KR20180114240A

KR20180114240A - 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20180114240A
Application number: KR1020187029065A
Authority: KR
Inventors: 마사타카 요시노; 히로키 오타; 아야코 타; 유키히로 마츠바라; 아키토 미즈타니; 미츠유키 후지사와
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2014-01-08
Filing date: 2015-01-07
Publication date: 2018-10-17
Also published as: JPWO2015105046A1; CN105874092A; TWI530571B; TW201529866A; JP5987996B2; KR20160105869A; WO2015105046A1

Abstract

충분한 내식성 및 우수한 성형성을 갖는 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 페라이트계 스테인리스강은 질량%로, C: 0.005∼0.05%, Si: 0.02∼0.50%, Mn: 0.05∼1.0%, P: 0.04%이하, S: 0.01%이하, Cr: 15.5∼18.0%, Al: 0.001∼0.10%, N: 0.01∼0.06%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, El≥25%, 평균 r값≥0.70 또한 ｜Δr｜≤0.20이다.

Description

페라이트계 스테인리스강 및 그 제조 방법{FERRITIC STAINLESS STEEL AND METHOD FOR PRODUCING SAME}

본 발명은 성형성이 우수한 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

페라이트계 스테인리스강 중에서도, 일본 공업 규격 JIS G 4305에 규정된 SUS430(16∼18mass% Cr)은 저렴하고 내식성이 우수하기 때문에, 건재, 수송기기, 가전제품, 주방 기구, 자동차 부품 등의 다양한 용도에 사용되고 있으며, 그 적용 범위는 근래 더욱 확대되고 있다. 이들 용도에 적용하기 위해서는 내식성뿐만 아니라, 소정의 형상으로 가공할 수 있는 충분한 성형성(신장이 크고(이하, 신장이 큰 것을 연성이 있다고 하기도 함), 평균 랭크포드값(이하, 평균 r값으로 하기도 함)이 크고, r값의 면내 이방성의 절대값(이하, ｜Δr｜로 하기도 함)이 작음)이 요구된다.

상기에 대해, 특허문헌 1에서는 질량%로, C: 0.02∼0.06%, Si: 1.0%이하, Mn: 1.0%이하, P: 0.05%이하, S: 0.01%이하, Al: 0.005%이하, Ti: 0.005%이하, Cr: 11∼30%, Ni: 0.7%이하를 포함하고, 또한 0.06≤(C＋N)≤0.12, 1≤N/C 및 1.5×10^-3≤(V×N)≤1.5×10^-2(C, N, V는 각각 각 원소의 질량%를 나타냄)를 만족시키는 것을 특징으로 하는 성형성 및 내리징 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스강이 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1에서는 이방성에 대해서는 일절 언급되어 있지 않다. 또, 열간 압연 후에 소위 상자 소둔(예를 들면, 860℃에서 8시간의 소둔)을 실행할 필요가 있다. 이러한 상자 소둔은 가열이나 냉각의 과정을 포함시키면 일주일 정도 걸리며, 생산성이 낮다.

한편, 특허문헌 2에서는 질량%로, C: 0.01∼0.10%, Si: 0.05∼0.50%, Mn: 0.05∼1.00%, Ni: 0.01∼0.50%, Cr: 10∼20%, Mo: 0.005∼0.50%, Cu: 0.01∼0.50%, V: 0.001∼0.50%, Ti: 0.001∼0.50%, Al: 0.01∼0.20%, Nb: 0.001∼0.50%, N: 0.005∼0.050% 및 B: 0.00010∼0.00500%를 함유한 강을 열간 압연 후, 상형로 혹은 AP라인(annealing and pickling line)의 연속로를 이용해서 페라이트 단상 온도역에서 열연판 소둔을 실행하고, 또한 냉간 압연 및 마무리 소둔을 실행하는 것을 특징으로 한 가공성과 표면 성상이 우수한 페라이트계 스테인리스강이 개시되어 있다. 그러나, 상형로를 이용한 경우에는 상기의 특허문헌 1과 마찬가지로 생산성이 낮다고 하는 문제가 있다. 또, 신장에 관해서는 일절 언급되어 있지 않지만, 열연판 소둔을 연속 소둔로에서 페라이트 단상 온도역에서 실행한 경우, 소둔 온도가 낮기 때문에 재결정이 불충분하게 되고, 페라이트 단상 온도역에서 상자 소둔을 실행한 경우에 비해 신장이 저하한다. 또, 일반적으로 특허문헌 2와 같은 페라이트계 스테인리스강은 주조 혹은 열연시에 유사한 결정 방위를 갖는 결정립군(콜로니)이 생성하고,｜Δr｜가 커지는 문제가 있다.

특허문헌 1: 일본국 특허공보 제3584881호(재공표 WO00/60134호) 특허문헌 2: 일본국 특허공보 제3581801호 공보(일본국 특허공개공보 제2001-3134호)

본 발명은 이러한 과제를 해결하고, 충분한 내식성 및 우수한 성형성을 갖는 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명에 있어서, 충분한 내식성은 표면을 #600 에멀리 페이퍼에 의해 연마 마무리한 후에 단면부를 시일한 강판에 JIS H 8502에 규정된 염수 분무 사이클 시험((염수 분무(35℃, 5질량% NaCl, 분무 2h)→건조(60℃, 상대 습도 40%, 4h)→습윤(50℃, 상대 습도≥95%, 2h))을 1사이클로 하는 시험)을 8사이클 실행한 경우의 강판 표면에 있어서의 발청 면적율(=발청 면적/강판 전체면적×100[%])이 25%이하인 것을 의미한다.

