KR20200057760A - 페라이트계 스테인리스 강판 및 그의 제조 방법 - Google Patents

페라이트계 스테인리스 강판 및 그의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200057760A
KR20200057760A KR1020207011817A KR20207011817A KR20200057760A KR 20200057760 A KR20200057760 A KR 20200057760A KR 1020207011817 A KR1020207011817 A KR 1020207011817A KR 20207011817 A KR20207011817 A KR 20207011817A KR 20200057760 A KR20200057760 A KR 20200057760A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
less
content
hot
steel sheet
stainless steel
Prior art date
Application number
KR1020207011817A
Other languages
English (en)
Inventor
케이시 이노우에
히데타카 가와베
마사타카 요시노
미츠유키 후지사와
Original Assignee
제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 filed Critical 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority to KR1020227016128A priority Critical patent/KR102603113B1/ko
Publication of KR20200057760A publication Critical patent/KR20200057760A/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/50Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with titanium or zirconium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/002Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working by rapid cooling or quenching; cooling agents used therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/004Heat treatment of ferrous alloys containing Cr and Ni
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/005Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/007Heat treatment of ferrous alloys containing Co
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/008Heat treatment of ferrous alloys containing Si
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0205Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips of ferrous alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0221Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the working steps
    • C21D8/0226Hot rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C21D8/0263Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment following hot rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0278Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips involving a particular surface treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/46Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for sheet metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/42Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with copper
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/44Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with molybdenum or tungsten
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/46Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with vanadium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/48Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with niobium or tantalum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/52Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with cobalt
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/54Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with boron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22FCHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/08Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of copper or alloys based thereon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005Ferrite

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

보다 인성이 우수하고, 또한, 내식성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판 및 그의 제조 방법을 제공한다. C: 0.001∼0.020%, Si: 0.05∼0.35%, Mn: 0.05∼1.00%, P: 0.04% 이하, S: 0.01% 이하, Al: 0.001∼0.300%, Cr: 10.0∼13.0%, Ni: 0.75∼1.50%, Ti: 0.05∼0.35%, N: 0.001∼0.020%를 함유하고, 또한, 하기식 (1)로 이루어지는 γI[%]이 65% 이상이고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 금속 조직의 평균 결정 입경이 45㎛ 이하이다. 상기 성분 조성을 갖는 강 슬래브에 대하여 열간 압연을 행하고, 750∼1050℃에서 열연판 어닐링함으로써 제조된다. γI[%]=24Ni+12Mn+6Cu-18Si-12Cr-12Mo+188 (1) 또한, 식 (1) 중의 Ni, Mn, Cu, Si, Cr 및 Mo는, 각 성분의 함유량(질량%)을 나타내고, 함유하지 않는 경우는 0으로 한다.

Description

페라이트계 스테인리스 강판 및 그의 제조 방법
본 발명은, 페라이트계 스테인리스 강판 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 플랜지용 부재의 용도에 유용한, 인성이 우수하고, 또한, 내식성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
자동차의 배기가스 경로는, 이그조스트 매니폴드, 머플러, 촉매, 플렉시블 튜브, 센터 파이프 및 프런트 파이프 등, 여러 가지의 부품으로 구성되어 있다. 이들 부품을 접속하는 경우, 플랜지라고 불리우는 체결 부품이 사용되는 경우가 많다. 이러한 배기계 부품에 적용되는 플랜지는 충분한 강성을 가질 필요가 있다. 이 점에서, 이러한 배기계 부품에는 후육(thick)(예를 들면 판두께로 5㎜ 이상)의 플랜지가 적용되고 있다.
또한, 플랜지는 프레스 성형 외에, 펀칭 등의 가공에 의해 제조되어 있고, 보통강이 이용되어 왔다.
또한, 근래에는, EGR(Exhaust Gas Recirculation, EGR) 시스템과 같은 고온의 배기가스에 노출되는 부품에 적용하는 플랜지재에는 충분한 내식성이 요구되고 있다. 그 때문에, 보통강에 비해 내식성이 우수한 스테인리스강, 특히 열팽창률이 비교적 작고 열응력이 발생하기 어려운 페라이트계 스테인리스강의 적용이 검토되고 있다. 결과, 후육의 플랜지에 적용 가능한 판두께가 큰(예를 들면 판두께로 5㎜ 이상) 페라이트계 스테인리스 강판이 강하게 요구되고 있다.
그러나, 판두께가 큰 페라이트계 스테인리스강은 저온 인성의 과제가 있다. 예를 들면, 플랜지 제조 시의 프레스 균열이 동절기에 많이 발생하고 있다. 이들 점에서, 판두께가 큰 페라이트계 스테인리스강의 인성의 개선이 강하게 요구되고 있다.
이러한 시장 요구에 대하여, 예를 들면, 특허문헌 1에는, 질량%로, C: 0.02% 이하, N: 0.02% 이하, Si: 0.005∼1.0%, Ni: 0.1∼1.0%, Mn: 0.1∼3.0%, P: 0.04% 이하, S: 0.0100% 이하, Cr: 10% 이상∼18% 미만을 함유하고, 추가로 Ti: 0.05∼0.30%, Nb: 0.01∼0.50%의 1종 또는 2종을 함유하고, Ti와 Nb의 합계가, 8(C+N)∼0.75%이고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, γp가 70% 이상 또한, 페라이트 입경이 20㎛ 이하, 마르텐사이트 생성량이 70% 이하가 되는 것을 특징으로 하는 인성(-40℃에서의 샤르피 충격값이 50J/㎠ 이상)이 우수한 스테인리스 강판이 개시되어 있다.
또한, γp(%)는 하기 (ⅰ)식(특허문헌 1에서는 (1)식이라고 표기)을 이용하여 평가한다.
γp=420(%C)+470(%N)+23(%Ni)+9(%Cu)+7(%Mn)-11.5(%Cr)-11.5(%Si)-12(%Mo)-23(%V)-47(%Nb)-49(%Ti)-52(%Al)+189 (ⅰ)
또한, (%X)는, 각 성분 X의 질량 비율을 나타낸다.
일본공개특허공보 2016-191150호
그러나, 본 발명자들이 특허문헌 1에 기재되는 스테인리스 강판을 이용하여 버링 가공부(burring portion)를 갖는 후육의 플랜지 형상으로의 가공을 시도한 결과, 버링 가공부에 균열이 발생하여, 소정의 플랜지 형상을 얻을 수 없는 경우가 있어, 후육의 플랜지에 적용하기에는 충분하지 않은 것이 밝혀졌다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여, 보다 인성이 우수하고, 또한, 내식성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명에 있어서, 보다 인성이 우수하다는 것은, -50℃에서의 샤르피 충격값이 100J/㎠ 이상인 것을 의미한다. 또한, 본 발명에 있어서, 내식성이 우수하다는 것은, JIS H 8502에 규정된 염수 분무 사이클 시험을 3사이클 실시한 후의 발청률(rusting area ratio)이 25% 이하인 것을 의미한다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 상세한 검토를 행했다. 그 결과, 이하의 인식을 얻었다.
