KR20100135242A - 고강도, 고인성 및 내피로성의 석출 경화형 스테인리스강의 제조 방법 - Google Patents

고강도, 고인성 및 내피로성의 석출 경화형 스테인리스강의 제조 방법 Download PDF

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윌리엄 조세프 마틴
토마스 콘스탄틴 조가스
데이비드 엘머 웨르트
폴 마이클 노보트니
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Abstract

본 발명은 석출 경화형 스테인리스강 합금의 제조 방법을 기술하고 있다. 본 발명의 방법은 C: 약 0.03 중량% 이하, Mn: 약 1.0 중량% 이하, Si: 약 0.75 중량% 이하, P: 약 0.040 중량% 이하, S: 약 0.020 중량% 이하, Cr: 약 10 내지 13 중량%, Ni: 약 10.5 내지 11.6 중량%, Ti: 약 1.5 내지 1.8 중량%, Mo: 약 0.25 내지 1.5 중량%, Cu: 약 0.95 중량% 이하, Al: 약 0.25 중량% 이하, Nb: 약 0.3 중량% 이하, B: 약 0.010 중량% 이하, Ni: 약 0.030 중량% 이하 및 잔부 철과 통상의 불순물을 갖는 마르텐사이트강 합금의 용융 단계를 포함한다. 본 발명의 방법은 또한 용융 중에 합금에 칼슘을 첨가하는 단계를 포함한다. 칼슘이 이용 가능한 황 및 산소와 결합하여 칼슘 황화물, 칼슘 산화물, 칼슘 산황화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 칼슘계 개재물을 형성한다. 다른 단계에서, 본 발명의 합금은 칼슘계 개재물의 적어도 일부를 제거하도록 처리된다. 그 후, 본 발명의 합금이 응고된다. 본 발명의 방법의 결과로서, 본 발명의 합금은 상기 칼슘계 개재물은 산개 분포된 형태로 함유하는 한편 희토류계 개재물은 실질적으로 없는 매트릭스를 갖는다.

Description

고강도, 고인성 및 내피로성의 석출 경화형 스테인리스강의 제조 방법 및 그로부터 제조된 제품{METHOD OF MAKING A HIGH STRENGTH, HIGH TOUGHNESS, FATIGUE RESISTANT, PRECIPITATION HARDNABLE STAINLESS STEEL AND PRODUCT MADE THEREFROM}
본 발명은 석출 경화형 스테인리스강 합금 및 특히, 이러한 합금에 의해 제공되는 파괴 인성 및 내피로성에 악영향을 주는 개재물의 크기 및 분포를 줄이도록 합금을 제조하는 방법에 관한 것이다.
미국 특허 제5,681,528호 및 미국 특허 제5,855,844호는 고강도, 노치 연성, 석출 경화형 스테인리스강을 개시하고 있다. 이러한 합금은 우주항공 산업 및 많은 추가의 비(非) 우주항공 용도에서 구조용으로 이용된다. 우주항공 산업에 따른 공지된 합금의 시험에서는 합금에 의해 제공된 피로 수명이 허용 가능한 것으로 간주되고 있지만 불충분한 점이 있는 것으로 드러났다. 피로 수명이 우주항공용 구조용 부재의 구성을 위한 매우 중요한 파라미터이다. 개선된 피로 수명은 제품의 중량을 줄일 수 있거나 구조용 구성 요소에 대한 설계 수명을 더 길게 할 수 있게 한다. 공지된 합금에 비해 개선된 피로 강도를 제공하는 동시에 공지된 합금이 제공하는 강도, 인성, 및 내부식성의 훌륭한 조합을 여전히 유지하는 것이 바람직하다.
상기의 피로 시험에서는 피로 파괴의 대부분이 합금 조성 및 처리의 결과로서 재료 내에 존재하는 큰 2차 상 개재물에서 개시한다는 점을 설명하였다.