또, 우수한 성형성은 JIS Z2241에 준거한 인장 시험에 있어서의 파단 신장(El)이 25%이상, JIS Z2241에 준거한 인장 시험에 있어서 15%의 왜곡을 부여했을 때의 하기 (1)식에 의해 산출되는 평균 랭크포드값(이하, 평균 r값으로 함)이 0.70이상, 하기 (2)식에 의해 산출되는 r값의 면내 이방성(이하, Δr로 함)의 절대값(｜Δr｜)이 0.20이하인 것을 의미한다.

평균 r값=(r_L＋2×r_D＋r_C)/4 (1)

Δr=(r_L-2×r_D＋r_C)/2 (2)

*여기서, r_L은 압연 방향에 평행한 방향으로 인장 시험했을 때의 r값, r_D는 압연 방향에 대해 45°의 방향으로 인장 시험했을 때의 r값, r_C는 압연 방향과 직각 방향으로 인장 시험했을 때의 r값이다.

과제를 해결하기 위해 검토한 결과, 적절한 성분의 페라이트계 스테인리스강에 대해 열간 압연 후의 강판을 냉간 압연하기 전에, 페라이트상과 오스테나이트상의 2상으로 되는 온도역에서 소둔을 실행하는 것에 의해, 충분한 내식성을 갖고, 성형성이 우수한 페라이트계 스테인리스강이 얻어지는 것을 찾아내었다.

본 발명은 이상의 지견에 의거하여 이루어진 것이며, 이하를 요지로 하는 것이다.

[1] 질량%로, C: 0.005∼0.05%, Si: 0.02∼0.50%, Mn: 0.05∼1.0%, P: 0.04%이하, S: 0.01%이하, Cr: 15.5∼18.0%, Al: 0.001∼0.10%, N: 0.01∼0.06%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, El≥25%, 평균 r값≥0.70 또한 ｜Δr｜≤0.20인 페라이트계 스테인리스강.

[2] 질량%로, C: 0.01∼0.05%, Si: 0.02∼0.50%, Mn: 0.2∼1.0%, P: 0.04%이하, S: 0.01%이하, Cr: 16.0∼18.0%, Al: 0.001∼0.10%, N: 0.01∼0.06%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, El≥25%, 평균 r값≥0.70 또한 ｜Δr｜≤0.20인 페라이트계 스테인리스강.

[3] 질량%로, Cu:0.1∼1.0%, Ni: 0.1∼1.0%, Mo: 0.1∼0.5%, Co: 0.01∼0.5% 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 더 포함하는 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 페라이트계 스테인리스강.

[4] 질량%로, V: 0.01∼0.25%, Ti: 0.001∼0.10%, Nb: 0.001∼0.10%, Mg: 0.0002∼0.0050%, B: 0.0002∼0.0050%, REM: 0.01∼0.10% 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 더 포함하는 상기 [1]∼[3] 중의 어느 하나에 기재된 페라이트계 스테인리스강.

[5] 상기 [1] 내지 [4] 중의 어느 하나에 기재된 조성을 갖는 강 슬래브에 대해, 열간 압연을 실시하고, 다음에 900∼1000℃의 온도 범위에서 5초∼15분간 유지하는 소둔을 실행하여 열연 소둔판으로 하고, 다음에 냉간 압연을 실시한 후, 800∼950℃의 온도 범위에서 5초∼5분간 유지하는 냉연판 소둔을 실행하는 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법.

또한, 본 명세서에 있어서, 강의 성분을 나타내는 %는 모두 질량%이다.

본 발명에 따르면, 충분한 내식성 및 우수한 성형성을 갖는 페라이트계 스테인리스강이 얻어진다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 페라이트계 스테인리스강은 프레스 가공으로 건재 부품, 가전 제품의 부품, 주방 기구, 자동차 부품 등의 다양한 용도에 사용되는 것을 목적으로 하고 있다. 이들 용도에 적용하기 위해서는 충분한 성형성(신장 및 평균 r값이 크고, ｜Δr｜이 작은 것)이 요구된다.

예를 들면, 돌출 성형되는 구형의 환기구 후드의 경우, 신장 특성이 부족하면 성형시에 무엇보다도 신장이 열위(劣位)한 방향으로 네킹이나 파단이 생겨 성형할 수 없다. 또, 성형 후의 돌출부의 판 두께가 성형 전의 강판의 방향에 따라 크게 다른 것에 기인한 제품 외관의 악화가 생기는 경우가 있다. 혹은 드로잉 가공 등에 의해 제조되는 대형 냄비는 평균 r값이 낮은 경우에는 네킹이나 파단이 생기고, 소정의 제품 형상으로 성형할 수 없다. 냄비의 몸통 부분의 판 두께가 장소에 따라 크게 달라 전열 특성상의 문제점이 생기는 경우가 있다. 혹은 드로잉 가공에 의한 성형을 실행하는 경우, ｜Δr｜이 크면 성형 후의 귀가 커지고, 성형 후의 트리밍 공정의 추가에 의한 제조 코스트의 증가 및 잘라 버리는 강판의 양이 커지는 것에 의한 제품 수율의 저하가 생긴다. 이와 같이, 신장 및 평균 r값이 크고,｜Δr｜이 작은 것이 요망되고 있다. 그러나, 통상은 평균 r값이 커지면 ｜Δr｜도 커져 버린다. 그래서, 발명자들은 건재, 수송기기, 가전 제품, 주방 기기, 자동차 부품 등의 다양한 용도에 이용되는 프레스 성형 가공품을 예의 조사하고, El≥25%, 평균 r값≥0.70, 또한 ｜Δr｜≤0.20을 동시에 만족시키면, 많은 가공품을 프레스 성형할 수 있는 것을 찾아내었다.

