KR20120050085A - High nitrogen austenitic stainless steels with high mechanical properties and excellent resistance to pitting corrosion and fabrication methods thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: High-Nitrogen austenite stainless steel with high strength and high corrosion resistance and a manufacturing method thereof are provided to obtain high tensile strength, yield strength, and ductility of stainless steel by adding nitrogen of 1.0weight% or greater to base metal through a pressing process. CONSTITUTION: High-Nitrogen austenite stainless steel comprises Cr(Chromium) of 22.0-24.0wt.%, Mn(Manganese) of 12.0-21.0wt.%, Ni(Nickel) of 5.0wt.%, Mo(Molybdenum) of 2.5-3.5wt.%, N(Nitrogen) of 1.0-1.3wt.%, and Fe(Iron) and inevitable impurities of the remaining amount. The inevitable impurities include C(Carbon) of 0.03wt.% or less and Si(Silicon) of 0.25wt.% or less.

Description

고강도 및 고내공식성을 가지는 고질소 오스테나이트계 스테인리스강 및 이의 제조방법{High nitrogen austenitic stainless steels with high mechanical properties and excellent resistance to pitting corrosion and fabrication methods thereof}High nitrogen austenitic stainless steels with high mechanical properties and excellent resistance to pitting corrosion and fabrication methods

본 발명은 고강도 및 고내공식성을 가지는 고질소 오스테나이트계 스테인리스강 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a high nitrogen austenitic stainless steel having high strength and high corrosion resistance and a method for producing the same.

강도, 연성, 내식성 등 스테인리스강의 주요 기계적 특성은 주로 첨가된 합금원소의 종류와 그 함량에 의해 결정된다. 따라서 새로운 스테인리스강을 개발할 때, 사용 환경에 요구되는 물성을 구현하기 위해서는 첨가되는 원소의 종류와 조성을 적절히 설계하는 것이 중요하다. 이때, 합금원소의 경제성을 고려하여 고가의 합금원소를 기능이 유사하면서도 경제적인 원소로 대체하여 기존 강종의 물성을 개선하도록 합금을 설계하는 것이 스테인리스강 개발에 있어서 핵심적인 기술적 과제이다.
The main mechanical properties of stainless steel, such as strength, ductility and corrosion resistance, are mainly determined by the type and content of alloying elements added. Therefore, when developing a new stainless steel, it is important to properly design the type and composition of the added elements in order to implement the required physical properties of the environment. In this case, designing the alloy to improve the properties of the existing steel grades by replacing expensive alloy elements with similar and economical elements in consideration of the economical efficiency of the alloy elements is a key technical problem in the development of stainless steel.

기존의 연구와 발명으로 규정된 오스테나이트계 스테인리스강은 일반적으로 (중량%로) 철(Fe) 기지에 16~22 % 크롬(Cr), 6~14 % 니켈(Ni), 0~3 % 몰리브덴(Mo), 그리고 0.03~0.15 % 탄소(C)를 포함하며, 인장강도 500~600 MPa, 연신율 40~55 % 수준의 기계적 특성을 나타낸다.
Austenitic stainless steels, as defined by previous research and invention, are generally (in weight%) iron (Fe) bases of 16-22% chromium (Cr), 6-14% nickel (Ni), 0-3% molybdenum (Mo), and 0.03 to 0.15% carbon (C), and exhibits mechanical properties with a tensile strength of 500 to 600 MPa and elongation of 40 to 55%.

상기 합금원소 중 니켈(Ni)은 효과적인 오스테나이트 안정화 원소이며 강재의 가공성 향상에 기여하는 장점이 있다. 그러나 상용 오스테나이트 스테인리스강 무게의 10 %에 불과한 니켈(Ni)은 스테인리스강 가격의 60 %를 차지할 정도로 매우 고가의 합금원소이다. 더욱이 니켈(Ni) 원소재의 수급이 전략화 됨에 따라 최근 10년간 니켈(Ni) 가격이 급변하였고, 니켈(Ni) 가격의 불안정은 스테인리스강 원가의 불안정을 가져오는 요인으로 작용하게 되었다. 상기의 경제적인 측면 외에도 니켈(Ni)은 인체에 과민반응(allergy)를 유발하거나 합금의 재활용을 어렵게 하는 등 인체 및 환경친화성이 낮은 문제점을 가지고 있다. 이에 따라 니켈(Ni)을 6~14 중량% 포함하는 기존의 상용 오스테나이트계 스테인리스강에서 니켈(Ni) 함량을 낮출 필요성이 제기되었고, 이러한 요구에 부응하는 강종으로는 철(Fe)-크롬(Cr)-망간(Mn)으로 이루어진 200 계 스테인리스강과, 질소(N)와 망간(Mn)으로 니켈(Ni)을 대체한 고질소 스테인리스강(철(Fe)-크롬(Cr)-망간(Mn)-질소(N) 계)이 대표적이다. 그러나 상기 200 계 스테인리스강은 니켈(Ni)을 10 중량% 정도 포함한 기존 오스테나이트계 스테인리스강에 비하여 내식성 및 내공식성이 떨어지는 단점이 있어서 강재의 적용이 제한적이다.
Nickel (Ni) of the alloy element is an effective austenite stabilizing element and has the advantage of contributing to the improvement of workability of steel. However, nickel (Ni), which accounts for only 10% of the weight of commercially available austenitic stainless steel, is a very expensive alloy that accounts for 60% of the price of stainless steel. Moreover, as the supply and demand of nickel (Ni) raw materials is strategic, the price of nickel (Ni) has changed drastically over the past 10 years, and the instability of nickel (Ni) has caused the instability of stainless steel cost. In addition to the above economic aspects, nickel (Ni) has a problem of low human and environmental friendliness, such as causing allergy to the human body or making it difficult to recycle alloys. Accordingly, the necessity to lower the nickel (Ni) content in conventional commercial austenitic stainless steels containing 6 to 14 wt% of nickel (Ni) has been raised. 200 series stainless steel consisting of Cr) -manganese (Mn) and high nitrogen stainless steel (iron (Fe) -chromium (Cr) -manganese (Mn) replaced with nickel (Ni) by nitrogen (N) and manganese (Mn) Nitrogen (N) system) is representative. However, the 200-based stainless steel has a disadvantage in that corrosion resistance and pitting resistance are inferior to conventional austenitic stainless steels containing about 10% by weight of nickel (Ni).

