KR20180043827A

KR20180043827A - 페라이트계 스테인리스 강판

Info

Publication number: KR20180043827A
Application number: KR1020187008629A
Authority: KR
Inventors: 슈지 니시다; 토모히로 이시이; 미츠유키 후지사와; 치카라 가미
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2016-09-26
Publication date: 2018-04-30
Also published as: CN108138278B; ES2727177T3; EP3318654B1; US20190055634A1; CN108138278A; EP3318654A1; EP3318654A4; JP6142971B1; WO2017056471A1; TW201718909A; JPWO2017056471A1; TWI638055B; KR102067154B1

Abstract

표면 결함의 저감과, 인성의 향상을 동시에 실현한, 내식성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판을 제공한다. 질량％로, C: 0.020％ 이하, Si: 0.05∼0.40％, Mn: 0.05∼1.00％, P: 0.040％ 이하, S: 0.030％ 이하, Al: 0.001∼0.15％, Cr: 20.0∼23.0％, Ni: 0.01∼0.80％, Cu: 0.30∼0.80％, Ti: 0.10∼0.50％, Nb: 0.010∼0.150％, Zr: 0.005∼0.150％ 및, N: 0.020％ 이하를 함유하고, 하기 (1)식을 만족하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스 강판으로 한다. Zr≤Nb≤Ti (1)(또한, (1)식 중의 Zr, Nb 및 Ti는, 각 성분의 함유량(질량％)을 의미함)

Description

페라이트계 스테인리스 강판

본 발명은, 내식성이 우수하고, 표면 결함이 적고, 인성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판에 관한 것이다.

페라이트계 스테인리스 강판은, Ni를 다량으로 함유하지 않는 점에서 오스테나이트계 스테인리스 강판과 비교하여 염가로서, 가격 안정성이 우수한 재료이다. 또한, 페라이트계 스테인리스 강판은, 내발수성(rust resistance)이 우수한 점에서, 건축 재료, 수송 기기, 가전 제품 및 주방 기기 등의 여러 가지 용도에 사용되고 있다.

페라이트계 스테인리스 강판 중에서도, SUS443J1(JIS G 4305)은, 20.0∼23.0질량％의 Cr, 0.3∼0.8질량％의 Cu, 추가로 충분한 양의 안정화 원소(Ti, Nb 및 Zr)를 함유함으로써, 오스테나이트계 스테인리스강인 SUS304(JIS G 4305,　18질량％ Cr-8질량％ Ni)와 동등한 우수한 내식성을 갖기 때문에, 특히 부식 환경이 혹독한 용도에 적용되고 있다.

SUS443J1 중에서도 일반적인 것은, 안정화 원소로서 주로 Ti를 함유하는 SUS443J1이다. 이 강은, Ti를 함유함으로써 집합 조직(texture)의 발달이 촉진되어, 가공성이 우수하다. 또한, Nb를 함유한 것에 비교하여 낮은 온도에서의 냉연판 어닐링이라도, 충분히 연질화하는 점에서, 보통강과 공통의 냉연판 어닐링 산 세정 라인을 통판(通板)시켜 제조를 행할 수 있어 생산성이 좋다. 그러나, Ti 함유 SUS443J1에는, 표면에 미관을 해치는 줄 모양(표면 결함)이 발생하는 경우가 있다. 상기 줄 모양은, 주조 시에 표면에 생성된 조대한 TiN에 기인하는 것이 알려져 있다. 또한, Ti 함유 SUS443J1에는, 인성이 낮다는 문제점도 있다. 이는, 우선적인 파괴 기점이 되는 조대한 TiN이 생성되기 때문이다.

Ti 함유 페라이트계 스테인리스강의 표면 결함의 방지나 인성 향상에 대해서는, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 기재가 있다.

특허문헌 1에는, 내로핑성(roping resistance)이 우수하고, 또한 표면 성상이 양호한 Ti 첨가 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 1에서는, 강의 응고 온도와 주입(casting) 온도와 TiN 석출 온도를, 특정의 관계가 되도록 제어함으로써, 용강의 주입 시점에서의 TiN의 석출을 제어하여, 냉연 어닐링판의 표면 결함을 방지한다.

특허문헌 2에는, 인성이 우수하고 또한 양호한 내식성을 갖고, 생산성 및 경제성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판 및 그의 제조 방법이 개시되어 있다. 특허문헌 2에서는, 강 중의 질화물을 ZrN의 형태로 존재시킴으로써, 열연 어닐링판 및 냉연 어닐링판의 인성을 향상시킨다.

일본공개특허공보 평1-118341호 일본공개특허공보 2011-214060호

최근, 가정용 전화 제품의 다양화에 수반하여, 우수한 내식성에 더하여, 표면의 줄 모양의 저감과 우수한 인성의 쌍방을 동시에 달성한 페라이트계 스테인리스 강판이 요구되고 있다.

그러나, 특허문헌 1에 나타난 수법에서는, 슬래브의 등축정률(equiaxial crystal ratio)의 향상 효과를 얻기 위해, 일부러 TiN을 석출시키기 때문에, 충분한 인성의 향상 효과나 표면 결함의 저감 효과가 얻어지지 않는다. 또한, 특허문헌 2에 나타난 수법에서는, 강 중에 있어서의 TiN의 생성을 충분히 억제하지 못하여, 충분한 인성의 향상 효과나 표면 결함의 저감 효과가 얻어지지 않는다.

