KR20230094392A - 고강도 오스테나이트계 스테인리스 강판 및 그 제조방법 - Google Patents

고강도 오스테나이트계 스테인리스 강판 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 명세서에서는, 낮은 냉간 압하율에서도 높은 인장강도를 구현한 고강도 오스테나이트계 스테인리스 강판 및 그 제조방법을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판은, 중량%로, C: 0% 초과 0.03% 이하, Si: 0.7% 이상 1.0% 이하, Mn: 0.8% 이상 1.2% 이하, Cr: 16.0% 이상 16.5% 이하, Ni: 6.0% 이상 6.5% 이하, Mo: 0.5% 이상 0.8% 이하, Cu: 0% 초과 0.5% 이하, N: 0.09% 이상 0.11% 이하, Nb: 0% 초과 0.2% 이하, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.

Description

고강도 오스테나이트계 스테인리스 강판 및 그 제조방법 {High-strength austenitic stainless steel sheet and manufacturing method thereof}
본 발명은 고강도 오스테나이트계 스테인리스 강판 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 낮은 냉간 압하율에서도 높은 인장강도를 구현한 고강도 오스테나이트계 스테인리스 강판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
오스테나이트계 스테인리스강은 성형성, 내식성, 용접성 등 물성이 탁월하여 가장 많이 사용되는 대표적인 스테인리스 강종이다. 특히, 오스테나이트계 스테인리스강은 가공 시 상변태를 동반하므로, 이러한 상변태를 제어함으로써 강의 물성을 조절할 수 있다.
특히, 301 계열의 스테인리스강은 상안정성이 불안정하여 소성변형에 따른 가공경화의 정도가 크다. 따라서, 301 계열의 스테인리스강은 Full Hard 소재로써, 자동차 가스켓이나 스프링 등과 같이 높은 탄성응력과 고강도를 요구하는 소재로 활용되어 왔다.
최근에는 자동차 외판용 소재로 301 계열의 스테인리스강을 적용하려는 시도가 증가하는 추세이다. 자동차 외판용 소재는, 탄소 함량이 낮으면서도 1500MPa 이상의 인장강도가 필요하고, 2mm 이상의 후물재일 것이 요구된다.
기존의 301 계열의 스테인리스강으로 1500MPa 이상의 인장강도를 만족하기 위해서는, 60 내지 70%의 높은 앞하율이 필요하고, 7.5 내지 8.0mm 두께의 열연소재일 것이 요구된다. 그러나, 7.5 내지 8.0mm 두께의 열연소재를 높은 앞하율로 냉간압연하는 것은 용이하지 않고, 생산성이 매우 떨어지는 문제가 있다. 따라서, 낮은 압하율에서도 높은 인장강도를 확보할 수 있는 방안이 필요한 실정이다.
상술한 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 50% 이하의 냉간 압하율에서도 1600MPa 이상의 인장강도를 확보할 수 있는, 고강도 오스테나이트계 스테인리스 강판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판은, 중량%로, C: 0% 초과 0.03% 이하, Si: 0.7% 이상 1.0% 이하, Mn: 0.8% 이상 1.2% 이하, Cr: 16.0% 이상 16.5% 이하, Ni: 6.0% 이상 6.5% 이하, Mo: 0.5% 이상 0.8% 이하, Cu: 0% 초과 0.5% 이하, N: 0.09% 이상 0.11% 이하, Nb: 0% 초과 0.2% 이하, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 아래 식 (1)이 2.5% 이상이고, 아래 식 (2) 로 표시되는 Md30 값이 50 ℃ 이상일 수 있다.
식 (1): Si+Mo+10(C+N)
상기 식 (1)에서, Si, Mo, C 및 N은 각 성분의 함량(중량%)를 의미한다.
식 (2): 551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo
상기 식 (2)에서, C, N, Si, Mn, Cr, Ni, Cu 및 Mo는 각 성분의 함량(중량%)를 의미한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판은, 아래 식 (3)으로 표시되는 Ms 값이 -40 ℃ 이하일 수 있다.
