KR20180098827A - Ferritic Stainless Steel for with Excellent Formability of Welded Zone - Google Patents

Ferritic Stainless Steel for with Excellent Formability of Welded Zone Download PDF

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KR20180098827A KR1020170025442A KR20170025442A KR20180098827A KR 20180098827 A KR20180098827 A KR 20180098827A KR 1020170025442 A KR1020170025442 A KR 1020170025442A KR 20170025442 A KR20170025442 A KR 20170025442A KR 20180098827 A KR20180098827 A KR 20180098827A
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Abstract

The present invention provides ferritic stainless steel containing, in weight percentage: 0.01% or less of C (excluding 0%); 0.1% or less of Si (excluding 0%); 0.4% or less of Mn (excluding 0%); 0.05% or less of P; 0.02% or less of S; 16 to 18% of Cr; 0.1 to 0.3% of Ni; 0.04% or less of Al (excluding 0%); 0.35% or less of Ti (excluding 0%); 0.02% or less of N (excluding 0%); the balance consisting of Fe and other inevitable impurities. In this case, the value of C + N can be controlled to be equal to or less than 0.015% and, by extension, the value of Ti/(C + N) can be controlled to be equal to or greater than 20.4. According to the present invention, by controlling the alloy elements of the ferritic stainless steel, excellent weldability and corrosion resistance can be obtained even by using the existing TIG welding method, such that high quality products can be expected by the cheap and simple TIG welding.

Description

가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강{Ferritic Stainless Steel for with Excellent Formability of Welded Zone}[0001] Ferritic stainless steel for excellent workability [0002]

본 발명은 용접부 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합금 원소량을 제어하여 TIG 용접 후에도 용접부의 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스강에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a ferritic stainless steel having excellent weldability, and more particularly, to a ferritic stainless steel excellent in workability of a welded portion after TIG welding by controlling the amount of alloying elements.

최근 자동차 배기계에 사용되는 소재는 유럽, 미주, 일본 등 각국의 높은 환경 규제에 대응하기 위해 자동차 소재의 경량화, 배기 가스의 온도 상승을 통한 연비의 향상 등을 위하여 기존에 사용되던 저합금 페라이트계 스테인리스강보다 강도, 내열성, 내식성 등이 우수한 고합금 페라이트계 스테인리스강의 수요가 증가하고 있다.In recent years, in order to meet the high environmental regulations of various countries such as Europe, the Americas, and Japan, materials used in automobile exhaust systems have been used in order to reduce the weight of automobile materials and to improve the fuel efficiency by raising the temperature of the exhaust gas. There is an increasing demand for high-alloy ferritic stainless steels superior in strength, heat resistance and corrosion resistance.

특히 17~18Cr을 기본으로 하며 안정화 원소로 Ti가 첨가된 페라이트계 스테인리스 강은 가격이 저렴하며 내식성이 우수하여 배기계의 전 부분에 적용이 가능하며 그만큼 높은 상품성을 보유하고 있다.In particular, ferritic stainless steels based on 17 ~ 18Cr and containing Ti as a stabilizing element are available in all parts of the exhaust system because they are inexpensive and have excellent corrosion resistance.

자동차 배기계는 상당히 복잡한 형상으로 성형되는 경우가 대부분이기 때문에, 강판 또는 강관에 가해지는 가공의 정도는 매우 심하다. 특히, 고주파 용접, TIG 용접, 레이저 용접 등의 방법으로 용접된 페라이트계 스테인리스 용접 강관은, 용접부에 벤딩 또는 확관과 같은 2차 가공이 적용되면 용접 금속이나 용접열영향부(HeatAffected Zone, HAZ)에 용접 균열이 발생할 수 있어 2차 가공시 나타날 수 있는 중요한 문제점으로 지적되고 있다. 이러한 현상은 가공 온도가 낮은 동절기나 가공 속도가 빠른 경우에 더욱 현저하게 발생하며, 강종에 따라발생하는 빈도나 정도가 다를 수 있다. Since the automobile exhaust system is mostly molded in a complicated shape, the degree of processing applied to the steel plate or the steel pipe is very severe. Particularly, ferritic stainless steel welded steel pipes welded by high frequency welding, TIG welding, laser welding, etc., can be welded to welded metal or heat-affected zone (HAZ) when secondary processing such as bending or expansion is applied Welding cracks can occur, which is pointed out as an important problem that may appear in the secondary processing. This phenomenon is more conspicuous when the processing temperature is low in winter or when the processing speed is high, and the frequency and degree of occurrence may vary depending on the type of steel.

