KR20210034054A - 페라이트계 스테인리스 강판 - Google Patents

Abstract

이 페라이트계 스테인리스 강판은, Cr: 11.0％ 이상 25.0％ 이하, C: 0.001％ 이상 0.010％ 이하, Si: 0.01％ 이상 1.0％ 이하, Mn: 0.01％ 이상 1.0％ 이하, P: 0.10％ 이하, S: 0.01％ 이하, N: 0.002％ 이상 0.020％ 이하를 포함하고, Ti: 1.0％ 이하 및 Nb: 1.0％ 이하 중, 어느 한쪽 또는 양쪽을 더 포함하며, 또한 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고, 결정 입도 번호가 9.0 초과의 페라이트 단상 조직으로 이루어지며, 판 두께 1/2 위치와 판 두께 1/10 위치의 압연면에 평행한 면에 있어서의 결정 방위의 랜덤 강도비가, I_{554}<225>≥7.0, I_{411}<148>≥0.9, I_{211}<011>≥1.0이다.

Description

페라이트계 스테인리스 강판

본 발명은, 페라이트계 스테인리스 강판에 관한 것으로, 특히, 성형 가공했을 때의 성형성 그리고 성형 후의 표면 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판에 관한 것이다.

대표 강종인 SUS304(18Cr-8Ni)를 비롯한 오스테나이트계 스테인리스강은, 내식성, 가공성, 미려성 등이 우수하다는 점에서 가전, 주방품, 건축재 등에 널리 사용되고 있다. 단, 오스테나이트계 스테인리스강은 고가이면서 또한 가격 변동이 심한 Ni를 다량으로 첨가하고 있기 때문에, 강판의 가격이 높다고 여겨지고 있어, 경제성의 관점에서는 보다 저렴한 것이 요망되고 있다.

한편, 페라이트계 스테인리스강은 Ni를 함유하지 않거나, 혹은 함유량이 매우 적기 때문에, 코스트 퍼포먼스가 우수한 재료로서, 요 몇년 사이에 수요가 증가되고 있다. 그러나, 페라이트계 스테인리스강을 성형 용도로서 사용하는 경우, 문제로 되는 것이 성형 한계와, 성형 후에 표면 요철이 형성됨에 따른 표면 특성의 열화이다.

우선 성형 한계에 대하여 비교하면, 오스테나이트계 스테인리스강의 경우에는 늘림성형성이 우수하지만, 페라이트계 스테인리스강의 늘림성형성은 낮아, 크게 변형시킬 수 없다. 그러나 강 중의 결정 방위(집합 조직)를 조정함으로써 딥 드로잉성을 제어할 수 있기 때문에, 페라이트계 스테인리스강을 성형 용도로서 사용하는 경우에는, 딥 드로잉을 주체로 한 성형 방법을 이용하는 경우가 많다.

다음으로, 성형 가공 후의 표면 특성(표면 요철)에 대하여 설명한다. 여기서 「표면 요철」이란, 가공이나 성형을 행한 후에 강판 표면에 발생하는 미세한 요철(표면 거침)을 가리키고, 이 미세한 요철은 결정립에 대응하고 있어, 결정 입경이 클수록 표면 요철도 현저해진다.

오스테나이트계 스테인리스강의 경우, 가공 경화 특성이 우수하여 세립 조직을 비교적 만들기 쉽기 때문에 결정 입도 번호가 약 10 정도의 강판이 제조되고 있다. 이 때문에 성형 가공 후의 표면 요철(표면 거침)은 작아, 거의 문제로 되지 않는다. 한편, 페라이트계 스테인리스강의 결정 입도는 SUS430에서 9 정도, SUS430LX에서 7 정도로 오스테나이트계 스테인리스강에 비하여 작다. 여기서 입도 번호가 작다고 하는 것은 결정 입경이 크다는 것을 나타내고 있다.

페라이트계 스테인리스강이 조립으로 되기 쉬운 한 요인으로서는, 페라이트계 스테인리스강에서는 재결정 입경이 커지기 쉽고, 특히 SUS430LX와 같이, C, N을 저감시켜 가공성, 성형성의 향상을 도모한 고순도 페라이트계 스테인리스강에서는 입성장하기 쉽기 때문에, 오스테나이트계 스테인리스강에 비해 결정 입도가 커지는 경향이 있다.

가전 제품의 하우징 혹은 기구와 같이 비교적 엄격한 성형성이 요구되는 경우, 페라이트계 스테인리스강에서는 SUS430LX와 같은 고순도 페라이트계 스테인리스강이 사용되는 경우가 많다. 또한, 성형 후의 강도를 담보하기 위해서 사용되는 스테인리스 강판의 판 두께는 대부분의 경우에는 0.6㎜ 이상인 것이 일반적이지만, 전술한 바와 같이 결정 입경이 크기 때문에 성형 후의 표면 거침이 커서, 성형 후에 연마에 의해 표면 요철의 제거가 통상 행해지고 있다.