현재, 상용 오스테나이트계 스테인리스강을 대체할 수 있는 가장 유력한 스테인리스 강종은 질소(N)를 용해한도 이상 포함한 고질소 스테인리스강(철(Fe)-크롬(Cr)-망간(Mn)-질소(N) 계)이다. 질소(N)는 경제적이고 강력한 오스테나이트 안정화 원소이므로 니켈(Ni)을 효과적으로 대체할 수 있으며, 고용강화를 통해 스테인리스강의 강도를 증가시키면서도 연성을 높은 수준으로 유지시키고, 공식저항성을 포함한 국부부식저항성을 현저히 향상시키는 장점을 가진다. 따라서 질소(N)를 과량 포함한 고질소 스테인리스강의 개발이 활발하며, 고용한이 낮은 질소(N)를 철강재료 내에 안정적으로 확보하기 위한 방법이 다수 개발되었다. 최근에는 가압유도용해, PESR (pressurized electroslag remelting), 분말야금법, 고상질화법 등 다양한 제조기술을 통해 고질소 오스테나이트계 스테인리스강을 제조하고 있다.
Currently, the most potent stainless steel grades that can replace commercial austenitic stainless steels are high-nitrogen stainless steels (iron (Fe) -chromium (Cr) -manganese (Mn) -nitrogen (N) containing more than the nitrogen (N) melting limit. ) System). Nitrogen (N) is an economical and powerful austenite stabilizing element that can effectively replace nickel (Ni), and maintains high ductility while increasing the strength of stainless steel through solid solution strengthening, and local corrosion resistance including formula resistance It has the advantage of significantly improving. Therefore, the development of high nitrogen stainless steel containing an excess of nitrogen (N) is active, and a number of methods for stably securing a low employed nitrogen (N) in the steel material has been developed. Recently, high-nitrogen austenitic stainless steels have been manufactured through various manufacturing techniques such as pressurized induction melting, PESR (pressurized electroslag remelting), powder metallurgy, and solid phase nitriding.

이에 본 발명자들은 강재 내 질소(N)의 높은 고용량을 확보하고, 질소(N)와 망간(Mn)을 사용하여 고가이며 환경 및 인체에 유해한 합금원소인 니켈(Ni) 함량을 최소화하고, 니켈(Ni)과 망간(Mn)의 함량제어를 통해 고강도 및 고내공식성을 갖는 본 발명의 고질소 오스테나이트계 스테인리스강을 완성하였다.
Accordingly, the present inventors have secured a high high capacity of nitrogen (N) in steel, and minimizes the content of nickel (Ni), which is an expensive and harmful alloy element harmful to the environment and human body, using nitrogen (N) and manganese (Mn), and Through the content control of Ni) and manganese (Mn), the high nitrogen austenitic stainless steel of the present invention having high strength and high corrosion resistance was completed.

본 발명의 목적은 고강도 및 고내공식성을 가지는 고질소 오스테나이트계 스테인리스강 및 이의 제조방법을 제공하는 데 있다.
An object of the present invention is to provide a high nitrogen austenitic stainless steel having a high strength and high corrosion resistance and a method for producing the same.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 22.0~24.0 중량%의 크롬(Cr)과, 12.0~21.0 중량%의 망간(Mn)과, 5.0 중량%이하의 니켈(Ni)과, 2.5~3.5 중량%의 몰리브덴(Mo)과, 1.0~1.3 중량%의 질소(N)와, 잔부인 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로서 0.03 중량% 이하의 탄소(C), 0.25 중량% 이하의 실리콘(Si)을 포함하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강 및 모합금을 진공용해로에 장입하는 모합금장입단계(단계 1); 상기 단계 1에서 모합금이 장입된 진공용해로를 진공 상태로 유지하는 진공유지단계(단계 2); 상기 단계 2의 진공용해로를 가열하여 모합금을 용융하는 모합금용융단계(단계 3); 상기 단계 3의 진공용해로 내부에 질소가스를 주입하는 질소함량조정단계(단계 4); 상기 단계 3에서 용융된 모합금을 교반하는 용융합금교반단계(단계 5); 상기 단계 5에서 진공용해로 내부에서 교반된 용융합금을 출탕하여 주괴를 형성하는 주괴형성단계(단계 6); 상기 단계 6에서 형성된 주괴를 열간 압연하는 단계(단계 7); 및 상기 단계 7에서 열간 압연된 스테인리스강을 균질화 열처리 후 수냉하는 단계(단계 8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강 제조방법을 제공한다.
In order to achieve the above object, in the present invention, 22.0 to 24.0 wt% of chromium (Cr), 12.0 to 21.0 wt% of manganese (Mn), 5.0 wt% or less of nickel (Ni), and 2.5 to 3.5 wt% Of molybdenum (Mo), 1.0 to 1.3 wt% nitrogen (N), balance iron (Fe) and other unavoidable impurities, up to 0.03 wt% carbon (C) and 0.25 wt% silicon (Si) A mother alloy charging step of charging the austenitic stainless steel and the master alloy into a vacuum melting furnace, comprising: (step 1); A vacuum holding step (step 2) of maintaining the vacuum melting furnace in which the master alloy is charged in the step 1 in a vacuum state; A master alloy melting step of heating the vacuum melting furnace of step 2 to melt the master alloy (step 3); A nitrogen content adjusting step of injecting nitrogen gas into the vacuum melting furnace of step 3 (step 4); A molten alloy stirring step of stirring the molten master alloy in step 3 (step 5); An ingot forming step (step 6) of forming a ingot by tapping the molten alloy stirred in the vacuum furnace in the step 5; Hot rolling the ingot formed in step 6 (step 7); And it provides a method for producing austenitic stainless steel, characterized in that it comprises a step (step 8) of water-cooled after the homogenization heat treatment of the stainless steel hot rolled in step 7.

본 발명의 고강도 및 고내공식성을 가지는 고질소 오스테나이트계 스테인리스강은 상용 AISI 300 계열 오스테나이트 스테인리스강의 가격불안정을 가져오는 니켈(Ni) 함량을 5.0 중량% 이하로 낮춤으로써 최종재의 가격 안정을 도모하는 효과가 있으며, 또한 가압공정을 통해 모재에 1.0 중량% 이상의 질소(N)를 고용시킴으로써, 고용된 질소(N)에 의하여 우수한 인장강도 및 항복강도 나아가 높은 연성을 확보할 수 있고, 내공식성을 기존의 상용 수퍼 오스테나이트계 스테인리스강과 상용 고질소 스테인리스강보다도 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다. The high-nitrogen austenitic stainless steel having high strength and high corrosion resistance of the present invention lowers the nickel (Ni) content to 5.0 wt% or less, which brings about price instability of commercial AISI 300 series austenitic stainless steel, thereby achieving stable price of the final material. In addition, by employing 1.0% by weight or more of nitrogen (N) in the base material through the pressurizing process, excellent tensile strength and yield strength and high ductility can be ensured by the dissolved nitrogen (N), and pitting resistance is achieved. There is an effect that can be further improved than conventional commercial super austenitic stainless steel and commercial high nitrogen stainless steel.

또한 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강은 우수한 기계적 특성 및 뛰어난 내공식성에 기초하여 기존의 오스테나이트계 스테인리스강 대체용 소재로 사용이 가능하며, 상용 오스테나이트계 스테인리스강의 적용분야에 더하여 고강도/고내공식성이 요구되는 해양구조물, 담수화설비, 운송기관용 소재 등에 적용할 수 있고 다양한 기능성 부품의 제조에 유용하게 사용될 수 있는 효과가 있다.
In addition, the austenitic stainless steel of the present invention can be used as a substitute for conventional austenitic stainless steel based on excellent mechanical properties and excellent corrosion resistance, and in addition to the application field of commercial austenitic stainless steel, high strength / high durability It can be applied to marine structures, desalination facilities, transportation materials, etc., which require food, and can be usefully used for manufacturing various functional parts.

