KR20210008732A - Non-magnetic austenitic stainless steel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 비자성 오스테나이트계 스테인리스강에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각종 전자기기용 소재로 적용될 수 있는 비자성 오스테나이트계 스테인리스강에 관한 것이다. The present invention relates to a non-magnetic austenitic stainless steel, and more particularly, to a non-magnetic austenitic stainless steel that can be applied as a material for various electronic devices.
최근 다양한 기능을 갖는 스마트 기기가 사용됨에 따라 전력손실 저감 및 오작동 방지를 위해 자성이 저감된 강재의 요구가 증가하고 있다. 300계 스테인리스강은 오스테나이트 상을 주조직으로 하여 통상적으로 비자성 특성을 갖기 때문에, 전자기기용 소재로 널리 사용되고 있다.Recently, as smart devices having various functions are used, there is an increasing demand for steel materials with reduced magnetism to reduce power loss and prevent malfunction. Since the 300 series stainless steel has an austenite phase as its main structure and generally has non-magnetic properties, it is widely used as a material for electronic devices.
그러나, 통상의 STS304 또는 STS316 오스테나이트계 스테인리스강은 제강/연주 시 δ-페라이트가 1~5% 분율로 형성된다. 형성된 δ-페라이트는 자성을 유발하는 조직으로서, 최종 제품이 자성을 띄게 하는 문제점이 있다. 따라서, 통상의 STS304, STS316 오스테나이트계 스테인리스강은 δ-페라이트로 인해 비자성 특성을 확보하지 못하는 문제가 있다.However, in general STS304 or STS316 austenitic stainless steel, δ-ferrite is formed in a fraction of 1 to 5% during steel making/rolling. The formed δ-ferrite is a structure that induces magnetism, and there is a problem in that the final product has magnetism. Therefore, conventional STS304 and STS316 austenitic stainless steels have a problem in that nonmagnetic properties cannot be secured due to δ-ferrite.
δ-페라이트는 1,300 내지 1,400℃의 온도 범위에서 열처리 하여 분해될 수 있다. 그러나, δ-페라이트는 압연 및 소둔 공정에도 완전히 제거되지 않고 조직 내 잔류될 수 있으며, 잔류하는 페라이트에 의해 자성이 증가하여 비자성 특성을 확보하지 못하는 문제가 있다.δ-ferrite can be decomposed by heat treatment at a temperature range of 1,300 to 1,400°C. However, δ-ferrite may not be completely removed even in the rolling and annealing process and may remain in the structure, and there is a problem in that nonmagnetic properties are not secured due to increased magnetism by the remaining ferrite.
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 각종 전자기기용 소재로 적용될 수 있는 비자성 오스테나이트계 스테인리스강을 제공하고자 한다.In order to solve the above-described problem, the present invention is to provide a nonmagnetic austenitic stainless steel that can be applied as a material for various electronic devices.
상술한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 명세서는 중량%로, C: 0.01 내지 0.1%, Si: 1.5% 이하(0 제외), Mn: 0.5 내지 3.5%, Cr: 16 내지 22%, Ni: 7 내지 15%, Mo: 3% 이하, N: 0.01 내지 0.3%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 (1)의 값이 음의 값인 비자성 오스테나이트계 스테인리스강을 개시한다.As a means for achieving the above object, the present specification is in wt%, C: 0.01 to 0.1%, Si: 1.5% or less (excluding 0), Mn: 0.5 to 3.5%, Cr: 16 to 22%, Ni: 7 To 15%, Mo: 3% or less, N: 0.01 to 0.3%, remaining Fe and other unavoidable impurities, and a nonmagnetic austenitic stainless steel having a negative value in the following formula (1).
(1) 3*(Cr+Mo) + 5*Si - 65*(C+N) - 2*(Ni+Mn) - 28(1) 3*(Cr+Mo) + 5*Si-65*(C+N)-2*(Ni+Mn)-28
상기 식 (1)에서, Cr, Mo, Si, C, N, Ni, Mn은 각 합금원소의 함량(중량%)를 의미한다.In the above formula (1), Cr, Mo, Si, C, N, Ni, and Mn mean the content (% by weight) of each alloying element.
본 발명의 각 비자성 오스테나이트계 스테인리스강에 있어서, 중량%로, Cu: 2.5% 이하를 더 포함할 수 있다.In each of the nonmagnetic austenitic stainless steels of the present invention, by weight %, Cu: 2.5% or less may be further included.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 다른 수단으로서 본 명세서는 중량%로, C: 0.01 내지 0.1%, Si: 1.5% 이하(0 제외), Mn: 0.5 내지 3.5%, Cr: 16 내지 22%, Ni: 7 내지 15%, Mo: 3% 이하, N: 0.01 내지 0.3%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 (2)의 값이 70 이상인 비자성 오스테나이트계 스테인리스강을 개시한다.In addition, as another means for achieving the above object, the present specification is in wt%, C: 0.01 to 0.1%, Si: 1.5% or less (excluding 0), Mn: 0.5 to 3.5%, Cr: 16 to 22%, Ni: 7 to 15%, Mo: 3% or less, N: 0.01 to 0.3%, remaining Fe and other unavoidable impurities, and discloses a nonmagnetic austenitic stainless steel having a value of 70 or more in the following formula (2). .
