KR20220071807A - 고강도, 비자성 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 명세서에서는 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 냉간압연 후 높은 항복강도, 인장강도 및 비자성 특성을 가지는 오스테나이트계 스테인리스강을 개시한다.
개시되는 오스테나이트계 스테인리스강의 일 실시예에 따르면, 중량%로, C: 0.10 내지 0.20%, Mn: 3.0 내지 8.0%, Ni: 8.0 내지 10.0%, Mo: 1.0 내지 3.0%, N: 0.15 내지 0.35%, Si: 0.5 내지 3.0%, Cr: 16.0 내지 22.0%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 (1) 및 식 (2)의 값이 -150 이하임을 만족할 수 있다.
(1) 0.2*A - B > 58
(2) 551 - 462([C]+[N]) - 9.2[Si] - 8.1[Mn] - 13.7[Cr] - 29([Ni]+[Cu]) - 18.5[Mo]
여기서, A = 68 + 493[N] + 354[C] + 3.7[Cr] + 14[Mo] + 20[Si], B = 5.53 + 1.4[Ni] - 0.16[Cr] + 17.1([C]+[N]) + 0.722[Mn] + 1.4[Cu] - 5.59[Si]이며, [N], [C], [Cr], [Mo], [Si], [Ni], [Mn], [Cu]는 각 원소의 중량%를 의미한다.
개시되는 오스테나이트계 스테인리스강의 일 실시예에 따르면, 중량%로, C: 0.10 내지 0.20%, Mn: 3.0 내지 8.0%, Ni: 8.0 내지 10.0%, Mo: 1.0 내지 3.0%, N: 0.15 내지 0.35%, Si: 0.5 내지 3.0%, Cr: 16.0 내지 22.0%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 (1) 및 식 (2)의 값이 -150 이하임을 만족할 수 있다.
(1) 0.2*A - B > 58
(2) 551 - 462([C]+[N]) - 9.2[Si] - 8.1[Mn] - 13.7[Cr] - 29([Ni]+[Cu]) - 18.5[Mo]
여기서, A = 68 + 493[N] + 354[C] + 3.7[Cr] + 14[Mo] + 20[Si], B = 5.53 + 1.4[Ni] - 0.16[Cr] + 17.1([C]+[N]) + 0.722[Mn] + 1.4[Cu] - 5.59[Si]이며, [N], [C], [Cr], [Mo], [Si], [Ni], [Mn], [Cu]는 각 원소의 중량%를 의미한다.
Description
본 발명은 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 냉간압연 후 높은 항복강도, 인장강도 및 비자성 특성을 가지는 오스테나이트계 스테인리스강에 관한 것이다.
스마트폰 등 정밀 전자제품의 부품은 금속, 플라스틱, 세라믹 등 다양한 형태의 소재가 적용된다. 특히 최근에는 우수한 기계적 특성 및 열 전도율과 더불어 고급스러운 심미적 특성을 갖는 금속소재가 스마트폰용 내/외부 소재로 사용된다. 한편, 내부 부품용 금속소재는 특별한 목적을 제외하고는 일반적으로 회로 효율을 향상시키기 위하여 비자성 특성이 요구된다.
특히 폴더블(foldable) 스마트폰의 디스플레이의 소재로 사용되기 위해서는 반복되는 굽힘 변형을 탄성영역에서 수용하여야 한다. 다시 말해 기존 금속소재의 탄성영역의 확장이 요구된다. 이를 위해서 탄성계수를 감소시키거나 항복강도를 향상시키는 방안 등이 검토되고 있다.
오스테나이트계 스테인리스강은 우수한 내식성을 가지며 소둔 열처리 상태에서 비자성 특성을 나타내어 폴더블 스마트폰의 디스플레이용 소재로 검토되고 있다. 그러나 항복강도를 향상시키기 위해 냉간압연을 수행하면 할수록 소성 유기 마르텐사이트 상변태가 발생하여 자성이 증가하게 되어 비자성 특성을 확보하기 어렵다. 소성 유기 마르텐사이트 변태를 예방하기 위해 오스테나이트 안정화도를 높이게 되면 냉간압연에 의한 강도 증가가 감소하여 비자성과 고강도 특성을 모두 확보하기 어렵다.
