KR20100087225A

KR20100087225A - 내식성과 가공성이 우수한 고순도 페라이트계 스테인리스 강 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20100087225A
Application number: KR1020107013303A
Authority: KR
Inventors: 마사하루 하타노; 아키히코 타카하시
Original assignee: 닛폰 스틸 앤드 스미킨 스테인레스 스틸 코포레이션
Priority date: 2008-01-28
Filing date: 2009-01-13
Publication date: 2010-08-03
Also published as: TWI346709B; US8262815B2; WO2009096244A1; ES2528204T8; TW200948988A; EP2246455A1; CN101903553A; BRPI0906716B1; US20110236248A1; BRPI0906716A2; JP2009174036A; CN101903553B; JP4651682B2; EP2246455A4; KR101100360B1; ES2528204T3; EP2246455B1

Abstract

본 발명은, 공식과 녹 발생 등의 부식에 의한 표면 성상의 저하를 SUS304에 비해 손색없는 정도 또는 이를 상회하는 정도까지 향상시킬 수 있고, 제조성이나 가공성이 저하를 초래하지 않고, 희소 원소의 첨가에도 의존하지 않는 고순도 페라이트계 스테인리스 강과 그 제조 방법을 제공하며, 질량%로, C: 0.01% 이하, Si: 0.01 ~ 0.20%, Mn: 0.01 ~ 0.30%, P: 0.04% 이하, S: 0.01% 이하, Cr: 13 ~ 22%, N: 0.001 ~ 0.020%, Ti: 0.05 ~ 0.35%, Al: 0.005 ~ 0.050%, Sn: 0.001 ~ 1%, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 페라이트계 스테인리스 강으로 하고, Sn의 첨가에 의해 부동태 피막을 개질하여 내식성을 향상시킨다. Sn 첨가에 의한 부동태 피막의 개질 효과를 높이기 위하여, 마무리 소둔 후에, 200 ~ 700℃의 온도 영역에서 1분 이상 체류시킨다.

Description

내식성과 가공성이 우수한 고순도 페라이트계 스테인리스 강 및 그 제조 방법{HIGH-PURITY FERRITIC STAINLESS STEEL EXCELLENT IN CORROSION RESISTANCE AND WORKABILITY AND PROCESS FOR PRODUCTION OF THE SAME}

본 발명은 내식성과 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

페라이트계 스테인리스 강은 주방 기기, 가전 제품, 전자 기기 등의 폭 넓은 분야에서 사용되고 있다. 그러나 오스테나이트계 스테인리스 강에 비하여 가공성이 저하하기 때문에, 그 용도가 한정되는 경우가 있다. 최근, 철강 제조에 있어서의 정제 기술의 향상에 의해 극저탄소·질소화, 저Si화와 함께 P나 S 등의 불순물 원소의 저감이 가능하게 되고, Ti 등의 안정화 원소를 첨가하여 가공성을 높인 페라이트계 스테인리스 강(이하, 고순도 페라이트계 스테인리스 강)은 넓은 범위의 가공 용도에 적용되고 있다. 이는 페라이트계 스테인리스 강이 최근 가격 상승이 현저한 Ni을 다량으로 함유하는 오스테나이트계 스테인리스 강보다도 경제성이 우수하기 때문이다.

고순도 페라이트계 스테인리스 강은, JIS 규격화되어 있는 SUS430LX으로부터 알 수 있는 바와 같이 대표적인 오스테나이트계 스테인리스 강의 SUS304(18Cr-8Ni)와 비교하면, Cr 양이 적은 경우도 많고 내식성에는 과제가 있다. 또한, 의장성이 요구되는 스테인리스 강제의 싱크 등의 주방 기기나 가전 제품에 대해서는, 공식이나 녹 발생 등의 부식에 의한 표면 성상(性狀)의 저하를 문제로 하는 경우가 많다.

전술한 내식성의 문제를 개선하기 위해서는, Cr이나 Mo 등을 합금화하는 방법과, 광휘(光輝) 소둔에 의해 강 표면에 형성하는 피막을 개질하는 방법이 있다. 전자는 합금화에 의한 비용 상승을 초래함과 더불어 가공성을 저해하는 요인이 되기 때문에 바람직하지 않다. 후자는, 재료 비용의 상승과 가공성의 저하를 억제하는 관점에서 유효한 방법이고, 광휘 소둔을 이용한 피막 개질에 대해서는 다양한 발명이 제안되어 있다.