도 1은 본 발명의 오스테나이트 스테인리스강을 제조하는 공정을 나타낸 개략도이고;
도 2는 본 발명의 제조방법 중 질소함량조정단계를 더욱 세분화하여 나타낸 공정도이고;
도 3은 본 발명의 오스테나이트 스테인리스강의 내공식성을 측정한 그래프이다.1 is a schematic view showing a process for producing the austenitic stainless steel of the present invention;
Figure 2 is a process diagram showing a further subdivision of the nitrogen content adjustment step of the production method of the present invention;
3 is a graph measuring the pitting resistance of the austenitic stainless steel of the present invention.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 22.0~24.0 중량%의 크롬(Cr)과, 12.0~21.0 중량%의 망간(Mn)과, 5.0 중량%이하의 니켈(Ni)과, 2.5~3.5 중량%의 몰리브덴(Mo)과, 1.0~1.3 중량%의 질소(N)와, 잔부인 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로서 0.03 중량% 이하의 탄소(C), 0.25 중량% 이하의 실리콘(Si)을 포함하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강을 제공한다.
The present invention is 22.0 to 24.0 wt% chromium (Cr), 12.0 to 21.0 wt% manganese (Mn), 5.0 wt% or less nickel (Ni), 2.5 to 3.5 wt% molybdenum (Mo), Auster comprising 1.0 to 1.3% by weight of nitrogen (N), balance iron (Fe) and other unavoidable impurities, up to 0.03% by weight of carbon (C) and 0.25% by weight of silicon (Si) Provides knight-based stainless steel.

본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강은 망간(Mn)의 함량(12.0~21.0 중량%)이 기존의 고질소 오스테나이트계 스테인리스강에 비하여 높아서 크롬(Cr) 함량을 더욱 상승시키지 않고서도 1.0~1.3 중량%의 질소를 고용시키는 데 용이한 효과가 있다.
The austenitic stainless steel of the present invention has a content of manganese (Mn) (12.0 to 21.0 wt%) higher than that of conventional high-nitrogen austenitic stainless steel, so that 1.0 to 1.3 weight is achieved without further increasing the chromium (Cr) content. It has an easy effect on the solid solution of% nitrogen.

이때, 상기 오스테나이트계 스테인리스강은 니켈(Ni)과 망간(Mn)의 총함량(니켈(Ni)+망간(Mn))이 17.0~21.0 중량%를 만족하는 것이 바람직하다.In this case, the austenitic stainless steel is preferably a total content of nickel (Ni) and manganese (Mn) (nickel (Ni) + manganese (Mn)) of 17.0 ~ 21.0% by weight.

니켈(Ni)과 망간(Mn)의 총 합(니켈(Ni)+망간(Mn))을 17.0 중량% 이상으로 유지함으로써 질소(N)의 고용을 더욱 용이하게 하는 효과가 있으며, 동시에 니켈(Ni)과 망간(Mn)의 총 합(니켈(Ni)+망간(Mn))을 21.0 중량% 이하로 설계함으로써 고가의 니켈(Ni) 사용량을 제한하고, 망간(Mn) 함량의 과다로 인한 내식성 저하를 방지할 수 있다.
By maintaining the total sum of nickel (Ni) and manganese (Mn) (nickel (Ni) + manganese (Mn)) of 17.0% by weight or more, it is effective to facilitate the employment of nitrogen (N), and at the same time By limiting the total amount of nickel (Ni) + manganese (Mn) and manganese (Mn) to 21.0 wt% or less, limiting the use of expensive nickel (Ni) and deterioration of corrosion resistance due to excessive manganese (Mn) content Can be prevented.

또한 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강은 하기 수학식 1을 만족하는 것이 바람직하다.
In addition, the austenitic stainless steel of the present invention preferably satisfies the following formula (1).

<수학식 1>&Quot; (1) &quot;

6.0 ≤ 니켈(Ni)+0.5×망간(Mn) ≤16.0
6.0 ≤ nickel (Ni) + 0.5 x manganese (Mn) ≤ 16.0

니켈(Ni)+0.5×망간(Mn)의 값을 6.0~16.0 으로 조절함으로써, 합금원소의 페라이트 형성능을 정량화한 크롬 (Cr) 당량 (Cr-equivalent, Creq.=Cr+2Si+1.5Mo+5V+5.5Al+1.75Nb+1.5Ti+0.75W)값이 본 발명에 따른 오스테나이트 스테인리스강의 경우 약 26~28일 때, 오스테나이트 형성능인 니켈 (Ni) 당량 (Ni-equivalent, Nieq.=Ni+Co+0.5Mn+0.3Cu+(25~30)N+30C)값을 30.0 이상으로 안정적으로 유지하여 안정한 오스테나이트 단상을 얻을 수 있다. By adjusting the value of nickel (Ni) + 0.5 x manganese (Mn) to 6.0 to 16.0, chromium (Cr) equivalents (Cr-equivalent, Cr eq. 5V + 5.5Al + 1.75Nb + 1.5Ti + 0.75W), when the austenitic stainless steel according to the present invention is about 26 to 28, nickel (Ni) equivalent (Ni-equivalent, Ni eq. Ni + Co + 0.5Mn + 0.3Cu + (25-30) N + 30C) value can be kept stable at 30.0 or more, and the stable austenite single phase can be obtained.

또한 상기 오스테나이트계 스테인리스강은 니켈(Ni)+0.5×망간(Mn)의 값을 6.0~16.0 으로 조절함으로써, 오스테나이트 단상을 얻을 수 있는 후속 열처리 공정의 온도 범위가 넓어져 열간성형 프로세싱 윈도우(processing window)가 확대되므로 조업이 용이한 장점이 있다.
In addition, the austenitic stainless steel is adjusted to a value of 6.0 to 16.0 of nickel (Ni) + 0.5 x manganese (Mn), thereby increasing the temperature range of the subsequent heat treatment process to obtain austenite single phase, thereby forming a hot forming processing window ( The processing window) is enlarged, so it is easy to operate.

나아가, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강은 니켈(Ni)과 망간(Mn)의의 총함량(니켈(Ni) + 망간(Mn))이 17.0~21.0 중량%이며, 상기 수학식 1을 동시에 만족하는 것이 더욱 바람직하나, 이에 제한을 두지 않는다.
Furthermore, the austenitic stainless steel of the present invention has a total content of nickel (Ni) and manganese (Mn) (nickel (Ni) + manganese (Mn)) of 17.0 to 21.0 wt%, which satisfies Equation 1 simultaneously. More preferably, but not limited thereto.

이하에는 본 발명에 따른 오스테나이트계 스테인리스강 내의 합금원소에 대하여 자세히 설명한다.
Hereinafter, the alloying elements in the austenitic stainless steel according to the present invention will be described in detail.

(1)크롬(Cr)(1) Chrome (Cr)

크롬(Cr)은 페라이트상을 안정화하며 스테인리스강의 내식성 확보를 위한 필수적인 원소이다. 본 제조합금에는 합금의 고내식성을 확보하고 질소(N)의 용해도를 향상시키기 위해 크롬(Cr)을 22.0 중량% 이상 첨가하였다. 그러나 크롬(Cr)이 과잉 첨가될 경우, 응고 후 과다한 델타 페라이트가 잔존하거나 열처리 도중에 여러 종류의 유해한 제 2 석출상의 생성을 촉진시켜 스테인리스강의 내식성과 가공성을 오히려 저하시키므로 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강에서는 크롬(Cr)의 함량을 22.0~24.0 중량%로 제한하였다.
Chromium (Cr) stabilizes the ferrite phase and is an essential element for securing corrosion resistance of stainless steel. 22.0 wt% or more of chromium (Cr) was added to the present alloy in order to secure high corrosion resistance of the alloy and to improve solubility of nitrogen (N). However, when the chromium (Cr) is added in excess, the austenitic stainless steel of the present invention because excessive delta ferrite remains after solidification or promotes the generation of various harmful second precipitated phases during heat treatment, thereby deteriorating the corrosion resistance and workability of the stainless steel. In the chromium (Cr) content was limited to 22.0 ~ 24.0 wt%.