페라이트계 스테인리스강 중에서도, 일본 공업 규격 JIS G 4305에 규정된 SUS430LX(16mass% Cr-0.15mass% Ti 혹은 16mass% Cr-0.4mass% Nb), SUS436L(18mass% Cr-1.0mass% Mo-0.25mass% Ti) 등은 다량의 Ti나 Nb를 함유하고, 신장(El) 및 평균 r값이 우수한 성형성을 가지며, 많은 용도에 사용되고 있다. 그러나, 이들 강종은 다량의 Ti나 Nb를 함유하기 때문에 원료 코스트와 제조 코스트가 높고, 가격이 높은 문제가 있다. 한편, 페라이트계 스테인리스강 중에서 가장 많이 생산되고 있는 SUS430(16mass%)은 다량의 Ti나 Nb를 함유하고 있지 않으므로, SUS430LX나 SUS436L보다 저렴하지만, 성형성이 SUS430LX나 SUS436L보다 뒤떨어진다. 그 때문에, 성형성을 향상시킨 SUS430가 요구되고 있었다.

그래서, 발명자들은 다량의 Ti나 Nb를 함유하지 않은 SUS430(16mass%)계의 성분으로 El≥25%, 평균 r값≥0.70,｜Δr｜≤0.20을 만족시키는 페라이트계 스테인리스강을 얻는 방법을 예의 검토하였다. 또, 열간 압연 후의 페라이트계 스테인리스 강판을 냉간 압연하기 전에 소둔(이하, 열연판 소둔이라 함)하는 방법에는 상자 소둔(일괄 소둔)과 연속 소둔이 있지만, 장시간을 필요로 하여 생산성이 낮은 상자 소둔이 아닌, 생산성이 높은 연속 소둔에 의해 소정의 성형성을 얻는 것을 검토하였다.

연속 소둔로를 이용한 종래 기술에 있어서의 과제는 열연판 소둔을 페라이트 단상 온도역에서 실행하고 있기 때문에 충분한 재결정이 생기지 않고, 충분한 신장이 얻어지지 않는 동시에, 콜로니가 냉연판 소둔 후까지 잔존하기 때문에 ｜Δr｜이 큰 것이었다. 그래서, 발명자들은 열연판 소둔을 페라이트상과 오스테나이트상의 2상역에서 실행한 후에, 상법으로 냉간 압연 및 냉연판 소둔을 실행하고, 최종적으로 재차 페라이트 단상 조직으로 하는 것을 고안하였다. 즉, 열연판 소둔을 페라이트 단상 온도역보다 고온의 페라이트상과 오스테나이트의 2상역에서 실행하는 것에 의해, 페라이트상의 재결정이 촉진되기 때문에, 열간 압연에 의해서 가공 왜곡이 도입된 페라이트 결정립이 냉연판 소둔 후까지 잔존하는 것이 회피되고, 냉연판 소둔 후의 신장이 향상한다. 또, 열연판 소둔으로 페라이트상으로부터 오스테나이트상이 생성될 때에, 오스테나이트상이 소둔 전의 페라이트상과는 다른 결정 방위를 갖고 생성되기 때문에, 페라이트상의 콜로니가 효과적으로 파괴된다. 그 때문에, 냉간 압연 및 냉연판 소둔을 실행한 후의 냉연 소둔판의 금속 조직에서는 r값을 향상시키는 γ-섬유 집합 조직이 발달한다. 또, 콜로니가 분단되어, 금속 조직의 이방성이 완화되고, ｜Δr｜이 작아진다고 하는 우수한 특성이 얻어진다.

또, 마텐자이트상을 포함한 열연 소둔판을 냉간 압연하면, 마텐자이트상이 페라이트상에 비해 경질이기 때문에, 마텐자이트상 근방의 페라이트상이 우선적으로 변형되어 압연 왜곡이 집중하고, 냉연판 소둔시의 재결정 사이트가 한층 증가한다. 이것에 의해, 냉연판 소둔시의 재결정이 더욱 촉진되고, 냉연판 소둔 후의 금속 조직의 이방성이 한층 완화된다.

또한, 각종 성분에 대해 2상역 열연판 소둔의 효과를 상세하게 검토한 결과, 다량의 Ti나 Nb를 함유시키지 않아도, 적절한 성분으로부터, 신장(El)이 25%이상, 평균 r값이 0.70이상,｜Δr｜이 0.20이하의 우수한 성형성이 얻어지는 것을 찾아내었다.

다음에, 본 발명의 페라이트계 스테인리스강의 성분 조성에 대해 설명한다. 이하, 특별히 단정하지 않는 한 %는 질량%를 의미한다.

C: 0.005∼0.05%

C는 오스테나이트상의 생성을 촉진하고, 열연판 소둔시에 페라이트상과 오스테나이트상이 출현하는 2상 온도역을 확대하는 효과가 있다. 이 효과를 얻기 위해서는 0.005%이상의 함유가 필요하다. 그러나, C량이 0.05%를 넘으면 강판이 경질화되고 연성이 저하한다. 그 때문에, C량은 0.005∼0.05%의 범위로 한다. 하한은 바람직하게는 0.01%, 더욱 바람직하게는 0.015%이다. 상한은 바람직하게는 0.035%, 더욱 바람직하게는 0.03%, 한층 바람직하게는 0.025%이다.

Si: 0.02∼0.50%

Si는 강 용제시에 탈산제로서 작용하는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서는 0.02%이상의 함유가 필요하다. 그러나, Si량이 0.50%를 넘으면, 강판이 경질화되고 열간 압연시의 압연 부하가 증대한다. 또, 냉연판 소둔 후의 연성이 저하한다. 그 때문에, Si량은 0.02∼0.50%의 범위로 한다. 바람직하게는 0.10∼0.50%의 범위이다. 더욱 바람직하게는 0.25∼0.35%의 범위이다.