후자의 관점에서, 본 발명자들도 일본 특허 출원 공보 제2006-172489호에서, 피막 내의 Cr/Fe 농도비 > 0.5이고, 피막에 TiO₂를 함유시킨 녹 발생 저항성과 가공성이 우수한 광휘 소둔 마무리 페라이트계 스테인리스 강판 및 그 제조 방법을 제안하였는데, 광휘 소둔을 이용하여 피막 개질한 강은 가공이나 그 후의 연마·연삭에 의해 신생면(新生面)이 노출된 경우에, 신생면에서의 내식성을 확보하기 위해서는 과제가 남아 있고, 이러한 과제에 대한 대책은 상기 특허 출원 공보에는 기재되어 있지 않다.

또한, 상기 과제를 해결하는 방법으로서, 미량 원소를 이용하여 내식성을 개선하는 것을 고려할 수 있고, 일본 공개 특허 공보 평6-172935호 및 평7-34205에는, P를 적극적으로 첨가하여 내후성, 녹 방지성, 극간(隙間)) 부식 저항성을 개선한 페라이트계 스테인리스 강이 개시되어 있다. 일본 공개 특허 공보 평6-172935호는, Cr: 20% 초과~ 40%, P: 0.06% 초과 ~ 0.2% 이하로 한 고Cr, P 첨가 페라이트계 스테인리스 강에 관한 것이다. 일본 공개 특허 공보 평7-34205호는, Cr: 11% ~ 20% 미만, P: 0.04% 초과 ~ 0.2% 이하로 한 P 첨가 페라이트계 스테인리스 강에 관한 것이다. 그러나, P는 제조성, 가공성, 용접성을 저해하는 요인이 되기 때문에, 가공성이 요구되는 용도에는 적합하지 않다.

또한, 일본 공개 특허 공보 제2000-169943호에는, Sn, Sb의 미량 원소를 함유하는 고온 강도가 우수한 페라이트계 스테인리스 강 및 그 제조 방법이 개시되어 있다. 일본 공개 특허 공보 제2000-169943호의 실시예에 기재된 대부분은 Cr: 10 ~ 12%의 저Cr 강이고, Cr: 12% 초과의 고Cr 강에서는 고온 강도를 확보하기 위하여, V, Mo 등을 복합 첨가하고 있다. Sn, Sb의 효과로서, 고온 강도의 개선을 거론하고 있고, 충분한 내식성이 확보 가능한지는 개시되어 있지 않기 때문에 의문시된다.

일본 공개 특허 공보 제2001-288543호 및 제2001-288544호에는, Mg와 Ca를 미량 원소로 한 표면 특성 및 내식성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강 및 그 제조 방법이 개시되어 있다. Sn은 선택 첨가 원소이며, 내식성에 바람직한 원소로 기재되어 있다. 일본 공개 특허 공보 제2001-288543호 및 제2001-288544호의 실시예에 기재된 강은, Sn과 고가의 Co를 복합 첨가하고 있다. 이러한 강은 11.6% Cr 강 또는 C 등의 불순물 원소를 다량 함유하는 16% Cr 강이고, 공식 전위는 각각 0.086V, 0.12V로 기재되어 있다. 이 공식 전위는 본 발명이 목표로 하는 SUS304 상당의 공식 전위(0.2V 초과)와 비교하여 저위(低位)이다.

또한, 국제 공개 특허 공보 제WO 2007/129703호에는, 자동차 부품 등의 구멍 발생 수명 개선을 목적으로 하여, Sn, Sb를 미량 원소로 하는 극간 부식 저항성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강이 개시되어 있다. 국제 공개 특허 공보 제WO 2007/129703호의 실시예에 기재된 강은, 극간부의 구멍 발생 저항성을 개선하기 위하여, 그 대부분이 Sn과 Ni를 복합 첨가하고 있다. Sn을 단독 첨가하고 있는 16% Cr 강은 Si 양이 높고, 본 발명이 대상으로 하는 고순도 페라이트계 스테인리스 강에는 해당하지 않는다.

