KR20090015817A

KR20090015817A - Ｎｉ 절감형 오스테나이트계 스테인레스강

Info

Publication number: KR20090015817A
Application number: KR1020080073032A
Authority: KR
Inventors: 사토시 스즈키; 야스토시 히데시마; 데루히코 스에츠구; 도모히사 와타나베
Original assignee: 닛신 세이코 가부시키가이샤
Priority date: 2007-08-09
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2009-02-12
Also published as: TWI394847B; JP5014915B2; CN101363103A; TW200923106A; US20090041613A1; JP2009041072A; EP2025770A1

Abstract

리사이클성이 우수하고, 표면 품질에 기인하는 생산성 저하의 문제가 없고, 소재 특성면에서는 양호한 가공성, 내(耐)시기 균열성, 내식성, 내응력 부식 균열성을 겸비한 Ni 절감형의 오스테나이트계 스테인레스강을 제공한다.

당해 스테인레스 강은 C 0.05질량% 초과, C+N 0.15 내지 0.3질량%, Si 1질량% 이하, Mn 0.5 내지 2.5질량%, Ni 3 내지 6질량%, Cr 16질량% 초과 내지 25질량%, Cu 0.8 내지 4질량%를 함유하고, 하기 수학식 1의 Md30이 -50 내지 10, 하기 수학식 2의 SFE가 5 이상이다.

Md30=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)-13.7Cr

SFE=2.2Ni+6Cu-1.1Cr-13Si-1.2Mn+32

Ni 절감형, 오스테나이트계, 스테인레스강

Description

Ｎｉ 절감형 오스테나이트계 스테인레스강{Ni-Reduced austenite stainless steel}

본 발명은 오스테나이트계 스테인레스강에 필수인 Ni가 필요 최소한의 함유량으로 감소된, 표면 성상이 손상시키지 않은, 가공성, 내(耐)시기 균열성, 내식성 및 내응력 부식 균열성이 우수한 오스테나이트계 스테인레스강에 관한 것이다.

SUS304로 대표되는 오스테나이트계 스테인레스강은 뛰어난 가공성과 내식성 때문에, 양식기나 냄비, 주방 용품, 건축 자재, 가전 제품 등 다방면에 걸쳐 다용되고 있다. 또, 이들의 용도에서는 가공성, 내식성 뿐만 아니라 의장성이 요구되는 경우가 많아, 스테인레스강 특유의 양백색은 실내 장식 및 실외 장식의 측면에서 공업제품 소재로서 필수적이다.

그러나, Ni 원료 비용이 오름으로써, Ni를 6% 이상 함유하는 SUS301이나 8% 이상 함유하는 SUS304 등은 이들의 비용 때문에 일부 분야에서 사용될 수 없게 되었다. 이것에 대응하기 위해서, 최근 소위 300계 스테인레스강의 대체재로서, 200계 스테인레스강을 베이스로 한 강철(특허문헌 1 내지 6)이 제공되고 있다. 이것 은 Ni 대신에 오스테나이트 형성 원소로서 Mn을 다량으로(많게는 약 3질량% 이상) 함유시켜 Ni 함유량의 절약을 도모하는 것이다. 또, Mn을 그 만큼 많이 함유시키지 않고 Ni의 절약을 도모한 예도 있다(특허문헌 7, 8).