다양한 페라이트 스테인리스강 중 최근 많이 사용되는 18Cr-Ti계 페라이트 스테인리스강도 여러 용접 방식에 따라 다른 특성을 보이는데, 18Cr-Ti계 페라이트 스테인리스강은 고주파 용접이나 레이저 용접으로 용접하면 용접강관의 상온 및 저온 가공성은 충분히 만족할만한 특성을 나타냈다. 하지만, TIG 용접 강관으로 제조시에는 상온은 물론 저온에서의 가공성이 현저히 저하되었다. 이는 TIG 용접법의 용접 입열량이 고주파 용접법이나 레이저 용접법에 비해 매우 높아 용접 금속의 결정립 성장이 빨라지고 용접열의 영향을 받는 비드 부분의 폭이 타용접법에 비해 약 5배 이상 넓게 형성되기 때문에 그런 것으로 판단된다.18Cr-Ti ferritic stainless steel strength among various ferritic stainless steels is different according to various welding methods. When 18Cr-Ti ferritic stainless steel is welded by high frequency welding or laser welding, the room temperature and low temperature processability of the welded steel pipe And exhibited sufficiently satisfactory characteristics. However, in TIG welded steel pipe, workability at low temperature as well as at room temperature was remarkably lowered. This is because the weld heat input of the TIG welding method is much higher than that of the high-frequency welding method or the laser welding method, so that the grain growth of the weld metal is accelerated and the width of the bead portion affected by the welding heat is about 5 times wider than the other welding method .

따라서, 이러한 18Cr-Ti 페라이트 스테인리스강을 TIG 용접방법으로 강관을 제조하고 다시 2차 가공하게 되면, 모재에 비해 가공성이 현저하게 떨어지는 용접금속부에 응력이 집중되어 균열이 발생할 수 있고 이는 심각한 부품의 결함으로 이어질 수 있어 대단히 위험하다.Therefore, when the steel tube is manufactured by the TIG welding method and then the second process is performed, the stress is concentrated on the weld metal portion, which is remarkably lower in workability than the base metal, so that cracks may occur. It can lead to defects and is very dangerous.

하지만, TIG 용접 방법은 용접 설비가 저가이며 소비 전력이 적어서 아직도 중국이나 동남아 등지에서는 주요조관 용접 방법으로 이용되고 있는 것이 현실이므로, 용접 방법을 개선하기 보다는 소재 자체를 개량할 필요성이 있다. 특히, Cr이 17중량% 이상 포함되는 고합금 페라이트 스테인리스강은 이러한 용접금속부의 가공성 저하가 더욱 현저하고 2차 가공성 확보가 저 합금 페라이트 스테인리스강에 비해 어려우므로 현재에는 고주파 용접이나 레이저 용접으로 적용되는 경우가 많고 제조 비용의 상승을 피할 수 없는 실정이다.However, since TIG welding method is inexpensive and low in power consumption and is still used as a main welding method in China and Southeast Asia, there is a need to improve the material itself rather than improving the welding method. In particular, high alloy ferritic stainless steels containing not less than 17% by weight of Cr are more susceptible to degradation in the workability of such weld metal parts and are more difficult to secure in secondary workability than low alloy ferritic stainless steels. There are many cases and an increase in manufacturing cost can not be avoided.

