WO2017111437A1 - Lean duplex stainless steel and method for manufacturing same - Google Patents

Lean duplex stainless steel and method for manufacturing same Download PDF

Info

Publication number
WO2017111437A1
WO2017111437A1 PCT/KR2016/014953 KR2016014953W WO2017111437A1 WO 2017111437 A1 WO2017111437 A1 WO 2017111437A1 KR 2016014953 W KR2016014953 W KR 2016014953W WO 2017111437 A1 WO2017111437 A1 WO 2017111437A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stainless steel
duplex stainless
lean duplex
steel
present
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/014953
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
전종진
김봉운
Original Assignee
주식회사 포스코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 포스코 filed Critical 주식회사 포스코
Priority to CN201680074064.3A priority Critical patent/CN108474087A/en
Priority to US16/062,876 priority patent/US20180363112A1/en
Publication of WO2017111437A1 publication Critical patent/WO2017111437A1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/40Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel
    • C22C38/58Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with nickel with more than 1.5% by weight of manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/002Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/005Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/008Heat treatment of ferrous alloys containing Si
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/02Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips
    • C21D8/0247Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment
    • C21D8/0263Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment during manufacturing of plates or strips characterised by the heat treatment following hot rolling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/001Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing N
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/34Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/38Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2201/00Treatment for obtaining particular effects
    • C21D2201/02Superplasticity
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/001Austenite
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/005Ferrite

Abstract

Lean duplex stainless steel and a method for manufacturing the same are disclosed. Lean duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention comprises, by weight, 0.05% to 0.1% of carbon (C), 2.0% to 4.0% of silicon (Si), 4.0% to 8.0% of manganese (Mn), 13.0% to 15.0% of chromium (Cr), 0.05% to 0.15% of nitrogen (N), and the balanced amount of iron (Fe) and inevitable impurities. Therefore, alloy components, such as Cr, Ni, and Mo, are minimized in or excluded from the composition of the duplex stainless steel, thereby minimizing production cost, affording an elongation of 30% or higher, and guaranteeing corrosion resistance at a level of general-purpose 400-series steel.

