KR20130053329A - 린 듀플렉스 스테인리스강 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고연성, 고강도의 린 듀플렉스 스테인리스강 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강은 중량 %로, C : 0 초과 ~ 0.08 이하, Si : 0 초과 ~ 0.5 이하, Mn : 4 ~ 6, Cr : 19 ~ 23, Ni : 0 초과 ~ 0.3 이하, N : 0.18 ~ 0.40, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 하기 식으로 정의되는 크롬 당량(Creq) 값이 19.0 ~ 23.75의 범위이고, 니켈 당량(Nieq) 값이 3.48 ~ 10.14의 범위이다.
Creq = %Cr + 1.5%Si
Nieq = %Ni + 30%C + 18%N + 0.1%Mn - 0.01(%Mn)2

Description

린 듀플렉스 스테인리스강 및 그의 제조방법{Lean duplex stainless steel and manufacturing method using the same}
본 발명은 린 듀플렉스 스테인리스강 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고강도, 고연성의 린 듀플렉스 스테인리스강 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 가공성과 내식성이 양호한 오스테나이트계 스테인리스강은 철(Fe)을 소지금속으로 하여 Cr, Ni을 주원료로 함유하고 있다. 그리고, 오스테나이트계 스테인리스강은 Mo 및 Cu 등의 기타 원소들을 첨가시켜 각종 용도에 맞는 다양한 강종으로 개발되고 있다.
이러한 오스테나이트계 스테인리스 강종은 내식성 및 내공식성이 우수한 강종으로서, 저탄소이면서 중량%로 8% 이상의 Ni 성분을 함유하고 있다. 이 때문에 Ni 가격 상승에 따른 원가의 변동폭이 커서 가격이 불안정하여 경쟁력이 떨어진다는 문제점이 있다. 따라서, 이를 보완하기 위하여 Ni 함량을 낮추면서 오스테나이트계 스테인리스 강종과 동등 이상의 내식성을 확보할 수 있는 새로운 강종의 개발이 필요하다.
이에 따라, 오스테나이트 상과 페라이트 상의 혼합물로 구성되는 미세조직을 가지는 스테인리스강인 듀플렉스 스테인리스강은, 오스테나이트계와 페라이트계의 특징을 모두 나타낸다. 현재까지 다양한 듀플렉스 스테인리스강이 제안되어 왔으며, 일례로 미국 특허 제5624504호 및 제6096441호 등이 있다. 고내식 환경에서 사용되는 듀플렉스 스테인리스강 중 하나는 명목상 22%Cr, 5.5%Ni, 3% Mo, 0.16%N 성분으로 구성된 Allegheny Ludlum의 Al2205(UNS S 31803 또는 S32205)가 있다.
상기 듀플렉스 스테인리스강의 경우, 다양한 부식 환경에서 우수한 내부식성을 제공하며, AISI의 304, 316등의 오스테나이트계 스테인리스상보다 우수한 내부식성을 나타낸다. 이와 같은 듀플렉스 스테인리스강의 경우, Ni, Mo 등의 고가 원소에 의한 제조 비용 상승이 될 뿐만 아니라 Ni, Mo 등을 소비함에 의해 타 강종과의 가격 경쟁력 감소를 야기한다.
이에 따라, 최근에는 듀플렉스 스테인리스강 중에서도 Ni 및 Mo 등의 고가의 합금원소를 배제하고 이들 원소를 대신하여 저원가의 합금원소를 첨가한 낮은 합금 비용의 장점을 더욱 증대시킨 린 듀플렉스(lean duplex) 스테인리스강에 대한 관심이 증대되고 있는 추세이다.