종래에도 고합금 페라이트 스테인리스강관의 가공성을 확보하기 위한 다양한 연구와 노력이 나타난 바 있다. 일례로, 용접금속 응고결정립을 미세화시키는 방법으로 TIG 용접부 가공성을 확보하는 종래 기술에서는 안정화 원소인 Ti, Nb 등을 첨가하고 응고결정립 핵 생성 site를 확보하기 위한 산화물 생성 원소 Mg, Ca, Zr 등을 첨가하거나, 용접 중 전자기 교반 등의 작용을 통하여 용접부 가공성을 확보하는 기술을 제공하였다. 또한, 다른 예로는 개재물을 이용한 응고조직 미세화 기술로 TiN이나 산화물을 이용하는 방법 등이 나타난 바 있다.Conventionally, various researches and efforts have been made to secure the processability of high-alloy ferritic stainless steel pipes. For example, in the conventional art for securing the processability of the TIG welded portion by refining the weld metal solidification crystal grains, Ti, Nb, etc. as stabilizing elements are added and oxide generating elements Mg, Ca, Zr and the like for securing the solidification nucleus nucleation site Or a technique of securing the workability of the welded part through an action of electromagnetic stirring or the like during welding is provided. Another example is a method of using TiN or an oxide as a technique of refining the solidification structure using an inclusion.

하지만, TiN을 용탕 중에 정출하여 강재 주편의 응고조직을 미세화하는 것은 용접과 같이 용탕의 온도 제어가곤란한 경우에는 적용이 어려운 문제가 있으며, 다량의 Ti 및 TiN은 강의 인성을 손상시키기 때문에 페라이트계 스테인리스강의 취성 균열 측면에서 바람직하지 않다는 문제점이 있다.However, when the temperature of the molten metal is difficult to control, it is difficult to apply TiN to the molten metal to refine the solidification structure of the steel casting. However, since a large amount of Ti and TiN impairs the toughness of the steel, There is a problem in that it is not preferable from the viewpoint of brittle fracture of the steel.

또한, Mg, Y, Ca 등의 산화물 생성 원소를 첨가하는 경우, 산화 반응성이 우수한 Mg, Y, Ca 등의 특성상 회수율예측이 곤란하여 제품의 품질 편차가 자주 발생할 수 있고, 조대한 산화개재물이 형성될 수 있어 표면품질이나내식성 면에서 좋지 않을 수 있다는 문제점이 여전히 존재하였다.Further, when an oxide-forming element such as Mg, Y or Ca is added, it is difficult to predict the recovery rate due to the characteristics of Mg, Y, Ca and the like, which are excellent in oxidation reactivity, There is still a problem that the surface quality and corrosion resistance may not be good.

본 발명은 이러한 종래 기술들의 문제점을 해결하여, 고합금 페라이트계 스테인리스강의 용접부 물성을 향상시키기 위하여, 강재 내에서 가공경화를 일으키는 주요원소의 성분 범위들만을 집중 관리하여 강재의 가공성과 내식성을 기본적으로 확보함은 물론 TIG 용접부의 저온 가공성도 개선하여 TIG 용접시 용접부의 가공성을 향상시킬 수 있는 우수한 페라이트 스테인리스강을 제공하고자 한다.The present invention solves the problems of the prior arts, and in order to improve the physical properties of the welded parts of high alloy ferritic stainless steels, the present invention focuses mainly on the constituent ranges of the main elements causing work hardening in the steel, The present invention provides a ferritic stainless steel which can improve the workability of the welded portion during TIG welding by improving the low temperature processability of the TIG welded portion.

본 발명은, 중량%로, C: 0.01% 이하 (0%는 제외), Si: 0.1% 이하(0%는 제외), Mn:0.4% 이하(0%는 제외), P:0.05%이하, S: 0.02% 이하, Cr: 16~18%, Ni: 0.1~0.3% , Al: 0.04% 이하(0%는 제외), Ti: 0.35% 이하(0%는 제외), N: 0.02% 이하(0%는 제외), 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 페라이트계 스테인리스강을 제공한다. 이 경우, C+N값을 0.015% 이하로 제어할 수 있으며, 나아가 Ti/(C+N)값을 20.4 이상으로 제어할 수있다. 본 발명의 페라이트계 스테인리스강은 DBTT가 -60℃ 이하이며, -20℃의 충격 에너지 값이 17J 이상일 수있다.The steel sheet according to the present invention is characterized by containing, by weight%, C: not more than 0.01% (excluding 0%), Si: not more than 0.1% (excluding 0%), Mn: not more than 0.4% S: not more than 0.02%, Cr: 16 to 18%, Ni: 0.1 to 0.3%, Al: not more than 0.04% (excluding 0%), Ti: not more than 0.35% 0% is excluded), the balance Fe and other unavoidable impurities. In this case, the C + N value can be controlled to 0.015% or less, and furthermore, the Ti / (C + N) value can be controlled to 20.4 or more. The ferritic stainless steel of the present invention may have an DBTT of -60 캜 or less and an impact energy value of -20 캜 of 17 J or more.