상술한 배경으로부터, 고순도 페라이트계 스테인리스강의 표면 거침을 경감시키는 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 1에는, 고순도의 페라이트계 스테인리스강을 사용하여 석출 입자의 사이즈 및 결정 입경을 제어하여, 가공 표면 거침을 저감시키고 또한 성형성을 향상시킨 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조 방법이 개시되어 있다. 그러나 특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 결정 입경이 작은 강판이 얻어지고 있지만 성형했을 때의 딥 드로잉성은 충분하지 않고, 또한 결정 입경이 작은 데도 불구하고 성형 후의 표면 거침이 발생하기 쉬운 문제가 있었다.

특허문헌 2에는, Ti와 Nb를 함유한 페라이트계 스테인리스강에 있어서 저온에서 열간 압연을 실시하고, 또한 높은 냉간 압연율을 취함으로써 세립으로 하고, 성형 시의 내표면 거침성이 우수한 스테인리스강을 제조하는 기술을 개시하고 있다. 이러한 기술에 의해 특허문헌 2에 기재된 스테인리스 강판의 결정 입도 번호는 9.5로 세립 조직이 얻어지고 있지만, 컵 드로잉 성형을 한 후의 내표면 거침성은 반드시 충분하지는 않다.

특허문헌 3에는, Nb 및/또는 Ti를 함유하는 성분 조성을 갖는 강의 최종 냉연 전의 결정 입경을 제어함으로써 딥 드로잉성, 리징성 및 내표면 거침성을 향상시킨 페라이트계 스테인리스강이 개시되어 있다. 그러나, 최종 제품의 결정 입경은 15㎛(결정 입도 번호가 8.8)이며, 내표면 거침성이 불충분하다.

또한 종래에는, 고순도 페라이트계 스테인리스강의 표면 요철을 경감시키기 위해서, 페라이트계 스테인리스 강판을 제조할 때 냉연 횟수를 늘려서 결정 입경을 미세하게 함으로써, 표면 요철의 저감을 도모하는 방법도 검토되어 왔다. 그러나 실제로는, 제품판 상에 표면 요철이 생성되는 경우가 있으며, 그 원인은 반드시 명확하지는 않아, 강판 표면의 고품질화를 안정적으로 유지할 수 있는 기술이 요망되고 있다.

이상과 같이, 페라이트계 스테인리스강의 성형 가공을 고려한 경우, 소정의 형상으로 성형을 할 수 있으며, 또한 성형 후의 표면 특성을 충족할 수 있는 것은 매우 곤란한 것이 현 상황이다. 이 때문에, 현 상황, 성형성을 확보시킨 페라이트계 스테인리스강의 경우에는, 성형 후에 생긴 표면 요철을 제거하기 위해서 연마 공정을 행할 필요가 있지만, 연마 시간이 걸려 제조 비용이 늘어날뿐만 아니라, 연마로 생긴 분진이 많이 발생하는 등의 환경면의 문제도 있었다.

일본 특허 제4749888호 공보 일본 특허 공개 평7-292417호 공보 일본 특허 제3788311호 공보

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본 발명은, 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 성형 가공성 및 성형 가공 후의 표면 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판을 제공한다.

본 발명의 일 양태의 요지는, 이하와 같다.

[1] 질량％로, Cr: 11.0％ 이상 25.0％ 이하, C: 0.001％ 이상 0.010％ 이하, Si: 0.01％ 이상 1.0％ 이하, Mn: 0.01％ 이상 1.0％ 이하, P: 0.10％ 이하, S: 0.01％ 이하, N: 0.002％ 이상 0.020％ 이하를 포함하고, Ti: 1.0％ 이하 및 Nb: 1.0％ 이하 중, 어느 한쪽 또는 양쪽을 더 포함하며, 또한 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고, 결정 입도 번호가 9.0 초과의 페라이트 단상 조직으로 이루어지며, 판 두께 1/2 위치와 판 두께 1/10 위치의 압연면에 평행한 면에 있어서의 결정 방위의 랜덤 강도비가, I_{554}<225>≥7.0, I_{411}<148>≥0.9, I_{211}<011>≥1.0인 것을 특징으로 하는 페라이트계 스테인리스 강판.

또한, I_{hkl}<uvw>는 {hkl}<uvw> 방위의 랜덤 강도비를 나타낸다.

[2] 질량％로, B: 0.0001％ 이상 0.0025％ 이하, Sn: 0.005％ 이상 0.50％ 이하, Ni: 1.0％ 이하, Cu: 1.0％ 이하, Mo: 2.0％ 이하, Al: 1.0％ 이하, W: 1.0％ 이하, Co: 0.50％ 이하, V: 0.50％ 이하, Zr: 0.50％ 이하, Ca: 0.0050％ 이하, Mg: 0.0050％ 이하, Y: 0.10％ 이하, Hf: 0.20％ 이하, REM: 0.10％ 이하, Sb: 0.50％ 이하의 1종 또는 2종 이상 더 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 상기 [1]에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판.

본 발명의 일 양태에 의하면, 성형 가공성 및 성형 가공 후의 표면 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 페라이트계 스테인리스 강판의 일 실시 형태에 대하여 설명한다.