본 발명은 오스테나이트계 스테인리스강 대비 동등 이상의 적정 내식성을 확보하도록 Ni, Si, Mo 및 Cu 등의 성분 함량을 조절함에 의해 원가를 저감할 수 있는 린 듀플렉스 스테인리스강 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 소둔 열처리 시의 오스테나이트와 페라이트의 상분율, Cr당량 및 Ni 당량을 제어함에 의해 연신율이 50% 이상의 고연성 및 인장강도가 800MPa 이상의 고강도를 동시에 확보함으로써, 가공성을 현저하게 향상시킬 수 있는 린 듀플렉스 스테인리스강 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강은 중량 %로, C : 0 초과 ~ 0.08 이하, Si : 0 초과 ~ 0.5 이하, Mn : 4 ~ 6, Cr : 19 ~ 23, Ni : 0 초과 ~ 0.3 이하, N : 0.18 ~ 0.40, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 하기 식으로 정의되는 크롬 당량(Creq) 값이 19.0 ~ 23.75의 범위이고, 니켈 당량(Nieq) 값이 3.48 ~ 10.14의 범위이다.
Creq = %Cr + 1.5%Si
Nieq = %Ni + 30%C + 18%N + 0.1%Mn - 0.01(%Mn)2
이때, 상기 스테인리스강은 부피분율로 20~65%의 페라이트 상과, 35~80%의 오스테나이트 상으로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 스테인리스강은 50% 이상의 연신율을 가질 수 있다.
또한, 상기 스테인리스강은 800MPa 이상의 인장강도를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강의 제조방법은 중량 %로, C : 0 초과 ~ 0.08 이하, Si : 0 초과 ~ 0.5 이하, Mn : 4 ~ 6, Cr : 19 ~ 23, Ni : 0 초과 ~ 0.3 이하, N : 0.18 ~ 0.40, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 하기 식으로 정의되는 크롬 당량(Creq) 값이 19.0 ~ 23.75의 범위이고, 니켈 당량(Nieq) 값이 3.48 ~ 10.14의 범위인 린 듀플렉스 스테인리스강 슬라브를 1030 ~ 1220℃ 범위에서 소둔 열처리하는 단계를 포함한다.
Creq = %Cr + 1.5%Si
Nieq = %Ni + 30%C + 18%N + 0.1%Mn - 0.01(%Mn)2
여기서, 상기 소둔 열처리는 2~40분 동안 이루어질 수 있다.
본 발명에 의하면 고가 원소인 Ni, Si, Cu 및 Mo 합금성분의 함량을 조절함으로써, 자원 절약 및 원료 비용을 현저하게 향상시킬 수 있다. 그리고, 상분율 및 소둔 열처리 등의 공정 조건을 제어하여 50% 이상의 연신율을 확보함으로써, 가공성을 향상시켜 성형 및 절곡 용도로 사용할 수 있다. 또한, 800MPa 이상의 고강도를 확보함으로써, 소재를 박물로 제조함에 의해 무게 비중을 감소시켜 경량화된 소재로 제조할 수 있다.
도 1은 1100℃에서 열처리한 본 발명에 따른 소재의 공칭변형과 공칭응력을 나타내는 그래프.
이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예 및 그 밖에 당업자가 본 발명의 내용을 쉽게 이해하기 위하여 필요한 사항에 대하여 상세히 기재한다. 다만, 본 발명은 청구범위에 기재된 범위 안에서 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으므로 하기에 설명하는 실시예는 표현 여부에 불구하고 예시적인 것에 불과하다.
본 실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명은 오스테나이트상과 페라이트상의 2상을 갖는 듀플렉스 스테인리스강 중, Ni, Mo, Si, Cu 등의 고가의 합금원소의 함량을 낮춘 린 듀플렉스 스테인리스강이다. 린 듀플렉스 스테인리스강은 일반적인 오스테나이트계 스테인리스강인 304강, 316강 대비 동등 이상의 내식성을 유지할 수 있다. 그리고, 오스테나이트계 스테인리스강 이상의 연신율을 확보하며, 304, 316 대비 고강도를 확보할 수 있다. 본 발명의 고강도, 고연성 린 듀플렉스 스테인리스강은, 예를 들면, 부식환경 또는 성형용 일반 제품에 사용될 수 있으며, 스트립(strip), 바(bar), 플레이트(plate), 시트(sheet), 파이프(pipe), 또는 튜브(tube)와 같은 제품으로 제조되어 이용할 수 있다.
