KR20230007619A - 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 명세서에서는 고강도, 고연신 및 고항복비를 동시에 만족하는 초세립 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조 방법을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강은 중량%로, C(탄소): 0.005 내지 0.03%, Si(규소): 0.1 내지 1.0%, Mn(망간): 0.1 내지 2.0%, Ni(니켈): 6.0 내지 12.0%, Cr(크롬): 16.0 내지 20.0%, N(질소): 0.01 내지 0.2%, Nb(니오븀): 0.25% 이하, 잔부 Fe(철) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 두께 중심부의 평균 결정립 크기(d)값이 5㎛ 이하이고, 밴드형태의 미재결정 면적분율이 10% 이하일 수 있다.

Description

오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조방법{AUSTENITIC STAINLESS STEEL AND MANUFACTURING NMETHOD THEREOF}
본 발명은 높은 항복강도 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고강도, 고연신 및 고항복비를 동시에 만족하는 초세립 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 오스테나이트계 스테인리스강은 우수한 성형성, 가공 경화능 및 용접성으로 운송용 부품 및 건축용 부품 등 다양한 용도로 적용이 되고 있다. 하지만, 304계 스테인리스강 또는 301계 스테인리스강은 항복강도가 200 내지 350MPa 수준에 불과하므로 구조물 적용에 한계가 있다. 따라서, 범용 300계 스테인리스강에서 보다 높은 항복강도를 얻기 위해서는 조질 압연 공정을 거치는 것이 일반적인 방법이다. 그러나, 조질 압연 공정을 거치는 방법은 비용상승 문제와 함께 소재의 연신율이 극도로 열위되는 문제가 있다.
특허문헌 0001에서는, 냉연 소둔재를 조질 압연한 다음, 2회 SR(Stress Relief)열처리에 의해 하프 에칭(half etching) 후에도 반곡이 작은 300계 스테인리스강 제조방법을 개시하고 있다. 그러나, 특허문헌 0001에서 제시한 방법은 에칭성과 에칭 후 반곡을 제어하기 위한 제조기술에 관한 것이며, 오스테나이트 상안정화도 ASP(Austenitic Stability Parameter) 값이 30 내지 50으로 성형 시 변형 유기 마르텐사이트 변태가 급격히 일어나 연신율이 저하될 우려가 있다.
특허문헌 0002에서는, 평균결정립 크기를 10㎛이하로 제조하기 위하여 600 내지 700℃범위에서 48시간 이상 장시간 열처리를 행하는 방법을 제시하였다. 그러나 특허문헌 0002에서 제시한 방법은 실제 생산라인에서 구현하기에는 생산성이 떨어지며, 제조비용이 상승되는 문제가 있다.
국제공개공보 WO2016-043125A1 (공개일: 2016.03.14) 일본공개특허공보 JP2020-50940A (공개일: 2020.04.02)
상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 고강도, 고연신 및 고항복비를 동시에 만족하는 초세립 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강은 중량%로, C(탄소): 0.005 내지 0.03%, Si(규소): 0.1 내지 1.0%, Mn(망간): 0.1 내지 2.0%, Ni(니켈): 6.0 내지 12.0%, Cr(크롬): 16.0 내지 20.0%, N(질소): 0.01 내지 0.2%, Nb(니오븀): 0.25% 이하, 잔부 Fe(철) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 두께 중심부의 평균 결정립 크기(d)값이 5㎛ 이하이고, 밴드형태의 미재결정 면적분율이 10% 이하일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강은 항복강도가 700MPa 이상 1113MPa 이하일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강은 연신율이 20% 이상 41.2% 이하일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강은 항복비가 0.8 이상 0.96 이하일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법은 중량 %로, C: 0.005~0.03%, Si: 0.1~1.0%, Mn: 0.1~2.0%, Ni: 6.0~12.0%, Cr: 16.0~20.0%, N: 0.01~0.2%, Nb: 0.002~0.25%, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 두께 중심부의 평균 결정립 크기(d)값이 5㎛ 이하이고, 밴드형태의 미재결정 면적분율이 10% 이하인 슬라브를 열간 압연 하는 단계, 상온에서 압하율 40% 이상으로 냉간 압연하는 단계 및 하기 식(1)로 표현되는 Ω값이 0.8 이상을 만족하도록 냉연소둔 하는 단계를 포함할 수 있다.