본 실시 형태에 따른 페라이트계 스테인리스 강판은, 질량％로, Cr: 11.0％ 이상 25.0％ 이하, C: 0.001％ 이상 0.010％ 이하, Si: 0.01％ 이상 1.0％ 이하, Mn: 0.01％ 이상 1.0％ 이하, P: 0.10％ 이하, S: 0.01％ 이하, N: 0.002％ 이상 0.020％ 이하를 포함하고, Ti: 1.0％ 이하 및 Nb: 1.0％ 이하 중, 어느 한쪽 또는 양쪽을 더 포함하며, 또한 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고, 결정 입도 번호가 9.0 초과의 페라이트 단상 조직으로 이루어지며, 판 두께 1/2 위치와 판 두께 1/10 위치의 압연면에 평행한 면에 있어서의 결정 방위의 랜덤 강도비가, I_{554}<225>≥7.0, I_{411}<148>≥0.9, I_{211}<011>≥1.0이다.

이하, 각 요건에 대하여 상세히 설명한다.

우선, 성분의 한정 이유를 이하에 설명한다. 또한, 각 원소의 함유량 「％」 표시는 「질량％」를 의미한다.

Cr은, 스테인리스강의 기본 특성인 내식성을 향상시키는 원소이다. 11.0％ 미만이면 충분한 내식성을 얻지 못하기 때문에 하한은 11.0％ 이상으로 한다. 한편, 과도한 첨가는 σ상(Fe-Cr의 금속간 화합물) 상당의 금속간 화합물의 생성을 촉진시켜 제조 시의 균열을 조장하기 때문에 상한은 25.0％ 이하로 한다. 안정 제조성(수율, 압연흔 등)의 관점에서 14.0％ 이상, 22.0％ 이하가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 16.0％ 이상, 20.0％ 이하가 좋다.

C는, 본 실시 형태에 있어서 중요한 성형성(r값)을 저하시키는 원소이기 때문에 적은 쪽이 바람직하고, 상한을 0.010％ 이하로 한다. 단, 과도한 저감은 정련 비용의 상승을 초래하기 때문에 하한은 0.001％ 이상으로 한다. 정련 비용 및 성형성의 양자를 고려한 경우 0.002％ 이상, 0.008％ 이하가 바람직하고, 0.002％ 이상, 0.006％ 이하가 더욱 바람직하다.

Si는, 내산화성 향상 원소이지만 과잉의 첨가는 성형성의 저하를 초래하기 때문에 1.0％ 이하를 상한으로 한다. 성형성의 관점에서 Si 함유량은 낮은 쪽이 바람직하지만, 과도한 저하는 원료 비용의 증가를 초래하기 때문에 0.01％ 이상을 하한으로 한다. 제조성의 관점에서 바람직한 범위는 0.05％ 이상, 0.60％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.05％ 이상, 0.30％ 이하이다.

Mn도 Si와 마찬가지로, 다량의 첨가는 성형성의 저하를 초래하기 때문에 상한을 1.0％ 이하로 한다.

성형성의 관점에서 Mn 함유량이 낮은 쪽이 바람직하지만, 과도한 저하는 원료 비용의 증가를 초래하기 때문에 0.01％ 이상을 하한으로 한다. 제조성의 관점에서 바람직한 범위는 0.05％ 이상, 0.40％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 0.05％ 이상, 0.30％ 이하이다.

P는, 성형성(r값 및 제품 신장)을 저하시키는 원소이기 때문에 낮은 쪽이 바람직하며, 상한을 0.10％ 이하로 제한한다. 단, 과도한 저감은 원료 비용의 상승을 초래하기 때문에 하한은 0.005％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 성형성과 제조 비용의 양자를 고려한 경우, 바람직한 범위는 0.007％ 이상, 0.030％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.010％ 이상, 0.025％ 이하이다.

S는 불가피적 불순물 원소이며, 제조 시의 균열을 조장하기 때문에 낮은 쪽이 바람직하며, 상한을 0.01％ 이하로 제한한다. S양은 낮을수록 바람직하며 0.0030％ 이하가 바람직하다. 한편, 과도한 저하는 정련 비용의 상승을 초래하기 때문에 하한은 0.0003％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 제조성과 비용의 관점에서, 바람직한 범위는 0.0004％ 이상, 0.002％ 이하이다.

N은, C와 마찬가지로 성형성(r값)을 저하시키는 원소이며, 상한을 0.020％ 이하로 한다. 단, 과도한 저감은 정련 비용의 상승으로 이어지기 때문에, 하한은 0.002％ 이상으로 한다. 성형성과 제조성이 관점에서 바람직한 범위는 0.005％ 이상, 0.015％ 이하이다.

Ti 및 Nb 중, 어느 한쪽 또는 양쪽을 하기와 같이 함유한다.

Ti는, C, N과 결합하고, TiC, TiN 등의 석출물로서 C, N을 고정(고순도화)함으로써 성형성(r값) 및 제품 신장의 향상을 초래한다. 이들 효과를 얻기 위해서 하한은 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 과도한 첨가는 합금 비용의 상승이나 재결정 온도 상승에 수반하는 제조성의 저하를 초래하기 때문에, 상한은 1.0％ 이하로 한다. 성형성 및 제조성의 관점에서, 바람직한 범위는 0.05％ 이상, 0.50％ 이하이다. 또한, Ti의 상기 효과를 적극적으로 활용하는 바람직한 범위는 0.10％ 이상, 0.30％ 이하이다.