[특허문헌 1] 일본 특허공보 제(평)2-29048호

[특허문헌 2] 일본 공개특허공보 제(평)6-271995호

[특허문헌 3] 일본 공개특허공보 2006-219751호

[특허문헌 4] 일본 공개특허공보 2006-219743호

[특허문헌 5] 일본 공개특허공보 2006-111932호

[특허문헌 6] 일본 특허공보 제(평)6-86645호

[특허문헌 7] 일본 특허공보 제(소)60-33186호

[특허문헌 8] 일본 공개특허공보 2005-154890호

Mn 함유량이 2.5질량%를 초과하는 고(高) Mn 오스테나이트계 스테인레스강을 제조할 때는 제강, 정련시에 유해한 Mn 산화물 미세 입자가 생성되어, 환경 보호의 관점에서 대책이 필요하게 되는 경우가 있다. 또한, 스테인레스강을 리사이클할 때에, 종래는 비자성이면 300계 스크랩으로서 처리되었지만, 고 Mn 함유 강도 비자성이기 때문에 Ni를 많이 함유하는 고가의 스크랩과 Ni가 적고 Mn을 다량으로 함유하는 스크랩을 분별하는 것이 곤란해져, 스크랩 시장의 혼란을 초래하는 것이 우려된다. 또, Mn 함유량이 높아 표면 품질이 저하되고, 어닐링(annealing) 및 피클링(pickling)에서의 부하 증대나 광휘 어닐링에서의 착색 트러블을 초래하기 쉽다. 이 경우, Ni를 저감하였음에도 불구하고 생산성 저하에 의해 그 효과가 전체 비용에 있어서 상쇄되어 버린다.

한편, 특허문헌 7, 8과 같이 Mn을 억제한 Ni 저감 강철의 기술에서는 결과적으로 300계 스테인레스강의 우수한 특징인 내식성, 가공성 중 어느 것을 희생하고, 비용 저감을 도모하였다. 구체적으로는 특허문헌 7의 강철은 드로잉 가공 등에 있어서 오스테나이트상(相)이 과도하게 불안정하고 가공 후에 시기 균열이 생기기 쉽다. 이 때문에 충분한 가공도를 얻을 수 없다. 특허문헌 8의 강철은 Cr 함유량이 낮기 때문에 내식성의 면에서 불리하고, 또 본 발명자 등의 검토에 의하면 고용 C, N이 적기 때문에 충분한 연성(延性)을 얻는 것에도 불리하다는 것을 알았다.

본 발명은 리사이클성이 우수하고, 표면 품질에 기인하는 생산성 저하의 문 제가 없고, 소재 특성면에서는 양호한 가공성, 내시기 균열성, 내식성 및 내응력 부식 균열성을 겸비한 Ni 절감형의 오스테나이트계 스테인레스강을 제공하고자 하는 것이다.

상기 과제는 0.05질량%를 초과하고 하기 수학식 3을 만족시키는 범위의 C, 1질량% 이하의 Si, 0.5 내지 2.5질량%의 Mn, 3 내지 6질량%의 Ni, 16질량% 초과 내지 25질량%의 Cr, 0.8 내지 4질량%의 Cu, 하기 수학식 3을 만족시키는 범위의 N, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 하기 수학식 1로 정의되는 오스테나이트 안정도 지표 Md30이 -50 내지 10, 하기 수학식 2로 정의되는 적층 결함 난이도 지표 SFE가 5 이상인 조성을 갖는, 가공성·내식성·내응력 부식 균열성·표면 성상이 우수한 Ni 절감형 오스테나이트계 스테인레스강에 의해서 달성된다.

수학식 1

Md30=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)-13.7Cr

수학식 2

SFE=2.2Ni+6Cu-1.1Cr-13Si-1.2Mn+32

0.15≤C+N≤0.3

여기에서, 상기 수학식 1 내지 3의 원소기호의 개소에는 질량%로 표시된 각각의 원소의 함유량의 값이 대입된다.

본 발명에 의하면, Mn 함유량을 2.5질량% 이하로 억제하면서, 리사이클성이 우수하고, 표면 품질에 기인하는 생산성 저하의 문제가 없고, 양호한 내식성, 가공성 및 내응력 부식 균열성을 겸비한 Ni 절감형의 오스테나이트계 스테인레스강이 제공되었다. 이 강철은 300계 스테인레스강의 대체재로서 여러가지의 용도에 적용할 수 있다. 따라서 본 발명은 비용면 및 품질면에서 Ni 원료비 상승 등에 대응할 수 있는 것이다.

본 발명자 등은 Ni 함유량을 6% 이하로 억제한 오스테나이트계 스테인레스강에 있어서, 상기 과제를 달성하기 위해서 거듭 연구하여, 이하의 지견을 얻기에 이르렀다.