이러한 린 듀플렉스 스테인리스강은 오스테나이트계 스테인리스 강인 304강, 316강과 동등한 내식성을 확보하면서, Ni 함량이 적어 경제적이다. 그리고, 고강도의 확보가 용이하여 내식성을 요하는 담수설비, 펄프, 제지, 화학설비 등의 산업설비용 강재로 각광을 받고 있다. 이러한 린 듀플렉스 스테인리스강은 일본공개특허 소61-056267호, WO 02/027056호 공보 및 WO 96/18751호 공보에 개시되어 있다. 그 중, 일본공개특허 소61-56267호 공보 및 WO 02/027056호 공보에 개시된 린 듀플렉스 스테인리스강은, ASTM A240으로 규격화되어 있으며, 전자는 S32304 (대표성분 23Cr-4Ni-0.13N), 후자는 S32101 (대표성분 21Cr-1.5Ni-5Mn-0.22N)에 대응한다.
상온에서 오스테나이트상과 페라이트상의 혼합 조직을 갖는 듀플렉스 스테인리스강의 대표적인 강종 중 하나인, S32205 듀플렉스 스테인리스강은 고내식성 확보를 위해 다량의 Cr, Mo 및 N 성분을 함유하고 있다. 그리고, 상분율 확보를 위해 중량%로 5% 이상의 Ni 성분을 함유하고 있다. 또한, 한국공개특허 2006-0074400호 공보에 개시되었고, ASTM A240으로 규격화된 S81921강의 경우 Ni 및 Mo의 함량이 각각 중량%로 2.5%, 2.4%로 고가의 합금원소를 포함하고 있다.
이들 듀플렉스 스테인리스강은 냉간 가공성, 즉 성형성보다는 내식성 강화 위주로 강을 설계하여, 특정 적용 부분에서는 요구되는 내식성보다 월등한 내식성을 제공한다. 그리고, 내응력부식성 역시 설계 요구사항보다 우수하여 기술적인 해결책은 제공할 수 있으나, 가공성과 관련된 인자인 연성이 오스테나이트계 스테인리스강보다 열위하다. 이에 의해 성형, 절곡 등을 요구하는 다양한 산업 분야의 응용에 많은 제약을 초래하여, 경제적인 측면에서는 타당하지 않은 면이 존재한다. 따라서, 이들 고가 원소를 배제하여 제조원가를 절감하면서도 304, 304L 및 316강 대비 동등 이상 수준의 내식성을 확보하고, 특히 가공성 즉 연성을 304와 동등 수준으로 확보하는 산업설비 및 다양한 성형 가공용 듀플렉스 스테인리스 강의 개발이 필요하다.
또한, 성형성 즉 연신율이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강의 경우, 고가인 Ni를 4% 이상 함유하고, 특히 316계열 강의 경우 Mo를 2%정도 함유하고 있다. 이 때문에 스테인리스강 제조 시 재료 비용이 매우 높고, Ni, Mo 등을 대량으로 소비한다는 문제점이 있다. 따라서 Ni, Mo 등을 저감하면서 오스테나이트계 스테인리스강과 동등 수준의 연신율 및 내식성을 확보하는 방법으로 페라이트상과 오스테나이트상이 공존하는 듀플렉스 스테인리스강을 개발하게 되었다.
일본특개 평11-071643호에서는 Ni 첨가량을 0.1~1% 미만으로 제한하고, 2상 조직 강에 존재하는 오스테나이트의 안정도 지수를 40~115 범위로 제어함에 의하여 연신율이 우수한 오스테나이트ㆍ페라이트계 스테인리스 강판 제조방법을 제시하였다. 그리고, 오스테나이트ㆍ페라이트계 스테인리스강의 우수한 가공성을 확보하기 위하여, 한국공개특허 제2010-0097741호에서는 Ni를 0.5~5%, Si를 0.01~2%, Cu를 0.5~5%를 필수적으로 함유하는 강을 개시하고 있으며, 한국공개특허 제2006-0127107호에서는 Si를 4% 이하, Ni를 3% 이하로 필수적으로 함유하고 있는 강을 개시한다.