균열을 발생시키는 일 없이 버링 가공부를 갖는 후육의 플랜지로 가공하기 위해서는, 금속 조직을 미세화하고 -50℃에서의 샤르피 충격값이 100J/㎠ 이상인 것이 유효하다. 구체적으로는, 금속 조직의 평균 결정 입경을 45㎛ 이하로 함으로써, 버링 가공부를 갖는 후육의 플랜지로 가공할 때의 버링 가공부에서의 균열의 발생을 효과적으로 억제할 수 있어, 버링 가공부를 갖는 후육의 플랜지로 충분히 실용화할 수 있다.
그리고, 적절한 강 성분, 구체적으로는 Si, Mn, Cr, Ni 등을 적절한 범위로 제어한 강 성분 조성을 갖는 슬래브를, 1050∼1250℃에서 가열한 후, 열간 압연하고, 적절한 온도에서 열연판 어닐링을 행하는 것이, 금속 조직을 미세화하고 -50℃에서의 샤르피 충격값이 100J/㎠ 이상을 얻는 데에 있어서 유효한 수단이다.
본 발명은 이상의 인식에 기초하여 이루어진 것으로서, 이하를 요지로 하는 것이다.
[1] 질량%로, C: 0.001∼0.020%, Si: 0.05∼0.35%, Mn: 0.05∼1.00%, P: 0.04% 이하, S: 0.01% 이하, Al: 0.001∼0.300%, Cr: 10.0∼13.0%, Ni: 0.75∼1.50%, Ti: 0.05∼0.35%, N: 0.001∼0.020%를 함유하고, 또한, 하기식 (1)로 이루어지는 γI[%]이 65% 이상이고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고, 금속 조직의 평균 결정 입경이 45㎛ 이하인, 페라이트계 스테인리스 강판.
γI[%]=24Ni+12Mn+6Cu-18Si-12Cr-12Mo+188 (1)
또한, 식 (1) 중의 Ni, Mn, Cu, Si, Cr 및 Mo는, 각 성분의 함유량(질량%)을 나타내고, 함유하지 않는 성분은 0으로 한다.
[2] 상기 성분 조성에 더하여, 질량%로, Cu: 0.01∼1.00%, Mo: 0.01∼1.00%, W: 0.01∼0.20%, Co: 0.01∼0.20%의 1종 또는 2종 이상을 함유하는, 상기 [1]에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판.
[3] 상기 성분 조성에 더하여, 질량%로, V: 0.01∼0.20%, Nb: 0.01∼0.10%, Zr: 0.01∼0.20%의 1종 또는 2종 이상을 함유하는, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판.
[4] 상기 성분 조성에 더하여, 질량%로, REM: 0.001∼0.100%, B: 0.0002∼0.0025%, Mg: 0.0005∼0.0030%, Ca: 0.0003∼0.0030%의 1종 또는 2종 이상을 함유하는, 상기 [1]∼[3] 중 어느 하나에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판.
[5] 상기 [1]∼[4] 중 어느 하나에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법으로서, 상기 성분 조성을 갖는 강 슬래브에 대하여, 1050∼1250℃에서 가열 후, 열간 압연을 행하는 열간 압연 공정과, 당해 열간 압연 공정에서 얻어진 열연 강판을 750∼1050℃에서 열연판 어닐링하는 열연판 어닐링 공정을 갖는, 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법.
본 발명에 의하면, 보다 인성이 우수하고, 또한, 내식성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판이 얻어진다. 본 발명의 페라이트계 스테인리스 강판은 후육의 플랜지 등의 용도에 적합하게 이용할 수 있다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다.
본 발명자들은, 판두께 5.0㎜의 각종 페라이트계 스테인리스 강판을 이용하여, 30㎜φ의 플랜지 구멍부를 블랭크한 채(펀칭한 채)의 강판 표면으로부터 10㎜ 들어 올리는(raised) 버링 가공부를 갖는 플랜지로 성형했을 때에 균열이 발생한 원인에 대해서 상세하게 검토했다. 그 결과, -50℃에서의 샤르피 충격값이 100J/㎠ 이상의 강판에서는 균열이 발생하지 않고, 균열이 발생한 강판에서는 -50℃에서의 샤르피 충격값이 100J/㎠ 미만이었다. 이와 같이, 저(低)인성이 균열의 원인인 것을 알게 되었다.
또한, 본 발명자들은, 이 저인성과 금속 조직의 관계를 상세하게 검토했다. 그 결과, 강판의 평균 결정 입경이 클수록 인성은 저하하는 것을 알 수 있었다. 그래서, 여러 가지의 페라이트계 스테인리스 강판(판두께 5.0㎜)을 이용하여 전술한 플랜지로의 성형을 시도했다. 그 결과, 평균 결정 입경이 45㎛를 상회한 강판에서, 인성이 저하하고 균열이 발생하기 쉬운 것을 알 수 있었다. 평균 결정 입경이 45㎛ 이하이면 인성이 우수하고 강판의 펀칭 가공성은 양호했다.
이상으로부터, 본 발명에 있어서, 평균 결정 입경은 45㎛ 이하, -50℃에서의 샤르피 충격값이 100J/㎠ 이상으로 한다.
또한, 상기 평균 결정 입경은, 후술하는 실시예의 측정 방법으로 측정할 수 있다. 또한, 상기 샤르피 충격값은, 후술하는 바와 같이 JIS Z 2242(2005)에 준거하여 측정한 값이다.
다음으로, 본 발명의 페라이트계 스테인리스 강판의 성분 조성에 대해서 설명한다.
이하, 특별히 언급하지 않는 한, 성분의 함유량의 단위인 「%」는 「질량%」를 의미한다.
C: 0.001∼0.020%
C를 0.020% 초과하여 함유하면, 가공성 및 내식성의 저하가 현저해진다. C 함유량이 적을수록 내식성 및 가공성의 관점에서는 바람직하지만, C 함유량을 0.001% 미만으로 하기 위해서는 정련에 시간이 걸려 제조상 바람직하지 않다. 따라서, C 함유량은 0.001% 이상 0.020% 이하의 범위로 한다. C 함유량은, 바람직하게는 0.003% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.004% 이상이다. 또한, C 함유량은, 바람직하게는 0.015% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.012% 이하이다.
Si: 0.05∼0.35%
Si는 용접 시에 형성되는 산화 피막에 농축하여 용접부의 내식성을 향상시키는 효과가 있음과 함께, 제강 공정에 있어서의 탈산 원소로서도 유용한 원소이다. 이들 효과는 0.05% 이상의 Si의 함유에 의해 얻어지고, 함유량이 많을수록 그 효과는 커진다. 한편, Si는 페라이트상의 생성을 촉진하는 효과가 있고, 0.35%를 초과하여 Si를 함유하면, 열간 압연 공정에 있어서의 가열 시에 소정량의 오스테나이트상이 충분히 생성되지 않기 때문에, 본 발명이 규정하는 조건으로 열간 압연 및 열연판 어닐링을 행해도, 소망하는 금속 조직이 얻어지지 않는다. 따라서, Si 함유량은 0.05% 이상 0.35% 이하로 한다. Si 함유량은, 바람직하게는 0.10% 이상이다. 또한, Si 함유량은, 바람직하게는 0.30% 이하이다.