(2) ΣA5/ΣA x 100(2) ΣA 5 /ΣA x 100
상기 식 (2)에서, ΣA5는 면적이 5㎛2 이하인 페라이트 입자의 면적의 합이며, ΣA는 전체 페라이트 입자의 면적의 합이다.In the above formula (2), ΣA 5 is the sum of the areas of ferrite particles having an area of 5 μm 2 or less, and ΣA is the sum of the areas of all ferrite particles.
본 발명의 각 비자성 오스테나이트계 스테인리스강에 있어서, 중량%로, Cu: 2.5% 이하를 더 포함할 수 있다.In each of the nonmagnetic austenitic stainless steels of the present invention, by weight %, Cu: 2.5% or less may be further included.
본 발명의 각 비자성 오스테나이트계 스테인리스강에 있어서, 1mm 이하의 두께에서, 투자율이 1.02 이하일 수 있다.In each of the nonmagnetic austenitic stainless steels of the present invention, at a thickness of 1 mm or less, the permeability may be 1.02 or less.
본 발명에 의하면, 자성을 유발하는 페라이트 상의 분율을 낮게 제어하여 각종 전자기기 소재로 적용되는 비자성 오스테나이트계 스테인리스강을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a non-magnetic austenitic stainless steel applied to various electronic device materials by controlling the fraction of the ferrite phase that causes magnetism to be low.
본 발명에 의하면, 페라이트 상의 분율은 합금성분을 제어하여 페라이트의 형성을 억제하거나, 또는 미세조직의 제어를 통하여 페라이트의 분해를 가속화함으로써 낮출 수 있다.According to the present invention, the fraction of the ferrite phase can be reduced by controlling the alloy component to suppress the formation of ferrite, or by accelerating the decomposition of ferrite through the control of the microstructure.
도 1은 표 1의 식 (1) 값에 따른 페라이트 분율의 변화를 도시한 그래프이다.
도 2는 표 2의 식 (2)의 값에 따른 투자율의 변화를 도시한 그래프이다.1 is a graph showing the change of the ferrite fraction according to the value of Equation (1) in Table 1.
2 is a graph showing the change in permeability according to the value of Equation (2) in Table 2.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 기술사상이 이하에서 설명하는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, the embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the technical idea of the present invention is not limited to the embodiments described below. In addition, embodiments of the present invention are provided in order to more completely explain the present invention to those with average knowledge in the art.
본 출원에서 사용하는 용어는 단지 특정한 예시를 설명하기 위하여 사용되는 것이다. 때문에 가령 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수여야만 하는 것이 아닌 한, 복수의 표현을 포함한다. 덧붙여, 본 출원에서 사용되는 "포함하다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 명확히 지칭하기 위하여 사용되는 것이지, 다른 특징들이나 단계, 기능, 구성요소 또는 이들을 조합한 것의 존재를 예비적으로 배제하고자 사용되는 것이 아님에 유의해야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific examples. So, for example, a singular expression includes a plural expression unless the context clearly has to be singular. In addition, terms such as "include" or "include" used in the present application are used to clearly refer to the existence of features, steps, functions, components or combinations thereof described in the specification, but other features It should be noted that it is not used to preliminarily exclude the presence of elements, steps, functions, components, or combinations thereof.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진 것으로 보아야 한다. 따라서, 본 명세서에서 명확하게 정의하지 않는 한, 특정 용어가 과도하게 이상적이거나 형식적인 의미로 해석되어서는 안 된다. 가령, 본 명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.Meanwhile, unless otherwise defined, all terms used in this specification should be viewed as having the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Therefore, unless clearly defined in the specification, specific terms should not be interpreted in an excessively ideal or formal sense. For example, in the present specification, expressions in the singular include plural expressions unless the context clearly has exceptions.
또한, 본 명세서의 "약", "실질적으로" 등은 언급한 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.In addition, "about", "substantially" and the like in the present specification are used at or close to the numerical value when manufacturing and material tolerances specific to the stated meaning are presented, and are accurate to aid understanding of the present invention. Or absolute figures are used to prevent unfair use of the stated disclosure by unconscionable infringers.