또한, 종래에는 오스테나이트계 스테인리스강의 항복강도를 증가시키기 위해 석출경화를 활용하였다. 석출경화는 냉간 압연된 소재를 저온 소둔 열처리하여 기지 내 미세석출상 등을 생성시켜 강도를 향상시키는 방법이다. 하지만, 석출경화의 방법은 냉연소재를 재가열해야 되기 때문에 공정이 복잡해지고 소둔 간 전위의 풀림 현상이 발생할 위험이 있어 목표 물성을 달성하기 어려운 단점이 있다. 또한, 고강도, 비자성 오스테나이트계 강종은 반복적인 변형이 있는 환경에서 주로 사용되기 때문에 석출상 생성 시 고주기 피로 저항성이 취약해지는 위험성을 포함하고 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 다양한 전자제품의 부품으로 적용 가능한 고강도, 비자성 특성 모두 만족하는 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 발명의 일 예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강은 중량%로, C: 0.10 내지 0.20%, Mn: 3.0 내지 8.0%, Ni: 8.0 내지 10.0%, Mo: 1.0 내지 3.0%, N: 0.15 내지 0.35%, Si: 0.5 내지 3.0%, Cr: 16.0 내지 22.0%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 (1) 및 식 (2)의 값이 -150 이하임을 만족할 수 있다.
(1) 0.2*A - B > 58
(2) 551 - 462([C]+[N]) - 9.2[Si] - 8.1[Mn] - 13.7[Cr] - 29([Ni]+[Cu]) - 18.5[Mo]
여기서, A = 68 + 493[N] + 354[C] + 3.7[Cr] + 14[Mo] + 20[Si], B = 5.53 + 1.4[Ni] - 0.16[Cr] + 17.1([C]+[N]) + 0.722[Mn] + 1.4[Cu] - 5.59[Si]이며, [N], [C], [Cr], [Mo], [Si], [Ni], [Mn], [Cu]는 각 원소의 중량%를 의미한다.
또한, 본 발명의 각 오스테나이트계 스테인리스강에 있어서, 두께가 1.5mm 이하이며, 투자율이 1.05 미만일 수 있다.
또한, 본 발명의 각 오스테나이트계 스테인리스강에 있어서, 두께가 1.5mm 이하이며, 항복강도가 1350MPa 이상이며, 인장강도가 1600MPa 이상일 수 있다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 다른 수단으로서 본 발명의 일 예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법은 중량%로, C: 0.10 내지 0.20%, Mn: 3.0 내지 8.0%, Ni: 8.0 내지 10.0%, Mo: 1.0 내지 3.0%, N: 0.15 내지 0.35%, Si: 0.5 내지 3.0%, Cr: 16.0 내지 22.0%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 (1) 및 식 (2)의 값이 -150 이하임을 만족하는 강재를 열간 압연하는 단계, 상기 열간 압연된 강재를 1000 내지 1100℃에서 열연 소둔하는 단계 및 압하율 65 내지 75%로 냉간 압연하는 단계를 포함할 수 있다.
(1) 0.2*A - B > 58
(2) 551 - 462([C]+[N]) - 9.2[Si] - 8.1[Mn] - 13.7[Cr] - 29([Ni]+[Cu]) - 18.5[Mo]
(여기서, A = 68 + 493[N] + 354[C] + 3.7[Cr] + 14[Mo] + 20[Si], B = 5.53 + 1.4[Ni] - 0.16[Cr] + 17.1([C]+[N]) + 0.722[Mn] + 1.4[Cu] - 5.59[Si]이며, [N], [C], [Cr], [Mo], [Si], [Ni], [Mn], [Cu]는 각 원소의 중량%를 의미한다).