본 발명은 공지된 합금에 상당하는 강도 및 인성을 제공하지만, 공지된 합금의 내피로성에 악영향을 주는 큰 2차 상 개재물이 얻어지지 않도록 구성되는 합금을 제공하는 것을 목적으로 한다.
공지된 석출 경화형 스테인리스강 합금에 대해 요구되는 피로 수명이 본 발명에 따른 합금에 의해 크게 개선된다. 본 발명에 따른 합금은 내부식성, 내피로성, 강도, 및 인성의 특유의 조합을 제공하는 석출 경화형 Cr-Ni-Ti-Mo 마르텐사이트 스테인리스강이다.
본 발명의 석출 경화형 마르텐사이트 스테인리스강의 넓은 범위, 중간 범위, 그리고 바람직한 범위의 조성(중량%)은 다음과 같다
넓은 범위 중간 범위 바람직한 범위
C 최대 0.03 최대 0.02 최대 0.015
Mn 최대 1.0 최대 0.25 최대 0.10
Si 최대 0.75 최대 0.25 최대 0.10
P 최대 0.040 최대 0.015 최대 0.010
S 최대 0.020 최대 0.010 최대 0.005
Cr 10-13 10.5-12.5 11.0-12.0
Ni 10.5-11.6 10.75-11.25 10.85-11.25
Ti 1.5-1.8 1.5-1.7 1.5-1.7
Mo 0.25-1.5 0.75-1.25 0.9-1.1
Cu 최대 0.95 최대 0.50 최대 0.25
Al 최대 0.25 최대 0.050 최대 0.025
Nb 최대 0.3 최대 0.050 최대 0.025
B 최대 0.010 0.001-0.005 0.0015-0.0035
N 최대 0.030 최대 0.015 최대 0.010
본 발명의 합금의 잔부는, 수천분의 1 퍼센트에서부터 본 발명의 합금에 의해 제공되는 특성의 바람직한 조합으로부터 부적절하게 벗어나지 않는 보다 많은 양에 이르기까지 다양할 수 있는 상용 등급의 강에서 발견되는 통상적인 불순물 및 미량의 추가적인 원소를 제외하고 본질적으로 철이다. 본 발명에 따른 합금은 또한 매트릭스 강에 산개 분포되어 있는 복수의 비(非)강화 칼슘계 개재물을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 태양에 따라, 고강도 및 고인성의 석출 경화형 스테인리스강 합금의 제조 방법이 제공된다. 본 발명의 방법은 앞서 설명한 중량% 조성을 갖는 석출 경화형 스테인리스강 합금의 용융 단계를 포함한다. 본 발명의 방법은 상기 합금으로부터 제거할 수 있는 칼슘계 개재물을 형성하도록 용융 합금 내의 이용 가능한 황 및 산소와 결합하기에 충분한 양의 칼슘을 용융 합금에 첨가하는 단계를 더 포함한다. 또한, 본 발명의 방법은 합금으로부터 칼슘계 개재물의 적어도 일부를 제거하도록 합금을 처리하고, 그 후 정제된 합금을 응고시키는 단계를 포함하고, 응고된 합금은 합금 매트릭스 내에 산개 분포된 칼슘계 개재물을 함유한다.
앞선 목록은 편리한 개요로서 제공되고 서로 조합하여 이용하기 위한 본 발명의 합금의 개별 원소 범위의 상한값 및 하한값을 한정하거나, 서로 조합하여서만 이용하기 위한 원소 범위를 한정하는 것으로 의도되지 않는다. 따라서, 넓은 범위의 조성의 하나 또는 그 이상의 원소 범위들이 바람직한 조성의 나머지 요소들에 대한 하나 또는 그 이상의 다른 범위들과 함께 이용될 수 있다. 게다가, 바람직한 일실시예의 소정 원소에 대한 최소값 또는 최대값이 또 다른 바람직한 실시예의 그 원소에 대한 최대값 또는 최소값과 함께 이용될 수 있다. 본 명세서에 걸쳐, 퍼센트(%)는 달리 표시되지 않는다면 중량%를 의미한다. "개재물"이란 용어는 황화물, 산화물, 산황화물, 탄화물, 질화물, 및 탄질화물과 같은 2차 입자 및 상을 포함한다.