본 발명의 일 예에 따른 비자성 오스테나이트계 스테인리스강은 중량%로, C: 0.01 내지 0.1%, Si: 1.5% 이하(0 제외), Mn: 0.5 내지 3.5%, Cr: 16 내지 22%, Ni: 7 내지 15%, Mo: 3% 이하, N: 0.01 내지 0.3%, 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 또한, Cu: 2.5% 이하를 더 포함할 수 있다.The non-magnetic austenitic stainless steel according to an example of the present invention is in wt%, C: 0.01 to 0.1%, Si: 1.5% or less (excluding 0), Mn: 0.5 to 3.5%, Cr: 16 to 22%, Ni: 7 to 15%, Mo: 3% or less, N: 0.01 to 0.3%, the remaining Fe and other inevitable impurities may be included. In addition, Cu: may further contain 2.5% or less.
이하에서는 상기 합금조성에 대해서 한정한 이유에 대하여 구체적으로 설명한다. 하기 성분조성은 특별한 기재가 없는 한 모두 중량%를 의미한다.Hereinafter, the reasons for limiting the alloy composition will be described in detail. All of the following component compositions mean weight percent unless otherwise specified.
탄소(C): 0.01 내지 0.1중량%Carbon (C): 0.01 to 0.1% by weight
C는 강력한 오스테나이트 상 안정화 원소이며, 응고 시 자성 증가를 억제하는 원소이다. 본 발명에서 C는 오스테나이트 상 안정화 효과를 위하여 0.01중량% 이상 첨가될 수 있다. 그러나, C함량이 과다하면 Cr과 결합하여 입계에 탄화물을 형성하며, 결정립계 주위의 Cr 함량을 국부적으로 낮추어 부식성을 저하시킬 우려가 있다. 따라서, 충분한 내식성을 확보하기 위하여 본 발명에서 C함량의 상한은 0.1중량%로 제한되는 것이 바람직하다.C is a strong austenite phase stabilizing element, and is an element that suppresses an increase in magnetism during solidification. In the present invention, C may be added in an amount of 0.01% by weight or more in order to stabilize the austenite phase. However, if the C content is excessive, it combines with Cr to form carbides at the grain boundaries, and there is a concern that the Cr content around the grain boundaries is locally lowered to lower the corrosiveness. Therefore, in order to secure sufficient corrosion resistance, the upper limit of the C content in the present invention is preferably limited to 0.1% by weight.
실리콘(Si): 1.5중량% 이하(0 제외)Silicon (Si): 1.5% by weight or less (excluding 0)
Si은 내식성을 향상시키는 원소이다. 그러나, Si은 자성을 유발하는 페라이트 상 안정화 원소이며, Si함량이 과다하면 σ상 등의 금속 간 화합물의 석출을 조장하여 기계적 특성 및 내식성을 저하시킬 우려가 있다. 이에 따라, 본 발명에서 Si 함량의 상한은 1.5중량%로 제한되는 것이 바람직하다.Si is an element that improves corrosion resistance. However, Si is a ferrite phase stabilizing element that induces magnetism, and when the Si content is excessive, there is a concern that mechanical properties and corrosion resistance may be deteriorated by promoting precipitation of intermetallic compounds such as σ phase. Accordingly, the upper limit of the Si content in the present invention is preferably limited to 1.5% by weight.
망간(Mn): 0.5 내지 3.5중량%Manganese (Mn): 0.5 to 3.5% by weight
Mn은 C, Ni과 같은 오스테나이트 상 안정화 원소이며, 비자성 강화에 유효하다. 이에 따라, 본 발명에서 Mn은 0.5중량% 이상 첨가될 수 있다. 그러나, Mn함량이 과다하면 MnS 등의 개재물을 형성하여 내식성을 저하시키고, 표면 광택을 저하시키는 문제가 있다. 이에 따라, 본 발명에서 Mn함량의 상한은 3.5중량%로 제한되는 것이 바람직하다.Mn is an austenite phase stabilizing element such as C and Ni, and is effective for nonmagnetic enhancement. Accordingly, in the present invention, Mn may be added in an amount of 0.5% by weight or more. However, when the Mn content is excessive, inclusions such as MnS are formed, thereby reducing corrosion resistance and reducing surface gloss. Accordingly, in the present invention, the upper limit of the Mn content is preferably limited to 3.5% by weight.