Mn: 0.05∼1.0%

Mn은 C와 마찬가지로 오스테나이트상의 생성을 촉진하고, 열연판 소둔시에 페라이트상과 오스테나이트상이 출현하는 2상 온도역을 확대하는 효과가 있다. 이 효과를 얻기 위해서는 0.05%이상의 함유가 필요하다. 그러나, Mn량이 1.0%를 넘으면 MnS의 생성량이 증가하여 내식성이 저하한다. 그 때문에, Mn량은 0.05∼1.0%의 범위로 한다. 하한은 바람직하게는 0.1%, 더욱 바람직하게는 0.2%이다. 상한은 바람직하게는 0.8%, 더욱 바람직하게는 0.35%이고, 한층 바람직하게는 0.3%이다.

P: 0.04%이하

P는 입계 편석에 의한 입계 파괴를 조장하는 원소이기 때문에 낮은 것이 바람직하며, 상한을 0.04%로 한다. 바람직하게는 0.03%이하이다. 더욱 바람직하게는 0.01%이하이다.

S: 0.01%이하

S는 MnS 등의 황화물계 개재물로 되어 존재하여 연성이나 내식성 등을 저하시키는 원소이다. 특히, 함유량이 0.01%를 넘은 경우에 그들 악영향이 현저하게 생긴다. 그 때문에 S량은 극력 낮은 것이 바람직하며, 본 발명에서는 S량의 상한을 0.01%로 한다. 바람직하게는 0.007%이하이다. 더욱 바람직하게는 0.005%이하이다.

Cr: 15.5∼18.0%

Cr은 강판 표면에 부동태 피막을 형성하여 내식성을 향상시키는 효과를 갖는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서는 Cr량을 15.5%이상으로 할 필요가 있다. 그러나, Cr량이 18.0%를 넘으면, 열연판 소둔시에 오스테나이트상의 생성이 불충분하게 되고, 소정의 재료 특성이 얻어지지 않는다. 그 때문에, Cr량은 15.5∼18.0%의 범위로 한다. 바람직하게는 16.0∼18.0%의 범위이다. 더욱 바람직하게는 16.0∼17.25%의 범위이다.

Al: 0.001∼0.10%

Al은 Si와 마찬가지로 탈산제로서 작용하는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서는 0.001%이상의 함유가 필요하다. 그러나, Al량이 0.10%를 넘으면, Al₂O₃등의 Al계 개재물이 증가하고, 표면 성상이 저하하기 쉬워진다. 그 때문에, Al량은 0.001∼0.10%의 범위로 한다. 바람직하게는 0.001∼0.05%의 범위이다. 더욱 바람직하게는 0.001∼0.03%의 범위이다.

N: 0.01∼0.06%

N은 C, Mn과 마찬가지로 오스테나이트상의 생성을 촉진하고, 열연판 소둔시에 페라이트상과 오스테나이트상이 출현하는 2상 온도역을 확대하는 효과가 있다. 이 효과를 얻기 위해서는 N량을 0.01%이상으로 할 필요가 있다. 그러나, N량이 0.06%를 넘으면 연성이 현저하게 저하하고 또한, Cr질화물의 석출을 조장하는 것에 의한 내식성의 저하가 생긴다. 그 때문에, N량은 0.01∼0.06%의 범위로 한다. 바람직하게는 0.01∼0.05%의 범위이다. 더욱 바람직하게는 0.02∼0.04%의 범위이다.

잔부는 Fe 및 불가피한 불순물이다.

이상의 성분 조성에 의해 본 발명의 효과는 얻어지지만, 또한 제조성 혹은 재료 특성을 향상시킬 목적으로 이하의 원소를 함유할 수 있다.

Cu: 0.1∼1.0%, Ni: 0.1∼1.0%, Mo: 0.1∼0.5%, Co: 0.01∼0.5% 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상

Cu 및 Ni는 모두 내식성을 향상시키는 원소이며, 특히 높은 내식성이 요구되는 경우에는 함유하는 것이 유효하다. 또, Cu 및 Ni에는 오스테나이트상의 생성을 촉진하고, 열연판 소둔시에 페라이트상과 오스테나이트상이 출현하는 2상 온도역을 확대하는 효과가 있다. 이들 효과는 각각 0.1%이상의 함유에서 현저하게 된다. 그러나, Cu함유량이 1.0%를 넘으면 열간 가공성이 저하하는 경우가 있어 바람직하지 않다. 그 때문에 Cu를 함유하는 경우에는 0.1∼1.0%로 한다. 바람직하게는 0.2∼0.8%의 범위이다. 더욱 바람직하게는 0.3∼0.5%의 범위이다. Ni함유량이 1.0%를 넘으면 가공성이 저하하기 때문에 바람직하지 않다. 그 때문에 Ni를 함유하는 경우에는 0.1∼1.0%로 한다. 바람직하게는 0.1∼0.6%의 범위이다. 더욱 바람직하게는 0.1∼0.3%의 범위이다.

Mo는 내식성을 향상시키는 원소이며, 특히 높은 내식성이 요구되는 경우에는 함유하는 것이 유효하다. 이 효과는 0.1%이상의 함유에서 현저하게 된다. 그러나, Mo함유량이 0.5%를 넘으면 열연판 소둔시에 오스테나이트상의 생성이 불충분하게 되고, 소정의 재료 특성이 얻어지지 않게 되어 바람직하지 않다. 그 때문에, Mo를 함유하는 경우에는 0.1∼0.5%로 한다. 바람직하게는 0.1∼0.3%의 범위이다.

Co는 인성을 향상시키는 원소이다. 이 효과는 0.01%이상의 함유에 의해서 얻어진다. 한편, 함유량이 0.5%를 넘으면 제조성을 저하시킨다. 그 때문에, Co를 함유하는 경우의 함유량은 0.01∼0.5%의 범위로 한다.