본 발명에 의하면 페라이트계 스테인리스강의 합금원소를 제어함으로써 기존의 [0015] TIG 용접 방식을 사용해도 우수한 용접부 가공성 및 내식성을 얻을 수 있어 저렴하고 간단한 TIG 용접으로 높은 품질의 제품을 기대할 수있다.According to the present invention, by controlling the alloying element of the ferritic stainless steel, superior weldability and corrosion resistance can be obtained even when the conventional TIG welding method is used, so that a high quality product can be expected by an inexpensive and simple TIG welding.

본 발명자들은 고합금 페라이트계 스테인리스강을 TIG 용접 방법으로 용접한 경우, 용접부의 저온 가공성에 미치는 각종 합금 원소의 첨가효과를 통계적 방법 (Correlation/Regression)으로 조사하였다. 그 결과, C, N,C+N, Ti/(C+N) 이외에도 Si이 주요 인자로 작용한다는 결과를 얻었다.The present inventors investigated the effect of addition of various alloying elements on the low-temperature processability of a welded portion by a statistical method (Correlation / Regression) when a high alloy ferritic stainless steel was welded by the TIG welding method. As a result, it was found that Si acts as a main factor in addition to C, N, C + N and Ti / (C + N).

특히, Si의 첨가 범위를 정밀하게 제어하면 용접부 경화도가 감소하며 다량의 산화물 생성원소를 첨가하지 않아도 강재의 가공성 개선은 물론 용접부의 저온가공성도 현저하게 향상시킬 수 있다.Particularly, if the range of Si addition is controlled precisely, the degree of hardening of the weld portion is reduced, and the workability of the steel can be improved and the low-temperature processability of the weld portion can be remarkably improved without addition of a large amount of oxide-generating element.

이하 본 발명의 페라이트계 스테인리스강을 구성하는 성분계에 관하여 보다 상세히 설명한다. 단, 이하 성분계의 %는 중량%를 의미한다.Hereinafter, a component system constituting the ferritic stainless steel of the present invention will be described in more detail. However,% of the following components means% by weight.

C: 0.01% 이하 (0%는 제외) C는 강의 강도를 증가시키는 원소이지만, 강도 증가에 따라 연성 및 가공성이 감소할 수 있기 때문에, 본 발명에서는 용접부 가공성을 충분히 확보하기 위하여 C는 0.01% 이하, 바람직하게는 0.005% 이하로 첨가한다.C: not more than 0.01% (excluding 0%) C is an element that increases the strength of steel, but ductility and workability may decrease with increasing strength. In the present invention, C is not more than 0.01% , Preferably 0.005% or less.

Si: 0.1% 이하(0%는 제외)Si: 0.1% or less (excluding 0%)

Si는 용강 상태에서 탈산제로서 작용하는 원소로서 제강 과정에서 필요한 원소이며 용접 시 아크 안정성을 높이는 역할을 하고, 유동성을 향상시켜 스패터(spatter) 발생량을 제어하는 기능을 갖는다. Si의 첨가량이 높아도열간 가공성에 문제는 없지만, 고용강화 현상에 의해 경도가 상승할 수 있어 냉간 가공성 측면에서는 좋지 않으므로 Si의 상한은 0.1%로 한정한다. 또한, 용접부의 가공성을 충분히 보증하고 용접부 유동성 저하에 의한 용입특성의 저하를 막기 위해서 그 하한은 0.05%로 제한할 수 있다. Si is an element that acts as a deoxidizing agent in the molten steel and is an element necessary for steelmaking. It plays a role of improving arc stability during welding and has a function of controlling the amount of spatter by improving fluidity. Even if the amount of Si added is high, there is no problem in hot workability, but the hardness can be increased due to the solubility enhancement phenomenon, which is not preferable from the viewpoint of the cold workability, so the upper limit of Si is limited to 0.1%. Further, the lower limit may be limited to 0.05% in order to sufficiently guarantee the workability of the welded portion and to prevent the drop in the weldability due to the lowered fluidity of the welded portion.