크롬(Cr): 16 내지 22중량%Chrome (Cr): 16 to 22% by weight
Cr은 대표적인 스테인리스강의 내식성 향상 원소이며, 본 발명에서는 충분한 내식성 확보를 위해서 Cr은 16중량% 이상 첨가될 수 있다. 그러나, Cr은 자성을 유발하는 페라이트 상 안정화 원소이다. 또한, Cr함량이 과다하면 비자성 특성을 얻기 위해서 다량의 Ni이 포함되어야 하므로 비용이 증가하며, σ상 형성이 조장되어 기계적 물성 및 내식성이 저하된다. 이에 따라, Cr함량은 22중량%로 제한되는 것이 바람직하다.Cr is a typical element for improving corrosion resistance of stainless steel, and in the present invention, Cr may be added in an amount of 16% by weight or more to ensure sufficient corrosion resistance. However, Cr is a ferrite phase stabilizing element that causes magnetism. In addition, when the Cr content is excessive, a large amount of Ni must be included in order to obtain non-magnetic properties, so that the cost increases, and the formation of a sigma phase is promoted, thereby deteriorating mechanical properties and corrosion resistance. Accordingly, the Cr content is preferably limited to 22% by weight.
니켈(Ni): 7 내지 15중량%Nickel (Ni): 7 to 15% by weight
Ni는 가장 강력한 오스테나이트 상 안정화 원소이며, 본 발명에서 비자성 특성을 얻기 위해 Ni은 7중량% 이상으로 첨가될 수 있다. 그러나, Ni 함량이 증가하면 원료 가격이 상승하게 되므로, Ni함량의 상한은 15중량%로 제한되는 것이 바람직하다.Ni is the most powerful austenite phase stabilizing element, and in the present invention, Ni may be added in an amount of 7% by weight or more to obtain nonmagnetic properties. However, as the Ni content increases, the raw material price increases, so the upper limit of the Ni content is preferably limited to 15% by weight.
몰리브덴(Mo): 3중량% 이하Molybdenum (Mo): 3% by weight or less
Mo는 내식성을 향상시키는 원소이다. 그러나, Mo은 페라이트 상 안정화 원소이며, Mo함량이 과다하면 σ상의 형성이 조장되어 기계적 물성 및 내식성을 저하시킬 우려가 있다. 이에 따라, 본 발명에서 Mo함량의 상한은 3중량%로 제한되는 것이 바람직하다, Mo is an element that improves corrosion resistance. However, Mo is a ferrite phase stabilizing element, and when the Mo content is excessive, formation of a σ phase is promoted, and there is a concern that mechanical properties and corrosion resistance are deteriorated. Accordingly, in the present invention, the upper limit of the Mo content is preferably limited to 3% by weight,
질소(N): 0.01 내지 0.3중량%Nitrogen (N): 0.01 to 0.3% by weight
N은 오스테나이트 상 안정화 원소이며, 본 발명에서 비자성 특성을 얻기 위해 N은 0.01중량% 이상으로 첨가될 수 있다. 그러나, N함량이 과다하면 강의 열간 가공성을 감소시켜 표면 품질을 저하시키므로, N함량의 상한은 0.3중량%로 제한되는 것이 바람직하다.N is an austenite phase stabilizing element, and in the present invention, N may be added in an amount of 0.01% by weight or more to obtain nonmagnetic properties. However, if the N content is excessive, the hot workability of the steel is reduced and the surface quality is deteriorated. Therefore, the upper limit of the N content is preferably limited to 0.3% by weight.
본 발명의 일 예에 따른 비자성 오스테나이트계 스테인리스강은 선택적으로 Cu: 2.5중량% 이하를 더 포함할 수 있다. 이하에서, Cu 성분을 한정한 이유에 대하여 구체적으로 설명한다.The non-magnetic austenitic stainless steel according to an example of the present invention may optionally further include Cu: 2.5% by weight or less. Hereinafter, the reason for limiting the Cu component will be described in detail.
구리(Cu): 2.5중량% 이하Copper (Cu): 2.5% by weight or less
Cu는 오스테나이트 상 안정화 원소이며, 고가의 Ni을 대체하여 사용할 수 있다. 그러나, Cu함량이 과다하면 저융점의 상을 형성하여 열간 가공성을 저하시켜 표면 품질을 저하시킨다. 따라서, 본 발명에서 Cu함량의 상한은 2.5중량% 이하로 제한되는 것이 바람직하다. Cu is an austenite phase stabilizing element, and can be used in place of expensive Ni. However, when the Cu content is excessive, a phase with a low melting point is formed to reduce hot workability, thereby reducing the surface quality. Therefore, in the present invention, the upper limit of the Cu content is preferably limited to 2.5% by weight or less.
본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조 과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 상기 불순물들은 통상의 제조 과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다. The remaining component of the present invention is iron (Fe). However, in a typical manufacturing process, unintended impurities from raw materials or the surrounding environment may inevitably be mixed, and this cannot be excluded. Since the impurities are known to anyone of ordinary skill in the manufacturing process, all the contents are not specifically mentioned in the present specification.
