KR20140117620A - 내해수 스테인리스 클래드강 - Google Patents

Abstract

내마모성 및 내해수 공식성이 우수한 내해수 스테인리스 클래드강을 제공하는 Cr (질량％) ＋ 3.3 Mo (질량％) ＋ 16 N (질량％) 으로 나타내는 공식 지수가 35.0 이상이고, 또한, 표면의 σ 상 면적률 2.0 ％ 미만의 스테인리스강을 합재로 하는 스테인리스 클래드강으로서, JIS K 7125 (1999) 에 준거하여 압연 방향 및 압연 직각 방향에 대해 측정한 동마찰 계수가 모두 0.05 이하인 것을 특징으로 하는 내해수 스테인리스 클래드강.

Description

내해수 스테인리스 클래드강{SEAWATER-RESISTANT STAINLESS CLAD STEEL}

본 발명은, 내해수 스테인리스 클래드강에 관한 것으로서, 특히, 해양 구조물이나 조선, 해수 담수화 설비로 대표되는 각종 용도로 사용되는 내마모성과 내해수 공식성 (孔食性) 이 우수한 내해수 스테인리스 클래드강에 관한 것이다.

최근, 산업 설비와 구조물의 니즈로는 내구성과 장수명화 및 메인터넌스 프리가 지향되고 있고, 스테인리스강은 이들의 니즈에 적합한 재료로서 주목을 모으고 있다. 한편으로, 스테인리스강의 주원료인 Ni 나 Mo, Cr 로 대표되는 합금 원소는, 가격의 고등 (高騰) 이나 가격의 변동이 있다. 그래서 최근에는, 무구의 스테인리스강 대신에, 스테인리스강의 우수한 방청 성능을 이용할 수 있고, 또한 가격이 안정되어 염가의 경제성이 높은 강재로서 스테인리스 클래드강이 주목되고 있다. 스테인리스 클래드강이란, 합재로 스테인리스강, 모재로 보통 강재와 2 종류의 성질이 상이한 금속을 접착시킨 강재이다. 클래드강은, 이종 금속을 금속학적으로 접합시킨 것으로, 도금과는 달리 박리될 걱정이 없고, 단일 금속 및 합금으로는 달성할 수 없는 새로운 특성을 갖게 할 수 있다.

스테인리스 클래드강은, 사용 환경마다의 목적에 맞는 방청 성능을 확보하기 위하여, 사용 환경마다 합재인 스테인리스강의 종류를 선택하고, 무구재 (전체 두께 스테인리스강) 와 동등한 방청 성능을 확보하고 있다. 이와 같이, 스테인리스 클래드강은, 스테인리스강재의 사용량이 적어도 되며, 또한, 무구재 (전체 두께 스테인리스강) 와 동등한 방청 성능을 확보할 수 있기 때문에, 경제성과 기능성을 양립시킬 수 있는 이점을 갖는다.

이상으로부터, 스테인리스 클래드강은 매우 유익한 기능성 강재인 것으로 생각되고 있고, 최근, 그 니즈가 각종 산업 분야에서 더욱 더 높아지고 있다.

그 한편으로, 스테인리스강의 부동태 피막은 염화물 이온에 의해 파괴되기 쉽고, 그 부식 형태는 공식 부식 (Pitting Corrosion) 또는 간극 부식 (Crevice Corrosion) 의 형태를 취한다. 따라서, 황산이나 불산 등으로 대표되는 산 중에서의 부식 형태가 전체면 부식을 나타내는 데에 반하여, 해수 중에서는 국부 부식의 기점이 되는 내해수 공식성이 중요한 지표가 된다. 이 때문에, 해수 담수화 설비, 조선 (FPSO : Floating Production, Storage and Offloading system) 등으로 대표되는 해양 구조물이나 해수와 접하는 환경에서 스테인리스 클래드강을 사용하는 경우에는, 극심한 해수 부식 환경에 견딜 수 있는 내해수 공식성이 요구된다. 또, 얼음이나 유목 등의 표류물의 충격에 대한 내마모성도 요구된다.