식 (3): 502-810C-1230N-13Mn-30Ni-12Cr-54Cu-46Mo
상기 식 (3)에서, C, N, Mn, Ni, Cr, Cu 및 Mo는 각 성분의 함량(중량%)를 의미한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판은, 열간압연재의 페라이트상 부피분율이 0% 초과 3% 이하일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판은, 2차 냉간압연재의 마르텐사이트상 부피분율이 60% 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판은, 인장강도가 1600MPa 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판은, 두께가 2mm 이상 4mm 이하일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판의 제조방법은, 중량%로, C: 0% 초과 0.03% 이하, Si: 0.7% 이상 1.0% 이하, Mn: 0.8% 이상 1.2% 이하, Cr: 16.0% 이상 16.5% 이하, Ni: 6.0% 이상 6.5% 이하, Mo: 0.5% 이상 0.8% 이하, Cu: 0% 초과 0.5% 이하, N: 0.09% 이상 0.11% 이하, Nb: 0% 초과 0.2% 이하, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 아래 식 (1)이 2.5% 이상이고, 아래 식 (2) 로 표시되는 Md30 값이 50 ℃ 이상인 슬라브를 제조하는 단계; 상기 슬라브를 열간압연하여 열간압연재를 제조하는 단계; 상기 열간압연재를 열연소둔 후 수냉하는 단계; 상기 열연소둔한 열간압연재를 30 내지 50%의 압하율로 1차 냉간압연하여 1차 냉간압연재를 제조하는 단계; 상기 1차 냉간압연재를 800 내지 850℃에서 10초 내지 1분간 중간 열처리하는 단계; 상기 중간 열처리한 1차 냉간압연재를 30 내지 50%의 압하율로 2차 냉간압연하여 2차 냉간압연재를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
식 (1): Si+Mo+10(C+N)
상기 식 (1)에서, Si, Mo, C 및 N은 각 성분의 함량(중량%)를 의미한다.
식 (2): 551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo
상기 식 (2)에서, C, N, Si, Mn, Cr, Ni, Cu 및 Mo는 각 성분의 함량(중량%)를 의미한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판의 제조방법에서, 상기 열연소둔은 1050 내지 1100℃에서 1 내지 10분간 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판의 제조방법에서, 상기 슬라브는, 아래 식 (3)으로 표시되는 Ms 값이 -40 ℃ 이하일 수 있다.
식 (3): 502-810C-1230N-13Mn-30Ni-12Cr-54Cu-46Mo
상기 식 (3)에서, C, N, Mn, Ni, Cr, Cu 및 Mo는 각 성분의 함량(중량%)를 의미한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판의 제조방법에서, 상기 2차 냉간압연재는, 두께가 2mm 이상 4mm 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 합금성분 및 제조방법을 제어함으로써, 50% 이하의 냉간 압하율에서도 1600MPa 이상의 인장강도를 확보할 수 있는, 고강도 오스테나이트계 스테인리스 강판 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은, 실시예 5, 비교예 5 및 비교예 6의 응력-변형률 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 2는, 식 (2)로 표시되는 Md30에 따른 인장강도 변화를 나타낸 그래프이다.
이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예에서의 합금성분 함량의 수치 한정 이유에 대하여 설명한다. 이하에서는 특별한 언급이 없는 한 단위는 중량%이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판은, 중량%로, C: 0% 초과 0.03% 이하, Si: 0.7% 이상 1.0% 이하, Mn: 0.8% 이상 1.2% 이하, Cr: 16.0% 이상 16.5% 이하, Ni: 6.0% 이상 6.5% 이하, Mo: 0.5% 이상 0.8% 이하, Cu: 0% 초과 0.5% 이하, N: 0.09% 이상 0.11% 이하, Nb: 0% 초과 0.2% 이하, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.
C(탄소)의 함량은 0% 초과 0.03% 이하일 수 있다.
C는 오스테나이트상 형성 원소로써, 고용 강화에 의한 재료 강도 증가에 유효한 원소이다. 또한, C는 강 가공에 의한 마르텐사이트상 변태 시에도 강화 효과에 크게 기여하는 원소이다. 그러나, C의 함량이 과다한 경우에는, 용접이 용이하지 않을 수 있다. 이를 고려하여, C 함량의 상한은 0.03%로 제한될 수 있다. 바람직하게는, C의 함량은 0% 초과 0.022% 이하일 수 있다.