〔가공성, 성형성〕

오스테나이트계 스테인레스강에 있어서는 가공 변형에 의해 오스테나이트상이 경질의 가공 유기 마르텐사이트(α′)상으로 변태하는 것으로, 변형이 분산되어 균일한 변형을 얻을 수 있는, 소위 가공에 의한 변태 소성(transformation induced plasticity; TRIP) 현상이 알려져 있다. 발명자 등의 연구에 의하면, Ni 함유량을 저감시킨 본 강철에 있어서는 특히 가공 변형에 의한 α′상의 생성과, α′상의 강도를 좌우하는 고용 강화 원소인 C, N 함유량이, TRIP에 의한 연성의 향상에 깊이 관여하고 있다는 것이 분명해졌다. 즉, 오스테나이트 안정도의 지표인 수학식 1의 Md30 값이 -50 이상이고, C가 0.05질량%보다 많이 포함되고, 또한 (C+N) 함유량이 0.15질량% 이상일 때, 연성 향상에 유효한 적정한 강도를 갖는 α′상이 적절 히 생성된다.

〔내시기 균열성〕

종래부터, SUS304로 대표되는 오스테나이트계 스테인레스강은 딥 드로잉(deep drawing) 가공 후, 실온 대기환경에 수시간 내지 수일 빙치하면, 시기 균열(season cracking)이라고 불리는 지연 파괴 현상이 생기는 것이 알려져 있다. Ni를 저감한 오스테나이트계 스테인레스강에서도 같은 현상이 인식된다. 그러나, 발명자 등은 수학식 1에 정의되는 Md30 값이 10 이하이면, 과도하게 α′상이 생성되지 않고, 시기 균열을 현저하게 억제할 수 있다는 것을 발견하였다.

〔내식성〕

내식성의 평가 지표의 하나인 공식(孔食) 전위(pitting potential)는 일반적으로 Cr 함유량에 의존한다. 단순히 공식 전위를 향상시키는 것 뿐이면, Ni 절감형 오스테나이트계 스테인레스강에서도 Cr 함유량의 하한을 높게 설정하면 된다. 그러나, 본 발명에서는 양호한 가공성이나 내시기 균열성을 담보할 필요가 있어, 다른 합금 성분과의 균형을 취한 후에, Cr 함유량의 하한을 후술하는 바와 같이 16질량%로 규정하고 있다.

〔내응력 부식 균열성〕

오스테나이트계 스테인레스강에서는 그 가공부나 용접부에서 응력 부식 균열이 문제가 되는 경우가 많다. 발명자 등은 Ni 절감형의 오스테나이트계 스테인레스강에 관해서 내응력 부식 균열성의 부여수단을 여러가지 검토하였다. 그 결과, 응력 부식 균열 거동은 적층 결함 에너지에 의존한다는 것을 발견하였다. 그리고 상세한 실험의 결과, 수학식 2에 정의되는 적층 결함 난이도 지표 SFE 값이 5 이상일 때, 응력 부식 균열이 문제가 되는 가공 형태에 있어서, 적층 결함의 생성을 억제할 수 있고, 우수한 내응력 부식 균열성을 구비하게 되는 것을 발견하였다.

〔표면 품질〕

스테인레스강은 내식성이나 가공성과 함께, 많은 용도에서 의장성이 요구된다. 따라서, 균질한 표면을 우수한 효율로 제조할 수 있는 것이 요구되고, 나아가서는 이것이 제조 비용 절감에 크게 기여하게 된다. 연속 대기 어닐링 후에, 연속 피클링을 하여 2D 마무리로 하는 AP(annealing and pickling) 라인에서는 어닐링시에 생성하는 스케일의 균질성, 또 그 스케일의 피클링에 의한 박리성이, 제조성을 정하는 중요한 인자가 된다. 발명자 등은 Ni를 6질량% 이하로 저감한 강철에 있어서 Mn 함유량을 2.5질량% 이하로 규제하는 것으로, AP 라인에서의 스케일 제거를, 종래의 SUS304와 동등한 조업 조건으로, SUS304와 같이 양호하게 실시하는 것이 가능하게 된다는 것을 발견하였다. 이에 따라, Mn 함유량 증대에 따른 제조비용의 상승을 피할 수 있다.