Nb도, Ti와 마찬가지로 C, N을 고정하는 안정화 원소이며, 이 작용에 의한 강의 고순도화를 통하여 성형성(r값) 및 제품 신장의 향상을 초래한다. 이들 효과를 얻기 위해서 하한은 0.01％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 과도한 첨가는 합금 비용의 상승이나 재결정 온도 상승에 수반하는 제조성의 저하를 초래하기 때문에, 상한은 1.0％ 이하로 한다. 합금 비용이나 제조성의 관점에서, 바람직한 범위는 0.02％ 이상, 0.30％ 이하이다. 또한, Nb의 상기 효과를 적극적으로 활용하는 바람직한 범위는 0.04％ 이상, 0.15％ 이하이다. 보다 더욱 바람직하게는 0.06％ 이상, 0.10％ 이하이다.

본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판은, 상기 기본 조성에 추가하여 하기의 원소군 중 1종 또는 2종 이상을 선택적으로 함유시켜도 된다.

B는 2차 가공성을 향상시키는 원소이다. 그 효과를 발휘하기 위해서는 0.0001％ 이상이 필요하기 때문에 이것을 하한으로 한다. 한편, 과도한 첨가는 제조성, 특히 주조성의 열화를 초래하기 때문에 0.0025％ 이하를 상한으로 한다. 바람직한 범위는 0.0002 내지 0.0020％이며, 더욱 바람직하게는 0.0003 내지 0.0012％이다.

Sn은 내식성을 향상시키는 효과를 갖는 원소이기 때문에 실온에서의 부식 환경에 따라서 첨가해도 된다. 그 효과는 0.005％ 이상에서 발휘되기 때문에 이것을 하한으로 한다. 한편, 다량의 첨가는 제조성의 열화를 초래하기 때문에, 0.50％ 이하를 상한으로 한다. 제조성을 고려한 바람직한 범위는 0.01 내지 0.20％, 더욱 바람직하게는 0.02 내지 0.10％이다.

Ni, Cu, Mo, Al, W, Co, V, Zr은, 내식성 혹은 내산화성을 높이는 데 유효한 원소이며, 필요에 따라 첨가한다. 단, 이들 원소의 과도한 첨가는 성형성의 저하를 초래할 뿐만 아니라 합금 비용의 상승이나 제조성을 저해하는 것으로 이어질 우려가 있다. 그 때문에, Ni, Cu, Al, W의 상한은 1.0％ 이하로 한다. Mo는 제조성의 저하를 초래하기 때문에 상한은 2.0％ 이하로 한다. Co, V, Zr의 상한은 0.50％ 이하로 한다. 어느 원소도 보다 바람직한 함유량의 하한은 0.10％ 이상으로 한다.

Ca, Mg는, 열간 가공성이나 2차 가공성을 향상시키는 원소이며, 필요에 따라 첨가한다. 단, 이들 원소의 과도한 첨가는 제조성을 저해하는 것으로 이어지기 때문에, Ca, Mg의 상한은 0.0050％ 이하로 한다. 바람직한 하한은 0.0001％ 이상으로 한다. 제조성과 열간 가공성을 고려한 경우, 바람직한 범위는 Ca, Mg 모두, 0.0002 내지 0.0020％이며, 더욱 바람직한 범위는 0.0002 내지 0.0010％이다.

Y, Hf, REM은, 열간 가공성이나 강의 청정도를 향상시키고, 내산화성 개선에 대하여 유효한 원소이며, 필요에 따라 첨가해도 된다. 첨가하는 경우, 상한은 Y, REM은 각각 0.10％ 이하, Hf는 0.20％ 이하로 한다. 바람직한 하한은 Y, Hf, REM 모두 0.001％ 이상으로 한다. 여기서, 본 실시 형태에 있어서의 「REM」은 원자 번호 57 내지 71에 귀속하는 원소(란타노이드)를 가리키며, 예를 들어 Ce, Pr, Nd 등이다.

Sb는 Sn과 마찬가지로 내식성 향상 효과를 갖는 원소이며, 필요에 따라 함유시켜도 된다. 단 Sb의 다량의 첨가는 제조성의 열화를 초래하기 때문에, 0.50％ 이하를 상한으로 한다. 한편, 내식성 향상의 효과는 0.005％ 이상에서 발휘되기 때문에 이것을 하한으로 한다.

본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판은, 상술해 온 원소 이외에는, Fe 및 불순물(불가피적 불순물을 포함함)로 이루어지지만, 이상 설명한 각 원소 외에도, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 함유시킬 수 있다. 본 실시 형태에서는, 예를 들어 Bi, Pb, Se, H, Ta 등을 함유시켜도 되지만, 그 경우에는 가능한 한 저감시키는 것이 바람직하다. 한편, 이들 원소는, 본 발명의 과제를 해결하는 한, 그 함유 비율이 제어되고, 필요에 따라서, Bi≤100ppm, Pb≤100ppm, Se≤100ppm, H≤100ppm, Ta≤500ppm의 1종 이상을 함유해도 된다.