본 발명은 식 (1) 및 식 (2)를 통한 합금조성 제어를 통하여 다양한 전자제품의 부품으로 적용 가능한 고강도, 비자성 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 휴리스틱 최적화 알고리즘을 활용하여 A와 B의 상관관계를 통해 식 (1)을 도출하기 위한 도면이다.
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.
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.
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.
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.
본 발명의 일 예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강은 중량%로, C: 0.10 내지 0.20%, Mn: 3.0 내지 8.0%, Ni: 8.0 내지 10.0%, Mo: 1.0 내지 3.0%, N: 0.15 내지 0.35%, Si: 0.5 내지 3.0%, Cr: 16.0 내지 22.0%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
각 합금원소의 성분범위를 한정한 이유를 이하에서 서술한다.
C의 함량은 0.10 내지 0.20중량%일 수 있다.
C는 오스테나이트 안정화 원소이며, 기지조직을 오스테나이트계 단상으로 유지하기 위해 첨가된다. 또한, C는 효과적인 고용강화 원소로 강재의 항복강도를 향상시킬 수 있다. 이를 고려하여 본 발명에서 C는 0.10중량% 이상 첨가될 수 있다. 다만, 그 함량이 과다하면 가공경화율을 하락시켜 냉간압연 간 강도 향상을 저하시키기 때문에 본 발명에서 C의 상한은 0.20중량%로 제한된다.
Mn의 함량은 3.0 내지 8.0중량%일 수 있다.
Mn은 오스테나이트 안정화 원소이며, 냉간압연 중 가공 유기 마르텐사이트 형성을 방지하여 냉간가공 후에 비자성 특성을 유지하기 위해 첨가된다. 또한, 다른 오스테나이트 안정화 원소 대비 Mn은 첨가 시 가공경화 저하가 심하지 않기 때문에 냉간가공 후 높은 항복강도를 유지하기 위해 필수적으로 첨가된다. 이를 고려하여 본 발명에서 Mn은 3.0중량% 이상 첨가된다. 다만, 그 함량이 과다하면 제강공정 중의 흄(hume) 발생 등으로 제조위험성이 있기 때문에 본 발명에서 Mn의 상한은 8.0중량%로 제한된다.
Ni의 함량은 8.0 내지 10.0중량%이다.
Ni은 강력한 오스테나이트 안정화 원소이며, 냉간압연 중 가공 유기 마르텐사이트 형성을 방지하여 냉간가공 후에 비자성 특성을 유지하기 위해 첨가된다. 이를 고려하여 본 발명에서 Ni은 8.0중량% 이상 첨가된다. 그러나, Ni은 동일첨가량에서 Mn 대비 가공경화율 하락하는 경향이 크기 때문에 고강도 소재를 만들기 위해서는 그 첨가량을 적절히 제한할 필요가 있다. 본 발명에서 Ni은 오스테나이트 안정화도 및 가공경화율을 고려하여 10.0중량% 이하로 제한된다.
Mo의 함량은 1.0 내지 3.0중량%이다.
Mo은 내식성을 향상시키고, 고용강화로 항복강도를 향상시키는 원소이다. 또한, Mo은 페라이트 안정화 원소로서 열간압연 중 일부 초기 델타 페라이트의 생성을 유도하며, 초기 델타 페라이트는 강재의 열간가공성을 향상시켜 제조성을 높이는데 유리하다. 이를 고려하여 본 발명에서 Mo은 1.0중량% 이상 첨가될 수 있다. 하지만, Mo 함량이 과다하면 상온에서 오스테나이트 단상을 유지할 수 없어 비자성 특성을 확보하기 어렵다. 또한, Mo은 다른 원소 대비 고가이므로 원료비 상승을 발생시킬 수 있다. 따라서, 본 발명에서 Mo의 상한은 3.0중량%로 제한된다.