Description

린 듀플렉스 스테인리스강 및 이의 제조 방법Lean Duplex Stainless Steel and Manufacturing Method thereof
본 발명은 린 듀플렉스 스테인리스강 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 성분계 중 Ni, Mo 등 고가 합금원소의 함량을 최소화하고 열적 마르텐사이트 변태 및 소성 유기 마르텐사이트 변태 현상을 제어하여 오스테나이트 상과 페라이트 상의 2상 조직을 가지는 린 듀플렉스 스테인리스강 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lean duplex stainless steel and a method of manufacturing the same, which minimizes the content of expensive alloy elements such as Ni and Mo in the component system, and controls thermal martensite transformation and plastic organic martensite transformation, thereby controlling the austenite phase and the ferrite phase. It relates to a lean duplex stainless steel having a phase structure and a method for producing the same.
일반적으로 가공성과 내식성이 양호한 오스테나이트계 스테인리스강은 철(Fe)을 소지금속으로 하여, 크롬(Cr), 니켈(Ni)을 주요한 원료로 함유하고 있으며, 몰리브덴(Mo) 및 구리(Cu) 등의 기타 원소들을 첨가하여 각종 용도에 맞도록 다양한 강종으로 개발되고 있다.In general, austenitic stainless steel having good processability and corrosion resistance contains iron (Fe) as a base metal, and contains chromium (Cr) and nickel (Ni) as main raw materials, and molybdenum (Mo) and copper (Cu), etc. It is developed in various steel grades to suit various purposes by adding other elements of.
내식성 및 가공성이 우수한 300계 스테인리스강은 고가의 원료인 Ni, Mo 등을 포함하고 있는바, 이에 대한 대체 방안으로 400계 스테인리스강이 논의되기도 하였으나, 성형성이 300계 스테인리스강에 미치지 못한다는 문제점이 존재한다. 성형량이 많은 열/냉연재 보다는 상대적으로 성형이 적은 후판에서는 사용환경에 따라 400계 수준의 내식성으로도 적용이 가능하나, 400계 스테인리스강이 가진 열위한 충격특성 및 용접부 열화 등으로 인해 후판으로서의 사용에 많은 제약이 따른다.300-based stainless steel, which has excellent corrosion resistance and workability, includes expensive raw materials such as Ni and Mo. As an alternative, 400-based stainless steel has been discussed, but the formability does not reach 300-based stainless steel. This exists. In the case of thick plate with less molding than heat / cold rolled material, it can be applied to corrosion resistance of 400 series depending on the usage environment.However, it is used as a thick plate due to the thermal shock characteristics and deterioration of welding part of 400 series stainless steel. There are many restrictions.
한편, 오스테나이트 상과 페라이트 상이 혼합된 듀플렉스 스테인리스강은 오스테나이트계 및 페라이트계가 가지는 모든 장점을 가지고 있으며, 현재까지 다양한 종류의 듀플렉스 스테인리스강이 개발되어 있다.On the other hand, the duplex stainless steel mixed with the austenitic phase and the ferrite phase has all the advantages of the austenitic and ferritic systems, and various types of duplex stainless steel have been developed to date.
미국등록특허 제6096441호(2000.8.1)에는 "저니켈 고 인장 연신율을 갖는 페라이트-오스테나이트계 스테인리스강"이 개시되어 있다. 이는 철을 소지금속으로 하여, C: 0.04% 이하, Si: 0.4 ~ 1.2%, Mn: 2 ~ 4% 이하, Ni: 0.1 ~ 1.0%, Cr: 18 ~ 22%, Cu: 0.05 ~ 4.0%, S: 0.03% 이하, P: 0.1% 이하, N: 0.1 ~ 0.3%, Mo: 3.0% 이하 및 기타 불가피한 불순물을 포함하되, 오스테나이트 및 페라이트의 2상으로 이루어지고, 그 중 오스테나이트상이 30~70%를 차지하되, Creq=Cr(%)+Mo(%)+1.5Si(%), Nieq=Ni(%)+0.33Cu(%)+0.5Mn(%)+30C(%)+30N(%)로 정의되는 수학식에서 Creq/Nieq 2.3~2.75 범위이며, IM=551-805(C+N)(%)--8.52Si(%)--8.57Mn(%)--12.51Cr(%)--36Ni(%)--34.5Cu(%)--14Mo(%)로 정의되는 수학식에서 IM은 40 ~ 115 범위인 것을 특징으로 한다.U.S. Patent No. 6,644,611 (2000.8.1) discloses "ferritic-austenitic stainless steels having low nickel high tensile elongation." This is iron as the base metal, C: 0.04% or less, Si: 0.4 to 1.2%, Mn: 2 to 4% or less, Ni: 0.1 to 1.0%, Cr: 18 to 22%, Cu: 0.05 to 4.0%, S: 0.03% or less, P: 0.1% or less, N: 0.1-0.3%, Mo: 3.0% or less and other unavoidable impurities, including two phases of austenite and ferrite, among which the austenite phase is 30- 70%, Creq = Cr (%) + Mo (%) + 1.5Si (%), Nieq = Ni (%) + 0.33Cu (%) + 0.5Mn (%) + 30C (%) + 30N ( Creq / Nieq ranges from 2.3 to 2.75 in the equation defined by%), IM = 551-805 (C + N) (%)-8.52Si (%)-8.57Mn (%)-12.51Cr (%) In the equation defined by -36 Ni (%)-34.5Cu (%)-14Mo (%), IM is characterized in that in the range of 40 to 115.
한편, 고내식 환경에서 사용되는 가장 널리 사용되는 듀플렉스 스테인리스 강 중 하나는 22%Cr, 5.5%Ni, 3%Mo, 0.16%N 성분을 갖는 AL2205(UNS S31803 또는 S32205)가 있다.On the other hand, one of the most widely used duplex stainless steels used in high corrosion resistance environment is AL2205 (UNS S31803 or S32205) with 22% Cr, 5.5% Ni, 3% Mo, 0.16% N components.
상기의 강들은 다양한 부식 환경에서 우수한 내부식성을 제공하는바, AISI 304, 316 등의 오스테나이트계 보다 우수한 내부식성을 갖는다.The steels provide excellent corrosion resistance in various corrosive environments, and thus have better corrosion resistance than austenitic, such as AISI 304 and 316.
그러나, 이러한 듀플렉스 스테인리스강은 Ni, Mo 등의 고가 원소를 포함하고 있는바, 제조 비용이 상승될 뿐만 아니라 Ni, Mo 등을 소비함에 따라 타 강종과의 가격 경쟁력이 떨어지는 단점이 존재한다.However, since the duplex stainless steel contains expensive elements such as Ni and Mo, not only the manufacturing cost is increased but also the Ni and Mo are consumed, and thus the price competitiveness with other steel grades is inferior.
최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 듀플렉스 스테인리스강 중에서도 Ni 및 Mo 등의 고가 합금 원소를 배제하고, 이들 원소를 대신하여 저 원가의 합금원소를 첨가함으로써 합금 비용의 장점을 더욱 향상시킨 린 듀플렉스(lean duplex) 스테인리스강에 대한 관심이 증대되고 있다.Recently, in order to solve such a problem, lean duplexes are further improved by excluding expensive alloying elements such as Ni and Mo among duplex stainless steels and adding low-cost alloying elements in place of these elements. duplex) There is increasing interest in stainless steel.
린 듀플렉스 스테인리스강은 종래 오스테나이트계 스테인리스강으로 대별되는 304, 316강과 동등한 내식성을 확보하면서 Ni 함량이 적어 경제적이면서도 고강도 확보가 용이하여 내식성을 요하는 담수 설비, 펄프, 제지, 화학설비 등 산업 설비용 강재로 각광받고 있다.Lean duplex stainless steel has the same corrosion resistance as 304 and 316 steel, which is roughly classified as austenitic stainless steel, and has low Ni content, so it is economical and high in strength and easy to secure. It is in the spotlight as a molten steel.
이러한 린 듀플렉스강은 예를 들어, ASTMA240에 규격화되어 있는 S32304(대표성분 23Cr-4Ni-0.13N), ASTMA240에 규격화되어 있는 S32101(대표성분 21Cr-1.5Ni-5Mn-0.22N) 등이 있다.Such lean duplex steels include, for example, S32304 (typical component 23Cr-4Ni-0.13N) standardized in ASTMA240, S32101 (typical component 21Cr-1.5Ni-5Mn-0.22N) standardized in ASTMA240.
린 듀플렉스강은 고가 원소를 배제하여 제조 원가를 절감하면서도 304, 304L 및 316강 대비 동등 이상 수준의 내식성을 확보하고 있으나, 때에 따라서는 사용환경 대비 린 듀플렉스강의 내식성이 오버스펙인 경우도 있으며, 400계 수준의 내식성을 가지는 듀플렉스강의 요구가 발생하기도 한다.While lean duplex steels can reduce manufacturing costs by eliminating expensive elements, they have corrosion resistance equivalent to or higher than that of 304, 304L and 316 steels. However, in some cases, lean duplex steels are overspecified. There is also a demand for duplex steel having corrosion resistance at the system level.
이러한 요구에 상응한 강종은 현재 개발되어 있지 않으며, 400계 스테인리스강은 구조적인 요인으로 DBTT 특성이 낮아 충격특성이 매우 취약하며, 용접 HAZ부 조직의 조대화로 인해 후판으로서의 사용이 어려운 문제점이 있다.The steel grade corresponding to this requirement is not developed at present, and 400 series stainless steel is a structural factor, which has a low DBTT characteristic, which is very weak in impact characteristics, and is difficult to use as a thick plate due to the coarsening of the welded HAZ part structure. .