내해수 공식성을 개선하는 기술로서 특허문헌 1 에는, 내해수성이 우수한 스테인리스강을 합재로 하고, 탄소강을 모재로 한 스테인리스 클래드 강관을 제조하는 방법에 있어서, 고용화 열처리 조건과 모재 탄소강의 성분을 규정하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1 에서는, 스테인리스 클래드 강관의 용도(예를 들어, 해양 구조물 등) 마다 요구되는 내식성 및 내해수 공식성을 확보하기 위하여, 합재로서 사용하는 스테인리스강을 용도마다 선택해야 한다. 즉, 스테인리스강의 성분만으로 조정하는 방법이 개시되어 있는 것에 지나지 않아, 스테인리스 클래드강의 경우, 접합 계면의 건전성 (접합성) 에 대한 신뢰성 향상이나 모재와 합재의 성능 (내식성과 기계적 특성) 을 동시에 유지하는 것을, 고급 강재나 다양한 품종 전부에 대응하는 것은 어렵다.

특허문헌 2 에는, 우수한 내해수 공식성을 갖는 내해수 부식성 오스테나이트계 스테인리스 주강 및 해수용 펌프를 제공하는 기술이 개시되어 있다. 구체적으로는, 중량％ 로, C : 0.08 wt％ 이하, Si : 0.5 ∼ 1.5 wt％, Mn : 0.5 ∼ 2 wt％, P : 0.04 wt％ 이하, S : 0.01 wt％ 이하, Ni : 8.0 ∼ 9.5 wt％, Cr : 18 ∼ 21 wt％ 를 함유하는 오스테나이트계 스테인리스 주강에 대해, δ 페라이트상을 6 vol％ 이상으로 하거나, 혹은, 청정도를 0.1 ％ 이하로 함으로써 달성되는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 2 에서는 강의 성분 및 제 2 상의 석출량을 소정 범위로 규정하고 있는 것에 지나지 않고, 강판의 표면 성상이나 내마모성에 관해서는 충분한 기술이 개시되어 있지 않다. 또, 주강이기 때문에 강도 등의 점에서도 불리하고, 또한 그대로는 클래드강의 원료는 될 수 없다.

일본 특허공보 제4179133호 일본 특허공보 제3336820호

(재) 연안 기술 연구 센터 「항만 강 구조물 방식·보수 매뉴얼 2009년판 p.132」

스테인리스 클래드강의 내식 성능은, 합재인 스테인리스강의 내식 성능으로 결정된다. 스테인리스강의 내식성을 향상시키기 위해서는, Cr 이나 Mo 와 같은 희소 합금 원소의 첨가량을 늘려, 내공식성의 지표인 공식 지수 (Pitting Index) 를 높게 하는 합금 설계가 이루어지고 있다.

또, 동일 조성의 합재여도 클래드강의 경우, 모재의 강도·인성 (靭性) 과 함께 합재의 내식성을 동시에 확보하는 것이 필요하기 때문에, 무구재와는 상이한 제조 조건을 선택하게 된다. 그래서 예민화에 의해 심각한 내식성 저하를 일으키는 σ 상의 석출을 완전하게 억제할 수 없다는 문제가 발생한다. 그래서, 강 중으로부터 석출되는 σ 상의 면적률을 제조 가능한 범위에서 가능한 한 낮게 할 필요가 있다.

그러나, 종래의 제조 기술에서는, 공식 지수를 올리기 위해서는, Cr, Mo 등의 고가의 희소 합금 원소의 첨가를 늘려야 하며, σ 상의 면적률을 낮추기 위해서는, 급속 가열·가속 냉각 등의 고도의 열처리를 실시할 필요가 있어, 제조에서의 부하가 증가하여, 제조성이 저하된다는 문제가 발생한다. 이들은 모두 합재의 비용 상승으로 연결된다.

또, 클래드 강판의 경우, 합재와 모재의 상성 (접합성 등) 이 제조상 매우 중요하다. 이 경우, 첨가 원소의 조정에 의해 공식 지수, 즉 내식성을 제어하는 것으로는, 고합금화를 피할 수 없어, 내식성의 요구치에 대응한 합재의 종류가 좁게 한정되고, 모재의 선택 자유도도 좁아진다. 모재의 선택 자유도가 좁으면 비용 다운이 곤란해지거나, 내식성의 요구치에 따라서는 제조 불능이 되는 경우도 발생한다.