Mn:0.4% 이하(0%는 제외) Mn: 0.4% or less (excluding 0%)

Mn은 강도의 향상에 필요하나, 본 발명에서는 MnS를 형성하여 내공식성에 좋지 않은 영향을 미칠 수 있는 원소로서 0.4% 이하로 한정하여 첨가한다 Mn is necessary for the improvement of the strength. However, in the present invention, MnS is formed and added in an amount limited to 0.4% or less as an element capable of adversely affecting the pitting resistance

P: 0.05%이하 P: not more than 0.05%

P는 강도를 증가시키는 기능을 나타내지만, 일반적으로 가공성을 저하시키기 때문에 불순물로 처리되는 경우가대부분이며 가능한 저감시키는 것이 바람직하다. 하지만, 공정 단계에서 P를 극도로 저감하는 것은 정련비용이나 생산성 측면에서 좋지 않기 때문에 0.05% 이하, 바람직하게는 0.025% 이하로 제한한다. P exhibits a function of increasing the strength, but in general, the workability is deteriorated, so that it is mostly processed as an impurity, and it is preferable to reduce it as much as possible. However, since extremely low P is not preferable in view of refining costs and productivity, it is limited to 0.05% or less, preferably 0.025% or less.

S: 0.02% 이하S: not more than 0.02%

S는 강 중에 개재물로서 존재하고, 내식성을 저하시키는 불순물 원소로서 내식성 관점에서는 최대한 낮추는 것이 바람직하지만, S를 극도로 낮추는 것은 비용이나 시간 면에서 좋지 않으므로 0.02% 이하, 바람직하게는 0.003% 이하로 제어한다.S is present as an inclusion in the steel and is an impurity element which lowers the corrosion resistance. However, it is preferable to lower the S as much as possible from the viewpoint of corrosion resistance. However, since the S is extremely poor in terms of cost and time, do.

Cr: 16~18%Cr: 16 to 18%

Cr은 스테인리스강에서 내식성 향상을 위해 반드시 첨가되어야 하는 합금원소로서, Cr의 함량이 낮으면 충분한내식성을 얻기 곤란하므로 본 발명에서는 16% 이상을 첨가한다. 하지만, 18%를 초과하여 지나치게 과다한 Cr이첨가되면 내식성은 향상이 되나 강도가 너무 높아지고 이에 따라 연신율이나 충격 특성이 급격하게 저하될 수있으므로 Cr은 16~18% 수준에서 제어한다.Cr is an alloying element which must be added to improve corrosion resistance in stainless steel. It is difficult to obtain sufficient corrosion resistance when the Cr content is low, so in the present invention, at least 16% is added. However, when Cr exceeding 18% is added excessively, corrosion resistance is improved but Cr is controlled at a level of 16 ~ 18% because the strength becomes too high and thus the elongation and impact characteristics may be abruptly lowered.

Ni: 0.1~0.3% Ni: 0.1 to 0.3%

Ni은 오스테나이트 안정화 원소로 작용한다. 즉, 조직 내의 오스테나이트 분율을 일정 범위로 조절하기 때문에적정량의 Ni을 첨가하는 것이 필요하며, 인성의 향상에도 영향을 미치기 때문에 본 발명에서는 0.1% 이상을 첨가한다. 하지만, 0.3%를 초과하여 과다하게 포함되면 강을 경화시키고 이로 인하여 가공성이 저하되어 배기계에 사용되는 복잡한 장치의 성형이 곤란해질 수 있다. 따라서, Ni는 0.1~0.3%로 첨가한다.Ni acts as an austenite stabilizing element. That is, it is necessary to add an appropriate amount of Ni because it controls the austenite fraction in the tissue to a certain range, and it also affects the improvement of toughness. Therefore, in the present invention, 0.1% or more is added. However, when it is over 0.3%, the steel is hardened and the workability is lowered, so that it becomes difficult to form a complicated device used in the exhaust system. Therefore, Ni is added in an amount of 0.1 to 0.3%.