(2)망간(Mn)(2) Manganese (Mn)

망간(Mn)은 경제적인 오스테나이트 안정화 원소로 고가의 니켈(Ni)을 대체하는 데 효과적이며, 스테인리스강에 첨가되어 질소(N) 고용도를 증가시킴으로써 재료의 강도를 향상시키는 기능을 한다. 그러나 망간(Mn)이 과잉 첨가될 경우, 불순물 원소인 황(S)이나 산소(O)와 결합하여 망간황화물(MnS)이나 망간산화물(MnO) 등의 비금속 개재물을 형성하고, 이러한 비금속 개재물은 주요한 공식발생처로 작용하여 스테인리스강의 공식저항성을 저하시키기 때문에 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강에서는 그 함량을 12.0~21.0 중량% 범위로 제한하였다.
Manganese (Mn) is an economical austenite stabilizing element that is effective in replacing expensive nickel (Ni), and added to stainless steel to increase the strength of the material by increasing the nitrogen (N) solid solution. However, when manganese (Mn) is excessively added, it combines with impurity elements sulfur (S) or oxygen (O) to form nonmetallic inclusions such as manganese sulfide (MnS) or manganese oxide (MnO), and these nonmetallic inclusions are the main In order to reduce the formal resistance of the stainless steel by acting as a official source, the content of the austenitic stainless steel of the present invention was limited to the range of 12.0 to 21.0 wt%.

(3)니켈(Ni)(3) Nickel (Ni)

니켈(Ni)은 대표적인 오스테나이트 안정화 원소이나 상기한 바와 같이 가격변동성이 크고 환경 및 인체에 유해한 원소이므로 가능한 한 첨가량을 제한하는 것이 바람직하다. 그러나 니켈(Ni)은 제조 합금의 열간 및 냉간가공성을 향상시키고, 높은 응력부식균열(stress corrosion cracking, SCC) 저항성과 산성용액에서의 우수한 내식성을 부여하며, 모재의 응고 과정 중에 델타 페라이트 형성을 억제하는 장점이 있으므로 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강에서는 니켈(Ni)의 첨가량은 5.0 중량% 이하로 규정한다. Nickel (Ni) is a typical austenite stabilizing element, but as described above, it is desirable to limit the amount of addition as much as possible because it is cost-variable and harmful to the environment and human body. However, nickel (Ni) improves hot and cold workability of manufactured alloys, imparts high stress corrosion cracking (SCC) resistance and excellent corrosion resistance in acidic solutions, and inhibits delta ferrite formation during the solidification process of the base metal. In the austenitic stainless steel of the present invention, the amount of nickel (Ni) added is set to 5.0 wt% or less.

또한 상기한 바와 같이 니켈(Ni)과 망간(Mn)의 총 함량(니켈(Ni)+망간(Mn))을 17.0~21.0 중량%로 유지하고, 또한 니켈(Ni)+0.5×망간(Mn)의 값을 6.0~16.0으로 제한함으로써 , 안정한 오스테나이트 단상을 얻고, 조업가능 온도 영역을 확대하여 열간성형 공정을 용이하게 하며, 질소(N)의 고용을 용이하게 하여 망간(Mn) 첨가에 의한 내공식성 저하를 방지하고, 합금의 경제성을 확보한다.
In addition, as described above, the total content of nickel (Ni) and manganese (Mn) (nickel (Ni) + manganese (Mn)) is maintained at 17.0 to 21.0 wt%, and nickel (Ni) + 0.5 x manganese (Mn) By limiting the value of to 6.0-16.0 , To obtain stable austenite single phase, to enlarge the operating temperature range, to facilitate the hot forming process, to facilitate the employment of nitrogen (N) to prevent the reduction of pitting resistance by the addition of manganese (Mn), and the economical efficiency of the alloy To secure.

(4)몰리브덴(Mo)(4) Molybdenum (Mo)

몰리브덴(Mo)은 페라이트 안정화원소이고 염화물(Cl-) 용액 분위기에서 국부부식저항성을 현저히 높이는 장점을 가진다. 또한 합금에 질소(N)와 함께 첨가될 경우 공식저항성 향상효과를 강화하는 상승효과(synergy)가 있다. 이에 따라 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강에서는 몰리브덴(Mo)을 2.5 중량% 이상 첨가하여 합금의 내공식성을 향상시킨다. 그러나 과잉 첨가될 경우 응고 후 잔존하는 델타 페라이트 분율을 증가시키며, 크롬(Cr)과 마찬가지로 유해한 제 2상을 형성하여 물성 저하를 가져올 위험이 있다. 또한 몰리브덴(Mo)은 매우 고가의 합금원소이므로 발명재의 경제성 확보를 위해 그 함량을 3.5 % 를 넘지 않도록 제한하였다.
Has the advantage of increasing considerably the local corrosion resistance in the atmosphere, a solution-molybdenum (Mo) is a ferrite stabilizing element, and chloride (Cl). In addition, when added to the alloy with nitrogen (N) there is a synergy effect (synergy) to enhance the effect of improving the formal resistance. Accordingly, in the austenitic stainless steel of the present invention, molybdenum (Mo) is added 2.5% by weight or more to improve pitting resistance of the alloy. However, when excessively added, the delta ferrite fraction remaining after solidification is increased, and like chromium (Cr), there is a risk of forming a harmful second phase and deteriorating physical properties. In addition, since molybdenum (Mo) is a very expensive alloy element, its content is limited not to exceed 3.5% to secure economical properties of the invention.

(5)질소(N)(5) Nitrogen (N)

질소(N)는 효과적인 오스테나이트 안정화 원소로서 망간(Mn)과 함께 니켈(Ni)을 대체할 목적으로 첨가된다. 질소(N)는 합금의 강도를 개선시키면서도 연성을 감소시키지 않으며, 내공식성을 크게 향상시키는 특징이 있다. 이에 따라 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강에서는 매우 높은 수준의 내공식성을 부여하기 위하여 질소를 1.0 중량% 이상 첨가하며, 합금 모재 조성, 가압조건 및 열처리 공정을 고려하여 과잉 첨가된 질소(N)가 질화물을 형성하는 것을 방지하고 합금의 취화를 피하기 위해 질소(N)의 상한을 1.3 중량%로 제한하였다.
Nitrogen (N) is added to replace nickel (Ni) with manganese (Mn) as an effective austenite stabilizing element. Nitrogen (N) does not reduce ductility while improving the strength of the alloy, and has a feature of greatly improving pitting resistance. Accordingly, in the austenitic stainless steel of the present invention, nitrogen is added in an amount of 1.0 wt% or more in order to give very high levels of pitting resistance, and excess nitrogen (N) is added in consideration of the alloy base material composition, pressurization conditions, and heat treatment processes. The upper limit of nitrogen (N) was limited to 1.3 wt% to prevent the formation of nitrides and to avoid embrittlement of the alloy.

