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KR102676455B1 - 오스테나이트계 스테인레스강 및 그 제조 방법 - Google Patents

오스테나이트계 스테인레스강 및 그 제조 방법 Download PDF

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KR102676455B1
KR102676455B1 KR1020217022001A KR20217022001A KR102676455B1 KR 102676455 B1 KR102676455 B1 KR 102676455B1 KR 1020217022001 A KR1020217022001 A KR 1020217022001A KR 20217022001 A KR20217022001 A KR 20217022001A KR 102676455 B1 KR102676455 B1 KR 102676455B1
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KR
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KR1020217022001A
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요시키 모리모토
나오키 히라가와
타이치로 미조구치
야스시 니시무라
Original Assignee
닛테츠 스테인레스 가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

연속 주조에 의해 제조한 슬라브를 1,000~1,300℃로 가열한 후 초벌 열연을 실시하는 초벌 열연 공정; 상기 초벌 열연 공정 후, 제조된 강띠에 대하여 마무리 열연을 실시하는 마무리 열연 공정; 및 상기 마무리 열연 공정 후 상기 강띠를 냉각하는 냉각 공정을 포함하며, 상기 마무리 열연 공정에서는 상기 마무리 열연의 압하율이 60% 이상이며, 상기 마무리 열연의 롤 지름이 300mm 이상이고, 상기 마무리 열연의 온도가 600~1,100℃이며, 상기 마무리 열연의 최종 패스 온도가 600~950℃이며, 상기 냉각 공정에서는 상기 강띠를, 상기 마무리 열연의 상기 최종 패스 온도가 750℃ 이상의 경우는 750℃ 이하까지, 냉각 속도 5℃/s 이상으로 냉각한다.

Description

오스테나이트계 스테인레스강 및 그 제조 방법
본 발명은 오스테나이트계 스테인레스강 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
스마트 폰으로 대표되는 휴대형 전자 기기는 소형 경량화나 의장성 향상의 요구가 높은 점에서, 그들에 이용되는 금속제의 외장 부재의 제조에서는, 복잡한 형상으로 가공하기 위하여 가혹한 냉간 단조를 실시한 후, 절삭 가공에 의해 성형하는 수법이 주로 이용되었다. 또한, 휴대형 전자 기기의 디자인에 따라서는, 절삭 가공 후에 경면 연마를 실시하는 경우도 있다. 여기서, 휴대형 전자 기기의 외장 부재는 기기에 내장되는 지자기 센서 등에 대한 악영향을 피하기 위해 비자성일 것이 요구될 뿐만 아니라, 고강도 또한 요구된다. 또한, 상기 전자 기기는 휴대형이기 때문에 옥외 환경에서 사용되는 경우도 많은 점에서, 외장 부재는 옥내에서의 사용을 전제로 하는 전자 기기용 부재에 비하여 높은 내식성도 요구된다.
상기 외장 부재의 제조에 이용되는 금속 재료로서, 예를 들면, 특허문헌 1에는 냉간 단조 및 절삭 가공을 실시하여 비자성 부재로 만들어진 비자성 오스테나이트계 스테인레스 강판(이하, 간단히 「스테인레스 강판」이라고 한다)이 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 제2018-109215호
특허문헌 1에 기재된 스테인레스 강판의 제조 방법은, 비자성, 고강도 부품을 제조하기에 좋은 방법이지만, 제조 공정이 복잡하여 비용이 드는 것, 제품 형상에 따라서는 제조한 스테인레스 강판을 이용할 수 없다는 문제점이 있다.
다음으로, 도 8에 소둔재에 냉간 압연을 실시한 경우, 또는 판 두께가 두꺼운 재료에 냉간 압연(조질 압연)을 실시한 경우, 표층에 변형이 집중되어 판 두께 방향의 경도 분포가 불균일해지는 예를 나타낸다. 구체적으로, 도 8에는 판 두께 8mm, 평균 단면 경도 300HV로 조정한 스테인레스 강판의 판 두께 방향의 경도 분포를 나타내고 있다. 일반적인 냉간 압연에서는 표층의 변형이 크고, 판 두께 중앙의 변형이 작기 때문에, 표층에서는 332HV의 경도를 나타내는 한편, 판 두께 중앙에서는 275HV밖에 나타내지 않았다. 즉, 특허문헌 1의 스테인레스 강판에서는, 판 두께를 일정 이상으로 두껍게 하면 판 두께 방향의 경도가 불균해진다는 문제점이 있다.