Mn: 0.05∼1.00%
Mn은 오스테나이트상의 생성을 촉진하는 효과가 있다. 그 효과를 얻기 위해서는 0.05% 이상의 Mn의 함유가 필요하다. 그러나, Mn 함유량이 1.00%를 초과하면, 부식의 기점이 되는 MnS의 석출이 촉진되어, 내식성이 저하한다. 따라서, Mn 함유량은 0.05% 이상 1.00% 이하로 한다. Mn 함유량은, 바람직하게는 0.20% 이상이다. 또한, Mn 함유량은, 바람직하게는 0.80% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.70% 이하이다.
P: 0.04% 이하
P는 강에 불가피적으로 포함되는 원소로서, 내식성 및 가공성에 대하여 유해한 원소이기 때문에 가능한 한 저감하는 것이 바람직하다. P 함유량이 0.04%를 초과하면 고용 강화에 의해 가공성이 현저하게 저하한다. 따라서, P 함유량은 0.04% 이하로 한다. P 함유량은, 바람직하게는 0.03% 이하이다.
S: 0.01% 이하
S도 P와 마찬가지로 강에 불가피적으로 포함되는 원소로서, 내식성 및 가공성에 대하여 유해한 원소이기 때문에 가능한 한 저감하는 것이 바람직하다. 특히, S 함유량이 0.01%를 초과하면 내식성이 현저하게 저하한다. 따라서, S 함유량은 0.01% 이하로 한다. S 함유량은, 바람직하게는 0.008% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.003% 이하이다.
Al: 0.001∼0.300%
Al은 유효한 탈산제이다. 또한, Al은 질소와의 친화력이 Cr보다도 강하기 때문에, 용접부에 질소가 침입한 경우에, 질소를 Cr 질화물이 아니라 Al 질화물로서 석출시켜, 예민화(sensitization)를 억제하는 효과가 있다. 이들 효과는, Al을 0.001% 이상 함유함으로써 얻어진다. 그러나, 0.300%를 초과하는 Al을 함유하면, 용접 시의 용입성(penetration)이 저하하여 용접성이 저하하기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, Al 함유량은 0.001% 이상 0.300% 이하의 범위로 한다. Al 함유량은, 바람직하게는 0.010% 이상이다. 또한, Al 함유량은, 바람직하게는 0.200% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.100% 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.050% 이하이다.
Cr: 10.0∼13.0%
Cr은 내식성을 확보하기 위해 가장 중요한 원소이다. 그 함유량이 10.0% 미만에서는, 자동차 배기 부품에 필요한 내식성이 얻어지지 않는다. 한편, 13.0%를 초과하여 Cr을 함유하면, 강 성분을 후술하는 소정의 식 (1)로 나타나는 γI로 조정해도, 열간 압연 공정에 있어서의 가열 시에 소정량의 오스테나이트상이 생성되지 않기 때문에, 본 발명이 규정하는 조건으로 열간 압연 및 열연판 어닐링을 행해도, 소망하는 금속 조직이 얻어지지 않는다. 따라서, Cr 함유량은 10.0% 이상 13.0% 이하의 범위로 한다. Cr 함유량은, 바람직하게는 10.5% 이상이다. 또한, Cr 함유량은, 바람직하게는 12.0% 이하이고, 보다 바람직하게는 11.7% 이하이다.
Ni: 0.75∼1.50%
Ni는 오스테나이트 생성 원소로서, 열간 압연 공정에 있어서의 압연 가공 전의 가열 시에 생성되는 오스테나이트량을 증가시키는 효과가 있다. 본 발명에 있어서는, 강 성분을 조정함으로써, 열간 압연 공정에 있어서의 슬래브 가열 시에 체적률로 70% 이상의 오스테나이트상을 포함하는 페라이트상+오스테나이트상의 2상 조직이 된다. 금속 조직이 페라이트상+오스테나이트상의 2상 조직이 되는 경우, 페라이트상과 오스테나이트상의 이상(異相) 계면이 결정립 성장의 장해로서 기능하기 때문에, 열간 압연 가공 전의 금속 조직이 미세화한다. 그 후에, 소정의 열간 압연에 의해 재결정 사이트가 되는 가공 변형을 축적시키고, 다음 공정의 열연판 어닐링에 의해 재결정을 발생시킴으로써 미세한 금속 조직이 얻어져, 우수한 인성이 발현한다. 이들 효과는, Ni를 0.75% 이상 함유함으로써 얻어진다. 한편, Ni 함유량이 1.50%를 초과하면, 결정립의 미세화에 의한 개선 효과가 포화함과 함께 가공성이 저하한다. 또한, 응력 부식 균열이 발생하기 쉬워진다. 따라서, Ni 함유량은 0.75% 이상 1.50% 이하로 한다. Ni 함유량은, 바람직하게는 0.80% 이상이다. 또한, Ni 함유량은, 바람직하게는 1.20% 이하이고, 보다 바람직하게는 1.00% 이하이다.
Ti: 0.05∼0.35%
Ti는 C, N과 우선적으로 결합하여, Cr 탄질화물의 석출을 억제하고, 재결정 온도를 저하시킴과 함께 Cr 탄질화물의 석출에 의한 예민화에 기인한 내식성의 저하를 억제하는 효과가 있다. 이러한 효과를 얻기 위해서는 0.05% 이상의 Ti의 함유가 필요하다. 한편, Ti 함유량이 0.35%를 초과하면 조대한(coarse) TiN의 생성에 기인한 현저한 인성의 저하가 발생하여, 본 발명의 기술을 적용해도 소정의 인성이 얻어지지 않는다. 또한, 0.35% 초과의 Ti의 함유는, 주조 공정에 있어서 조대한 Ti 탄질화물이 생성되어, 표면 결함을 일으키기 때문에 제조상 바람직하지 않다. 따라서, Ti 함유량은 0.05% 이상 0.35% 이하로 한다. Ti 함유량은, 바람직하게는 0.10% 이상이다. 또한, Ti 함유량은, 바람직하게는 0.30% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.15% 이하이다.
N: 0.001∼0.020%
N 함유량이 0.020%를 초과하면, 가공성 및 내식성의 저하가 현저하게 된다. 가공성 및 내식성의 관점에서 N 함유량은 낮을수록 바람직하지만, N 함유량을 0.001% 미만으로까지 저감하려면 장시간의 정련이 필요해져, 제조 비용의 상승 및 생산성의 저하를 초래하기 때문에 바람직하지 않다. 따라서, N 함유량은 0.001% 이상 0.020% 이하의 범위로 한다. N 함유량은, 바람직하게는 0.005% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.007% 이상이다. 또한, N 함유량은, 바람직하게는 0.015% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.012% 이하이다.
γI[%]: 65% 이상
하기식 (1)로 나타나는 γI이 65%를 하회하면 열간 압연 개시 전의 슬래브 가열 온도에 있어서, 금속 조직은 오스테나이트량이 불충분하기 때문에, 미세한 금속 조직이 얻어지지 않는다. 따라서, γI[%]은 65% 이상으로 한다. 또한, γI[%]은 오스테나이트상의 안정도를 평가하는 하기식 (1)을 이용하여 구한다.