Si(실리콘)의 함량은 0.7% 이상 1.0% 이하일 수 있다.
Si은 탈산 및 고용강화에 효과적인 원소이다. 이를 고려하여, Si는 0.7% 이상 첨가될 수 있다. 그러나, Si의 함량이 과다한 경우에는, 제강 시 슬래그의 유동성을 저하시키고, 산소와 결합하여 개재물을 형성함으로써 내식성이 열위해질 수 있다. 이를 고려하여, Si 함량의 상한은 1.0%로 제한될 수 있다. 바람직하게는, Si의 함량은 0.7% 이상 0.9% 이하일 수 있다.
Mn(망간)의 함량은 0.8% 이상 1.2% 이하일 수 있다.
Mn은 경화능을 향상시키고, N의 고용도를 개선하는데 효과적인 원소이다. 이를 고려하여, Mn은 0.8% 이상 첨가될 수 있다. 그러나, Mn의 함량이 과다한 경우에는, 강 중의 S과 결합하여 MnS를 형성하고, 내식성 및 열간 가공성이 떨어질 수 있다. 이를 고려하여, Mn 함량의 상한은 1.2%로 제한될 수 있다. 바람직하게는, Mn의 함량은 0.9% 이상 1.1% 이하일 수 있다.
Cr(크롬)의 함량은 16.0% 이상 16.5% 이하일 수 있다.
Cr은 스테인리스강의 내식성을 확보하는데 필수적인 원소이다. 이를 고려하여, Cr은 16.0% 이상 첨가될 수 있다. 그러나, Cr의 함량이 과다한 경우에는, Md30 값이 낮아지므로, 마르텐사이트상 분율이 감소하여 강도가 떨어질 수 있다. 이를 고려하여, Cr 함량의 상한은 16.5%로 제한될 수 있다.
Ni(니켈)의 함량은 6.0% 이상 6.5% 이하일 수 있다.
Ni은 Mn 및 N와 함께 오스테나이트상 안정화 원소로써, Md30 값 제어에 주된 역할을 하는 원소이다. 따라서, Ni의 함량이 너무 낮을 경우에는, 오스테나이트상 안정도가 떨어지므로, 냉각 과정에서 열적 마르텐사이트상이 형성될 가능성이 있다. 이를 고려하여, Ni은 6.0% 이상 첨가될 수 있다. 그러나, Ni의 함량이 과다한 경우에는, Md30 값이 낮아지므로, 마르텐사이트상 분율이 감소하여 강도가 떨어질 수 있다. 이를 고려하여, Ni 함량의 상한은 6.5%로 제한될 수 있다. 바람직하게는, Ni의 함량은 6.0% 이상 6.4% 이하일 수 있다.
Mo(몰리브덴)의 함량은 0.5% 이상 0.8% 이하일 수 있다.
Mo은 Cr과 함께 강의 내식성을 확보하기 위한 필수 원소이고, 고용강화 효과에 크게 기여하는 원소이다. 이를 고려하여, Mo은 0.5% 이상 첨가될 수 있다. 그러나, Mo의 함량이 과다한 경우에는, 열간 가공성이 떨어질 수 있다. 이를 고려하여, Mo 함량의 상한은 0.8%로 제한될 수 있다. 바람직하게는, Mo의 함량은 0.6% 이상 0.8% 이하일 수 있다.
Cu(구리)의 함량은 0% 초과 0.5% 이하일 수 있다.
Cu는 Ni과 유사하게, 오스테나이트상 안정화 원소이고, 소재를 연질화시키는데 효과적인 원소이다. 따라서 본 발명에서는, Cu를 0.5% 이하로 제어할 수 있고, 바람직하게는 0.2% 이하로 제어할 수 있다.
N(질소)의 함량은 0.09% 이상 0.11% 이하일 수 있다.