V: 0.01∼0.25%, Ti: 0.001∼0.10%, Nb: 0.001∼0.10%, Mg: 0.0002∼0.0050%, B: 0.0002∼0.0050%, REM: 0.01∼0.10%, Ca: 0.0002∼0.0020% 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상

V: 0.01∼0.25%

V는 강중의 C 및 N과 화합하여, 고용 C, N을 저감한다. 이것에 의해, 평균 r값을 향상시킨다. 또한, 열연판에서의 탄질화물 석출 거동을 제어하여 열연·소둔 기인의 선형상 결함의 발생을 억제하여 표면 성상을 개선한다. 이들 효과를 얻기 위해서는 V량을 0.01%이상 함유할 필요가 있다. 그러나, V량이 0.25%를 넘으면 가공성이 저하하는 동시에, 제조 코스트의 상승을 초래한다. 그 때문에, V를 함유하는 경우에는 0.01∼0.25%의 범위로 한다. 바람직하게는 0.03∼0.20%의 범위이다. 더욱 바람직하게는 0.05∼0.15%의 범위이다.

Ti: 0.001∼0.10%, Nb:0.001∼0.10%

Ti 및 Nb는 V와 마찬가지로, C 및 N과의 친화력이 높은 원소이며, 열간 압연시에 탄화물 혹은 질화물로서 석출하고, 모상(母相) 중의 고용C, N을 저감시키고, 냉연판 소둔 후의 가공성을 향상시키는 효과가 있다. 이들 효과를 얻기 위해서는 0.001%이상의 Ti, 0.001%이상의 Nb를 함유할 필요가 있다. 그러나, Ti량이 0.10% 혹은 Nb량이 0.10%를 넘으면, 과잉의 TiN 및 NbC의 석출에 의해 양호한 표면 성상을 얻을 수 없다. 그 때문에, Ti를 함유하는 경우에는 0.001∼0.10%의 범위, Nb를 함유하는 경우에는 0.001∼0.10%의 범위로 한다. Ti량은 바람직하게는 0.001∼0.015%의 범위이다. 더욱 바람직하게는 0.003∼0.010%의 범위이다. Nb량은 바람직하게는 0.001∼0.025%의 범위이다. 더욱 바람직하게는 0.005∼0.020%의 범위이다.

Mg: 0.0002∼0.0050%

Mg는 열간 가공성을 향상시키는 효과가 있는 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서는 0.0002%이상의 함유가 필요하다. 그러나, Mg량이 0.0050%를 넘으면 표면 품질이 저하한다. 그 때문에, Mg를 함유하는 경우에는 0.0002∼0.0050%의 범위로 한다. 바람직하게는 0.0005∼0.0035%의 범위이다. 더욱 바람직하게는 0.0005∼0.0020%의 범위이다.

B: 0.0002∼0.0050%

B는 저온 2차 가공 취화를 방지하는데 유효한 원소이다. 이 효과를 얻기 위해서는 0.0002%이상의 함유가 필요하다. 그러나, B량이 0.0050%를 넘으면 열간 가공성이 저하한다. 그 때문에, B를 함유하는 경우에는 0.0002∼0.0050%의 범위로 한다. 바람직하게는 0.0005∼0.0035%의 범위이다. 더욱 바람직하게는 0.0005∼0.0020%의 범위이다.

REM: 0.01∼0.10%

REM은 내산화성을 향상시키는 원소이며, 특히 용접부의 산화 피막 형성을 억제하고 용접부의 내식성을 향상시키는 효과가 있다. 이 효과를 얻기 위해서는 0.01%이상의 함유가 필요하다. 그러나, 0.10%를 넘어 함유하면 냉연판 소둔시의 산세성 등의 제조성을 저하시킨다. 또, REM은 고가의 원소이기 때문에, 과도한 함유는 제조 코스트의 증가를 초래하기 때문에 바람직하지 않다. 그 때문에, REM을 함유하는 경우에는 0.01∼0.10%의 범위로 한다.

Ca: 0.0002∼0.0020%

Ca는 연속 주조시에 발생하기 쉬운 Ti계 개재물의 정출에 의한 노즐의 폐색을 방지하는데 유효한 성분이다. 이 효과를 얻기 위해서는 0.0002%이상의 함유가 필요하다. 그러나, Ca량이 0.0020%를 넘으면 CaS가 생성되어 내식성이 저하한다. 그 때문에, Ca를 함유하는 경우에는 0.0002∼0.0020%의 범위로 한다. 바람직하게는 0.0005∼0.0015%의 범위이다. 더욱 바람직하게는 0.0005∼0.0010%의 범위이다.

다음에, 본 발명의 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 페라이트계 스테인리스강은 상기 성분 조성을 갖는 강 슬래브에 대해, 열간 압연을 실시하고, 다음에 900∼1000℃의 온도 범위에서 5초∼15분간 유지하는 열연판 소둔을 실행하여 열연 소둔판으로 하고, 다음에 냉간 압연을 실시한 후, 800∼950℃의 온도 범위에서 5초∼5분간 유지하는 냉연판 소둔을 실행함으로써 얻어진다.

우선은 상기한 성분 조성으로 이루어지는 용강을 전로, 전기로, 진공 용해로 등의 공지의 방법으로 용제하고, 연속 주조법 혹은 조괴-분괴법에 의해 강 소재(슬래브)로 한다. 이 슬래브를 1100∼1250℃에서 1∼24시간 가열하거나, 혹은 가열하지 않고 주조한 채 직접, 열간 압연하여 열연판으로 한다.

다음에, 열간 압연을 실행한다. 권취에서는 권취 온도를 500℃이상 850℃이하로 하는 것이 바람직하다. 500℃미만에서는 권취 후의 재결정이 불충분하게 되어 냉연판 소둔 후의 연성이 저하하는 경우가 있기 때문에 바람직하지 않다. 850℃초에서 권취하면 입경이 커지고, 프레스 가공시에 표면 거칠음이 발생해 버리는 경우가 있다. 따라서, 권취 온도는 500∼850℃의 범위가 바람직하다.