본 발명은, 이러한 사정을 감안하여, 내마모성 및 내해수 공식성이 우수한 내해수 스테인리스 클래드강을 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명자들은, 조선이나 해양 구조물, 특히 항행 중의 선박의 선체 표면, 즉 스테인리스 클래드강 표면에 유수가 있는 것에 착안하여, 스테인리스 클래드강의 내식성 및 제조 자유도를 향상시킬 수 없을까를 검토하였다. 스테인리스강 표면에 유수가 있는 경우, 동마찰 계수가 작으면 해염 입자나 따개비 등의 부착물을 적게 할 수 있고, 그 결과, 부착물 하에 있어서의 간극 부식에서 기인한 스테인리스강의 부식을 억제하여, 내식성을 향상시킬 수 있다. 이와 같이 동마찰 계수를 제어함으로써, 공식 지수나 σ 상 면적률이 동등해도 보다 높은 내식성을 얻을 수 있는 것을 알아냈다.

또, 종래와 동등한 내식성을 실현할 때 공식 지수를 비교적 낮게 할 수 있고, σ 상 면적률을 비교적 높게 할 수 있으므로, 내식성 요구치에 대응한 합재의 선택지 나아가서는 모재의 선택 자유도가 높아진다. 따라서, 비용 다운이나 제조 자유도의 확대가 실현되게 된다.

또한, 선박의 경우에는, 마찰 저항이 작으면, 동일한 선속을 내는 데에 작은 에너지여도 되어, 연료를 절약할 수 있다는 부차적인 효과도 있다.

또한, 본 발명은 선박 항행 중의 유수에 착안하여 이루어진 것인데, 정지 상태에 있는 해양 구조물이나 해수 담수화 설비여도, 마찰 계수가 작으면 해염 입자나 따개비 등의 부착물을 적게 할 수 있어 간극 부식 억제에 유효하기 때문에, 내식성 향상 효과는 있고, 나아가서는 제조 자유도 확대로 연결된다.

이상과 같이, 본 발명의 골자는 동마찰 계수를 일정치 이하로 함과 함께, 공식 지수 및 σ 상 면적률을 제어하여 내마모성 및 내해수 공식성이 우수한 내해수 스테인리스 클래드강으로 하는 것에 있다.

구체적으로는, 복수의 성분 (강 조성) 및 복수의 이력으로 압연에서 열처리까지 완료한 스테인리스 클래드강에 대해 다양한 표면 마무리 처리를 실시하고, 내해수 공식성과 내마모성에 미치는 강 성분 및 표면 성상의 검토를 실시하였다. 그리고, 강의 성분, 동마찰 계수, 내해수 공식성에 착안하여 검토를 실시한 결과, 공식 지수 (Pitting Index) 가 35.0 이상이고, 또한, 표면의 σ 상 면적률 2.0 ％ 미만의 스테인리스강을 합재로 하는 스테인리스 클래드강으로서, 스테인리스 클래드강 표면의 JIS K 7125 (1999) 에 준거하여 측정되는 압연 (길이) 방향 (μL) 및, 압연 방향에 대해 직각 방향 (C) 의 동마찰 계수 (μC) 가, 모두 0.05 이하에서 해수 환경에 있어서 우수한 내마모성과 내해수 공식성이 얻어지는 것을 알아냈다.

본 발명은, 이상의 지견에 기초하여 이루어진 것으로서, 그 요지는 이하와 같다.

[1] Cr (질량％) ＋ 3.3 Mo (질량％) ＋ 16 N (질량％) 으로 나타내는 공식 지수 (Pitting Index) 가 35.0 이상이고, 또한, 표면의 σ 상 면적률 2.0 ％ 미만의 스테인리스강을 합재로 하는 스테인리스 클래드강으로서, JIS K 7125 에 준거하여 압연 방향 및 압연 직각 방향에 대해 측정한 동마찰 계수가 모두 0.05 이하인 것을 특징으로 하는 내해수 스테인리스 클래드강.

[2] 상기 합재의 JIS G 0551 에 준거하여 측정한 결정립도가 6.0 이상인 것을 특징으로 하는 상기 [1] 에 기재된 내해수 스테인리스 클래드강.

[3] 상기 합재가, 질량％ 로, B : 0.0010 ∼ 0.0050 ％ 를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 [1] 또는 [2] 에 기재된 내해수 스테인리스 클래드강.

[4] 상기 스테인리스 클래드강은, 슬래브 재가열 온도를 900 ℃ ∼ 1100 ℃ 로 하여 열간 압연을 실시한 후, 냉각 속도 0.2 ℃/s ∼ 20 ℃/s 로 냉각시키고, 노멀라이징 처리를 생략함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 내해수 공식성과 내마모성이 우수한 내해수 스테인리스 클래드강.