본 발명의 일 양태는 상기의 문제점을 감안한 것으로, 그 목적은, 두께가 일정 정도 이상임에도 불구하고 두께 방향의 단면 경도 분포의 불균일이 저감된 오스테나이트계 스테인레스강 및 그 제조 방법을 실현하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따른 오스테나이트계 스테인레스강은, C와 N을 합한 함유량이 질량%로 0.08% 이상이며, 두께 방향의 단면 경도 분포의 평균이 250HV 이상이며 변동폭이 30HV 이하이고, 두께가 3mm 이상인 구성이다.
상기 구성에 의하면, 두께가 3mm 이상임에도 불구하고, 두께 방향의 단면 경도 분포의 평균이 250HV 이상이며 변동폭이 30HV 이하이다. 이 때문에, 두께가 일정 정도 이상임에도 불구하고 두께 방향의 단면 경도 분포의 불균일이 저감된 오스테나이트계 스테인레스강을 제공할 수 있다.
[1] 본 발명의 일 양태에 따른 오스테나이트계 스테인레스강은, 상기 오스테나이트계 스테인레스강의 화학 조성이, 질량%로 C: 0.003~0.12%, Si: 2.00% 이하, Mn: 2.00% 이하, P: 0.04% 이하, S: 0.030% 이하, Ni: 6.0~15.0%, Cr: 16.0~22.0%, N: 0.005~0.20%, 잔여부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진다.
[2] 상기 화학 조성에 더하여, 질량%로 Mo: 0.01~3.00%, Cu: 0.01~3.50%, Al: 0.0080% 이하, O: 0.0040~0.0100%, V: 0.01~0.5%, B: 0.001~0.01%, Ti: 0.01~0.50% 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 [1]에 기재된 오스테나이트계 스테인레스강.
[3] 상기 화학 조성에 더하여, 질량%로 Co: 0.01~0.50%, Zr: 0.01~0.10%, Nb: 0.01~0.10%, Mg: 0.0005~0.0030%, Ca: 0.0003~0.0030%, Y: 0.01~0.20%, REM(희토류 금속): 0.01~0.10%, Sn: 0.001~0.500% 및 Sb: 0.001~0.500%, Pb: 0.01~0.10%, W: 0.01~0.50% 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 [1] 또는 [2]에 기재된 오스테나이트계 스테인레스강.
본 발명의 일 양태에 따른 오스테나이트계 스테인레스강은, 비투자율 μ가 1.1 이하인 것이 바람직하다. 상기 구성에 따르면, 두께가 일정 정도 이상임에도 불구하고, 두께 방향의 단면 경도 분포의 불균일이 저감된 비자성 오스테나이트계 스테인레스강을 제공할 수 있다.
[4] 본 발명의 일 양태에 따른 오스테나이스계 스테인레스강의 제조 방법은, 질량%로 C: 0.003~0.12%, Si: 2.00% 이하, Mn: 2.00% 이하, P: 0.04% 이하, S: 0.030% 이하, Ni: 6.0~15.0%, Cr: 16.0~22.0%, N: 0.005~0.20%를 함유하며, C와 N을 합한 함유량이 질량%로 0.08% 이상이며, 잔여부 Fe 및 불가피한 불순물로 구성된 화학 조성으로 이루어지는 연속 주조에 의해 제조한 슬라브를 1,000~1,300℃로 가열한 후 초벌 열연을 실시하는 초벌 열연 공정; 상기 초벌 열연 공정 후, 제조된 강띠에 대하여 마무리 열연을 실시하는 마무리 열연 공정; 및 상기 마무리 열연 공정 후, 상기 강띠를 냉각하는 냉각 공정을 포함하고, 상기 마무리 열연 공정에서는, 상기 마무리 열연의 압하율이 60% 이상이고, 상기 마무리 열연의 롤 지름이 300mm 이상이며, 상기 마무리 열연의 온도가 600~1,100℃이고, 상기 마무리 열연의 최종 패스 온도가 600~950℃이며, 상기 냉각 공정에서는 상기 강띠를 상기 마무리 열연의 상기 최종 패스 온도가 750℃ 이상인 경우는 750℃ 이하까지, 냉각 속도 5℃/s 이상으로 냉각하는 방법이다. 상기 구성에 따르면, 두께가 일정 정도 이상임에도 불구하고, 두께 방향의 단면 경도 분포의 불균일이 저감된 오스테나이트계 스테인레스강을 제공할 수 있는, 오스테나이트계 스테인레스 강의 제조 방법을 실현할 수 있다.