뿐만 아니라, 기존의 린 듀플렉스강 성분에서 단순히 Cr, Ni 성분을 저감시켜 내식성을 낮추고자 할 경우, 상온에서의 오스테나이트 상 안정성이 저하되어 냉각과정에서 오스테나이트 상이 마르텐사이트 상으로 변태되는 현상이 발생한다. 즉, 20% Cr 이하에서는 페라이트 상, 오스테나이트 상의 2상 조직을 갖는 듀플렉스강 조직을 구현하기가 어려우며, 냉각과정에서 형성된 마르테사이트 상은 소재의 연신율 저하시켜 조관 프로세스와 같은 가공이 불가능한 문제를 야기시킨다.In addition, when the lean duplex steel component simply reduces Cr and Ni components to reduce corrosion resistance, the austenite phase stability at room temperature is lowered, and the austenite phase is transformed into a martensite phase during cooling. do. That is, it is difficult to realize a duplex steel structure having a two-phase structure of ferrite phase and austenite phase at 20% Cr or less, and the martensite phase formed during the cooling process lowers the elongation of the material and causes an impossible process such as a tubing process. .
(특허문헌 0001) 미국등록특허 제6096441호(2000.8.1.)(Patent Document 0001) US Registered Patent No. 6096441 (August 2000)
본 발명의 실시예들은 듀플렉스 스테인리스강의 성분계 중 Ni, Mo 등 고가 합금원소의 함량을 최소화하고 Si, N 성분 제어를 통하여 오스테나이트 상과 페라이트 상의 2상 조직을 가지는 린 듀플렉스 스테인리스강을 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention to provide a lean duplex stainless steel having a two-phase structure of austenite and ferrite phase by minimizing the content of expensive alloy elements such as Ni, Mo, etc. in the component system of the duplex stainless steel and Si, N component control.
또한, 본 발명의 실시예들은 상온에서의 오스테나이트 상 안정성을 부여하여 연신율을 확보하며, 400계 범용강 수준의 내식성을 확보할 수 있는 린 듀플렉스 스테인리스강의 제조 방법을 제공하고자 한다.In addition, embodiments of the present invention to provide austenite phase stability at room temperature to secure the elongation, to provide a method for producing a lean duplex stainless steel that can ensure corrosion resistance of the 400-based universal steel level.
본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강은, 중량%로, 탄소(C) 0.05 내지 0.1%, 실리콘(Si) 2.0 내지 4.0%, 망간(Mn) 4.0 내지 8.0%, 크롬(Cr) 13.0 내지 15.0%, 질소(N) 0.05 내지 0.15%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.Lean duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention, in weight percent, carbon (C) 0.05 to 0.1%, silicon (Si) 2.0 to 4.0%, manganese (Mn) 4.0 to 8.0%, chromium (Cr) 13.0 To 15.0%, nitrogen (N) 0.05 to 0.15%, balance iron (Fe) and other unavoidable impurities.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 하기 식(1)에 따른 페라이트 예측분율(Ferrite fraction, FF(%))이 60 내지 80%이며, 하기 식(2)에 따른 수정 Md30(Modified Md30, MM(℃))이 110℃ 이하일 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the ferrite fraction (Ferrite fraction, FF (%)) according to the following formula (1) is 60 to 80%, modified Md 30 (Modified Md according to the following formula (2) 30 , MM (° C.)) may be 110 ° C. or less.
FF(%) = 398-146*C+9.07*Si-0.58*Mn-22.5*Cr-416N ------ 식(1)FF (%) = 398-146 * C + 9.07 * Si-0.58 * Mn-22.5 * Cr-416N ------ Equation (1)
MM(℃) = 551-[462*(C+N)/(1-0.01*FF)]-9.2*Si-8.1*Mn-13.7*Cr ------ 식(2)MM (° C.) = 551- [462 * (C + N) / (1-0.01 * FF)]-9.2 * Si-8.1 * Mn-13.7 * Cr ------ Formula (2)
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 크롬(Cr)을 13.5 내지 14.5%를 포함할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the chromium (Cr) may comprise 13.5 to 14.5%.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스테인리스강은 하기 식(3)에 따른 Cr 당량이 13.0 내지 16.0일 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the stainless steel may have a Cr equivalent weight of 13.0 to 16.0 according to the following Formula (3).
Cr 당량 = Cr+0.48Si+1.5Mo ------ 식(3)Cr equivalent = Cr + 0.48Si + 1.5Mo ------ Formula (3)
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 니켈(Ni) 0.05% 이하를 포함할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, nickel (Ni) may include 0.05% or less.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스테인리스강은 하기 식(4)에 따른 Ni 당량이 5.0 이하일 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, the stainless steel may have a Ni equivalent weight of 5.0 or less according to the following formula (4).
Ni 당량 = Ni+18N+30C+0.1Mn-0.01Mn2 ------ 식(4)Ni equivalent = Ni + 18N + 30C + 0.1Mn-0.01Mn 2 ------ Formula (4)
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 스테인리스강의 연신율은 30% 이상일 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the elongation of the stainless steel may be 30% or more.
본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강의 제조 방법은, 중량%로, 탄소(C) 0.05 내지 0.1%, 실리콘(Si) 2.0 내지 4.0%, 망간(Mn) 4.0 내지 8.0%, 크롬(Cr) 13.0 내지 15.0%, 질소(N) 0.05 내지 0.15%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 린 듀플렉스 스테인리스강 슬라브를 열간 압연하는 단계, 열연 강판을 1,050 내지 1,150℃의 온도에서 소둔 열처리하는 단계 및 수냉하는 단계를 포함한다.Method for producing a lean duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention, in weight percent, carbon (C) 0.05 to 0.1%, silicon (Si) 2.0 to 4.0%, manganese (Mn) 4.0 to 8.0%, chromium (Cr ) Hot rolling a lean duplex stainless steel slab containing 13.0 to 15.0%, nitrogen (N) 0.05 to 0.15%, balance iron (Fe) and other unavoidable impurities, and annealing the hot rolled steel sheet at a temperature of 1,050 to 1,150 ° C. And water-cooling.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 열연 강판을 10 내지 60분 동안 소둔 열처리할 수 있다.Further, according to one embodiment of the present invention, the hot rolled steel sheet may be annealed for 10 to 60 minutes.
본 발명의 실시예들은 듀플렉스 스테인리스강의 성분계 중 Cr, Ni, Mo 등의 합금 성분을 최소화 또는 배제하여 자원을 절약할 수 있고 듀플렉스 스테인리스강의 제조 원가를 최소화할 수 있다.Embodiments of the present invention can save resources by minimizing or excluding alloy components such as Cr, Ni, Mo, etc. in the component system of the duplex stainless steel can minimize the manufacturing cost of the duplex stainless steel.
또한, Si, N 성분제어를 통하여 상온에서의 오스테나이트 상 안정성을 높임으로써 30% 이상의 연신율을 확보할 수 있으며, 400계 범용강 수준의 내식성을 확보할 수 있다.In addition, by increasing the austenite phase stability at room temperature through the control of Si and N components, an elongation of 30% or more can be secured, and corrosion resistance of the 400 series universal steel can be secured.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강의 성분계를 설명하기 위한 세플러 조직도(Schaeffler's diagram)이다.1 is a Schaeffler's diagram for explaining the component system of lean duplex stainless steel according to embodiments of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강의 미세 조직을 투과전자현미경(TEM)을 이용하여 측정한 사진이다.2 is a photograph of a microstructure of a lean duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention using a transmission electron microscope (TEM).
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강의 응력-연신율의 상관관계를 설명하기 위한 그래프이다.3 is a graph for explaining the correlation between the stress-elongation of lean duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강의 공식전위 값을 도시한 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the official potential value of lean duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강은, 중량%로, 탄소(C) 0.05 내지 0.1%, 실리콘(Si) 2.0 내지 4.0%, 망간(Mn) 4.0 내지 8.0%, 크롬(Cr) 13.0 내지 15.0%, 질소(N) 0.05 내지 0.15%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.Lean duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention, in weight percent, carbon (C) 0.05 to 0.1%, silicon (Si) 2.0 to 4.0%, manganese (Mn) 4.0 to 8.0%, chromium (Cr) 13.0 To 15.0%, nitrogen (N) 0.05 to 0.15%, balance iron (Fe) and other unavoidable impurities.