식(1): Ω = 3.35 - 14.6*[C] + 0.105*[Si] + 0.0058*[Mn] + 0.0321*[Cr] - 0.222*[Ni] - 2.02*[N] + 0.340*[Nb] - 0.00538*Md30 - 0.00124*Temp
한편, 식(1)에서, [C], [Si], [Mn], [Cr], [Ni], [N], [Nb]는 각 원소의 중량%를 의미하고, Md30은 551-462([C]+[N])-9.2*[Si]-8.1*[Mn]-13.7*[Cr]-29([Ni]+[Cu])-18.5*[Mo]-68([Nb]+[V])으로 정의되는 값을 말하고, Temp는 냉연소둔 온도(℃)를 의미한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법은 상기 열간 압연하는 단계 후에 소둔하지 않고 냉간 압연할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 고강도, 고연신 및 고항복비를 동시에 만족하는 초세립 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 실시예 1에 대한 응력-변형도 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 2는 비교예 3에 대한 응력-변형도 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 3은 실시예 3에 대하여 후방산란전자회절패턴분석기 (Electron Backscatter Diffraction, EBSD)를 통해 두께 중심부의 미세조직을 촬영한 사진이다.
도 4는 비교예 2에 대하여 후방산란전자회절패턴분석기 (Electron Backscatter Diffraction, EBSD)를 통해 두께 중심부의 미세조직을 촬영한 사진이다.
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(탄소): 0.005 내지 0.03%, Si(규소): 0.1 내지 1.0%, Mn(망간): 0.1 내지 2.0%, Ni(니켈): 6.0 내지 12.0%, Cr(크롬): 16.0 내지 20.0%, N(질소): 0.01 내지 0.2%, Nb(니오븀): 0.25% 이하, 잔부 Fe(철) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
이하에서는 상기 합금조성을 한정한 이유에 대하여 구체적으로 설명한다.
C(탄소)의 함량은 0.005 내지 0.03% 일 수 있다.
C는 오스테나이트상 안정화 원소이다. 이를 고려하여 C는 0.005% 이상 첨가될 수 있다. 그러나, C의 함량이 과다한 경우에는 저온 소둔 시 크롬탄화물을 형성하여 입계 내식성을 저하시키는 문제가 발생할 수 있다. 이를 고려하여 C 함량의 상한은 0.03%로 제한될 수 있다.
Si(실리콘)의 함량은 0.1 내지 1.0% 일 수 있다.
Si은 제강단계에서 탈산제로 첨가 되는 성분이며, 광휘소둔(Bright Annealing) 공정을 거치는 경우 부동태 막에 Si산화물을 형성하여 강의 내식성을 향상시키는 효과가 있다. 이를 고려하여 Si는 0.1% 이상 첨가될 수 있다. 그러나, Si의 함량이 과다한 경우에는 강의 연성을 저하시키는 문제가 발생할 수 있다. 이를 고려하여 Si 함량의 상한은 1.0%로 제한될 수 있다.
Mn(망간)의 함량은 0.1 내지 2.0% 일 수 있다.
Mn은 오스테나이트상 안정화 원소이다. 이를 고려하여 Mn은 0.1% 이상 첨가될 수 있다. 그러나, Mn의 함량이 과다한 경우에는 내식성을 저하시키는 문제가 발생할 수 있다. 이를 고려하여 Mn 함량의 상한은 2.0%로 제한될 수 있다.
