 인장방향에 따른 랭커포드값 각각은 하기 식에 의해서 구한다.

ln(w₀/w)/ln(h₀/h) = log(w₀/w)/log(L₀/L),

여기에서, w₀는 초기 폭, w는 15% 인장후 폭, h₀는 초기 두께, h는 15% 인장후 두께, L₀는 초기 길이, L은 15% 인장 후 길이이다.

평균 랭커포드값(R)이 상대적으로 큰 경우에는 시편의 폭변화량에 비하여 두께 변화량이 작은 경우로서 성형성이 상대적으로 좋다는 것을 의미하는 반면에 랭커포드값이 상대적으로 작은 경우는 시편의 두께 변화량에 비하여 폭변화량이 작은 경우로서 성형성이 상대적으로 불량함을 의미한다. 즉, 평균 랭커포드값(R)이 크면 딥드로우잉(deep drawing)과 같이 성형성이 양호한 반면에 평균 랭커포드값(R)이 작으면 성형과정에서 넥킹(necking)이 발생하게 된다.

본 발명에 따르면, 페라이트계 스테인리스 냉연강판은 0.96 초과의 랭커포드값을 갖는 것이 성형성을 고려하여 바람직하였다. 이러한 값은 통상적으로 900℃ 이하의 온도에서 사용되고 있는 444강의 평균 랭크포드값과 유사하다.

한편, 표 2의 내용에 근거하여 나타낸 도 1을 참조하면, 발명강의 최대 랭커포드값은 비교강의 최대 랭커포드값보다 상대적으로 낮게 나타나지만 이는 본 발명의 특징이 랭커포드값에 한정되지 않기 때문이다.

새그값은 길이 305mm와 폭 30mm의 크기로 제작된 시편을 열처리로에 선적한 후, 열처리로의 온도를 1000℃로 상승시킨다. 이 후, 100시간을 유지한 후 시편을 꺼내 새그값을 측정한다. 새그값의 측정방법은 새그 시험용 지그(jig)가 도시되어 있는 도 3을 참조하여 하기와 같이 설명된다.

먼저, 열처리로에 선적하기 전에 시편(12)을 지그(10) 상에 장착하여 지그(10)의 바닥으로부터 시편(12)의 하부면까지의 거리를 측정하여 시편(12)의 처짐상태(초기 처짐; X)를 하기 식으로 측정한다.

X = [Hi(a) + Hi(b) - 2Hi(c)]/2,

여기에서, Hi(a)와 Hi(b)는 시편(12)의 양단부에서 측정한 초기 값이고, Hi(c)는 시편(12)의 중앙부에서 측정한 초기 값을 의미한다.

이 후에, 열처리로에서 열처리된 후 시편(12)의 처짐상태(최후 처짐; Y)를 하기 식으로 측정한다.

Y = [Hf(a) + Hf(b) - 2Hf(c)]/2,

여기에서, Hf(a)와 Hf(b)는 시편(12)의 양단부에서 측정한 열처리 후의 값을 의미하고, Hf(c)는 시편(12)의 중앙부에서 측정한 열처리 후의 값을 의미한다.

이때, 시편의 최종 처짐량(creepage), 즉 새그값(F)은 하기 식,

F = X - Y,

으로 구한다.

본 발명에 따르면, 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 새그값(F)은 12mm 이하로 유지되어야 한다.

그리고, 고온내산화성은 가로 20mm와 세로 30mm의 크기로 제작된 시편의 산화증량을 측정함으로써 결정된다. 즉, 먼저 이러한 시편의 표면을 에머리 페이퍼(emery paper) #400으로 연마하고, 그 무게를 소수점 4자리까지 측정한다. 이 후에, 시편을 알루미나 도가니에 넣어서 1000℃로 가열하고 100시간 유지한다. 100시간 경과 후, 시편의 무게를 소수점 4자리까지 측정한다. 산화증량은 가열 전후의 시편 무게를 각각 측정하고, 그 측정값을 비교함으로써 얻어질 수 있다. 페라이트계 스테인리스 냉연강판에 있어서, 바람직한 산화증량은 2.50mg/㎠ 이다.

상안정성은 입도성장 저항을 나타내는 지표로서, 새그값 측정시험 후의 시편의 중심부 조직을 관찰하여 측정함으로써 얻어질 수 있다. 상안정성은 그 값이 1이면 시편의 조직에서 결정입도의 합체가 전혀 일어나지 않은 상태를 의미하고, 0이면 결정입도가 전부 합체한 상태를 의미하는 상대적 개념이다. 본 발명에 따르면, 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 상안정성은 1의 값을 갖는 것이 바람직하고, 적어도 0.99 초과의 값을 가져야 한다.