다음으로 금속 조직에 대하여 설명한다.

본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판은, 결정 입도 번호가 9.0 초과의 페라이트 단상 조직으로 이루어진다.

결정 입도 번호는 9.0 초과로 한다. 성형 후의 표면 요철은 결정 입도 번호가 클수록, 즉 페라이트 결정립의 입경이 작을수록 발생하기 어렵기 때문에, 이것을 하한으로 한다. 표면 요철을 더욱 억제하기 위해서는 9.5 초과가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10.0 초과이다.

결정 입도 번호는, JIS G 0551(2013)의 선분법으로 구할 수 있다. 또한, 입도 번호: 9는, 결정립 내를 가로지르는 1 결정립당 평균 선분 길이가 14.1㎛인 것에 상당하고, 입도 번호: 10은, 결정립 내를 가로지르는 1 결정립당 평균 선분 길이가 10.0㎛인 것에 상당한다. 결정 입도의 측정에서는, 시험편의 단면의 광학 현미경 조직 사진으로부터, 1 시료에 대해 가로 지르는 결정립의 수를 500 이상으로 한다. 에칭액은 왕수 또는 역왕수가 좋지만, 결정립계를 판단할 수 있는 것이면 다른 용액이어도 무방하다. 또한 인접하는 결정립의 방위 관계에 따라서는 입계가 선명하게 보이지 않는 경우가 있기 때문에, 진하게 에칭하는 것이 바람직하다. 또한 결정립계의 측정에 있어서 쌍정립계는 측정하지 않기로 한다.

통상, 결정 방위는 성형성(r값)과 좋은 상관이 있는 것은 알려져 있지만, 본 실시 형태에 있어서는, 본 발명자들이 얻은 새로운 지견에 의해, 집합 조직을 이하와 같이 규정하기로 한다. 즉, 결정 방위가 성형 후의 표면 요철에 크게 영향을 미친다고 하는 새로운 지견에 기초하고 있다. 판 두께 1/2 위치와 판 두께 1/10 위치의 각각에 있어서, 압연면에 평행한 면에 있어서의 결정 방위의 랜덤 강도비를 하기와 같이 한다.

I_{554}<225>≥7.0

I_{411}<148>≥0.9

I_{211}<011>≥1.0

또한, I_{hkl}<uvw>는 {hkl}<uvw> 방위의 랜덤 강도비를 나타낸다.

{554}<225> 방위는 고순도 페라이트계 스테인리스강의 재결정 방위로서 생성하고, 성형성이 양호한 방위인 것이 알려져 있다(비특허문헌 1). 그 때문에, 드로잉을 중심으로 한 성형 가공을 행할 때에는 {554}<225> 방위를 높이는 것이 요구된다.

한편, {411}<148> 방위는 냉간 압연율을 높이면 생성되지만(예를 들어 비특허문헌 2), 성형성에는 바람직하지 않은 방위이다. 또한 {211}<011> 방위는 압연으로 형성되는 방위이지만(비특허문헌 3), 재결정 시에는 잠식되는 방위이기 때문에 재결정 완료 후에는 거의 잔존하지 않는다. 따라서 종래, 성형성을 확보하기 위해서는 {554}<225> 방위의 집적도(랜덤 강도비)를 높여 {411}<148> 방위나 {211}<011> 방위의 집적도를 낮추는 것이 유효하다고 생각되어, 제어되어 왔다.

그러나 본 발명자들은, 성형성에 바람직한 방위인 {554}<225> 방위의 집적도를 높일뿐만 아니라, 성형성에 바람직하지 않은 {411}<148> 방위와, 재결정 후에는 잔존하기 어려운 {211}<011> 방위의 집적도를 높여, 결정 입도(결정 입경)와 함께 제어함으로써, 성형 후의 표면 요철(표면 거침)을 안정적으로 억제할 수 있다는 사실을 알아내었다.

즉 본 실시 형태에서는, {554}<225> 방위는 강판을 다양한 형상으로 성형하는 것을 고려하여, 랜덤 강도비를 7.0 이상으로 한다. 상기한 바와 같이, {554}<225> 방위의 랜덤 강도비는 높은 쪽이 성형 한계를 높이기 위해서는 바람직하기 때문에, 8.0 이상인 것이 바람직하다.

{411}<148> 방위는, 표면 요철의 억제에 중요한 방위이며, 랜덤 강도비를 0.9 이상으로 한다. 바람직하게는 1.0 이상이다. 통상의 방법으로 페라이트계 스테인리스 강판을 제조한 경우에는 0.7 미만으로 되는 것이 일반적이다. 그 때문에, 본 실시 형태에서는, {411}<148> 방위를 높이기 위해서, 후술하는 바와 같은 제조 방법의 제어가 필요하다.