Ni(니켈)의 함량은 6.0 내지 12.0% 일 수 있다.
Ni은 오스테나이트상 안정화 원소이며, 강재를 연질화하는 효과가 있다. 이를 고려하여 Ni은 6.0% 이상 첨가될 수 있다. 그러나, Ni 함량이 과다한 경우에는 비용이 상승의 문제가 발생할 수 있다. 이를 고려하여 Ni 함량의 상한은 12.0%로 제한될 수 있다.
Cr(크롬)의 함량은 16.0 내지 20.0% 일 수 있다.
Cr은 스테인리스강의 내식성 개선을 위한 주요 원소이다. 이를 고려하여 Cr은 16.0% 이상 첨가될 수 있다. 그러나, Cr의 함량이 과다한 경우에는 강재가 경질화되고, 냉간 압연 시 변형 유기 마르텐사이트 변태를 억제시키는 문제가 발생할 수 있다. 이를 고려하여 Cr 함량의 상한은 20.0%로 제한될 수 있다.
N(질소)의 함량은 0.01 내지 0.2% 일 수 있다.
N는 오스테나이트상 안정화 원소이며, 강재의 강도를 향상시킨다. 이를 고려하여 N는 0.01% 이상 첨가될 수 있다. 그러나, N의 함량이 과다한 경우에는 강재가 경질화되고, 열간가공성이 저하될 문제가 발생할 수 있다. 이를 고려하여 N 함량의 상한은 0.2%로 제한될 수 있다.
Nb(니오븀)의 함량은 0.25% 이하일 수 있다. Nb은 첨가 시 Nb계열 z상 석출물을 형성하여 결정립 성장을 억제하는 효과가 있다. 그러나, Nb의 함량이 과다한 경우에는 비용이 상승할 문제가 발생할 수 있다. 이를 고려하여 Nb 함량의 상한은 0.25%로 제한될 수 있다.
나머지 성분은 철(Fe)이다. 다만, 통상의 제조 과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조 과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.
본 발명의 일 예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강은 상기 합금성분 조성비를 제어함으로써, 두께 중심부의 평균 결정립 크기(d)값이 5㎛ 이하이고, 밴드형태의 미재결정 면적분율이 10% 이하일 수 있다.
일반적으로 초세립 미세조직을 구현하기 위해서는 오스테나이트상에서 마르텐사이트상으로 변태되는 TRIP 변태를 이용한다. 본 발명의 일 예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강은 TRIP변태를 통해 두께 중심부의 평균 결정립 크기(d)값을 5㎛ 이하로 제어한다. 한편, 두께 중심부의 평균 결정립 크기(d)값이 5㎛을 초과하게 되면 홀-페치 방정식(Hall-Petch equation)에 의해 항복강도가 낮아지게 된다.
냉간압연 시 마르텐사이트상으로 변태되지 않고 그대로 남아있는 부분은 미재결정으로 나타나게 된다. 미재결정이 다량 존재하는 경우 연성이 저하되는 문제가 발생한다. 따라서, 미재결정 면적분율은 10% 이하로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강은 항복강도가 700MPa 이상 1113MPa 이하일 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강은 연신율이 20% 이상 41.2% 이하일 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강은 항복비가 0.8 이상 0.96 이하일 수 있다. 상기 항복비는 항복강도를 인장강도로 나눈 값을 말한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법은 중량 %로, C: 0.005~0.03%, Si: 0.1~1.0%, Mn: 0.1~2.0%, Ni: 6.0~12.0%, Cr: 16.0~20.0%, N: 0.01~0.2%, Nb: 0.002~0.25%, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 두께 중심부의 평균 결정립 크기(d)값이 5㎛ 이하이고, 밴드형태의 미재결정 면적분율이 10% 이하인 슬라브를 열간 압연 하는 단계, 상온에서 압하율 40% 이상으로 냉간 압연하는 단계 및 아래 식(1)로 표현되는 Ω값이 0.8 이상을 만족하도록 냉연소둔 하는 단계를 포함할 수 있다.