γI[%]=24Ni+12Mn+6Cu-18Si-12Cr-12Mo+188 (1)
또한, 식 (1) 중의 Ni, Mn, Cu, Si, Cr 및 Mo는, 각 성분의 함유량(질량%)을 나타내고, 함유하지 않는 성분은 0으로 한다.
상기식 (1)에 있어서, 오스테나이트 생성 원소는 정(正)의 계수, 페라이트 생성 원소는 부(負)의 계수를 갖고, 각각의 값은 Castro의 식을 참고로 하여 실험적으로 구했다.
본 발명에 있어서, 상기 이외의 잔부는, Fe 및 불가피적 불순물이다. 불가피적 불순물로서는, O(산소) 등을 들 수 있고, O의 함유량은 0.01% 이하이면 허용할 수 있다.
상기 필수 성분에 더하여, 추가로, 필요에 따라서, 하기 A군∼C군으로부터 선택되는 1군 또는 2군 이상을 함유할 수 있다.
(A군) Cu: 0.01∼1.00%, Mo: 0.01∼1.00%, W: 0.01∼0.20%, Co: 0.01∼0.20%의 1종 또는 2종 이상
(B군) V: 0.01∼0.20%, Nb: 0.01∼0.10%, Zr: 0.01∼0.20%의 1종 또는 2종 이상
(C군) REM: 0.001∼0.100%, B: 0.0002∼0.0025%, Mg: 0.0005∼0.0030%, Ca: 0.0003∼0.0030%의 1종 또는 2종 이상
Cu: 0.01∼1.00%
Cu는 수용액 중이나 약산성의 물방울이 부착된 경우의 내식성을 향상시키는 데에 특히 유효한 원소이다. 또한, Cu는 오스테나이트상의 생성을 촉진하는 효과가 있다. 이 효과는 0.01% 이상의 함유에 의해 얻어지고, 그 효과는 Cu 함유량이 많을수록 높아진다. 그러나, 1.00%를 초과하여 Cu를 함유하면, 열간 가공성이 저하하여 표면 결함을 유인하는 경우가 있다. 나아가서는 어닐링 후의 탈스케일이 곤란해지는 경우도 있다. 그 때문에, Cu를 함유하는 경우는, Cu 함유량은 0.01% 이상 1.00% 이하의 범위로 한다. Cu를 함유하는 경우, Cu 함유량은, 바람직하게는 0.10% 이상이다. 또한, Cu를 함유하는 경우, Cu 함유량은, 바람직하게는 0.50% 이하이다.
Mo: 0.01∼1.00%
Mo는 스테인리스강의 내식성을 현저하게 향상시키는 원소이다. 이 효과는 0.01% 이상의 Mo의 함유에 의해 얻어지고, 그 효과는 함유량이 많을수록 향상한다. 한편, Mo는 페라이트상의 생성을 촉진하는 효과가 있고, Mo 함유량이 1.00%를 초과하면, 열간 압연 공정에 있어서의 가열 시에 소정량의 오스테나이트상이 충분히 생성되지 않기 때문에, 본 발명이 규정하는 조건으로 열간 압연 및 열연판 어닐링을 행해도, 소망하는 금속 조직이 얻어지지 않는다. 따라서, Mo를 함유하는 경우는, Mo 함유량은 0.01% 이상 1.00% 이하로 한다. Mo를 함유하는 경우, Mo 함유량은, 바람직하게는 0.10% 이상이고, 보다 바람직하게는 0.30% 이상이다. 또한, Mo를 함유하는 경우, Mo 함유량은, 바람직하게는 0.80% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.50% 이하이다.
W: 0.01∼0.20%
W는 Mo와 마찬가지로 내식성을 향상시키는 효과가 있다. 이 효과는 0.01% 이상의 W의 함유에 의해 얻어진다. 한편, 0.20%를 초과하여 W를 함유하면 강도가 상승하고, 압연 하중의 증대 등에 의한 제조성의 저하를 초래하는 경우가 있다. 그 때문에, W를 함유하는 경우는, W 함유량은 0.01% 이상 0.20% 이하의 범위로 한다. W를 함유하는 경우, W 함유량은, 바람직하게는 0.05% 이상이다. 또한, W를 함유하는 경우, W 함유량은, 바람직하게는 0.15% 이하이다.
Co: 0.01∼0.20%
Co는 인성을 향상시키는 원소이다. 이 효과는 0.01% 이상의 Co의 함유에 의해 얻어진다. 한편, Co 함유량이 0.20%를 초과하면 가공성이 저하하는 경우가 있다. 따라서, Co를 함유하는 경우는, Co 함유량은 0.01% 이상 0.20% 이하의 범위로 한다.
V: 0.01∼0.20%
V는 C, N과 탄질화물을 형성하고, 용접 시의 예민화를 억제하여 용접부의 내식성을 향상시킨다. 이 효과는 V 함유량이 0.01% 이상에서 얻어진다. 한편, V 함유량이 0.20%를 초과하면 가공성 및 인성이 현저하게 저하하는 경우가 있다. 따라서, V를 함유하는 경우는, V 함유량은 0.01% 이상 0.20% 이하로 한다. V를 함유하는 경우, V 함유량은, 바람직하게는 0.02% 이상이다. 또한, V를 함유하는 경우, V 함유량은, 바람직하게는 0.10% 이하이다.
Nb: 0.01∼0.10%
Nb는 결정립을 미세화시키는 효과가 있다. 이 효과는 0.01% 이상의 Nb의 함유로 얻어진다. 한편, Nb는 재결정 온도를 상승시키는 효과도 있고, Nb 함유량이 0.10%를 초과하면 열연판 어닐링으로 충분한 재결정을 발생시키기 위해 필요한 어닐링 온도가 과도하게 고온이 되어, 평균 결정 입경이 45㎛ 이하인 금속 조직을 얻을 수 없는 경우가 있다. 따라서, Nb를 함유하는 경우에는, Nb 함유량은 0.01% 이상 0.10% 이하의 범위로 한다. Nb를 함유하는 경우, Nb 함유량은, 바람직하게는 0.05% 이하이다.
Zr: 0.01∼0.20%
Zr은 C, N과 결합하여 예민화를 억제하는 효과가 있다. 이 효과는 0.01% 이상의 Zr의 함유에 의해 얻어진다. 한편, 0.20%를 초과하여 Zr을 함유하면 가공성이 현저하게 저하하는 경우가 있다. 따라서, Zr을 함유하는 경우, Zr 함유량은 0.01% 이상 0.20% 이하의 범위로 한다. Zr을 함유하는 경우, Zr 함유량은, 바람직하게는 0.10% 이하이다.