본 발명에 따르면 공지된 합금에 상당하는 강도 및 인성을 제공하지만, 공지된 합금의 내피로성에 악영향을 주는 큰 2차 상 개재물이 얻어지지 않도록 구성되는 합금을 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 합금에서, 강도, 노치 인성, 및 응력 부식 균열 저항성의 특유의 조합이 크롬, 니켈, 티타늄, 및 몰리브덴 원소의 균형에 의해 달성된다. 적어도 약 10%, 더 양호하게는 적어도 약 10.5%, 바람직하게는 적어도 약 11.0%의 크롬이 합금 내에 존재하여 산화 조건하에서 종래의 스테인리스강의 내부식성에 상응하는 내부식성을 제공한다. 적어도 약 10.5%, 더 양호하게는 적어도 약 10.75%, 바람직하게는 적어도 약 10.85%의 니켈이 합금 내에 존재하는데, 이는 합금의 노치 인성에 유리하기 때문이다. 적어도 약 1.5%의 티타늄이 합금 내에 존재하여 시효 중에 니켈 티타늄이 풍부한 상의 석출을 통해 합금의 강도에 도움을 준다. 적어도 약 0.25%, 더 양호하게는 적어도 약 0.75%, 바람직하게는 적어도 약 0.9%의 몰리브덴이 또한 합금 내에 존재하는데, 이는 합금의 노치 인성에 기여하기 때문이다. 몰리브덴은 또한 피팅 부식(pitting attack) 및 응력 부식 균열을 조장하는 환경 및 환원 매체에서 합금의 내부식성에 도움을 준다.
크롬, 니켈, 티타늄, 및/또는 몰리브덴이 적절히 균형을 이루지 않을 때, 종래의 처리 기법을 이용하여 합금을 마르텐사이트 조직으로 완전하게 변태시킬수는 없다. 또한, 본 발명의 합금에서 크롬, 니켈, 티타늄, 및 몰리브덴의 부적절한 균형은 그 합금이 용체화처리되고 시효경화될 때 실질적으로 완전하게 마르텐사이트상으로 유지될 수 없게 한다. 이러한 조건 하에 합금에 의해 제공되는 강도가 현저하게 감소된다. 따라서, 그 합금에 존재하는 크롬, 니켈, 티타늄 및 몰리브덴은 한정된다. 더 상세하게는, 크롬은 약 13% 이하, 더 양호하게는 약 12.5% 이하, 바람직하게는 약 12.0% 이하로 한정되고, 니켈은 약 11.6% 이하, 바람직하게는 약 11.25% 이하로 한정된다. 티타늄은 약 1.8% 이하, 바람직하게는 약 1.7% 이하로 한정되고, 몰리브덴은 약 1.5% 이하, 더 양호하게는 약 1.25% 이하, 바람직하게는 약 1.1% 이하로 한정된다.
그러한 합금의 황은 망간 및/또는 티타늄과 조합하여 합금의 파괴 인성, 노치 인성, 및 노치 인장 강도에 악영향을 주는 망간 황화물(MnS) 및/또는 티타늄 황화물(TiS)을 형성하는 경향이 있다. 큰 단면, 즉, 0.7 in2(4 cm2)을 초과하는 단면을 갖는 그러한 합금의 제품 형태는 합금을 균질화하고 황화 개재물의 악영향을 중화시키기에 충분한 열기계적 처리를 겪지 못한다. 합금으로부터 황의 제거를 용이하게 하도록 바람직하게는 적은 양의 칼슘을 첨가하여 황과 조합함으로써 합금의 피로 강도에 도움을 주게 한다. 공지된 합금에서, 세륨, 란탄, 및/또는 다른 희토류 금속을 소량 첨가하여 특히 큰 단면 크기에서 인성 및 파괴 인성 특성에 도움을 주는데 이용한다. 그러나, 이러한 희토류 금속 처리를 이용하는 것이 합금의 인성에 도움을 주지만, 이러한 희토류 금속 개재물의 잔류물이 합금의 피로 강도에 악영향을 주는 균열 개시 지점으로서 기능을 할 수 있음을 알았다. 따라서, 희토류 금속 개재물이 존재하지 않도록 본 발명의 합금에서는 희토류 금속의 첨가가 이용되지 않는다. 세륨, 란탄, 이트륨 등을 비롯한 희토류 금속은 이러한 원소의 총량이 약 0.001% 이하이도록 한정된다. 바람직하게는, 본 발명의 합금은 이러한 원소들을 약 0.0008% 이하, 더 양호하게는 0.0007% 이하를 함유한다.