Al: 0.04% 이하(0%는 제외)Al: 0.04% or less (excluding 0%)

Al은 Si와 마찬가지로 용강에서 탈산제로 기능하는 원소로 제강 과정에서 유용하게 작용한다. 하지만, Al이 지나치게 과량 첨가되면 스테인리스강의 표면 결함을 초래하여 상품성이 저하될 수 있으므로 Al은 0.04% 이하로첨가한다.Al, like Si, is an element that acts as a deoxidizer in molten steel and is useful in the steelmaking process. However, when Al is added in an excessively large amount, Al may be added in an amount of 0.04% or less because surface defects of the stainless steel may be caused and the merchantability may be deteriorated.

Ti: 0.35% 이하(0%는 제외)Ti: 0.35% or less (excluding 0%)

Ti는 강도와 내식성을 위하여 첨가되는 합금 원소로서 본 발명에서는 0.35% 이하를 첨가한다. Ti의 첨가량이0.35%를 초과하여 너무 높게 첨가되면 제강성 개재물이 증가하여 스켑(scab)과 같은 표면결함이 많이 발생할 수있고, 연주시 노즐 막힘 현상이 발생할 수 있다. 또한, 고용 Ti의 증가로 연신율 및 저온 충격 특성이 저하될수 있다. 반면, C+N의 함량 대비 Ti 첨가량이 너무 낮아 Ti/(C+N)비가 낮아지면 입계 부식이 발생하여 내식성에좋지 않으므로, 본 발명에서는 Ti 첨가량을 0.35% 이하로 한정하며, Ti/(C+N)비를 일정수준 이상으로 관리한다.Ti is an alloying element added for strength and corrosion resistance, and in the present invention, 0.35% or less is added. If Ti is added in an amount exceeding 0.35%, too much inclusions are liable to cause surface defects such as scabs, and nozzle clogging may occur during performance. In addition, the elongation and the low-temperature impact characteristics may be lowered by increasing the solid solution Ti. On the other hand, since the amount of Ti added to the content of C + N is so low that the Ti / (C + N) ratio is low, intergranular corrosion occurs, which is not good for corrosion resistance. Therefore, Ti content is limited to 0.35% + N) to a certain level or more.

N: 0.02% 이하(0%는 제외)N: 0.02% or less (excluding 0%)

N은 C와 마찬가지로 강의 강도를 높이는 역할을 하지만, 연성 및 가공성을 저하시킬 수 있어, 본 발명에서는 가능한 저감시킨다. 특히, 충분한 용접부 가공성을 확보하기 위해서 N은 0.02% 이하, 바람직하게는 0.007% 이하로포함된다.N, like C, plays a role of increasing the strength of the steel, but it can lower ductility and workability and is reduced as much as possible in the present invention. Particularly, N is 0.02% or less, preferably 0.007% or less, in order to ensure sufficient weldability.

C+N: 0.015% 이하C + N: 0.015% or less

본 발명은 페라이트계 스테인리스강의 TIG 용접시 용접부의 가공성을 보증하기 위한 것으로, C+N의 합계가0.015%를 초과하면 강도가 증가하므로 충분한 가공성이 나타나기 어렵다. 따라서, C+N의 합은 0.015% 이하, 바람직하게는 0.01% 이하로 한정할 수 있다.The present invention is intended to ensure workability of a welded portion in TIG welding of a ferritic stainless steel. When the total of C + N exceeds 0.015%, the strength is increased, so that sufficient workability is hardly exhibited. Therefore, the sum of C + N can be limited to 0.015% or less, preferably 0.01% or less.