통상적으로 STS 304 또는 316 스테인리스강은 오스테나이트 상을 주조직으로 구성되며, 제강/연주 시 형성된 페라이트 상이 잔존하는 미세조직을 가진다. 오스테나이트 상은 면심입방형 구조를 가져 자성을 띄지 않으나, 페라이트는 체심입방형 구조를 가지므로 자성을 띄게 된다. 즉, 잔존하는 페라이트 상의 분율에 따라 본 발명이 목적하는 비자성 특성을 확보하기 어려울 수 있다. 이에 따라 비자성 특성을 확보하기 위하여 자성을 유발하는 페라이트 상의 분율을 최대한 낮게 제어하여야 한다. 이하에서는 본 발명이 목적하는 비자성 특성을 확보하기 위한 구체적 기술 수단에 대해서 상술하도록 한다.Typically, STS 304 or 316 stainless steel is composed of an austenite phase as the main structure, and has a microstructure in which the ferrite phase formed during steelmaking/rolling remains. The austenite phase has a face-centered cubic structure and does not exhibit magnetism, but ferrite has a body-centered cubic structure and thus becomes magnetic. That is, it may be difficult to secure the non-magnetic properties desired by the present invention depending on the proportion of the remaining ferrite phase. Accordingly, in order to secure the non-magnetic properties, the fraction of the ferrite phase that causes magnetism should be controlled as low as possible. Hereinafter, specific technical means for securing the non-magnetic properties desired by the present invention will be described in detail.
합금성분 제어Alloy composition control
합금의 성분조성은 초기에 생성되는 페라이트 상의 분율에 중대한 영향을 미친다. 예를 들면, Ni, Mn, C, N 등 오스테나이트 상 안정화 원소들은 첨가 시 페라이트 상의 분율을 감소시키고, Cr, Mo 등의 성분 원소는 페라이트 상의 분율을 증가시킨다. 본 발명자는 이를 고려하여 페라이트 상의 분율을 제어할 수 있는 아래의 식 (1)을 도출하였다.The composition of the alloy has a significant influence on the fraction of the initially formed ferrite phase. For example, austenite phase stabilizing elements such as Ni, Mn, C, and N reduce the ferrite phase fraction when added, and component elements such as Cr and Mo increase the ferrite phase fraction. In consideration of this, the present inventor derived the following equation (1) that can control the fraction of the ferrite phase.
(1) 3*(Cr+Mo) + 5*Si - 65*(C+N) - 2*(Ni+Mn) - 28 (1) 3*(Cr+Mo) + 5*Si-65*(C+N)-2*(Ni+Mn)-28
식 (1)에서, Cr, Mo, Si, C, N, Ni, Mn은 각 합금원소의 함량(중량%)를 의미한다.In Formula (1), Cr, Mo, Si, C, N, Ni, and Mn mean the content (% by weight) of each alloy element.
본 발명에 따르면, 식 (1)의 값이 음의 값을 가지는 경우 초기에 생성되는 페라이트 상의 분율이 0%일 수 있다.According to the present invention, when the value of Equation (1) has a negative value, the fraction of the initially generated ferrite phase may be 0%.
미세조직 제어Microstructure control
한편, 제강/연주 시 잔존하는 페라이트 상은 추후에 수행되는 열처리 공정에 따라 분해될 수 있다. 본 발명자들은 식 (1)의 값이 양의 값을 가져 페라이트 상이 잔류하고, 이에 따라 강이 자성을 띄게 되는 경우에도, 미세조직의 제어를 통해 열처리 공정에서 페라이트 상의 분해를 가속화할 수 있음을 발견하였다. 페라이트 상의 분해의 가속화는 잔존하는 페라이트 상의 크기 분포와 관련되며, 분석을 통하여 아래 식 (2)를 도출하였다.On the other hand, the ferrite phase remaining during steel making/rolling may be decomposed according to a heat treatment process performed later. The present inventors found that even when the ferrite phase remains because the value of equation (1) is positive, and thus the steel becomes magnetic, the decomposition of the ferrite phase in the heat treatment process can be accelerated through the control of the microstructure. I did. The acceleration of the decomposition of the ferrite phase is related to the size distribution of the remaining ferrite phase, and the following equation (2) was derived through analysis.
(2) ΣA5/ΣA x 100(2) ΣA 5 /ΣA x 100
위 식 (2)에서, ΣA5는 면적이 5㎛2 이하인 페라이트 입자의 면적의 합이며, ΣA는 전체 페라이트 입자의 면적의 합이다. 즉, 식 (2)는 전체 페라이트 입자의 면적의 합 대비 5㎛2 이하의 미세 페라이트 입자의 면적의 합의 백분율을 의미한다. In the above equation (2), ΣA 5 is the sum of the areas of ferrite particles having an area of 5 μm 2 or less, and ΣA is the sum of the areas of all ferrite particles. That is, Equation (2) means the percentage of the sum of the areas of fine ferrite particles of 5 μm 2 or less relative to the sum of the areas of all ferrite particles.