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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are presented to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art. The present invention is not limited to the embodiments presented herein but may be embodied in other forms. The drawings may omit illustrations of parts not related to the description in order to clarify the present invention, and may be exaggerated to some extent in order to facilitate understanding.
본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강은, 중량%로, 탄소(C) 0.05 내지 0.1%, 실리콘(Si) 2.0 내지 4.0%, 망간(Mn) 4.0 내지 8.0%, 크롬(Cr) 13.0 내지 15.0%, 질소(N) 0.05 내지 0.15%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함한다.Lean duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention, in weight percent, carbon (C) 0.05 to 0.1%, silicon (Si) 2.0 to 4.0%, manganese (Mn) 4.0 to 8.0%, chromium (Cr) 13.0 To 15.0%, nitrogen (N) 0.05 to 0.15%, balance iron (Fe) and other unavoidable impurities.
탄소(C)의 양은 0.05 내지 0.1%이다. 탄소(C)는 오스테나이트상 형성 원소로 고용 강화에 의한 재료 강도 증가에 유효한 원소이다. 탄소(C)는 오스테나이트상 안정성에 기여하기 위하여서는 0.05% 이상 첨가되어야 된다. 그런, 탄소(C)는 과다 첨가시, 소재 제조시 중심부에 편석 및 조대한 탄화물을 형성하여, 후공정인 열간압연-소둔-냉간압연-냉연소둔 공정에 악영향을 끼치고, 페라이트-오스테나이트 상 경계에서 내식성에 유효한 크롬(Cr)과 같은 탄화물 형성 원소와 쉽게 결합하여 결정립계 주위의 크롬(Cr) 함량을 낮추어 내부식성을 감소시키기 때문에, 내식성을 극대화하기 위해서는 0.1% 이하의 범위 내에서 첨가하는 것이 바람직하다.The amount of carbon (C) is 0.05 to 0.1%. Carbon (C) is an austenite phase forming element and is an effective element for increasing the material strength by solid solution strengthening. Carbon (C) should be added at least 0.05% in order to contribute to the austenite phase stability. Such carbon (C), when excessively added, forms segregated and coarse carbides in the center of the material manufacturing, adversely affecting the post-hot rolling-annealing-cold rolling-cold annealing process, and the ferrite-austenite phase boundary. In order to maximize corrosion resistance, it is desirable to add it within 0.1% or less in order to reduce corrosion resistance by easily combining with carbide forming elements such as chromium (Cr), which are effective for corrosion resistance. Do.
실리콘(Si)의 양은 2.0 내지 4.0%이다. 실리콘(Si)는 페라이트상 형성 원소로 소둔 열처리시 페라이트에 농화되는 원소이다. 본 발명의 실시예들에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강의 크롬(Cr)의 함량이 기존의 린 듀플렉스 스테인리스강보다 낮아, 적정한 페라이트 상분율 확보를 위하여 2.0% 내지 4.0% 첨가함이 바람직하다. 그러나, 실리콘(Si)을 4.0% 초과로 첨가하는 경우, 페라이트상의 경도를 급격히 증가시켜서 가공성 및 충격특성이 저하시키게 된다. 따라서, 실리콘(Si)의 함량을 2.0 내지 4.0%로 제한하는 것이 바람직하다.The amount of silicon (Si) is 2.0 to 4.0%. Silicon (Si) is a ferrite phase forming element and is an element that is concentrated in ferrite during annealing. The content of chromium (Cr) in the lean duplex stainless steel according to the embodiments of the present invention is lower than that of the conventional lean duplex stainless steel, so that 2.0% to 4.0% of the lean duplex stainless steel may be added. However, in the case where silicon (Si) is added in excess of 4.0%, the hardness of the ferrite phase is sharply increased to deteriorate the workability and impact characteristics. Therefore, it is desirable to limit the content of silicon (Si) to 2.0 to 4.0%.
망간(Mn)의 양은 4.0 내지 8.0%이다. 망간(Mn)은 용탕 유동도 조절, 탈산제 및 질소 고용도를 증가시키는 원소로서, 오스테나이트 형성 원소이다. 망간(Mn)은 고가의 니켈(Ni)을 대체하여 첨가된다. 망간(Mn)이 4% 미만인 경우, 상온에서 오스테나이트 안정성이 저하되어 냉각과정에서 마르텐사이트로 변태되어 2상 조직을 유지하기 어렵다. 망간(Mn)이 8% 초과인 경우, 오스테나이트 상분율 과다로 상분율 제어가 어려워진다. 따라서, 망간(Mn)의 함량을 4.0 내지 8.0%로 제한하는 것이 바람직하다.The amount of manganese (Mn) is 4.0 to 8.0%. Manganese (Mn) is an element that increases melt flow control, deoxidizer and nitrogen solubility, and is an austenite forming element. Manganese (Mn) is added in place of expensive nickel (Ni). If the manganese (Mn) is less than 4%, austenite stability is lowered at room temperature, transformed to martensite during cooling, making it difficult to maintain two-phase tissue. When the manganese (Mn) is more than 8%, the austenite phase fraction becomes excessively difficult to control the phase fraction. Therefore, it is preferable to limit the content of manganese (Mn) to 4.0 to 8.0%.
크롬(Cr)의 양은 13.0 내지 15.0%이다. 크롬(Cr)은 듀플렉스 스테인리스강의 제조 원가 절감 측면에서 최소화하며, 기존의 린 듀플렉스 스테인리스강 성분 범위에서 벗어나도록 15.0% 이하로 제한하는 것이 바람직하다. 그러나, 듀플렉스 스테인리스강의 내식성 확보를 위해 13% 이상으로 첨가하는 것이 바람직하다. 따라서, 크롬(Cr)의 함량을 13.0 내지 15.0%로 제한하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 상기 린 듀플렉스 스테인리스강은 크롬(Cr)을 13.5 내지 14.5%로 포함할 수 있다.The amount of chromium (Cr) is 13.0 to 15.0%. Chromium (Cr) is minimized in terms of manufacturing cost reduction of the duplex stainless steel, it is desirable to limit to less than 15.0% to deviate from the existing lean duplex stainless steel component range. However, it is preferable to add more than 13% to ensure corrosion resistance of the duplex stainless steel. Therefore, it is preferable to limit the content of chromium (Cr) to 13.0 to 15.0%. More preferably, the lean duplex stainless steel may include chromium (Cr) in an amount of 13.5 to 14.5%.
질소(N)의 양은 0.05 내지 0.15%이다. 질소(N)는 듀플렉스 스테인리스강에서 니켈(Ni)와 함께 오스테나이트 상의 안정화에 크게 기여하는 원소로, 소둔 열처리시 오스테나이트 상에 농화되는 원소 중의 하나이다.The amount of nitrogen (N) is 0.05 to 0.15%. Nitrogen (N), together with nickel (Ni) in duplex stainless steel, contributes greatly to the stabilization of the austenite phase, and is one of the elements concentrated on the austenite phase during annealing.
따라서, 질소(N)의 함량을 증가시킴으로써, 부수적으로 내식성 향상 및 강도 향상을 꾀할 수 있으나, 첨가된 망간(Mn)의 함량에 따라 질소(N)의 고용도가 변화될 수 있으므로, 그 함량 조절이 필요하다.Therefore, by increasing the content of nitrogen (N), it is possible to improve the corrosion resistance and strength incidentally, but since the solid solubility of nitrogen (N) can be changed according to the content of the added manganese (Mn), the content control This is necessary.
본 발명의 망간(Mn) 범위에서 질소(N) 함량이 0.15%를 초과하면, 질소 고용도 초과에 의하여, 주조시 블로우 홀(blow hole) 및 핀 홀(pin hole) 등이 발생하여, 제품의 표면 결함 및 압연도중 에지 크랙(edge crack)이 유발되는 문제점이 있다. 따라서, 질소(N)의 함량을 0.05 내지 0.15%로 제한하는 것이 바람직하다.When the nitrogen (N) content in the manganese (Mn) range of the present invention exceeds 0.15%, blow holes and pin holes, etc., occur during casting due to excess nitrogen solubility. Surface defects and edge cracks are caused during rolling. Therefore, it is preferable to limit the content of nitrogen (N) to 0.05 to 0.15%.
예를 들면, 본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강은 니켈(Ni) 0.05% 이하를 포함할 수 있다. 니켈(Ni)은 듀플렉스 스테인리스강에서 질소(N)와 함께 오스테나이트 상의 안정화에 크게 기여하는 원소이다.For example, the lean duplex stainless steel according to the exemplary embodiment of the present invention may include 0.05% or less of nickel (Ni). Nickel (Ni) is an element that contributes greatly to stabilization of the austenite phase with nitrogen (N) in duplex stainless steel.
니켈(Ni)의 양이 0.05% 초과인 경우, 고가 금속인 니켈(Ni)의 함량이 증가하여 제조 원가가 증가하는 문제점이 있다.When the amount of nickel (Ni) is greater than 0.05%, there is a problem that the production cost increases by increasing the content of nickel (Ni), which is an expensive metal.