N는 C와 마찬가지로, 오스테나이트상 형성 원소이고, 고용 강화에 의한 소재의 강도 개선에 유효한 원소이다. 또한, N은 강 가공에 의한 마르텐사이트상 변태 시의 강화 효과에도 크게 기여하는 원소이다. 이를 고려하여, N는 0.09% 이상 첨가될 수 있다. 그러나, N의 함량이 과다한 경우에는, 질소 포어(Pore) 형성에 의한 표면 품질 저하가 발생할 수 있다. 이를 고려하여, N 함량의 상한은 0.11%로 제한될 수 있다. 바람직하게는, N의 함량은 0.1% 이상 0.11% 이하일 수 있다.
Nb(니오븀)의 함량은 0% 초과 0.2% 이하일 수 있다.
Nb은 C 및 N와 결합하여 Nb계 석출물을 형성함으로써, 입도 미세화에 효과적인 원소이다. 따라서, Nb를 첨가함으로써 강의 강도 개선이 가능하다. 그러나, Nb의 함량이 과도한 경우에는, 강의 가공성 및 내식성이 떨어질 수 있다. 이를 고려하여, Nb 함량의 상한은 0.2%로 제한될 수 있다.
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.
본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판은, 아래 식 (1)이 2.5% 이상일 수 있다.
식 (1): Si+Mo+10(C+N)
상기 식 (1)에서, Si, Mo, C 및 N은 각 성분의 함량(중량%)를 의미한다.
식 (1)은 마르텐사이트상의 강도를 제어할 수 있는 파라미터이다. 상기 식 (1)의 값이 2.5% 미만일 경우에는, 마르텐사이트상의 강도를 충분히 확보하지 못하므로, 목적하는 강도를 얻기 어려울 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판은, 아래 식 (2) 로 표시되는 Md30 값이 50 ℃ 이상일 수 있다.
식 (2): 551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo
상기 식 (2)에서, C, N, Si, Mn, Cr, Ni, Cu 및 Mo는 각 성분의 함량(중량%)를 의미한다.
Md30은 마르텐사이트가 30% 변형률에서 형성되는 온도이고, 오스테나이트계 스테인리스강의 오스테나이트상 안정도를 나타낸다.
상기 식 (2)로 표시되는 Md30 값이 50℃ 미만일 경우에는, 충분한 강도를 확보하지 못하므로, 강판의 인장강도가 1600MPa 이상을 만족하지 못할 수 있다.
한편, 상기 식 (2)로 표시되는 Md30 값이 50℃ 이상이라 하더라도, 상기 식 (1) 값이 2.5% 미만일 경우에는, 강의 강도를 충분히 확보하지 못할 수 있다. 따라서, 상기 식 (2)로 표시되는 Md30 값이 50℃ 이상이면서, 동시에 상기 식 (1) 값이 2.5% 이상인 경우에, 강판의 인장강도가 1600MPa 이상을 만족할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판은, 아래 식 (3)으로 표시되는 Ms 값이 -40 ℃ 이하일 수 있다.
식 (3): 502-810C-1230N-13Mn-30Ni-12Cr-54Cu-46Mo
상기 식 (3)에서, C, N, Mn, Ni, Cr, Cu 및 Mo는 각 성분의 함량(중량%)를 의미한다.
열적 마르텐사이트상이 형성되는 경우에는, 냉간압연 시 취성이 열위해질 수 있다. 따라서, 본 발명에서는, 상기 식 (3)으로 표시되는 Ms(마르텐사이트 변태개시온도)를 -40℃ 이하로 제어함으로써, 냉각과정에서 열적 마르텐사이트상 형성을 억제할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판은, 합금성분 및 제조공정을 제어함으로써, 2차 냉간압연재의 마르텐사이트상 부피분율이 60% 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판은, 50% 이하의 낮은 냉간 압하율에도 불구하고, 인장강도가 1600MPa 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판은, 두께가 2mm 이상 4mm 이하일 수 있다. 다만, 상기 두께는 이에 한정되지 않고, 목적에 따라 다양한 두께로 제조될 수 있다.
