KR20200055605A

KR20200055605A - 고강도 비자성 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20200055605A
Application number: KR1020180139428A
Authority: KR
Inventors: 김경훈; 김지수; 하만진; 김학; 전종진
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2018-11-13
Filing date: 2018-11-13
Publication date: 2020-05-21
Also published as: EP3865600A1; US20220018006A1; JP7329594B2; WO2020101226A1; JP2022507340A; EP3865600A4; CN113015818B; KR102173303B1; CN113015818A

Abstract

비자성 특성을 가지면서도 높은 강도를 나타낼 수 있는 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조방법이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 비자성 오스테나이트계 스테인리스강은, 중량%로, C: 0.02 내지 0.12%, Si: 1.2% 이하, Mn: 0.5 내지 2.0%, Cr: 17.0 내지 22.0%, Ni: 11.0 내지 15.0%, Mo: 3.0% 이하, N: 0.25% 이하, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, C+N: 0.25% 이상을 포함하고, 하기 식 (1) 및 (2)를 만족한다.
(1) [{Cr+Mo+1.5*Si+18}/{Ni+30*(C+N)+0.5*Mn+36}+0.262]*161 - 161 -log(냉각속도) < 0
(2) 551 - 462*(C+N) - 9.2*Si - 8.1*Mn - 13.7*Cr - 29*Ni - 18.5*Mo < -200

Description

고강도 비자성 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조방법 {HIGH STRENGTH NON-MAGNETIC AUSTENITIC STAINLESS STEEL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 비자성 오스테나이트계 스테인리스강에 대한 것으로, 보다 상세하게는 비자성 특성을 가지면서도 높은 강도를 나타낼 수 있는 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조방법에 관한 것이다.

최근 다양한 기능을 갖는 스마트 기기의 출현으로 전자기기에 사용되는 소재에도 기기의 기능에 영향을 미칠 수 있는 인자에 대한 새로운 요구가 강화되고 있다. 특히 전기 효율 향상 및 오작동 방지를 위한 자성 저감에 대한 요구가 증가하고 있다. 300계 스테인리스강은 오스테나이트상의 비자성 특성에 의해 통상적으로 비자성 특성을 나타내기 때문에, 이러한 전자기기용 소재로 널리 사용되고 있다.

한편 300계 스테인리스강은 응고시 델타-페라이트가 형성된다. 응고시 형성되는 델타-페라이트는 결정립 성장을 억제하고, 열간가공성을 향상시키는 효과가 있다. 일반적으로 델타-페라이트는 열처리를 통하여 1,300 ~ 1,450℃ 온도 범위에서 안정적으로 분해시킬 수 있다. 그러나 델타-페라이트가 압연 및 소둔 공정에서도 완전히 제거되지 않고 잔류하는 경우가 있으며, 잔류하는 델타-페라이트에 의해 자성이 증가하여 전자기기용 재료로 사용되지 못하는 문제가 있었다.

또한, 300계 스테인리스강은 고강도화를 위해 가공경화를 실시하며, 이때 오스테나이트상이 마르텐사이트상으로 변태가 일어난다. 가공경화시 나타나는 마르텐사이트상을 가공유기 마르텐사이트상이라 하며, 가공유기 마르텐사이트상은 소재의 강도를 급격히 증가시킨다. 이에 300계 스테인리스강의 강도를 높이기 위하여 가공유기 마르텐사이트상이 널리 활용되고 있다. 그러나 마르텐사이트상은 자성을 나타내므로, 전자기기에서 요구하는 비자성 특성을 만족시킬 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 오스테나이트계 스테인리스강의 응고시 형성되는 페라이트 분율을 적정화하고, 고강도화시 형성되는 가공유기 마르텐사이트상의 형성을 억제하여 자성의 발생을 방지하며, 미세 이차상을 활용하여 고강도를 확보할 수 있는 비자성 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 비자성 오스테나이트계 스테인리스 열연소둔강판은, 중량%로, C: 0.02 내지 0.12%, Si: 1.2% 이하, Mn: 0.5 내지 2.0%, Cr: 17.0 내지 22.0%, Ni: 11.0 내지 15.0%, Mo: 3.0% 이하, N: 0.25% 이하, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 (1)을 만족한다.