{211}<011> 방위의 집적도는 1.0 이상으로 한다. 상기한 바와 같이 {211}<011> 방위는 재결정의 완료 후에는 잔존하기 어렵고, 이 방위도, 통상의 방법으로 페라이트계 스테인리스 강판을 제조한 경우에는 0.8 이하로 되는 것이 일반적이다. 그 때문에 {411}<148> 방위의 제어와 마찬가지로, 제조 조건의 연구가 필요하다.

결정 방위의 랜덤 강도비의 측정 방법에 대하여 설명한다.

판 두께의 1/2 위치와 판 두께의 1/10 위치에 있어서, 강판의 압연면에 평행한 면에 대하여 X선 회절을 실시한다. 1/2 위치는 강재의 평균적인 집합 조직을 나타내는 경우가 많아, 성형성의 지표로 될 수 있다. 또한 성형 후의 표면 요철(표면 거침)은 표면에서 발생하기 때문에, 표면 근방의 결정 방위 분포가 중요해지므로 1/10 위치도 측정한다.

얻어진 데이터로부터 3차원 방위 해석을 실시한다. 해석 방법으로서는 널리 알려져 있는 「Bunge」란 방법을 이용할 수 있다. 결정 방위 분포도로부터, 해당 방위에 있어서의 랜덤 강도비를 판독한다. EBSD에 의한 국소적인 방위 해석을 사용하는 것도 가능하지만, 그 때는 결정립 수가 1000 이상으로 되는 영역을 조사하여, 집합 조직의 평균적인 정보가 얻어지도록 주의가 필요하다.

상술한 집합 조직의 규정에 의해 성형성과 성형 후의 표면 요철(표면 거침)의 양쪽 특성이 향상되는 이유에 대해서는 예의 조사 중이지만, 현시점에서는 다음과 같이 추측된다.

강재의 성형 시에는 각 결정립이 각각의 결정 방위에 대응한 변형을 한다. 그때 활동하는 미끄럼계는 결정 방위마다 다르다고 생각된다. 일반적으로 r값이 높은 방위와 r값이 낮은 방위는 활동하는 미끄럼계(방향)가 다르다. 그 때문에, r값이 높은 방위인 결정립과, r값이 낮은 방위인 결정립끼리가 강재 표면에서 인접한 경우에는, 한쪽 결정립의 미끄럼에 의해 발생하는 표면 변화(오목 또는 볼록)가, 인접하는 결정립이 다른 표면 변화(볼록 또는 오목)로 서로 상쇄되어, 결과적으로 표면 요철이 억제된다고 생각하고 있다. 단, 강재 표면에 있어서 인접하는 결정립 방위의 조합은 방대하기 때문에, 이 기구의 해명에는 부가적인 검토가 필요하다.

본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판의 금속 조직은 페라이트 단상 조직으로 이루어진다. 이것은 오스테나이트 상이나 마르텐사이트 조직을 포함하지 않는 것을 의미하고 있다. 오스테나이트 상이나 마르텐사이트 조직을 포함하는 경우에는, 결정 입경을 미세하게 하는 것이 비교적 용이할 뿐만 아니라 오스테나이트 상은 TRIP 효과에 보다 높은 성형성을 나타낸다. 그러나, 원료 비용이 높아질 뿐만 아니라, 제조 시에 엣지 균열 등의 수율 저하가 일어나기 쉬워지기 때문에, 금속 조직은 페라이트 단상 조직으로 한다. 또한 강 중에 탄질화물 등의 석출물이 존재하지만, 본 발명의 효과를 크게 좌우하는 것은 아니기 때문에 이것들은 고려하지 않고, 상기에서는 주상의 조직에 대하여 설명하였다.

또한 본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판의 판 두께는 특별히 한정하지는 않지만, 강도 확보의 관점에서 0.5㎜ 이상, 바람직하게는 0.6㎜ 이상인 것이 바람직하다. 판 두께가 얇은 경우에는 성형 후의 부품에 있어서 강도가 불충분한 경우가 있기 때문이다. 제조 대상으로 되는 부품의 사이즈나 형상, 내하중 등을 고려하여 판 두께를 설계할 필요가 있다.

다음으로, 상술해 온 본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법이지만, 열간 압연, 냉간 압연 및 각 열처리(어닐링)를 조합하기로 하고, 필요에 따라 적절히 산세를 행하기로 한다. 즉, 제조 방법의 일례로서, 예를 들어 제강- 열간 압연-열연판 어닐링-냉간 압연-냉연판 어닐링의 각 공정으로 이루어지는 제법을 채용할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서 중요한 결정 입경과 결정 방위(집합 조직)의 양자를 상기한 바와 같이 충족시키기 위해서 제어해야 할 포인트는, 열간 압연 후의 열처리 조건, 냉간 압연율, 냉연 후의 열처리 조건이며, 그 이외의 공정, 조건에 대해서는 특별히 제한은 없다.

