KR20120120428A - Martensitic stainless steel with excellent weld characteristics, and mertensitic stainless steel material - Google Patents

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Abstract

이 마르텐사이트 스테인리스 강은, 질량%로, C:0.003 내지 0.03%, Si:0.01 내지 1.0%, Mn:3.0 내지 6.0%, P:0.05% 이하, S:0.003% 이하, Ni:1.0 내지 3.0%, Cr:15.0 내지 18.0%, Mo:0 내지 1.0%, Cu:0 내지 2.0%, Ti:0 내지 0.05%, N:0.05% 이하, Al:0.001 내지 0.1%, O:0.005% 이하를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, C와 N의 합계량이 0.060% 이하이고, 또한 수학식 1로 나타내어지는 γmax가 80 이상이고, 수학식 2로 나타내어지는 γpot가 60 내지 90이다.
[수학식 1]

Figure pct00019

[수학식 2]
Figure pct00020

여기서, C%, N%, Ni%, Cu%, Mn%, Cr%, Si%, Al%, Mo%, Ti%는, 각각의 원소의 함유량(질량%)을 나타냄.The martensitic stainless steel is, in mass%, C: 0.003 to 0.03%, Si: 0.01 to 1.0%, Mn: 3.0 to 6.0%, P: 0.05% or less, S: 0.003% or less, Ni: 1.0 to 3.0% , Cr: 15.0 to 18.0%, Mo: 0 to 1.0%, Cu: 0 to 2.0%, Ti: 0 to 0.05%, N: 0.05% or less, Al: 0.001 to 0.1%, O: 0.005% or less The remainder is made of Fe and unavoidable impurities, the total amount of C and N is 0.060% or less, the γmax represented by the formula (1) is 80 or more, and the γpot represented by the formula (2) is 60 to 90.
[Equation 1]
Figure pct00019

&Quot; (2) "
Figure pct00020

Here, C%, N%, Ni%, Cu%, Mn%, Cr%, Si%, Al%, Mo%, and Ti% represent the content (mass%) of each element.

Description

용접부의 특성이 우수한 마르텐사이트 스테인리스 강 및 마르텐사이트 스테인리스 강재{MARTENSITIC STAINLESS STEEL WITH EXCELLENT WELD CHARACTERISTICS, AND MERTENSITIC STAINLESS STEEL MATERIAL}MARTENSITIC STAINLESS STEEL WITH EXCELLENT WELD CHARACTERISTICS, AND MERTENSITIC STAINLESS STEEL MATERIAL}

본 발명은, 예를 들어 건축 구조물, 선박 구조물 등의 용접 구조물에 있어서, 용접을 필요로 하는 부위에 적합하게 사용되는 마르텐사이트 스테인리스 강 및 상기 마르텐사이트 스테인리스 강을 사용하여 제작되고, 모재 및 용접부의 충격 특성 및 내식성이 우수하고, Ni가 절감되어 비용이 저렴한 마르텐사이트 스테인리스 강재에 관한 것이다.The present invention is made of martensitic stainless steel and martensitic stainless steel, which are suitably used for a site requiring welding, for example, in a welded structure such as a building structure or a ship structure. The present invention relates to martensitic stainless steels having excellent impact characteristics and corrosion resistance and low cost of Ni.

본원은, 2010년 3월 17일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2010-60048호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.This application claims priority in March 17, 2010 based on Japanese Patent Application No. 2010-60048 for which it applied to Japan, and uses the content for it here.

마르텐사이트 스테인리스 강은, 켄칭 열처리에 의해 용이하게 강도를 높일 수 있으므로, 날붙이나 스프링, 브레이크 디스크 등의 기물에 널리 사용되고 있다. 그러나 마르텐사이트 스테인리스 강은, 인성(靭性)이 낮고, 용접성도 나쁘기 때문에, 용접 구조용으로서는 사용되고 있지 않다.Since martensitic stainless steel can be easily increased in strength by quenching heat treatment, martensitic stainless steel is widely used for materials such as blades, springs and brake discs. However, since martensitic stainless steel has low toughness and poor weldability, it is not used for welding structures.

한편, Cr을 13 내지 17% 함유하는 강에 있어서, C 함유량을 저감하고, Ni를 약 3% 이상 첨가함으로써, 인성, 용접성 및 내식성을 향상시킨 강재가 개발되어, 수력 발전용 수차 러너나 유정용 강관으로서 사용되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1 내지 4).On the other hand, in steels containing 13 to 17% of Cr, by reducing the C content and adding about 3% or more of Ni, steel materials having improved toughness, weldability and corrosion resistance have been developed, and aberration runners for hydraulic power generation and oil pipes for oil wells have been developed. It is used as (for example, patent documents 1-4).

그러나, 이와 같이 개량된 마르텐사이트 스테인리스 강에 있어서도, 템퍼링 저항이 매우 크다. 이로 인해, 최종 제품의 특성을 조질하기 위한 템퍼링 열처리에 있어서, 장시간의 처리가 필요해지는 등 열처리 설비 능력을 저해하여, 제조 비용이 크다고 하는 과제를 남기고 있다.However, even in this improved martensitic stainless steel, the tempering resistance is very large. For this reason, in the tempering heat treatment for refining the properties of the final product, the heat treatment facility capability is hindered, such as the need for a long time treatment, leaving a problem that the manufacturing cost is high.

따라서, 조질을 위한 열처리가 불필요한 마르텐사이트 스테인리스 강이나 탈수소 처리가 불필요한 제조 조건이 검토되고 있고, 마르텐사이트 단상 조직을 지향한 상기 특허문헌 4나, 마르텐사이트 상을 주체로 하고, 또한 페라이트 상 또는 잔류 오스테나이트 상을 함유하는 복상 조직으로 한 특허문헌 5가 개시되어 있다.Therefore, martensitic stainless steel that does not require heat treatment for refining and manufacturing conditions that do not require dehydrogenation have been studied. The patent document 4 or martensite phase aimed at martensite single phase structure mainly consists of ferrite phase or residual. Patent Document 5 discloses a planar structure containing an austenite phase.

특허문헌 4에 개시되어 있는 바와 같이, 마르텐사이트 스테인리스 강의 대부분은, Cr량이 11 내지 15%의 범위에 있고, SUS430과 같은 페라이트 스테인리스 강에 비해 내식성이 낮아, 옥내 환경에 있어서도 발수[發銹(녹의 발생)]를 발생시키는 경우가 있다. 이로 인해, 우수한 내식성을 부여하기 위해서는, Mo를 첨가하거나, 또는 Cr량을 증가시키는 것이 필요해진다.As disclosed in Patent Literature 4, most of the martensitic stainless steels have a Cr content in the range of 11 to 15%, lower corrosion resistance than ferritic stainless steels such as SUS430, and water repellency even in indoor environments. Generation)] may be generated. For this reason, in order to provide the outstanding corrosion resistance, it is necessary to add Mo or to increase Cr amount.

또한, 상기 특허문헌 5에서는, 내식성을 높이기 위해, 15% 이상의 Cr이나 1% 이상의 Mo를 함유시키는 것이 바람직하다고 개시되어 있다. 그러나 특허문헌 5의 마르텐사이트 스테인리스 강은, 페라이트 상을 포함하는 마르텐사이트 상 주체의 금속 조직을 갖고, 열간 가공성이 양호하지 않아, 종종 강재의 제조 수율을 저하시키는 문제가 있었다. 또한, 기계적 특성을 확보하기 위해서는, Cr, Mo의 증가량에 상응하는 양의 오스테나이트 형성 원소의 첨가가 필요하여, 합금 비용의 증가를 초래하고 있었다.Further, in Patent Document 5, it is disclosed that it is preferable to contain at least 15% of Cr and at least 1% of Mo to improve corrosion resistance. However, the martensitic stainless steel of patent document 5 has the metal structure of the martensite phase main body containing a ferrite phase, and is not good in hot workability, and there existed a problem which often reduced the manufacturing yield of steel materials. In addition, in order to secure mechanical properties, the addition of an austenite forming element in an amount corresponding to an increase amount of Cr and Mo is required, resulting in an increase in alloy cost.

즉, 모재와 용접부의 특성을 양호하게 유지할 수 있는 강으로서는, Ni를 많이 함유시킨 강이 실용화되어 있다. 그러나 열간 가공성이 양호하고, 또한 모재 및 용접부에서 SUS430과 동등한 내식성과, 우수한 기계 특성을 갖고, Ni량이 절감되어 저렴한 실용 강은 존재하지 않았다.That is, steel which contains much Ni is practically used as steel which can maintain the characteristic of a base material and a weld part favorably. However, there was no inexpensive practical steel having good hot workability, corrosion resistance equivalent to that of SUS430, excellent mechanical properties, and reduced Ni content in the base metal and the welded portion.