본 발명은, 표면 결함의 저감과, 인성의 향상을 동시에 실현하고, 또한 종래의 Ti 함유 SUS443J1과 동등한 온도에 있어서의 냉연판 어닐링에 의해서도 충분히 연질화되는, 내식성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.

발명자들은, 상기의 과제에 대하여, 표면 결함의 저감 및 인성의 향상을 동시에 실현하기 위한 종합적인 검토를 행했다. 그 결과, Ti 함유 SUS443J1에 대하여, 적당량의 Zr과 Nb를 복합적으로 첨가함으로써, 냉연판 어닐링 온도를 상승시키는 일 없이, 인성의 저하를 초래하는 TiN의 석출 형태를 변화시켜, Ti 함유 SUS443J1의 인성을 개선시키는 것이 가능한 것을 발견했다. 또한, 이 효과에 의해 Ti계 개재물(Ti-based inclusion)을 세밀하게 분산하여 석출시키는 것이 가능해져, TiN에 기인하는 강판의 표면 결함을 저감하는 것이 가능한 것을 발견했다.

구체적으로는, SUS443J1의 페라이트계 스테인리스 강판의 안정화 원소(Ti, Nb 및, Zr)에 대해서, 그의 주성분을, 0.10∼0.50질량％의 Ti로 하고, 추가로 Ti 함유량 이하의 Nb를 0.010∼0.150질량％의 범위에서 함유하고, 추가로 Nb 함유량 이하의 Zr을 0.005∼0.150질량％의 범위에서 함유시키는 조성으로 함으로써, 안정화 원소의 조성이 Ti뿐인 경우와 동등한 온도에서의 냉연판 어닐링으로 충분히 연질화하고, 또한, 표면 결함의 저감과 높은 인성의 실현을 동시에 달성하는 것이 가능한 것을 발견했다. 그의 메커니즘은 이하라고 추측된다.

강 중에 Nb와 Zr을 복합적으로 함유함으로써, Ti 단독 첨가계의 페라이트계 스테인리스강에 있어서 생성되는 TiN에 비해, 사이즈가 작은 Ti와 Zr과 Nb의 복합 탄질화물 ((Ti, Zr, Nb)(C, N))이 분산되어 석출하게 되어, 인성의 향상과 표면 결함의 저감이 실현된다.

본 발명은, 상기의 인식에 입각하는 것으로서, 그의 요지 구성은 다음과 같다.

[1] 질량％로, C: 0.020％ 이하, Si: 0.05∼0.40％, Mn: 0.05∼1.00％, P: 0.040％ 이하, S: 0.030％ 이하, Al: 0.001∼0.15％, Cr: 20.0∼23.0％, Ni: 0.01∼0.80％, Cu: 0.30∼0.80％, Ti: 0.10∼0.50％, Nb: 0.010∼0.150％, Zr: 0.005∼0.150％ 및, N: 0.020％ 이하를 함유하고, 하기 (1)식을 충족하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스 강판.

Zr≤Nb≤Ti (1)

(또한, (1)식 중의 Zr, Nb 및 Ti는, 각 성분의 함유량(질량％)을 의미함)

[2] 추가로, 질량％로, Co: 0.01∼0.50％, Mo: 0.01∼0.30％ 및 W: 0.01∼0.50％ 중으로부터 선택한 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 [1]에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판.

[3] 추가로, 질량％로, V: 0.01∼0.50％, B: 0.0003∼0.0030％, Mg: 0.0005∼0.0100％, Ca: 0.0003∼0.0030％, Y: 0.001∼0.20％ 및 REM(희토류 금속): 0.001∼0.10％ 중으로부터 선택한 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 [1] 또는 [2]에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판.

[4] 추가로, 질량％로, Sn: 0.001∼0.50％ 및 Sb: 0.001∼0.50％ 중으로부터 선택한 1종 또는 2종을 함유하는 것을 특징으로 하는 [1]∼[3] 중 어느 것에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판.

본 발명에 의하면, 내식성이 우수하고, 표면 결함이 적고, 또한 인성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판이 얻어진다.

또한, 안정화 원소의 조성이 Ti뿐인 경우와 동등한 온도에서의 냉연판 어닐링으로 충분히 연질화하기 때문에, 페라이트계 스테인리스 강판의 생산성이 높다.

도 1은 Zr≤Nb의 조건에 있어서, Ti 및 Nb 함유량이, 인성 및 표면 결함의 양에 미치는 영향을 나타낸 도면이다.
도 2는 Nb≤Ti의 조건에 있어서, Nb 및 Zr의 함유량이, 인성 및 표면 결함의 양에 미치는 영향을 나타낸 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 본 발명은 이하의 실시 형태에 한정되지 않는다.