Mn 함유량이 2.5질량%를 초과하는 경우에는 피클링에서의 부하가 증대하여, 비용 절감이 어려워진다. 그 피클링에서의 부하 증대의 메카니즘에 관해서는 아래와 같이 생각된다. SUS304로 대표되는 통상의 오스테나이트계 스테인레스강에서는 어닐링시에 Cr 산화물이 강판 표면에 균질하게 생성되고, 효율 좋게 피클링이 행하여진다. 그러나 Ni를 6% 이하로 저감한 강철에서는 Mn 함유량이 2.5질량%를 넘은 경우에, 대기 어닐링시, Cr 산화물이 생성되는 동시에 Cr-Mn 복합산화물이 불균일 하게 생성되기 쉬워지고, Cr 산화물이 생성된 부위와 Cr-Mn 복합산화물이 생성된 부위의 사이에서 피클링성(pickling operability)에 격차가 생긴다. 즉 피클링성이 불균일해진다. 이러한 상황하에서 양호한 피클링성을 얻기 위해서는 더욱 장시간의 피클링이 필요하게 되어, 피클링에서의 부하 증대 나아가서는 생산성 저하를 초래하게 된다. 여러가지 검토의 결과, Mn 함유량을 2.5질량% 이하로 하면 이러한 문제는 회피할 수 있다는 것을 알았다.

또, Mn 함유량의 증대는 광휘 어닐링에 있어서도 생산성 저하의 요인이 된다. 즉, 수소를 주체로 하는 환원성 분위기에서 어닐링하였을 때에 청황색의 착색이 생기기 쉬워진다. 이것에 관해서는 아래와 같이 생각할 수 있다. 통상, Mn 함유량이 높아짐에 따라서, 강판 표면에서의 Mn이 차지하는 비율이 증가한다. Mn은 어닐링 온도 영역에서 Cr과 비교하여 산화되기 쉬워지기 때문에, 광휘 어닐링의 가스 분위기 중에서는 환원력이 비교적 낮은 경우(노점이 비교적 높은 경우)에 Mn 산화 피막이 강판 표면에 생성되기 쉽고, 대부분의 경우, 청황으로 착색된다. Mn 함유량을 2.5질량% 이하로 하는 것으로, 이러한 Mn 산화 피막에 기인하는 착색이 회피되어, 생산효율을 떨어뜨리지 않고 SUS304와 동등한 표면 품질을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 강철에 포함되는 합금 성분에 관해서 설명한다.

〔합금 성분〕

C 및 N은 가공 유기 마르텐사이트(α′)상을 고용 강화하기 위해서 유용한 원소이다. 본 발명의 강철에서는 α′상의 생성시에, TRIP에 의한 충분한 연성이 발현되도록, C와 N의 합계 함유량(이하 「(C+N) 함유량」이라고 하는 경우가 있다)을 0.15질량% 이상으로 한다. 또한, C에 관해서는 0.05질량%를 초과하는 함유량을 확보하는 것이 현저한 연성 향상 작용을 안정되게 얻기 위해서 중요하다. C 및 N의 함유량이 지나치게 많아지면 과도하게 경질화하여, 가공성을 저해하는 요인이 된다. 이 때문에 (C+N) 함유량은 0.3질량% 이하로 규정하는 것이 바람직하다. C 및 N 개개의 함유량에 관해서는 C는 0.15질량% 이하의 범위로 조정하는 것이 바람직하고, 0.1질량% 이하의 범위로 하는 것이 더욱 바람직하다. N은 025질량% 이하로 규제되지만, 통상, 0.04 내지 0.2질량% 정도의 범위에서 조정하면 좋다.

Mn은 Ni와 비교하여 저가로, Ni의 기능을 대체할 수 있는 유용한 오스테나이트 형성 원소이다. 본 발명에 있어서 그 기능을 활용하기 위해서는 0.5% 이상의 Mn 함유량을 확보할 필요가 있다. 한편, Mn 함유량이 과잉이 되면, 제강 공정에서의 환경보전의 문제가 생기기 쉬워진다. 또한 표면 성상에 기인하는 생산성의 저하(상술함)를 야기하는 요인이 된다. 이 때문에, Mn 함유량은 2.5질량% 이하, 바람직하게는 2.5질량% 미만으로 제한된다.

Ni는 오스테나이트계 스테인레스강에 필수의 원소이지만, 본 발명에서는 비용 저감의 관점에서 Ni 함유량을 가능한 한 낮게 억제하는 성분 설계를 하였다. 구체적으로는 Ni 함유량은 6질량% 이하로 저감시킬 수 있다. 6질량% 미만으로 설정하여도 좋다. 단, 상기 Mn 함유량의 범위에서 제조성, 가공성, 내식성을 겸비시키는 성분 균형을 실현하기 위해서는 3질량% 이상의 Ni 함유량을 확보해야만 한다.