(6) 탄소(C) 및 실리콘(Si)(6) carbon (C) and silicon (Si)

탄소(C)는 질소(N)와 원자 크기가 비슷한 침입형 원소로 오스테나이트 안정화 기능을 하며, 철강재의 강도를 향상시키는 장점이 있다. 그러나 탄소(C)는 스테인리스강의 주요 합금원소인 크롬(Cr)과 쉽게 결합하여 안정한 크롬-탄화물(Cr23C6 등)을 형성한다. 상기 크롬-탄화물은 인접부 기지의 크롬(Cr)을 소모하면서 결정립계에서 주로 석출하며, 형성된 탄화물 주위의 크롬-고갈영역 (Cr-depletion zone)은 공식부식의 발생처로 작용하는 문제점이 있다. 따라서 탄소(C)의 함량은 0.03 중량% 를 넘지 않도록 제한하였다.Carbon (C) is an invasive element having an atomic size similar to that of nitrogen (N), which serves to stabilize austenite and improve strength of steel. However, carbon (C) is easily combined with chromium (Cr), which is a major alloying element of stainless steel, to form stable chromium-carbide (Cr 23 C 6, etc.). The chromium-carbide is mainly precipitated at the grain boundary while consuming chromium (Cr) of the adjacent base, and the chromium-depletion zone around the formed carbide has a problem of acting as a source of official corrosion. Therefore, the content of carbon (C) was limited not to exceed 0.03% by weight.

한편, 실리콘(Si)은 페라이트 형성원소이며 모재 중의 산소(O)와 쉽게 결합하는 특성을 가지므로 탈산제로 주로 사용된다. 그러나 과잉 첨가되면 인성과 관련된 기계적 특성을 크게 감소시키고, 금속간 화합물을 형성할 위험이 있다. 따라서 그 함량을 0.25 중량% 이하로 제한하였다.
On the other hand, silicon (Si) is a ferrite forming element and has a property of easily bonding with oxygen (O) in the base material, so it is mainly used as a deoxidizer. Excessive addition, however, greatly reduces the mechanical properties associated with toughness and risks forming intermetallic compounds. Therefore, the content was limited to 0.25% by weight or less.

또한, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강은 1150 MPa 이상의 인장강도, 700 MPa 이상의 항복강도 및 54 %이상의 균일연신율 값을 나타내며, 또한 염화물(Cl-)용액에서 뛰어난 내공식성을 나타내는 특징이 있다. In addition, the austenitic stainless steel of the present invention exhibits a tensile strength of 1150 MPa or more, a yield strength of 700 MPa or more, and a uniform elongation value of 54% or more, and exhibits excellent pitting resistance in chloride (Cl − ) solution.

이는 기존의 상용 오스테나이트계 스테인리스강의 인장강도, 항복강도, 및 연신율의 값을 뛰어넘는 수치이며, 내공식성 또한 상용 수퍼 오스테나이트 스테인리스강보다 월등하므로, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강의 우수성을 입증한다.
This value exceeds the values of tensile strength, yield strength, and elongation of conventional commercial austenitic stainless steels, and demonstrates superiority of the austenitic stainless steels of the present invention because the pitting resistance is also superior to that of commercial super austenitic stainless steels. .

한편, 본 발명은 모합금을 진공용해로에 장입하는 모합금장입단계(단계 1);On the other hand, the present invention is a mother alloy charging step of charging the master alloy in the vacuum melting furnace (step 1);

상기 단계 1에서 모합금이 장입된 진공용해로를 진공 상태로 유지하는 진공유지단계(단계 2);A vacuum holding step (step 2) of maintaining the vacuum melting furnace in which the master alloy is charged in the step 1 in a vacuum state;

상기 단계 2의 진공용해로를 가열하여 모합금을 용융하는 모합금용융단계(단계 3);A master alloy melting step of heating the vacuum melting furnace of step 2 to melt the master alloy (step 3);

상기 단계 3의 진공용해로 내부에 질소가스를 주입하는 질소함량조정단계(단계 4);A nitrogen content adjusting step of injecting nitrogen gas into the vacuum melting furnace of step 3 (step 4);

상기 단계 3에서 용융된 모합금을 교반하는 용융합금교반단계(단계 5);A molten alloy stirring step of stirring the molten master alloy in step 3 (step 5);

상기 단계 5에서 진공용해로 내부에서 교반된 용융합금을 출탕하여 주괴를 형성하는 주괴형성단계(단계 6);An ingot forming step (step 6) of forming a ingot by tapping the molten alloy stirred in the vacuum furnace in the step 5;

상기 단계 6에서 형성된 주괴를 열간 압연하는 단계(단계 7); 및Hot rolling the ingot formed in step 6 (step 7); And

상기 단계 7에서 열간 압연된 스테인리스강을 균질화 열처리 후 수냉하는 단계(단계 8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법을 제공한다.
It provides a method for producing austenitic stainless steel, characterized in that it comprises a step (step 8) of water-cooled after the homogenization heat treatment of the hot rolled stainless steel in step 7.

본 발명에 따른 상기 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법은, 전해철(Fe), Fe-50%Mn, Fe-60%Cr, Fe-58.8%Cr-6.6%N, 그리고 몰리브덴(Mo)의 모합금을 진공용해로에 장입하는 모합금장입단계(단계 1)와, 상기 모합금이 장입된 진공용해로를 진공 상태로 유지하는 진공유지단계(단계 2)와, 상기 진공용해로를 가열하여 모합금을 용융하는 모합금용융단계(단계 3)와, 상기 진공용해로 내부에 질소가스를 주입하는 질소함량조정단계(단계 4)와, 용융된 모합금을 교반하는 용융합금교반단계(단계 5)와, 상기 진공용해로 내부에서 교반된 용융합금을 출탕하여 주괴를 형성하는 주괴형성단계(단계 6)와, 형성된 주괴를 열간 압연하는 단계(단계 7)와, 열간 압연된 합금을 기계적 특성 및 내식성에 유해한 질화물의 석출을 억제하기 위하여 균질화열처리 후 수냉처리 하는 단계(단계 8)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
The method for producing the austenitic stainless steel according to the present invention, the base alloy of electrolytic iron (Fe), Fe-50% Mn, Fe-60% Cr, Fe-58.8% Cr-6.6% N, and molybdenum (Mo) A mother alloy charging step (step 1) charged into a vacuum melting furnace, a vacuum holding step (step 2) of maintaining the vacuum melting furnace loaded with the mother alloy in a vacuum state, and a mother melting the mother alloy by heating the vacuum melting furnace. An alloy melting step (step 3), a nitrogen content adjusting step of injecting nitrogen gas into the vacuum melting furnace (step 4), a molten alloy stirring step of stirring the molten master alloy (step 5), and the vacuum melting furnace inside Ingot formation step (step 6) of tapping the molten alloy stirred at to form the ingot, hot rolling the formed ingot (step 7), and the hot rolled alloy to suppress the deposition of nitride harmful to mechanical properties and corrosion resistance Water-cooling process after homogenization heat treatment in order to And (step 8).