전술한 바와 같이, 종래에 미량 원소를 이용한 내식성 향상 기술은, P 단독, Sn이나 Sb와 고가의 희소 원소인 Co나 Ni을 복합 첨가하는 것 또는 단락 0002에 기재된 고순도 페라이트계 스테인리스 강을 대상으로 한 것이 아니며, 제조성, 가공성, 자재 비용의 관점에서 문제가 있다.

본 발명의 목적은, 고순도 페라이트계 스테인리스 강을 대상으로 하고, 제조성과 가공성의 저하를 초래하지 않고, 희소 원소의 첨가에도 의존하지 않고, 공식과 녹 발생 등의 부식에 의한 표면 성상의 저하를 SUS304에 비해 손색없는 정도, 또는 이를 상회하는 정도로 향상시킨 고순도 페라이트계 스테인리스 강을 제공하는 것이다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 것으로, 그 요지는 다음과 같다.

(1) 질량%로, C: 0.01% 이하, Si: 0.01 ~ 0.20%, Mn: 0.01 ~ 0.30%, P: 0.04% 이하, S: 0.01% 이하, Cr: 13 ~ 22%, N: 0.001 ~ 0.020%, Ti: 0.05 ~ 0.35%, Al: 0.005 ~ 0.050%, Sn: 0.001 ~ 1%, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 내식성과 가공성이 우수한 고순도 페라이트계 스테인리스 강.

(2) 상기 (1)에 있어서, 상기 강이 질량%로, Ni: 0.5% 이하, Cu: 0.5% 이하, Nb: 0.5% 이하, Mg: 0.005% 이하, B: 0.005% 이하, Ca: 0.005% 이하 중에서 1종 또는 2종 이상 함유하는 것을 특징으로 하는 내식성과 가공성이 우수한 고순도 페라이트계 스테인리스 강.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서, 연마한 강 표면에 있어서, 30℃, 3.5% NaCl 수용액 중의 공식 전위 Vc'100이 0.2V(Vv.s.AGCL) 이상인 것을 특징으로 하는 내식성과 가공성이 우수한 고순도 페라이트계 스테인리스 강.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 인장 시험에서의 0.2% 내력이 300MPa 미만, 파단 연신율이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 내식성과 가공성이 우수한 고순도 페라이트계 스테인리스 강.

(5) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 강 성분을 가진 스테인리스 강괴를 열간 단조 또는 열간 압연에 의해 열연 강재로 하고, 열연 강재의 소둔을 행한 후, 냉간 가공과 소둔을 반복하는 강재의 제조 방법에 있어서, 700℃ 이상에서 마무리 소둔한 후에, 200 ~ 700℃의 온도 영역에서 1분 이상 체류하는 것을 특징으로 하는 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 내식성과 가공성이 우수한 고순도 페라이트계 스테인리스 강의 제조 방법.

이하의 설명에서는, 상기 (1) ~ (4)의 강에 관한 발명 및 (5)의 제조 방법에 관한 발명을 각각 본 발명이라 한다. 또한, (1) ~ (5)의 발명을 총칭하여 본 발명이라고 하는 경우도 있다.

본 발명에 의하면, 재료 비용의 상승 및 제조성의 저하를 초래하지 않고, 30℃, 3.5% NaCl 수용액 중의 공식 전위 Vc'100은 0.2V(Vv.s.AGCL)를 초과하게 되고, SUS304에 비해 손색없는 정도 또는 이를 상회하는 내식성을 구비하고, 인장 시험에서의 0.2% 내력이 300MPa 미만, 파단 연신율이 30% 이상의 기계적 성질을 가지는 내식성과 가공성이 우수한 고순도 페라이트계 스테인리스 강을 얻는 것이 가능하다는 현저한 효과를 발휘한다.

도 1은 13Cr-0.17Ti 강의 공식 전위와 Sn 첨가량의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2는 희석 황산액 중에서의 양극 분극 곡선의 예를 나타내는 도면이다.