Cr은 스테인레스강의 내식성을 담보하는 부동태 피막의 형성에 필수의 원소 이다. Cr 함유량이 16질량% 이하이면 본 발명의 대체 대상이 되는 종래의 오스테나이트계 스테인레스강에 요구되는 내식성을 충분히 확보할 수 없는 경우가 있다. 단, Cr은 페라이트 형성 원소이기 때문에, 과도한 Cr의 첨가는 고온영역에서의 δ페라이트상의 다량 생성을 초래하여, 열간 가공성을 손상시키는 요인이 되기 때문에 바람직하지 못하다. 여러가지 검토의 결과, 본 발명에서는 25질량%까지 Cr을 함유시킬 수 있다. 따라서 Cr 함유량은 16 초과 내지 25질량%로 규정된다.

Si는 제강에서의 탈산에 유용한 원소이지만, Si 함유량이 많아지면 강철이 경질화되어 가공성을 손상시키는 요인이 된다. 또한 Si는 페라이트 형성 원소이기 때문에 과잉 첨가는 고온영역에서의 δ페라이트상의 다량 생성을 초래하여, 열간 가공성을 저해한다. 따라서 Si 함유량은 1질량% 이하로 제한된다.

Cu는 가공 유기 마르텐사이트상의 생성에 기인하는 가공 경화를 억제하고, 오스테나이트계 스테인레스강의 연질화에 기여하는 원소이다. 또한 Cu는 오스테나이트 형성 원소이기 때문에, Cu 함유량의 증가에 따라서 Ni 함유량의 설정 자유도가 확대되어, Ni를 억제한 성분 설계가 용이해진다. 또 Cu는 SFE 값을 높이는 데에 있어서 대단히 유효한 원소이고, 적층 결함의 생성을 억제함으로써 내응력 부식 균열성의 개선에 크게 기여한다. 이 작용을 충분히 얻기 위해서는 0.8질량% 이상의 Cu 함유량을 확보할 필요가 있다. 단, 4질량%를 초과하는 다량의 Cu 함유는 열간 가공성을 저해하기 쉽다. 이 때문에, Cu 함유량은 0.8 내지 4질량%로 규정된다.

P 및 S는 불가피적 불순물로서 혼입하지만, 대강 P은 0.045질량%까지, S는 0.03질량%까지 허용된다.

본 발명의 강철은 일반적인 스테인레스강의 제강 프로세스에 의해서 용제할 수 있다. 그 후, 일반적인 오스테나이트계 스테인레스 강판의 제조방법에 따라서, 예를 들면 판 두께 0.1 내지 3.5mm의 냉연 어닐링 강판으로 할 수 있다.

실시예 1

표 1에 나타내는 조성의 오스테나이트계 스테인레스강을 제조하여, 연속 캐스팅하여 슬랩(slab)을 얻은 후, 추출 온도 1230℃에서 열간 압연함으로써 판 두께 3mm의 열연강대(hot-rolled steel strip)를 제조하였다. 열연강대에 1100℃에서 1분 동안 열이 균일하게 흡수되도록 어닐링을 실시한 후, 냉연에 의해 판 두께 1mm의 냉연강대(cold-rolled steel strip)로 하고, 1050℃에서 1분 동안 열이 균일하게 흡수되도록 어닐링 및 피클링을 실시하여 어닐링 및 피클링된 강대를 제작하였다.

밑줄 : 본 발명 규정 범위 외

※1 : Md30=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)-13.7Cr

※2 : SFE=2.2Ni-1.1Cr-13Si-1.2Mn+6Cu+32

Md30 값이 약 -50 내지 -40인 강 C, F, G 및 Md30 값이 -13.7인 강 O로부터 각각 JIS 13B호 시험편을 잘라내어, 압연방향에 대하여 평행방향의 인장 시험을 실시하였다. 평점간 거리는 50mm, 인장 속도는 40mm/min으로 하고, 파단 후의 시험편을 대조하여 평점간 거리를 측정하여, 파단 신도를 구하였다. Ni 절감형이 아닌 종래의 일반적인 오스테나이트계 스테인레스 강판의 대체로서 사용하기 위해서는 이 판 두께의 오스테나이트계 스테인레스 강판 어닐링재에 있어서, 당해 파단 신도가 40% 이상이 되는 양호한 가공성이 요구된다. 결과를 표 2에 나타낸다.