식(1): Ω = 3.35 - 14.6*[C] + 0.105*[Si] + 0.0058*[Mn] + 0.0321*[Cr] - 0.222*[Ni] - 2.02*[N] + 0.340*[Nb] - 0.00538*Md30 - 0.00124*Temp
한편, 식(1)에서, [C], [Si], [Mn], [Cr], [Ni], [N], [Nb]는 각 원소의 중량%를 의미하고, Md30은 551 - 462([C] + [N]) - 9.2*[Si] - 8.1*[Mn] - 13.7*[Cr] - 29([Ni] + [Cu]) - 18.5*[Mo] - 68([Nb] + [V])으로 정의되는 값을 말하고, Temp는 냉연소둔 온도(℃)를 의미한다.
각 합금원소의 성분범위를 한정한 이유는 상술한 바와 같으며, 이하 제조단계에 대하여 보다 상세히 설명한다.
상기 슬라브는 열간 압연 공정을 통해 열간 압연재로 제조될 수 있다. 이후 상기 열간 압연재는 상온에서 냉간 압연하여 냉간 압연재로 제조될 수 있다.
냉간 압연 시 압하율이 40% 미만이면 TRIP 변태량이 너무 낮아 냉간압연재의 마르텐사이트 분율이 낮아지며, 잔류 오스테나이트상 분율이 높아진다. 가공 유기 마르텐사이트량이 줄어듬에 따라 후속되는 저온 소둔에 의해 역변태 오스테나이트상이 되는 비율이 낮아지게 되고, 마르텐사이트로 변태되지 않은 잔류 오스테나이트상 분율은 높아 초세립의 결정립을 확보하기 어려워진다.
다음으로, 상기 제조된 냉간 압연재는 냉연소둔 될 수 있다. 냉연소둔은 상기 식(1)로 표현되는 Ω값이 0.8 이상을 만족하기 위해, 상기 냉연 소둔은 700 내지 850℃ 범위에서 진행될 수 있다.
냉연소둔의 온도가 700℃ 미만일 경우에는 재결정이 충분하게 되지 못하여 연신율이 낮아지게 된다. 반면, 냉연소둔의 온도가 850℃를 초과하는 경우에는 입자가 조대화되어 5㎛ 이하의 초세립 입자가 형성되기 어렵게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법은 열간 압연 한 후, 소둔하지 않고 냉간 압연할 수 있다. 열간 압연 한 후 별도의 소둔과정을 거치지 않을 경우에는 생산성이 높아지고 제조원가가 절감될 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 보다 상세히 설명하기로 한다.
{실시예}
아래 표 1의 성분을 갖는 슬라브를 열간 압연 한 후, 1000 내지 1150℃에서 소둔을 수행하거나 또는 소둔을 수행하지 않고, 상온에서 총판두께감소율 40% 이상으로 냉간 압연 하였다. 그런 다음, 아래 표 1의 Temp. 범위에서 소둔하여 냉연소둔재를 제조하였다.