예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강은 하기 식(1)에 따른 페라이트 예측분율(Ferrite fraction, FF(%))이 60 내지 80%이며, 하기 식(2)에 따른 수정 Md30(Modified Md30, MM(℃))이 110℃ 이하일 수 있다.For example, the lean duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention has a ferrite fraction (FF (%)) of 60 to 80% according to Equation (1), and according to Equation (2). modified Md 30 (modified Md 30, MM (℃)) has a number equal to or less than 110 ℃.
FF(%) = 398-146*C+9.07*Si-0.58*Mn-22.5*Cr-416N ------ 식(1)FF (%) = 398-146 * C + 9.07 * Si-0.58 * Mn-22.5 * Cr-416N ------ Equation (1)
MM(℃) = 551-[462*(C+N)/(1-0.01*FF)]-9.2*Si-8.1*Mn-13.7*Cr ------ 식(2)MM (° C.) = 551- [462 * (C + N) / (1-0.01 * FF)]-9.2 * Si-8.1 * Mn-13.7 * Cr ------ Formula (2)
예를 들어, 오스테나이트 상이 소둔 열처리 이후, 냉각 과정에서 마르텐사이트 상으로 변태하거나, 변형 도중 마르텐사이트 상으로의 급격한 변태하는 경우, 상기 식(2)에 따른 수정 Md30이 110℃를 초과하여, 린 듀플렉스 스테인리스강의 연신율이 30% 미만으로 나타나며, 구체적으로는 약 10 내지 15% 수준으로 가공성이 매우 취약하다.For example, when the austenite phase is transformed into the martensite phase during the cooling process after the annealing heat treatment, or suddenly transformed into the martensite phase during deformation, the modified Md 30 according to Equation (2) exceeds 110 ° C. The elongation of lean duplex stainless steel is shown to be less than 30%, specifically about 10 to 15% of the workability is very weak.
예를 들어, 상기 스테인리스강은 하기 식(3)에 따른 Cr 당량이 13.0 내지 16.0 일 수 있다.For example, the stainless steel may have a Cr equivalent weight of 13.0 to 16.0 according to the following Formula (3).
Cr 당량 = Cr+0.48Si+1.5Mo ------ 식(3)Cr equivalent = Cr + 0.48Si + 1.5Mo ------ Formula (3)
예를 들어, 상기 스테인리스강은 하기 식(4)에 따른 Ni 당량이 5.0 이하 일 수 있다.For example, the stainless steel may have a Ni equivalent weight of 5.0 or less according to the following Formula (4).
Ni 당량 = Ni+18N+30C+0.1Mn-0.01Mn2 ------ 식(4)Ni equivalent = Ni + 18N + 30C + 0.1Mn-0.01Mn 2 ------ Formula (4)
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강의 성분계를 설명하기 위한 세플러 조직도(Schaeffler's diagram)이다.1 is a Schaeffler's diagram for explaining the component system of lean duplex stainless steel according to embodiments of the present invention.
도 1을 참조하면, 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강은 크롬(Cr) 및 니켈(Ni)의 함량이 감소함에 따라 Cr 당량 및 Ni 당량이 감소하여, 기존의 린 듀플렉스강 보다 Cr, Ni 당량이 낮은 영역에 위치하고 있음을 알 수 있다.1, that is, lean duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention is reduced Cr equivalent and Ni equivalent as the content of chromium (Cr) and nickel (Ni), the existing lean duplex steel It can be seen that the Cr and Ni equivalents are located in a lower region.
일반적으로, 이러한 영역에서는 상온에서의 오스테나이트 상 안정성이 저하된다. 이로 인하여, 소둔 열처리 이후, 냉각과정에서 오스테나이트 상이 마르텐사이트 상으로 변태됨에 따라 가공성 및 충격특성이 급격히 떨어지게 된다.In general, in this region, the austenite phase stability at room temperature is lowered. Therefore, after the annealing heat treatment, as the austenite phase is transformed into the martensite phase in the cooling process, workability and impact characteristics are sharply degraded.
그러나, 본 발명에서는 이러한 낮은 크롬(Cr), 니켈(Ni)의 함량을 보상하고, 변태 현상을 억제하고자, 실리콘(Si)의 함량을 2.0% 이상으로 제어하여 오스테나이트 상의 안정성을 확보하고자 하였으며, 추가적으로 질소(N)의 함량을 0.15% 이하로 제어하여 마르텐사이트 변태 구동력을 억제하고자 하였다.However, in the present invention, to compensate for such low chromium (Cr), nickel (Ni) content, and to suppress the transformation phenomenon, by controlling the content of silicon (Si) to 2.0% or more to secure the austenite phase stability, In addition, the content of nitrogen (N) was controlled to 0.15% or less to suppress the martensite transformation driving force.
이에 따라, 본 발명의 린 듀플렉스 스테인리스강의 상온에서의 오스테나이트 상 안정성을 높임으로써 30% 이상의 연신율을 확보할 수 있으며, 400계 범용강 수준의 내식성을 확보할 수 있다.Accordingly, by increasing the austenite phase stability at room temperature of the lean duplex stainless steel of the present invention, it is possible to secure an elongation of 30% or more, and to secure corrosion resistance at the level of 400 series universal steel.
본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강의 제조 방법은, 중량%로, 탄소(C) 0.05 내지 0.1%, 실리콘(Si) 2.0 내지 4.0%, 망간(Mn) 4.0 내지 8.0%, 크롬(Cr) 13.0 내지 15.0%, 질소(N) 0.05 내지 0.15%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 린 듀플렉스 스테인리스강 슬라브를 열간 압연하고, 열연 강판을 1,050 내지 1,150℃의 온도에서 소둔 열처리하며, 수냉하여 린 듀플렉스 스테인리스강을 제조한다.Method for producing a lean duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention, in weight percent, carbon (C) 0.05 to 0.1%, silicon (Si) 2.0 to 4.0%, manganese (Mn) 4.0 to 8.0%, chromium (Cr ) Hot rolled lean duplex stainless steel slab containing 13.0 to 15.0%, nitrogen (N) 0.05 to 0.15%, balance iron (Fe) and other unavoidable impurities, and annealing the hot rolled steel sheet at a temperature of 1,050 to 1,150 ° C. , Water-cooled to produce lean duplex stainless steel.
상기 조성의 린 듀플렉스 스테인리스강 슬라브는 통상의 방법으로 후판 압연할 수 있이며, 열연 강판은 두께가 5 내지 20mm 일 수 있다.The lean duplex stainless steel slab of the above composition may be thick rolled by a conventional method, and the hot rolled steel sheet may have a thickness of 5 to 20 mm.
예를 들어, 상기 열연 강판은 1,050 내지 1,150℃의 온도에서 10 내지 60분 동안 소둔 열처리된다.For example, the hot rolled steel sheet is annealed for 10 to 60 minutes at a temperature of 1,050 to 1,150 ℃.
상기 성분계 및 열처리 조건 하에서 미세조직이 냉각과정 중 마르텐사이트 상 변태가 발생하지 않고 페라이트 상 및 오스테나이트 상의 2상 조직이 유지되어 페라이트 상 분율이 60 내지 80%를 유지하며 수정 Md30이 110℃ 이하의 값을 가질 수 있다.Under the component and heat treatment conditions, the martensitic phase transformation does not occur during the cooling of the microstructure and the ferrite phase and the austenite phase are maintained in two-phase structure, so that the ferrite phase fraction is maintained at 60 to 80% and the crystal Md 30 is 110 ° C. or less. It can have a value of.
이하 실시예들을 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.Through the following examples will be described in more detail the present invention.
발명강Invention steel  And 비교강Comparative steel
하기 표 1의 각 발명강들 및 비교강들에 따른 성분계를 포함하는 린 듀플렉스 스테인리스강 슬라브들을 제조한 후, 후판 압연 하여 10mmt의 후판 압연 시편들을 제조하였다.The lean duplex stainless steel slabs including the component system according to the inventive steels and the comparative steels of Table 1 below were prepared, followed by thick plate rolling to prepare thick rolled specimens of 10 mmt.
하기 표 1에서는, 본 발명의 대상 강종인 저원가 린 듀플렉스 스테인리스 강의 조성을 나타내었다. 특히, 여기서 STS 409강 이상의 내식성 수준 확보에 지대한 영향을 주는 크롬(Cr)은 13.5 내지 14.5%, 망간(Mn)은 5.5 내지 6.5% 범위 내에서 고정하고, 실리콘(Si), 질소(N)의 함량에 변화를 주어 제조하였다.Table 1 below shows the composition of the low cost lean duplex stainless steel, which is the steel grade of the present invention. In particular, chromium (Cr), which significantly affects the corrosion resistance level of STS 409 steel or more, is fixed in the range of 13.5 to 14.5%, manganese (Mn) within the range of 5.5 to 6.5%, and silicon (Si) and nitrogen (N) Prepared by varying the content.
CC SiSi MnMn CrCr NN
발명강 1Inventive Steel 1 0.0480.048 2.472.47 5.935.93 13.8713.87 0.0510.051
발명강 2Inventive Steel 2 0.0480.048 3.043.04 6.126.12 14.0214.02 0.0530.053
발명강 3Inventive Steel 3 0.0470.047 3.073.07 6.16.1 13.9413.94 0.0970.097
비교강 1Comparative Steel 1 0.0640.064 1.021.02 6.016.01 13.9813.98 0.0480.048
비교강 2Comparative Steel 2 0.0470.047 1.991.99 5.875.87 13.9513.95 0.0470.047
비교강 3Comparative Steel 3 0.050.05 4.14.1 6.086.08 14.114.1 0.0520.052