밑줄 : 본 발명 규정 범위 외

표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, C 함유량이 0.05%를 초과하고, 또한 (C+N) 함유량이 0.15질량% 이상인 본 발명은 40% 이상의 높은 파단 신도를 나타내었다. 이것에 대하여, (C+N) 함유량이 0.15질량% 미만인 강철 F의 파단 신도는 35%로 낮았다. 또, C, 함유량이 0.05질량% 미만으로 낮은 강철 O는 (C+N) 함유량이 0.15질량% 이상임에도 불구하고 40% 이상의 파단 신도를 실현할 수 없었다.

실시예 2

실시예 1에서 제조한 강철 A 내지 E, M의 어닐링 및 피클링된 강대로부터, 외경 φ76 내지 84mm의 범위로 2mm 걸러 여러가지의 외경을 갖는 원판형 블랭크를 잘라내고, 딥 드로잉 시험기로 컵형의 드로잉 천공 가공을 실시하였다. 내경 Dd가 φ43mm, 코너 곡률 rd가 4mm인 다이스, 및 외형 Dp가 φ40mm, 코너 곡률 rp가 3mm인 펀치를 사용하여, 블랭크의 다이스와 접촉하는 표면에 점도 60mm²/s의 윤활유를 도포하여, 주름 가압 5톤의 조건으로 블랭크를 다 좁힐 때까지 가공 성형하였다.

성형품을 실온 대기 중에서 24시간 방치 후, 성형품 컵 가장자리에서의 균열 유무를 판정하여, 각 강철의 시기 균열 한계 드로잉비를 하기 수학식 4에 의해서 구하였다.

[시기 균열 한계 드로잉비]=Dbmax/Dp

여기에서, Dbmax는 시기 균열을 일으키지 않은 최대 블랭크 직경(mm), Dp는 펀치 외경(mm)이다. Ni 절감형이 아닌 종래의 일반적인 오스테나이트계 스테인레스 강판의 대체로서 사용하기 위해서는 이 시기 균열 한계 드로잉이 2.0이상이 되는 양호한 내시기 균열성이 요구된다. 표 3에 결과를 나타낸다.

밑 줄 : 본 발명 규정 범위 외

표 3으로부터 알 수 있는 바와 같이, Md30 값이 10이하인 것에 있어서 시기 균열 드로잉비 2.0 이상의 양호한 내시기 균열성이 실현되었다.

실시예 3

실시예 1에서 제조한 강철 B, H, I의 공식 전위를 JIS G0577에 준거하여 측정하였다. 시험액은 3.5% NaCl 수용액, 온도는 30℃이고, 정전위전해장치(potentiostat)에 의해 자연 전위로부터 소인(掃引) 속도(sweep rate) 0.33mV/sec로 전위를 상승시키고, 부동태영역(passive region)에서 부식전류(corrosion current)가 100mA/㎠ 이상이 된 전위(mV vs S.C.E)를 공식 전위(pitting potential)로 하였다. Ni 절감형이 아닌 종래의 일반적인 오스테나이트계 스테인레스 강판의 대체로서 사용하기 위해서는 당해 공식 전위가 200mV 이상이 되는 내식성이 요구된다. 결과를 표 4에 나타낸다.

밑 줄 : 본 발명 규정 범위 외

표 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 16질량% 이상의 Cr을 함유하는 것에 있어서 양호한 공식 전위를 얻을 수 있다.

실시예 4

실시예 1에서 제조한 강철 B, J, K, N으로부터 외경 φ80mm의 블랭크를 잘라내고, 펀치 직경 φ40mm의 딥 드로잉 시험기에서 깔때기형 컵을 제작하였다. 컵 가장자리를 정밀 절단기로 컵 바닥으로부터 높이 15mm의 위치에서 절단하여, JIS G0576로 규정되는 42% 염화마그네슘 비등시험에 제공하였다. Ni 절감형이 아닌 종래의 일반적인 오스테나이트계 스테인레스 강판의 대체로서 사용하기 위해서는 당해 비등시험에서 24시간 이상 경과하여도 균열이 발생하지 않는 내응력 부식 균열성이 요구된다. 결과를 표 5에 나타낸다.