다음으로, 본 발명의 다른 일 측면에 따른 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판의 제조방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판의 제조방법은, 중량%로, C: 0% 초과 0.03% 이하, Si: 0.7% 이상 1.0% 이하, Mn: 0.8% 이상 1.2% 이하, Cr: 16.0% 이상 16.5% 이하, Ni: 6.0% 이상 6.5% 이하, Mo: 0.5% 이상 0.8% 이하, Cu: 0% 초과 0.5% 이하, N: 0.09% 이상 0.11% 이하, Nb: 0% 초과 0.2% 이하, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 아래 식 (1)이 2.5% 이상이고, 아래 식 (2) 로 표시되는 Md30 값이 50 ℃ 이상인 슬라브를 제조하는 단계; 상기 슬라브를 열간압연하여 열간압연재를 제조하는 단계; 상기 열간압연재를 열연소둔 후 수냉하는 단계; 상기 열연소둔한 열간압연재를 30 내지 50%의 압하율로 1차 냉간압연하여 1차 냉간압연재를 제조하는 단계; 상기 1차 냉간압연재를 800 내지 850℃에서 10초 내지 1분간 중간 열처리하는 단계; 상기 중간 열처리한 1차 냉간압연재를 30 내지 50%의 압하율로 2차 냉간압연하여 2차 냉간압연재를 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
식 (1): Si+Mo+10(C+N)
상기 식 (1)에서, Si, Mo, C 및 N은 각 성분의 함량(중량%)를 의미한다.
식 (2): 551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo
상기 식 (2)에서, C, N, Si, Mn, Cr, Ni, Cu 및 Mo는 각 성분의 함량(중량%)를 의미한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판의 제조방법에서, 상기 슬라브는, 아래 식 (3)으로 표시되는 Ms 값이 -40 ℃ 이하일 수 있다.
식 (3): 502-810C-1230N-13Mn-30Ni-12Cr-54Cu-46Mo
상기 식 (3)에서, C, N, Mn, Ni, Cr, Cu 및 Mo는 각 성분의 함량(중량%)를 의미한다.
상기 각 합금조성의 성분범위, 식 (1), 식 (2) 및 식 (3)의 수치 한정 이유는 상술한 바와 같으며, 이하 각 제조단계에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판의 제조방법은, 슬라브를 제조한 후, 일련의 열간압연, 열연소둔, 수냉, 1차 냉간압연, 중간 열처리 및 2차 냉간압연하는 단계를 거칠 수 있다.
먼저, 상기 슬라브를 열간압연하여 열간압연재를 제조할 수 있다.
상기 열간압연재는 1050 내지 1100℃에서 1 내지 10분간 열연소둔한 다음, 수냉할 수 있다.
열연소둔 온도가 낮거나 수행시간이 짧은 경우에는, 슬라브 제조 중 생성된 조대한 석출물들을 재분해하기 어려울 수 있다. 그러나, 열연소둔 온도가 지나치게 높거나 수행시간이 긴 경우에는, 결정립 조대화로 강도가 열위해질 수 있다.
상기 열연소둔한 열간압연재는 페라이트상 부피분율이 0% 초과 3% 이하일 수 있다.
다음으로, 상기 열연소둔한 열간압연재를 30 내지 50%의 압하율로 1차 냉간압연하여 1차 냉간압연재를 제조할 수 있다.
압하율이 낮을 경우에는, 목적하는 강도를 얻기 힘들게 된다. 그러나, 압하율이 지나치게 높을 경우에는, 본 발명의 취지와 달리 냉간압연이 용이하지 않고 생산성이 떨어질 수 있다.
상기 1차 냉간압연재는 800 내지 850℃에서 10초 내지 1분간 중간 열처리할 수 있다.
본 발명에서, 상기 중간 열처리 단계는, 낮은 냉간압하율에도 불구하고 고강도 물성을 구현하기 위하여 도입된 주요한 일 특징이다. 상기 중간 열처리 단계의 온도가 낮거나 수행 시간이 짧은 경우에는, 충분한 재결정화가 이루어지지 않으므로, 목적하는 강도를 확보하기 어렵다. 그러나, 중간 열처리 단계의 온도가 높거나 수행 시간이 긴 경우에는, 조대한 결정립이 형성되어 강도가 열위해질 수 있다.