그 후, 페라이트상과 오스테나이트상의 2상역 온도로 되는 900∼1000℃의 온도에서 5초∼15분간 유지하는 열연판 소둔을 실행한다.

다음에, 필요에 따라 산세를 실시하고, 냉간 압연 및 냉연판 소둔을 실행한다. 또한, 필요에 따라 산세를 실시하여 제품으로 한다.

냉간 압연은 신장성, 구부림성, 프레스 성형성 및 형상 교정의 관점에서, 50%이상의 압하율에서 실행하는 것이 바람직하다. 또, 본 발명에서는 냉연-소둔을 2회 이상 반복해도 좋다.

냉연판의 소둔은 양호한 성형성을 얻기 위해 800∼950℃의 온도에서 5초∼5분간 유지한다. 또, 더욱 광택을 구하기 위해 BA 소둔(광휘 소둔)을 실행해도 좋다.

또한, 더욱 표면 성상을 향상시키기 위해, 연삭이나 연마 등을 실시해도 좋다.

제조 조건의 바람직한 한정 이유에 대해, 이하에 설명한다.

900∼1000℃의 온도에서 5초∼15분간 유지하는 열연판 소둔

열연판 소둔은 본 발명이 우수한 성형성을 얻기 위해 극히 중요한 공정이다. 열연판 소둔 온도가 900℃미만에서는 충분한 재결정이 생기지 않고, 또한 페라이트 단상역으로 되기 때문에, 2상역 소둔에 의해서 발현하는 본 발명의 효과가 얻어지지 않는다. 그러나, 열연판 소둔 온도가 1000℃를 넘으면, 오스테나이트상의 생성량이 저하한다. 그 때문에, 열연판 소둔 후에 생성하는 마텐자이트상의 양이 감소하고, 페라이트상과 마텐자이트상을 포함하는 금속 조직을 냉간 압연하는 것에 의한 마텐자이트상 근방의 페라이트상에의 압연 왜곡의 집중에 의한 금속 조직의 이방성 완화 효과를 충분히 얻을 수 없고, 소정의 ｜Δr｜을 얻을 수 없다. 소둔 시간이 5초 미만의 경우, 소정의 온도에서 소둔했다고 해도 오스테나이트상의 생성과 페라이트상의 재결정이 충분히 생기지 않기 때문에, 원하는 성형성이 얻어지지 않는다. 한편, 소둔 시간이 15분을 넘으면 Cr 탄질화물의 일부가 고용되어 오스테나이트상 중에의 C농화가 조장되고, 열연판 소둔 후에 오스테나이트상이 변태하여 생성하는 마텐자이트상에의 과도한 C농화가 생긴다. 이 마텐자이트상은 냉연판 소둔시에 탄화물과 페라이트상으로 분해되고, 다량의 탄화물을 포함하는 페라이트상으로 변화한다. 이것에 의해 냉연판 소둔 후의 금속 조직은 열연판 소둔시에 페라이트상이었기 때문에 입내 및 입계상의 탄화물이 적은 페라이트립과, 열연판 소둔시에 오스테나이트상이었기 때문에 입내 및 입계상의 탄화물이 과도하게 많은 페라이트립의 혼립 조직으로 된다. 이러한 금속 조직으로 된 경우, 탄화물이 적은 알갱이와 많은 알갱이의 사이의 경도차에 기인하여, 성형시에 양자의 알갱이의 계면에 변형 왜곡이 집중하고, 입계상의 탄화물을 기점으로 한 보이드의 생성이 조장되며, 연성이 저하한다. 그 때문에, 열연판 소둔은 900∼1000℃의 온도에서, 5초∼15분간 유지한다. 바람직하게는 910∼960℃의 온도에서 15초∼3분간 유지한다..

800∼950℃의 온도에서 5초∼5분간 유지하는 냉연판 소둔

냉연판 소둔은 열연판 소둔으로 형성한 페라이트상과 마텐자이트상의 2상 조직을 페라이트 단상 조직으로 하기 위해 중요한 공정이다. 냉연판 소둔 온도가 800℃미만에서는 재결정이 충분히 생기지 않아 소정의 연성 및 평균 r값을 얻을 수 없다. 한편, 냉연판 소둔 온도가 950℃를 넘은 경우, 해당 온도가 페라이트상과 오스테나이트상의 2상 온도역으로 되는 강 성분에서는 냉연판 소둔 후에 마텐자이트상이 생성되기 때문에 강판이 경질화되고, 소정의 연성을 얻을 수 없다. 또, 해당 온도가 페라이트 단상 온도역으로 되는 강 성분이었다고 해도, 결정립의 현저한 조대화에 의해, 강판의 광택도가 저하하기 때문에 표면 품질의 관점에서 바람직하지 않다. 소둔 시간이 5초 미만의 경우, 소정의 온도에서 소둔했다고 해도 페라이트상의 재결정이 충분히 생기지 않기 때문에, 소정의 연성 및 평균 r값을 얻을 수 없다. 소둔 시간이 5분을 넘으면, 결정립이 현저하게 조대화되고, 강판의 광택도가 저하하기 때문에 표면 품질의 관점에서 바람직하지 않다. 그 때문에, 냉연판 소둔은 800∼950℃의 범위에서 5초∼5분간 유지한다. 바람직하게는 850℃∼900℃에서 15초∼3분간 유지한다.

실시예 1

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세하게 설명한다.