일본 특허 출원 공개 평6-306549호 공보Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 6-306549 일본 특허 출원 공개 평6-306551호 공보Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 6-306551 일본 특허 출원 공개 평2-243739호 공보Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 2-243739 일본 특허 출원 공개 평2-243740호 공보Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 2-243740 일본 특허 출원 공개 제2001-279392호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-279392

재료와 프로세스 Vol.3(1990), 1840Materials and Processes Vol. 3 (1990), 1840

이러한 문제에 비추어, 본 발명자들은, 열간 가공성과 기계 특성이 양호하고, 또한 SUS430과 동등한 내식성을 갖는 저렴한 마르텐사이트 스테인리스 강의 성분계와 금속 조직을 밝혀, 실용 강재를 개발하는 것을 발명의 과제로 하였다.In view of such a problem, the inventors of the present invention have found the component system and metal structure of inexpensive martensitic stainless steel having good hot workability and mechanical properties, and having corrosion resistance equivalent to that of SUS430, and made a practical steel material to develop a practical steel material.

Ni를 대체하는 원소로서는, C, N, Mn, Cu, Co 등이 상정되지만, 상기한 마르텐사이트 스테인리스 강에 있어서, 다량의 Mn, Cu, Co가 함유된 강에 관한 문헌은 적다. 일례로서 비특허문헌 1에서는, 17%의 Cr을 함유하는 고순도 스테인리스를 베이스로서 사용하고, Ni 또는 Mn을 첨가한 예를 나타내고 있다. 그러나 Ni와 Mn을 복합 첨가하는 예는 개시되어 있지 않고, 또한 내식성에 대해서도 고려되어 있지 않다.As an element replacing Ni, C, N, Mn, Cu, Co and the like are assumed. However, in the above martensitic stainless steel, there are few documents regarding the steel containing a large amount of Mn, Cu, Co. As an example, Non-Patent Document 1 shows an example in which high purity stainless steel containing 17% Cr is used as a base and Ni or Mn is added. However, the example of complex addition of Ni and Mn is not disclosed, nor is the corrosion resistance considered.

그런데, Mn은 일반적으로 내식성을 저하시키는 원소이므로, 일반적인 스테인리스 강과 비교하여 내식성이 낮은 마르텐사이트 스테인리스 강에 있어서, 적극적으로 Mn을 첨가하는 것을 시도한 예는 적다. Cr량을 높이는 동시에 Mn량을 증가시킨 경우에, 원하는 내식성이 얻어질 것인지 여부에 대해서는 의문시되어 있었다고 하는 것이 실상이었다. 이로 인해, 내식성에 더하여, 우수한 열간 가공성과 기계 특성도 확보할 수 있는 실용 강재를 개발하기 위해, 이들 합금 원소를 조정하는 방법을 채용하는 것은, 그때까지 얻어진 기술상의 견지로부터, 혹은 경험상으로부터 있을 수 없었다.By the way, since Mn is generally an element which lowers corrosion resistance, there are few examples of aggressively adding Mn in martensitic stainless steel having low corrosion resistance compared with general stainless steel. It has been questioned whether or not the desired corrosion resistance can be obtained when the amount of Cr is increased and the amount of Mn is increased. For this reason, in order to develop a practical steel material which can secure excellent hot workability and mechanical properties in addition to corrosion resistance, it may be from the technical standpoint or experience from which the method of adjusting these alloy elements was employ | adopted until then. There was no.

본 발명자들은, 16%의 Cr 및 2%의 Ni를 함유하는 강을 베이스로서 사용하고, 2% 이상의 Mn을 함유하는 강에 대해, 성분 원소와 강재의 금속 조직이 상기 여러 특성에 미치는 영향에 대해 상세하게 검토하였다. 그 결과, Cr, Ni, Mn 및 후술하는 그 밖의 원소의 함유량을 소정의 범위로 함으로써, 가격의 변동이 심한 Ni량을 억제하면서, 용접부의 인성 및 내식성을 양립할 수 있는 것을 발견하였다. 또한 강재의 상률(相率)을 일정한 범위 내에 들어가게 함으로써, 종래 필요로 했던 켄칭?템퍼링의 열처리를 생략해도, 모재의 기계 특성을 확보할 수 있는 것을 발견하였다. 이상에 의해, 본 발명의 완성에 이르렀다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM The present inventors used the steel containing 16% Cr and 2% Ni as a base, and, about the steel containing 2% or more of Mn, about the influence which a component element and the metal structure of steel materials have on the said various characteristics It examined in detail. As a result, it has been found that by setting the contents of Cr, Ni, Mn, and other elements described later in a predetermined range, the toughness and corrosion resistance of the welded portion can be achieved while suppressing the amount of Ni having a large fluctuation in price. In addition, it was found that the mechanical properties of the base metal can be secured even if the heat treatment of the quenching and tempering required in the past is omitted by allowing the phase modulus of the steel to fall within a certain range. As mentioned above, the present invention was completed.

본 발명의 요건을 이하에 나타낸다.The requirements of the present invention are shown below.

(1) 본 발명의 일 형태에 관한 용접부의 특성이 우수한 마르텐사이트 스테인리스 강은, 질량%로, C:0.003 내지 0.03%, Si:0.01 내지 1.0%, Mn:3.0 내지 6.0%, P:0.05% 이하, S:0.003% 이하, Ni:1.0 내지 3.0%, Cr:15.0 내지 18.0%, Mo:0 내지 1.0%, Cu:0 내지 2.0%, Ti:0 내지 0.05%, N:0.05% 이하, Al:0.001 내지 0.1%, O:0.005% 이하를 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다. C와 N의 합계량이 0.060% 이하이고, 또한 수학식 1로 나타내어지는 γmax가 80 이상이고, 수학식 2로 나타내어지는 γpot가 60 내지 90이다.(1) Martensitic stainless steel which is excellent in the characteristic of the weld part concerning one aspect of this invention is C: 0.003-0.03%, Si: 0.01-1.0%, Mn: 3.0-6.0%, P: 0.05% by mass% S: 0.003% or less, Ni: 1.0 to 3.0%, Cr: 15.0 to 18.0%, Mo: 0 to 1.0%, Cu: 0 to 2.0%, Ti: 0 to 0.05%, N: 0.05% or less, Al : 0.001 to 0.1%, O: 0.005% or less, and the remainder is made of Fe and unavoidable impurities. The total amount of C and N is 0.060% or less, γmax represented by the formula (1) is 80 or more, and γpot represented by the formula (2) is 60 to 90.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pct00001
Figure pct00001

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pct00002
Figure pct00002

여기서, C%, N%, Ni%, Cu%, Mn%, Cr%, Si%, Al%, Mo%, Ti%는, 각각의 원소의 함유량(질량%)을 나타낸다.Here, C%, N%, Ni%, Cu%, Mn%, Cr%, Si%, Al%, Mo%, and Ti% represent the content (mass%) of each element.

(2) 상기 (1)에 기재된 본 발명의 일 형태에 관한 용접부의 특성이 우수한 마르텐사이트 스테인리스 강은, Nb를 더 함유하고, 상기 수학식 2 대신에 수학식 3에 의해 계산되는 γpot가 60 내지 90이라도 좋다.(2) Martensitic stainless steel which is excellent in the characteristic of the weld part concerning one aspect of this invention as described in said (1) further contains Nb, and the (gamma) pot computed by Formula (3) instead of said Formula (2) is 60-. 90 may be good.

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure pct00003
Figure pct00003

여기서, C%, N%, Mn%, Cu%, Ni%, Si%, Cr%, Mo%, Nb%, Ti%, Al%는, 각각의 원소의 함유량(질량%)을 나타낸다.Here, C%, N%, Mn%, Cu%, Ni%, Si%, Cr%, Mo%, Nb%, Ti%, and Al% represent the content (mass%) of each element.

(3) 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 본 발명의 일 형태에 관한 용접부의 특성이 우수한 마르텐사이트 스테인리스 강은, V 및 W 중, 어느 한쪽 또는 양쪽을 더 함유해도 된다.(3) Martensitic stainless steel which is excellent in the characteristic of the weld part concerning one aspect of this invention as described in said (1) or (2) may further contain either or both among V and W.

(4) 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 본 발명의 일 형태에 관한 용접부의 특성이 우수한 마르텐사이트 스테인리스 강은, Co를 더 함유해도 된다.(4) Martensitic stainless steel which is excellent in the characteristic of the weld part concerning one aspect of this invention in any one of said (1)-(3) may contain Co further.

(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 본 발명의 일 형태에 관한 용접부의 특성이 우수한 마르텐사이트 스테인리스 강은, B, Ca, Mg 및 REM으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 더 함유해도 된다.(5) Martensitic stainless steel which is excellent in the characteristic of the weld part concerning one aspect of this invention in any one of said (1)-(4) is 1 type or 2 types chosen from B, Ca, Mg, and REM. You may further contain the above.