REM: 0.001∼0.100%
REM(Rare Earth Metals: 희토류 금속)은 내산화성을 향상시키는 효과가 있고, 용접부의 산화 피막(용접 템퍼 컬러(welding temper color)) 형성을 억제하여 산화 피막 바로 아래에 있어서의 Cr 결핍 영역의 형성을 억제한다. 이 효과는, REM을 0.001% 이상 함유함으로써 얻어진다. 한편, 0.100%를 초과하여 REM을 함유하면 냉연 어닐링 시의 산 세정성 등의 제조성을 저하시키는 경우가 있다. 그 때문에, REM을 함유하는 경우, REM 함유량은 0.001% 이상 0.100% 이하의 범위로 한다. REM을 함유하는 경우, REM 함유량은, 바람직하게는 0.050% 이하이다.
B: 0.0002∼0.0025%
B는 딥 드로잉(deep drawing) 성형 후의 내2차 가공 취성을 개선하기 위해 유효한 원소이다. 이 효과는 B의 함유량을 0.0002% 이상으로 함으로써 얻어진다. 한편, 0.0025%를 초과하여 B를 함유하면 가공성과 인성이 저하하는 경우가 있다. 따라서, B를 함유하는 경우, B 함유량은 0.0002% 이상 0.0025% 이하의 범위로 한다. B를 함유하는 경우, B 함유량은, 바람직하게는 0.0003% 이상이다. 또한, B를 함유하는 경우, B 함유량은, 바람직하게는 0.0012% 이하이다.
Mg: 0.0005∼0.0030%
본 발명과 같이 Ti를 함유하는 강에 있어서는, Ti 탄질화물이 조대화하면 인성이 저하하는 경우가 있다. 이 점에 대해서, Mg는 Ti 탄질화물의 조대화를 억제하는 효과를 갖는다. 이 효과는, 0.0005% 이상의 Mg를 함유함으로써 얻어진다. 한편으로, Mg 함유량이 0.0030%를 초과하면, 강의 표면 성상을 악화시켜 버리는 경우가 있다. 따라서, Mg를 함유하는 경우, Mg 함유량은 0.0005∼0.0030%의 범위로 한다. Mg를 함유하는 경우, Mg 함유량은, 바람직하게는 0.0010% 이상이다. 또한, Mg를 함유하는 경우, Mg 함유량은, 바람직하게는 0.0020% 이하이다.
Ca: 0.0003∼0.0030%
Ca는, 연속 주조 시에 발생하기 쉬운 Ti계 개재물의 정출(crystallization)에 의한 노즐의 폐색을 방지하는 데에 유효한 성분이다. 그 효과는 0.0003% 이상의 Ca를 함유함으로써 얻어진다. 한편, 0.0030%를 초과하여 Ca를 함유하면, CaS의 생성에 의해 내식성이 저하하는 경우가 있다. 따라서, Ca를 함유하는 경우, Ca 함유량은 0.0003% 이상 0.0030% 이하의 범위로 한다. Ca를 함유하는 경우, Ca 함유량은, 바람직하게는 0.0005% 이상이다. 또한, Ca를 함유하는 경우, Ca 함유량은, 바람직하게는 0.0015% 이하이고, 보다 바람직하게는 0.0010% 이하이다.
다음으로 본 발명의 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 발명자들은, 페라이트계 스테인리스 강판에 있어서 인성을 향상시키는 수법에 대해서 예의 검토 결과, 적절한 강 성분을 갖는 강 슬래브를 바람직하게는 1050∼1250℃에서 가열한 후, 바람직하게는 3패스 이상에서 열간 압연하고, 얻어진 열연 강판에 대하여, 750∼1050℃에서 열연판 어닐링을 행함으로써, 평균 결정 입경이 45㎛ 이하의 금속 조직이 얻어지고, -50℃에서의 샤르피 충격값이 100J/㎠ 이상으로 인성이 대폭으로 향상하는 것을 알게 되었다. 추가로, 소망하는 내식성도 얻어지는 것을 알게 되었다.
상기에 의해 미세한 금속 조직을 갖는 열연 어닐링 강판이 얻어지는 이유에 대해서 이하에 설명한다.
페라이트계 스테인리스강은 열간 압연에 있어서 동적 재결정이 거의 발생하지 않고, 압연에 의한 가공 변형의 회복이 발생하기 쉬운 경향이 있다. 그 때문에, 종래 기술에 의한 열간 압연에서는 압연에 의해 도입된 가공 변형의 과도한 회복이 발생하여 가공 변형을 열간 압연 후까지 효과적으로 유지할 수 없다. 그 결과, 재결정 사이트가 불충분하게 되어 다음 공정의 열연판 어닐링에 있어서 미세한 재결정 조직을 얻을 수 없다.
그래서 본 발명자들은, 열연판 어닐링 후에 미세한 조직을 얻기 위해 유효한 수법에 대해서, 강 성분 및 열간 압연 수법의 양면으로부터 예의 검토했다. 그 결과, 강 성분, 특히 Si, Mn, Cr과 Ni의 함유량을 적절한 범위로 제어하고, 열간 압연 공정에 있어서 적절한 온도에서 슬래브 가열을 행하여 오스테나이트상을 함유한 페라이트상+오스테나이트상의 2상 조직으로 하여 열간 압연을 행하는 것이 유효한 것을 알게 되었다.
금속 조직이 페라이트상+오스테나이트상의 2상 조직이 된 경우, 가열 전에 존재하는 페라이트상과 가열 시에 생성한 오스테나이트상의 이상 계면이 결정립의 조대화를 억제하기 때문에, 열간 압연 전의 단계에서 미세한 등축 조직이 얻어진다. 그 후에, 소정의 열간 압연을 행함으로써 다음 공정의 열연판 어닐링에 있어서 재결정 사이트가 되는 가공 변형을 충분히 축적시키고, 다음 공정의 열연판 어닐링에 의해 미세한 금속 조직이 얻어져 우수한 인성이 발현할 수 있다.
구체적으로는, 열간 압연 전의 가열 시에 체적률로 65% 이상의 오스테나이트상이 생성되도록, 오스테나이트 생성 원소인 Ni, Mn의 함유량과 Ni, Mn의 각각에 정(正)의 계수, 페라이트 생성 원소인 Si, Cr의 함유량과 Si, Cr의 각각에 부(負)의 계수를 조합한 전술한 식 (1)이 성립하도록 조정한 강에 대해서, 1050∼1250℃에서 슬래브 가열한 후, 열간 압연을 행하는 것을 고안했다.
또한, 본 발명자들은, 다음 공정의 열연판 어닐링의 적합한 조건에 대해서도 예의 검토했다. 열연판 어닐링은 열간 압연에 의해 형성된 가공 조직을 재결정시키는 공정이다. 그 때문에, 충분한 재결정이 발생하는 온도에서 어닐링을 행할 필요가 있다. 그러나, 과도한 고온에서 열연판 어닐링을 행한 경우, 재결정은 발생하기는 하지만 재결정립의 현저한 조대화가 발생하기 때문에, 소정의 미세한 조직이 얻어지지 않게 된다.
그래서, 본 발명자들은, 재결정립의 입경과 어닐링 온도의 관계에 대해서 상세하게 조사했다. 그 결과, 열연판 어닐링 온도를 1050℃ 이하로 억제함으로써, 인성이 저하할 정도의 조대한 재결정립의 생성을 억제할 수 있는 것을 발견했다.