본 발명의 페라이트계 스테인리스 강판의 성분 조성은, 질량％로, C: 0.020％ 이하, Si: 0.05∼0.40％, Mn: 0.05∼1.00％, P: 0.040％ 이하, S: 0.030％ 이하, Al: 0.001∼0.15％, Cr: 20.0∼23.0％, Ni: 0.01∼0.80％, Cu: 0.30∼0.80％, Ti: 0.10∼0.50％, Nb: 0.010∼0.150％, Zr: 0.005∼0.150％ 및, N: 0.020％ 이하를 함유하고, 하기 (1)식을 충족하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다.

Zr≤Nb≤Ti (1)

또한, (1)식 중의 Zr, Nb 및 Ti는, 각 성분의 함유량(질량％)을 의미한다.

또한, 상기 성분 조성은, 추가로, 질량％로, Co: 0.01∼0.50％, Mo: 0.01∼0.30％ 및 W: 0.01∼0.50％ 중으로부터 선택한 1종 또는 2종 이상을 함유해도 좋다.

또한, 상기 성분 조성은, 추가로, 질량％로, V: 0.01∼0.50％, B: 0.0003∼0.0030％, Mg: 0.0005∼0.0100％, Ca: 0.0003∼0.0030％, Y: 0.001∼0.20％ 및 REM(희토류 금속): 0.001∼0.10％ 중으로부터 선택한 1종 또는 2종 이상을 함유해도 좋다.

또한, 상기 성분 조성은, 추가로, 질량％로, Sn: 0.001∼0.50％ 및 Sb: 0.001∼0.50％ 중으로부터 선택한 1종 또는 2종을 함유해도 좋다.

이하, 각 성분에 대해서 설명한다. 성분의 함유량을 의미하는 「％」는, 특별히 언급이 없는 한 질량％를 의미한다.

C: 0.020％ 이하

C는, 강의 강도를 높이는 데에 유효한 원소이다. 그 효과는 C 함유량을 0.001％ 이상으로 함으로써 얻어진다. 그러나, C 함유량이 0.020％를 초과하면, 내식성 및 가공성이 현저하게 저하한다. 따라서, C 함유량은 0.020％ 이하로 한다. 또한, C 함유량을 0.015％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 0.010％ 이하이다.

Si: 0.05∼0.40％

Si는, 탈산제로서 유용한 원소이다. 이 효과는 Si 함유량을 0.05％ 이상으로 함으로써 얻어진다. 그러나, Si 함유량이 0.40％를 초과하면, 강이 경질화하여 가공성이 저하한다. 또한, Si 함유량이 0.40％를 초과하면, 열간 압연 시에 윤활 효과를 갖는 슬래브 상 표면의 스케일(scale)의 생성이 억제되어, 표면 결함을 크게 한다. 따라서, Si 함유량은 0.05∼0.40％의 범위로 한정한다. 보다 바람직하게는, 0.05∼0.25％의 범위이다. Si 함유량의 하한에 대해서 더욱 바람직하게는 0.08％ 이상이다. Si 함유량의 상한에 대해서 더욱 바람직하게는 0.15％ 이하이다.

Mn: 0.05∼1.00％

Mn에는 탈산 작용이 있다. 이 효과는 Mn 함유량을 0.05％ 이상으로 함으로써 얻어진다. 한편, Mn 함유량이 1.00％를 초과하면 MnS의 석출 및 조대화가 촉진되어, 내식성이 저하한다. 따라서, Mn 함유량은 0.05∼1.00％의 범위로 한정한다. 하한에 대해서 보다 바람직한 Mn 함유량은 0.10％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.15％ 이상이다. 상한에 대해서 보다 바람직한 Mn 함유량은 0.30％ 미만이고, 더욱 바람직하게는 0.25％ 이하이다.

P: 0.040％ 이하

P는 내식성을 저하시키는 원소이다. 또한, P가 결정 입계(grain boundary)에 편석함으로써 열간 가공성이 저하한다. 그 때문에, P 함유량은 가능한 한 낮은 쪽이 바람직하고, 0.040％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.030％ 이하이다.

S: 0.030％ 이하

S는 Mn과 석출물 MnS를 형성한다. 이 MnS와 스테인리스강 모재의 계면은 식공(etch pit)의 기점이 되어, 내식성을 저하시킨다. 따라서, S 함유량은 낮은 편이 바람직하고, 0.030％ 이하로 한다. 바람직하게는 0.020％ 이하이다.

Al: 0.001∼0.15％

Al은, 탈산을 위해 유효한 원소이다. 이 효과는 Al 함유량이 0.001％ 이상에서 얻어진다. 한편, Al 함유량이 0.15％를 초과하면, 열간 압연 시에 윤활 효과를 갖는 슬래브 상 표면의 스케일의 생성이 억제되어, 표면 결함을 많게 한다. 따라서, Al 함유량은 0.001∼0.15％의 범위로 한정한다. 하한에 대해서 바람직한 Al 함유량은 0.005％ 이상, 보다 바람직하게는 0.01％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 Al 함유량은 0.10％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.05％ 이하이다.