[5] 상기 스테인리스 클래드강은, 슬래브 재가열 온도를 950 ℃ ∼ 1150 ℃ 로 하여 열간 압연을 실시한 후, 가열 온도 800 ∼ 1000 ℃ 에서 노멀라이징 처리한 후, 냉각 속도 1.0 ℃/s ∼ 20 ℃/s 로 냉각시킴으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 내해수 공식성과 내마모성이 우수한 내해수 스테인리스 클래드강.

본 발명에 의하면, 내해수 공식성과 내마모성이 우수한 내해수 스테인리스 클래드강이 얻어진다. 따라서, 해양 구조물이나 FPSO 로 대표되는 조선 분야나, 해수 담수화 장치로 대표되는 내해수 공식성이 요구되는 용도로, 바람직하게 사용할 수 있다.

이하, 본 발명의 스테인리스 클래드강에 대해 설명한다.

먼저, 본 발명의 스테인리스 클래드강의 스테인리스강 (합재) 에 대해 설명한다.

본 발명의 합재인 스테인리스강으로는, 비특허문헌 1 에 기재된 Cr (질량％) ＋ 3.3 Mo (질량％) ＋ 16 N (질량％) 으로 나타내는 공식 지수가 35.0 이상인 것을 특징으로 한다. 해양 구조물이나 조선 용도로 스테인리스강을 무도장으로 사용하기 위해서는, 해수 환경에 있어서 충분한 내해수 공식성을 가질 필요가 있다. 공식 지수가 35.0 미만인 스테인리스강에서는, 해수 중, 특히 따개비 등이 부착되었을 때에 발생하는 간극부에 있어서, 내식성이 충분하지 않다. 이 때문에, 해수 중에서 공식을 발생시키고, 더욱 공식이 성장된다. 그 결과, 내해수 공식성이 열화된다. 이 때문에, 후술하는 표면의 동마찰 계수를 제어했다고 하더라도, 충분한 내해수 공식성이 얻어지지 않는다. 본 발명에 있어서, 공식 지수는 35.0 이상, 바람직하게는 36.0 이상이다. 또, 상한치로는, 52.0 이하이다.

본 발명에 있어서, 스테인리스강의 표면의 σ (시그마) 상 면적률은 2.0 ％ 미만인 것을 특징으로 한다. σ 상은, Fe, Cr, Mo 를 주성분으로 하는 금속간 화합물이다. Cr, Mo 를 많이 함유한 스테인리스강에서는, 일반적으로 600 ℃ ∼ 900 ℃ 의 온도 범위에서 석출되고, 750 ℃ 부근에서 가장 석출되기 쉬운 것이 알려져 있다. 실제의 제조 공정에서는, 슬래브 가열 ∼ 열간 압연 ∼ 냉각 ∼ 노멀라이징 열처리의 과정에서, 상기 온도 범위가 되었을 때에 σ 상이 석출된다. σ 상은, 모상에 비하여 스테인리스강의 내식성 향상에 기여하는 Mo, Cr 함유량이 높고, σ 상 주위에 Mo, Cr 결핍상이 형성되는 예민화 감수성이 높아짐과 함께, 모상 중의 유효 Mo, Cr 량이 상대적으로 저하된다. 이 때문에, σ 상은 내해수 공식성 저하의 원인이 된다. σ 상은 최대한 저감시키는 (바람직하게는 석출을 완전히 억제하는) 것이 바람직하지만, 불가피적으로 석출되는 경우가 있다. 그 경우, 특히 입계를 따라 석출된 σ 상이 연속적으로 연결되고, 결정립의 결락을 일으키면 심각한 내식성의 저하를 일으키게 된다.

따라서, σ 상 면적률을 2.0 ％ 미만으로 규정함으로써, 충분한 내해수 공식성을 얻을 수 있다. 본 발명에 있어서, σ 상 면적률은 바람직하게는 1.0 ％ 이하이다. 또한, 본 발명에 있어서의 σ 상 면적률이란, 강재의 표면을 0.3 ㎜ 절삭하고 그 후, 수지에 매립하여 표면을 경면으로 연마, 왕수로 에칭한 후, 1000 배로 50 ㎛ × 50 ㎛ 의 시야를 5 시야 SEM 관찰하고, 촬영한 사진을 화상 처리함으로써 구하였다.