또한, 연신율은 종래에 알려진 바와 같이 JIS 13B 시편을 사용하였으며, 인장속도는 분당 10mm의 속도로 측정하였다. 연신율은 시편의 양단을 인장시켰을 때 측정된 값을 나타내며, 연신율이 클수록 성형성이 양호함을 의미한다. 본 발명에 따르면 페라이트계 스테인리스 냉연강판의 연신율은 성형성을 고려하여 33% 초과인 것이 바람직하다. 연신율에 있어서, 도 2를 참조하면, 발명강의 최대 연신율은 비교강의 최대 연신율보다 낮게 나타나지만 이는 본 발명의 특징이 이에 한정되지 않기 때문이다.

< 표 2 >

강종	평균 랭크포드값	연신율(%)	새그값(mm)	상안정성	산화증량 (mg/㎠)
비교강1	0.95	31.0	44.5	0.33	2.45
비교강2	0.915	33.97	9.25	1	2.49
비교강3	0.945	33.17	8.50	1	2.53
비교강4	0.918	33.83	7.50	1	2.48
비교강5	0.935	33.80	6.50	1	2.43
비교강6	0.938	33.20	11.50	1	2.13
비교강7	0.932	33.83	8.50	1	2.15
비교강8	0.949	33.93	8.0	1	2.27
비교강9	0.897	33.37	10.5	1	1.98
비교강10	0.931	33.97	10.0	1	2.09
비교강11	0.872	33.27	12.5	1	2.40
비교강12	0.924	32.67	8.0	1	2.14
비교강13	1.081	34.47	24.0	0.88	2.53
비교강14	0.909	32.87	11.50	0.88	3.23
비교강15	0.961	34.63	11.25	0.87	2.37
비교강16	1.101	35.23	17.50	1	12.18
비교강17	0.869	32.00	5.5	1	1.93
비교강18	1.099	34.53	22.75	1	2.17
비교강19	0.834	29.63	14.0	1	1.92
비교강20	0.861	30.90	13.5	0.95	1.88
비교강21	1.007	34.80	17.5	0.80	2.63
발명강1	0.961	33.23	7.50	1	2.21
발명강2	0.979	33.33	10.50	1	2.07

표 1과 표 2를 참조하여 발명강과 비교강의 조성성분과 물성을 비교하여 설명한다.

비교강1은 Si와 Mo 성분이 본 발명에 따른 조성범위를 만족하지 못하는 경우로서, 고온내산화성, 연신율, 새그값, 상안정성 및 랭크포드값 모두에 있어서 본 발명의 조건을 만족시키지 못하고 있음을 알 수 있다.

비교강3은 N 성분이 본 발명에 따른 조성범위보다 소량이라는 것을 제외하고, 다른 성분들은 본 발명의 조성범위를 만족하고 있는 강종으로서, 랭커포드값과 산화증량의 물성이 본 발명의 조건을 만족시키지 못하고 있음을 알 수 있다.

비교강 5와 6은 C 성분이 본 발명의 조성범위를 만족하지 못하고 있고 다른 성분들은 본 발명의 조성범위를 만족하고 있는 강종으로서, 랭커포드값의 물성이 본 발명의 조건을 만족시키지 못하고 있음을 알 수 있다.

N과 C가 본 발명의 조성범위를 만족하지 못하고 있고 다른 성분들은 본 발명의 조성범위를 만족하고 있는 비교강 2, 7~10의 경우에 있어서, 랭커포드값의 물성이 본 발명의 조건을 만족시키지 못하고 있음을 알 수 있다.

Si, Mo, C 및 N을 제외한 다른 성분만이 본 발명의 조성범위를 만족하고 있는 비교강11은 랭커포드값과 새그값의 물성이 본 발명의 조건을 만족시키지 못하고 있음을 알 수 있다.

N과 C가 본 발명의 조성범위에 미치지 못하고 있음과 동시에 Mo가 본 발명의 조성범위를 초과하고 있는 비교강12는 랭커포드값과 연신율의 물성이 본 발명의 조건을 만족시키지 못하고 있는 반면에 N과 C가 본 발명의 조성범위에 미치지 못하고 있으면서 Mo가 본 발명의 조성범위에 미치지 못하고 있는 비교강15의 경우에는 랭커포드값과 상안정성이 본 발명의 조건을 만족시키지 못하고 있다.