이때, 상기 단계 2의 진공유지단계는, 진공용해로 내부가 10-3 torr 이하의 진공도를 갖도록 하는 과정임을 특징으로 한다.At this time, the vacuum holding step of step 2, characterized in that the process to have a vacuum degree of less than 10 -3 torr by the vacuum melting.

또한 상기 단계 4의 질소함량조정단계는, 상기 진공용해로 내부로 질소 가스를 주입하는 질소주입과정과, 상기 진공용해로 내부의 질소분압을 3~5 기압으로 조정하는 압력조정과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
In addition, the nitrogen content adjusting step of step 4, characterized in that consisting of a nitrogen injection process for injecting nitrogen gas into the vacuum melting furnace, and a pressure adjusting process for adjusting the nitrogen partial pressure inside the vacuum melting furnace to 3 to 5 atm. .

본 발명의 상기 제조방법에 따라 인장강도 1150 MPa 이상, 항복강도 700 MPa 이상, 연신율 54 % 이상을 나타내는 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강을 제조할 수 있으며, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강은 기존의 수퍼 오스테나이트 스테인리스강, 또는 상용 고질소 오스테나이트 스테인리스 이상의 공식저항성을 나타내는 특징이 있다.
According to the production method of the present invention can be produced austenitic stainless steel of the present invention showing a tensile strength of 1150 MPa or more, yield strength 700 MPa or more, elongation 54% or more, the austenitic stainless steel of the present invention It has the characteristic of showing the formal resistance more than super austenite stainless steel or commercial high nitrogen austenite stainless steel.

이하, 실시예 및 실험예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through Examples and Experimental Examples.

단, 하기의 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
However, the following Examples and Experimental Examples are merely illustrative of the present invention, and the content of the present invention is not limited by the following Examples.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

본 발명에 따른 오스테나이트계 스테인리스강의 제조에 있어서, 융점이 높아 용해가 어려운 크롬(Cr)은 Fe-60%Cr 모합금을 이용하고, 증기압이 낮아 용해 시 연무(fume) 생성 및 편석의 우려가 있는 망간(Mn)은 Fe-50%Mn 모합금을 사용하였다.
In the manufacture of the austenitic stainless steel according to the present invention, chromium (Cr), which has a high melting point and is difficult to dissolve, uses a Fe-60% Cr master alloy, and has a low vapor pressure, which may cause fumes and segregation during dissolution. Manganese (Mn) was used Fe-50% Mn master alloy.

단계 1: 하기 표 1에서 실시예 1에 해당하는 성분비에 따라 상기 Fe-50%Mn, Fe-60%Cr, 전해철(Fe), 질소(N) 함량 제어를 위한 Fe-58.8%Cr-6.6%N 모합금 및 몰리브덴(Mo) 모합금을 진공용해로 내부에 장입하였다.
Step 1: Fe-58.8% Cr-6.6% for controlling the Fe-50% Mn, Fe-60% Cr, electrolytic iron (Fe), nitrogen (N) content according to the component ratio corresponding to Example 1 in Table 1 below The N mother alloy and molybdenum (Mo) mother alloy were charged inside by vacuum dissolution.

단계 2: 상기 단계 1의 진공용해로 내부가 10-3 torr 이하의 진공도에 도달할 때까지 탈기한 후, 진공을 유지시켰다.
Step 2: After degassing by vacuum dissolution in Step 1 until the interior reached a vacuum degree of 10 -3 torr or less, the vacuum was maintained.

단계 3: 상기 단계 2의 진공용해로를 1600 ℃ 이상의 온도로 가열하여 진공용해로에 장입된 모합금 및 전해철을 용융시켰다.
Step 3: The vacuum melting furnace of step 2 was heated to a temperature of 1600 ° C. or higher to melt the mother alloy and the electrolytic iron charged in the vacuum melting furnace.

단계 4: 상기 단계 3에서 모합금 및 전해철이 용융된 진공용해로 내부에 질소가스를 주입하였다. 그리고 진공용해로 내부 질소분압이 5기압이 되도록 압력을 조정하여 모재의 질소함량을 조정하였다.
Step 4: Nitrogen gas was injected into the vacuum melting molten master alloy and electrolytic iron in step 3. The nitrogen content of the base metal was adjusted by adjusting the pressure so that the internal nitrogen partial pressure was 5 atm by vacuum melting.

단계 5 : 상기 단계 4의 질소함량 조절 후, 전자기 유도 교반을 통해 합금원소 편석을 제거하기 위하여 상기 단계 4에서 질소함량이 조정된 용융합금을 교반하였다.
Step 5: After adjusting the nitrogen content of step 4, the molten alloy with the nitrogen content adjusted in step 4 was stirred in order to remove alloy element segregation through electromagnetic induction stirring.

단계 6 : 상기 단계 5의 교반을 통해 형성된 용탕의 온도가 1,450 ℃가 되면 진공용해로 내부에서 출탕하여 주괴를 형성하였다.
Step 6: When the temperature of the molten metal formed by the stirring of the step 5 is 1,450 ℃ to tap the inside by vacuum melting to form an ingot.

단계 7 : 상기 단계 6에서 형성된 주괴를 열간 압연을 통하여 판재나 관, 봉, 세선 등으로 제조하였다.
Step 7: The ingot formed in step 6 was made of a plate, tube, rod, thin wire or the like through hot rolling.

단계 8 : 기계적 특성, 내공식성에 유해한 질화물의 석출을 억제하기 위하여 상기 단계 7에서 제조된 판재나 관, 봉, 세선 등을 균질화 열처리 후 수냉하여 오스테나이트계 스테인리스강을 제조하였다.
Step 8: In order to suppress the deposition of nitrides detrimental to mechanical properties and pitting resistance, the austenitic stainless steel was manufactured by homogenizing heat treatment of the plate, tube, rod, thin wire, etc. prepared in Step 7 after the heat treatment.

<실시예 2~3><Examples 2-3

상기 실시예 1의 단계 1에 있어 하기 표 1의 실시예 2 및 실시예 3에 해당하는 성분비에 따라 모합금의 조성을 조절한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 제조 과정을 거쳐 실시예 2 및 실시예 3의 오스테나이트 스테인리스강을 제조하였다.
Except for adjusting the composition of the master alloy according to the component ratios corresponding to Examples 2 and 3 in Table 1 in Step 1 of Example 1, the same procedure as in Example 1 and the Example 2 and The austenitic stainless steel of Example 3 was prepared.

<비교예 1~3><Comparative Examples 1 to 3>

상용 오스테나이트계 스테인리스강인 AISI 304 (UNS S30400), 상용 수퍼 오스테나이트계 스테인리스강인 AISI 904L (UNS N08904) 및 상용 고질소 오스테나이트계 스테인리스강인 P900NMo를 각각 비교예 1, 2 및 비교예 3으로 사용하였다.AISI 304 (UNS S30400), a commercial austenitic stainless steel, AISI 904L (UNS N08904), a commercial super austenitic stainless steel, and P900NMo, a commercially available high nitrogen austenitic stainless steel, were used as Comparative Examples 1, 2, and Comparative Example 3, respectively. .