또한, 본 발명의 스테인리스 클래드강의 모재로는, 탄소강이나 저합금강을 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 스테인리스 클래드강의 표면의 동마찰 계수는 JIS K 7125 에 준거하여 측정되는 압연 방향의 동마찰 계수 (μL) 및, 압연 직각 방향 (C) 의 동마찰 계수 (μC) 가 모두 0.05 이하인 것을 특징으로 한다. 스테인리스 클래드강의 표면의 성상 즉 마찰 저항은, 내마모성 및 내해수 공식성에 큰 영향을 미친다. 예를 들어 쇄빙선에 있어서, 선체와 얼음 사이의 마찰 저항이 높으면, 항행시에 받는 전체 저항이 커져 주행 성능이 저하된다.

또, 마찰 저항이 높으면 해수 침지 중, 해염 입자나 따개비 등을 비롯한 부착물이 스테인리스 클래드강의 표면에 붙기 쉬워져, 간극을 형성하기 쉬워진다. 추가로, 표면적이 넓어짐으로써 입계나 입자 내에 존재하는 가용성 석출부가 많이 표면에 나타나, 공식의 기점이 되는 취약부가 많아진다. 내해수 공식성의 향상과 마찰 저항 경감, 부착물 배제 면을 고려하여 검토한 결과, 스테인리스강의 표면의 동마찰 계수가 JIS K 7125 에 준거하여 측정되는 압연 방향 (μL) 및, 압연 직각 방향 (C) 의 동마찰 계수 (μC) 를 모두 0.05 이하로 함으로써, 더욱 더 바람직하게는 0.04 이하로 함으로써, 해수에 침지시켰을 때에 스테인리스 클래드강 표면의 마찰 저항이 경감되어, 내마모성 및 내해수 공식성이 현저하게 향상되는 것을 알 수 있었다.

또, 마찰 저항에 이방성이 있는 경우, 방향에 따라 표면의 성상이 상이해진다. 또한, 특정한 방향으로 마찰 저항이 커져, 스테인리스 클래드강의 강판의 방향을 고려하면서 사용해야 한다는 실사용 상의 문제가 있다. 그래서, 동마찰 계수 및 그 이방성에 착안하면, 추가로 압연 방향 (L) 과 압연 직각 방향 (C) 의 동마찰 계수의 비 (L/C) 를, 0.50 이상 2.0 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.60 이상 1.7 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 합재의 조직에 관해서는, 결정립이 작으면, 동일 체적에 있어서 입계 길이가 길어지기 때문에 동일 석출량인 경우 석출물이 입계에 연속적으로 석출되지 않고 분산되어, 예민화를 경감시키는 효과가 있다. 그래서 JIS G 0551 에 준거하여 측정한 판면에 있어서의 결정립도 번호가 6.0 이상인 것이 유효하다.

합재의 조성에 관해서는 하기 성분계인 것이 바람직하지만, 추가로 B 를 0.0010 ∼ 0.0050 ％ 첨가함으로써, σ 상의 입계 석출을 억제하는 효과가 있고, 예민화의 경감에 유효하다.

또한, 합재의 성분에 관해서는 바람직하게는 하기 성분 범위의 강을 사용할 수 있다.

C : 0.03 ％ 이하, Si : 1.50 ％ 이하, Mn : 2.0 ％ 이하, P : 0.04 ％ 이하, S : 0.03 ％ 이하, Cu : 2.0 ％ 이하, Ni : 17.0 ∼ 25.0 ％, Cr : 19.0 ∼ 26.0 ％, Mo : 3.0 ％ ∼ 6.0 ％, N : 0.10 ％ ∼ 0.35 ％

또한, B 를 첨가하는 경우에는, B 량은, 0.0010 ％ 이상에서 σ 상의 입계 석출 억제 효과가 발휘되고, 0.0050 ％ 를 초과하면 경질화되어 접합성에 영향을 미친다. 따라서, B 량은 0.0010 ∼ 0.0050 ％ 의 범위로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.0020 ∼ 0.0040 ％ 의 범위이다.

다음으로, 본 발명의 스테인리스 클래드강의 제조 방법에 대해 설명한다.

본 발명의 스테인리스 클래드강은, 모재의 편면 또는 양면에 합재로서 스테인리스강이 접합 (클래드) 된 것이다.

합재 및 모재의 제조 방법으로는, 전로, 전기로, 진공 용해로 등의 공지된 방법으로 용제하면 되고, 연속 주조법 혹은 조괴-분괴법에 의해 강 소재 (슬래브) 로 할 수 있다. 이어서, 얻어진 강 소재를, 통상적으로 사용되는 조건으로, 열간 압연, 열연판 어닐링 (예를 들어 박스 어닐링), 산세로 순차 처리하여 열연판으로 하면 된다.