이하, 본 발명의 오스테나이트상 및 페라이트상으로 이루어진 린 듀플렉스 스테인리스강에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명에 의하면 오스테나이트ㆍ페라이트로 이루어진 듀플렉스 스테인리스강의 제반 성질이 우수하면서도, 50% 이상의 고연신율과, 800MPa 이상의 인장강도를 동시에 확보할 수 있다. 즉, 본 발명은 저탄소의 크롬계 스테인리스강으로, 고질소를 함유하고, 더불어 Mn의 함량을 증가시키면서 고가인 Ni, Si, Mo, Cu 등의 합금원소를 잔류 수준으로 배제하도록 합금 성분을 제어한다. 그리고, 소둔 열처리 조건 등의 공정 조건을 최적화하여, 소둔 열처리 시 오스테나이트와 페라이트의 상분율을 조정함에 의해 고연성 고강도 오스테나이트 페라이트 2상강을 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강은 제조 비용 중 원료 비용을 크게 감소하여, 가격 경쟁력을 크게 향상시키고, 연신율을 향상시켜 단순한 벤딩 이외의 성형, 복잡한 절곡 가공 등의 다양한 용도에 사용할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 성분 한정 이유에 대하여 설명한다.(이하, 중량%는 간단히 %로 표기함)
C는 오스테나이트 형성 원소로 고용강화에 의한 재료 강도 증가에 유효한 원소이다. 하지만, 과다 첨가 시 페라이트-오스테나이트 상 경계에서 내식성에 유효한 Cr과 같은 탄화물 형성 원소와 쉽게 결합하여 결정립계 주위의 Cr 함량을 낮추어 내부식 저항성을 감소시키기 때문에 내식성을 극대화하기 위해서는 C를 0초과~0.08%의 범위로 첨가하는 것이 바람직하다.
Si는 탈산 효과 및 페라이트 안정화 원소로 작용하므로 일부 첨가한다. 하지만, 과다할 경우 내식성이나 충격인성과 관련된 기계적 특성을 저하시키므로 0초과 ~ 0.5%의 범위로 제한한다.
N는 듀플렉스 스테인리스강에서 Ni와 함께 오스테나이트 상의 안정화에 크게 기여하는 원소로, 소둔 열처리 시 오스테나이트 상에 농화가 발생하는 원소 중의 하나이다. 따라서, N 함량 증가는 부수적으로 내식성 증가 및 고강도화를 꾀할 수 있다. 그러나, N 함량이 0.4% 이상을 초과하면 주조 시 블로우홀(blow hole), 핀홀(pin hole) 등의 발생에 의한 표면 결함 유발로 강의 안정된 제조가 어렵게 된다. 또한, 가압 용해 등의 수단을 이용하게 되어 경제적으로 불리하게 된다. 한편, 질소양이 0.18% 미만이 첨가되면 오스테나이트상에 질소의 농화가 너무 낮아서 오스테나이트상의 안정도가 높아진다. 그리고, N 함량이 너무 낮으면 적정한 상분율 확보가 곤란해지며, N에 의한 고용강화가 부족하여 강도 확보가 어려워진다. 따라서, N 함량은 0.18 ~ 0.40%로 제한하는 것이 바람직하다.
Mn은 탈산제 및 질소 고용도를 증가시키는 원소이며, 오스테나이트 형성 원소로, 고가의 Ni 대치용으로 사용되는 경우, 그 함량을 4% 이상으로 증가시켜야 한다. Mn의 함량이 너무 낮으면 상분율의 제어가 어렵고, 첨가되는 N의 고용도가 낮아서 상압에서 N의 충분한 고용을 얻을 수 없다. 그리고, Mn을 많이 첨가하면 질소의 고용도에는 효과가 있으나, 강 중의 S와 결합하여 MnS를 형성하고, 내식성을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 열간가공성도 나빠지므로, Mn의 함량을 6% 이하로 제한한다. 따라서, Mn 함량은 4~6%로 제한하는 것이 바람직하다.
Cr은 Si와 함께 페라이트 안정화 원소로 2상 스테인리스강의 페라이트상 확보에 주된 역할을 할 뿐만 아니라, 내식성 확보를 위한 필수 원소이다. 함량을 증가시키면 내식성이 증가하나 상분율 유지를 위하여 고가의 Ni이나 기타 오스테나이트 형성원소의 함량을 증가시켜야 한다. 이에 따라, 2상 스테인리스강의 상분율을 유지하면서 STS304 이상의 내식성을 확보하기 위해서 Cr의 함량을 19~23%로 제한한다.