(6) 본 발명의 일 형태에 관한 마르텐사이트 스테인리스 강재는, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 조성을 갖고, 또한 5 내지 30%의 페라이트 상, 0 내지 20%의 잔류 오스테나이트 상을 포함하고, 잔량부가 마르텐사이트 상으로 이루어지는 조직을 갖는다.(6) The martensitic stainless steel according to one embodiment of the present invention has the composition according to any one of the above (1) to (5), and further has a 5 to 30% ferrite phase and 0 to 20% residual austenite It contains a phase and the remainder has a structure which consists of a martensite phase.

(7) 상기 (6)에 기재된 본 발명의 일 형태에 관한 마르텐사이트 스테인리스 강재는, 항복 강도가 400 내지 800㎫라도 좋다.(7) The martensitic stainless steel material according to one embodiment of the present invention described in (6) above may have a yield strength of 400 to 800 MPa.

본 발명의 일 형태의 조성을 갖는 마르텐사이트 강은, 용접부의 인성 및 내식성이 우수하다고 하는 효과를 발휘한다. 또한, 본 발명의 일 형태에 따르면, 예를 들어 건축 구조물 혹은 선박 구조물 등의 대형의 용접 구조물에 사용할 수 있고, 또한 비용이 저렴한 마르텐사이트 스테인리스 강재를 제공할 수 있다. 또한, 장시간의 켄칭?템퍼링 열처리를 생략해도, 원하는 특성을 얻을 수 있으므로, 양산성을 향상시킬 수 있다. 이로 인해, 본 발명의 일 형태는, 산업상 크게 기여할 수 있다.The martensitic steel having the composition of one embodiment of the present invention exhibits an effect of being excellent in the toughness and corrosion resistance of the welded portion. Moreover, according to one form of this invention, it can be used for large welding structures, such as a building structure or a ship structure, for example, and can provide the martensitic stainless steel with low cost. In addition, since the desired characteristics can be obtained even if a long time quenching and tempering heat treatment are omitted, mass productivity can be improved. For this reason, one embodiment of the present invention can greatly contribute industrially.

이하에, 우선, 본 실시 형태의 마르텐사이트 스테인리스 강의 화학 조성의 한정 이유에 대해 설명한다. 또한, 이하에 있어서의 각 성분의 함유량의 단위는, 질량%이다.Below, the reason for limitation of the chemical composition of the martensitic stainless steel of this embodiment is demonstrated first. In addition, the unit of content of each component in the following is mass%.

C는, 강의 강도를 확보하기 위해, 0.003% 이상 함유시킨다. 그러나 C를 0.03%를 초과하여 함유시키면, 강도가 필요 이상으로 높아지는 동시에, 용접부에서의 내식성, 인성이 떨어진다. 이로 인해, C 함유량을 0.003 내지 0.03%로 제한한다. C 함유량은, 바람직하게는 0.005 내지 0.025%이다.C is contained 0.003% or more in order to secure the strength of the steel. However, when C is contained exceeding 0.03%, intensity | strength becomes high more than necessary, and corrosion resistance and toughness in a weld part are inferior. For this reason, C content is restrict | limited to 0.003 to 0.03%. C content becomes like this. Preferably it is 0.005 to 0.025%.

Si는, 탈산을 위해 0.01% 이상 첨가한다. 그러나 Si를, 1.0%를 초과하여 첨가하면, 인성이 떨어진다. 그로 인해, Si 함유량의 상한을 1.0%로 한정한다. Si 함유량은, 바람직하게는 0.2 내지 0.5%이다.Si is added 0.01% or more for deoxidation. However, when Si is added exceeding 1.0%, toughness will fall. Therefore, the upper limit of Si content is limited to 1.0%. Si content becomes like this. Preferably it is 0.2 to 0.5%.

Mn은, 용접부의 인성 개선을 위해, 3.0% 이상 첨가한다. 그러나 Mn량의 증가는, 내식성을 떨어뜨린다. 본 실시 형태의 강에 있어서, Mn 함유량과, γmax, γpot 및 후술하는 본 실시 형태의 강재에 있어서의 페라이트 상의 비율은 밀접한 관계가 있고, 금속 조직의 제어를 통해 Mn 함유량의 증가에 수반되는 내식성 열화를 억제하고 있다. 그러나 Mn을, 6.0%를 초과하여 함유시키면, 원하는 내식성을 확보할 수 없게 된다. 이로 인해, Mn 함유량의 상한을 6.0%로 한정한다. Mn 함유량은, 바람직하게는 3.5 내지 5.5%이다.Mn is added 3.0% or more in order to improve the toughness of a welded part. However, an increase in the amount of Mn lowers the corrosion resistance. In the steel of the present embodiment, the Mn content, γmax, γpot, and the ratio of the ferrite phase in the steel material of the present embodiment described later are closely related, and corrosion resistance deterioration accompanying an increase in the Mn content through control of the metal structure. Is suppressed. However, when Mn is contained exceeding 6.0%, desired corrosion resistance will no longer be secured. For this reason, the upper limit of Mn content is limited to 6.0%. Mn content becomes like this. Preferably it is 3.5 to 5.5%.

P는, 열간 가공성 및 인성을 떨어뜨리므로, P 함유량을 0.05% 이하로 한정한다. P 함유량은, 바람직하게는 0.03% 이하이다. 또한, P는 강 중에 불가피적으로 함유되는 원소이며, 그 함유량은 적을수록 바람직하다. 그러나 극도로 저감시키는 것은 비용의 증가를 초래하므로, 통상, P는 불가피적으로 0.005% 정도 이상 함유하고 있다.Since P deteriorates hot workability and toughness, P content is limited to 0.05% or less. P content becomes like this. Preferably it is 0.03% or less. In addition, P is an element unavoidably contained in steel, and its content is so preferable that it is small. However, extremely reducing results in an increase in cost, and usually P is inevitably contained at about 0.005% or more.

S는, 열간 가공성, 인성 및 내식성을 떨어뜨리므로, S 함유량을 0.003% 이하로 한정한다. S 함유량은, 바람직하게는 0.001% 이하이다. 또한, S도 강 중에 불가피적으로 함유되는 원소이며, 그 함유량은 적을수록 바람직하다. 그러나 극도로 저감시키는 것은 비용의 증가를 초래하므로, 통상, S는 불가피적으로 0.0001% 정도 이상 함유하고 있다.Since S deteriorates hot workability, toughness and corrosion resistance, S content is limited to 0.003% or less. S content becomes like this. Preferably it is 0.001% or less. In addition, S is also an element inevitably contained in steel, and its content is so preferable that it is small. However, extremely reducing results in an increase in cost, and usually S is inevitably contained in an amount of 0.0001% or more.

Ni는, 오스테나이트 조직을 안정시켜, 각종 산에 대한 내식성, 또한 인성을 개선한다. 이로 인해 Ni를 1.0% 이상 함유시킨다. 한편, Ni는 고가의 합금으로, 비용의 관점에서 Ni 함유량을 3.0% 이하로 제한한다. Ni 함유량은, 바람직하게는 1.5 내지 2.5%이다.Ni stabilizes austenite structure and improves corrosion resistance and toughness to various acids. For this reason, Ni is contained 1.0% or more. On the other hand, Ni is an expensive alloy and limits the Ni content to 3.0% or less from the viewpoint of cost. Ni content becomes like this. Preferably it is 1.5 to 2.5%.

Cr은, 기본적인 내식성을 확보하기 위해, 15.0% 이상 함유시킨다. 한편, Cr을, 18.0%를 초과하여 함유시키면, 인성 및 용접부의 내식성을 저해한다. 이로 인해, Cr의 함유량을 15.0% 이상 18.0% 이하로 한다. Cr 함유량은, 바람직하게는 16 내지 17%이다.Cr is contained 15.0% or more in order to ensure basic corrosion resistance. On the other hand, when Cr is contained exceeding 18.0%, toughness and corrosion resistance of a weld part will be inhibited. For this reason, content of Cr is made into 15.0% or more and 18.0% or less. Cr content becomes like this. Preferably it is 16 to 17%.

Mo는, 스테인리스 강의 내식성을 부가적으로 높이기 위해 매우 유효한 원소로, 필요에 따라서 함유시키는 임의 성분(선택적 성분)이다. Mo는, 매우 고가의 원소이므로, 내식성을 높이기 위해 첨가하는 경우에는, 비용의 점에서, Mo 함유량의 상한을 1.0% 이하로 한다. Mo를 첨가하는 경우, Mo 함유량은, 바람직하게는 0.1 내지 0.5%이다.Mo is a very effective element in order to further increase the corrosion resistance of stainless steel, and is an optional component (optional component) to contain as needed. Since Mo is a very expensive element, when adding in order to improve corrosion resistance, the upper limit of Mo content is made into 1.0% or less from a cost point. When adding Mo, Mo content becomes like this. Preferably it is 0.1 to 0.5%.