합재 및 모재의 접합 방법에 대해서는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 압연법, 폭착법, 오버레이 (빌드업) 등을 들 수 있다.

합재 및 모재의 접합 후, 열간 압연하고, 이어서 필요에 따라 노멀라이징 (노멀라이징 열처리) 을 실시한다. 본 발명에 있어서는, 이 노멀라이징을 생략 할 수도 있다. 통상적으로 노멀라이징을 실시하면, 내해수 공식성 저하의 원인이 되는 σ 상이 석출되기 쉽다. 이 노멀라이징을 생략함으로써 σ 상의 석출을 방지할 수 있다. 그러나, 노멀라이징을 생략하면, 모재에 대해 충분한 강도나 인성을 얻을 수 없다. 그래서, 본 발명에 있어서, 노멀라이징을 생략하는 경우, 슬래브 재가열 온도를 900 ℃ ∼ 1100 ℃ 로 하고, 열간 압연 후에 얻어지는 접합된 합재 및 모재는, 0.2 ℃/s 이상 20 ℃/s 이하의 속도로 냉각시키는 것이 바람직하다. 이와 같은 조건으로 열간 압연함으로써, 충분한 강도나 인성을 얻을 수 있기 때문에, 내마모성과 내해수 공식성이 우수한 스테인리스 클래드강을 제조 할 수 있다. 또한, 다른 조건으로는, 토탈 압하비 3 이상, CR 률 30 ％ 이상, 냉각 개시 온도 850 ℃ 전후, 냉각 정지 온도 600 ℃ 전후의 조건인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서, 노멀라이징을 생략하지 않고 실시하는 경우에는, 슬래브 재가열 온도를 950 ℃ ∼ 1150 ℃ 로 하여 열간 압연을 실시하는 것이 바람직하고, 이 때, 노멀라이징의 가열 온도는 800 ∼ 1000 ℃ 가 바람직하다. 또한, 노멀라이징 후에 접합된 합재 및 모재를, 냉각 속도를 1.0 ℃/s ∼ 20 ℃/s 로 냉각시키는 것이 바람직하다. 노멀라이징을 실시하는 경우, 열간 압연 및 냉각 속도를 상기와 같이 제어함으로써, 노멀라이징에서 기인하는 σ 상의 석출을 억제할 수 있다. 그 결과, 내마모성과 내해수 공식성이 우수한 스테인리스 클래드강을 제조할 수 있다.

이어서, 얻어지는 스테인리스 클래드강의 표면의 동마찰 계수를 0.05 이하가 되도록, 합재의 표면 성상을 처리한다.

구체적으로는, 기계적 처리로서의 지석 연마나 벨트 연마에 더하여 표면의 개재물 제거와 부동태 피막 강화의 관점에서, 루스너법 (20 ％ 황산나트륨 용액이나 질산나트륨 용액에 의한 전해 처리), 또는 10 ∼ 30 ％ 질산 중에서의 전해 처리에 의한 화학적 처리를 복합하여 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 동마찰 계수 0.05 이하를 달성하려면, 다음의 방법으로도 가능하다. 즉, 하기 방법으로 기계적 처리에 더하여, 필요에 따라 화학적 처리를 조합함으로써 표면 성상을 제어하여, 표면의 특성을 소정의 범위로 할 수 있다. 기계적처리로는, 통상적인 벨트 연마, 지석 연마 등을 들 수 있고, 이들의 기존의 각종 표면 연마 수법을 조합하여 실시할 수 있다. 이들을 조합함으로써 표면의 조도를 낮게 억제할 수 있다. 또, 표면의 개재물 제거와 부동태 피막 강화의 관점에서, 화학적 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 화학적 처리 방법으로는 특별히 한정하지는 않지만, 질산이나 불질산, 황산, 염산 중에 있어서의 산세 처리 또는 이들 산 용액 중 또는 중성염 용액에 있어서의 전해 처리 (예를 들어, 루스너법 : 20 ％ 황산나트륨 용액이나 질산나트륨) 가 바람직하다.

또한, 예를 들어 스테인리스강의 표면을 길이 방향에 대해, 예를 들어 ＃80 (＃60 ∼ ＃240) ⇒ ＃240 (＃120 ∼ ＃400) 으로 다패스의 벨트 연마를 실시하고, 이어서, 길이 직각 방향에 대해, 예를 들어 ＃240 (＃120 ∼ ＃400) ⇒ ＃600 (＃400 ∼ ＃800) 으로 다패스의 벨트 연마를 실시하고, 그 후, 30 ％ (20 ∼ 35 ％) 질산 (실온) 을 1 ℓ/분 (200 ㎖ ∼ 10 ℓ/분) 으로 20 초 (5 초 ∼ 10 분), 스테인리스강의 표면에 분무하고, 수세, 부동태화 처리를 실시해도 소정의 특성을 얻을 수 있다.