Ni은 Mn 및 N와 함께 오스테나이트 안정화 원소로, 듀플렉스 스테인리스강의 오스테나이트상의 확보에 주된 역할을 한다. 원가절감을 위하여 가격이 비싼 Ni 함량을 최대한 감소시키는 대신에 다른 오스테나이트상 형성 원소인 Mn과 N을 증가시켜서 Ni의 저감에 의한 상분율 균형을 충분히 유지할 수 있다. 특히, Ni는 고의로 첨가하지 않는 한 제강 시 사용되는 스크랩에서 0초과 ~ 0.3%의 범위로 관리할 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 오스테나이트ㆍ페라이트의 듀플렉스 스테인리스강은, 부피분율로 20~65 페라이트 상과, 80~35% 오스테나이트 상으로 구성을 만족시키는 것이 바람직하다. 이는 오스테나이트 상분율이 35% 미만에서는 오스테나이트 상의 변형 중에 생기는 변형 유기 마르텐사이트 변태량이 적기 때문에 연성 및 인장강도 기여가 적어지므로 원하는 연신율 및 강도를 충분히 얻을 수가 없게 된다. 또한, 고연성의 관점에서 보면 오스테나이트 상분율이 80% 이하가 바람직하다. 그러나, 오스테나이트 분율이 80%를 초과하는 경우는 열간 압연 시 표면 균열 등이 발생하여 열간 가공성의 저하를 초래하고, 오스테나이트의 안정도에 기여하는 N, Mn의 오스테나이트상 농화가 부족하여 변형 중에 변태 유기 마르텐사이트가 발생하지 않는다.
한편, 아래와 같은 식으로 계산되는 Cr 당량(Creq) 및 Ni 당량(Nieq)의 범위를 가지는 것에도 특징이 있다.
Creq : 19.0 ≤ %Cr + 1.5%Si ≤ 23.75
Nieq : 3.48 ≤ %Ni + 30%C + 18%N + 0.1%Mn-0.01(%Mn)2 ≤ 10.14
Creq값과 Nieq값이 상기 범위 내에 있는 경우, 듀플렉스강, 즉 오스테나이트와 페라이트로 구성되는 2상강의 상분율 유지 및 2상강에 존재하는 오스테나이트가 준안정화되어 가공 시 변태 유기 마르텐사이트가 발생한다.
또한, 소둔 열처리 온도는 1030~1220℃에서 2~40분을 유지하여야 한다. 소둔 열처리 온도가 1030℃ 미만인 경우, 2상인 페라이트와 오스테나이트의 압연 중에 결함이 발생되고, 열처리 페라이트와 오스테나이트의 회복과 재결정이 부족하여 연신율을 저하시키는 경향이 있다. 또한, 소둔 열처리 온도가 1220℃를 초과하는 경우, 페라이트와 오스테나이트의 결정립이 너무 조대하여 800Mpa 이상의 인장강도를 얻기가 어려워진다.
그리고, 소둔 열처리 시간의 경우, 단시간, 즉 2분 이하의 경우 열처리 시 합금원소의 분배가 발생하는 확산이 충분하지 않게 된다. 이에 의해 오스테나이트상에 합금원소의 농화가 충분히 발생하지 않으므로, 냉간 가공 시의 변태 유기 마르텐사이트 형성 속도를 조절하기가 어렵다. 또한, 열처리 시간이 40분을 초과하는 경우, 페라이트와 오스테나이트의 2상 구조에 의한 열처리 시 판의 처짐이 발생하여 생산성 저하 및 열원단위의 손실을 초래한다. 따라서, 최적의 소둔 열처리 조건은 1030~1220℃로 2~40분 동안 유지하며 열처리하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 고강도 고연성 오스테나이트ㆍ페라이트의 린 듀플렉스 스테인리스강 및 그 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명에 따른 성분의 조성범위에 대한 린 듀플렉스 스테인리스강들의 시편을 준비하여 열간 압연, 열연 소둔, 냉간 압연 후 냉연 소둔을 진행하여 소재의 상분율, 연신율 및 인장강도를 측정하였다. 하기의 [표 1]은 실험강종에 대한 합금 조성(중량%)을 나타내었다.
강종 Cr Mn Ni Si C N Mo Cu
비교강1 18.14 1.37 8.06 0.45 0.065 0.042 0.1 0.2
비교강2 21.84 1.76 2.51 0.54 0.025 0.19 0.58 0.47
비교강3 20.30 5.05 0.198 0.217 0.021 0.102 - -
발명강1 20.19 5.15 0.203 0.185 0.018 0.188 - -
발명강2 20.08 5.06 0.230 0.190 0.020 0.283 - -
발명강3 20.25 4.81 0.232 0.209 0.018 0.360 - -
그리고, [표 2]에는 상기 [표 1]의 일부 실험강종의 열처리 온도에 따른 페라이트와 오스테나이트의 상분율을 나타내었다.
강종 열처리 온도 (℃) 페라이트 분율(%) 오스테나이트 분율 (%)