Cu는, 스테인리스 강의 산에 대한 내식성을 부가적으로 높이는 동시에 인성을 개선하는 작용을 갖는 원소로, 필요에 따라서 함유시키는 임의 성분(선택적 성분)이다. Cu를, 2.0%를 초과하여 함유시키면, 고용도(固溶度)를 초과하여 εCu가 석출되어, 취화가 발생한다. 이로 인해, Cu를 함유시키는 경우에는, Cu 함유량의 상한을 2.0%로 한다. Cu는, 오스테나이트 상을 안정시켜, 인성을 개선하는 효과를 갖는다. Cu를 함유시키는 경우, Cu 함유량은, 바람직하게는 0.2 내지 1.5%이다.Cu is an element which has the effect | action which improves corrosion resistance to the acid of stainless steel further, and improves toughness, and is an arbitrary component (optional component) to contain as needed. When Cu is contained exceeding 2.0%, (epsilon) will exceed (Solubility), (epsilon) Cu will precipitate and brittleness will generate | occur | produce. For this reason, when containing Cu, the upper limit of Cu content is made into 2.0%. Cu has an effect which stabilizes an austenite phase and improves toughness. When it contains Cu, Cu content becomes like this. Preferably it is 0.2 to 1.5%.

Ti는, 극미량으로, 산화물, 질화물, 황화물을 형성하고, 강의 응고 및 고온 가열 조직의 결정립을 미세화하는 원소로, 필요에 따라서 첨가되는 임의 성분(선택적 성분)이다. Ti를, 0.05%를 초과하여 함유시키면, 페라이트 상이 생성되는 동시에, TiN이 생성되어 강의 인성을 저해하게 된다. 이로 인해 Ti를 함유시키는 경우, Ti 함유량의 상한을 0.05%로 정한다. Ti를 함유시키는 경우, Ti 함유량은, 바람직하게는 0.003 내지 0.020%이다.Ti is an element which forms oxides, nitrides and sulfides in a very small amount, and refines the solidification of steel and the crystal grains of the high temperature heating structure, and is an optional component (optional component) added as necessary. When Ti is contained in excess of 0.05%, a ferrite phase is generated, and TiN is produced to impair the toughness of the steel. For this reason, when Ti is contained, the upper limit of Ti content is set to 0.05%. When it contains Ti, Ti content becomes like this. Preferably it is 0.003 to 0.020%.

N은, 마르텐사이트 상의 강도를 높이기 위해 0.01% 이상 함유시킨다. 그러나 N을, 0.05%를 초과하여 함유하면, 강도가 지나치게 높아져 인성을 떨어뜨린다. 이로 인해 N 함유량을 0.05% 이하로 제한한다. N 함유량은, 바람직하게는 0.01 내지 0.04%이다.N is contained 0.01% or more in order to raise the intensity | strength of a martensite phase. However, when N is contained exceeding 0.05%, strength will become high too much and toughness will fall. For this reason, N content is restrict | limited to 0.05% or less. N content becomes like this. Preferably it is 0.01 to 0.04%.

Al은, 강의 탈산을 위한 중요한 원소로, 강 중의 산소를 저감하기 위해 Si와 함께 함유된다. 산소량의 저감은, 인성 확보를 위해 필수적이며, 이를 위해 0.001% 이상의 Al을 함유하는 것이 필요하다. 한편, Al은, 페라이트 상을 증가시키는 원소로, Al이 과잉으로 첨가되면, 인성을 저해한다. Al이 0.1%를 초과하면, 인성 저하가 현저해진다. 이로 인해, Al 함유량의 상한을 0.1%로 정한다. Al 함유량은, 바람직하게는 0.01 내지 0.05%이다.Al is an important element for deoxidation of steel and is contained together with Si to reduce oxygen in the steel. Reduction of the amount of oxygen is essential for securing toughness, and for this purpose, it is necessary to contain Al of 0.001% or more. On the other hand, Al is an element that increases the ferrite phase, and when Al is added in excess, the toughness is inhibited. When Al exceeds 0.1%, toughness fall will become remarkable. For this reason, the upper limit of Al content is set to 0.1%. Al content becomes like this. Preferably it is 0.01 to 0.05%.

O는, 비금속 개재물의 대표인 산화물을 구성하여, 강 중에 불가피적으로 함유되는 원소이다. 따라서, O 함유량은, 적을수록 바람직하지만, 극도로 저감시키는 것은 비용의 증가를 초래한다. 이로 인해, 통상, O는 불가피적으로 0.001% 정도 이상 함유하고 있다. 한편, 과잉량의 O를 함유하는 경우, 인성이 저해된다. 또한, 조대한 클러스터 형상의 산화물이 생성되면, 표면 흠집의 원인이 된다. 이로 인해, O 함유량의 상한을 0.005%로 한다.O constitutes an oxide which is representative of nonmetallic inclusions, and is an element inevitably contained in steel. Therefore, the smaller the O content is, the more preferable, but extremely reducing causes an increase in cost. For this reason, O is inevitably contained about 0.001% or more normally. On the other hand, when excessive amount of O is contained, toughness is inhibited. In addition, formation of coarse cluster-shaped oxides causes surface scratches. For this reason, the upper limit of O content is made into 0.005%.

C와 N의 함유량의 합(C+N)은 강의 강도와 관련성이 있다. C와 N의 함유량의 합(C+N)이 0.060%를 초과하면, 강도가 지나치게 높아져, 인성을 저해하게 된다. 이로 인해, C와 N의 함유량의 합(C+N)의 상한을 0.060%로 한다. C와 N의 함유량의 합(C+N)은, 바람직하게는 0.015 내지 0.050%이다.The sum of the contents of C and N (C + N) is related to the strength of the steel. When the sum (C + N) of the contents of C and N exceeds 0.060%, the strength becomes excessively high, and the toughness is inhibited. For this reason, the upper limit of the sum (C + N) of content of C and N is made into 0.060%. The sum (C + N) of the contents of C and N is preferably 0.015 to 0.050%.

하기하는 수학식 1에 나타내는 γmax는, 900 내지 1000℃의 온도 영역에서 생성되는 오스테나이트 상의 비율의 최대값을 예측하는 계산식이다. 이 γmax의 값을 크게 함으로써, 강의 인성을 높일 수 있다. 본 실시 형태의 경우, 이 γmax의 값이 80% 미만이면, 페라이트 상이 지나치게 많아져, 페라이트 밴드 조직의 잔류에 의해 원하는 인성을 확보할 수 없게 된다. 이로 인해 γmax를 80% 이상으로 정한다. γmax는, 바람직하게는 85% 이상이다.(Gamma) max shown in following formula (1) is a calculation formula which predicts the maximum value of the ratio of the austenite phase produced | generated in the temperature range of 900-1000 degreeC. By increasing the value of γ max, the toughness of the steel can be increased. In the case of this embodiment, when this value of (gamma) max is less than 80%, a ferrite phase will become large too much, and it will become impossible to ensure desired toughness by residual of a ferrite band structure. For this reason, gamma max is set to 80% or more. γmax is preferably 85% or more.

Figure pct00004
Figure pct00004

여기서, C%, N%, Ni%, Cu%, Mn%, Cr%, Si%, Al%는, 각각의 원소의 함유량(질량%)을 나타낸다.Here, C%, N%, Ni%, Cu%, Mn%, Cr%, Si%, and Al% represent the content (mass%) of each element.

하기하는 수학식 2에 나타내는 γpot는, 주조 상태에서의 마르텐사이트 상의 비율을 나타내는 계산식으로, 열간 가공시의 오스테나이트 상의 비율에도 대응한다. 본 실시 형태에서는, 열간 가공성을 확보하기 위해 γpot의 범위를 정한다. γpot가 높아지면, 연질인 페라이트 상이 지나치게 적어져, 열간 가공시에 페라이트 상으로 변형이 집중되어, 균열을 촉진하게 된다. γpot의 상한은, 열간 가공성에 영향을 미치는 Mn량이나 S량 등에 의존하지만, 본 실시 형태에서는, γpot가 90%를 초과하면, 강재의 제조 수율이 크게 저하되는 문제가 발생한다. 이로 인해, γpot의 상한을 90%로 정한다. 한편, γpot가 60% 미만으로 되면, 용접부에서 생성되는 마르텐사이트 상에 C, N이 농화되어 경질로 되어, 불균질한 조직으로 된다. 또한, C, N, Mn 등의 합금 원소가 농화된 마르텐사이트 상의 내식성이 저하되므로, γpot의 하한을 60%로 정한다. γpot는, 바람직하게는 65 내지 85%이다.(Gamma) pot shown in following formula (2) is a calculation formula which shows the ratio of the martensite phase in a casting state, and respond | corresponds also to the ratio of the austenite phase at the time of hot working. In this embodiment, the range of gamma pot is determined in order to ensure hot workability. When the gamma pot becomes high, the soft ferrite phase is excessively small, so that deformation is concentrated in the ferrite phase during hot working, thereby promoting cracking. The upper limit of the gamma pot depends on the amount of Mn, S and the like affecting hot workability. However, in the present embodiment, when the gamma pot exceeds 90%, the production yield of steel materials greatly decreases. For this reason, the upper limit of gamma pot is set to 90%. On the other hand, when the gamma pot is less than 60%, C and N are concentrated on the martensite produced in the welded portion, which becomes hard, resulting in an inhomogeneous structure. Moreover, since the corrosion resistance of the martensite phase in which alloying elements, such as C, N, Mn, were concentrated, falls, the minimum of gamma pot is set to 60%. γpot is preferably 65 to 85%.