비교강 4Comparative Steel 4 0.0510.051 3.033.03 6.046.04 13.8713.87 0.1510.151
이후, 상기 후판 압연 시편들을 소둔 온도 1,100℃로 30분간 유지하고 수냉 한 후, 재질, 특성변화, 인장특성 및 내식특성을 평가하였다.Thereafter, the thick plate rolled specimens were maintained at an annealing temperature of 1,100 ° C. for 30 minutes and then cooled to evaluate materials, property changes, tensile properties, and corrosion resistance.
마르텐사이트 상 변태 여부Martensite phase transformation 페라이트 예측분율 (%)Ferrite Prediction Fraction (%) 수정 Md30 값 (℃)Modified Md 30 Value (℃) 연신율 (%)Elongation (%) 기타Other
발명강 1Inventive Steel 1 ×× 76.776.7 94.294.2 32.532.5 --
발명강 2Inventive Steel 2 ×× 77.577.5 73.873.8 31.931.9 --
발명강 3Inventive Steel 3 ×× 61.461.4 109.8109.8 31.231.2 --
비교강 1Comparative Steel 1 59.959.9 172.4172.4 10.210.2 --
비교강 2Comparative Steel 2 ×× 72.472.4 136.9136.9 15.315.3 --
비교강 3Comparative Steel 3 ×× 85.585.5 -53.7-53.7 -- 취성 파단 발생Brittle fracture occurrence
비교강 4Comparative Steel 4 ×× 39.639.6 129.3129.3 30.830.8 에지 크랙 발생Edge cracking
상기 표 2에서 발명강 1 내지 3, 비교강 1 내지 4의 조직을 관찰하여 마르텐사이트 상으로의 변태 여부를 확인하여 변태시 ○, 미변태시 ×로 나타내었다. 또한, 페라이트 예측분율과 수정 Md30 값은 상기 표 1의 조성 및 식(1), (2)을 참조하여 계산하였다. 연신율 관련하여, 압연방향으로 ASTM sub-size 인장시편을 채취하여 인장시험시의 온도는 상온으로 규정하고 변형속도를 20mm/min로 하여, 인장시험을 수행하였다.In Table 2, the tissues of the inventive steels 1 to 3 and the comparative steels 1 to 4 were observed to confirm the transformation onto the martensite phase. In addition, the ferrite predicted fraction and the modified Md 30 value were calculated with reference to the compositions and formulas (1) and (2) in Table 1 above. Regarding the elongation, the tensile test was carried out by taking ASTM sub-size tensile test specimens in the rolling direction, specifying the temperature at the time of the tensile test at room temperature and the strain rate of 20 mm / min.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강의 미세 조직을 투과전자현미경(TEM)을 이용하여 측정한 사진이다.2 is a photograph of a microstructure of a lean duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention using a transmission electron microscope (TEM).
도 2는 본 발명의 발명강 1의 미세조직을 나타낸다. 도 2의 조직사진에서 나타난 바와 같이, 본 발명의 성분 범위에서 제조시, 오스테나이트 상이 마르텐사이트 상으로 변태하지 않고, 오스테나이트 상으로 유지됨을 알 수 있다.2 shows the microstructure of inventive steel 1 of the present invention. As shown in the tissue photograph of Figure 2, when prepared in the component range of the present invention, it can be seen that the austenite phase is maintained in the austenite phase, without transformation into a martensite phase.
표 1 및 표 2를 참조하면, 실리콘(Si)의 함량이 1.0 내지 2.0% 미만에서는, 오스테나이트 상이 냉각과정에서 마르텐사이트 상으로 변태하거나, 변형 도중 소성 유기 마르텐사이트 상으로의 급격한 변태(수정 Md30이 110℃ 초과)로 인해 연신율이 10 내지 15%수준으로 가공성이 매우 취약함을 확인할 수 있었다. 또한, 실리콘(Si)의 함량이 4.0% 초과시, 페라이트 상분율 및 경도 증가로 인해 시편 가공 도중 취성파괴가 유발되어 4.0% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.Referring to Tables 1 and 2, when the content of silicon (Si) is less than 1.0 to 2.0%, the austenite phase transforms into a martensite phase during cooling, or a sudden transformation into a calcined organic martensite phase during deformation (modified Md 30 was greater than 110 ℃) elongation was 10 to 15% level was confirmed that the workability is very weak. In addition, when the content of silicon (Si) is more than 4.0%, brittle fracture is induced during specimen processing due to the increase in the ferrite phase fraction and hardness, preferably limited to 4.0% or less.
따라서, 실리콘(Si)의 함량을 2.0 내지 4.0%로 유지시, 오스테나이트의 상 안정성이 증가되어 수정 Md30이 110℃ 이하로 유지되어 연신율 30% 이상의 가공성이 확보 가능하다.Therefore, when the content of silicon (Si) is maintained at 2.0 to 4.0%, the phase stability of austenite is increased, so that the modified Md 30 is maintained at 110 ° C. or less, thereby ensuring processability of 30% or more of elongation.
질소(N) 함량의 경우 0.15% 초과시 압연도중 에지 크랙 다발에 의한 실수율 저하가 발생하므로, 0.15% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.When the nitrogen (N) content is more than 0.15%, since the decrease of the real rate due to the edge crack bundle during rolling occurs, it is preferable to limit it to 0.15% or less.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강의 응력-연신율의 상관관계를 설명하기 위한 그래프이다.3 is a graph for explaining the correlation between the stress-elongation of lean duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 발명강 1 및 비교강 2에 대한 인장특성 그래프를 나타낸다.3 is a graph of tensile properties of inventive steel 1 and comparative steel 2 of the present invention.
압연방향으로 ASTM sub-size 인장시편을 채취하여 인장시험시의 온도는 상온으로 규정하고 변형속도를 20mm/min로 하여, 인장시험을 수행하였다.ASTM sub-size tensile specimens were taken in the rolling direction, and the tensile test was carried out at the temperature of the tensile test at room temperature and the deformation rate of 20 mm / min.
실리콘(Si)의 함량이 2.0% 미만인 경우, 변형도중 소성유기 마르텐사이트 상으로의 급격한 변태로 인해 원하는 연신율의 확보가 불가능함을 알 수 있었다. 따라서, 실리콘(Si)의 함량을 2.0 내지 4.0%로 유지시, 오스테나이트 상 안정성이 증가되어 30% 이상의 연신율 확보가 가능함을 알 수 있었다.When the content of silicon (Si) is less than 2.0%, it was found that it is impossible to secure a desired elongation due to the rapid transformation into the plastic organic martensite phase during deformation. Therefore, when the silicon (Si) content is maintained at 2.0 to 4.0%, it was found that the austenite phase stability is increased to secure an elongation of 30% or more.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강의 공식전위 값을 도시한 그래프이다.Figure 4 is a graph showing the official potential value of lean duplex stainless steel according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 발명강 1의 공식전위 값과, 400계 범용강인 STS 409강, STS 430강의 공식전위 값을 비교한 그래프이다.4 is a graph comparing the official potential value of the invention steel 1 of the present invention with the official potential value of the 400 series general-purpose steel STS 409 steel, STS 430 steel.
발명강 1과 STS 409강, STS 430강을 1.0% NaCl 용액 내에서 각 시편들의 공식전위를 측정하여 도 4에 나타내었다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강은 STS 409강과 STS 430강 사이의 내식 특성을 가짐을 확인할 수 있었다.Inventive steel 1, STS 409 steel, STS 430 steel is shown in Figure 4 by measuring the official potential of each specimen in 1.0% NaCl solution. Accordingly, it was confirmed that the lean duplex stainless steel according to the embodiment of the present invention has corrosion resistance between STS 409 steel and STS 430 steel.
상술한 바에 있어서, 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 다음에 기재하는 특허청구범위의 개념과 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경 및 변형이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.As described above, the exemplary embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited thereto, and a person skilled in the art does not depart from the spirit and scope of the following claims. It will be understood that various changes and modifications are possible in the following.
본 발명의 실시예들에 따른 린 듀플렉스 스테인리스강 및 이의 제조 방법은 담수 설비, 펄프, 제지, 화학설비 등 산업 설비용 강재 등에 적용 가능하다.Lean duplex stainless steel and its manufacturing method according to embodiments of the present invention can be applied to steel materials for industrial equipment, such as freshwater equipment, pulp, paper, chemical equipment.