(1) [{Cr+Mo+1.5*Si+18}/{Ni+30*(C+N)+0.5*Mn+36}+0.262]*161 - 161 -log(냉각속도) < 0

여기서, Cr, Mo, Si, Ni, C, N, Mn은 각 원소의 함량(중량%)을 의미하고, 냉각속도는 용강으로부터 응고되는 주편의 냉각속도(℃/s)를 의미한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 열연소둔강판은 투자율(μ)이 1.01 이하일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 열연소둔강판은 C+N: 0.25% 이상을 만족할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 비자성 오스테나이트계 스테인리스 냉연강판은, 중량%로, C: 0.02 내지 0.12%, Si: 1.2% 이하, Mn: 0.5 내지 2.0%, Cr: 17.0 내지 22.0%, Ni: 11.0 내지 15.0%, Mo: 3.0% 이하, N: 0.25% 이하, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, C+N: 0.25% 이상을 포함하고, 하기 식 (1) 및 (2)를 만족한다.

(2) 551 - 462*(C+N) - 9.2*Si - 8.1*Mn - 13.7*Cr - 29*Ni - 18.5*Mo ≤ -200

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉연강판은 압하율 80% 이상의 냉간압연재이며, 투자율(μ)이 1.02 이하 및 항복강도 1,280MPa 이상일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉연강판은 평균 직경 20 내지 200㎚의 탄질화물 석출물 수가 40 개/㎛² 이상일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 비자성 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법은, 중량%로, C: 0.02 내지 0.12%, Si: 1.2% 이하, Mn: 0.5 내지 2.0%, Cr: 17.0 내지 22.0%, Ni: 11.0 내지 15.0%, Mo: 3.0% 이하, N: 0.25% 이하, C+N: 0.25% 이상, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 열간압연 및 소둔 열처리하여 열연소둔강판을 제조하는 단계; 및 상기 열연소둔강판을 80% 이상의 압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계;를 포함하고, 슬라브는 하기 식 (1) 및 (2)를 만족하며, 냉연강판의 투자율(μ)은 1.02 이하이다.

(2) 551 - 462*(C+N) - 9.2*Si - 8.1*Mn - 13.7*Cr - 29*Ni - 18.5*Mo ≤ -200

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 열연소둔강판의 투자율(μ)은 1.01 이하이며, 냉간압연에 의한 투자율 증가분이 0.01 이하일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 냉연강판은 항복강도가 1,280MPa 이상이며, 평균 직경 20 내지 200㎚의 탄질화물 석출물 수가 40 개/㎛² 이상일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강은 응고시 형성되는 페라이트 분율을 적정화하고 가공유기 마르텐사이트 변태를 억제하여 비자성 특성을 확보할 수 있다. 자성의 억제는 스마트 기기에서의 통신 오류 방지 및 전력 효율 상승의 효과를 가져올 수 있다.

또한, 기존 가공유기 마르텐사이트 변태를 통한 강도 향상 대신 합금성분을 활용하여 강도 향상의 특성을 나타낼 수 있다. 강도의 향상은 부품의 경량화에 기여할 수 있어 스마트 기기의 무게 감소 효과가 가능하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 형성되는 미세 탄질화물 이차상을 나타내는 광학현미경 사진이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 형성되는 미세 탄질화물 이차상의 구성 성분원소 분석을 나타내는 그림이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

