KR920006605B1 - 용접성, 내식성 및 인성이 우수한 오스테나이트계 스테인레스강 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

용접성, 내식성 및 인성이 우수한 오스테나이트계 스테인레스강

제1도 크롬 당량/니켈당량비에 따른 균열길이를 나타내는 그래프.

제2도 및 제3도 : 본 발명강 및 비교강에 대한 시험온도에 따른 흡수 에너지의 변화를 나타내는 그래프.

제 4 도 및 제 5 도 : 본 발명강 및 비교강에 대한 시험온도에 따른 횡팽출을 나타내는 그래프.

제6도 및 제7도 : 본 발명강 및 비교강에 대한 모재 및 용접재의 전면부식 시험결과에 의한 부식도를 각각 나타내는 그래프.

제 8도 및 제 9도 : 본 발명강 및 비교강에 대한 모재 및 용접재의 입계 부식시험결과에 의한 부식도를 각각 나타내는 그래프.

본 발명은 용접구조들에 응용되는 오스테나이트계 스테인레스강, 보다 상세하게는, 용접성, 내식성 및 인성이 우수한 오스테나이트계 스테인레스강에 관한 것이다.

일반적으로, 오스테나이트켸 스테인레스강을 용접구조물로 사용하는 경우에는 용접시에 고온균열이 발생하여 취성파괴가 일어나기 쉽고, 또한, 거시균열이 아니라 미세한 균열이 발생하더라도 이 미세한 균열은 구조물의 피로균열 발생 기점으로 작용하여 흡수에너지를 감소시키므로, 취성파괴의 위험성이 커지게 된다.

종래에는 용접부에 5-10%의 델타 페라이트를 함유시켜 오스테나이트계 스테인레스강의 고온균열 발생방지를 행하여 왔다. 그러나, 상기 종래 방법은 텔타 페라이트가 함유되므로서 내식성이 열화될 뿐만 아니라 인성이 낮아지는 문제점이 있었다.

이에, 본 발명자는 상기 문제점을 해결하기 위하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명의 목적은 초적응고 형식(primay solidification mode)을 제어하여 스테인레스강 응고시의 거동, 즉 상원공정(Ternary Eutectic) 범위에서 초정텔타 페라이트로 응고(primary solidified as delta ferrite) 한후, 오스테나이트로 변태하여 응고후에는 델타 페라이트를 거의 함유하지 않도록 하므로서, 용접성을 손상시키지 않으면서 내식성과인성을 모두 향상시킬 수 있는 오스테나이트계 스테인레스강을 제공하고자 하는 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 、

본 발명은 중량％로 C : 0.15% 이하, Cr : 12-26%, Si : 3% 이하, Mn : 5% 이하, Ni :22% 이하, P : 0.06% 이하, S : 0.03% 이하 및 잔부 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 조성되는 오스테나이트계 스테인레스강에 있어서,

Hammer ＆ Svensson의 당량식 Creq(크롬당량)

=% Cr+1.37% Mo+1.5% Si+2% Nb+3% Ti 및 Nieq(니켈당량)

=% Ni+22% C+14.2% N+0.31% Mn에 의한 Creq/Nieq의 값이 1.32-1.47 범위를 갖는 용접성, 내식성 및 인성이 우수한 오스테나이트계 스테인레스강에 관한 것이다.

상기에서, C의 함량이 0.15% 이상인 경우에는 결정립계에 탄화물이 석출하여 내식성 몇 총격특성이 나빠지므로 0.15% 이하로 첨가시키는 것이 바람직하다. 상기 당량식은 스테인레스강의 주조시 화학성분에 따른 강의 응고형태를 예측하는 모델(Model)로써 Hammer ＆ Svensson에 의해 발표된 것으로서, 이들에 의하면 Creq/Nieq의 값에 따라 스테인레스강이 응고할때 처음 형성되는 고상이 델타 페라이트(delta ferrite)또는 오스테나이트상으로 구분된다고 한다.

이 당량식은 화학성분을 변화했을때의 응고된 조직과의 생관관계를 보여준다고 할 수 있는데, 일반적으로 스테인레스강의 응고균열(고온균열) 감수성은 응고시 오스테나이트가 먼저 형성될때가 델타페라이트로 응고할 때 보다 높다고 알려져 있다.

일부 응접야금 연구자들이 상기의 사실을 바탕으로 하여 용접부의 응고균열과 화학성분과의 상관관계를 실험한 결과 Creq/Nieq의 값이 1.5 이하일 경우에는 용접부의 응고는 초상이 오스테나이트이고 균열감수성이 델타페라이트인 Creq/Nieq가 1.5 이상인 경우보다 높다는 사실이 밝혀졌다.

본 발명은 상기와 같이 공지된 당량식과 균열감수성과의 상관관계를 이용하여 강의 화학 조성 및 Creq/Nieq 값을 적절히 조절하므로서, 균열특성, 용접성, 내식성, 및 인성이 우수한 오스테나이트계 스테인레스강을 제조하고자 하는 것이다.

상기 Creq/Nieq의 값이 1.32 이하인 경우에는, 초정 오스테나이트 응고하여 오스테나이트 상(Phase)만으로 응고가 종료되므로, 고온균열 감수성기 크고, 입계부식도가 크며, 1.47 이상인 경우에는, 초정 델타페라이트로 응고하여 페라이트 단상으로 응고가 종료되어 고온균열감수성이 크고 흡수 에너지 값이 낮을 뿐만 아니라 입계 및 전면부식도가 크게 상승된다.