희토류 금속에 의한 처리를 배제하게 되면 특히 더 큰 단면 크기에서 합금의 파괴 인성에 악영향을 줄 것으로 예상될 것이다. 그러나, 희토류 금속 처리 대신에 칼슘 처리를 이용하는 것이 그 합금의 피로 강도에 도움을 줄 뿐만 아니라, 그 합금에 의해 제공되는 인성 및 파괴 인성의 조합에 악영향을 미치지도 않는다는 점을 확인하였다. 따라서, 본 발명에 따른 합금은 공지된 합금에 상응하는 강도 및 인성을 제공한다고 여겨진다.
붕소, 알루미늄, 니오브, 망간, 및 규소와 같은 추가적인 원소가 본 발명에 의해 제공되는 다른 소망의 특성에 도움을 주기 위해 제어된 양으로 존재할 수 있다. 더 상세하게는, 본 발명의 합금의 열간 가공성에 도움을 주도록 약 0.010% 이하의 붕소, 더 양호하게는 약 0.005% 이하의 붕소, 및 바람직하게는 약 0.0035% 이하의 붕소가 본 발명의 합금에 존재할 수 있다. 소망의 효과를 제공하기 위해서, 적어도 약 0.001%, 바람직하게는 적어도 약 0.0015%의 붕소가 본 발명의 합금에 존재한다.
항복 강도 및 최대 인장 강도에 도움을 주기 위해 알루미늄 및/또는 니오브가 본 발명의 합금에 존재할 수 있다. 더 상세하게는, 약 0.25% 이하, 더 양호하게는 약 0.10% 이하, 한층 더 양호하게는 약 0.050% 이하, 바람직하게는 약 0.025% 이하의 알루미늄이 본 발명의 합금에 존재할 수 있다. 또한, 약 0.3% 이하, 더 양호하게는 약 0.10% 이하, 훨씬 더 양호하게는 약 0.050% 이하, 바람직하게는 약 0.025% 이하의 니오브가 본 발명의 합금에 존재할 수 있다. 알루미늄 및/또는 니오브가 본 발명의 합금에 존재할 때 더 큰 항복 강도 및 최대 인장 강도가 얻어질 수 있지만, 강도의 증가는 노치 인성의 손실을 수반한다. 따라서, 최적의 노치 인성이 바람직할 때, 알루미늄 및 니오브는 통상의 잔류물 수준으로 한정된다.
약 1.0% 이하, 더 양호하게는 약 0.5% 이하, 훨씬 더 양호하게는 약 0.25% 이하, 바람직하게는 약 0.10% 이하의 망간 및/또는 약 0.75% 이하, 더 양호하게는 약 0.5% 이하, 훨씬 더 양호하게는 약 0.25% 이하, 바람직하게는 약 0.10% 이하의 규소가 스크랩 소스 또는 환원 첨가제로부터의 잔류물로서 합금 내에 존재할 수 있다. 본 발명의 합금이 진공 용융되지 않을 때 이러한 첨가가 유리하다. 인성, 내부식성, 및 매트릭스 재료에서의 오스테나이트-마르텐사이트 상의 균형에 있어서의 불리한 효과 때문에 망간 및/또는 규소가 바람직하게는 낮은 수준으로 유지된다.