구분 합금조성 (중량%) Temp
(℃)
C Si Mn Cr Ni Cu Mo N Nb V
실시예1 0.023 0.53 1.24 17.5 6.4 0 0 0.17 0 0 750
실시예2 0.02 0.51 0.98 17.3 6.3 0 0 0.1 0 0 750
실시예3 0.019 0.3 0.46 17.3 6.3 0.25 0.1 0.15 0.21 0 750
실시예4 0.018 0.3 0.3 18.1 7.96 0.24 0.1 0.021 0.1 0 750
실시예5 0.021 0.41 1 17.3 7.19 0.24 0.1 0.15 0 0.2 750
실시예6 0.019 0.3 0.46 17.3 6.3 0.25 0.1 0.15 0.21 0 800
실시예7 0.02 0.41 0.99 17.3 7.04 0.25 0.1 0.15 0.2 0 800
실시예8 0.019 0.3 0.46 17.3 6.3 0.25 0.1 0.15 0.21 0 850
실시예9 0.02 0.41 0.99 17.3 7.04 0.25 0.1 0.15 0.2 0 850
비교예1 0.02 0.31 0.5 18.2 8.02 0.27 0.1 0.041 0.053 0 750
비교예2 0.02 0.41 0.99 17.3 7.04 0.25 0.1 0.15 0.2 0 750
비교예3 0.02 0.29 0.49 16.6 5.98 0.25 0.1 0.18 0 0 750
비교예4 0.019 0.31 0.5 18.1 8.05 0.25 0.1 0.1 0 0 750
비교예5 0.022 0.44 0.99 18.1 8.05 0.25 0.1 0.08 0 0 750
비교예6 0.023 0.53 1.24 17.5 6.4 0 0 0.17 0 0 800
비교예7 0.02 0.51 0.98 17.3 6.3 0 0 0.1 0 0 800
비교예8 0.02 0.29 0.49 16.6 5.98 0.25 0.1 0.18 0 0 800
비교예9 0.017 0.32 1.79 16.7 6.85 0.25 0.1 0.15 0 0 800
비교예10 0.022 0.31 0.29 18.2 8.09 0.25 0.1 0.02 0 0 800
비교예11 0.02 0.31 0.5 18.2 8.02 0.27 0.1 0.041 0.053 0 800
비교예12 0.019 0.31 0.5 18.1 8.05 0.25 0.1 0.1 0 0 800
비교예13 0.02 0.39 1 17.4 7.13 0.25 0.1 0.16 0 0 800
비교예14 0.021 0.41 1 17.3 7.19 0.24 0.1 0.15 0 0.2 800
비교예15 0.022 0.44 0.99 18.1 8.05 0.25 0.1 0.08 0 0 800
비교예16 0.023 0.53 1.24 17.5 6.4 0 0 0.17 0 0 850
비교예17 0.02 0.51 0.98 17.3 6.3 0 0 0.1 0 0 850
비교예18 0.02 0.29 0.49 16.6 5.98 0.25 0.1 0.18 0 0 850
비교예19 0.017 0.32 1.79 16.7 6.85 0.25 0.1 0.15 0 0 850
비교예20 0.022 0.31 0.29 18.2 8.09 0.25 0.1 0.02 0 0 850
비교예21 0.018 0.3 0.3 18.1 7.96 0.24 0.1 0.021 0.1 0 850
비교예22 0.02 0.31 0.5 18.2 8.02 0.27 0.1 0.041 0.053 0 850
비교예23 0.019 0.31 0.5 18.1 8.05 0.25 0.1 0.1 0 0 850
비교예24 0.02 0.39 1 17.4 7.13 0.25 0.1 0.16 0 0 850
비교예25 0.021 0.41 1 17.3 7.19 0.24 0.1 0.15 0 0.2 850
비교예26 0.022 0.44 0.99 18.1 8.05 0.25 0.1 0.08 0 0 850
비교예27 0.023 0.53 1.24 17.5 6.4 0 0 0.17 0 0 1050
비교예28 0.02 0.51 0.98 17.3 6.3 0 0 0.1 0 0 1050
비교예29 0.019 0.3 0.46 17.3 6.3 0.25 0.1 0.15 0.21 0 1050
비교예30 0.02 0.29 0.49 16.6 5.98 0.25 0.1 0.18 0 0 1050
비교예31 0.017 0.32 1.79 16.7 6.85 0.25 0.1 0.15 0 0 1050
비교예32 0.022 0.31 0.29 18.2 8.09 0.25 0.1 0.02 0 0 1050
비교예33 0.018 0.3 0.3 18.1 7.96 0.24 0.1 0.021 0.1 0 1050
비교예34 0.02 0.31 0.5 18.2 8.02 0.27 0.1 0.041 0.053 0 1050
비교예35 0.019 0.31 0.5 18.1 8.05 0.25 0.1 0.1 0 0 1050
비교예36 0.02 0.39 1 17.4 7.13 0.25 0.1 0.16 0 0 1050
비교예37 0.02 0.41 0.99 17.3 7.04 0.25 0.1 0.15 0.2 0 1050
비교예38 0.021 0.41 1 17.3 7.19 0.24 0.1 0.15 0 0.2 1050
비교예39 0.022 0.44 0.99 18.1 8.05 0.25 0.1 0.08 0 0 1050
상기 제조된 냉연소둔재의 식(1)의 값을 아래 표 2에 나타내었다. 아래 표 1에서 식(1)의 값은, 식(1): Ω = 3.35 - 14.6*[C] + 0.105*[Si] + 0.0058*[Mn] + 0.0321*[Cr] - 0.222*[Ni] - 2.02*[N] + 0.340*[Nb] - 0.00538*Md30 - 0.00124*Temp 으로 정의되는 파라미터로부터 도출된 값을 의미한다.