상기 중간 열처리한 1차 냉간압연재는 30 내지 50%의 압하율로 2차 냉간압연하여 2차 냉간압연재를 제조할 수 있다.
1차 냉간압연과 마찬가지로, 압하율이 낮을 경우에는, 목적하는 강도를 얻기 힘들게 된다. 그러나, 압하율이 지나치게 높을 경우에는, 본 발명의 취지와 달리 냉간압연이 용이하지 않고 생산성이 떨어질 수 있다.
상기 2차 냉간압연재의 마르텐사이트상 부피분율은 60% 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판의 제조방법에서, 상기 2차 냉간압연재는, 두께가 2mm 이상 4mm 이하일 수 있다. 다만, 상기 두께는 이에 한정되지 않고, 목적에 따라 다양한 두께로 제조될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이러한 실시예의 기재는 본 발명의 실시를 예시하기 위한 것일 뿐 이러한 실시예의 기재에 의하여 본 발명이 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의하여 결정되는 것이기 때문이다.
{실시예}
아래 표 1에 나타난 다양한 합금 성분범위에 대하여, 슬라브를 제조하고, 열간압연 후 1050℃에서 5분간 열연소둔 및 수냉을 수행하여 열간압연재를 제조했다. 그 후, 상기 열간압연재를 50%의 압하율로 1차 냉간압연하여 1차 냉간압연재를 제조하고, 850℃에서 1분간 중간 열처리한 다음, 50%의 압하율로 2차 냉간압연하여 2차 냉간압연재를 제조했다.
구분 합금성분
C Si Mn Cr Ni Mo Cu N Nb
실시예1 0.022 0.90 0.99 16.00 6.00 0.69 0.20 0.11 0
실시예2 0.021 0.80 1.00 16.30 6.30 0.80 0.20 0.1 0
실시예3 0.021 0.70 1.00 16.50 6.40 0.60 0.20 0.1 0
실시예4 0.020 0.90 1.00 16.10 6.00 0.70 0.20 0.1 0.1
실시예5 0.020 0.90 1.00 16.10 6.00 0.70 0.20 0.1 0.2
비교예1 0.023 0.90 1.02 16.80 6.90 0.70 0.20 0.07 0
비교예2 0.020 0.70 0.94 16.10 6.41 0.50 0.20 0.071 0
비교예3 0.019 0.43 1.01 16.40 7.05 0.49 0.21 0.07 0
비교예4 0.019 0.39 1.00 16.00 6.47 0.49 0.20 0.08 0
비교예5 0.019 0.41 1.00 16.00 6.05 0.51 0.20 0.081 0
비교예6 0.020 0.78 1.65 17.20 7.05 0.23 0.20 0.12 0
비교예7 0.019 0.39 1.45 16.80 6.48 0.20 0.20 0.13 0
아래 표 2에는 식 (1) 값, 식 (2) 값, 식 (3) 값, 열간압연재의 페라이트상 부피분율, 2차 냉간압연재의 마르텐사이트상 부피분율 및 인장강도를 나타냈다.
식 (1) 값은 아래 식 (1)을 계산하여 나타냈다.
식 (1): Si+Mo+10(C+N)
상기 식 (1)에서, Si, Mo, C 및 N은 각 성분의 함량(중량%)를 의미한다.
식 (2) 값은 아래 식 (2)를 계산하여 나타냈다.
식 (2): 551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo
상기 식 (2)에서, C, N, Si, Mn, Cr, Ni, Cu 및 Mo는 각 성분의 함량(중량%)를 의미한다.
식 (3) 값은 아래 식 (3)을 계산하여 나타냈다.
식 (3): 502-810C-1230N-13Mn-30Ni-12Cr-54Cu-46Mo
상기 식 (3)에서, C, N, Mn, Ni, Cr, Cu 및 Mo는 각 성분의 함량(중량%)를 의미한다.
열간압연재 페라이트상 및 2차 냉간압연재의 마르텐사이트상 부피분율은, Fisher 사의 모델명이 Fisher FMP30인 페라이트 함량측정기를 사용하여 측정했다.