N의 함량은 0.15 내지 0.35중량%이다.
N는 오스테나이트상 안정화 원소로서, 기지조직을 오스테나이트계 단상으로 유지한다. 또한, N는 효과적인 고용강화 원소로 항복강도를 향상시킬 수 있다. 이를 고려하여 본 발명에서 N는 0.15중량% 이상 첨가될 수 있다. 다만, N 함량이 과다하면 가공경화율이 낮아져 냉간압연 간 강도 향상을 저하시키며, 강재 내부 질소 기체에 의한 기공이 발생하여 제조성을 저하시킨다. 따라서, 본 발명에서 N의 상한은 0.35중량%로 제한된다.
Si의 함량은 0.5 내지 3.0중량%이다.
Si은 효과적인 고용강화 원소이고, 오스테나이트계 스테인리스강의 적층결함에너지를 감소시켜 가공경화율을 높이는데 효과적이다. 또한, Si은 페라이트 안정화 원소로 열간압연 중 일부 델타 페라이트를 형성시켜 제조성을 향상시킨다. 이를 고려하여 본 발명에서 Si은 0.5중량% 이상 첨가될 수 있다. 하지만, Si 함량이 과다하면 상온에서 페라이트 조직이 형성되어 비자성 특성을 확보하기 어렵다. 따라서, 본 발명에서 Si의 상한은 3.0중량%로 제한된다.
Cr의 함량은 16.0 내지 22.0중량%이다.
Cr은 내식성을 향상시키고, 고용강화 원소로 강도를 향상시킨다. 이를 고려하여 본 발명에서 Cr은 16.0중량% 이상 첨가될 수 있다. 다만, Cr은 페라이트 안정화 원소로 그 함량이 과다하면 상온에서 페라이트 조직이 형성되어 비자성 특성을 확보하기 어렵다. 따라서, 본 발명에서 Cr의 상한은 22.0중량%로 제한된다.
본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.
오스테나이트계 스테인리스강의 경우 고강도 확보를 위해 냉간압연 중에 형성되는 가공 유기 마르텐사이트 조직을 활용한다. 하지만, 마르텐사이트 조직은 자성을 띄는 조직이기 때문에 냉간압연 중 마르텐사이트 조직 분율이 증가할수록 자성이 증가하게 되어 비자성 특성 확보가 어렵다.
비자성을 확보하기 위하여 가공 유기 마르텐사이트 변태를 억제시키는 오스테나이트 안정화 원소 Ni, C, N를 과다 첨가하게 되면 비자성 확보는 가능하나, 가공 경화율이 급격히 감소하여 목표하는 강도 확보가 어렵다. 따라서, 안정한 오스테나이트상과 높은 가공경화율을 확보하기 위해서는 합금원소의 적절한 균형이 유지되어야 한다. 또한, 제조성을 위해 열간 가공성을 확보하기 위해서는 초석 델타 페라이트 함량이 5 내지 15%는 형성되는 것이 바람직하고, 비자성 특성을 위해 Thermo-calc software에 의한 계산 결과로 열간압연 이후 소둔 열처리 온도 1300℃ 기준으로 델타 페라이트가 오스테나이트로 100% 분해된 오스테나이트 단상 조직을 확보하는 것이 바람직하다.
높은 항복강도를 확보하기 위해서는 열간압연-소둔된 냉간압연 전 강재의 항복강도를 높이고, 가공경화율을 증가시켜야 한다. 본 발명에서는 냉간압연 전 강재의 항복강도를 제어하기 위하여 하기 식 A 값을 활용하며, 가공경화율을 제어하기 위하여 하기 식 B 값을 활용한다. 식 A 값이 커질수록 냉간압연 전 강재의 항복강도는 커지는 경향이 있고, 식 B 값이 커질수록 냉간압연 전 강재의 가공경화율이 작아지는 경향이 있다.