이상의 공정을 거침으로써, 본 발명의 내해수 스테인리스 클래드강을 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 내해수 스테인리스 클래드강으로는, 열연 강판, 열연처리 후에 노멀라이징 열처리를 실시한 강판 모두 포함되고, 동일한 효과가 얻어진다.

실시예 1

이하에, 본 발명을 상세하게 설명한다.

합재로서 표 1 에 나타내는 성분 조성의 오스테나이트계 스테인리스강 1 ∼ 12 를 용제하여, 강 슬래브로 하였다. 동일하게, 모재로서 표 1 에 나타내는 성분 조성의 보통 강 A, B 를 용제하여, 강 슬래브로 하였다. 이어서, 이들의 얻어진 강 슬래브를, 열간 압연, 열연판 어닐링, 산세로 순차 처리하여 열연판으로 하고, 스테인리스 클래드강의 합재 및 모재로 하였다.

이어서, 합재 (판두께 15 ㎜) 와 모재 (판두께 55 ㎜) 를, 폭 1890 ㎜, 길이 2060 ㎜ 의 슬래브 치수로 조립하고, 표 2 에 나타내는 조건으로 열간 압연을 실시하여, 스테인리스 클래드강 (합재 : 판두께 3 ㎜, 모재 : 판두께 11 ㎜, 폭 2500 ㎜, 길이 8000 ㎜) 을 제조하였다. 또, 제조하는 스테인리스 클래드강의 일부 에 대해 표 3 에 나타내는 바와 같은 조건으로 노멀라이징을 실시하였다.

상기에 의해 얻어진 스테인리스 클래드강에 대해, 표면이 표 4 에 나타내는 조도 형상이 되도록 벨트 연마를 실시하였다. 구체적으로는 ＃80, ＃240, ＃400 을 사용하여 벨트 연마를 실시하였다. 연마 후, 추가로 종래 공지된 산세 처리를 실시함으로써 표면의 조도 저감을 실시하였다.

이상에 의해 얻어진 스테인리스 클래드강에 대해, 동마찰 계수 및 σ 상 면적률을 측정하였다. 또, 공식 전위, CPT (임계 공식 발생 온도), CCT (임계 간극 부식 발생 온도) 를 측정하고, 내해수 공식성을 평가하였다. 또, 강도 및 샤르피 충격 시험을 실시하여, 얻어지는 샤르피 충격치로부터 인성을 평가하였다. 공식 전위, 동마찰 계수, σ 상 면적률, CPT, CCT, 강도 및 샤르피 충격치의 측정 방법은 하기와 같다.

(1) 공식 전위

시험 온도를 70 ℃ 로 하는 것 이외에는, JIS G 0577 에 준거하여 공식 전위를 측정하였다. 또한, 본 발명에서는 전류 밀도가 100 ㎂/㎠ 에 도달하는 전위를 공식 전위로서 표기하였다. 본 발명에 있어서, 400 mV 이상을 합격으로 하였다.

(2) 동마찰 계수

JIS K 7125 에 준거하여, 동일 위치에서 압연 방향 (L) 과 압연 직각 방향 (C) 의 2 방향에 대해 동마찰 계수를 측정하였다. 이것을 5 개 지점에서 실시하고, 압연 방향 (L) 과 압연 직각 방향 (C) 의 각각의 평균치를 구하여 압연 방향 (L) 과 압연 직각 방향 (C) 의 동마찰 계수로 하였다. 또, 압연 방향 (L) 과 압연 직각 방향 (C) 의 동마찰 계수의 비를 산출하여, L/C 를 구하였다.