상기 식(1)에서, [C], [Si], [Mn], [Cr], [Ni], [N], [Nb]는 각 원소의 중량%를 의미하고, Md30은 551-462([C]+[N])-9.2*[Si]-8.1*[Mn]-13.7*[Cr]-29([Ni]+[Cu])-18.5*[Mo]-68([Nb]+[V])으로 정의되는 값을 말하고, Temp는 냉연소둔 온도(℃)를 의미한다.
상기 제조된 냉연소둔재를 0.1~3.0mm 두께의 시편으로 제작했다. 이후, 상기 시편에 대해 두께 중심부의 평균 결정립 크기(d), 미재결정 면적분율, 항복강도, 인장강도, 연신율 및 항복비를 측정한 후, 아래 표 2에 나타냈다.
평균 결정립 크기(d) 및 미재결정 면적분율은 모델명이 e-Flash FS 인 후방산란전자회절패턴분석기 (Electron Backscatter Diffraction, EBSD)을 이용하여 두께 중심부의 방위를 분석해 측정했다.
항복강도, 인장강도 및 연신율은 만능재료시험기(Universal test machine, UTM)을 통해 측정했다.
항복비는 항복강도를 인장강도로 나눈 값을 말한다.
구분 Md30 식(1)
Ω		 d
(㎛)		 미재결정 면적분율
(%)		 항복강도 (MPa) 인장강도 (MPa) 연신율 (%) 항복비
실시예1 21.6 0.83 1.2 3 993 1059 34.5 0.94
실시예2 63.2 0.80 1.0 0 930 1083 20.8 0.86
실시예3 23.3 0.98 0.5 0 1113 1172 21.8 0.95
실시예4 33.4 0.82 1.2 0 910 1011 22.3 0.9
실시예5 -7.8 0.86 2.5 6 887 973 31.9 0.91
실시예6 23.3 0.91 2.2 0 964 1006 32 0.96
실시예7 -3.2 0.89 3.5 0 864 938 35.8 0.92
실시예8 23.3 0.85 4.0 0 810 987 30.4 0.82
실시예9 -3.2 0.83 4.5 0 702 869 41.2 0.81
비교예1 20.7 0.79 2.1 25 955 1076 11.1 0.89
비교예2 -3.2 0.95 3.5 32 1143 1222 11.5 0.94
비교예3 42 0.78 1.2 5 868 1118 20.8 0.78
비교예4 -1.4 0.78 2.7 8 663 857 39.1 0.77
비교예5 1.3 0.78 3.1 9 546 796 37.9 0.69
비교예6 21.6 0.77 3.5 0 679 940 42.3 0.72
비교예7 63.2 0.74 2.2 0 678 960 28 0.71
비교예8 42 0.72 2.1 0 741 1076 24.6 0.69
비교예9 19.9 0.76 4.5 0 587 830 45.1 0.71
비교예10 33.3 0.64 3.4 3 435 742 36.6 0.59
비교예11 20.7 0.73 3.4 4 618 801 39.7 0.77
비교예12 -1.4 0.72 4.3 0 503 771 43.6 0.65
비교예13 1.9 0.76 4.2 0 585 833 43.3 0.7
비교예14 -7.8 0.79 4.8 0 646 865 40 0.75
비교예15 1.3 0.71 3.6 0 460 751 42.1 0.61
비교예16 21.6 0.70 4.6 0 627 911 44.1 0.69