A = 68 + 493[N] + 354[C] + 3.7[Cr] + 14[Mo] + 20[Si]
B = 5.53 + 1.4[Ni] - 0.16[Cr] + 17.1([C]+[N]) + 0.722[Mn] + 1.4[Cu] - 5.59[Si]
식 A, B에서, [N], [C], [Cr], [Mo], [Si], [Ni], [Mn], [Cu]는 각 원소의 중량%를 의미한다.
냉간압연 강재의 항복강도를 증가시키기 위해서는 냉간압연 전 강재의 항복강도를 제어하는 식 A 값을 증가시키고, 가공경화율을 제어하는 식 B 값을 감소시켜야 한다. 또한, 열간가공성을 확보하기 위해 델타 페라이트 함량을 5 내지 15%로 유지하는 것이 바람직하고, 비자성 특성을 위해 Thermo-calc software에 의한 계산 결과로 열간압연 이후 소둔 열처리 온도 1300℃ 기준으로 델타 페라이트가 오스테나이트로 100% 분해된 오스테나이트 단상 조직을 확보하는 것이 바람직하다. 본 발명자들은 위 조건을 만족시키는 조성을 휴리스틱 최적화 알고리즘(heuristic optimization algorithm)을 활용하여 도 1 및 하기 식 (1)을 도출하였다. 식 A 값을 증가시키고, 식 B 값을 감소시키면서 위 조건을 만족시키는 영역은 도 1에서 암영영역이다.
(1) 0.2*A - B > 58
또한, 비자성 특성을 확보하기 위해서는 오스테나이트 안정화도를 높여 냉간압연 중에 가공 유기 마르텐사이트 형성을 억제하여야 한다. 본 발명에서는 오스테나이트 안정화도를 제어하기 위하여 하기 식 (2) 값을 활용한다. 식 (2) 값이 증가할수록 오스테나이트 안정화도가 저하하는 경향이 있다.
(2) 551 - 462([C]+[N]) - 9.2[Si] - 8.1[Mn] - 13.7[Cr] - 29([Ni]+[Cu]) - 18.5[Mo]
식 (2)에서, [C], [N], [Si], [Mn], [Cr], [Ni], [Mo]는 각 원소의 중량%를 의미한다. 첨가되지 않는 합금원소의 경우 0을 대입한다.
오스테나이트 안정화도는 C, N, Si, Mn, Cr, Ni, Mo가 증가할수록 점차 증가하게 된다. 본 발명에서는 압하율 65 내지 75% 냉간압연 기준 가공 유기 마르텐사이트가 형성되지 않도록 하기 위하여 식 (2) 값을 -150 이하로 제어할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면 상기 식 (1) 및 식 (2) 값이 -150 이하를 만족하는 오스테나이트계 스테인리스강은 두께가 1.5mm 이하이며, 항복강도가 1350MPa 이상이며, 인장강도가 1600MPa 이상일 수 있다.
본 발명의 일 예에 따르면 상기 식 (1) 및 식 (2) 값이 -150 이하를 만족하는 오스테나이트계 스테인리스강은 두께가 1.5mm 이하이며, 투자율이 1.05 미만일 수 있다.
본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강은 상술한 합금조성을 가지는 강재를 열간 압연 - 열연 소둔 - 냉간 압연하여 제조될 수 있다.
일 예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법은 중량%로, C: 0.10 내지 0.20%, Mn: 3.0 내지 8.0%, Ni: 8.0 내지 10.0%, Mo: 1.0 내지 3.0%, N: 0.15 내지 0.35%, Si: 0.5 내지 3.0%, Cr: 16.0 내지 22.0%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 식 (1) 및 식 (2)의 값이 -150 이하임을 만족하는 강재를 열간 압연하는 단계, 상기 열간 압연된 강재를 1000 내지 1100℃에서 열연 소둔하는 단계 및 압하율 65 내지 75%로 냉간 압연하는 단계를 포함할 수 있다.