본 발명자들은 전술한 과제를 해결하기 위하여, 고순도 페라이트계 스테인리스 강의 내식성에 미치는 미량 원소, 특히 Sn의 첨가에 의한 효과에 대하여 예의 연구를 하여, 아래와 같은 새로운 지견을 얻었다.

(a) 고순도 페라이트계 스테인리스 강에 대하여, 도 1의 실험 결과에 도시된 바와 같이, 0.001% 이상의 Sn을 단독 첨가하면, 공식 전위가 향상한다. Cr: 13% 이상의 강에 Sn을 첨가하면, SUS304에 비해 손색없는 0.2V를 초과하는 공식 전위에 도달하는 것을 밝혀내었다.

(b) 최근, 스테인리스 강의 내식성은 제조 업체에 한정되지 않고 개개의 수요가에 의해서도 염수 분무 등의 가속 시험으로 간편하게 평가되는 경우가 증가하고 있다. 상기 (a)에 기재된 0.2V를 초과하는 공식 전위를 가진 강은 이러한 간편적인 평가에서 공식이나 녹 발생 등의 부식에 의한 표면 성상의 저하를 SUS304에 비해 손색없는 정도 또는 이를 상회하는 정도까지 향상시킬 수 있다.

(c) 전술한 내식성 향상 작용에 대하여 희석 황산 용액 중에서 양극 분극 곡선을 측정하고, 전기 화학적으로 검토하였다. 도 2는 양극 분극 곡선의 예를 나타낸다. Sn 첨가 강은, Sn 무첨가 강과 비교하여, 활성태(活性態)에서 부동태(不動態)로의 이행 경계 전위(부동태화 전위: Ep, 음의 값) 및 최대 용해 전류(부동태화 임계 전류: Imax, 양의 값)의 절대값이 작아지고, 부동태화하기 용이하게 되어 있다. 또한, 부동태에서의 정상 용해 전류(부동태 유지 전류: Ib)에 교란을 나타내는 스파이크 등이 나타나지 않고 부동태가 안정되어 있다고 해석할 수 있다. 이러한 전기 화학적인 검토 결과는, Sn의 첨가에 의해 부동태 피막이 개질되어, 내식성이 향상하고 있음을 증명하는 것이다.

(d) Sn은 고용 강화 원소이며, 재료의 강도를 상승시켜 연신율을 저하시킨다. 그러나, 고순도 페라이트계 스테인리스 강을 대상으로 하면, Cr 양과 Sn 첨가량을 제어함으로써, 전술한 내식성 향상 작용과 더불어, 연질·고연성의 가공성을 담보하는 것이 가능하다.

(e) Sn과 0.5% 이하의 Cu나 Ni의 복합 첨가는, 내식성 향상 작용의 효과를 높일 뿐만 아니라, 가공성(연신율, r값)의 개선에도 유효하다는 것을 밝혀내었다.

(f) Sn 첨가에 의한 내식성 향상에는, 강재의 마무리 소둔 후에, 200 ~ 700℃의 온도 영역에서 체류시키는 것이 유효한 수단이 된다는 것도 밝혀내었다. 이의 상세한 원인은 불명확하지만, XPS 분석으로부터 부동태 피막 및 피막 바로 아래에서의 Sn의 농화(濃化)가 내식성 향상에 영향을 미치는 것으로 추정된다.

(g) Sn은 저융점 금속이며, 열간 가공 시의 용융 취성을 유발하는 것도 상정되었다. 그러나, Sn은 열간 가공 시의 온도 영역에서 확산이 크고, 강의 용해도(溶解度)도 있기 때문에, 1%를 초과하는 과도한 첨가를 하지 않는 한, 제조성을 저해하지 않는다는 것을 확인하였다.

또한, 공식 전위는, 30℃, 3.5% 염화나트륨 수용액 중에서, 강 표면이 에머리 페이퍼 #600으로 연마된 상태로 측정된다. 전극은 AgCl로 하고, 공식 발생 전위 V'c100의 값을 측정한다. 재료의 강도와 연신율은, 판의 경우에, 압연 방향으로부터 JIS13B 인장 시험편을 채취하여, 인장 속도 20mm/min으로 하여 얻은 값이다. 부동태 피막 및 피막 바로 아래에서의 Sn의 존재 상태는, X선 광전자 분광 분석기(XPS)에 의해 분석하는 것이 가능하다. 연마한 시료 표면을 분석 면으로 하고, Sn의 존재는 484 ~ 487eV 부근에서의 피크 검출에 의해 확인 가능하다.