Figure pct00005
Figure pct00005

여기서, C%, N%, Ni%, Cu%, Mn%, Cr%, Si%, Al%, Mo%, Ti%는, 각각의 원소의 함유량(질량%)을 나타낸다.Here, C%, N%, Ni%, Cu%, Mn%, Cr%, Si%, Al%, Mo%, and Ti% represent the content (mass%) of each element.

이어서, 본 실시 형태에 있어서의 임의 성분(선택적 성분)의 한정 이유에 대해 설명한다. 이하에 설명하는 원소는, 필요에 따라서 첨가되는 임의 성분(선택적 성분)이다.Next, the reason for limitation of the arbitrary component (optional component) in this embodiment is demonstrated. The element demonstrated below is an optional component (optional component) added as needed.

Nb는, 열간 압연 조직의 결정립의 미세화에 유효한 원소이다. 또한, Nb는 내식성을 높이는 작용도 갖는다. Nb가 형성하는 질화물, 탄화물은, 열간 가공 및 열처리의 과정에서 생성되어, 결정립의 성장을 억제하고, 강 및 강재를 강화하는 작용을 갖는다. 이를 위해 Nb를 0.01% 이상 함유시켜도 된다. 한편, 과잉량의 Nb를 첨가하면, 열간 압연 전의 가열시에 미고용 석출물로서 석출되어, 인성을 저해한다. 이로 인해, Nb 함유량의 상한을 0.2%로 정한다. Nb를 함유시키는 경우, Nb 함유량은, 바람직하게는 0.03 내지 0.10%이다.Nb is an element effective for the refinement | miniaturization of the crystal grain of a hot rolling structure. Moreover, Nb also has the effect | action which raises corrosion resistance. The nitride and carbide which Nb forms are produced | generated in the process of hot working and heat processing, and have the effect | action which suppresses growth of crystal grains and strengthens steel and steel materials. For this purpose, you may contain Nb 0.01% or more. On the other hand, when an excess amount of Nb is added, it precipitates as an unsolubilized precipitate at the time of heating before hot rolling, and inhibits toughness. For this reason, the upper limit of Nb content is set to 0.2%. When it contains Nb, Nb content becomes like this. Preferably it is 0.03 to 0.10%.

하기하는 수학식 3에 나타내는 γpot는, Nb를 함유하는 경우에 있어서의 주조 상태에서의 마르텐사이트 상의 비율을 나타내는 계산식으로, 열간 가공시의 오스테나이트 상의 비율에도 대응한다. Nb를 함유하는 경우에는, 상기 수학식 2 대신에, Nb의 항을 추가한 수학식 3으로 계산한 γpot를 60 내지 90%로 한다. Nb를 함유하는 경우도, γpot는, 바람직하게는 65 내지 85%이다.(Gamma) pot shown in following formula (3) is a calculation formula which shows the ratio of the martensite phase in the casting state at the time of containing Nb, and respond | corresponds also to the ratio of the austenite phase at the time of hot working. In the case of containing Nb,? Pot calculated by Equation 3 to which the term of Nb is added is made into 60 to 90% instead of Equation 2. Also when it contains Nb, (gamma) pot becomes like this. Preferably it is 65 to 85%.

Figure pct00006
Figure pct00006

여기서, C%, N%, Mn%, Cu%, Ni%, Si%, Cr%, Mo%, Nb%, Ti%, Al%는, 각각의 원소의 함유량(질량%)을 나타낸다.Here, C%, N%, Mn%, Cu%, Ni%, Si%, Cr%, Mo%, Nb%, Ti%, and Al% represent the content (mass%) of each element.

V, W는, 2상 스테인리스 강의 내식성을 부가적으로 높이기 위해 첨가되는 원소이다.V and W are elements added in order to further improve the corrosion resistance of two-phase stainless steel.

V는, 내식성을 높일 목적을 위해 0.05% 이상 함유시켜도 된다. 그러나 V를, 0.5%를 초과하여 함유시키면, 조대한 V계 탄질화물이 생성되어 인성이 떨어진다. 그로 인해, V 함유량의 상한을 0.5%로 한정한다. V를 함유시키는 경우, V 함유량은, 바람직하게는 0.1 내지 0.3%이다.V may be contained 0.05% or more for the purpose of improving the corrosion resistance. However, when V is contained in excess of 0.5%, coarse V-based carbonitride is produced and toughness is inferior. Therefore, the upper limit of V content is limited to 0.5%. When it contains V, V content becomes like this. Preferably it is 0.1 to 0.3%.

W는, Mo와 마찬가지로 스테인리스 강의 내식성을 부가적으로 향상시키는 원소로, V에 비해 고용도가 크다. 본 실시 형태에 있어서, 내식성을 높일 목적을 위해서는, W를 1.0% 이하의 범위에서 함유시켜도 된다. W를 함유시키는 경우, W의 함유량은, 바람직하게는 0.05 내지 0.5%이다.W, like Mo, is an element that additionally improves the corrosion resistance of stainless steel. In this embodiment, in order to improve corrosion resistance, you may contain W in 1.0% or less of range. When it contains W, content of W becomes like this. Preferably it is 0.05 to 0.5%.

즉, 상기에서 규정된 함유량의 V, W 중, 어느 한쪽 또는 양쪽을 함유해도 된다.That is, you may contain any one or both of V and W of content prescribed | regulated above.

Co는, 강의 인성과 내식성을 높이기 위해 유효한 원소로, 선택적으로 첨가해도 된다. Co의 함유량은, 바람직하게는 0.03% 이상이다. Co를, 1.0%를 초과하여 함유시키면, 고가의 원소이므로 비용에 상응한 효과가 발휘되지 않게 된다. 이로 인해 Co 함유량의 상한을 1.0%로 정한다. Co를 함유시키는 경우, Co 함유량은, 바람직하게는 0.03 내지 0.5%이다.Co is an effective element for improving the toughness and corrosion resistance of the steel, and may be optionally added. The content of Co is preferably 0.03% or more. When Co is contained exceeding 1.0%, since it is an expensive element, the effect corresponding to cost will not be exhibited. For this reason, the upper limit of Co content is set to 1.0%. When it contains Co, Co content becomes like this. Preferably it is 0.03 to 0.5%.

또한, 열간 가공성의 향상을 도모하기 위해, 필요에 따라서 B, Ca, Mg, REM을 함유해도 된다.Moreover, in order to improve hot workability, you may contain B, Ca, Mg, and REM as needed.

여기서, REM이라 함은, 희토류 금속으로, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, 및 Lu로부터 선택되는 1종 이상이다.REM is a rare earth metal, and is selected from Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. That's it.

B, Ca, Mg, REM은, 모두 강의 열간 가공성을 개선하는 원소로, 그 목적에서 1종 또는 2종 이상을 첨가해도 된다. 과잉량의 B, Ca, Mg, 또는 REM을 첨가하면, 열간 가공성 및 인성이 저하되므로, 그 함유량의 상한을 다음과 같이 정한다. B와 Ca의 각각의 함유량의 상한은 0.0050%이다. Mg의 함유량의 상한은 0.0030%이다. REM의 함유량의 상한은 0.10%이다. B와 Ca의 각각의 함유량은, 바람직하게는 0.0005 내지 0.0030%이다. Mg의 함유량은, 바람직하게는 0.0001 내지 0.0015%이다. REM의 함유량은, 바람직하게는 0.005 내지 0.05%이다. 또한, REM의 함유량은, La나 Ce 등의 란타노이드계 희토류 원소의 함유량의 총합으로 한다.B, Ca, Mg, and REM are all elements which improve the hot workability of steel, and may add 1 type, or 2 or more types for the purpose. When excess amount of B, Ca, Mg, or REM is added, hot workability and toughness fall, so the upper limit of the content is determined as follows. The upper limit of each content of B and Ca is 0.0050%. The upper limit of content of Mg is 0.0030%. The upper limit of content of REM is 0.10%. Each content of B and Ca becomes like this. Preferably it is 0.0005 to 0.0030%. Content of Mg becomes like this. Preferably it is 0.0001 to 0.0015%. Content of REM becomes like this. Preferably it is 0.005 to 0.05%. In addition, content of REM is made into the sum total of content of lanthanoid rare earth elements, such as La and Ce.