[5] 상기 슬라브가, 질량%로 Mo: 0.01~3.00%, Cu: 0.01~3.50%, Al: 0.0080% 이하, O: 0.0040~0.0100%, V: 0.01~0.5%, B: 0.001~0.01%, Ti: 0.01~0.50% 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 [4]에 기재된 오스테나이트계 스테인레스강의 제조 방법.
[6] 상기 슬라브가, 질량%로 Co: 0.01~0.50%, Zr: 0.01~0.10%, Nb: 0.01~0.10%, Mg: 0.0005~0.0030%, Ca: 0.0003~0.0030%, Y: 0.01~0.20%, REM(희토류 금속): 0.01~0.10%, Sn: 0.001~0.500% 및 Sb: 0.001~0.500%, Pb: 0.01~0.10%, W: 0.01~0.50% 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 [4] 또는 [6]에 기재된 오스테나이트계 스테인레스강의 제조 방법.
본 발명의 일 양태에 의하면, 두께가 일정 정도 이상임에도 불구하고 두께 방향의 단면 경도 분포의 불균형이 저감된 오스테나이트계 스테인레스강을 제공할 수가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 오스테나이트계 스테인레스강의 제조 방법의 각 공정의 흐름을 나타내는 공정도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 오스테나이트계 스테인레스강의 두께 방향의 단면 경도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 3은 C＋N의 양과, 스테인레스강의 두께 방향의 단면 경도 분포의 평균과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 오스테나이트계 스테인레스강의 화학 성분에 대하여 본 발명의 실시예와 비교예의 비교 결과를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예의 오스테나이트계 스테인레스강의 물성 등을 나타내는 도면이다.
도 6은 비교예의 오스테나이트계 스테인레스강의 물성 등을 나타내는 도면이다.
도 7은 비교예의 오스테나이트계 스테인레스강의 물성 등을 나타내는 도면이다.
도 8은 종래의 오스테나이트계 스테인레스강의 두께 방향의 단면 경도 분포를 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 상세히 설명한다. 한편, 이하의 기재는 발명의 취지를 보다 잘 이해시키기 위한 것으로, 특별히 지정하지 않는 한, 본 발명을 한정하지 않는다.
[본 발명의 포인트 및 목적]
(i) 일정 정도 이상(3mm 이상)의 두께가 있음도 불구하고, 두께 방향의 단면 경도 분포의 불균형이 저감된 오스테나이트계 스테인레스강을 실현한 점, 및 (ii) 오스테나이트계 스테인레스강을 고온으로 하고, 대경 롤을 이용하여 크게 압하하고, 압하 후에 마무리 열연의 최종 패스 온도가 750℃ 이상인 경우는 750℃ 이하까지 냉각 속도 5℃/s 이상으로 냉각하면, 두께가 3mm 이상인 오스테나이트계 스테인레스강에서 두께 방향의 단면 경도 분포의 불균형을 저감시킬 수 있음을 발견한 점이 본 발명의 포인트이다. 한편, 본 명세서에 기재된 「오스테나이트계 스테인레스강」은, 오스테나이트계 스테인레스 강띠 및 오스테나이트계 스테인레스 강판을 모두 포함한다. 다시 말하면, 본 발명은 오스테나이트계 스테인레스 강띠 및 오스테나이트계 스테인레스 강판에 모두 적용 가능하다.
또한, 본 발명은, 예를 들면, 스마트 폰 등의 전자 기기의 구조 부재를 복잡한 단조 가공 없이, 절삭, 에칭, 방전 가공 등으로 제조가 가능한 오스테나이트계 스테인레스강 및 그 제조 방법을 실현하는 것을 목적으로 한다.