비교예17 63.2 0.68 3.7 0 595 908 25.4 0.66
비교예18 42 0.65 3.9 0 655 1019 28 0.64
비교예19 19.9 0.70 4.3 0 538 809 45.8 0.67
비교예20 33.3 0.58 3.9 0 384 730 38.3 0.53
비교예21 33.4 0.69 2.1 0 503 746 36.3 0.67
비교예22 20.7 0.67 3.2 0 475 745 44.7 0.64
비교예23 -1.4 0.65 4.8 0 475 755 44.3 0.63
비교예24 1.9 0.69 4.9 0 541 808 43.8 0.67
비교예25 -7.8 0.74 4.4 0 602 842 42.5 0.71
비교예26 1.3 0.65 2.5 0 427 734 44.3 0.58
비교예27 21.6 0.46 22.0 0 414 835 50.9 0.5
비교예28 63.2 0.43 25.0 0 341 948 24.3 0.36
비교예29 23.3 0.60 15.0 0 482 956 27.8 0.5
비교예30 42 0.41 32.0 0 409 974 29.4 0.42
비교예31 19.9 0.45 25.0 0 373 735 49.5 0.51
비교예32 33.3 0.33 27.0 0 225 701 38.8 0.32
비교예33 33.4 0.44 21.0 0 237 687 39.4 0.34
비교예34 20.7 0.42 28.0 0 256 670 47.7 0.38
비교예35 -1.4 0.41 32.0 0 325 675 56.5 0.48
비교예36 1.9 0.45 33.0 0 385 730 53.6 0.53
비교예37 -3.2 0.58 17.0 0 508 821 44.9 0.62
비교예38 -7.8 0.49 36.0 0 391 722 54.4 0.54
비교예39 1.3 0.40 34.0 0 298 654 56 0.46
상기 표 1 및 2를 참조하면, 실시예 1 내지 9는 모두 식(1)의 Ω값이 0.8 이상을 만족하고, 평균 결정립 크기(d)값이 5㎛ 이하를 만족했다. 또한, 실시예 1 내지 9는 모두 밴드형태의 미재결정 면적분율이 10% 이하를 만족했다.
이에 따라, 실시예 1 내지 9는 항복강도 700MPa 이상 1113MPa 이하, 연신율 20% 이상 41.2% 이하, 항복비 0.8 이상 0.96 이하를 만족했다. 즉, 실시예 1 내지 9는 고강도, 고연신 및 고항복비를 동시에 충족했다.
반면, 비교예 1 및 2는 미재결정 면적분율이 10%를 초과했다. 이에 따라, 비교예 1 및 2는 연신율이 20% 미만으로 나타났는바, 연신율이 극도로 열위했다.
비교예 3 및 8은 평균 결정립 크기(d) 값이 낮게 나타났는바, 항복강도 700MPa 이상 1113MPa 이하를 만족했다. 그러나, 비교예 3 및 8은 항복강도에 비해 인장강도가 상대적으로 높았다. 이에 따라, 비교예 3 및 8은 항복비 0.8 이상 0.96 이하를 만족하지 못했다.
비교예 4 내지 7 및 9 내지 39는 식(1)의 Ω값이 0.8 이상을 만족하지 못하였다. 이에 따라, 비교예 4 내지 7 및 9 내지 39는 항복강도 700MPa이상 1113MPa 이하, 항복비 0.8 이상 0.96 이하를 만족하지 못했다.