이하, 각 제조 조건에 대해서 상세하게 설명한다.
우선은, 상기한 성분 조성으로 이루어지는 용강을, 전로(converter), 전기로(electric furnace), 진공 용해로 등의 공지의 방법으로 용제하고, 연속 주조법 혹은 조괴-분괴법(ingot casting-blooming process)에 의해 강 소재(슬래브)로 한다.
강 슬래브의 가열 온도: 1050∼1250℃
강 슬래브를, 1050∼1250℃에서 가열하고, 열간 압연에 제공한다. 상기 가열 온도에서의 가열 시간은, 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 1∼24시간 가열한다. 가열 온도가 1050℃ 미만에서는, 오스테나이트상의 생성 비율이 낮아져 미세한 금속 조직이 얻어지지 않게 되어, 우수한 인성이 얻어지지 않는다. 한편, 가열 온도가 지나치게 높아지면 산화 질량의 증가에 수반하는 스케일 로스(scale loss)의 증대로 이어지기 때문에, 강 슬래브의 가열 온도는 1250℃ 이하로 한다. 단, 강 슬래브에 열간 압연을 실시함에 있어서, 주조 후의 강 슬래브가 1050℃ 이상의 온도역에 있는 경우에는, 강 소재를 가열하는 일 없이 직송 압연해도 좋다.
조압연 조건에 대해서는 특별히 한정되지 않는다. 마무리 열간 압연 전에 주조 조직을 효과적으로 파괴해 둔 경우, 그 후의 슬래브 가열에 있어서의 미세화 효과가 한층 촉진되기 때문에, 조압연에 있어서의 누적 압하율을 65% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그 후, 마무리 열간 압연에 의해 소정 판두께까지 압연한다.
열연판 어닐링 온도: 750∼1050℃
본 발명에서는 상기 열간 압연 종료 후에 열연판 어닐링을 행한다. 열연판 어닐링에 있어서, 열간 압연 공정에서 형성시킨 압연 가공 조직을 재결정시킨다. 본 발명에서는 열간 압연 공정에 있어서 효과적으로 압연 변형을 부여하고, 재결정 사이트를 증가시킴으로써 열연판 어닐링에 있어서의 재결정의 조대화를 억제한다. 이 효과를 얻기 위해서는 열연판 어닐링을 750∼1050℃의 범위에서 행할 필요가 있다. 어닐링 온도가 750℃ 미만에서는 재결정이 불충분하기 때문에 열연 변형에 기인한 잔류 응력이 잔존하여, 열연 어닐링 후의 평탄도를 유지할 수 없다. 한편, 어닐링 온도가 1050℃를 초과하면, 재결정립은, 현저한 조대화가 발생하여, 소망하는 금속 조직이 얻어지지 않는다. 그 때문에, 열연판 어닐링 온도는 750℃ 이상 1050℃ 이하의 범위로 한다. 바람직하게는, 열연판 어닐링 온도는 750℃ 이상 900℃ 이하의 범위이다. 또한, 열연판 어닐링의 유지 시간 및 수법에 특별히 한정은 없고, 상자 어닐링(배치(batch) 어닐링), 연속 어닐링 중 어느 것으로 실시해도 상관없다.
이상에 의해 얻어진 페라이트계 스테인리스 강판에는, 필요에 따라서 쇼트 블라스트나 산 세정에 의한 탈스케일 처리를 행해도 좋다. 추가로, 표면 성상을 향상시키기 위해, 연삭이나 연마 등을 실시해도 좋다. 또한, 그 후, 냉간 압연 및 냉연판 어닐링을 행해도 좋다.
이상에 의해, 본 발명의 인성이 우수하고, 또한, 내식성도 우수한 페라이트계 스테인리스 강판이 제조된다.
본 발명에서 얻어지는 페라이트계 스테인리스 강판의 금속 조직은 페라이트 단상, 혹은 마르텐사이트, 잔류 오스테나이트상의 한쪽 또는 양쪽을 합계로 3% 이하(체적률) 포함하고 잔부가 페라이트상이다.
본 발명의 페라이트계 스테인리스 강판은, -50℃에서의 샤르피 충격값이 100J/㎠ 이상이다. 이와 같이 저온 인성이 우수함으로써, 버링 가공부를 갖는 후육의 플랜지로 가공할 때의 버링 가공부에서의 균열의 발생을 효과적으로 억제할 수 있어, 버링 가공부를 갖는 후육의 플랜지로 충분히 실용화할 수 있다.
판두께는, 특별히 한정되지 않지만, 후육의 플랜지에 적용할 수 있는 판두께인 것이 바람직하기 때문에, 5.0㎜ 이상이 바람직하고, 8.0㎜ 이상이 보다 바람직하다. 또한, 판두께는, 15.0㎜ 이하가 바람직하고, 13.0㎜ 이하가 보다 바람직하다.
실시예 1
이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세하게 설명한다.
표 1에 나타내는 성분 조성을 갖는 스테인리스용 강을 진공 유도 용해에 의해 100㎏의 강 슬래브로 했다. 이어서, 표 2에 나타내는 제조 조건으로 열간 압연하고, 표 2에 나타내는 마무리 판두께의 열연 강판으로 했다. 이 열연 강판에 열연판 어닐링을 실시하여 열연 어닐링 강판으로 했다. 또한, 열연판 어닐링은 표 2에 나타내는 열연판 어닐링 온도로 8h 유지하여 행했다.
이상에 의해 얻어진 열연 어닐링 강판에 대해서, 이하의 평가를 행했다.
(1) 평균 결정 입경의 평가
평균 결정 입경은, EBSD(Electron Back Scattering Diffraction)법에 의해 측정했다. 측정 조건은, 측정 배율 500배로 스텝 0.4㎛로 했다. 얻어진 데이터는 가부시키가이샤 TSL 솔루션즈사 OIM(Orientation Imaging Microscopy) 해석 소프트에 의해 방위차 15° 이상을 입계(grain boundary)로 정의하고, 원 상당 직경을 산출했다. 얻어진 원 상당 직경의 평균값으로부터 산출한 값을 평균 결정 입경으로 했다.
(2) 샤르피 충격값의 평가
열연 어닐링 강판의 판폭 중앙부로부터, JIS Z 2242(2005)에 준거한 V 노치 샤르피 시험편을 상기 강판의 판두께인 채로 압연 방향이 긴 쪽이 되도록 채취하고, 당해 시험편에 대해서 JIS Z 2242(2005)에 준거하여 -50℃에 있어서의 샤르피 충격값을 측정했다. -50℃에 있어서의 샤르피 충격값이 100J/㎠ 이상을 합격, 100J/㎠ 미만을 불합격으로 했다.