Cr: 20.0∼23.0％

Cr은 표면에 부동태 피막(passive film)을 형성하여 내식성을 높이는 원소이다. Cr 함유량이 20.0％ 미만에서는 충분한 내식성이 얻어지지 않는다. 한편, Cr 함유량이 23.0％를 초과하면 σ상이나 475℃ 취성의 영향으로 인성이 저하하기 쉬워진다. 따라서 Cr 함유량은 20.0∼23.0％로 한다. 하한에 대해서 바람직한 Cr 함유량은 20.5％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 Cr 함유량은 22.0％ 이하, 더욱 바람직하게는 21.5％ 이하이다.

Ni: 0.01∼0.80％

Ni는 산에 의한 애노드 반응을 억제하여, 보다 낮은 pH에서도 부동태의 유지를 가능하게 하는 원소이다. 즉 Ni는, 내극간 부식성(crevice corrosion resistance)의 효과를 높이고, 활성 용해 상태에 있어서의 부식의 진행을 현저하게 억제하여 내식성을 향상시킨다. 이 효과는, Ni 함유량이 0.01％ 이상에서 얻어진다. 한편, Ni 함유량이 0.80％를 초과하면 강이 경질화하여 그의 가공성이 저하한다. 따라서, Ni 함유량은 0.01∼0.80％의 범위로 한정한다. 하한에 대해서 바람직한 Ni 함유량은 0.05％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.10％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 Ni 함유량은 0.40％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.25％ 이하이다.

Cu: 0.30∼0.80％

Cu는 부동태 피막을 강화하여, 내식성을 향상시키는 원소이다. 한편, 과잉으로 Cu가 첨가되면 ε-Cu가 석출되기 쉬워져, 내식성이 저하한다. 따라서 Cu 함유량은 0.30∼0.80％로 한다. 하한에 대해서 바람직한 Cu 함유량은 0.35％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.40％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 Cu 함유량은 0.60％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.45％ 이하이다.

Ti: 0.10∼0.50％

Ti는, C 및 N을 고정하여 Cr 탄질화물에 의한 예민화(sensitization)를 막아, 내식성을 향상시키는 원소이다. 그러나, Ti 첨가에 의해 생성되는 TiN은 인성 저하를 초래한다. 후술하는 바와 같이 본 발명에서는 상기 인성 저하를 Nb와 Zr의 복합 효과에 의해 억제하고 있다. Ti에 의한 내식성 향상 효과는 Ti 함유량이 0.10％ 이상에서 얻어진다. 한편, Ti 함유량이 0.50％를 초과하면, 스테인리스 강판이 경질화하여, 가공성이 저하한다. 또한, Ti 함유량이 0.50％를 초과하면, Nb나 Zr의 첨가에 의해서도 Ti계 개재물의 석출 형태 제어를 행하는 것이 곤란해져, 표면 품질이 저하한다. 따라서, Ti 함유량은 0.10∼0.50％의 범위로 한다. 하한에 대해서 바람직한 Ti 함유량은 0.15％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.18％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 Ti 함유량은 0.35％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.26％ 이하이다.

Nb: 0.010∼0.150％

Nb는 Ti와 동일하게, C 및 N을 고정하여 Cr 탄질화물에 의한 예민화를 막아, 내식성을 향상시키는 원소이다. 또한 Nb는 후술하는 Zr과의 복합 효과에 의해 인성을 향상시켜, 표면 결함의 발생을 억제한다. 그 효과는 Nb 함유량이 0.010％ 이상에서 얻어진다. 한편, Nb 함유량이 0.150％를 초과하면, 스테인리스 강판이 경질화하여 가공성이 저하한다. 또한, Nb 함유량이 0.150％를 초과하면, 재결정 온도의 상승을 초래하여, 제조성이 저하한다. 따라서, Nb 함유량은 0.010∼0.150％의 범위로 한다. 하한에 대해서 바람직한 Nb 함유량은 0.030％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.070％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 Nb 함유량은 0.100％ 미만이고, 더욱 바람직하게는 0.090％ 이하이다.

Zr: 0.005∼0.150％

Zr은 Ti와 동일하게, C 및 N을 고정하여 Cr 탄질화물에 의한 예민화를 막아, 내식성을 향상시키는 원소이다. 또한 Zr은, 후술하는 Nb와의 복합 효과에 의해 인성을 향상시켜, 표면 결함의 발생을 억제한다. 이들 효과를 얻기 위해서는 0.005％ 이상의 Zr의 함유가 필요하다. 한편, Zr 함유량이 0.150％를 초과하면, 표면에 Zr계 개재물이 석출되어, 표면 결함의 증대를 초래한다. 따라서, Zr 함유량은 0.005∼0.150％의 범위로 한정한다. 하한에 대해서 바람직한 Zr 함유량은 0.010％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.030％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 Zr 함유량은 0.100％ 미만이고, 더욱 바람직하게는 0.080％ 이하이다.