열간 압연 후의 열처리(열연판 어닐링)에 있어서는, 판 두께나 성분, 열간 압연의 압하율에 의해 열연판의 재결정 온도 T₁(℃)가 다르지만, 최고 도달 온도를 T₁ 내지 (T₁+35)(℃)의 범위로 제어할 필요가 있다. 열연판 어닐링의 최고 도달 온도가 T₁℃ 미만이면 미재결정립이 잔존하여, 제품의 리징 특성, 성형성이 불량으로 되기 때문이다. 한편, 최고 도달 온도가 (T₁+35)℃ 초과이면 입성장에 의해 결정립이 조대화하고, 냉연 및 냉연판 어닐링 후의 결정 입경이 조대화하거나, 혹은 냉연 및 냉연판 어닐링 후, 표면 거침성에 중요한 상기 결정 방위를 얻지 못하기 때문이다.

냉간 압연율은 93％ 이상으로 한다. 냉간 압연율은 통상의 방법에서는 최대여도 90％ 정도로 하는 것이 일반적이지만, 본 실시 형태에서는, 냉간 압연 후의 재결정 입경을 미세하게 하기 위해서는 도입 변형량을 많게 할 필요가 있다. 재결정은 변형이 많이 도입되어 있는 부분부터 시작된다. 즉, 가공량이 많은(압연율이 큰) 재료일수록, 재결정이 시작되는 부분(핵)이 많기 때문에 재결정 입경이 작아지거나, 또한, 덧붙여서 재결정 후에 표면 거침성에 중요한, {554}<225> 방위, {411}<148> 방위, {211}<011> 방위를 상기 범위 내로 제어하는 것도 중요하며, 이들 방위를 높이기 위해서는, 압연율을 크게 할 필요가 있다. 이러한 점에서, 본 실시 형태에 있어서는, 압하율을 93％ 이상으로 하는 것이 중요하다. 또한, 압연율의 상한에 대해서는 특별히 한정하지 않지만, 압연기의 능력의 관점에서, 97％ 이하로 해도 된다.

또한, 본 실시 형태의 냉간 압연의 다른 압연 조건은 적절히 선택·설정해도 된다.

냉간 압연 후의 열처리(냉연판 어닐링, 최종 어닐링)에 있어서의 최고 도달 온도는, 냉연판의 재결정 온도를 T₂(℃)로 하면 (T₂-10) 내지 (T₂+30)℃의 범위로 제어할 필요가 있다. 냉연판 어닐링의 최고 도달 온도가 (T₂-10)℃ 미만이면 재료가 경질화하여 성형 균열이 발생하기 쉬워져 성형성이 열화될 우려가 있기 때문이다. 한편, 최고 도달 온도가 (T₂+30)℃ 초과이면 결정 입경이 커져서 규정의 결정 입도 번호를 얻지 못하거나, 혹은 소정의 결정 방위를 얻지 못해, 성형 후에 표면 거침이 발생하기 때문이다.

본 실시 형태에 있어서는, 냉간 압연의 도중에 중간 어닐링을 넣어도 된다. 즉 본 실시 형태의 냉간 압연은, 1회 압연이어도 되며, 중간 어닐링을 끼운 2회 이상의 압연이어도 된다. 또한 중간 및 최종 어닐링은 배치식 어닐링이어도 연속식 어닐링이어도 무방하다. 또한, 각 어닐링은, 필요하면 수소 가스 혹은 질소 가스 등의 무산화 분위기에서 어닐링하는 광휘 어닐링이어도 되며, 대기 중에서 어닐링하여도 무방하다.

재결정 온도 T₁, T₂는, 열연판 혹은 냉연판을 사용하여 온도를 바꿔 열처리한 후의 금속 조직 관찰로부터 결정할 수 있다.

이상 설명한 제조 방법에 의해, 본 실시 형태에 따른 페라이트계 스테인리스 강판을 얻을 수 있다.

실시예

다음으로 본 발명의 실시예를 나타내지만, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해서 채용한 일 조건예이며, 본 발명은, 이하의 실시예에서 사용한 조건에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 본 발명의 요건을 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.

또한, 하기에서 나타내는 표 중의 밑줄은, 본 실시 형태의 범위에서 벗어나 있음을 나타낸다.

표 1에 나타낸 성분 조성의 스테인리스강을 용제하여 슬래브로 주조하고, 슬래브를 열간 압연으로 압연하였다. 그 후, 열연판 어닐링, 냉간 압연, 냉연판 어닐링을 실시하여 0.6㎜ 두께의 스테인리스 강판(제품판) No. 1 내지 No. 28을 제조하였다. 각 공정의 조건은 표 2와 같이 변화시켰다. 또한 열연판 어닐링 및 냉연판 어닐링에 있어서의 어닐링 시간(유지 시간)은 각각, 1 내지 60초의 범위 내로 하고, 또한 본 실시예에서는, 중간 어닐링은 생략하였다.

다음으로, 얻어진 스테인리스 강판 No. 1 내지 No. 28의 결정 입도 번호(GSN)를, JIS G 0551(2013)에 준거하여 측정하였다.

또한 스테인리스 강판 No. 1 내지 No. 28의 판 두께 중심(1/2t 위치) 및 1/10t 위치의 각각의 집합 조직을 상술한 방법인 X선 회절에 의해 측정하고, {554}<225> 방위, {411}<148> 방위, {211}<011> 방위의 랜덤 강도비 I_{554}<225>, I_{411}<148>, I_{211}<011>을 구하였다.