Ti/(C+N)≥20.4Ti / (C + N) > = 20.4

Ti는 용접부 입계 부식 저항성 및 용접부 저온 가공성과 관련된 합금 원소인 바, 본 발명에서는 Ti와 C+N 사이에 존재하는 관계를 실험적으로 측정하여, 충분한 용접부 입계 부식 저항성 및 용접부 저온 가공성을 얻기 위해Ti/(C+N)≥20.4로 조절한다.In the present invention, the relationship between Ti and C + N is experimentally measured. In order to obtain sufficient corrosion resistance at the welded portion and low-temperature processability of the welded portion, Ti is used as a Ti / (C + N) > = 20.4.

이어서, 각 강재에 대하여 연성취성 천이온도(DBTT), -20℃에서의 충격 에너지, 모재의 연신율 및 용접부 가공성을 각각 측정하여 하기 표 2에 그 결과를 나타내었다. 참고로, 용접부 가공성을 실험하기 위한 TIG 용접은 DCtype 용접기(최대용접전류 350A)를 사용하였으며, 비드 온 플레이트(bead on plate)로 실시하였다. 용접조건은용접전류 90~110A, 용접속도 0.3m/min, 텅스텐 전극경: 2.4mm, 전극선단각 : 60°, Arc length 1.5mm 및 보호가스로 Ar (15l/min)을 사용하였다.Subsequently, the ductile brittle transition temperature (DBTT), the impact energy at -20 DEG C, the elongation of the base material and the workability of the welded part were measured for each steel material, and the results are shown in Table 2 below. For reference, TIG welding was performed using a DCtype welder (maximum welding current: 350 A) to test the workability of the welded part, using a bead on plate. Welding conditions were: welding current of 90 ~ 110A, welding speed of 0.3m / min, tungsten electrode diameter of 2.4mm, electrode tip angle of 60 °, arc length of 1.5mm and protective gas of Ar (15l / min).

상관성 분석의 결과, DBTT는 아래와 같이 Si, C+N, Si 및 Ti/C+N의 변화에 따라 통계적으로 의미를 가지며 차이를 나타내며, 특히 Si의 함량과 밀접한 상관 관계를 나타냈다. 단, 하기 식에서 P값은 각 독립변수들(합금원소)이 종속변수(DBTT)의 변화에 영향을 주는 인자 (유의인자)인가를 나타내는 수치로서, 0.05이하이면 통계적으로 의미가 있으며, 수정상관계수는 유의한 독립변수로 조합한 회귀식이 실제 값을 설명하여 참일 확률을 나타내는 값으로서 클수록 회귀식이 참에 가깝다고 할 수 있다.As a result of correlation analysis, DBTT showed statistical significance and difference with the change of Si, C + N, Si and Ti / C + N as follows. In the following equation, the P value is a value indicating whether each independent variable (alloying element) is a factor (a significant factor) affecting the change of the dependent variable (DBTT). If the value is less than 0.05, the P value is statistically significant. The regression equation can be said to be closer to true if the regression equation combined with a significant independent variable explains the actual value and the larger the value representing the probability of true.

(단, 수정상관계수 (R2adj.) 95.3 및 P=0.005)(Provided that the corrected correlation coefficient R2adj. 95.3 and P = 0.005)

(단, 수정상관계수(R2 adj.) 85.2 및 P=0.027)(Provided that the corrected correlation coefficient (R2 adj.) 85.2 and P = 0.027)

(단, 수정상관계수(R2 adj.) 84 및 P=0.03)(Provided that the corrected correlation coefficient (R2 adj.) 84 and P = 0.03)

DBTT 및 -20℃의 저온 충격 에너지는 모재의 합금 성분 특히, Si 및 C+N의 값이 낮을수록 우수하게 나타났으며, 모재의 연신율 역시 향상되었다. 특히 본 발명의 조건을 만족하는 DThe low temperature impact energy of DBTT and -20 ℃ showed that the lower the Si and C + N values were, the better the elongation of base metal was. Particularly, D