비교예 27 내지 39는 냉연소둔 온도가 높았다. 이에 따라, 비교예 27 내지 39는 평균 결정립 크기(d)값이 5㎛ 이하를 만족하지 못했다.
도 1 및 도 2는 실시예 및 비교예의 응력-변형도 곡선을 나타낸 그래프이다. 도 1은 실시예 1에 대한 그래프이고, 도 2는 비교예 3에 대한 그래프이다. 도 1 및 도 2를 비교하면 본 발명의 일 예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강은 변형도에 따른 응력 변화율이 상대적으로 크지 않으므로, 고강도, 고연신 및 고항복비를 동시에 충족할 수 있다는 것을 확인할 수 있다.
도 3 및 도 4는 실시예 및 비교예에 대하여 후방산란전자회절패턴분석기 (Electron Backscatter Diffraction, EBSD)를 통해 두께 중심부 미세조직을 촬영한 사진이다. 도 3은 실시예 3에 대한 사진이고, 도 4는 비교예 2에 대한 사진이다. 도 3 및 도 4를 비교하면 본 발명의 일 예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강은 밴드형태의 미재결정이 나타나지 않았다는 것을 확인할 수 있다.
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 (6)

  1. 중량%로, C(탄소): 0.005 내지 0.03%, Si(규소): 0.1 내지 1.0%, Mn(망간): 0.1 내지 2.0%, Ni(니켈): 6.0 내지 12.0%, Cr(크롬): 16.0 내지 20.0%, N(질소): 0.01 내지 0.2%, Nb(니오븀): 0.25% 이하, 잔부 Fe(철) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
    두께 중심부의 평균 결정립 크기(d)값이 5㎛ 이하이고, 밴드형태의 미재결정 면적분율이 10% 이하인 오스테나이트계 스테인리스강.
  2. 제 1항에 있어서,
    항복강도가 700MPa 이상 1113MPa 이하인 오스테나이트계 스테인리스강.
  3. 제 1항에 있어서,
    연신율이 20% 이상 41.2% 이하인 오스테나이트계 스테인리스강.
  4. 제 1항에 있어서,
    항복비가 0.8 이상 0.96 이하인 오스테나이트계 스테인리스강.
  5. 중량 %로, C: 0.005~0.03%, Si: 0.1~1.0%, Mn: 0.1~2.0%, Ni: 6.0~12.0%, Cr: 16.0~20.0%, N: 0.01~0.2%, Nb: 0.002~0.25%, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 두께 중심부의 평균 결정립 크기(d)값이 5㎛ 이하이고, 밴드형태의 미재결정 면적분율이 10% 이하인 슬라브를 열간 압연 하는 단계;
    상온에서 압하율 40% 이상으로 냉간 압연하는 단계; 및
    하기 식(1)로 표시되는 Ω값이 0.8 이상을 만족하도록 냉연소둔 하는 단계를 포함하는 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.
    식(1): Ω = 3.35 - 14.6*[C] + 0.105*[Si] + 0.0058*[Mn] + 0.0321*[Cr] - 0.222*[Ni] - 2.02*[N] + 0.340*[Nb] - 0.00538*Md30 - 0.00124*Temp
    (식(1)에서, [C], [Si], [Mn], [Cr], [Ni], [N], [Nb]는 각 원소의 중량%를 의미하고, Md30은 551 - 462([C] + [N]) - 9.2*[Si] - 8.1*[Mn] - 13.7*[Cr] - 29([Ni] + [Cu]) - 18.5*[Mo] - 68([Nb] + [V])으로 정의되는 값을 말하고, Temp는 냉연소둔 온도(℃)를 의미한다)
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 열간 압연하는 단계 후에 소둔하지 않고 냉간 압연하는 오스테나이트계 스테인리스강의 제조방법.
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