본 발명의 일 예에 따르면, 위 식 (2)의 값이 70 이상이 되도록 제어할 수 있다. 본 발명은 이상과 같이 미세 페라이트 입자의 면적의 합을 높게 제어함으로써, 열처리 공정에서 페라이트 상의 분해를 가속화할 수 있다. 그 결과, 열처리 후 투자율이 1.02 이하이며, 특히 1mm 이하의 두께에서 투자율이 1.02 이하일 수 있다.According to an example of the present invention, it is possible to control the value of Equation (2) to be 70 or more. The present invention can accelerate the decomposition of the ferrite phase in the heat treatment process by controlling the sum of the areas of the fine ferrite particles high as described above. As a result, the permeability after heat treatment is 1.02 or less, and in particular, the permeability may be 1.02 or less at a thickness of 1 mm or less.
페라이트 상의 크기 분포는 위 식 (2)의 값이 70이 되도록 제어되면 충분하고, 다양한 공정에 의해 제어될 수 있다. 예를 들면, 단조 또는 압연 공정 등을 통해 제어될 수 있으며, 압하율, 압연 횟수 등을 다양하게 조절하여 제어될 수 있다. 그러나, 이상의 예시는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 예시를 열거할 뿐, 특별히 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아님을 유의할 필요가 있다.It is sufficient if the size distribution of the ferrite phase is controlled so that the value of Equation (2) is 70, and can be controlled by various processes. For example, it may be controlled through a forging or rolling process, etc., and may be controlled by variously adjusting the reduction rate and the number of rolling. However, it should be noted that the above examples only list examples to aid understanding of the present invention, and do not specifically limit the technical idea of the present invention.
본 발명에 따르면, 상술한 바와 같이 합금성분을 제어하거나, 미세조직을 제어하거나, 또는 합금성분, 미세조직을 모두 제어하여 자성을 띄는 페라이트 상 분율을 최대한 낮게 제어할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 각종 전자기기용 소재로 적용되는 비자성 오스테나이트계 스테인리스강을 제공할 수 있다.According to the present invention, the ferrite phase fraction exhibiting magnetic properties can be controlled as low as possible by controlling the alloy component, controlling the microstructure, or controlling both the alloy component and the microstructure as described above. Accordingly, the present invention can provide a non-magnetic austenitic stainless steel applied as a material for various electronic devices.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하여 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것이 아니라는 점에 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정되는 것이기 때문이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, it should be noted that the following examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present invention. This is because the scope of the present invention is determined by matters described in the claims and matters reasonably inferred therefrom.
{실시예}{Example}
아래 표 1에 기재된 화학 조성을 가지는 강을 연속주조 공정을 통하여 200mm 두께의 슬라브로 주조하였다. 이후, 주조된 슬라브를 1,250℃의 온도에서 2시간 동안 재가열하였다. 이후, 재가열된 슬라브를 6mm 두께까지 열간 압연한 다음 1,150℃의 온도에서 소둔 열처리 하였다. The steel having the chemical composition shown in Table 1 below was cast into a 200 mm thick slab through a continuous casting process. Thereafter, the cast slab was reheated at a temperature of 1,250° C. for 2 hours. Thereafter, the reheated slab was hot-rolled to a thickness of 6 mm, and then annealing heat treatment was performed at a temperature of 1,150°C.
표 1의 식 (1) 값은 표 1의 각 합금원소의 중량%를 아래 식 (1)에 대입하여 도출한 값이다. The value of Equation (1) in Table 1 is the value derived by substituting the weight% of each alloy element in Table 1 into Equation (1) below.
(1) 3*(Cr+Mo) + 5*Si - 65*(C+N) - 2*(Ni+Mn) - 28(1) 3*(Cr+Mo) + 5*Si-65*(C+N)-2*(Ni+Mn)-28
식 (1)에서, Cr, Mo, Si, C, N, Ni, Mn은 각 합금원소의 함량(중량%)를 의미한다.In Formula (1), Cr, Mo, Si, C, N, Ni, and Mn mean the content (% by weight) of each alloy element.
표 1의 페라이트 분율은 소둔 열처리된 열간 압연 코일의 페라이트 분율을 접촉식 페라이트 스코프로 측정하여 도출하였다. 접촉 시 값이 나타나지 않는 경우 페라이트 상의 분율을 0%로 판단하였다. The ferrite fraction in Table 1 was derived by measuring the ferrite fraction of the hot-rolled coil subjected to annealing heat treatment with a contact type ferrite scope. When the value did not appear upon contact, the fraction of the ferrite phase was determined as 0%.