(3) 내식성의 평가
열연 어닐링 강판으로부터, 60×80㎜의 시험편을 채취하고, 표면을 #600 에머리 페이퍼(emery paper)에 의해 연마 마무리한 후에 단면부 및 이면을 시일한 시험편을 제작하여, JIS H 8502에 규정된 염수 분무 사이클 시험에 제공했다. 염수 분무 사이클 시험은, 염수 분무(5질량% NaCl, 35℃, 분무 2hr)→건조(60℃, 4hr, 상대 습도 40%)→습윤(50℃, 2hr, 상대 습도≥95%)를 1사이클로 하여, 3사이클 행했다. 염수 분무 사이클 시험을 3사이클 실시 후의 시험편 표면을 사진 촬영하고, 화상 해석에 의해 시험편 표면의 발청 면적을 측정하여, 발청 면적 측정 부분의 면적과의 비율로부터 발청률(시험편 중의 발청 면적/발청 면적 측정 부분의 면적)×100[%])을 산출했다. 발청 면적 측정 부분이란, 시험편의 외주 15㎜의 부분을 제외한 부분이다. 또한, 발청 면적은 발청 부분(rusting portion) 및, 유청 부분(a portion subjected to flow rust)의 면적으로 했다. 발청률 10% 이하를 특별히 우수한 내식성으로 합격(◎), 10% 초과 25% 이하를 합격(○), 25% 초과를 불합격(×)으로 했다.
이상에 의해 얻어진 시험 결과를 제조 조건과 아울러 표 2에 나타낸다.
Figure pct00001
Figure pct00002
표 1, 표 2에 의하면, 강 성분, 열간 압연 조건 및 열연판 어닐링 조건이 본 발명의 범위를 충족하는 No.1∼32 그리고 46은, 평균 결정 입경이 45㎛ 이하인 미세한 금속 조직이 얻어지고, 소정의 샤르피 충격값이 얻어졌다. 추가로 얻어진 열연 어닐링 강판의 내식성을 평가한 결과, 모두 발청률은 25% 이하이고 충분한 내식성도 갖고 있는 것이 확인되었다. 특히, Cu를 0.95% 함유시킨 강 A17을 이용한 No.17 및, Mo를 0.88% 함유시킨 강 A18을 이용한 No.18에서는 발청률이 10% 이하로 한층 우수한 내식성이 얻어졌다.
또한, No.1∼32 그리고 46의 본 발명예에 대해서, 버링 가공부를 갖는 후육의 플랜지 형상으로의 가공을 시도한 결과, 균열은 발생하지 않고, 소정의 플랜지 형상을 얻을 수 있었다. 또한, 본 발명예의 열연 어닐링 강판에 대해서 조직 관찰을 행한 결과, 모두 페라이트 단상 조직이거나, 또는, 마르텐사이트, 잔류 오스테나이트상의 한쪽 혹은 양쪽의 합계가 체적률로 3% 이하이고 잔부가 페라이트상인 조직을 갖고 있었다.
강 A1 및, 강 A2를 이용하여, 슬래브 가열 온도가 본 발명의 범위를 상회하는 No.33 및, No.34에서는, 열간 압연 공정에 있어서의 가열 시에 소정량의 오스테나이트상이 생성되고, 또한 소정의 누적 압하율로 압연하기는 했지만, 압연 온도가 과도하게 고온이었기 때문에 가공 변형의 회복이 발생하여 재결정 사이트의 도입이 불충분했기 때문에, 열연판 어닐링 공정에 있어서 재결정립의 조대화가 발생하기 쉬워져, 소정의 샤르피 충격값이 얻어지지 않았다.
강 A1 및, 강 A2를 이용하여, 열연판 어닐링 온도가 본 발명의 범위를 상회하는 No.35 및, No.36에서는, 생성된 재결정립의 현저한 조대화가 발생한 결과, 소정의 샤르피 충격값이 얻어지지 않았다.
강의 각 성분 범위를 충족하지만, γI이 본 발명의 범위를 하회하는 강 B1, B2 및, B3을 이용한 No.37, No.38 및, No.39에서는, 소정의 열간 압연 및 열연판 어닐링을 행했지만, 열간 압연 공정의 가열 시에 오스테나이트상이 충분히 생성되지 않았던 결과, 열연판 어닐링 공정에 있어서 금속 조직의 미세화가 충분히 발생하지 않아, 소정의 샤르피 충격값이 얻어지지 않았다.
Cr 함유량이 본 발명의 범위를 상회하는 강 B4를 이용한 No.40에서는, 소정의 열간 압연 및 열연판 어닐링을 행했지만, 열간 압연 공정의 가열 시에 오스테나이트상이 충분히 생성되지 않았던 결과, 열연판 어닐링 공정에 있어서 금속 조직의 미세화가 충분히 발생하지 않아, 소정의 샤르피 충격값이 얻어지지 않았다.
Mn 함유량이 본 발명의 범위를 상회하는 강 B5를 이용한 No.41에서는, 소정의 열간 압연 및 열연판 어닐링을 행했지만, 부식의 기점이 되는 MnS가 과잉으로 석출된 결과, 소정의 내식성이 얻어지지 않았다.
Nb 함유량이 본 발명의 범위를 상회하는 강 B6을 이용한 No.42에서는, 재결정 온도가 상승했기 때문에 금속 조직의 미세화가 충분히 발생하지 않아, 소정의 샤르피 충격값이 얻어지지 않았다.
Si 함유량이 본 발명의 상회하는 강 B7을 이용한 No.43에서는, 금속 조직의 평균 결정 입경이 45㎛를 상회하여, 소정의 샤르피 충격값이 얻어지지 않았다.
Ti 함유량이 본 발명의 범위를 상회하는 강 B8을 이용한 No.44에서는, 과잉인 Ti 함유에 의해 조대한 TiN의 생성이 일어나, 소정의 샤르피 충격값이 얻어지지 않았다.
Ti 무첨가의 강 B9를 이용한 No.45에서는, 재결정 온도가 상승했기 때문에 금속 조직의 미세화가 충분히 발생하지 않아, 소정의 샤르피 충격값이 얻어지지 않았다.
Ni 함유량이 본 발명의 범위를 하회하는 강 B10을 이용한 No.47에서는, 소정의 열간 압연 및 열연판 어닐링을 행했지만, 열간 압연 공정의 가열 시에 오스테나이트상이 충분히 생성되지 않았던 결과, 열연판 어닐링 공정에 있어서 금속 조직의 미세화가 충분히 발생하지 않아, 소정의 샤르피 충격값이 얻어지지 않았다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명에서 얻어지는 페라이트계 스테인리스 강판은, 우수한 인성이 요구되는 용도, 예를 들면 플랜지 등으로의 적용에 특히 적합하다.

Claims (5)

  1. 질량%로,
    C: 0.001∼0.020%,
    Si: 0.05∼0.35%,
    Mn: 0.05∼1.00%,
    P: 0.04% 이하,
    S: 0.01% 이하,
    Al: 0.001∼0.300%,
    Cr: 10.0∼13.0%,
    Ni: 0.75∼1.50%,
    Ti: 0.05∼0.35%,
    N: 0.001∼0.020%
    를 함유하고, 또한, 하기식 (1)로 이루어지는 γI[%]이 65% 이상이고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 성분 조성을 갖고,
    금속 조직의 평균 결정 입경이 45㎛ 이하인, 페라이트계 스테인리스 강판.