인장강도는, Zwick/Roell사의 ZWICK Z250 인장시험기를 통해 측정했다.
구분 식 (1)
(%)		 식 (2)
(℃)		 식 (3)
(℃)		 열간압연재
페라이트상
부피분율
(%)		 2차 냉간압연재
마르텐사이트상
부피분율
(%)		 인장강도
(MPa)
실시예1 2.91 61.952 -78.5 2.0 70 1631
실시예2 2.81 61.338 -83.2 2.0 65 1605
실시예3 2.51 52.798 -79.4 2.0 62 1625
실시예4 2.8 65.86 -66.4 2.0 81 1698
실시예5 2.8 65.86 -66.4 2.0 90 1716
비교예1 2.53 42.482 -67.6 1.0 56 1545
비교예2 2.11 73.394 -33.1 2.0 68 1567
비교예3 1.81 53.46 -54.8 1.0 61 1432
비교예4 1.87 71.879 -44.2 1.0 72 1525
비교예5 1.92 83.043 -33.8 30.0 75 1409
비교예6 2.41 15.634 -122.5 0.0 32 1439
비교예7 2.08 39.249 -108.1 0.0 41 1511
표 2를 참고하면, 실시예 1 내지 5는, 본 발명에서 제시하는 합금조성, 성분범위, 식 (1), 식(2) 및 식 (3)을 만족했다. 따라서, 실시예 1 내지 5는, 열간압연재의 페라이트상 분율이 0% 초과 3% 이하를 만족했고, 2차 냉간압연재의 마르텐사이트상 분율이 60% 이상을 만족했고, 인장강도가 1600MPa 이상을 만족했다. 즉, 실시예 1 내지 5는, 낮은 냉간 압하율에서도 고강도를 구현했다.
그러나, 비교예 1의 경우에는, 식 (2)의 값이 50℃ 이상을 만족하지 못했다. 따라서, 비교예 1의 경우에는, 2차 냉간압연재의 마르텐사이트상 부피분율이 60% 이상을 만족하지 못했고, 인장강도가 1600MPa 이상을 만족하지 못했다.
또한, 비교예 2 내지 5의 경우에는, 식 (2)의 값이 50℃ 이상을 만족했으나, 식 (1)의 값이 2.5% 이상을 만족하지 못했다. 따라서, 비교예 2 내지 5의 경우에는, 인장강도가 1600MPa 이상을 만족하지 못했다.
또한, 비교예 5의 경우에는, 식 (3)의 값이 -40℃ 이하를 만족하지 못하여, 냉각과정에서 마르텐사이트상이 형성되었으며, 식 (1)의 값이 2.5%를 만족하지 못하여 가장 낮은 인장강도를 나타냈다.
비교예 6 및 7의 경우에는, 식 (1) 값이 2.5% 이상을 만족하지 못했고, 식 (2)의 값이 50℃ 이상을 만족하지 못했다. 따라서, 비교예 6 및 7의 경우에는, 2차 냉간압연재의 마르텐사이트상 부피분율이 60% 이상을 만족하지 못했고, 인장강도가 1600MPa 이상을 만족하지 못했다.
도 1은, 실시예 5, 비교예 5 및 비교예 6의 응력-변형률 곡선을 나타낸 그래프이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 예에 따르는 실시예 5의 경우에는, 낮은 냉간 압하율에도 불구하고 고강도를 구현하였으나, 비교예 5 및 6은 충분한 강도를 확보하지 못한 것을 확인할 수 있다.
도 2는, 식 (2)로 표시되는 Md30에 따른 인장강도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 2를 참고하면, 실시예 1 내지 5의 경우에는, 식 (1) 값이 2.5% 이상으로 제어하여 마르텐사이트상 강도를 향상시키고, 식 (2)로 표시되는 Md30 값을 50℃ 이상으로 제어하여 마르텐사이트상 분율을 증가시켰다. 따라서, 실시예 1 내지 5의 경우에는, 낮은 냉간 압하율에도 불구하고 고강도를 구현하였다.