본 발명에서는 오스테나이트계 스테인리스강의 응고시 형성되는 페라이트상의 분율을 적정화하였으며, 특히 빠른 냉각의 경우에도 잔존하는 페라이트상의 증가를 고려하여 자성 형성을 방지할 수 있는 최적의 조건을 도출하였다. 또한, 고강도화시 형성되는 가공유기 마르텐사이트상의 형성을 억제하기 위하여 오스테나이트상의 안정화도를 증가시켰다. 이를 통하여 자성이 발생하는 것을 방지하는 한편, 강도 증가를 위해 C, N과 같은 침입형 원소 첨가에 의한 고용강화 및 미세 탄질화물 이차상을 활용한 석출경화를 통해 고강도화를 확보하였다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 비자성 오스테나이트계 스테인리스강은, 중량%로, C: 0.02 내지 0.12%, Si: 1.2% 이하, Mn: 0.5 내지 2.0%, Cr: 17.0 내지 22.0%, Ni: 11.0 내지 15.0%, Mo: 3.0% 이하, N: 0.25% 이하, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함한다.

이하, 본 발명의 실시예에서의 합금원소 함량의 수치 한정 이유에 대하여 설명한다. 이하에서는 특별한 언급이 없는 한 단위는 중량%이다.

C의 함량은 0.02 내지 0.12%이다.

C는 강력한 오스테나이트상 안정화 원소이며, 고용강화에 의한 재료 강도 증가에 유효한 원소이다. 비자성 특성을 나타내기 위해 오스테나이트상 안정화에 기여하며, 특히 본 발명에서는 200nm 이하의 미세한 석출상을 형성하여 강도를 증가시키는데 기여한다. 오스테나이트상 안정화도 확보를 위하여 0.02% 이상 첨가가 요구되며, 과도한 첨가시 석출상의 조대화 및 이에 따른 내식성 저하를 야기하므로 0.12% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

Si의 함량은 1.2% 이하이다.

Si은 내식성 향상에 효과를 나타내나, 페라이트상 안정화 원소로 투자율을 증가시키는 문제가 있다. 또한 과다할 경우 σ상 등의 금속간화합물 석출을 조장하여 기계적 특성 및 내식성을 저하시키므로 1.2% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

Mn의 함량은 0.5 내지 2.0%이다.

Mn은 C, Ni과 같은 오스테나이트상 안정화 원소로서 비자성 강화에 유효하다. 그러나 Mn 함량의 증가는 MnS 등의 개재물 형성에 관여하여 내식성이 요구되는 경우 바람직하지 못하므로 Mn 함량을 0.5 내지 2.0% 범위로 제한하는 것이 바람직하다.

Cr의 함량은 17.0 내지 22.0%이다.

Cr은 스테인리스강의 내식성 향상을 위해 가장 중요한 원소이다. 충분한 내식성 확보를 위해서 17.0% 이상 포함이 바람직하나, Cr이 페라이트상 안정화 원소이기 때문에, 비자성강에서 첨가를 제한할 필요가 있다. Cr 함량이 높아지면 페라이트상 분율이 증가하여 비자성 특성을 얻기 위해서는 다량의 Ni 함량이 포함되어야 하므로 비용이 증가하며, σ상 형성이 조장되어 기계적 물성 및 내식성 저하의 원인이 된다. 따라서 Cr 함량은 22.0% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

Ni의 함량은 11.0 내지 15.0%이다.

Ni은 오스테나이트상 안정화 원소 중 가장 강력한 원소로서, 비자성 특성을 얻기 위해서는 11.0% 이상 함유되어야 한다. 그러나 Ni 함량의 증가는 원료 가격의 상승과 직결되므로 15.0% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

Mo의 함량은 3.0% 이하이다.

Mo는 내식성 향상에 유용한 원소이나 페라이트상 안정화 원소로서, 다량 첨가 시 페라이트상 분율이 증가되어 비자성 특성을 얻기 어렵다. 또한 σ상의 형성이 조장되어 기계적 물성 및 내식성 저하의 원인이 되므로 3.0% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

N의 함량은 0.25% 이하이다.