이어서, 본 실시 형태의 마르텐사이트 스테인리스 강재의 한정 이유에 대해 설명한다.Next, the reason for limitation of the martensitic stainless steel of this embodiment is demonstrated.

본 실시 형태의 마르텐사이트 스테인리스 강재는, 전술한 본 실시 형태의 마르텐사이트 스테인리스 강의 조성을 갖고, 또한 이하의 요건을 만족시키는 금속 조직을 갖는다. 강재의 상률을 조정함으로써, 모재의 기계 특성, 강도를 확보할 수 있다.The martensitic stainless steel of this embodiment has the composition of the martensitic stainless steel of this embodiment mentioned above, and has a metal structure which satisfy | fills the following requirements. By adjusting the phase rate of steel materials, the mechanical characteristics and strength of a base material can be ensured.

페라이트 상은 연질이며, 일정량 함유시킴으로써, 과도한 강도 상승을 억제하는 동시에, 2상 혼합 조직을 통해 결정립을 미세하게 제어한다. 이에 의해, 본 실시 형태의 마르텐사이트 스테인리스 강재의 인성의 개선을 실현한다. 이것을 위해서는, 페라이트 상은, 최저한 5% 필요하다. 한편, 페라이트 상 자체는 인성이 부족하기 때문에, 과잉량의 페라이트 상을 포함하면, 본 실시 형태의 마르텐사이트 스테인리스 강재의 인성을 저하시킨다. 이것을 방지하기 위해, 페라이트 상의 비율을 30% 이하로 한다. 페라이트 상의 비율은, 바람직하게는 5 내지 20%이다.The ferrite phase is soft and contains a certain amount to suppress excessive increase in strength and finely control grains through the biphasic mixed structure. This realizes the improvement of the toughness of the martensitic stainless steel of this embodiment. For this purpose, the ferrite phase needs at least 5%. On the other hand, since the ferrite phase itself lacks toughness, including an excess amount of ferrite phase reduces the toughness of the martensitic stainless steel of the present embodiment. In order to prevent this, the ratio of a ferrite phase is made into 30% or less. The proportion of the ferrite phase is preferably 5 to 20%.

이 페라이트 상률은, 화학 조성, γmax 및 γpot에 더하여, 강재의 제조 조건을 통해 실현된다. 화학 조성에 따라서, 통상의 스테인리스 강재의 제조 조건의 범위 중으로부터 제조 조건을 선정함으로써, 상기 범위의 페라이트 상이 실현 가능하다. 예를 들어 압연 조건이면, 열간 압연의 가열 온도는 1150 내지 1250℃로부터 선정하면 된다. 열간 압연의 마무리 온도는 950 내지 700℃로부터 선정하면 된다. 또한, 필요에 따라서 열처리를 행하는 경우는, 켄칭 열처리 온도는 850 내지 950℃로부터 선정하면 된다. 템퍼링 열처리 온도는 550 내지 750℃로부터 선정하면 된다. 또한 켄칭 열처리 온도의 균열 시간(均熱時間)은 5 내지 30분 정도가 바람직하다. 또한, 템퍼링 열처리 온도의 균열 시간은 10분 내지 1시간 정도가 바람직하다.This ferrite phase ratio is realized through the production conditions of the steel material in addition to the chemical composition,? Max and? Pot. According to a chemical composition, the ferrite phase of the said range can be implement | achieved by selecting manufacturing conditions from the range of the manufacturing conditions of normal stainless steel materials. For example, as long as it is a rolling condition, the heating temperature of hot rolling may be selected from 1150-1250 degreeC. What is necessary is just to select the finishing temperature of hot rolling from 950-700 degreeC. In addition, what is necessary is just to select the hardening heat processing temperature from 850-950 degreeC when heat-processing as needed. What is necessary is just to select tempering heat processing temperature from 550-750 degreeC. Moreover, as for the crack time of hardening heat processing temperature, about 5 to 30 minutes are preferable. In addition, the cracking time of the tempering heat treatment temperature is preferably about 10 minutes to 1 hour.

또한, 잔류 오스테나이트 상은, 고온에서 존재하는 오스테나이트 상이 미변태로 잔류함으로써 생성된다. 이 잔류 오스테나이트 상은 연질이며, 강재의 인성을 높인다. 한편, 과잉으로 잔류 오스테나이트 상이 잔류하면, 강재의 항복 강도를 저하시켜, 본 실시 형태의 마르텐사이트 스테인리스 강재의 강도 특성을 손상시키게 된다. 이로 인해, 잔류 오스테나이트 상의 비율의 상한을 20%로 정한다.In addition, the retained austenite phase is produced when the austenite phase present at high temperature remains unchanged. This residual austenite phase is soft and increases the toughness of the steel. On the other hand, when the residual austenite phase remains excessively, the yield strength of the steel is lowered, thereby impairing the strength characteristics of the martensitic stainless steel of the present embodiment. For this reason, the upper limit of the ratio of residual austenite phase is set to 20%.

잔류 오스테나이트 상의 양을 제어하기 위해서는, 하기 수학식 4에 나타내는 Ms값(℃)을 제어할 필요가 있다. 화학 성분은, 수학식 4가 200℃ 이상으로 되도록 한다. 수학식 4의 값이 200 미만으로 되면, 잔류 오스테나이트 상률이 본 실시 형태에서 규정된 상한값의 20%를 초과해 버린다. 또한, 잔류 오스테나이트 상률은 0%여도 되므로, 수학식 4에 나타내는 Ms값(℃)의 상한을 설정할 필요는 없다. 본 실시 형태의 조성 범위 내에 있어서, 허용되는 범위 내에서 Ms값을 높게 설정할 수 있다. 또한, 잔류 오스테나이트 상의 비율은, X선 측정에 의해 구할 수 있다. 잔류 오스테나이트 상의 양은, 바람직하게는 3 내지 15%이다.In order to control the amount of residual austenite phase, it is necessary to control Ms value (degreeC) shown by following formula (4). The chemical component is made to be equal to or higher than 200 ° C. When the value of the expression (4) becomes less than 200, the residual austenite phase rate exceeds 20% of the upper limit defined in the present embodiment. In addition, since the residual austenite phase-rate may be 0%, it is not necessary to set the upper limit of Ms value (degreeC) shown by Formula (4). Within the composition range of this embodiment, Ms value can be set high within an allowable range. In addition, the ratio of residual austenite phase can be calculated | required by X-ray measurement. The amount of retained austenite phase is preferably 3 to 15%.

Figure pct00007
Figure pct00007

여기서, Cr%, Mo%, Cu%, Ni%, Mn%, Si%, C%, N%는, 각각의 원소의 함유량(질량%)을 나타낸다.Here, Cr%, Mo%, Cu%, Ni%, Mn%, Si%, C%, N% represents content (mass%) of each element.

또한, 페라이트 상과 잔류 오스테나이트 상 이외의 잔량부는, 마르텐사이트 상이며, 3상의 비율의 총합이 100%로 된다.In addition, the remainder other than the ferrite phase and the retained austenite phase is a martensite phase, and the total ratio of the three phases is 100%.

본 실시 형태의 마르텐사이트 스테인리스 강재의 항복 강도는, 400 내지 800㎫인 것이 바람직하다.It is preferable that the yield strength of the martensitic stainless steel of this embodiment is 400-800 Mpa.

본 실시 형태는, 마르텐사이트 상 조직을 주체로 하는 마르텐사이트 스테인리스 강 및 강재에 관하여, 높은 강도와 우수한 인성을 갖고 있다. 이로 인해, 항복 강도가 400㎫ 미만이면, 본 실시 형태의 목적으로 하는 고강도의 구조 부재에의 적용 가치가 부족하다. 한편, 800㎫를 초과하는 항복 강도를 갖는 경우, 금속 조직을 적성으로 제어해도, 원하는 용접부 인성을 확보할 수 없게 된다. 이로 인해, 본 실시 형태의 마르텐사이트 스테인리스 강재의 항복 강도는 400 내지 800㎫인 것이 바람직하다.This embodiment has high strength and excellent toughness with respect to martensitic stainless steel and steel materials mainly composed of martensitic phase structure. For this reason, if yield strength is less than 400 Mpa, the application value to the high strength structural member made into the objective of this embodiment is lacking. On the other hand, when it has a yield strength exceeding 800 Mpa, even if it controls a metal structure suitably, desired weld part toughness will no longer be secured. For this reason, it is preferable that the yield strength of the martensitic stainless steel of this embodiment is 400-800 Mpa.