합금원소 함량의 수치 한정 이유에 대한 설명은 전술한 바와 동일하므로 편의상 생략한다.
먼저 본 발명의 일 예에 따르면 상술한 합금조성을 갖는 강재를 연속주조 또는 강괴주조에 의해 주편으로 제조하고, 열간 압연, 열연 소둔, 냉간 압연하여 최종 제품으로 제조할 수 있다. 주편은 슬라브일 수 있다.
슬라브는 1100 내지 1300℃에서 열간 압연될 수 있으며, 열연 강판은 1000 내지 1100℃에서 열연 소둔될 수 있다. 이때, 열연 소둔은 30초 내지 10분 동안 수행될 수 있다.
소둔된 열연 강판은 압하율 65 내지 75%로 냉간 압연되어 박판으로 제조될 수 있다. 최종 제조된 강판의 두께는 1.5mm 이하일 수 있다.
본 발명에 따른 고강도, 비자성 오스테나이트계 스테인리스강은 소재의 자성에 민감한 영향을 받는 전자제품의 부품 중 반복적인 변형을 받는 부품, 예를 들면 폴더블 모바일폰의 디스플레이 같은 부품으로 제조되어 이용될 수 있다.
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.
{실시예}
하기 표 1의 조성을 갖는 강재를 잉곳(ingot) 용해를 통해 슬라브로 제조하고, 1250℃에서 2시간 가열한 다음 열간 압연을 수행하였다. 이후 1100℃에서 90초간 열연 소둔을 수행한 다음, 압하율 70%로 냉간 압연을 수행하여 비교예 1~3, 발명예 1~3을 제조하였다. 표 1의 식A, 식B, 식(1), 식(2)의 값은 상술한 각 식에 표 1의 합금조성을 대입하여 도출한 값이다.
조성(중량%) | 식A | 식B | 식(1) | 식(2) | ||||||||
C | Si | Mn | Cr | Ni | Mo | Cu | N | |||||
비교예1 | 0.11 | - | 8.1 | 17.1 | 2.04 | - | 2.12 | 0.110 | 224.4 | 18.2 | 26.7 | 28.8 |
비교예2 | 0.10 | 0.41 | 0.79 | 20.9 | 6.9 | 0.58 | 0.79 | 0.25 | 320.3 | 17.2 | 46.9 | -140.9 |
비교예3 | 0.016 | 1.50 | 6.9 | 18.1 | 6.9 | 0.2 | 1.00 | 0.150 | 247.4 | 13.1 | 36.3 | -76.2 |
발명예1 | 0.18 | 2.63 | 3.3 | 17.0 | 9.0 | 1.48 | - | 0.16 | 346.8 | 8.9 | 60.5 | -178.3 |
발명예2 | 0.16 | 1.92 | 5.6 | 19.5 | 8.7 | 1.90 | - | 0.24 | 380.1 | 14.7 | 61.3 | -251.4 |
발명예3 | 0.18 | 1.00 | 7.1 | 21.3 | 9.1 | 2.11 | - | 0.33 | 422.8 | 23.1 | 61.4 | -346.1 |
각 발명예, 비교예의 항복강도, 인장강도, 투자율을 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
항복강도(Yield Strength, MPa), 인장강도(Tensile Strength, MPa)는 ASTM 규격에 의거하여 상온 인장시험을 통해 측정하였다. 자성은 투자율을 기준으로 측정하였고, 소재 두께에 따른 보정값을 표 2에 기재하였다.
항복 강도 (MPa) |
인장 강도 (MPa) |
투자율 | |
비교예1 | 1273 | 1496 | 1.248 |
비교예2 | 1330 | 1530 | 1.081 |
비교예3 | 1230 | 1361 | 1.100 |
발명예1 | 1358 | 1621 | 1.015 |
발명예2 | 1357 | 1611 | 1.002 |
발명예3 | 1429 | 1709 | 1.001 |
표 1, 2를 참조하면 본 발명의 합금조성과 식 (1), 식 (2) 값이 -150 이하임을 만족하는 발명예 1~3은 항복강도 1350MPa 이상, 인장강도 1600MPa 이상의 고강도, 투자율 1.05 미만의 비자성 특성이 확보 가능함을 알 수 있다.