(3) CPT (임계 공식 발생 온도 : Critical Pitting Temperature)

ASTM G 48 (method E) 에 준거하여, 6 ％ FeCl₃ ＋ 1 ％ HCl 용액 중, 5 ℃ 간격으로 침지 시험을 실시하였다. 시험편 사이즈는 폭 20 ㎜ × 길이 50 ㎜ × 판두께 2.0 ㎜ 이다. 각 조건에 있어서 침지 시험을 3 회 실시하고, 발생한 공식 부식 중 최대 공식 부식 깊이가 0.025 ㎜ 에 도달한 경우에는 불합격으로 하였다. 3 회 모두 최대 공식 부식 깊이가 0.025 ㎜ 미만인 경우를 합격으로 하고, 결과가 합격이 되는 최고 온도를 CPT (℃) 로 하였다. 또한, CPT 의 합격치는 40 ℃ 이상, 바람직하게는 50 ℃ 이상이다.

(4) CCT (임계 간극 부식 발생 온도 : Critical Crevice Temperature)

상기 CPT (임계 공식 발생 온도) 와 마찬가지로, ASTM G 48 에 기재된 방법에 준거하여 실시하였다. 각 조건에 있어서 침지 시험을 3 회 실시하고, 발생한 공식 부식 중 최대 공식 부식 깊이가 0.025 ㎜ 에 도달한 경우에는 불합격으로 하였다. 3 회 모두 최대 공식 부식 깊이가 0.025 ㎜ 미만인 경우를 합격으로 하고, 결과가 합격이 되는 최고 온도를 CCT (℃) 로 하였다. 또한, CCT 의 합격치는 20 ℃ 이상, 바람직하게는 30 ℃ 이상이다.

(5) σ 상 면적률

1000 배로 50 ㎛ × 50 ㎛ 의 시야를 5 개 지점 SEM 관찰하고, 각각의 사진을 화상 처리하여 σ 상의 면적률을 구하고, 그들의 평균치를 σ 상 면적률로서 산출하였다.

(6) 강도

인장 시험 JIS G 3601 에 준거하여, 인장 시험을 실시하고, 강도 490 MPa 이상을 합격으로 하였다.

(7) 샤르피 충격치

충격 시험 JIS G 3106 에 준거하여, 샤르피 충격 시험을 실시하여, 샤르피 충격치를 구하였다. 샤르피 충격치 시험에에서 흡수 에너지가 － 40 ℃ 에서 50 J 이상을 합격으로 하였다.

평가 결과를 표 4 에 나타낸다. 본 발명예에서는, 내해수 공식성 및 내마모성이 우수한 스테인리스 클래드강이 얻어지는 것을 알 수 있다.

표 5 에 내공식성에 미치는 결정립도의 영향을 나타낸다. 표 1 에 기재된 합재 No.6, 모재 A 를 사용한 클래드강에 대해, 슬래브 재가열 온도 및 열간 압연 조건을 여러 가지로 변화시키고, 강 중 σ 상 석출량을 거의 일정하게 하고, 결정 입경만을 변화시켰다. 입도 번호가 6.0 이상에서 더욱 우수한 내식성을 얻을 수 있다.

Claims (5)

1. Cr (질량％) ＋ 3.3 Mo (질량％) ＋ 16 N (질량％) 으로 나타내는 공식 지수가 35.0 이상이고, 또한, 표면의 σ 상 면적률 2.0 ％ 미만의 스테인리스강을 합재로 하는 스테인리스 클래드강으로서, JIS K 7125 에 준거하여 압연 방향 및 압연 직각 방향에 대해 측정한 동마찰 계수가 모두 0.05 이하인 것을 특징으로 하는 내해수 스테인리스 클래드강.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 합재의 JIS G 0551 에 준거하여 측정한 결정립도가 6.0 이상인 것을 특징으로 하는 내해수 스테인리스 클래드강.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 합재가, 질량％ 로, B : 0.0010 ∼ 0.0050 ％ 를 함유하는 것을 특징으로 하는 내해수 스테인리스 클래드강.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스테인리스 클래드강은, 슬래브 재가열 온도를 900 ℃ ∼ 1100 ℃ 로 하여 열간 압연을 실시한 후, 상기 열간 압연 후의 냉각 속도를 0.2 ℃/s ∼ 20 ℃/s 로 하여 냉각시키고, 노멀라이징 처리를 생략함으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 내해수 스테인리스 클래드강.
5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 스테인리스 클래드강은, 슬래브 재가열 온도를 950 ℃ ∼ 1150 ℃ 로 하여 열간 압연을 실시한 후, 가열 온도 800 ∼ 1000 ℃ 에서 노멀라이징 처리한 후, 상기 노멀라이징 처리 후의 냉각 속도를 1.0 ℃/s ∼ 20 ℃/s 로 하여 냉각시킴으로써 제조되는 것을 특징으로 하는 내해수 스테인리스 클래드강.