및 F를 사용한 발명강 1 및 2는 Si의 첨가량은 물론 C+N 및 Ti/(C+N)을 각각 0.09%이하, 0.0135%이하 및 20.7이상으로 제어하였는 바, -60℃ 이하의 DBTT를 나타냈으며, -20℃ 충격에너지가 17.7J 이상이었고 모재의 연신율이 33% 이상으로 우수하였다.And F were controlled to 0.09% or less, 0.0135% or less and 20.7 or more, respectively, in addition to the addition amounts of Si, C + N and Ti / (C + N) The impact energy at -20 ℃ was more than 17.7J and the elongation rate of the base material was excellent at 33% or more.

용접부 결정립의 크기는 용접부 단면을 샌드 페이퍼 및 연마제를 사용하여 연마하고, Nital용액으로 전해 에칭한 후 광학현미경으로 관찰하였다. 용접부의 경도 분포는 마이크로비커스 경도기를 이용하였고, 하중 200g 및 유지시간 10sec으로 하여 0.2mm 간격으로 측정하였다. 나아가, 용접부의 연신율을 측정은 기존 JIS 15호 시험편을 이용하여, 용접부의 연신율을 측정하기 위하여 용접부 양쪽에 2mm깊이의 notch 가공을 하여 10mm/min 속도로측정하였다.The size of the grain of the welded part was obtained by polishing the cross section of the welded part using sandpaper and abrasive, electrolytically etching with Nital solution, and observing with an optical microscope. The hardness distribution of the welds was measured using a micro Vickers hardness tester with a load of 200 g and a holding time of 10 sec at intervals of 0.2 mm. Further, the elongation of the welded portion was measured using a conventional JIS No. 15 test piece at a rate of 10 mm / min by performing notch at a depth of 2 mm on both sides of the welded portion in order to measure the elongation of the welded portion.

일반적으로 용접부는 용접열의 입열에 의하여 결정립의 크기가 조대화되고 그로 인하여 용접부 경화도의 증가및 가공성의 열화가 나타나게 된다. 하지만, 본 발명과 같이 Si 및 C+N함량을 낮게 제어한 경우, 상기 표 3에서볼 수 있듯이 용접부의 결정립 크기가 다소 커도 용접부의 경화도가 감소하며, 용접부 연신율도 증가하여 용접부 결정립 크기에 큰 영향없이 용접부 특성을 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.Generally, the size of the grain is coarsened due to the heat input from the welding heat, thereby increasing the degree of hardening of the weld and deteriorating the workability. However, when the content of Si and C + N is controlled to be low as in the present invention, as shown in Table 3, even if the grain size of the welded portion is somewhat large, the degree of hardening of the welded portion is decreased and the elongation rate of the welded portion is increased. It can be seen that the characteristics of the welded portion can be improved.

Claims (1)

중량%로, C: 0.01% 이하 (0%는 제외), Si: 0.1% 이하(0%는 제외), Mn:0.4% 이하(0%는 제외), P: 0.05%이하, S:0.02% 이하, Cr: 16~18%, Ni: 0.1~0.3% , Al: 0.04% 이하(0%는 제외), Ti: 0.35% 이하(0%는 제외), N: 0.02%이하(0%는 제외), 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강.
청구항 2
제1항에 있어서, 상기 C 및 상기 N은 C+N값이 0.015% 이하임을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강.
청구항 3
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 Ti, 상기 C 및 상기 N은 Ti/(C+N)값이 20.4 이상임을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스강.
C: not more than 0.01% (excluding 0%), Si: not more than 0.1% (excluding 0%), Mn: not more than 0.4% (excluding 0%), P: not more than 0.05%, S: not more than 0.02% Ti: not more than 0.35% (excluding 0%), N: not more than 0.02% (excluding 0%), Ti: not more than 0.03% ), The balance Fe, and other unavoidable impurities.
Claim 2
The ferritic stainless steel according to claim 1, wherein C and N have a C + N value of 0.015% or less.
Claim 3
3. The ferritic stainless steel according to claim 1 or 2, wherein the Ti, C and N have a Ti / (C + N) value of 20.4 or more.
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