이에 비해 비교예 1은 식 (1) 값이 작아 충분한 강도를 확보하지 못하였으며, 식 (2)의 값이 높아 냉간압연에 의한 마르텐사이트 상변태로 비자성 특성을 확보하지 못하였다.
비교예 2, 3은 식 (2) 값이 작아 비교예 1에 비해 상대적으로 자성은 감소하였으나, 식 (1) 값이 작아 초기 항복강도 및 변형 중 충분한 가공경화가 발생하지 못하여 목적한 강도를 확보하지 못하였다.
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 (4)
- 중량%로, C: 0.10 내지 0.20%, Mn: 3.0 내지 8.0%, Ni: 8.0 내지 10.0%, Mo: 1.0 내지 3.0%, N: 0.15 내지 0.35%, Si: 0.5 내지 3.0%, Cr: 16.0 내지 22.0%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 (1) 및 식 (2)의 값이 -150 이하임을 만족하는 오스테나이트계 스테인리스강:
(1) 0.2*A - B > 58
(2) 551 - 462([C]+[N]) - 9.2[Si] - 8.1[Mn] - 13.7[Cr] - 29([Ni]+[Cu]) - 18.5[Mo]
(여기서, A = 68 + 493[N] + 354[C] + 3.7[Cr] + 14[Mo] + 20[Si], B = 5.53 + 1.4[Ni] - 0.16[Cr] + 17.1([C]+[N]) + 0.722[Mn] + 1.4[Cu] - 5.59[Si]이며, [N], [C], [Cr], [Mo], [Si], [Ni], [Mn], [Cu]는 각 원소의 중량%를 의미한다). - 제1항에 있어서,
두께가 1.5mm 이하이며, 투자율이 1.05 미만인 오스테나이트계 스테인리스강. - 제1항에 있어서,
두께가 1.5mm 이하이며, 항복강도가 1350MPa 이상이며, 인장강도가 1600MPa 이상인 오스테나이트계 스테인리스강. - 중량%로, C: 0.10 내지 0.20%, Mn: 3.0 내지 8.0%, Ni: 8.0 내지 10.0%, Mo: 1.0 내지 3.0%, N: 0.15 내지 0.35%, Si: 0.5 내지 3.0%, Cr: 16.0 내지 22.0%, 나머지는 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 하기 식 (1) 및 식 (2)의 값이 -150 이하임을 만족하는 강재를 열간 압연하는 단계;
상기 열간 압연된 강재를 1000 내지 1100℃에서 열연 소둔하는 단계; 및
압하율 65 내지 75%로 냉간 압연하는 단계;를 포함하는 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법:
(1) 0.2*A - B > 58
(2) 551 - 462([C]+[N]) - 9.2[Si] - 8.1[Mn] - 13.7[Cr] - 29([Ni]+[Cu]) - 18.5[Mo]
(여기서, A = 68 + 493[N] + 354[C] + 3.7[Cr] + 14[Mo] + 20[Si], B = 5.53 + 1.4[Ni] - 0.16[Cr] + 17.1([C]+[N]) + 0.722[Mn] + 1.4[Cu] - 5.59[Si]이며, [N], [C], [Cr], [Mo], [Si], [Ni], [Mn], [Cu]는 각 원소의 중량%를 의미한다).
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KR20150121061A (ko) | 2013-02-28 | 2015-10-28 | 닛신 세이코 가부시키가이샤 | 오스테나이트계 스테인리스 강판 및 이를 사용한 고탄성한계 비자성 강재의 제조 방법 |
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