비교강13, 14, 16 및 21의 경우는 Si, C 및 N을 제외한 다른 성분들이 본 발명의 조성범위를 만족하는 경우이지만, 그 각각은 다양한 항목의 물성에 있어서 개 별적으로 본 발명의 조건을 만족시키지 못하고 있음을 알 수 있다. 이는 다양한 성분들의 조성범위가 각각 상이하기 때문인 것으로 판단된다. 즉, 조성성분들 사이에서 조성범위의 미차가 있으면 그들 각각은 물성에 영향을 미치고 있는 것으로 판단된다.

마찬가지로, 비교강17, 18 및 20의 경우에 있어서도, Nb, C 및 N을 제외한 다른 성분들이 본 발명의 조성범위를 만족하고 있지만, 그들도 개별적으로 다양한 항목의 물성에 있어서 본 발명의 조건을 만족시키지 못하고 있음을 알 수 있다. 이는 상술된 이유에 근거한 것으로 판단된다.

그리고, C와 N을 제외한 다른 성분들만이 본 발명의 조성범위를 만족하고 있는 비교강4와 19에 있어서, 랭커포드값의 물성이 공통적으로 본 발명의 조건을 만족시키지 못하고 있는 반면에, 연신율과 새그값의 물성은 비교강19의 경우에 있어서만 본 발명의 조건을 만족시키지 못하고 있다.

그러나, 본 발명의 조성범위를 만족하고 있는 성분들을 포함하고 있는 발명강1과 2의 경우에 있어서, 랭커포드값, 연신율, 새그값, 상안정성 및 산화증량의 물성이 본 발명의 조건을 만족시키고 있음을 알 수 있다.

본 발명에 따르면, Cr-Ti-Nb-Mo-Si 페라이트계 스테인리스강에 있어서 C와 N의 조성범위를 엄격하게 조절함으로써 우수한 새그저항성, 상안정성 및 고온산화물성을 제공할 뿐만 아니라 우수한 성형성도 제공할 수 있다.

상기 내용은 본 발명의 바람직한 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명이 속하는 분야의 숙련된 당업자는 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 요지 및 사상으로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대한 수정 및 변경을 가할 수 있다는 것을 인식하여야 한다.

Claims (6)

1. 중량%로, Cr:17.5~18.5%, Mo:1.4~1.8%, Nb:0.45~0.6%, Ti:0.15~0.25%, Si:0.30~0.50%, C 0.01~0.03%, N:0.01~0.03%를 함유하고 기타 Fe 및 불가피한 원소로 이루어진 성형성 및 고온내산화성이 우수한 페라이트계 스테인리스강.
2. 제1항에 있어서,

   5.5 이하의 최종 결정입도를 갖는 것을 특징으로 하는 성형성 및 고온내산화성이 우수한 페라이트계 스테인리스강.
3. 제1항에 있어서,

   하기 식,

   R = (R90 + R0 + (2 x R45))/4,

   (여기에서, R90, R0, R45는 압연방향에 대한 수직, 평행 및 45°의 인장방향을 각각 나타냄),

   으로 표현되는 평균 랭커포드값은 0.96을 초과하는 것을 특징으로 하는 성형성 및 고온내산화성이 우수한 페라이트계 스테인리스강.
4. 제3항에 있어서,

   33% 초과 연신율, 12mm 미만 새그값, 0.99 초과 상안정성 및 2.5mg/㎠ 미만 산화증량의 물성을 만족하는 것을 특징으로 하는 성형성 및 고온내산화성이 우수한 페라이트계 스테인리스강.
5. 중량%로, Cr:17.5~18.5%, Mo:1.4~1.8%, Nb:0.45~0.6%, Ti:0.15~0.25%, Si:0.30~0.50%, C 0.01~0.03%, N:0.01~0.03%, Ca:0.0005%이하, B:0.0005%이하를 함유하고 기타 Fe 및 불가피한 원소로 이루어진 용강을 연주공정에 의해서 슬라브로 제조하는 단계와;

   상기 슬라브를 열간압연하고 열연소둔열처리하여 열연강판을 제조하는 단계와;

   상기 열연강판을 냉간압연하고 냉연소둔열처리하여 냉연강판을 제조하는 단계로 이루어지고,

   상기 열연강판의 결정입도는 6.0 이하로 유지되고, 상기 냉연강판의 결정입도는 5.5 이하로 유지되는 것을 특징으로 하는 성형성 및 고온내산화성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.
6. 제5항에 있어서,

   상기 열간압연시 조압연 종료 온도는 1,100℃ 이상으로 유지되고, 열연소둔 열처리 온도는 1,040~1,090℃로 유지되는 것을 특징으로 하는 성형성 및 고온내산화성이 우수한 페라이트계 스테인리스강의 제조방법.

Images