실시예Example

이하에, 실시예에 대해 설명한다.Below, an Example is described.

표 1 내지 표 4는, 공시강의 화학 조성 및 조인트 특성의 평가 결과를 나타낸다. 이들 강은, 이하의 방법에 의해 제조되었다. 실험실에서 진공 용해에 의해 50㎏의 강괴를 제조하고, 이 강괴를 단조(鍛造)하여, 두께 60㎜×폭 110㎜×길이 150㎜의 압연 시험편을 얻었다. 그 후, 압연 시험편을 열간 압연하여, 두께를 12㎜로 하였다.Tables 1-4 show the evaluation result of the chemical composition and joint characteristics of a test steel. These steels were manufactured by the following method. 50 kg of steel ingot was manufactured by vacuum melting in the laboratory, and this steel ingot was forged, and the rolling test piece of thickness 60mm x width 110mm x length 150mm was obtained. Then, the rolling test piece was hot-rolled and thickness was 12 mm.

표 1 내지 표 3의 화학 조성은, 이 열간 압연 강판으로부터 시험편을 채취하여 분석한 결과이다.The chemical composition of Tables 1-3 is the result of having collected and analyzed the test piece from this hot rolled sheet steel.

또한, 표 1 내지 표 3에 기재되어 있는 성분 이외(잔량부)는, Fe 및 불가피적 불순물 원소이다. 또한, 표 1 내지 표 3에 나타낸 성분에 있어서, 함유량이 기재되어 있지 않은 성분의 함유량은, 불순물 레벨인 것을 나타낸다. 또한 표 중의 REM은, 란타노이드계 희토류 원소를 의미하고, REM의 함유량은 그들 원소의 합계를 나타내고 있다. 그리고 강 번호 A?U는 본 발명예이고, V?AG는 비교예이다.In addition, other than the component described in Tables 1-3, remainder is Fe and an unavoidable impurity element. In addition, in the components shown in Tables 1-3, content of the component in which content is not described shows that it is an impurity level. In addition, REM in a table means a lanthanoid rare earth element, and content of REM has shown the sum total of those elements. And steel number A-U is an example of this invention, V-AG is a comparative example.

조인트 특성을 평가하기 위한 용접은, 이하와 같이 실시하였다.Welding for evaluating joint characteristics was performed as follows.

강판의 폭 중앙부를 압연 길이 방향으로 절단하여, V형의 개선(開先)으로 되도록 단부면을 절삭 가공하였다. 이어서, SUS329J3L용의 서브 머지드 아크 용접용 용접봉과 플럭스를 사용하여, 3.5kJ/㎜의 입열 조건으로 2패스의 용접에 의해, 조인트를 제작하였다. 이 용접부에 있어서, 용접 금속과 열영향부의 경계로부터 열영향부측으로 1㎜ 이격된 위치에서, 2㎜의 V형 개선이 형성된 샤르피 시험편을 채취하였다. -20℃에서 각 2회의 시험을 실시하였다. 얻어진 충격값의 평균값을 충격값 1로 하여 표 4 중에 나타냈다.The width center part of the steel plate was cut in the rolling length direction, and the end face was cut so as to improve the V shape. Subsequently, the joint was produced by welding of 2 passes under the heat input conditions of 3.5 kJ / mm using the welding rod and flux for submerged arc welding for SUS329J3L. In this welding part, the Charpy test piece in which the V-shaped improvement of 2 mm was formed was extract | collected in the position spaced 1 mm from the boundary of a weld metal and a heat affected zone to the heat affected zone. Two tests were performed at -20 캜. The average value of the obtained impact value was shown in Table 4 as impact value 1.

내식성의 평가는, 이하와 같이 실시하였다.Evaluation of corrosion resistance was performed as follows.

용접 금속과 열영향부를 포함하는 공식(孔食) 전위 측정 시료를 제작하였다. 이어서, 은 염화은 전극(SSE)을 참조 전극으로 하여, 30℃의 3.5% NaCl 중에서 JISG0577에 준하여 공식 전위 Vc'100을 구하였다. 그 결과를 표 4 중에 나타냈다.A formula potential measurement sample including a weld metal and a heat affected zone was prepared. Subsequently, using a silver-silver chloride electrode (SSE) as a reference electrode, the formula potential Vc'100 was calculated | required according to JISG0577 in 3.5% NaCl of 30 degreeC. The results are shown in Table 4.

충격값 1이 35J/㎠(=27J) 이상인 경우, 양호하다고 판단하였다. 또한, 공식 전위 Vc'100이, SUS430 강의 모재의 평균적인 공식 전위 레벨인 0.10V 이상인 경우, 내식성이 양호하다고 판단하였다.When the impact value 1 was 35 J / cm <2> (= 27 J) or more, it judged that it was favorable. Moreover, when formula potential Vc'100 was 0.10V or more which is the average formula potential level of the base material of SUS430 steel, it was judged that corrosion resistance was favorable.

그 결과, 본 실시 형태의 조성을 갖는 강은, 모두 충격값 1 및 내식성이 우수한 것을 알 수 있었다. 이에 대해, 본 실시 형태의 범위 밖의 조성을 갖는 비교예에서는, 모두 충격값 1이나 내식성이 떨어져 있어, 본 실시 형태의 강의 우위성이 명백하다.As a result, it turned out that the steel which has the composition of this embodiment is all excellent in the impact value 1 and corrosion resistance. On the other hand, in the comparative example which has a composition outside the range of this embodiment, the impact value 1 and corrosion resistance are all inferior, and the superiority of the steel of this embodiment is clear.

또한, 표 5 내지 표 8은, 본 실시예의 강재의 제조 조건, 열간 가공성, 금속 조직, 강재의 모재 특성을 나타낸다.In addition, Table 5-Table 8 show the manufacturing conditions of a steel material of this Example, hot workability, a metal structure, and the base material characteristics of steel materials.

두께 60㎜×폭 110㎜×길이 150㎜의 압연 시험편을 소정의 열연 가열 온도로 가열하고, 이어서 복수회의 압하에 의해, 두께가 12㎜로 되도록 압연하였다. 최종 압하시의 온도를 열연 마무리 온도로 하여 표 5, 표 6 중에 기재하였다. 이 열간 압연에 의해 얻어진 강판의 에지부에 발생한 에지 균열의 크기를 측정하여, 최대의 에지 균열이 5㎜ 이하인 경우에는 양호(good)라고 평가하고, 최대의 에지 균열이 5㎜를 초과하는 경우에는 불량(bad)이라고 평가하여, 표 5, 표 6의 항목 『열간 가공성』에 표시하였다.The rolling test piece of thickness 60mm x width 110mm x length 150mm was heated at predetermined hot-rolling heating temperature, and was then rolled so that thickness might be 12 mm by several times reduction. It showed in Table 5 and Table 6 as the temperature under final press as a hot rolling finish temperature. The magnitude | size of the edge crack which generate | occur | produced in the edge part of the steel plate obtained by this hot rolling is measured, and it evaluates as good when the maximum edge crack is 5 mm or less, and when the maximum edge crack exceeds 5 mm, It evaluated as bad and was shown to the item "hot workability" of Table 5 and Table 6.

얻어진 강판 그대로, 또는 켄칭 열처리 및 템퍼링 열처리 중 어느 한쪽 또는 양쪽의 열처리를 행하여 얻어진 강판에 대해, 이하의 방법에 의해 금속 조직을 조사하였다. 판 두께 단면을 에칭하여, 금속 조직(마이크로 조직)을 현출시켰다. 광학 현미경에 의해 금속 조직을 관찰하여, 페라이트 상의 면적 비율을 화상 해석에 의해 구하였다. 또한, 판 두께의 1/4 부분을 측정면으로 하는 3㎜×23㎜×23㎜의 치수의 시료를 제작하여, X선 회절법에 의해 잔류 오스테나이트 상률의 정량을 행하였다. 이들의 결과를 표 7, 표 8의 항목 『금속 조직』에 나타냈다.The metal structure was investigated by the following method about the obtained steel plate as it was, or the steel plate obtained by heat-treating either or both of a quenching heat treatment and a tempering heat treatment. The plate thickness cross section was etched to reveal the metal structure (micro structure). The metal structure was observed with the optical microscope, and the area ratio of the ferrite phase was calculated | required by image analysis. Moreover, the sample of the dimension of 3 mm x 23 mm x 23 mm which makes the 1/4 part of plate | board thickness a measurement surface was produced, and the residual austenite phase rate was quantified by the X-ray diffraction method. These results were shown to the item "metal structure" of Table 7, Table 8.

이어서 인장 시험과 충격 시험을 이하의 방법에 의해 실시하였다.Next, the tensile test and the impact test were performed by the following method.