본 발명에 있어서는, 안정화 원소로서 Ti만을 함유하는 SUS443J1에 대하여, Nb 및 Zr을 복합적으로 첨가함으로써, 안정화 원소의 조성이 Ti뿐인 경우와 동등한 온도에서의 냉연판 어닐링으로 충분히 연질화하고, 또한 표면 결함의 발생을 억제함과 함께, 인성을 향상시킬 수 있는 것이 발견되었다. 구체적으로는, SUS443J1의 안정화 원소(Ti, Nb 및, Zr)를 하기의 (1)식의 제한하에, 0.10∼0.50％의 Ti와, 0.010∼0.150％의 Nb와, 0.005∼0.150％의 Zr를 함유하는 성분 조성으로 함으로써, 안정화 원소의 조성이 Ti뿐인 경우와 동등한 온도에서의 냉연판 어닐링으로 충분히 연질화하고, 또한 표면 결함의 발생 저감과 높은 인성의 실현을 동시에 달성하는 것이 가능한 것이 발견되었다. 그의 메커니즘은 이하에 의한다고 추측된다.

강 중에 Nb와 Zr을 복합적으로 함유함으로써, Ti 단독 첨가계의 페라이트계 스테인리스강에 있어서 생성되는 TiN에 비해, 사이즈가 작은 Ti와 Zr과 Nb의 복합 탄질화물 ((Ti, Zr, Nb)(C, N))이 분산되어 석출하게 되어, 인성 향상과 표면 결함 발생의 저감이 실현된다고 생각된다. 상기의 ((Ti, Zr, Nb)(C, N))을 충분히 생성하기 위해서는, 하기 (1)식을 충족하는 것이 필요하다.

Zr≤Nb≤Ti (1)

Ti와 Nb의 관계에 대해서 바람직하게는 Ti≥1.5Nb, 더욱 바람직하게는 Ti≥2Nb이다. Nb와 Zr의 관계에 대해서 바람직하게는 Nb≥1.3Zr, 더욱 바람직하게는 Nb≥1.5Zr이다.

N: 0.020％ 이하

N은, 강 중에 불가피적으로 혼입하는 원소이다. 그러나, N 함유량이 0.020％를 초과하면 내식성과 가공성이 현저하게 저하한다. 따라서, N 함유량은 0.020％ 이하로 한다. 보다 바람직하게는 0.015％ 이하이다.

이상, 기본 성분에 대해서 설명했지만, 전술과 같이, 본 발명에서는 그 외에도, 이하에 서술하는 원소를 적절히 함유시킬 수 있다.

Co: 0.01∼0.50％

Co는, 스테인리스강의 내극간 부식성을 향상시키는 원소이다. 이 효과는 Co 함유량이 0.01％ 이상에서 얻어진다. 그러나, 그 함유량이 0.50％를 초과하면, 그 효과는 포화하고, 추가로 가공성이 저하한다. 그 때문에, Co를 첨가하는 경우는, Co함유량을 0.01∼0.50％로 한다. 하한에 대해서 바람직한 Co 함유량은 0.02％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.03％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 Co 함유량은 0.30％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.10％ 이하이다.

Mo: 0.01∼0.30％

Mo에는, 스테인리스강의 내극간 부식성을 향상시키는 효과가 있다. 그 효과는 Mo 함유량이 0.01％ 이상의 함유로 얻어진다. 그러나, Mo 함유량이 0.30％를 초과하면 그 효과는 포화하고, 추가로 조대한 금속간 화합물을 생성시켜 인성을 저하시킨다. 그 때문에, Mo를 첨가하는 경우는, Mo 함유량을 0.01∼0.30％로 한다. 하한에 대해서 바람직한 Mo 함유량은 0.02％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.03％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 Mo 함유량은 0.20％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.10％ 이하이다.

W: 0.01∼0.50％

W는, 스테인리스강의 내극간 부식성을 향상시키는 원소이다. 그 효과는 W 함유량이 0.01％ 이상에서 얻어진다. 그러나, 그 함유량이 0.50％를 초과하면 그 효과는 포화하고, 추가로 가공성이 저하한다. 그 때문에, W를 첨가하는 경우는 W 함유량을 0.01∼0.50％로 한다. 하한에 대해서 바람직한 W 함유량은 0.02％ 이상이고, 더욱 바람직하게는 0.03％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 W 함유량은 0.30％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.10％ 이하이다.

V: 0.01∼0.50％

V는, 스테인리스강의 내극간 부식성을 향상시키는 원소이다. 이 효과는 V 함유량이 0.01％ 이상에서 얻어진다. 그러나, 그 함유량이 0.50％를 초과하면 그 효과는 포화하고, 추가로 가공성이 저하한다. 그 때문에, V를 첨가하는 경우는 V 함유량을 0.01∼0.50％로 한다. 보다 바람직하게는 0.01∼0.30％의 범위이다. 더욱 바람직하게는 0.01∼0.10％의 범위이다.

B: 0.0003∼0.0030％

B는, 열간 가공성이나 2차 가공성을 향상시키는 원소로서, B는 Ti 첨가강에 대하여 첨가하는 것이 유효하다. 이 효과는 B 함유량이 0.0003％ 이상에서 얻어진다. 한편, B 함유량이 0.0030％를 초과하면 인성이 저하한다. 따라서, B를 첨가하는 경우는 B 함유량을 0.0003∼0.0030％의 범위로 한다. 하한에 대해서 바람직한 B 함유량은 0.0015％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 B 함유량은 0.0025％ 이하이다.