본 발명은, 상기 (a) ~ (g)의 지견에 기초하여 완성된 것이다. 이하, 본 발명의 각 요건에 대해 상세히 설명한다. 또한, 각 원소의 함유량의 "%" 표시는 "질량%"를 의미한다.

우선, 본 발명에서의 성분과 그 한정 이유를 설명한다.

C는 가공성과 내식성을 저하시키므로, 그 함유량이 적을수록 바람직하므로, 상한을 0.010%로 한다. 그러나, 과도한 저감은 정제 비용의 증가를 초래하므로, 바람직하게는 하한을 0.001%로 한다. 더욱 바람직하게는, 내식성이나 제조 비용을 고려하여 0.002 ~ 0.005%로 한다.

Si는 탈산 원소로 첨가되는 경우가 있다. 그러나, 고용 강화 원소이고, 연신율 저하의 억제의 관점에서 그 함유량이 적을수록 바람직하므로, 상한을 0.20%로 한다. 그러나, 과도한 저감은 정제 비용의 증가를 초래하므로, 하한을 0.01%로 한다. 바람직하게는, 가공성이나 제조 비용을 고려하여 0.03 ~ 0.15%로 한다.

Mn은 Si와 마찬가지로 고용 강화 원소이므로, 그 함유량이 적을수록 바람직하다. 연신율 저하의 억제를 위하여 상한을 0.30%로 한다. 그러나, 과도한 저감은 정제 비용의 증가를 초래하므로, 하한을 0.01%로 한다. 바람직하게는, 가공성과 제조 비용을 고려하여 0.03 ~ 0.15%로 한다.

P는 Si 및 Mn과 마찬가지로 고용 강화 원소이므로, 그 함유량이 적을수록 바람직하다. 연신율 저하의 억제를 위하여 상한을 0.040%로 한다. 그러나, 과도한 저감은 정제 비용의 증가를 초래하므로, 바람직하게는 하한을 0.005%로 한다. 더욱 바람직하게는, 제조 비용과 가공성을 고려하여 0.010 ~ 0.020%로 한다.

S는 불순물 원소이고, 열간 가공성이나 내식성을 저해하므로, 그 함유량이 적을수록 바람직하다. 따라서, 상한은 0.010%로 한다. 그러나, 과도한 저감은 정제 비용의 증가를 초래하므로, 바람직하게는 하한을 0.0001로 한다. 더욱 바람직하게는, 내식성이나 제조 비용을 고려하여 0.0010 ~ 0.0050%로 한다.

Cr은 내식성을 확보하기 위한 필수 원소이며, 본 발명의 공식 전위를 확보하기 위하여 하한은 13%로 한다. 단, 22% 초과의 첨가는 재료 비용의 상승이나 가공성, 제조성의 저하를 초래한다. 따라서, Cr의 상한은 22%로 한다. 바람직하게는, 내식성 및 가공성과 제조성을 고려하여 15 ~ 18%로 한다.

N은 C와 마찬가지로 가공성과 내식성을 저하시키기 때문에, 그 함유량이 적을수록 바람직하며, 상한을 0.020%로 한다. 단, 과도한 저하는 응고 시에 페라이트립 생성의 핵이 되는 TiN이 석출되지 않고, 응고 조직이 주상정화하고, 제품의 리징 저항성이 저하될 우려도 있다. 따라서, 하한을 0.001%로 한다. 바람직하게는, 가공성과 내식성을 고려하여 0.003 ~ 0.012%로 한다.

Ti은 C와 N을 고정하여 연질화를 도모하고, 연신율이나 r값을 향상시키기 위하여 극히 유효한 원소이므로, 하한을 0.05%로 한다. 그러나, Ti도 고용 강화 원소이고, 과도한 첨가는 연신율의 저하를 초래한다. 따라서, 상한을 0.35%로 한다. 바람직하게는, 가공성이나 제조성을 고려하여 0.10 ~ 0.20%로 한다.