압연 방향과 직각으로, 평행부가 직경 10㎜인 원형이고, 길이가 60㎜인 환봉 인장 시험편을 채취하였다. 이 시험편을 사용하여 인장 시험을 행하여, 0.2% 항복 강도를 측정하였다.At a right angle to the rolling direction, a round bar tensile test piece having a round shape with a diameter of 10 mm and a length of 60 mm was taken. The tensile test was done using this test piece, and 0.2% yield strength was measured.

2㎜의 V 개선이 형성된 JIS 4호 풀 사이즈 샤르피 시험편을 제작하였다. 이 시험편을 사용하여 -60℃에서 각 2회의 시험을 행하여, 충격값을 측정하였다. 얻어진 충격값의 평균값을 충격값 2로 하여 나타냈다.A JIS No. 4 full-size Charpy test piece was prepared in which a V improvement of 2 mm was formed. Using this test piece, each test was performed at -60 degreeC, and the impact value was measured. The average value of the obtained impact value was shown as the impact value 2.

항복 강도가 400㎫ 이상인 경우, 오스테나이트 스테인리스 강보다도 항복 강도가 높아, 양호하다고 판단하였다. 충격값이 35J/㎠(=27J) 이상인 경우, 양호하다고 판단하였다. 그 결과, 본 실시 형태에 상당하는 실시예에서는, 모두 열간 가공성, 모재 강도?인성이 양호한 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 34 내지 37의 결과로부터, 켄칭이나 템퍼링 열처리를 행하는 일 없이, 모재의 강도 및 인성을 확보할 수 있는 것을 알 수 있다. 한편, 비교예에서는, 열간 가공성이 부족하거나, 모재 항복 강도, 충격값 2 중 어느 하나가 원하는 값을 나타내지 않았다. 비교예 39, 40의 결과로부터, 본 실시 형태의 화학 조성에 관한 요건을 충족시키는 강이라도, 제조 조건이 적성이 아니어서, 금속 조직이 본 실시 형태의 요건을 충족시키지 않는 경우에는, 원하는 특성을 나타내지 않는 것을 알 수 있다.When the yield strength was 400 MPa or more, the yield strength was higher than that of the austenitic stainless steel, and it was judged to be good. When the impact value was 35 J / cm 2 (= 27 J) or more, it was judged to be good. As a result, in the Example corresponding to this embodiment, it turns out that hot workability, base material strength, and toughness are all favorable. In addition, it is understood from the results of Examples 34 to 37 that the strength and toughness of the base material can be secured without performing quenching or tempering heat treatment. On the other hand, in the comparative example, hot workability was insufficient, or any of the base material yield strength and the impact value 2 did not show a desired value. From the results of Comparative Examples 39 and 40, even if the steel satisfies the requirements relating to the chemical composition of the present embodiment, if the manufacturing conditions are not suitable and the metal structure does not meet the requirements of the present embodiment, desired characteristics are obtained. It turns out that it does not show.

이상의 실시예, 비교예로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시 형태에 의해, 용접부의 특성이 우수한 마르텐사이트 스테인리스 강이 얻어지고, 또한 금속 조직에 관한 요건도 충족시킴으로써, 모재 및 용접부의 특성이 우수한 마르텐사이트 스테인리스 강재가 얻어지는 것이 명확해졌다.As can be seen from the above examples and comparative examples, the present embodiment obtains martensitic stainless steel excellent in the properties of the welded part, and also satisfies the requirements for the metal structure, thereby providing excellent martensite and excellent welded properties. It became clear that a sight stainless steel was obtained.

Figure pct00008
Figure pct00008

Figure pct00009
Figure pct00009

Figure pct00010
Figure pct00010

Figure pct00011
Figure pct00011

Figure pct00012
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Figure pct00013
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Figure pct00014
Figure pct00014

Figure pct00015
Figure pct00015

본 발명의 일 형태에 의해, 용접부의 특성이 양호하고, 또한 Ni 함유량이 적어 경제적인 마르텐사이트 스테인리스 강재를 제공할 수 있다. 이로 인해, 대형의 구조물에 적용할 수 있는 저렴한 고강도 강재를 제공할 수 있다. 또한, 종래 필요했던 장시간의 열처리를 생략할 수 있으므로, 양산성을 향상시킬 수 있어, 산업상 크게 기여할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide an martensitic stainless steel material having good welded portions and low Ni content, which is economical. As a result, it is possible to provide an inexpensive high strength steel that can be applied to a large structure. In addition, since the long-term heat treatment that has conventionally been necessary can be omitted, mass productivity can be improved, which can greatly contribute industrially.

Claims (7)

질량%로,
C:0.003 내지 0.03%,
Si:0.01 내지 1.0%,
Mn:3.0 내지 6.0%,
P:0.05% 이하,
S:0.003% 이하,
Ni:1.0 내지 3.0%,
Cr:15.0 내지 18.0%,
Mo:0 내지 1.0%,
Cu:0 내지 2.0%,
Ti:0 내지 0.05%,
N:0.05% 이하,
Al:0.001 내지 0.1%,
O:0.005% 이하를 함유하고,
잔량부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고,
C와 N의 합계량이 0.060% 이하이고, 또한 수학식 1로 나타내어지는 γmax가 80 이상이고, 수학식 2로 나타내어지는 γpot가 60 내지 90인 것을 특징으로 하는, 용접부의 특성이 우수한 마르텐사이트 스테인리스 강.
[수학식 1]
Figure pct00016

[수학식 2]
Figure pct00017

여기서, C%, N%, Ni%, Cu%, Mn%, Cr%, Si%, Al%, Mo%, Ti%는, 각각의 원소의 함유량(질량%)을 나타냄.
In mass%,
C: 0.003 to 0.03%,
Si: 0.01% to 1.0%,
Mn: 3.0 to 6.0%,
P: not more than 0.05%
S: 0.003% or less,
Ni: 1.0 to 3.0%,
Cr: 15.0 to 18.0%,
Mo: 0% to 1.0%,
Cu: 0% to 2.0%,
Ti: 0-0.05%,
N: 0.05% or less,
Al: 0.001 to 0.1%
O: 0.005% or less,
The balance being Fe and inevitable impurities,
The total amount of C and N is 0.060% or less, γmax represented by Equation 1 is 80 or more, and γpot represented by Equation 2 is 60 to 90. .
[Equation 1]
Figure pct00016

&Quot; (2) &quot;
Figure pct00017

Here, C%, N%, Ni%, Cu%, Mn%, Cr%, Si%, Al%, Mo%, and Ti% represent the content (mass%) of each element.
제1항에 있어서, Nb를 더 함유하고, 상기 수학식 2 대신에 수학식 3으로 계산되는 γpot가 60 내지 90인, 용접부의 특성이 우수한 마르텐사이트 스테인리스 강.
[수학식 3]
Figure pct00018

여기서, C%, N%, Mn%, Cu%, Ni%, Si%, Cr%, Mo%, Nb%, Ti%, Al%는, 각각의 원소의 함유량(질량%)을 나타냄.
The martensitic stainless steel according to claim 1, further comprising Nb, wherein? -Pot of 60 to 90, which is calculated by Equation 3 instead of Equation 2, is excellent in welded properties.
&Quot; (3) &quot;
Figure pct00018

Here, C%, N%, Mn%, Cu%, Ni%, Si%, Cr%, Mo%, Nb%, Ti%, and Al% represent the content (mass%) of each element.
제1항 또는 제2항에 있어서, V 및 W 중, 어느 한쪽 또는 양쪽을 더 함유하는, 용접부의 특성이 우수한 마르텐사이트 스테인리스 강.The martensitic stainless steel according to claim 1 or 2, further comprising any one or both of V and W. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, Co를 더 함유하는, 용접부의 특성이 우수한 마르텐사이트 스테인리스 강.The martensitic stainless steel according to any one of claims 1 to 3, further comprising Co, which is excellent in the properties of the weld. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, B, Ca, Mg 및 REM으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는, 용접부의 특성이 우수한 마르텐사이트 스테인리스 강.The martensitic stainless steel according to any one of claims 1 to 4, further comprising one or two or more selected from B, Ca, Mg, and REM. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 조성을 갖고, 또한
5 내지 30%의 페라이트 상, 0 내지 20%의 잔류 오스테나이트 상을 포함하고, 잔량부가 마르텐사이트 상으로 이루어지는 조직을 갖는 것을 특징으로 하는, 마르텐사이트 스테인리스 강재.
It has a composition as described in any one of Claims 1-5, and
A martensitic stainless steel material comprising 5 to 30% of a ferrite phase and 0 to 20% of retained austenite phase, and having a residual portion composed of a martensite phase.
제6항에 있어서, 항복 강도가 400 내지 800㎫인, 마르텐사이트 스테인리스 강재.The martensitic stainless steel of Claim 6 whose yield strength is 400-800 Mpa.
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