Mg: 0.0005∼0.0100％

Mg는, 용강 중에서 Al과 함께 Mg 산화물을 형성하여 탈산제로서 작용한다. 이 효과는 Mg 함유량이 0.0005％ 이상에서 얻어진다. 한편, Mg 함유량이 0.0100％를 초과하면 강의 인성이 저하하여 제조성이 저하한다. 따라서, Mg를 첨가하는 경우는 Mg 함유량을 0.0005∼0.0100％의 범위로 한정한다. 하한에 대해서 바람직한 Mg 함유량은, 0.0010％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 Mg 함유량은 0.0050％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.0030％ 이하이다.

Ca: 0.0003∼0.0030％

Ca는, 열간 가공성을 향상시키는 원소이다. 이 효과는 Ca 함유량이 0.0003％ 이상에서 얻어진다. 한편, Ca 함유량이 0.0030％를 초과하면 강의 인성이 저하한다. 또한, CaS의 석출에 의해 내식성도 저하한다. 따라서, Ca를 첨가하는 경우는, Ca 함유량을 0.0003∼0.0030％의 범위로 한정한다. 하한에 대해서 바람직한 Ca 함유량은 0.001％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 Ca 함유량은 0.002％ 이하이다.

Y: 0.001∼0.20％

Y는, 용강의 점도 감소를 감소시켜, 청정도(cleanliness)를 향상시키는 원소이다. 이 효과는 Y 함유량이 0.001％ 이상에서 얻어진다. 한편, Y 함유량이 0.20％를 초과하면 그 효과는 포화하고, 추가로, 가공성이 저하한다. 그래서, Y를 첨가하는 경우는, Y 함유량은 0.001∼0.20％의 범위로 한정한다. 보다 바람직하게는 0.001∼0.10％의 범위이다.

REM(희토류 금속): 0.001∼0.10％

REM(희토류 금속: La, Ce, Nd 등의 원자 번호 57∼71의 원소)은, 내고온 산화성을 향상시키는 원소이다. 이 효과는 REM 함유량이 0.001％ 이상에서 얻어진다. 한편, REM 함유량이 0.10％를 초과하면 그 효과가 포화할 뿐만 아니라, 열간 압연 시에 표면 결함이 발생한다. 그래서, REM을 첨가하는 경우는 REM 함유량을 0.001∼0.10％의 범위로 한정한다. 하한에 대해서 바람직한 REM 함유량은 0.005％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 REM 함유량은 0.05％ 이하이다.

Sn: 0.001∼0.50％

Sn은, 압연 시에 있어서의 변형대(deformation zone) 생성의 촉진에 의한 리징(ridging) 향상에 효과적이다. 이 효과는 Sn의 함유량이 0.001％ 이상에서 얻어진다. 그러나, Sn의 함유량이 0.50％를 초과하면 그 효과가 포화할 뿐만 아니라, 추가로 가공성이 저하한다. 그래서, Sn을 첨가하는 경우는 그 함유량을 0.001∼0.50％로 한다. 하한에 대해서 바람직한 Sn 함유량은 0.003％ 이상이다. 상한에 대해서 바람직한 Sn 함유량은 0.20％ 이하이다.

Sb: 0.001∼0.50％

Sb는, 압연 시에 있어서의 변형대 생성의 촉진에 의한 리징 향상에 효과적이다. 이 효과는 Sb의 함유량이 0.001％ 이상에서 얻어진다. 그러나, Sb의 함유량이 0.50％를 초과하면 그 효과가 포화할 뿐만 아니라, 추가로 가공성이 저하한다. 그래서, Sb를 첨가하는 경우는 그 함유량을 0.001∼0.50％로 한다. 하한에 대해서 바람직한 Sb 함유량은 0.003％ 이상이고, 상한에 대해서 바람직한 Sb 함유량은 0.20％ 이하이다.

이상의 성분 이외의 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다. 여기에서 말하는 불가피적 불순물의 대표예에는, H, O(산소), Zn, Ga, Ge, As, Ag, In, Hf, Ta, Re, Os, Ir, Pt, Au, Pb 등이 있다. 이들 원소 중, H 및 O(산소)는 0.05％ 이하의 범위에서 포함할 수 있다. 그 외의 원소에 대해서는 0.3％ 이하의 범위에서 포함할 수 있다.

다음으로 본 발명의 페라이트계 스테인리스 강판의 적합한 제조 방법에 대해서 설명한다. 상기한 성분 조성의 강을, 전로(converter), 전기로, 진공 용해로 등의 공지의 방법으로 용제하고, 연속 주조법 혹은 조괴-분괴법(ingot casting-slabbing method)에 의해 강 소재(슬래브)로 한다. 이 강 소재를 1000℃∼1200℃로 가열 후, 마무리 온도를 700℃∼1000℃의 조건에서, 판두께 2.0㎜∼5.0㎜가 되도록 열간 압연한다. 이렇게 하여 제작한 열연판을 800℃∼1100℃의 온도에서 어닐링하여 산 세정을 행하고, 다음으로, 냉간 압연을 행하고, 700℃∼1000℃의 온도에서 냉연판 어닐링을 행한다. 냉연판 어닐링 후에는 산 세정을 행하여, 스케일을 제거한다. 스케일을 제거한 냉연판에는 스킨 패스 압연을 행해도 좋다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 냉연판 제품에만 한정되지 않고, 열연판 제품으로서도 유효하다.