(두께 방향의 단면 경도 분포의 불균형이 저감됨에 따른 장점)
스마트 폰의 구조 부재로서 본 발명의 실시 형태에 따른 오스테나이트계 스테인레스강을 적용하는 경우, 연질 부분(예를 들면, 두께 방향의 중앙부)이 있으면 손상되기 쉽다. 따라서, 제품으로서의 가치가 낮아진다. 또한, 연질인 부분이라도 충분히 단단하게 함으로써 대응하는 것도 생각할 수 있지만, 반대로 필요 이상으로 단단한 부분이 생기면 절삭성이 저하된다.
[프로세스]
본 발명의 일 실시 형태에 따른 오스테나이트계 스테인레스강은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 제강, 초벌 열연, 마무리 열연 및 냉각의 각 공정을 행함으로써 제조할 수 있다. 보다 구체적으로는, 연속 주조에 의해 제조한 슬라브를 1,000~1,300℃로 가열한 후 초벌 열연을 실시하여, 두께 25mm의 초벌 바(강띠)로 만든다(초벌 열연 공정). 그 후, 600℃ 이상 1,100℃이하에서 상기 초벌 바에 대하여 마무리 열연을 실시한다(마무리 열연 공정). 마무리 열연 공정에서는, 마무리 열연의 압하율을 60% 이상, 마무리 열연의 롤 지름을 300mm 이상, 마무리 열연의 최종 패스 온도를 600~950℃로 한다. 마무리 열연 공정 후, 제조된 강띠를 마무리 열연의 최종 패스 온도가 750℃ 이상인 경우는 750℃ 이하까지, 냉각 속도 5℃/s 이상으로 냉각한다(냉각 공정). 이러한 조건을 만족함으로써 원하는 두께 방향의 단면 경도 분포 및 그 변동 범위의 스테인레스강을 얻을 수 있다.
또한, 얻어진 스테인레스강에 대하여, 필요에 따라 열연 공정에서 생성된 산화 스케일의 제거를 목적으로 산세정 처리를 실시할 수 있다. 일반적으로, 산세정 처리는 소둔 공정과 산세정 공정이 연결된 소둔 산세정 라인에서 실시된다. 산세정 처리를 실시할 때에는, 스테인레스강의 경도 저하가 발생하지 않는 온도 범위(구체적으로는, 900℃ 이하)에서 스테인레스강에 열을 가할 수 있다.
이상의 각 공정에 의하면, 두께가 3mm 이상임에도 불구하고, 두께 방향의 단면 경도 분포의 평균이 250HV 이상이며, 변동폭을 30HV 이하로 할 수 있다. 이 때문에, 두께 방향의 단면 경도 분포의 불균형이 저감된 오스테나이트계 스테인레스강을 제공할 수 있다.
(두께 방향의 단면 경도 분포)
두께 방향의 단면 경도 분포란, 압연 폭 방향에 수직인 단면에 대하여 두께 방향의 단면 경도 변동을 알 수 있도록 하중 1kg로 빅커스 경도를 복수 지점 측정한 것이다. 예를 들면, 두께 8mm, 두께 방향의 평균 단면 경도를 300HV로 조정한 실시예 A3(도 4 참조)의 스테인레스강은, 도 2에 나타낸 바와 같이 두께 방향의 단면 경도 분포는 294~308HV의 범위이며, 종래 기술에 비해 두께 방향의 단면 경도 분포의 격차가 저감되어 있는 것을 알 수 있다. 도 2는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 오스테나이트계 스테인레스강의 두께 방향에 대한 단면 경도의 분포를 나타내는 그래프이다.
(C＋N)
C, N은 오스테나이트상의 고용 강화 및 가공 경화에 유효하게 작용하기 때문에 일정량이 필요하다. 여러가지 검토 결과, 안정적으로 250HV 이상의 경도를 얻기 위해서는 C＋N 양을 0.08% 이상으로 조정할 필요가 있음을 발견하였다(도 3 참조). 한편, 도 3은 C＋N의 양과 오스테나이트계 스테인레스강의 평균 단면 경도의 관계를 나타내는 그래프이다. 또한, C＋N 양은 C와 N을 합한 함유량이다. 또한, C＋N 양에는 C가 0% 또는 N이 0%인 경우가 포함된다.