Claims (9)

  1. 중량%로, 탄소(C) 0.05 내지 0.1%, 실리콘(Si) 2.0 내지 4.0%, 망간(Mn) 4.0 내지 8.0%, 크롬(Cr) 13.0 내지 15.0%, 질소(N) 0.05 내지 0.15%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 린 듀플렉스 스테인리스강.By weight%, carbon (C) 0.05 to 0.1%, silicon (Si) 2.0 to 4.0%, manganese (Mn) 4.0 to 8.0%, chromium (Cr) 13.0 to 15.0%, nitrogen (N) 0.05 to 0.15%, balance Lean duplex stainless steel containing iron (Fe) and other unavoidable impurities.
  2. 제1항에 있어서, The method of claim 1,
    하기 식(1)에 따른 페라이트 예측분율(Ferrite fraction, FF(%))이 60 내지 80%이며, 하기 식(2)에 따른 수정 Md30(Modified Md30, MM(℃))이 110℃ 이하인 것을 특징으로 하는 린 듀플렉스 스테인리스강.Ferrite fraction (FF (%)) according to the following formula (1) is 60 to 80%, and modified Md 30 (Modified Md 30 , MM (℃)) according to the formula (2) is 110 ℃ or less Lean duplex stainless steel.
    FF(%) = 398-146*C+9.07*Si-0.58*Mn-22.5*Cr-416N ------ 식(1)FF (%) = 398-146 * C + 9.07 * Si-0.58 * Mn-22.5 * Cr-416N ------ Equation (1)
    MM(℃) = 551-[462*(C+N)/(1-0.01*FF)]-9.2*Si-8.1*Mn-13.7*Cr ------ 식(2)MM (° C.) = 551- [462 * (C + N) / (1-0.01 * FF)]-9.2 * Si-8.1 * Mn-13.7 * Cr ------ Formula (2)
  3. 제1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 크롬(Cr)을 13.5 내지 14.5%를 포함하는 것을 특징으로 하는 린 듀플렉스 스테인리스강.Lean duplex stainless steel, characterized in that containing 13.5 to 14.5% chromium (Cr).
  4. 제1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 스테인리스강은 하기 식(3)에 따른 Cr 당량이 13.0 내지 16.0인 것을 특징으로 하는 린 듀플렉스 스테인리스강.The stainless steel is a lean duplex stainless steel, characterized in that Cr equivalent weight of 13.0 to 16.0 according to the following formula (3).
    Cr 당량 = Cr+0.48Si+1.5Mo ------ 식(3)Cr equivalent = Cr + 0.48Si + 1.5Mo ------ Formula (3)
  5. 제1항에 있어서, The method of claim 1,
    니켈(Ni) 0.05% 이하를 포함하는 것을 특징으로 하는 린 듀플렉스 스테인리스강.Nickel (Ni) Lean duplex stainless steel, characterized in that it contains 0.05% or less.
  6. 제1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 스테인리스강은 하기 식(4)에 따른 Ni 당량이 5.0 이하인 것을 특징으로 하는 린 듀플렉스 스테인리스강.The stainless steel is a lean duplex stainless steel, characterized in that the Ni equivalent according to the following formula (4) is 5.0 or less.
    Ni 당량 = Ni+18N+30C+0.1Mn-0.01Mn2 ------ 식(4)Ni equivalent = Ni + 18N + 30C + 0.1Mn-0.01Mn 2 ------ Formula (4)
  7. 제1항에 있어서, The method of claim 1,
    상기 스테인리스강의 연신율은 30% 이상인 것을 특징으로 하는 린 듀플렉스 스테인리스강.Lean duplex stainless steel, characterized in that the elongation of the stainless steel is 30% or more.
  8. 중량%로, 탄소(C) 0.05 내지 0.1%, 실리콘(Si) 2.0 내지 4.0%, 망간(Mn) 4.0 내지 8.0%, 크롬(Cr) 13.0 내지 15.0%, 질소(N) 0.05 내지 0.15%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 린 듀플렉스 스테인리스강 슬라브를 열간 압연하는 단계; By weight%, carbon (C) 0.05 to 0.1%, silicon (Si) 2.0 to 4.0%, manganese (Mn) 4.0 to 8.0%, chromium (Cr) 13.0 to 15.0%, nitrogen (N) 0.05 to 0.15%, balance Hot rolling a lean duplex stainless steel slab containing iron (Fe) and other unavoidable impurities;
    열연 강판을 1,050 내지 1,150℃의 온도에서 소둔 열처리하는 단계; 및 Annealing the hot rolled steel sheet at a temperature of 1,050 to 1,150 ° C; And
    수냉하는 단계를 포함하는 린 듀플렉스 스테인리스강의 제조 방법.Process for producing a lean duplex stainless steel comprising the step of water cooling.
  9. 제8항에 있어서, The method of claim 8,
    상기 열연 강판을 10 내지 60분 동안 소둔 열처리하는 것을 특징으로 하는 린 듀플렉스 스테인리스강의 제조 방법.Method for producing a lean duplex stainless steel, characterized in that the hot-rolled steel sheet for annealing for 10 to 60 minutes.
PCT/KR2016/014953 2015-12-21 2016-12-20 Lean duplex stainless steel and method for manufacturing same WO2017111437A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680074064.3A CN108474087A (en) 2015-12-21 2016-12-20 Economizing type two phase stainless steel and its manufacturing method
US16/062,876 US20180363112A1 (en) 2015-12-21 2016-12-20 Lean duplex stainless steel and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150182718A KR20170075034A (en) 2015-12-21 2015-12-21 Lean duplex stainless steel and method of manufacturing the same
KR10-2015-0182718 2015-12-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017111437A1 true WO2017111437A1 (en) 2017-06-29