표 1에 나타내는 화학 조성을 갖는 스테인리스강을 50kg 소형 진공 용해로에서 용제하였다. 이들 강괴를 1150℃에서 1h 가열 후, 열간 압연을 실시하여 3.5㎜두께의 열연판으로 하였다. 다음에, 이들 열연판에 표 2에 기재된 조건으로 열연판 소둔을 실시한 후, 표면에 숏 블라스트 처리와 산세에 의한 탈스케일을 실행하였다. 또한, 판 두께 0.7㎜까지 냉간 압연한 후, 표 2에 기재된 조건으로 냉연판 소둔을 실행한 후, 산세에 의한 탈스케일 처리를 실행하고, 냉연 산세 소둔판을 얻었다.

이렇게 해서 얻어진 냉연 산세 소둔판에 대해 이하의 평가를 실행하였다.

(1) 연성의 평가

냉연 산세 소둔판으로부터, L방향(압연 방향과 평행), D방향(압연 방향과 45°) 및 C방향(압연 방향과 직각)으로 JIS 13B호 인장 시험편을 채취하고, 인장 시험을 JIS Z2241에 준거하여 실행하고, 파단 신장을 측정하고, 각 방향의 파단 신장이 25%이상인 경우를 합격(○), 1방향에서도 25%미만의 것이 있는 경우를 불합격(×)으로 하였다.

(2) 평균 r값 및 ｜Δr｜의 평가

냉연 산세 소둔판으로부터, 압연 방향에 대해 평행(L방향), 45°(D방향) 및에 직각(C방향)으로 되는 방향으로 JIS 13B호 인장 시험편을 채취하고, JIS Z2241에 준거한 인장 시험을 왜곡 15%까지 실행하여 중단하고, 각 방향의 r값을 측정하고 평균 r값(=(r_L＋2r_D＋r_C)/4) 및 r값의 면내 이방성(Δr=(r_L-2r_D＋r_C)/2)의 절대값(｜Δr｜)을 산출하였다. 여기서, r_L, r_D, r_C는 각각 L방향, D방향 및 C방향의 r값이다. 평균 r값은 0.70이상을 합격(○), 0.70미만을 불합격(×)으로 하였다. ｜Δr｜은 0.20이하를 합격(○), 0.20초과를 불합격(×)으로 하였다.

(3) 내식성의 평가

냉연 산세 소둔판으로부터 60×100㎜의 시험편을 채취하고, 표면을 #600에멀리 페이퍼에 의해 연마 마무리한 후에 단면부를 시일한 시험편을 제작하고, JIS H 8502에 규정된 염수 분무 사이클 시험에 제공하였다. 염수 분무 사이클 시험은 염수 분무(5질량% NaCl, 35℃, 분무 2h)→건조(60℃, 4h, 상대 습도 40%)→습윤(50℃, 2h, 상대 습도≥95%)를 1사이클로 하여. 8사이클 실행하였다.

염수 분무 사이클 시험을 8사이클 실시 후의 시험편 표면을 사진 촬영하고, 화상 해석에 의해 시험편 표면의 발청 면적을 측정하고, 시험편 전체 면적과의 비율로부터 발청 면적율((시험편 중의 발청 면적/시험편 전체 면적)×100[%])를 산출하였다. 발청 면적율이 10%이하를 특히 우수한 내식성으로 합격(◎), 10%초과 25%이하를 합격(○), 25%초과를 불합격(×)으로 하였다.

평가 결과를 열연판 소둔 조건 및 냉연판 소둔 조건과 아울러 표 2에 나타낸다.

[표 1]

[표 2]

강 성분 및 제조 방법 모두가 본 발명의 범위를 만족시키는 No.1∼14, 20∼30 및 40∼52에서는 파단 신장 25%이상, 평균 r값에서 0.70이상,｜Δr｜이 0.20이하로 우수한 성형성이 확인되었다. 또한 내식성에 관해서도 염수 분무 사이클 시험을 8사이클 실시 후의 시험편 표면의 발장 면적율이 모두 25%이하로 양호한 특성이 얻어지고 있다.

특히, Ni를 0.4% 함유한 강 D 및 AC, Cu를 0.3% 함유한 강 F, Cu를 0.4% 함유한 강 AR, Mo를 0.3% 함유한 강 G 및 강 AI에 대응하는 No.4, No.22, No.6, No.50, No.7 및 No.41에서는 염수 분무 사이클 시험 후의 발청 면적율이 10%이하로 되어 있으며, 내식성이 한층 향상하였다.

한편, Cr함유량이 본 발명의 범위를 하회하는 No.15에서는 소정의 연성, 평균 r값 및 ｜Δr｜은 얻어졌지만, Cr함유량이 부족했기 때문에 소정의 내식성이 얻어지지 않았다.

Cr함유량이 본 발명의 범위를 상회하는 No.16에서는 충분한 내식성은 얻어졌지만, 과잉하게 Cr을 함유했기 때문에 열연판 소둔시에 오스테나이트상이 생성되지 않고, 소정의 평균 r값 및 ｜Δr｜을 얻을 수 없었다.

C량이 본 발명의 범위를 상회하는 No.17에서는 소정의 평균 r값 및 ｜Δr｜은 얻어졌지만, 고용 C량이 증가했기 때문에 강판 강도가 현저히 상승하고, 소정의 연성이 얻어지지 않았다.

한편, C량이 본 발명의 범위를 하회하는 No.18에서는 C에 의한 오스테나이트상의 안정화가 불충분했기 때문에, 열연판 소둔 중에 충분한 양의 오스테나이트상이 생성되지 않고, 소정의 평균 r값 및 ｜Δr｜을 얻을 수 없었다.