N은 오스테나이트상의 안정화에 유용한 원소로 비자성 확보를 위해 필수적인 원소이다. 그러나 다량 첨가 시 열간가공성을 감소시켜 강의 실수율을 저하시키므로, 0.25% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

상술한 합금원소들을 제외한 스테인리스강의 나머지는 Fe 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진다.

일반적으로 300계 스테인리스강은 대부분 오스테나이트상으로 구성되며 응고시 형성된 일부 페라이트상이 잔존하는 미세조직으로 나타난다. 300계 스테인리스강의 조직 내에 존재하는 오스테나이트상은 면심입방형 구조로 자성을 띄지 않으나, 페라이트상은 체심입방형 구조를 가지는 조직의 특성으로 인하여 자성을 띄게 된다. 일부 잔존 페라이트상은 응고시 형성된 페라이트가 잔류하는 것으로, 잔류하는 페라이트상의 함량을 제어하여 원하는 크기의 자성 특성을 얻을 수 있다. 특히 비자성강의 경우에는 페라이트상의 분율을 최대한 낮게 하거나, 없애는 것이 필수적이다.

응고시 잔류하는 페라이트상 함량은 합금성분의 영향을 크게 받는다. 또한, 최근 다양한 제조기술의 발달에 따라 제조시 다양한 냉각속도를 적용하는 것이 가능하고, 이때 잔류 페라이트상의 함량이 냉각속도에 따라 변화될 수 있다.

300계 스테인리스강에서 응고시 잔류하는 페라이트 함량은 Ni, C, N 등 오스테나이트상을 안정화시키는 성분원소와 페라이트상을 안정화시키는 Cr, Si, Mo 등의 성분원소 비에 영향을 받는다. 통상적으로 잔류하는 페라이트 분율은 아래 [관계식]과 같은 경험식을 통하여 예측되며, 이에 비례하는 경향이 있는 것으로 알려져 있다.

[관계식]

[{Cr+Mo+1.5*Si+18}/{Ni+30*(C+N)+0.5*Mn+36}+0.262]*161 - 161

그러나, 주편의 냉각속도가 빠른 경우 응고에 따른 온도 감소 중에 지나게 되는 오스테나이트 단상 영역에서 페라이트가 분해될 수 있는 충분한 시간을 갖기 어렵기 때문에 비교적 높은 분율의 페라이트가 잔류하게 된다. 이 때문에 본 발명에서는 용강으로부터 응고되는 주편의 냉각속도(℃/s)를 고려한 식 (1)을 도출하였으며, 다양한 300계 스테인리스강에 대해 식 (1)의 값이 음의 값을 가질 때 스마트 기기 등에서 요구되는 투자율(μ) 1.02 이하의 자성 값을 나타낼 수 있다.

최종 냉연재가 투자율 1.02 이하의 비자성 특성을 확보하기 위해서는 열연소둔강판의 투자율이 1.01 이하를 나타내는 것이 바람직하다. 식 (1)의 값이 0 이상일 경우 잔류 페라이트가 형성되어 열연소둔강판의 투자율이 1.01을 초과하게 된다.

한편, 300계 스테인리스강은 가공경화를 통하여 강도를 향상시킨다. 변형량에 따라 마르텐사이트상이 형성되면서 강도 증가가 나타난다. 그러나 스마트 기기용 소재에서 마르텐사이트상은 자성을 나타내므로 적합한 부품으로 사용될 수 없다. 본 발명에서는 식 (2)를 통해 마르텐사이트 변태를 억제하여 가공경화 중 자성의 증가를 일으키지 않는 성분 범위를 도출하였다.