Claims (10)

  1. 중량%로, C: 0% 초과 0.03% 이하, Si: 0.7% 이상 1.0% 이하, Mn: 0.8% 이상 1.2% 이하, Cr: 16.0% 이상 16.5% 이하, Ni: 6.0% 이상 6.5% 이하, Mo: 0.5% 이상 0.8% 이하, Cu: 0% 초과 0.5% 이하, N: 0.09% 이상 0.11% 이하, Nb: 0% 초과 0.2% 이하, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고,
    아래 식 (1)이 2.5% 이상이고,
    아래 식 (2) 로 표시되는 Md30 값이 50 ℃ 이상인, 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판:
    식 (1): Si+Mo+10(C+N)
    (상기 식 (1)에서, Si, Mo, C 및 N은 각 성분의 함량(중량%)를 의미한다)
    식 (2): 551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo
    (상기 식 (2)에서, C, N, Si, Mn, Cr, Ni, Cu 및 Mo는 각 성분의 함량(중량%)를 의미한다).
  2. 청구항 1에 있어서,
    아래 식 (3)으로 표시되는 Ms 값이 -40 ℃ 이하인, 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판:
    식 (3): 502-810C-1230N-13Mn-30Ni-12Cr-54Cu-46Mo
    (상기 식 (3)에서, C, N, Mn, Ni, Cr, Cu 및 Mo는 각 성분의 함량(중량%)를 의미한다).
  3. 청구항 1에 있어서,
    열간압연재의 페라이트상 부피분율이 0% 초과 3% 이하인, 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판.
  4. 청구항 1에 있어서,
    2차 냉간압연재의 마르텐사이트상 부피분율이 60% 이상인, 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판.
  5. 청구항 1에 있어서,
    인장강도가 1600MPa 이상인, 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판.
  6. 청구항 1에 있어서,
    두께가 2mm 이상 4mm 이하인, 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판.
  7. 중량%로, C: 0% 초과 0.03% 이하, Si: 0.7% 이상 1.0% 이하, Mn: 0.8% 이상 1.2% 이하, Cr: 16.0% 이상 16.5% 이하, Ni: 6.0% 이상 6.5% 이하, Mo: 0.5% 이상 0.8% 이하, Cu: 0% 초과 0.5% 이하, N: 0.09% 이상 0.11% 이하, Nb: 0% 초과 0.2% 이하, 나머지 Fe 및 불가피한 불순물을 포함하고, 아래 식 (1)이 2.5% 이상이고, 아래 식 (2) 로 표시되는 Md30 값이 50 ℃ 이상인 슬라브를 제조하는 단계;
    상기 슬라브를 열간압연하여 열간압연재를 제조하는 단계;
    상기 열간압연재를 열연소둔 후 수냉하는 단계;
    상기 열연소둔한 열간압연재를 30 내지 50%의 압하율로 1차 냉간압연하여 1차 냉간압연재를 제조하는 단계;
    상기 1차 냉간압연재를 800 내지 850℃에서 10초 내지 1분간 중간 열처리하는 단계;
    상기 중간 열처리한 1차 냉간압연재를 30 내지 50%의 압하율로 2차 냉간압연하여 2차 냉간압연재를 제조하는 단계를 포함하는, 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판의 제조방법:
    식 (1): Si+Mo+10(C+N)
    (상기 식 (1)에서, Si, Mo, C 및 N은 각 성분의 함량(중량%)를 의미한다)
    식 (2): 551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo
    (상기 식 (2)에서, C, N, Si, Mn, Cr, Ni, Cu 및 Mo는 각 성분의 함량(중량%)를 의미한다).
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 열연소둔은 1050 내지 1100℃에서 1 내지 10분간 수행하는, 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판의 제조방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 슬라브는, 아래 식 (3)으로 표시되는 Ms 값이 -40 ℃ 이하인, 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판의 제조방법:
    식 (3): 502-810C-1230N-13Mn-30Ni-12Cr-54Cu-46Mo
    (상기 식 (3)에서, C, N, Mn, Ni, Cr, Cu 및 Mo는 각 성분의 함량(중량%)를 의미한다).
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 2차 냉간압연재는, 두께가 2mm 이상 4mm 이하인, 고강도 오스테나이트계 스테인리스강판의 제조방법.
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