열연판 소둔 온도가 각각 875℃ 혹은 871℃로 낮은 No.19 혹은 No.35에서는 열연판 소둔 온도가 페라이트 단상 온도로 되고 오스테나이트상으로 되었기 때문에, 열연판 소둔 후에 마텐자이트상이 생성되지 않고, 마텐자이트를 포함하는 강판을 냉간 압연하는 것에 의해서 얻어지는 소정의 금속 조직의 이방성 완화 효과가 얻어지지 않고, 소정의 ｜Δr｜이 얻어지지 않았다. 열연판 소둔 온도가 각각 1014℃ 혹은 1011℃로 높은 No.31 혹은 No.36에서는 소둔 온도에 있어서 생성하는 오스테나이트상의 양이 감소하고, 열연판 소둔 후에 생성되는 마텐자이트상의 양이 감소했기 때문에, 그 후의 냉간 압연에 의한 소정의 금속 조직의 이방성 완화 효과를 얻을 수 없고, 소정의 ｜Δr｜가 얻어지지 않았다. 열연판 소둔 시간이 1초로 짧은 No.32 및 No.37에서는 오스테나이트상의 생성과 충분한 재결정이 생기지 않았기 때문에, 소정의 연성, 평균 r값 및 ｜Δr｜이 얻어지지 않았다. 냉연판 소둔 온도가 780℃로 낮은 No.33 및 No.38에서는 재결정이 충분히 생기지 않고, 냉간 압연에 의한 가공 조직이 잔존한 결과, 소정의 연성 및 평균 r값이 얻어지지 않았다. 냉연판 소둔 온도가 960℃로 높은 No.34 및 No.39에서는 냉연판 소둔시에 재차 오스테나이트상이 생성되고, 냉연판 소둔 후에 오스테나이트상이 마텐자이트상으로 변태한 결과, 강판이 현저히 경질화되고 소정의 연성이 얻어지지 않았다. 또, 냉연판 소둔 후의 조직이 마텐자이트상을 포함하고 있었기 때문에 r값이 저하하고, 소정의 평균 r값을 얻을 수 없었다.

이상으로부터, 본 발명이 제공하는 소정의 성형성을 얻기 위해서는 강 성분 및 제조 방법의 쌍방이 본 발명의 범위를 만족시키는 것이 필요한 것이 나타났다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명에서 얻어지는 페라이트계 스테인리스강은 드로잉을 주체로 한 프레스 성형품이나 높은 내식성이 요구되는 용도, 예를 들면 건재, 수송기기, 자동차 부품에의 적용에 특히 바람직하다.

Claims

질량%로, C: 0.025∼0.035%, Si: 0.02∼0.35%, Mn: 0.05∼1.0%, P: 0.04%이하, S: 0.01%이하, Cr: 15.5∼17.25%, Al: 0.001∼0.10%, N: 0.01∼0.06%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, El≥25%, 평균 r값≥0.70 또한 ｜Δr｜≤0.20인 페라이트계 스테인리스강.
질량%로, C: 0.025∼0.05%, Si: 0.02∼0.50%, Mn: 0.2∼1.0%, P: 0.04%이하, S: 0.01%이하, Cr: 16.0∼18.0%, Al: 0.001∼0.10%, N: 0.01∼0.06%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지고, El≥25%, 평균 r값≥0.70 또한 ｜Δr｜≤0.20인 페라이트계 스테인리스강.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
질량%로, Cu:0.1∼1.0%, Ni: 0.1∼1.0%, Mo: 0.1∼0.5%, Co: 0.01∼0.5% 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 더 포함하는 페라이트계 스테인리스강.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
질량%로, V: 0.01∼0.25%, Ti: 0.001∼0.10%, Nb: 0.001∼0.10%, Mg: 0.0002∼0.0050%, B: 0.0002∼0.0050%, REM: 0.01∼0.10%, Ca: 0.0002∼0.0020% 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 더 포함하는 페라이트계 스테인리스강.
제 3 항에 있어서,
질량%로, V: 0.01∼0.25%, Ti: 0.001∼0.10%, Nb: 0.001∼0.10%, Mg: 0.0002∼0.0050%, B: 0.0002∼0.0050%, REM: 0.01∼0.10%, Ca: 0.0002∼0.0020% 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 더 포함하는 페라이트계 스테인리스강.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 성분 조성을 갖는 강 슬래브에 대해, 열간 압연을 실시하고, 다음에 900∼1000℃의 온도 범위에서 5초∼15분간 유지하는 소둔을 실행하여 열연 소둔판으로 하고, 다음에 냉간 압연을 실시한 후, 800∼950℃의 온도 범위에서 5초∼5분간 유지하는 냉연판 소둔을 실행하는 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법.
제 3 항에 기재된 성분 조성을 갖는 강 슬래브에 대해, 열간 압연을 실시하고, 다음에 900∼1000℃의 온도 범위에서 5초∼15분간 유지하는 소둔을 실행하여 열연 소둔판으로 하고, 다음에 냉간 압연을 실시한 후, 800∼950℃의 온도 범위에서 5초∼5분간 유지하는 냉연판 소둔을 실행하는 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법.
제 4 항에 기재된 성분 조성을 갖는 강 슬래브에 대해, 열간 압연을 실시하고, 다음에 900∼1000℃의 온도 범위에서 5초∼15분간 유지하는 소둔을 실행하여 열연 소둔판으로 하고, 다음에 냉간 압연을 실시한 후, 800∼950℃의 온도 범위에서 5초∼5분간 유지하는 냉연판 소둔을 실행하는 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법.
제 5 항에 기재된 성분 조성을 갖는 강 슬래브에 대해, 열간 압연을 실시하고, 다음에 900∼1000℃의 온도 범위에서 5초∼15분간 유지하는 소둔을 실행하여 열연 소둔판으로 하고, 다음에 냉간 압연을 실시한 후, 800∼950℃의 온도 범위에서 5초∼5분간 유지하는 냉연판 소둔을 실행하는 페라이트계 스테인리스강의 제조 방법.