(2) 551 - 462*(C+N) - 9.2*Si - 8.1*Mn - 13.7*Cr - 29*Ni - 18.5*Mo ≤ -200

식 (2)의 범위를 만족할 때 0.01 이하, 보다 바람직하게는 0.005 이하의 미소한 투자율 증가만이 나타난다. 특히, 식 (1)과 (2)를 동시에 만족시킬 때 최종 냉연재는 60% 이상 냉연 시에도 가공유기 마르텐사이트상 형성을 억제할 수 있어 스마트 기기에서 요구되는 투자율(μ) 1.02 이하의 자성값을 나타낼 수 있다.

반면, 마르텐사이트 변태 억제는 300계 스테인리스강의 가공경화시 나타나는 강도의 증가를 얻지 못하는 결과를 초래한다. 본 발명에서는 이러한 강도 감소를 방지하기 위해, C, N과 같은 침입형 원소 첨가에 의한 고용강화 및 미세 이차상 석출을 활용하여 고강도화 특성을 확보하였다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, C+N: 0.25% 이상을 포함하고, 평균 직경 20 내지 200㎚의 탄질화물 석출물 수가 40 개/㎛² 이상일 수 있다.

통상 과도한 C, N의 첨가는 탄질화물 형성에 의한 내식성의 저하를 초래한다. Cr과 결합력이 우수한 C, N의 함량 과다시 내식성에 유효한 Cr이 페라이트-오스테나이트상 경계에서 탄질화물로 형성되고, 결정립계 주위의 Cr 함량 감소로 인해 부식 저항성이 저하되기 때문에 일반적으로 C 및 N의 함량을 각각 0.05% 이하로 제한한다. 본 발명에서는 100℃/sec 이상의 빠른 냉각속도로 응고시키는 경우까지 고려하여, 이 때 C 함량과 N 함량의 합이 2500 ppm 이상의 값을 가질 때 1,280 MPa 이상의 항복강도를 나타낼 수 있다. 첨가한 C, N은 미세한 탄질화물 석출상 형태로 분포되며, 미세조직 분석을 통해서도 도 1과 같이 0.5 x 0.5 ㎛² 내에 10개 이상의 200㎚ 이하의 미세한 탄질화물이 형성되는 것을 확인할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 비자성 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법에 대하여 설명한다.

본 발명에 따른 비자성 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법은 오스테나이트계 스테인리스강의 일반적인 공정을 통해 제조될 수 있다. 열연 소둔 열처리 후 잔류 페라이트 분율 및 냉연 시 가공유기 마르텐사이트상 형성 방지를 위해서는 합금원소 조성 제어가 중요하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 비자성 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법은, 중량%로, C: 0.02 내지 0.12%, Si: 1.2% 이하, Mn: 0.5 내지 2.0%, Cr: 17.0 내지 22.0%, Ni: 11.0 내지 15.0%, Mo: 3.0% 이하, N: 0.25% 이하, C+N: 0.25% 이상, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 열간압연 및 소둔 열처리하여 열연소둔강판을 제조하는 단계; 및 상기 열연소둔강판을 80% 이상의 압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.

열연소둔강판은 식 (1)을 만족함으로써 투자율(μ) 1.01 이하를 나타낼 수 있다. 또한, 식 (2)를 만족함으로써 냉간압연에 의한 투자율 증가분이 0.01 이하일 수 있으며, 나아가 0.005 이하의 투자율 증가도 가능하다. 이에 따라, 냉연강판은 투자율 1.02 이하를 나타낼 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 보다 상세히 설명하기로 한다.

실시예

표 1에 기재된 합금 조성을 갖는 강을 3가지 냉각속도를 적용하여 제조하였다.

연속주조법은 평균 10 ℃/s의 냉각속도로 200mm 두께의 슬라브로 주조한 후, 열연 및 소둔 열처리 공정을 통하여 열간소둔강판을 제조하였다. 1,250℃에서 2시간 가열 후 2mm 두께까지 열간압연을 실시하여 열연 코일을 제조하였으며, 1,150℃ 소둔 열처리 후 투자율을 측정하였다.