Al은 탈산 원소로서 유효한 원소이므로, 하한을 0.005%로 하였다. 그러나, 과도한 첨가는 가공성이나 인성 및 용접성의 저하를 초래하므로, 상한을 0.05%로 하였다. 바람직하게는, 정제 비용을 고려하여 0.01 ~ 0.03%로 한다.

Sn은, Cr이나 Mo의 합금화 및 희소 원소인 Ni이나 Co 등의 첨가에 의존하지 않고, 본 발명의 목표로 하는 내식성을 확보하기 위한 필수 원소이다. 본 발명의 목표로 하는 공식 전위를 얻기 위하여, 하한을 0.001%로 하였다. 바람직하게는, 도 1의 실험 결과에서 알 수 있는 바와 같이 0.01% 이상이다. 그러나, 과도한 첨가는 단락 0024와 0027에서 지적한 가공성과 제조성의 저하를 초래함과 동시에, 내식성 향상 효과도 포화한다. 따라서, 상한을 1%로 하였다. 바람직하게는, 상한은 가공성과 제조성을 고려하여 0.8% 이하로 한다. 더욱 바람직하게는, 내식성 및 가공성과 제조성의 균형의 관점에서 0.05 ~ 0.5%로 한다.

Ni와 Cu는 Sn과의 상승(相乘) 효과에 의해 내식성을 향상시키는 원소이며, 필요에 따라하여 첨가한다. 또한, 이 원소들은 Sn의 첨가에 따른 가공성(연신율, r값)의 저하를 개선하는 작용도 한다. 첨가하는 경우에는, 그 효과가 발현하는 0.05% 이상으로 한다. 단, 0.5%를 초과하면 재료 비용의 상승이나 가공성의 저하를 초래하므로, 상한을 0.5%로 한다. 더욱 바람직하게는, 0.1 ~ 0.3%로 한다.

Nb은 Ti와 마찬가지로 연신율과 r값을 향상시키고 내식성 향상에도 유효한 원소이며, 필요에 따라하여 첨가한다. 첨가하는 경우에는, 그 효과가 발현하는 0.05% 이상으로 한다. 그러나, 과도한 첨가는 재료 강도를 상승시켜 연신율의 저하를 초래하므로, 상한을 0.5%로 한다. 바람직하게는, 가공성이나 내식성을 고려하여 0.2 ~ 0.4%로 한다.

Mg는 용강 중에서 Al과 함께 Mg 산화물을 형성하고 탈산제로 작용할 뿐만 아니라, TiN의 정출(晶出) 핵으로 작용한다. TiN은 응고 과정에서 페라이트상의 응고 핵이 되고, TiN의 정출을 촉진시킴으로써, 응고 시에 페라이트 상을 미세하게 생성시킬 수 있다. 응고 조직을 미세화함으로써, 제품의 리징이나 로핑 등의 조대 응고 조직에 기인하는 표면 결함을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 가공성 향상을 위하여 필요에 따라하여 첨가한다. 첨가하는 경우에는, 이러한 효과를 발현하는 0.0001%로 한다. 단, 0.005%를 초과하면 제조성이 저하하므로, 상한을 0.005%로 한다. 바람직하게는, 제조성을 고려하여 0.0003 ~ 0.002%로 한다.

B는 열간 가공성이나 2차 가공성을 향상시키는 원소이며, Ti 첨가 강에 첨가하는 것은 유효하다. Ti 첨가 강은 Ti로 C를 고정하기 때문에 입계의 강도가 저하하고, 2차 가공 시에 입계 균열이 발생하기 용이하게 된다. 첨가하는 경우에는, 이러한 효과를 발현하는 0.0003% 이상으로 한다. 그러나, 과도한 첨가는 연신율의 저하를 초래하므로, 상한을 0.005%로 한다. 바람직하게는, 재료 비용이나 가공성을 고려하여 0.0005 ~ 0.002%로 한다.