실시예

표 1(표 1-1과 표 1-2를 함께 표 1로 함), 표 2(표 2-1과 표 2-2를 함께 표 2로 함), 표 3(표 3-1과 표 3-2를 함께 표 3으로 함)에 나타내는 조성을 갖는 페라이트계 스테인리스강을 100㎏ 강괴로 용제한 후, 1200℃의 온도로 가열하여 열간 압연을 행하여 판두께 4.0㎜의 열연판을 얻었다. 그 후, 1100℃에서의 어닐링 및 통상의 방법으로의 산 세정을 행한 후, 판두께 2.0㎜까지의 냉간 압연과 900℃에서의 어닐링, 통상의 방법으로의 산 세정을 행했다.

얻어진 냉연 어닐링판에 대해서, 공식 전위(pitting potential) 측정(JIS G 0577)을 행하여, 내식성을 평가했다. 공식 전위가 290㎷(vs. SCE) 이상인 것을 「○」(합격), 290㎷ 미만인 것을 「▲」(불합격)로 평가했다.

또한, 얻어진 냉연 어닐링판에 대하여, 압연 방향으로 시험편(JIS B 7722 V 노치)을 채취하여 샤르피 충격 시험을 행하여, 강판의 인성을 평가했다. 25℃에서의 샤르피 충격값이 200J/㎠ 이상인 것을 「○」(합격), 200J/㎠ 미만인 것을 「▲」(불합격)로 평가했다.

추가로, 냉연 어닐링판의 표면을 관찰하여, 표면의 줄 형상 모양의 밀도를 계측함으로써 표면 결함의 양에 대해서 평가했다. 각 조성의 강판을 10매씩 제작하고, 각 강판의 표면의 중심부의 폭 200㎜×길이 200㎜의 영역에 대해서, L 방향의 길이가 10㎜를 초과하는 줄 형상 모양의 수를 측정하여, 그 평균수가 1 이하였던 것을 「○」(합격), 1보다 많았던 것을 「▲」(불합격)로 평가했다.

추가로, 어닐링을 실시하기 전의 냉연 강판을 이용하여, 880℃에서 20s의 어닐링에 있어서도, 충분히 연질화하는가를 평가했다. 평가는, 냉연 그대로의 강판의 경도 (a)와, 880℃에서 20s의 어닐링을 실시한 강판의 경도 (b)와, 충분히 연질화한 경우의 지표로서 1000℃에서 20s의 어닐링을 실시한 강판의 경도 (c)를 비교하여 평가했다. 평가에는, 길이 15㎜×폭 20㎜의 강판을 3매 잘라내고, b와 c를 측정하는 시험편에 대해서는 전술한 각각의 어닐링을 행한 후, 강판을 길이 15㎜×폭 10㎜의 사이즈로 절단하여, 그 단면으로부터 측정된 비커스 경도를 이용했다. 어닐링을 행하면, 강판의 경도는 a로부터 c를 향하여 변화하지만, 그 연질화 중의 90％ 이상이, 880℃에 있어서의 20s의 어닐링으로 달성되는 것, 즉 c＋0.1×(a－c)≥b가 된 것을 「○」(합격)로 평가했다. 또한, 그렇지 않았던 것을 「▲」(불합격)로 평가했다.

얻어진 결과를 표 1, 2, 3에 나타낸다. 발명강은 공식 전위 측정의 평가, 샤르피 충격값의 평가, 표면 결함의 평가, 연질화 온도의 평가가 모두 「○」이고, 내식성과 인성이 양호하여, 표면 결함이 적고, 또한, 제조성에도 문제가 없는 것을 알 수 있다.

시험 No.34의 비교예는, Cr 함유량이 본 발명의 범위보다도 낮기 때문에, 내식성이 뒤떨어진다.

시험 No.35의 비교예는, Cr 함유량이 본 발명의 범위보다도 높기 때문에, 인성이 뒤떨어진다.

시험 No.36의 비교예는, Ni 함유량이 본 발명의 범위보다도 낮기 때문에, 내식성이 뒤떨어진다.

시험 No.37의 비교예는, Ti 함유량이 본 발명의 범위보다도 낮기 때문에, 내식성이 뒤떨어진다.

시험 No.38의 비교예는, Ti 함유량이 본 발명의 범위보다도 높기 때문에, 인성이 뒤떨어지고 표면 결함이 많다.

시험 No.39의 비교예는, Nb 함유량이 본 발명의 범위보다도 낮기 때문에, 인성이 뒤떨어지고 표면 결함이 많다.

시험 No.40의 비교예는, Nb 함유량이 본 발명의 범위보다도 높기 때문에, 연질화 온도가 높아 제조성이 뒤떨어진다.

시험 No.41의 비교예는, Zr 함유량이 본 발명의 범위보다도 낮기 때문에, 인성이 뒤떨어지고 표면 결함이 많다.