그리고 평균 냉각속도 50 ℃/s를 적용하여 잉곳 소재를 제조하였으며, 연속주조법과 동일한 조건에서 열연 및 소둔 열처리를 수행하여 2mm 열연 코일을 제조하였다.

마지막으로 박판주조법을 이용하여 평균 냉각속도 100 ℃/s로 2mm 열연 코일을 제조하였으며, 1,150℃ 소둔 열처리 후 투자율을 측정하였다.

이후 각 강종의 2mm 열연 코일을 80% 냉간압연한 후 냉연강판의 투자율을 측정하였으며, 투자율은 접촉식 페로미터를 이용하여 측정하였다.

강종 No.	C	Si	Mn	Cr	Ni	Mo	N	냉각속도 (℃/sec)
1	0.109	0.95	1.10	20.6	12.0	0.07	0.205	100
2	0.056	1.02	0.95	21.4	12.1	0	0.240	100
3	0.097	0.85	1.03	20.2	11.8	0	0.210	100
4	0.120	0.91	0.90	20.9	12.1	0	0.230	100
5	0.026	0.99	0.99	20.6	12.1	0.06	0.236	100
6	0.034	1.01	1.10	20.4	12.2	0	0.218	100
7	0.022	0.43	1.32	17.4	14.7	2.63	0.054	50
8	0.022	0.52	1.31	17.3	14.7	2.52	0.036	10
9	0.021	0.66	1.00	20.3	11.9	0	0.188	100
10	0.031	1.00	1.00	20.3	12.1	0	0.177	50
11	0.023	0.97	1.00	21.0	10.0	0.52	0.150	10
12	0.022	1.01	0.97	21.2	9.8	0.48	0.161	10
13	0.020	0.95	1.10	21.5	10.2	0.52	0.157	10
14	0.041	0.97	0.83	20.6	10.9	0.54	0.164	10
15	0.019	0.47	1.06	16.1	10.1	2.04	0.014	10
16	0.024	0.67	0.67	17.7	12.1	2.04	0.020	10
17	0.032	1.01	2.88	20.7	10.0	0	0.172	50
18	0.031	0.97	3.07	20.7	10.9	0	0.133	50
19	0.030	1.00	1.95	21.6	13.7	0	0.125	50
20	0.055	0.44	1.03	18.2	8.1	0.14	0.046	10
21	0.046	0.44	1.06	18.3	8.1	0.13	0.039	100

구분	강종 No.	식 (1)	열연소둔강판 투자율(μ)	식 (2)	냉연강판 투자율(μ)	투자율 증가분
발 명 예	1	-5.6	1.000	-244	1.004	0.004
	2	-2.1	1.002	-247	1.005	0.003
	3	-6.3	1.001	-226	1.002	0.001
	4	-7.0	1.002	-264	1.002	0
	5	-2.3	1.002	-220	1.005	0.003
	6	-2.7	1.002	-217	1.006	0.004
	7	-1.0	1.002	-212	1.005	0.003
	8	-0.6	1.002	-200	1.005	0.003
비 교 예	9	-1.1	1.001	-183	1.061	0.06
	10	-0.3	1.002	-191	1.025	0.023
	11	9.9	1.361	-133	1.473	0.112
	12	10.5	1.062	-134	1.351	0.289
	13	10.5	1.013	-148	1.076	0.063
	14	4.4	1.016	-167	1.031	0.015
	15	6.9	1.046	-28	2.000	0.954
	16	7.7	1.034	-111	1.360	0.326
	17	3.8	1.015	-149	1.104	0.089
	18	4.0	1.038	-158	1.097	0.059
	19	2.5	1.021	-239	1.021	0
	20	7.2	1.055	6	2.000	0.945
	21	9.9	1.316	12	2.000	0.684

표 2에 나타난 바와 같이, 식 (1)의 값이 0 미만의 음의 값을 나타낼 때 열연소둔강판의 투자율이 1.01 이하로 나타났으며, 구체적으로는 1 내지 10 강종에서 1.002 이하로 매우 작게 나타났다.