표 1에 따르면, 강종 17~30은 본 발명에서 한정하는 합금조성 범위를 만족하며, 식 (1)의 값이 음의 값을 가지므로, 페라이트 분율이 0%였다. 반면, 강종 1~16은 각 합금성분이 본 발명에서 한정하는 조성 범위 내이나, 식 (1)의 값이 양의 값을 가지므로, 열처리 이후에도 페라이트가 잔존하였다. According to Table 1, steel grades 17 to 30 satisfy the alloy composition range defined in the present invention, and since the value of formula (1) has a negative value, the ferrite fraction was 0%. On the other hand, in steel grades 1 to 16, since each alloy component is within the composition range defined by the present invention, the value of formula (1) has a positive value, and thus ferrite remained even after heat treatment.
첨부된 도 1은 표 1의 식 (1) 값에 따른 페라이트 분율의 변화를 도시한 그래프이다. 도 1을 참조하면, 식 (1)의 값이 0에서 양의 값으로 변화하는 지점에서 페라이트 분율이 상승하는 경향을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에서 식 (1)의 값이 음의 값을 가지도록 제어한 결과, 페라이트 분율이 0%가 되는 경향을 도 1로부터 가시적으로 확인할 수 있다.1 is a graph showing the change of the ferrite fraction according to the value of Equation (1) in Table 1. Referring to FIG. 1, it can be seen that the ferrite fraction increases at a point where the value of Equation (1) changes from 0 to a positive value. That is, as a result of controlling the value of Equation (1) to have a negative value in the present invention, the tendency of the ferrite fraction to be 0% can be visually confirmed from FIG. 1.
상술한 결과로부터, 본 발명은 식 (1)의 값이 음의 값을 가지도록 제어함으로써 페라이트 분율을 0%로 제어할 수 있으며, 그 결과 목적하는 비자성 특성을 확보할 수 있음을 알 수 있다.From the above results, it can be seen that the present invention can control the ferrite fraction to 0% by controlling the value of Equation (1) to have a negative value, and as a result, the desired nonmagnetic properties can be secured. .
한편, 페라이트 분율이 0.0%를 초과하는 강종 1~16도 미세조직의 제어를 통해 페라이트 분해를 가속화하여 투자율을 낮게 제어할 수 있다. 아래 표 2에서의 평가 결과는 표 1에서 페라이트 분율이 0.0%를 초과하여, 페라이트 상이 잔존하는 강종 1~16을 대상으로 하였다. 강종 1~16에 따른 두께 6mm의 열간 압연 코일을 1mm 이하의 두께로 냉간 압연한 다음, 소둔 열처리하였다. On the other hand, ferrite decomposition can be accelerated by controlling the microstructure of steel grades 1 to 16 degrees having a ferrite fraction exceeding 0.0%, thereby lowering the permeability. The evaluation results in Table 2 below were based on steel grades 1 to 16 in which the ferrite fraction in Table 1 exceeded 0.0%, and the ferrite phase remained. Hot-rolled coils having a thickness of 6 mm according to steel types 1 to 16 were cold-rolled to a thickness of 1 mm or less, and then annealing heat treatment was performed.
표 2의 식 (2) 값은 냉간 압연한 이후 광학현미경을 이용한 이미지 분석을 통하여 도출되었다.The value of Equation (2) in Table 2 was derived through image analysis using an optical microscope after cold rolling.
표 2의 페라이트 분율은 소둔 열처리된 냉간 압연 코일의 페라이트 분율을 접촉식 페라이트 스코프로 측정하여 도출하였다. 접촉 시 값이 나타나지 않는 경우 페라이트 상의 분율을 0%로 판단하였다. The ferrite fraction in Table 2 was derived by measuring the ferrite fraction of the cold rolled coil subjected to annealing heat treatment with a contact type ferrite scope. When the value did not appear upon contact, the fraction of the ferrite phase was determined as 0%.
표 2의 투자율 μ은 접촉식 투자율 측정기인 페로마스터를 사용하여 측정되었다. 강종 1~16은 다양한 압하율을 적용하여 1mm 이하의 두께로 냉간 압연하였다.The magnetic permeability μ in Table 2 was measured using a contact-type magnetic permeability meter, Ferromaster. Steel grades 1 to 16 were cold-rolled to a thickness of 1 mm or less by applying various reduction ratios.
표 2에 따르면, 식 (2)의 값이 70 이상이 되도록 미세조직을 제어하면, 압연 이후 소둔 열처리 시 잔류 페라이트가 모두 분해되어 페라이트 분율이 0.0%이며, 그 결과 1.02 이하의 투자율을 확보할 수 있음을 알 수 있다. 반면, 식 (2)의 값이 70 미만인 경우에는 압연 이후 소둔 열처리 시 잔류 페라이트가 완전히 분해되지 않아 투자율 값이 1.02를 초과하였다.According to Table 2, if the microstructure is controlled so that the value of Equation (2) is 70 or more, all residual ferrite is decomposed during annealing heat treatment after rolling, resulting in a ferrite fraction of 0.0%, resulting in a permeability of 1.02 or less. You can see that there is. On the other hand, when the value of Equation (2) was less than 70, the residual ferrite was not completely decomposed during annealing heat treatment after rolling, so that the permeability value exceeded 1.02.