본 발명의 합금의 잔부는 유사한 용도를 위해 의도되는 상용 등급의 합금에서 발견되는 통상의 불순물을 제외하면 본질적으로 철이다. 그러한 원소의 수준은 소망의 특성에 악영향을 미치지 않도록 제어된다.
특히, 매우 많은 탄소 및/또는 질소는 내부식성을 저하시키고 그 합금에 의해 제공되는 인성 및 피로 강도에 악영향을 준다. 따라서, 약 0.03% 이하의, 더 양호하게는 약 0.02% 이하의, 바람직하게는 약 0.015% 이하의 탄소가 본 발명의 합금에 존재한다. 또한, 약 0.030% 이하, 더 바람직하게는 약 0.015% 이하, 바람직하게는 약 0.010% 이하의 질소가 본 발명의 합금에 존재한다. 탄소 및/또는 질소가 더 많은 양으로 존재할 때, 탄소 및/또는 질소는 티타늄과 결합하여 티타늄 탄질화물과 같은 티타늄이 풍부한 비금속성 개재물을 형성한다. 이러한 반응은 본 발명의 합금에 의해 제공되는 고강도의 주요한 요인인 니켈 티타늄이 풍부한 상의 형성을 억제한다. 또한, 이러한 탄질화물은 균열 개시 지점으로서 기능하여 본 발명의 합금에 의해 제공되는 파괴 인성 및 내피로성에 악영향을 미친다.
인은 인성 및 내부식성에서의 유해한 영향 때문에 낮은 수준으로 유지된다. 따라서, 약 0.040% 이하, 더 바람직하게는 약 0.015% 이하, 바람직하게는 약 0.010% 이하의 인이 본 발명의 합금에 존재한다.
약 0.020% 이하, 더 양호하게는 약 0.010% 이하, 바람직하게는 약 0.005% 이하의 황이 본 발명의 합금에 존재한다. 더 많은 양의 황이 탄소 및 질소와 같은 티타늄이 풍부한 비금속 개재물의 형성을 촉진하고, 티타늄의 소망의 강화 효과를 억제하며 본 발명의 합금에 의해 제공되는 파괴 인성 및 내피로성에 악영향을 주는 균열 개시 지점으로서 제공된다. 또한, 더 많은 양의 황은 본 발명의 합금의 열간 가공성 및 내부식성에 악영향을 주고 특히 횡방향으로 인성을 손상시킨다. 산소는 약 25 ppm(parts per million) 이하로 한정된다. 납, 비스무스, 안티몬, 비소, 텔루르, 셀레늄, 주석, 게르마늄, 및 갈륨과 같은 불필요한 원소(tramp element)는 각각 약 0.003% 이하, 더 양호하게는 각각 약 0.002% 이하, 바람직하게는 각각 약 0.001% 이하로 한정된다.
과도한 양의 구리는 본 발명의 합금의 노치 인성, 연성, 및 강도에 악영향을 준다. 따라서, 본 발명의 합금은 약 0.95% 이하, 더 양호하게는 약 0.75% 이하, 한층 더 양호하게는 약 0.50% 이하, 바람직하게는 약 0.25% 이하의 구리를 함유한다.