    γI[%]=24Ni+12Mn+6Cu-18Si-12Cr-12Mo+188 (1)
    또한, 식 (1) 중의 Ni, Mn, Cu, Si, Cr 및 Mo는, 각 성분의 함유량(질량%)을 나타내고, 함유하지 않는 성분은 0으로 한다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 성분 조성에 더하여, 질량%로,
    Cu: 0.01∼1.00%,
    Mo: 0.01∼1.00%,
    W: 0.01∼0.20%,
    Co: 0.01∼0.20%의 1종 또는 2종 이상을 함유하는, 페라이트계 스테인리스 강판.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 성분 조성에 더하여, 질량%로,
    V: 0.01∼0.20%,
    Nb: 0.01∼0.10%,
    Zr: 0.01∼0.20%의 1종 또는 2종 이상을 함유하는, 페라이트계 스테인리스 강판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 성분 조성에 더하여, 질량%로,
    REM: 0.001∼0.100%,
    B: 0.0002∼0.0025%,
    Mg: 0.0005∼0.0030%,
    Ca: 0.0003∼0.0030%의 1종 또는 2종 이상을 함유하는, 페라이트계 스테인리스 강판.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법으로서,
    상기 성분 조성을 갖는 강 슬래브에 대하여, 1050∼1250℃에서 가열 후, 열간 압연을 행하는 열간 압연 공정과,
    당해 열간 압연 공정에서 얻어진 열연 강판을 750∼1050℃에서 열연판 어닐링하는 열연판 어닐링 공정을 갖는, 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법.
KR1020207011817A 2017-10-30 2018-10-16 페라이트계 스테인리스 강판 및 그의 제조 방법 KR20200057760A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020227016128A KR102603113B1 (ko) 2017-10-30 2018-10-16 페라이트계 스테인리스 강판 및 그의 제조 방법

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017209061 2017-10-30
JPJP-P-2017-209061 2017-10-30
PCT/JP2018/038400 WO2019087761A1 (ja) 2017-10-30 2018-10-16 フェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227016128A Division KR102603113B1 (ko) 2017-10-30 2018-10-16 페라이트계 스테인리스 강판 및 그의 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200057760A true KR20200057760A (ko) 2020-05-26

Family

ID=66333017

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207011817A KR20200057760A (ko) 2017-10-30 2018-10-16 페라이트계 스테인리스 강판 및 그의 제조 방법
KR1020227016128A KR102603113B1 (ko) 2017-10-30 2018-10-16 페라이트계 스테인리스 강판 및 그의 제조 방법

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020227016128A KR102603113B1 (ko) 2017-10-30 2018-10-16 페라이트계 스테인리스 강판 및 그의 제조 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20200347475A1 (ko)
EP (1) EP3666917B1 (ko)
JP (1) JP6536763B1 (ko)
KR (2) KR20200057760A (ko)
CN (1) CN111295458A (ko)
ES (1) ES2883114T3 (ko)
MX (1) MX2020004428A (ko)
WO (1) WO2019087761A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210363604A1 (en) * 2018-10-25 2021-11-25 Jfe Steel Corporation Hot-rolled and annealed ferritic stainless steel sheet and method for producing the same
JP7436944B1 (ja) 2022-04-06 2024-02-22 日本製鉄株式会社 バーリング構造部材

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016191150A (ja) 2015-03-30 2016-11-10 新日鐵住金ステンレス株式会社 靭性に優れたステンレス鋼板およびその製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5871331A (ja) * 1981-10-21 1983-04-28 Nisshin Steel Co Ltd フエライト系ステンレス鋼の熱間圧延方法
KR100762151B1 (ko) * 2001-10-31 2007-10-01 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 딥드로잉성 및 내이차가공취성이 우수한 페라이트계스테인리스강판 및 그 제조방법
JP3788311B2 (ja) * 2001-10-31 2006-06-21 Jfeスチール株式会社 フェライト系ステンレス鋼板及びその製造方法
JP4721916B2 (ja) * 2005-01-24 2011-07-13 新日鐵住金ステンレス株式会社 成形時の面内異方性が小さく耐リジング性及び耐肌荒れ性に優れたフェライト系ステンレス鋼薄板及びその製造方法
JP4752620B2 (ja) * 2005-06-09 2011-08-17 Jfeスチール株式会社 ベローズ素管用フェライト系ステンレス鋼板
JP5908936B2 (ja) * 2014-03-26 2016-04-26 新日鐵住金ステンレス株式会社 フランジ用フェライト系ステンレス鋼板とその製造方法およびフランジ部品
WO2017013850A1 (ja) * 2015-07-17 2017-01-26 Jfeスチール株式会社 フェライト系ステンレス熱延鋼板および熱延焼鈍板、ならびにそれらの製造方法
WO2018199062A1 (ja) * 2017-04-27 2018-11-01 Jfeスチール株式会社 フェライト系ステンレス熱延焼鈍鋼板およびその製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016191150A (ja) 2015-03-30 2016-11-10 新日鐵住金ステンレス株式会社 靭性に優れたステンレス鋼板およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3666917A4 (en) 2020-08-05
WO2019087761A1 (ja) 2019-05-09
KR102603113B1 (ko) 2023-11-16
EP3666917A1 (en) 2020-06-17
KR20220065904A (ko) 2022-05-20
MX2020004428A (es) 2020-08-06
ES2883114T3 (es) 2021-12-07
CN111295458A (zh) 2020-06-16
JP6536763B1 (ja) 2019-07-03
JPWO2019087761A1 (ja) 2019-11-14
US20200347475A1 (en) 2020-11-05
EP3666917B1 (en) 2021-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015064128A1 (ja) 低温靭性に優れたフェライト−マルテンサイト2相ステンレス鋼およびその製造方法
KR101705135B1 (ko) 페라이트계 스테인리스 강판
EP3486347B1 (en) Hot-rolled and annealed ferritic stainless steel sheet and method for producing same
CA3009133A1 (en) Hot-rolled nb-containing ferritic stainless steel sheet and method for producing same, and cold-rolled nb-containing ferritic stainless steel sheet and method for producing same
JP6432720B1 (ja) フェライト系ステンレス熱延焼鈍鋼板およびその製造方法
CN107835865B (zh) 铁素体系不锈钢热轧钢板和热轧退火板以及它们的制造方法
KR20180008788A (ko) 페라이트계 스테인리스 강판 및 그의 제조 방법
KR101850231B1 (ko) 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조 방법
JP6036645B2 (ja) 低温靭性に優れたフェライト−マルテンサイト2相ステンレス鋼およびその製造方法
KR102603113B1 (ko) 페라이트계 스테인리스 강판 및 그의 제조 방법
JP6424867B2 (ja) フェライト相とマルテンサイト相の2相からなる鋼組織を有するステンレス鋼およびその製造方法
JP6892011B2 (ja) フェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法
KR101673218B1 (ko) 페라이트계 스테인리스강
JP7038799B2 (ja) フェライト系ステンレス熱延焼鈍鋼板およびその製造方法
WO2022196498A1 (ja) 二相ステンレス鋼

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X601 Decision of rejection after re-examination
A107 Divisional application of patent