첨부된 도 2는 표 2의 식 (2)의 값에 따른 투자율의 변화를 도시한 그래프이다. 도 2를 참조하면, 식 (2)의 값이 70에서 그 이상으로 변화하는 지점에서 투자율이 1.02 보다 감소하는 경향을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에서 식 (2)의 값이 70 이상이 되도록 제어한 결과, 1.02 이하의 투자율이 확보되는 경향을 도 2로부터 가시적으로 확인할 수 있다.2 is a graph showing the change in permeability according to the value of Equation (2) in Table 2. Referring to FIG. 2, at the point where the value of Equation (2) changes from 70 to more, it can be seen that the permeability decreases from 1.02. That is, as a result of controlling the value of Equation (2) to be 70 or more in the present invention, a tendency to secure a permeability of 1.02 or less can be visually confirmed from FIG. 2.
상술한 결과로부터, 본 발명은 열간 압연, 소둔 열처리 이후 잔류하는 페라이트가 있는 경우에도 식 (2)의 값이 70 이상이 되도록 제어함으로써 냉간 압연 이후 소둔 열처리 시 잔류 페라이트의 분해를 가속화하여 목적하는 비자성 특성을 확보할 수 있음을 알 수 있다.From the above results, the present invention accelerates the decomposition of residual ferrite during annealing heat treatment after cold rolling by controlling the value of Equation (2) to be 70 or more even when there is ferrite remaining after hot rolling or annealing heat treatment. It can be seen that sex characteristics can be obtained.
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.As described above, although exemplary embodiments of the present invention have been described, the present invention is not limited thereto, and those of ordinary skill in the art are within the scope not departing from the concept and scope of the following claims. It will be appreciated that various modifications and variations are possible.
Claims (5)
하기 식 (1)의 값이 음의 값인 비자성 오스테나이트계 스테인리스강:
(1) 3*(Cr+Mo) + 5*Si - 65*(C+N) - 2*(Ni+Mn) - 28
(상기 식 (1)에서, Cr, Mo, Si, C, N, Ni, Mn은 각 합금원소의 함량(중량%)를 의미한다).In% by weight, C: 0.01 to 0.1%, Si: 1.5% or less (excluding 0), Mn: 0.5 to 3.5%, Cr: 16 to 22%, Ni: 7 to 15%, Mo: 3% or less, N: 0.01 to 0.3%, containing the remaining Fe and other inevitable impurities,
Nonmagnetic austenitic stainless steel in which the value of the following formula (1) is negative:
(1) 3*(Cr+Mo) + 5*Si-65*(C+N)-2*(Ni+Mn)-28
(In the formula (1), Cr, Mo, Si, C, N, Ni, and Mn mean the content (% by weight) of each alloy element).
중량%로, Cu: 2.5% 이하를 더 포함하는 비자성 오스테나이트계 스테인리스강.The method of claim 1,
By weight %, Cu: non-magnetic austenitic stainless steel further containing 2.5% or less.
하기 식 (2)의 값이 70 이상인 비자성 오스테나이트계 스테인리스강:
(2) ΣA5/ΣA x 100
(상기 식 (2)에서, ΣA5는 면적이 5㎛2 이하인 페라이트 입자의 면적의 합이며, ΣA는 전체 페라이트 입자의 면적의 합이다).In% by weight, C: 0.01 to 0.1%, Si: 1.5% or less (excluding 0), Mn: 0.5 to 3.5%, Cr: 16 to 22%, Ni: 7 to 15%, Mo: 3% or less, N: 0.01 to 0.3%, containing the remaining Fe and other inevitable impurities,
Nonmagnetic austenitic stainless steel having a value of 70 or more in the following formula (2):
(2) ΣA 5 /ΣA x 100
(In the above formula (2), ?A 5 is the sum of the areas of ferrite particles having an area of 5 μm 2 or less, and ?A is the sum of the areas of all ferrite particles).
중량%로, Cu: 2.5% 이하를 더 포함하는 비자성 오스테나이트계 스테인리스강.The method of claim 3,
By weight %, Cu: non-magnetic austenitic stainless steel further containing 2.5% or less.
1mm 이하의 두께에서, 투자율이 1.02 이하인 비자성 오스테나이트계 스테인리스강.
The method of claim 3,
Non-magnetic austenitic stainless steel with a permeability of 1.02 or less at a thickness of 1 mm or less.
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