본 발명에 따른 방법은 바람직하게는 상기한 바와 같은 구성 원소를 진공 유도 용해(VIM: vacuum induction melting)함으로써 실시된다. 바람직하게는, VIM에 이어 진공 아크 재용해(VAR: vacuum arc remelting)가 실행되지만, 다른 실무가 이용될 수 있다. 본 발명의 합금에서 칼슘을 제공하는 바람직한 방법은 VIM 중에 니켈 칼슘 화합물의 첨가에 의해서이다. Chemalloy Co. Inc.에 의해 판매되는 Ni-Cal® 합금과 같은 니켈 칼슘 화합물이 이용 가능한 인, 황, 및 산소와 결합하는데 유효한 양으로 첨가된다. 칼슘을 첨가하는데 다른 기법이 이용될 수도 있다. 예컨대, 원소 칼슘의 캡슐 원소 또는 칼슘 모합금(母合金)이 용융물에 첨가될 수 있다. 칼슘을 함유한 슬래그 또는 칼슘 화합물이 이용될 수도 있다고 여겨진다. 화학 반응은 1차 또는 2차 용융 중에 쉽게 제거될 수 있는 칼슘 황화물, 칼슘 산화물, 및 칼슘 산황화물과 같은 2차 상 개재물의 형성을 야기한다. 임의의 잔여 칼슘계 개재물이 응고시에 합금 매트릭스 재료 내에서 산개 분포되는 것으로 여겨진다. VAR 후에 본 발명의 합금은 약 0.001% 미만의 칼슘 및 약 0.001% 이하의 황을 함유하는 것으로 예상된다. 본 발명의 합금의 개재물은 공지의 합금 내에 존재하는 Ti가 풍부한 비금속 개재물 및 희토류계 개재물보다 주 단면 크기가 일반적으로 더 작다. 또한, 칼슘계 개재물이 존재할 때, 그러한 개재물의 크기 분포가 주 단면 치수에서 약 0.5 ㎛ 내지 약 3.00 ㎛라고 여겨진다. Ca계 개재물의 매우 작은 크기 및 산개 분포는 본 발명의 합금에 의해 제공되는 강도, 인성, 및 내피로성에 도움을 준다.
본 발명의 합금은 원하는 경우 분말 야금 기법을 이용하여 제조될 수 있다. 본 발명의 합금은 열간 가공 또는 냉간 가공될 수 있지만, 냉간 가공이 본 발명의 합금의 기계적 강도를 증가시킨다.
본 발명의 석출 경화형 합금은 용체화 풀림 처리되고 시효 경화되어 소망의 고강도 및 경도를 발달시킨다. 용체화 풀림 온도는 합금 매트릭스 재료 내로 본질적으로 모든 바람직하지 않은 석출물을 용해시키기에 충분히 높아야 한다. 그러나, 용체화 풀림 온도가 매우 높다면, 과도한 결정립 성장을 촉진시킴으로써 합금의 파괴 인성을 손상시킬 것이다. 통상적으로, 본 발명의 합금은 약 1시간 동안 약 1700℉ 내지 1900℉(927℃ 내지 1038℃)에서 용체화 풀림 처리되고 그 후 담금질(quenching)된다.
원하는 경우, 본 발명의 합금은 또한 담금질 후에 심냉 처리(deep chill treatment)될 수 있고, 본 발명의 합금의 고강도를 더 발달시킬 수 있다. 심냉 처리는 완전한 마르텐사이트 변태를 보장하도록 마르텐사이트 변태 종료 온도보다 충분히 낮은 온도까지 합금을 냉각시킨다. 통상적으로, 심냉 처리는 약 1 시간 내지 8 시간 동안 약 -100℉(-73℃) 이하까지 합금을 냉각시키는 단계로 이루어져 있다. 딥 칠 처리에 대한 필요성은 적어도 부분적으로 본 발명의 합금의 마르텐사이트 변태 종료(MF) 온도에 의해 영향받을 것이다. MF 온도가 충분히 높다면, 마르텐사이트 조직으로의 변태가 심냉 처리를 요구하지 않고도 진행될 것이다. 게다가, 딥 칠 처리에 대한 필요성은 제조되는 물품의 단면 크기에 의존할 수 있다. 물품의 크기가 증가함에 따라, 본 발명의 합금 내의 편석(segregation)이 보다 현저해져 딥 칠 처리의 이용이 더 유용하게 된다. 그 물품이 심냉 처리되는 시간의 길이는 마르텐사이트로의 변태가 완료되는 것을 보장하도록 대형 물품의 경우 증가시킬 필요가 있을 수 있다. 예컨대, 상기한 바와 같은 대형 단면적을 갖는 물품에서, 약 8 시간을 지속하는 심냉 처리가 본 발명의 특성인 고강도를 발달시키기 위해 바람직하다는 점을 알아냈다.