탄소(C)
(중량%)Carbon (C)
(weight%) 실리콘(Si)
(중량%)Silicon (Si)
(weight%) 망간(Mn)
(중량%)Manganese (Mn)
(weight%) 크롬(Cr)
(중량%)Chrome (Cr)
(weight%) 니켈(Ni)
(중량%)Nickel (Ni)
(weight%) 몰리브덴(Mo)
(중량%)Molybdenum (Mo)
(weight%) 질소(N)
(중량%)Nitrogen (N)
(weight%) 실시예 1Example 1 0.020.02 0.190.19 17.617.6 22.4122.41 0.080.08 2.982.98 1.221.22 실시예 2Example 2 0.020.02 0.230.23 16.216.2 22.9322.93 1.581.58 3.073.07 1.261.26 실시예 3Example 3 0.020.02 0.230.23 12.612.6 22.5522.55 4.864.86 3.173.17 1.191.19 비교예 1Comparative Example 1 0.08
max.0.08
max. 0.75
max.0.75
max. 2.00 max.2.00 max. 18-2018-20 8-128-12 -- 0.10
max.0.10
max. 비교예 2Comparative Example 2 0.020
max.0.020
max. 1.00
max.1.00
max. 2.00 max.2.00 max. 19-2319-23 23-2823-28 4-54-5 -- 비교예 3Comparative Example 3 0.040.04 00 18.618.6 17.9417.94 00 2.092.09 0.890.89

<실험예 1> 기계적 특성 측정Experimental Example 1 Measurement of Mechanical Properties

본 발명의 실시예 1 내지 3에 의해 제조된 오스테나이트계 스테인리스강 및 비교예 1 내지 3의 상용화된 제품의 기계적 특성을 인장시험기(model: Instron 5882)를 이용하여 측정하였고, 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
Mechanical properties of the austenitic stainless steels prepared by Examples 1 to 3 of the present invention and the commercialized products of Comparative Examples 1 to 3 were measured using a tensile tester (model: Instron 5882), and the results are shown in the following table. 2 is shown.

하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 상용 오스테나이트계 스테인리스강인 비교예 1 내지 3의 경우 인장강도 605~1021 MPa, 항복강도 272~594 MPa를 나타내는 반면, 본 발명의 실시예 1 내지 3에 의해 제조된 오스테나이트계 스테인리스강의 경우 인장강도 1178~1241 MPa, 항복강도 700~768 MPa를 나타내어 상용 스테인리스강보다 월등히 우수한 강도를 나타내었다. 또한 본 발명의 실시예 1 내지 3에 의해 제조된 오스테나이트계 스테인리스강의 연신율은 54.6~60.8 %로 상용 오스테나이트 강재의 연신율인 50.5~60.4 %에 비교하여 대등하거나 우수한 것으로 나타났다. 이에 따라 본 발명의 실시예 1 내지 3에 의해 제조된 오스테나이트계 스테인리스강은 비교예 1 내지 3의 상용 오스테나이트계 스테인리스강보다 니켈(Ni)의 함량은 저감하였음에도 불구하고 우수한 기계적 특성을 나타내는 것을 확인하였다.
As shown in Table 2, Comparative Examples 1 to 3, which are commercial austenitic stainless steels, exhibited tensile strengths of 605 to 1021 MPa and yield strengths of 272 to 594 MPa, whereas those prepared by Examples 1 to 3 of the present invention. In the case of austenitic stainless steels, tensile strengths of 1178 to 1241 MPa and yield strengths of 700 to 768 MPa were shown, which were superior to those of commercial stainless steels. In addition, the elongation of the austenitic stainless steels prepared by Examples 1 to 3 of the present invention was 54.6 to 60.8%, which was comparable to or superior to that of 50.5 to 60.4% of the elongation of commercial austenitic steels. Accordingly, the austenitic stainless steels prepared according to Examples 1 to 3 of the present invention exhibited excellent mechanical properties even though the content of nickel (Ni) was lower than that of the commercial austenitic stainless steels of Comparative Examples 1 to 3. Confirmed.

인장강도 (MPa)Tensile Strength (MPa) 항복강도 (MPa)Yield strength (MPa) 연신율 (%)Elongation (%) 실시예 1Example 1 11781178 768768 60.860.8 실시예 2Example 2 11881188 700700 59.759.7 실시예 3Example 3 12411241 756756 54.654.6 비교예 1Comparative Example 1 620620 290290 55.055.0 비교예 2Comparative Example 2 605605 272272 50.550.5 비교예 3Comparative Example 3 10211021 594594 60.460.4

<실험예 2>내공식성 측정Experimental Example 2 Formulation Measurement

본 발명의 실시예 1 내지 3에 의해 제조되는 오스테나이트계 스테인리스강 및 비교예 1 내지 3의 상용화된 합금의 내공식성을 측정하기 위하여 실시예와 비교예의 합금 시편을 30 oC의 4 M NaCl + 0.01 M HCl 용액에 침지하고 전위주사속도 (dV/dt) 2 mV/s로 전위를 증가시키면서 양극분극거동을 관찰하였고 분극시험 결과를 도 3에 나타내었다. 또한 분극시험 중 각 합금의 공식이 발생한 전위(pitting potential, Epit)을 표 3 에 나타내었다.
In order to measure the pitting resistance of the austenitic stainless steels prepared by Examples 1 to 3 of the present invention and the commercialized alloys of Comparative Examples 1 to 3, the alloy specimens of Examples and Comparative Examples were prepared at 4 ° C of 4 M NaCl + The positive polarization behavior was observed while immersing in 0.01 M HCl solution and increasing the potential at 2 mV / s of the potential scanning speed (dV / dt), and the polarization test results are shown in FIG. 3. In addition, the pitting potential (E pit ) in which the formula of each alloy during the polarization test is shown in Table 3.

하기 도 3 및 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 내지 3에 의해 제조된 오스테나이트계 스테인리스강은 상기 실험조건에서 공식이 발생하지 않았다. 이에 비해 비교예 1로 사용된 상용 스테인리스강의 공식은 -0.121 VSCE에서, 비교예 2의 수퍼 오스테나이트계 스테인리스강은 0.363 VSCE에서, 또한 비교예 3의 P900NMo는 0.376 VSCE에서 공식이 발생하였다. 상기 결과와 같이 본 발명의 실시예 1 내지 3에 의해 제조된 오스테나이트계 스테인리스강의 공식저항성은 상용화된 제품인 비교예의 공식저항성보다 우수한 것을 알 수 있으며, 이에 따라 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강이 우수한 내공식성을 가지는 것을 확인하였다.
As shown in Figure 3 and Table 3, the austenitic stainless steel produced by Examples 1 to 3 of the present invention did not generate a formula under the above experimental conditions. In comparison, the formula of commercial stainless steel used in Comparative Example 1 was -0.121 V SCE , the super austenite stainless steel of Comparative Example 2 was 0.363 V SCE , and the P900NMo of Comparative Example 3 was 0.376 V SCE . . As described above, it can be seen that the formal resistance of the austenitic stainless steels prepared by Examples 1 to 3 of the present invention is superior to that of the comparative example of a commercialized product, and thus the austenitic stainless steels of the present invention are excellent. It was confirmed that it has formula resistance.