밑 줄 : 본 발명 규정 범위 외

표 5로부터 알 수 있는 바와 같이, SFE 값이 5이상인 본 발명예의 것에서는 24시간 이상 경과하여도 균열은 발생하지 않고, 양호한 내응력 부식 균열성을 나타내었다.

실시예 5

실시예 1에서 제조한 강철 B, C, I, J, L의 냉연 강판(어닐링 전의 단계의 강철대)으로부터 50mm×50mm의 절단판을 채취하여, 실험실에서 대기 분위기에서의 어닐링 실험을 하였다. 1100℃로 설정한 대기 어닐링로 중에, 각 샘플을 60초간 가열후, 빠르게 수냉 동판에 끼워 급냉하였다. 이것을 수소화플루오르산 2질량%와 질산 10질량%의 혼합 수용액, 60℃ 중에 침지하여, 스케일이 제거되어 균질한 표면이 될 때까지의 시간(여기에서는 이것을 「피클링 시간」이라고 부른다)을 측정하였다. 결과를 표 6에 나타낸다.

밑 줄 : 본 발명 규정 범위 외

표 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, Mn 함유량이 2.5질량% 이하인 본 발명예의 것은 피클링 시간이 30초 이하이고, 일반적인 연속 어닐링 피클링 라인에서 특단의 라인 속도 저하를 초래하지 않고 양호한 피클링를 실시할 수 있다고 판단되었다.

실시예 6

실시예 5와 같이 강철 B, C, I, J 및 L의 냉연 강판으로부터 50mm×50mm의 절단판을 채취하여, 실험실에서, 여기에서는 휘광 어닐링의 실험을 하였다. 노점을 -40℃ 내지 -60℃의 범위로 조정한 100% 수소가스를 연속 공급한 석영관 내에 샘플을 유지하고, 이 석영관 전체를 1100℃의 가열로 중에 넣어, 60초간 가열 후, 빠르게 석영관 전체를 화로로부터 빼어 방냉하는 실험을 하였다. 냉각 후의 샘플의 표면을 육안으로 관찰함으로써 착색의 유무를 평가하였다. 각 강철에 관하여, 착색이 생기지 않는 상한의 노점(dew point)(여기에서는 이것을 「노점 상한 온도」라고 부른다)을 구하였다. Ni 절감형이 아닌 종래의 일반적인 오스테나이트계 스테인레스 강판의 대체로서 사용하기 위해서는 이 광휘 어닐링 실험에서 노점 상한 온도가 -50℃ 이상이 되는 양호한 내착색성을 갖고 있는 것이 요구된다. 결과를 표 7에 나타낸다.

밑 줄 : 본 발명 규정 범위 외

표 7로부터 알 수 있는 바와 같이, Mn 함유량이 2.5질량% 이하인 본 발명예는 「노점 상한 온도; -50℃ 이상」의 조건을 충분히 달성하는 내착색성을 갖고, 광휘 어닐링에서의 생산성 저하의 문제도 해결될 수 있다.

Claims

0.05질량%를 초과하고 하기 수학식 3을 만족시키는 범위의 양의 C, 1질량% 이하의 Si, 0.5 내지 2.5질량%의 Mn, 3 내지 6질량%의 Ni, 16질량% 초과 내지 25질량%의 Cr, 0.8 내지 4질량%의 Cu, 하기 수학식 3을 만족시키는 범위의 양의 N, 잔부 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 하기 수학식 1로 정의되는 오스테나이트 안정도 지표 Md30이 -50 내지 10이고, 하기 수학식 2로 정의되는 적층 결함 난이도 지표 SFE가 5 이상인 조성을 갖는, 가공성·내시기 균열성·내식성·내응력 부식 균열성·표면 성상이 우수한 Ni 절감형 오스테나이트계 스테인레스강.

수학식 1

Md30=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-29(Ni+Cu)-13.7Cr

수학식 2

SFE=2.2Ni+6Cu-1.1Cr-13Si-1.2Mn+32

수학식 3

0.15≤C+N≤0.3