본 발명의 합금은 당업자에게 알려진 바와 같은, 공지의 석출 경화형 스테인리스강 합금에 대해 사용되는 기법에 따라 시효 경화된다. 예컨대, 본 발명의 합금은 약 4 내지 8 시간 동안 약 900℉(482℃) 내지 약 1150℉(621℃)의 온도에서 시효된다. 이용되는 특정 시효 조건은 (1) 시효 온도가 증가함에 따라 합금의 최대 인장 강도가 감소하고, 및 (2) 시효 온도가 감소함에 따라 소망의 강도 수준까지 합금을 시효 경화시키는데 필요한 시간의 증가한다는 점을 고려하여 선택된다.
본 명세서에서 채택된 용어 및 표현은 설명하기 위한 용어이지 한정하고자 사용한 것은 아니다. 이러한 용어 및 표현은 설명한 특징을 갖는 등가물 또는 그 일부를 배제하는 것으로 의도되지 않는다. 그러나, 본 발명의 청구 범위 내에서 가능한 다양한 변경이 인식된다.

Claims (12)

  1. 고강도 및 고인성의 석출 경화형 스테인리스강 합금의 제조 방법으로서,
    이하의 조성을 갖는 마르텐사이트강 합금을 용융시키는 단계
    C: 약 0.03 중량% 이하
    Mn: 약 1.0 중량% 이하,
    Si: 약 0.75 중량% 이하,
    P: 약 0.040 중량% 이하,
    S: 약 0.020 중량% 이하,
    Cr: 약 10 내지 13 중량%,
    Ni: 약 10.5 내지 11.6 중량%,
    Ti: 약 1.5 내지 1.8 중량%,
    Mo: 약 0.25 내지 1.5 중량%,
    Cu: 약 0.95 중량% 이하,
    Al: 약 0.25 중량% 이하,
    Nb: 약 0.3 중량% 이하,
    B: 약 0.010 중량% 이하,
    Ni: 약 0.030 중량% 이하
    및 잔부로서 철과 통상의 불순물;
    이용 가능한 황 및 산소와 결합하여 칼슘 황화물, 칼슘 산화물, 칼슘 산황화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 칼슘계 개재물을 형성하도록 용융 중에 칼슘을 합금에 첨가하는 단계;
    상기 칼슘계 개재물의 적어도 일부를 제거하도록 상기 합금을 처리하는 단계; 및
    상기 합금을 응고시키는 단계
    를 포함하고, 상기 합금은 칼슘계 개재물은 산개 분포된 형태로 함유하는 한편 희토류계 개재물은 실질적으로 없는 매트릭스를 갖는 것인 고강도 및 고인성의 석출 경화형 스테인리스강 합금의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 용융 단계는 마르텐사이트강 합금을 진공 용융시키는 것을 포함하고, 이 진공 용융 중에 첨가 단계를 수행하는 것인 고강도 및 고인성의 석출 경화형 스테인리스강 합금의 제조 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 처리 단계는 합금을 진공 재용융시키는 것을 포함하는 것인 고강도 및 고인성의 석출 경화형 스테인리스강 합금의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 처리 단계는 합금을 진공 재용융시키는 것을 포함하는 것인 고강도 및 고인성의 석출 경화형 스테인리스강 합금의 제조 방법.