따라서, 상기 Creq/Nieq의 값은 1.32-1.47 범위로 제한다는 것이 바람직한데, 그 이유는, 초정 텔타페라이트로 응고하여 삼원공정을 거쳐 응고가 종료되어 상온에서는 델타 페라이트를 거의 함유하지 않도록 하므로써, 고온균열 감수성이 작고 흡수에너지 값이 클뿐만아니라 입계 및 전면부식도가 낮게되기 때문이다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세히 설명한다.

[실시예1]

하기 표 1의 성분을 갖는 오스테나이트계 스테인레스강을 950˚C 온도로 가열하여 열간마무리 압연하고1050℃에서 40분간 용체화처리(solution heat treatment)한 후 상온까지 냉각시켜 각 시편을 제조하였다.

상기와 같이 제조원 시편을 제조한 다음, Creq/Nieq 비에 대한 균열길이 변화를 제1도에, 시험온도에 따른 흡수에너지 변화는 제2도 및 제3도에, 시험온도에 따른 횡팽출변화는 제4도 및 제5도에, Cr 당량/Ni 당량비에 따른 부식도 변화는 제6-9도에 각각 나타내었다.

[표 1]

N₂및 O₂의 단위는 ppm임

Creq=% Cr+1.37×% Mo+1.5×% Si+2×% Nb+3×% Ti

Nieq=% Ni+22×% C+14.2×% N+0.31×% Mn

제1도에 나타난 Creq/Nieq 비에 따른 균열길이 변화는 고온균열감수성평가를 의한 varestraint 시험에 의해서 측정된 것으로서, 초정 오스테나이트 응고인 경우(Creq/Niaq: 1.32 이하, 비교강 1-3, 및 비교강6-7)와 초정 델타페라이트 응고하여 페라이트 단상으로 응고가 종료되는 경우(Creq/Nieq : 1.47 이상, 비교강 4-5, 및 비교강 8-9)에는 총균열길이와 최대균열길이가 본 발명강(a-c)에 비하여 크게 나타나 있다. 이는 본 발명강(a-c)가 비교강(1-9)에 비하여 고온 균열감수성이 낮음을 알수 있다.

제2도-제5도에 나타난 바와같이, 본 발명강(a-c)가 초정 오스테나이트 응고인 경우(비교강 1-3 및 비교강 6-7)와 페라이트 단상으로 응고원 경우(비교강 4-5 및 비교강 8-9)에 비하여 흡수에너지가 높고 어느시험 온도에서나 횡팽출이 ASME 규격치(0.38/mm)보다 큰 1.05mm 이상의 값을 가지므로 충격인성이 우수함을 알수 있다.

모재 및 용접재의 전면부식시험결과를 각각 나타낸 제6도 및 제7도와 모재 및 용접재의 입계부식시험결과를 각각 나타낸 제8도 및 제9도에서 알수 있는 바와같이, 초정 오스테나이트 응고인 경우(비교강 1-3및 비교강 6-7)는 본 발명강(a-c)에 비하여 모재 및 용접재의 전면부식도는 낮지만 입계부식도는 크게 나타났으며, 폐라이트 단상으로 응고원 경우(비교강 4 및 비교강 8-9)는 본 발명강(a-c)얘 비하여 모재 및 용접재의 입계부식도는 낮지만 전면부식도는 높게 나타났다.

상기 결과를 종합해 보면, 오스테나이트 상만으로 응고된 비교강(1-3 및 6-7)은 인성이 좋고 모재 및 용접재의 전면부식도는 낮지만, 고온균에 대한 저항력이 작고 모재 및 용접재의 입계부식도가 높고, 그리고 페라이트 단상으로 응고된 비교강(4-5 및 8-9)은 모재 및 용접재의 입계부시도는 낮지만 인성이 나쁘고 고온 균열에 대한 저항력이 작을 뿐만 아니라 모재 및 용접재의 전면부식도가 높은 안면에, 응고 초정상이 델타페라이트며 상온에서 델타페라이트를 거의 함유하지 않은 본 발명강(a-c)는 고온균열에 대한 저항력이 매우 클뿐만 아니라 인성과 내식성도 양호함을 알수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 Creq/Nieq 값을 적당히 제어하여 응고 초정상이 델타페라이트이며 상온에서는 델타페라이트를 거의 함유하지 않도록 하므로서, 고온균열에 대한 저항력도 매우 클뿐만 아니라 인성과 내식성이 모두 양호한 스테인레스강을 제공할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 중량％로, C : 0.15% 이하, Cr : 12-26%, Si : 3% 이하, Mn : 5% 이하, Ni : 22% 이하, P : 0.06%이하, S : 0.03% 이하 및 잔부 Fe 및 기타불가피한 불순물을 포함하여 조정되는 오스테나이트계 스테인레스강에 있어서,

   Hammer ＆ Svensson의 당량식

   Creq=% Cr+1.37% Mo+1.5% Si+2% Nb+3% Ti

   Nieq=% Ni+22% C+14.2% N+0.31% Mn에 의한 Creq/Nieq의 값이 1.32-1.47 범위인 것을 특징으로 하는 용접성, 내식성 및 인성이 우수한 오스테나이트계 스테인레스강.

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