비교강3		 950 71 29
1050 78 22
1100 83 17
1200 86 14

발명강1		 950 48 52
1050 52 48
1100 56 44
1200 61 39

발명강2		 950 40 60
1050 41 59
1100 43 57
1200 46 54

발명강3		 950 22 78
1050 23 77
1100 25 75
1200 27 73
듀플렉스 스테인리스강의 경우 합금 성분 및 열처리 온도에 따라 상분율이 변화한다. 이에 따라 [표 2]에는 합금 성분이 다른 비교강3, 발명강1, 발명강2 및 발명강3을 각각 950℃, 1050℃, 1100℃ 및 1200℃로 열처리하였을 경우의 페라이트와 오스테나이트 상분율을 나타낸 것이다. 발명강1, 발명강2 및 발명강3의 경우 페라이트의 상분율은 약 20~65%, 오스테나이트 상분율은 80~35%의 범위 내에 포함됨을 알 수 있다. 그리고, 비교강3은 발명강들과는 다르게 페라이트 상분율이 71~86%, 오스테나이트 상분율은 29~14%의 범위를 나타냄을 알 수 있다.
도 1은 본 발명에서 얻어진 대표적인 공칭변형-공칭응력 비교 곡선이다.
도 1을 참조하면, 1100℃에서 각 소재에 열처리를 행한 후에 인장실험을 한 결과로, 비교강3의 경우, 인장 강도가 약 680MPa이고, 연신율 48%이다.
그러나, 본 발명에서 얻어진 린 듀플렉스 스테인리스강의 경우, 특히 발명강 1은 본 열처리 조건에서 최소의 인장강도인 857MPa 및 연신율 50.3%의 특징을 나타내었다. 그리고, 발명강2 및 발명강3 모두 연신율이 50% 이상, 인장강도 800MPa 이상으로 나타나며, 304강 대비 우수한 물성을 보여줌을 알 수 있다.
강종 열처리 온도 (℃) 항복강도 (MPa) 인장강도 (MPa) 연신율 (%)
비교강1 1040 282 653 58
비교강2 1050 601 765 31.2


비교강3		 950 413 766 33
1000 416 776 36
1050 420 712 39
1100 427 682 48
1150 402 642 45
1200 453 705 50


발명강1		 950 500 973 39
1000 505 968 40
1050 465 900 51
1100 470 857 50.3
1150 470 811 43
1200 486 808 53


발명강2		 950 538 1103 49
1000 541 1084 44
1050 510 1060 50
1100 486 1007 51
1150 500 993 53
1200 505 917 47

발명강3		 950 563 1128 57
1050 506 1067 52
1100 516 1038 61
[표 3]에는 본 발명에 사용된 비교강 및 발명강을 다양한 열처리 온도에서 5분 동안 열처리한 후의 항복강도, 인장강도, 및 연신율을 나타내었다. 비교강1, 즉 304강의 경우 연신율은 58%로 매우 우수하지만, 인장강도가 653MPa로 비교강2 및 3에 비하여 낮다. 비교강2, 3의 경우 인장강도는 약 600~700MPa이나, 연신율이 비교강1(304강) 대비 낮은 50 이하로 나타난다.
본 발명강1, 2 및 3의 경우 열처리 온도, 페라이트ㆍ오스테나이트 상분율에 따라 변화하지만, 열처리 온도가 1050℃ 이상의 경우 대부분의 발명강에서 800MPa 이상의 인장강도와, 50% 이상의 연신율을 확보할 수 있다. 특히, 발명강 3의 경우는 열처리 온도가 950℃인 경우에도 우수한 연신율인 약 57%을 나타냄을 알 수 있다.
강종 소둔시간 (min) 인장강도 (MPa) 연신율 (%)