  5. 고강도 및 고인성의 석출 경화형 스테인리스강 합금의 제조 방법으로서,
    이하의 조성을 갖는 마르텐사이트강 합금을 용융시키는 단계
    C: 약 0.02 중량% 이하
    Mn: 약 0.25 중량% 이하,
    Si: 약 0.25 중량% 이하,
    P: 약 0.015 중량% 이하,
    S: 약 0.010 중량% 이하,
    Cr: 약 10.5 내지 12.5 중량%,
    Ni: 약 10.75 내지 11.25 중량%,
    Ti: 약 1.5 내지 1.7 중량%,
    Mo: 약 0.75 내지 1.25 중량%,
    Cu: 약 0.50 중량% 이하,
    Al: 약 0.050 중량% 이하,
    Nb: 약 0.050 중량% 이하,
    B: 약 0.001 내지 0.005 중량%,
    Ni: 약 0.015 중량% 이하
    및 잔부로서 철과 통상의 불순물;
    칼슘이 이용 가능한 황 및 산소와 결합하여 칼슘 황화물, 칼슘 산화물, 칼슘 산황화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 칼슘계 개재물을 형성하도록 용융 중에 칼슘을 합금에 첨가하는 단계;
    상기 칼슘계 개재물의 적어도 일부를 제거하도록 상기 합금을 처리하는 단계; 및
    상기 합금을 응고시키는 단계
    를 포함하고, 상기 합금은 칼슘계 개재물은 산개 분포된 형태로 함유하는 한편 희토류계 개재물은 실질적으로 없는 매트릭스를 갖는 것인 고강도 및 고인성의 석출 경화형 스테인리스강 합금의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 용융 단계는 마르텐사이트강 합금을 진공 용융시키는 것을 포함하고, 이 진공 용융 중에 첨가 단계를 수행하는 것인 고강도 및 고인성의 석출 경화형 스테인리스강 합금의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 처리 단계는 합금을 진공 재용융시키는 것을 포함하는 것인 고강도 및 고인성의 석출 경화형 스테인리스강 합금의 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 처리 단계는 합금을 진공 재용융시키는 것을 포함하는 것인 고강도 및 고인성의 석출 경화형 스테인리스강 합금의 제조 방법.
  9. 고강도 및 고인성의 석출 경화형 스테인리스강 합금의 제조 방법으로서,
    이하의 조성을 갖는 마르텐사이트강 합금을 용융시키는 단계
    C: 약 0.015 중량% 이하
    Mn: 약 0.10 중량% 이하,
    Si: 약 0.10 중량% 이하,
    P: 약 0.010 중량% 이하,
    S: 약 0.005 중량% 이하,
    Cr: 약 11.0 내지 12.0 중량%,
    Ni: 약 10.85 내지 11.25 중량%,
    Ti: 약 1.5 내지 1.7 중량%,
    Mo: 약 0.9 내지 1.1 중량%,
    Cu: 약 0.25 중량% 이하,
    Al: 약 0.025 중량% 이하,
    Nb: 약 0.025 중량% 이하,
    B: 약 0.0015 내지 0.0035 중량%,
    Ni: 약 0.010 중량% 이하
    및 잔부로서 철과 통상의 불순물;
    이용 가능한 황 및 산소와 결합하여 칼슘 황화물, 칼슘 산화물, 칼슘 산황화물, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 칼슘계 개재물을 형성하도록 용융 중에 칼슘을 합금에 첨가하는 단계;
    상기 칼슘계 개재물의 적어도 일부를 제거하도록 상기 합금을 처리하는 단계; 및
    상기 합금을 응고시키는 단계
    를 포함하고, 상기 합금은 칼슘계 개재물은 산개 분포된 형태로 함유하는 한편 희토류계 개재물은 실질적으로 없는 매트릭스를 갖는 것인 고강도 및 고인성의 석출 경화형 스테인리스강 합금의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 용융 단계는 마르텐사이트강 합금을 진공 용융시키는 것을 포함하고, 이 진공 용융 중에 첨가 단계를 수행하는 것인 고강도 및 고인성의 석출 경화형 스테인리스강 합금의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 처리 단계는 합금을 진공 재용융시키는 것을 포함하는 것인 고강도 및 고인성의 석출 경화형 스테인리스강 합금의 제조 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 처리 단계는 합금을 진공 재용융시키는 것을 포함하는 것인 고강도 및 고인성의 석출 경화형 스테인리스강 합금의 제조 방법.
KR1020107021773A 2008-02-29 2009-02-27 고강도, 고인성 및 내피로성의 석출 경화형 스테인리스강의 제조 방법 KR20100135242A (ko)

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