시험 No.42의 비교예는, Zr 함유량이 본 발명의 범위보다도 높기 때문에, 표면 결함이 많다.

시험 No.57의 비교예는, Nb 함유량과 Zr 함유량이 어느 쪽도 본 발명의 범위보다도 낮기 때문에, 인성이 뒤떨어지고 표면 결함이 많다.

시험 No.58의 비교예는, Ti 함유량과 Zr 함유량이 본 발명의 범위보다도 낮고, Al 함유량과 Nb 함유량이 본 발명의 범위보다도 높기 때문에, 인성이 뒤떨어지고 표면 결함이 많고, 또한 연질화 온도가 높아 제조성이 뒤떨어진다.

또한, 시험 No.43∼54, 67, 68의 비교예에 대해서는, 도 1 및 도 2를 사용하여 이하에 설명한다.

(표 1-1)

(표 1-2)

(표 2-1)

(표 2-2)

(표 3-1)

(표 3-2)

도 1에는, 본 발명예의 결과와, 조성이 본 발명 범위 내이고 Nb≥Zr을 충족하고, 또한 Ti≥Nb를 충족하지 않는 비교예(No.43∼48)의 결과에 대해서, 샤르피 충격값의 평가 및 표면 결함의 평가에 대해서, 가로축에 Ti 함유량을, 세로축에 Nb 함유량을 취하여 그래프에 정리했다. 또한, 도면에 나타낸 강판은 모두 샤르피 충격값의 평가가 합격인 것은 표면 결함의 평가도 합격이고, 샤르피 충격값의 결과가 불합격인 것은 표면 결함의 평가도 불합격이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 조성 범위 내에서 우수한 인성과 표면 결함의 저감을 동시에 달성하기 위해서는 Ti≥Nb를 충족하는 것이 필요하다.

도 2에는, 본 발명예의 결과와, 조성이 본 발명 범위 내이고 Ti≥Nb를 충족하고, 또한 Nb≥Zr을 충족하지 않는 비교예(No.49∼54, 67, 68)의 결과에 대해서, 샤르피 충격값의 평가 및 표면 결함의 평가에 대해서, 가로축에 Nb 함유량을, 세로축에 Zr 함유량을 취하여 그래프에 정리했다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 조성 범위 내에서 우수한 인성과 표면 결함의 저감을 동시에 달성하기 위해서는, Nb≥Zr을 충족하는 것이 필요하다. 또한, 도 1과 도 2로부터 본 발명의 조성 범위 내에서 우수한 인성과 표면 결함의 저감을 동시에 달성하기 위해서는 Ti≥Nb, Nb≥Zr의 쌍방, 즉 Zr≤Nb≤Ti를 충족하는 것이 필요하다는 것을 알 수 있다.

또한, 시험 No.55 및 56의 비교예는, 조성이 본 발명 범위 내이고, Ti≥Nb, Nb≥Zr의 쌍방을 충족하지 않아, 샤르피 충격값의 결과 및 표면 결함의 평가의 양쪽이 불합격이었다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명의 페라이트계 스테인리스 강판은, 인성이 우수하고, 표면 결함이 적기 때문에, 엘리베이터의 내판을 비롯하여, 인테리어, 덕트 후드, 머플러 커터, 록커(locker), 가전 제품용 부품, 사무 용품용 부품, 자동차 내장용 부품, 자동차 배기용 배관, 건축재, 배수 홈의 덮개, 해상 운송용 컨테이너, 기물, 주방 기기, 건축 내외장재, 자동차 부품, 에스컬레이터, 철도 차량 및 전기 장치 케이스체 외판 등을 중심으로, 내식성이 요구되는 부재에 더하여, 인성이나 의장성이 요구되는 부재로서 적합하다.

Claims

질량％로, C: 0.020％ 이하, Si: 0.05∼0.40％, Mn: 0.05∼1.00％, P: 0.040％ 이하, S: 0.030％ 이하, Al: 0.001∼0.15％, Cr: 20.0∼23.0％, Ni: 0.01∼0.80％, Cu: 0.30∼0.80％, Ti: 0.10∼0.50％, Nb: 0.010∼0.150％, Zr: 0.005∼0.150％ 및, N: 0.020％ 이하를 함유하고, 하기 (1)식을 충족하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스 강판.
Zr≤Nb≤Ti (1)
(또한, (1)식 중의 Zr, Nb 및 Ti는, 각 성분의 함유량(질량％)을 의미함)
제1항에 있어서,
추가로, 질량％로, Co: 0.01∼0.50％, Mo: 0.01∼0.30％ 및 W: 0.01∼0.50％ 중으로부터 선택한 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스 강판.
제1항 또는 제2항에 있어서,
추가로, 질량％로, V: 0.01∼0.50％, B: 0.0003∼0.0030％, Mg: 0.0005∼0.0100％, Ca: 0.0003∼0.0030％, Y: 0.001∼0.20％ 및 REM(희토류 금속): 0.001∼0.10％ 중으로부터 선택한 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스 강판.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
추가로, 질량％로, Sn: 0.001∼0.50％ 및 Sb: 0.001∼0.50％ 중으로부터 선택한 1종 또는 2종을 함유하는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스 강판.