Family

ID=59089558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2016/014953 WO2017111437A1 (en) 2015-12-21 2016-12-20 Lean duplex stainless steel and method for manufacturing same

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20180363112A1 (en)
KR (1) KR20170075034A (en)
CN (1) CN108474087A (en)
WO (1) WO2017111437A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112111691B (en) * 2020-08-12 2022-06-21 广西柳钢中金不锈钢有限公司 Method for manufacturing copper-free nickel-saving cold-rolled austenitic stainless steel

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008291282A (en) * 2007-05-22 2008-12-04 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp High strength dual-phase stainless steel sheet with excellent shape fixability, and its manufacturing method
KR20090031864A (en) * 2006-06-16 2009-03-30 인더스틸 크뢰쏘 Duplex stainless steel
KR101379139B1 (en) * 2011-11-21 2014-03-28 주식회사 포스코 Austenite-ferrite Two Phase Duplex Stainless Steel with High strength, High elongation and the method of manufacturing the same
KR20140132423A (en) * 2013-05-03 2014-11-17 주식회사 포스코 Method for manufacturing hot rolled steel sheet of lean duplex stainless steels
KR101504401B1 (en) * 2012-11-30 2015-03-19 주식회사 포스코 Super ductile lean duplex stainless steel and manufacturing method thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4047941A (en) * 1974-09-23 1977-09-13 Allegheny Ludlum Industries, Inc. Duplex ferrit IC-martensitic stainless steel
FR2765243B1 (en) * 1997-06-30 1999-07-30 Usinor AUSTENOFERRITIC STAINLESS STEEL WITH VERY LOW NICKEL AND HAVING A STRONG ELONGATION IN TRACTION
KR100957664B1 (en) * 2004-01-29 2010-05-12 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 Austenitic-ferritic stainless steel sheet

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090031864A (en) * 2006-06-16 2009-03-30 인더스틸 크뢰쏘 Duplex stainless steel
JP2008291282A (en) * 2007-05-22 2008-12-04 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp High strength dual-phase stainless steel sheet with excellent shape fixability, and its manufacturing method
KR101379139B1 (en) * 2011-11-21 2014-03-28 주식회사 포스코 Austenite-ferrite Two Phase Duplex Stainless Steel with High strength, High elongation and the method of manufacturing the same
KR101504401B1 (en) * 2012-11-30 2015-03-19 주식회사 포스코 Super ductile lean duplex stainless steel and manufacturing method thereof
KR20140132423A (en) * 2013-05-03 2014-11-17 주식회사 포스코 Method for manufacturing hot rolled steel sheet of lean duplex stainless steels

Also Published As

Publication number Publication date
US20180363112A1 (en) 2018-12-20
CN108474087A (en) 2018-08-31
KR20170075034A (en) 2017-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014104706A1 (en) High strength austenitic-based steel with remarkable toughness of welding heat-affected zone and preparation method therefor
WO2020067685A1 (en) Wear resistant steel having excellent hardness and impact toughness and method of manufacturing the same
WO2020101227A1 (en) Nonmagnetic austenitic stainless steel and manufacturing method therefor
WO2018074887A1 (en) High-strength reinforcing steel and method for manufacturing same
WO2019125083A1 (en) Wear-resistant steel having excellent hardness and impact toughness, and method for producing same
WO2011081350A2 (en) High strength steel sheet having excellent resistance to post weld heat treatment and method for manufacturing same
WO2020067686A1 (en) Abrasion resistant steel having excellent hardness and impact toughness, and manufacturing method therefor
WO2018110779A1 (en) Low alloy steel sheet having excellent strength and ductility
WO2018117477A1 (en) Duplex stainless steel having excellent corrosion resistance and moldability, and manufacturing method therefor
WO2020111863A1 (en) Ultrahigh-strength steel having excellent cold workability and ssc resistance, and manufacturing method therefor
WO2019117430A1 (en) Ferritic stainless steel having excellent high-temperature oxidation resistance, and manufacturing method therefor
WO2016104883A1 (en) Ferritic stainless steel material having superb ductility and method for producing same
WO2020085684A1 (en) Steel plate for pressure vessel with excellent cryogenic toughness and elongation resistance and manufacturing method thereof
WO2017104995A1 (en) High hardness abrasion resistant steel with excellent toughness and cutting crack resistance, and method for manufacturing same
WO2021010599A2 (en) Austenitic stainless steel having improved strength, and method for manufacturing same
WO2017111437A1 (en) Lean duplex stainless steel and method for manufacturing same
WO2019132226A1 (en) Lean duplex steel having improved bendability and manufacturing method therefor
WO2020060051A1 (en) Hot rolled and unannealed ferritic stainless steel sheet having excellent impact toughness, and manufacturing method therefor
WO2019125076A1 (en) Wear-resistant steel having excellent hardness and impact toughness, and method for producing same
WO2019112142A1 (en) High-hardness austenitic stainless steel having excellent corrosion resistance
WO2017111250A1 (en) Lean duplex stainless steel having improved corrosion resistance and machinability, and manufacturing method therefor
WO2019124729A1 (en) Utility ferritic stainless steel having excellent hot workability, and manufacturing method therefor
WO2022139214A1 (en) Martensitic stainless steel with improved strength and corrosion resistance, and manufacturing method therefor
WO2017209431A1 (en) Austenitic stainless steel having improved corrosion-resistance and workability and method for producing same
WO2021125564A1 (en) High-strength ferritic stainless steel for clamp, and manufacturing method therefor

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16879304

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16879304

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1