공식전위 (Epit, VSCE)Official potential (E pit , V SCE ) 실시예 1Example 1 공식이 일어나지 않음Formula does not happen 실시예 2Example 2 공식이 일어나지 않음Formula does not happen 실시예 3Example 3 공식이 일어나지 않음Formula does not happen 비교예 1Comparative Example 1 -0.121-0.121 비교예 2Comparative Example 2 0.3630.363 비교예 3Comparative Example 3 0.3760.376

Claims (8)

22.0~24.0 중량%의 크롬(Cr)과, 12.0~21.0 중량%의 망간(Mn)과, 5.0 중량%이하의 니켈(Ni)과, 2.5~3.5 중량%의 몰리브덴(Mo)과, 1.0~1.3 중량%의 질소(N)와, 잔부인 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로서 0.03 중량% 이하의 탄소(C), 0.25 중량% 이하의 실리콘(Si)을 포함하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강.
22.0-24.0 wt% chromium (Cr), 12.0-21.0 wt% manganese (Mn), 5.0 wt% or less nickel (Ni), 2.5-3.5 wt% molybdenum (Mo), 1.0-1.3 Austenitic stainless steel, characterized by containing up to 0.0% by weight of carbon (C) and up to 0.25% by weight of silicon (Si) as weight% nitrogen (N), balance iron (Fe) and other unavoidable impurities River.
제1항에 있어서, 상기 오스테나이트계 스테인리스강은 니켈(Ni)과 망간(Mn)의 총함량(니켈(Ni) + 망간(Mn))이 17.0~21.0 중량%를 만족하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강.
The austenitic stainless steel of claim 1, wherein the total content of nickel (Ni) and manganese (Mn) (nickel (Ni) + manganese (Mn)) satisfies 17.0 to 21.0 wt%. Knight stainless steel.
제1항에 있어서, 상기 오스테나이트계 스테인리스강은 니켈(Ni)과 망간(Mn)의 함량이 하기 수학식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강.

<수학식 1>
6.0 ≤ 니켈(Ni)+0.5×망간(Mn) ≤16.0
The austenitic stainless steel of claim 1, wherein the content of nickel (Ni) and manganese (Mn) satisfies Equation 1 below.

<Equation 1>
6.0 ≤ nickel (Ni) + 0.5 x manganese (Mn) ≤ 16.0
제1항에 있어서, 상기 오스테나이트계 스테인리스강은 니켈(Ni)과 망간(Mn)의 총함량(니켈(Ni) + 망간(Mn))이 17.0~21.0 중량%이며, 하기 수학식 1을 동시에 만족하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강.

<수학식 1>
6.0 ≤ 니켈(Ni)+0.5×망간(Mn) ≤16.0
The austenitic stainless steel of claim 1, wherein the total content of nickel (Ni) and manganese (Mn) (nickel (Ni) + manganese (Mn)) is 17.0 to 21.0 wt%, and Equation 1 below Austenitic stainless steel, characterized in that it satisfies.

<Equation 1>
6.0 ≤ nickel (Ni) + 0.5 x manganese (Mn) ≤ 16.0
제1항에 있어서, 상기 오스테나이트계 스테인리스강은 1150 MPa 이상의 인장강도, 700 MPa 이상의 항복강도 및 54 %이상의 균일연신율을 나타내는 것을 특징으로 하는 고질소 오스테나이트계 스테인리스강.
2. The high nitrogen austenitic stainless steel of claim 1, wherein the austenitic stainless steel exhibits a tensile strength of at least 1150 MPa, a yield strength of at least 700 MPa, and a uniform elongation of at least 54%.
모합금을 진공용해로에 장입하는 모합금장입단계(단계 1);
상기 단계 1에서 모합금이 장입된 진공용해로를 진공 상태로 유지하는 진공유지단계(단계 2);
상기 단계 2의 진공용해로를 가열하여 모합금을 용융하는 모합금용융단계(단계 3);
상기 단계 3의 진공용해로 내부에 질소가스를 주입하는 질소함량조정단계(단계 4);
상기 단계 3에서 용융된 모합금을 교반하는 용융합금교반단계(단계 5);
상기 단계 5에서 진공용해로 내부에서 교반된 용융합금을 출탕하여 주괴를 형성하는 주괴형성단계(단계 6);
상기 단계 6에서 형성된 주괴를 열간 압연하는 단계(단계 7); 및
상기 단계 7에서 열간 압연된 스테인리스강을 균질화 열처리 후 수냉하는 단계(단계 8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항의 오스테나이트계 스테인리스강 제조방법.
A mother alloy charging step of charging the mother alloy into a vacuum melting furnace (step 1);
A vacuum holding step (step 2) of maintaining the vacuum melting furnace in which the master alloy is charged in the step 1 in a vacuum state;
A master alloy melting step of heating the vacuum melting furnace of step 2 to melt the master alloy (step 3);
A nitrogen content adjusting step of injecting nitrogen gas into the vacuum melting furnace of step 3 (step 4);
A molten alloy stirring step of stirring the molten master alloy in step 3 (step 5);
An ingot forming step (step 6) of forming a ingot by tapping the molten alloy stirred in the vacuum furnace in the step 5;
Hot rolling the ingot formed in step 6 (step 7); And
The austenitic stainless steel manufacturing method of claim 1, comprising the step (step 8) of water-cooling the homogeneous heat treatment of the hot rolled stainless steel in step 7.
제6항에 있어서, 상기 단계 2의 진공유지는 진공용해로 내부가 10-3 torr 이하의 진공도를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.
7. The method of claim 6, wherein the vacuum holding of the step 2 is carried out by vacuum melting so that the inside has a vacuum degree of 10 -3 torr or less.
제6항에 있어서, 상기 단계 4의 질소함량조정은,
상기 진공용해로 내부로 질소 가스를 주입하는 질소주입과정과,
상기 진공용해로 내부의 질소분압을 3~5 기압으로 조정하는 압력조정과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.The method of claim 6, wherein the nitrogen content adjustment of step 4,
A nitrogen injection process for injecting nitrogen gas into the vacuum melting furnace,
A method for producing austenitic stainless steel, characterized in that the pressure melting process for adjusting the nitrogen partial pressure inside the vacuum melting furnace to 3 to 5 atm.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101450177B1 (en) * 2012-08-10 2014-10-15 한국기계연구원 A fabrication method of high nitrogen-low nickel duplex stainless steels
KR101450178B1 (en) * 2012-08-10 2014-10-15 한국기계연구원 A fabrication method of high nitrogen-nickel free duplex stainless steels
CN115401216A (en) * 2022-09-21 2022-11-29 华北理工大学 Method for preparing high-nitrogen stainless steel by selective laser melting of alloy over-mixed powder

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19513407C1 (en) * 1995-04-08 1996-10-10 Vsg En & Schmiedetechnik Gmbh Steel alloy used for jewellery implants and dental applications
KR100317548B1 (en) 1999-01-27 2001-12-22 권영한 A method for producing austenite stainless steel dissolved high content of nitrogen

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101450177B1 (en) * 2012-08-10 2014-10-15 한국기계연구원 A fabrication method of high nitrogen-low nickel duplex stainless steels
KR101450178B1 (en) * 2012-08-10 2014-10-15 한국기계연구원 A fabrication method of high nitrogen-nickel free duplex stainless steels
CN115401216A (en) * 2022-09-21 2022-11-29 华北理工大学 Method for preparing high-nitrogen stainless steel by selective laser melting of alloy over-mixed powder
CN115401216B (en) * 2022-09-21 2024-03-05 华北理工大学 Method for preparing high-nitrogen stainless steel by alloy powder passing through selective laser melting

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