Ca은 열간 가공성이나 강의 청정도를 향상시키는 원소이며, 필요에 따라 첨가한다. 첨가하는 경우에는, 이러한 효과를 발현하는 0.0003% 이상으로 한다. 그러나, 과도한 첨가는 제조성의 저하나 CaS 등의 수용성 개재물에 의한 내식성 저하를 초래하므로, 상한을 0.005%로 한다. 바람직하게는, 제조성이나 내식성을 고려하여 0.0003 ~ 0.0015%로 한다.

본 발명의 성분을 가진 고순도 페라이트계 스테인리스 강은, 내식성의 지표인 공식 전위 > 0.2V, 0.2% 내력 < 300MPa 미만, 파단 연신율 ≥ 30%로 하는 것이 가능하고, 가공성의 저하를 초래하지 않고, SUS304에 비해 손색없거나 이를 상회하는 내식성을 얻을 수 있다. 공식 전위와 0.2% 내력이나 파단 연신율의 측정 조건은 단락 0028에 기재되어 있다.

(B) 다음으로, 제조 방법과 그 한정 이유를 이하에서 설명한다.

본 발명에서는, 상기 (A)항에 기재된 성분을 만족하면, 통상의 공정 조건으로 제조하여도 내식성과 가공성을 충분히 확보 가능하지만, 상기 공정과 더불어, 700℃ 이상에서 마무리 소둔한 후에, 200 ~ 700℃의 온도 영역에서 1분 이상 체류시키는 것이 바람직하다.

마무리 소둔을 700℃ 이상으로 하는 것은, 냉간 가공 후의 강을 재결정시켜 가공성을 확보하기 위함이다. 소둔 온도의 과도한 상승은, 결정립경이 조대화하고 가공에 의한 오렌지필 등의 표면 품질 저하를 초래한다. 바람직하게는, 소둔 온도의 상한을 950℃로 한다.

마무리 소둔한 후에, 200 ~ 700℃의 온도 영역에서의 체류 시간을 1분 이상으로 하기 위하여 냉각 속도를 조정하거나, 200 ~ 700℃로 재가열하여 1분 이상 유지하여도 상관없다. 700℃를 초과하면, Ti나 P를 함유하는 석출물이 석출하여 내식성 저하를 초래하므로, 상한은 700℃로 한다. 200℃ 미만에서는, 단락 0026에서 기재된 내식성의 향상 효과는 기대할 수 없다. 따라서, 하한은 200℃로 한다. 더욱 바람직하게는, 300 ~ 600℃의 범위로 한다.

200 ~ 700℃의 체류 시간은, 상기 효과를 얻기 위하여 1분 이상으로 하는 것이 바람직하다. 상한은 특별히 규정되는 것은 아니지만, 공업적인 연속 소둔 설비를 사용하는 경우에는, 5분 이하가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 3분 이하로 한다.

<실시예>

이하에서 본 발명이 강판인 경우에 대하여 실시예를 설명한다.

표 1의 성분을 가지는 페라이트계 스테인리스 강을 용제하고, 가열 온도 1150 ~ 1200℃의 열간 압연을 실시하여 판 두께 3.8mm의 열연 강판으로 하였다. 열연 강판을 소둔하고, 산세 후에 판 두께 0.8mm까지 냉간 압연하고 마무리 소둔을 실시하고, 내식성 및 기계적 성질의 평가에 사용하였다. 강의 성분은 본 발명에서 규정하는 범위 및 그 이외의 범위로도 실시하였다. 마무리 소둔 후의 냉각은, 본 발명에서 한정하는 조건 및 그 이외의 조건으로도 실시하였다. 비교강으로는 SUS304(18% Cr - 8% Ni)를 사용하였다.

내식성은 공식 전위의 측정, 염수 분무 시험 및 카스 시험에 의해 평가되었다. 공식 전위 측정은 단락 0028에 기재된 방법으로 실시되었다. 염수 분무 시험 및 카스 시험은 JISZ2371에 준거하는 방법으로 실시되었다. 모든 시험에는, 마무리 소둔한 강판(소재)과, 소재를 원통 디프 드로잉한 가공품을 사용하였다. 소재의 표면은, 공식 전위의 측정과 마찬가지로 에머리 페이퍼 #600으로 연마한 상태를 시험 면으로 하였다. 원통 디프 드로잉은, 블랭크 직경 φ80mm, 펀치 직경 φ40mm, 다이 직경 φ42mm, 주름 억제압 1ton으로 실시되었고, 윤활에는 필름을 사용하였다. 시험 일수는 15일간(360hr)으로 하였다. 녹 발생의 정도는 SUS304와 비교하여, 양호한 경우를 "◎", 손색없는 경우를 "○", 저하한 경우를 "×"로 하여 평가하였다. 또한, 기계적 성질은 단락 0028에 기재된 방법으로 실시되었다.