또한, 스테인리스 강판 No. 1 내지 No. 28로부터 φ100㎜의 시료를 잘라내고, 유압 성형 시험기에 의해 한계 드로잉비 2.0의 컵 성형 시험을 행하였다. 컵 성형 후의 표면 거침에는 한계 드로잉비가 크게 영향을 미치지만, 기타 성형 조건은 영향을 미치지 않는다는 사실을 알 수 있다. 또한 금회 실시한 컵 성형 시험 조건은, 펀치 직경이 50㎜, 펀치 숄더 R이 5㎜, 다이스 직경이 53㎜, 다이스 숄더 R이 8㎜, 주름 누름압이 10톤이며, 또한 시료와 펀치 간의 윤활제로서, 이데미츠 고산 가부시키가이샤제의 방청유 「다후니 오일 코트 Z3(등록상표)」를 도포하였다. 그 후, 성형 후의 강판 표면을 보호하기 위해서 윤활 시트 「니치아스 가부시키가이샤제 나프론 테이프 TOMBO9001」을 첩부하였다.

한계 드로잉비 2.0으로 성형이 된 시료에 대해서는 컵 성형 후의 표면 거침을 평가하였다. 구체적으로는, 컵 성형 후의 시료의 종벽부의 높이 중앙부에 있어서, 높이 방향으로 평행하게 5㎜ 길이에 대하여, 2차원 접촉식의 표면 조도 측정기를 사용하여, 표면 조도 측정을 행하였다. JIS B 0031(2003)에 기술되는 산술 평균 조도 Ra가 2.0㎛를 기준으로 하여, Ra가 2.0㎛ 이하인 경우를 표면 거침 평가가 양호(「○」)라고 판단하고, Ra가 2.0㎛ 초과인 경우를 표면 거침 평가가 불량(「×」)이라고 판단하였다.

표 3에, 스테인리스 강판 No. 1 내지 No. 28의 상기 특성 평가의 결과를 나타낸다. 또한, 본 발명예의 스테인리스 강판은 모두 페라이트 단상(오스테나이트 상이나 마르텐사이트 조직을 포함하지 않음)이었다.

표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명예에 의하면, 결정 입도 번호 및 집합 조직이 제어되고, 내표면 거침성 및 성형성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판을 얻을 수 있었다.

또한, Ra가 2.0㎛ 초과인 비교예의 경우에는, 표면 요철이 현저하며, 최종적으로는 연마에 의해 당해 요철을 제거하게 되기 때문에, 제조 비용면에서도 평가가 떨어지게 된다.

본 실시 형태에 따르면, 성형 가공성 및 성형 가공 후의 표면 특성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판을 제공하는 것이 가능하다. 또한, 본 실시 형태에 따른 페라이트계 스테인리스 강판은 성형 가공 후의 표면 특성이 우수하다. 종래에는, 표면 요철의 제거를 목적으로 하여, 성형 가공 후에 연마 공정을 행하고 있었지만, 본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판에서는, 이 연마 공정을 생략할 수 있기 때문에, 제조 비용면에서도 효과를 충분히 얻을 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판은, 성형 용도에 적절하게 적용된다.

Claims (2)

1. 질량％로,
   Cr: 11.0％ 이상 25.0％ 이하,
   C: 0.001％ 이상 0.010％ 이하,
   Si: 0.01％ 이상 1.0％ 이하,
   Mn: 0.01％ 이상 1.0％ 이하,
   P: 0.10％ 이하,
   S: 0.01％ 이하,
   N: 0.002％ 이상 0.020％ 이하를 포함하고,
   Ti: 1.0％ 이하, 및 Nb: 1.0％ 이하 중, 어느 한쪽 또는 양쪽을 더 포함하며, 또한 잔부가 Fe 및 불순물로 이루어지고,
   결정 입도 번호가 9.0 초과의 페라이트 단상 조직으로 이루어지며, 판 두께 1/2 위치와 판 두께 1/10 위치의 압연면에 평행한 면에 있어서의 결정 방위의 랜덤 강도비가,
   I_{554}<225>≥7.0,
   I_{411}<148>≥0.9,
   I_{211}<011>≥1.0
   인 것을 특징으로 하는, 페라이트계 스테인리스 강판.
   또한, I_{hkl}<uvw>는 {hkl}<uvw> 방위의 랜덤 강도비를 나타낸다.
2. 제1항에 있어서,
   질량％로, B: 0.0001％ 이상 0.0025％ 이하, Sn: 0.005％ 이상 0.50％ 이하, Ni: 1.0％ 이하, Cu: 1.0％ 이하, Mo: 2.0％ 이하, Al: 1.0％ 이하, W: 1.0％ 이하, Co: 0.50％ 이하, V: 0.50％ 이하, Zr: 0.50％ 이하, Ca: 0.0050％ 이하, Mg: 0.0050％ 이하, Y: 0.10％ 이하, Hf: 0.20％ 이하, REM: 0.10％ 이하, Sb: 0.50％ 이하의 1종 또는 2종 이상 더 함유하고 있는 것을 특징으로 하는, 페라이트계 스테인리스 강판.