표 1 및 표 2를 함께 살펴보면, 본 발명의 합금 성분계 및 식 (1)을 만족하는 1 내지 10 강종 중 1 내지 8만 식 (2)를 동시에 만족한다. 1 내지 8 강종은 식 (2) 또한 동시에 만족함으로써 80% 압하율의 냉간압연시에도 가공유기 마르텐사이트상 형성이 억제되어 최종 냉연강판의 투자율이 증가하지 않고 1.02 이하를 만족하였다. 실제 0.004 이하의 투자율 증가분을 나타내었다. 그러나 9 및 10 강종은 합금 성분계를 만족함에도 불구하고 식 (2)의 값이 -200보다 높아 투자율이 증가되었고, 이에 따라 1.02를 초과하는 투자율을 나타내었다.

11 내지 18 강종은 식 (1) 및 식 (2)를 모두 불만족하여 열연소둔강판의 투자율이 1.01을 초과하였고, 투자율 증가분도 높아 최종 냉연강판의 투자율도 1.02를 초과하였다. 특히, 본 발명의 합금 성분계에 해당하고 식 (2) 또한 만족하는 19 강종의 경우에는, 투자율 증가분이 0이었지만 식 (1)을 불만족하여 열연소둔강판의 투자율이 1.02를 이미 초과한다. 이로부터 식 (1)의 만족을 통해 열연소둔강판의 투자율을 1.01 이하로 제어하는 것이 중요함을 확인할 수 있었다.

식 (2)의 값이 본 발명의 상한인 -200보다 상대적으로 높은 15, 20, 21 강종은 투자율 증가분이 0.5 이상으로 높게 나타났는바, 냉간압연에 의한 가공유기 마르텐사이트상이 다량 생성된 것을 알 수 있다.

표 3은 C+N 함량에 따른 80% 냉연재의 항복강도를 측정한 결과이다.

구분	강종 No.	C+N	항복강도(MPa)
발명예	1	0.3134	1,360
	2	0.2960	1,312
	3	0.3070	1,355
	4	0.3500	1,410
	5	0.2619	1,289
	6	0.2520	1,283
비교예	7	0.0760	1,229
	8	0.0584	1,119
	9	0.2090	1,249
	10	0.2080	1,241
	11	0.1730	1,194
	12	0.1825	1,204
	13	0.1767	1,253
	14	0.2053	1,222
	15	0.0337	1,235
	16	0.0434	1,175
	17	0.2040	1,262
	18	0.1640	1,219
	19	0.1550	1,212
	20	0.1007	1,180
	21	0.0848	1,120

표 3에 나타난 바와 같이, C+N 함량이 0.25% 이상일 때 가공유기 마르텐사이트상 생성 없이도 1,280 MPa 이상의 항복강도를 달성할 수 있었다. 표 2에서의 7, 8 강종은 식 (1), 식 (2), 투자율을 모두 만족하지만 C+N 함량이 0.25%에 미달하여 최종 냉연재의 항복강도가 1,230 MPa 이하 수준으로 나타났다. 높은 함량의 C, N 첨가시 항복강도의 증가는 도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이 미세 탄질화물 이차상 석출에 의한 것으로 확인되었다.