표 2에 각 시험 결과를 정리하여 나타내었다. 표 2에서, 시험 번호 1 ~ 9는 본 발명의 성분을 만족하는 고순도 페라이트계 스테인리스 강이고, 공식 전위 Vc'100은 0.2V(Vv.s.AGCL) 초과이고, 0.2% 내력: 300MPa 미만, 파단 연신율: 30% 이상의 기계적 성질을 가진다. 이 강판들은 염수 분무나 카스의 가속 시험에서 시험 번호 12의 SUS304에 비해 손색없는 정도 또는 이를 상회하는 내식성을 구비한다.

이에 대하여, 시험 번호 10과 11은 JIS 규격의 SUS430LX에 해당하고, 본 발명에서 규정하는 Sn을 첨가하지 않은 강판이다. 시험 번호 10은 0.2% 내력: 300MPa 미만, 파단 연신율: 30% 이상의 기계적 성질이 가지지만, SUS304와 비교하여 내식성이 저하한다. 한편, 시험 번호 11은 SUS304에 비해 손색없는 내식성을 가지지만, 본 발명에서 규정하는 기계적 성질을 만족하지 않는다. 이로부터 본 발명예의 시험 번호 1 ~ 9는 JIS 규격 강의 양호한 기계적 성질(연질·고연신율)을 손상시키지 않고, 현저한 내식성의 향상이 확인되었다.

본 발명예의 시험 번호 2와 6은 본 발명에서 규정하는 제조 방법을 적용한 것으로, 이를 적용하지 않는 시험 번호 1과 5에 비교하면, 내식성 향상을 확인할 수 있다. 시험 번호 4는 미량 Cu 첨가에 의해 연신율이 개선된 것이다.

[산업상 이용 가능성]

Claims

질량%로, C: 0.01% 이하, Si: 0.01 ~ 0.20%, Mn: 0.01 ~ 0.30%, P: 0.04% 이하, S: 0.01% 이하, Cr: 13 ~ 22%, N: 0.001 ~ 0.020%, Ti: 0.05 ~ 0.35%, Al: 0.005 ~ 0.050%, Sn: 0.001 ~ 1%, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진 내식성과 가공성이 우수한 고순도 페라이트계 스테인리스 강.
제1항에 있어서, 상기 강이 질량%로, Ni: 0.5% 이하, Cu: 0.5% 이하, Nb: 0.5% 이하, Mg: 0.005% 이하, B: 0.005% 이하, Ca: 0.005% 이하 중 1종 또는 2종 이상을 또한 함유하는 것을 특징으로 하는 내식성과 가공성이 우수한 고순도 페라이트계 스테인리스 강.
제1항 또는 제2항에 있어서, 연마한 강 표면에서, 30℃, 3.5% NaCl 수용액 중의 공식 전위 Vc'100이 0.2V(Vv.s.AGCL)를 초과하는 것을 특징으로 하는 내식성과 가공성이 우수한 고순도 페라이트계 스테인리스 강.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 인장 시험에서의 0.2% 내력이 300MPa 미만, 파단 연신율이 30% 이상인 것을 특징으로 하는 내식성과 가공성이 우수한 고순도 페라이트계 스테인리스 강.
제1항 또는 제2항에 기재된 강 성분을 가진 스테인리스 강괴를 열간 단조 또는 열간 압연에 의해 열연 강재로 하고, 열연 강재의 소둔을 행한 후에, 냉간 가공과 소둔을 반복하는 강재의 제조 방법에 있어서, 700℃ 이상에서 마무리 소둔한 후에, 200 ~ 700℃의 온도 영역에서 1분 이상 체류하는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 내식성과 가공성이 우수한 고순도 페라이트계 스테인리스 강의 제조 방법.