비교강3		 5 680 50
10 662 49
15 662 48
30 671 49

발명강1		 5 857 50.3
10 837 51
15 839 51
30 838 51

발명강2		 5 1013 51
10 1043 54
15 1040 53
30 1013 55
표 4는 본 발명에 사용된 강을 1100℃에서 열처리 시간에 따른 인장강도 및 연신율을 나타낸 것이다. 비교강3의 경우 열처리 시간이 5분, 10분, 15분 및 30분 각각에서 인장강도가 700MPa 이하이며, 연신율 역시, 50% 이하를 나타낸다. 비교강1을 5분 소둔한 경우에 연신율이 50%로 나타났지만, 인장강도가 680MPa이다.
그러나, 발명강1, 2는 모두 열처리 시간이 5분, 10분, 15분 및 30분 각각에서 800MPa 이상의 인장강도와 50% 이상의 연신율을 동시에 나타낸다. 일례로, 발명강1을 10분 동안 소둔한 경우, 인장강도는 837MPa로 나타나며, 연신율은 51%로 나타남을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 상분율 및 소둔 열처리 등의 공정 조건을 제어하여 50% 이상의 연신율을 확보할 수 있으며, 800MPa 이상의 고강도를 확보할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 변형예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
전술한 발명에 대한 권리범위는 이하의 특허청구범위에서 정해지는 것으로써, 명세서 본문의 기재에 구속되지 않으며, 청구범위의 균등 범위에 속하는 변형과 변경은 모두 본 발명의 범위에 속할 것이다.

Claims (7)

  1. 중량 %로, C : 0 초과 ~ 0.08 이하, Si : 0 초과 ~ 0.5 이하, Mn : 4 ~ 6, Cr : 19 ~ 23, Ni : 0 초과 ~ 0.3 이하, N : 0.18 ~ 0.40, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 하기 식으로 정의되는 크롬 당량(Creq) 값이 19.0 ~ 23.75의 범위이고, 니켈 당량(Nieq) 값이 3.48 ~ 10.14의 범위인 린 듀플렉스 스테인리스강.
    Creq = %Cr + 1.5%Si
    Nieq = %Ni + 30%C + 18%N + 0.1%Mn - 0.01(%Mn)2
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스테인리스강은 부피분율로 20~65%의 페라이트 상과, 35~80%의 오스테나이트 상으로 이루어지는 린 듀플렉스 스테인리스강.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스테인리스강은 50% 이상의 연신율을 가지는 린 듀플렉스 스테인리스강.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스테인리스강은 800MPa 이상의 인장강도를 가지는 린 듀플렉스 스테인리스강.
  5. 중량 %로, C : 0 초과 ~ 0.08 이하, Si : 0 초과 ~ 0.5 이하, Mn : 4 ~ 6, Cr : 19 ~ 23, Ni : 0 초과 ~ 0.3 이하, N : 0.18 ~ 0.40, 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하며, 하기 식으로 정의되는 크롬 당량(Creq) 값이 19.0 ~ 23.75의 범위이고, 니켈 당량(Nieq) 값이 3.48 ~ 10.14의 범위인 린 듀플렉스 스테인리스강 슬라브를 1030 ~ 1220℃ 범위에서 소둔 열처리하는 단계를 포함하는 린 듀플렉스 스테인리스강의 제조방법.
    Creq = %Cr + 1.5%Si
    Nieq = %Ni + 30%C + 18%N + 0.1%Mn - 0.01(%Mn)2
  6. 제5항에 있어서,
    상기 소둔 열처리는 2~40분 동안 이루어지는 린 듀플렉스 스테인리스강의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 스테인리스강은 부피분율로 20~65%의 페라이트 상과, 35~80%의 오스테나이트 상으로 이루어지는 린 듀플렉스 스테인리스강의 제조방법.
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