상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

중량%로, C: 0.02 내지 0.12%, Si: 1.2% 이하, Mn: 0.5 내지 2.0%, Cr: 17.0 내지 22.0%, Ni: 11.0 내지 15.0%, Mo: 3.0% 이하, N: 0.25% 이하, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,
하기 식 (1)을 만족하는 고강도 비자성 오스테나이트계 스테인리스 열연소둔강판.
(1) [{Cr+Mo+1.5*Si+18}/{Ni+30*(C+N)+0.5*Mn+36}+0.262]*161 - 161 -log(냉각속도) < 0
(여기서, Cr, Mo, Si, Ni, C, N, Mn은 각 원소의 함량(중량%)을 의미하고, 냉각속도는 용강으로부터 응고되는 주편의 냉각속도(℃/s)를 의미한다)
제1항에 있어서,
투자율(μ) 1.01 이하인 고강도 비자성 오스테나이트계 스테인리스 열연소둔강판.
제1항에 있어서,
C+N: 0.25% 이상을 만족하는 고강도 비자성 오스테나이트계 스테인리스 열연소둔강판.
중량%로, C: 0.02 내지 0.12%, Si: 1.2% 이하, Mn: 0.5 내지 2.0%, Cr: 17.0 내지 22.0%, Ni: 11.0 내지 15.0%, Mo: 3.0% 이하, N: 0.25% 이하, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,
C+N: 0.25% 이상을 만족하고,
하기 식 (1) 및 (2)를 만족하는 고강도 비자성 오스테나이트계 스테인리스 냉연강판.
(1) [{Cr+Mo+1.5*Si+18}/{Ni+30*(C+N)+0.5*Mn+36}+0.262]*161 - 161 -log(냉각속도) < 0
(2) 551 - 462*(C+N) - 9.2*Si - 8.1*Mn - 13.7*Cr - 29*Ni - 18.5*Mo ≤ -200
(여기서, Cr, Mo, Si, Ni, C, N, Mn은 각 원소의 함량(중량%)을 의미하고, 냉각속도는 용강으로부터 응고되는 주편의 냉각속도(℃/s)를 의미한다)
제4항에 있어서,
상기 냉연강판은 압하율 80% 이상의 냉간압연재이며,
투자율(μ) 1.02 이하인 고강도 비자성 오스테나이트계 스테인리스 냉연강판.
제4항에 있어서,
상기 냉연강판은 압하율 80% 이상의 냉간압연재이며,
항복강도 1,280MPa 이상인 고강도 비자성 오스테나이트계 스테인리스 냉연강판.
제4항에 있어서,
평균 직경 20 내지 200㎚의 탄질화물 석출물 수가 40 개/㎛² 이상인 고강도 비자성 오스테나이트계 스테인리스 냉연강판.
중량%로, C: 0.02 내지 0.12%, Si: 1.2% 이하, Mn: 0.5 내지 2.0%, Cr: 17.0 내지 22.0%, Ni: 11.0 내지 15.0%, Mo: 3.0% 이하, N: 0.25% 이하, C+N: 0.25% 이상, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하는 슬라브를 열간압연 및 소둔 열처리하여 열연소둔강판을 제조하는 단계; 및
상기 열연소둔강판을 80% 이상의 압하율로 냉간압연하여 냉연강판을 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 슬라브는 하기 식 (1) 및 (2)를 만족하며,
상기 냉연강판의 투자율(μ)은 1.02 이하인 고강도 비자성 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.
(1) [{Cr+Mo+1.5*Si+18}/{Ni+30*(C+N)+0.5*Mn+36}+0.262]*161 - 161 -log(냉각속도) < 0
(2) 551 - 462*(C+N) - 9.2*Si - 8.1*Mn - 13.7*Cr - 29*Ni - 18.5*Mo ≤ -200
(여기서, Cr, Mo, Si, Ni, C, N, Mn은 각 원소의 함량(중량%)을 의미하고, 냉각속도는 용강으로부터 응고되는 주편의 냉각속도(℃/s)를 의미한다)
제8항에 있어서,
상기 열연소둔강판의 투자율(μ)은 1.01 이하이며,
상기 냉간압연에 의한 투자율 증가분이 0.01 이하인 고강도 비자성 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.
제8항에 있어서,
상기 냉연강판은 항복강도가 1,280MPa 이상이며,
평균 직경 20 내지 200㎚의 탄질화물 석출물 수가 40 개/㎛² 이상인 고강도 비자성 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.