도 3에, 마무리 열연의 최종 패스 온도 870℃에서 압연을 실시하고, 750℃ 이하까지 냉각 속도 40℃/s로 냉각하여 권취한 실시예 A1~A4, 비교예 B1, B2의 평균 단면 경도에 대해서 플롯한 그래프를 나타낸다(실시예 A1~A4 및 비교예 B1, B2의 각 강의 화학 조성에 대해서는 도 4 참조). C＋N 양이 0.08% 이상인 A1~A4는 평균 단면 경도가 250HV 이상이었지만, C＋N 양이 0.08 미만인 B1, B2 강의 평균 단면 경도는 250HV 미만이었다.
(비투자율)
오스테나이트계 스테인레스강을 특징짓는데 있어서, 일반적으로 비투자율 μ은 1.1 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.05 이하인, 본 발명의 실시 형태에 따른 제조 방법에서는 600℃ 이상으로 압연하기 때문에 가공 유기 마르텐사이트는 생성되지 않지만, δ페라이트가 잔존하면 비투자율이 높아진다.
상기와 같이 화학 조성이 조정된 오스테나이트계 스테인레스강은 통상의 강판 제조 공정이나, 그 후의 냉간 단조 공정에서 가공 유기 마르텐사이트상이 생성되지 않기 때문에, 가공 유기 마르텐사이트상에 기인하는 자성화는 회피된다. 단, 용융 제조시 고온에서 δ페라이트상이 생성되는 경우가 있어, 이것이 잔존하면 투자율 1.010 이하의 비자성을 얻을 수 없다. 또한, 제품중에 δ페라이트상이 다른 상으로서 혼재되어 있으면, 경면 연마품의 외관을 해칠 수 있다. 따라서, 냉간 단조에 제공하는 소재인 강판의 단계에서 δ페라이트상이 소실되어 있어야 한다. δ페라이트상은 강자성이기 때문에, 그 존재 유무는 투자율에 의해 평가한다.
(목표 특성)
오스테나이트계 스테인레스강의 두께 방향의 단면 경도 분포의 평균은 250HV 이상(SUS304CSP-1/2H 규격)을 목표로 하였다. 또한, 오스테나이트계 스테인레스강의 두께는, 예를 들면, TOKUSHU KINZOKU EXCEL CO., LTD.사의 SUS301-CSP의 두께의 범위가 2.5mm 이하 정도이기 때문에, 3mm 이상을 목표로 하였다.
(압하율)
마무리 열연의 압하율은 60% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 도 6의 조건 No. D01~D06에 나타낸 바와 같이, 마무리 열연의 압하율(총 압연율)이 60%를 밑도는 경우, 압연 변형이 충분히 부여되지 않아 목표하는 평균 단면 경도를 얻을 수 없다. 한편, 압연 롤의 입구의 두께를 h1, 출구의 두께를 h2라고 할 때, 압하율=(h1-h2)/h1의 관계식이 성립한다.
(롤 지름)
마무리 열연의 롤 지름은 300mm 이상으로 하는 것이 바람직하다. 도 6의 조건 No. F01~F19에 나타낸 바와 같이 롤 지름이 작은 경우에는 두께 방향의 중심까지 압연 변형을 부여하지 못하고, 모든 압연 온도에서 단면 경도의 변동 범위가 커진다. 한편, 롤 지름은 압연 롤의 회전축에 수직인 단면의 직경이다.
(마무리 열연의 온도 및 마무리 열연의 최종 패스 온도)
마무리 열연의 온도는 600~1,100℃로 하는 것이 바람직하다. 또한, 마무리 열연의 최종 패스 온도(최종 패스 압연 온도)는 600~950℃로 하는 것이 바람직하다. 마무리 열연의 온도 및 최종 패스 압연 온도가 600℃을 밑도는 경우, 롤 지름이 커도 판 표층에 부여되는 변형량이 두께 방향의 중심에 비해 커져, 단면 경도의 변동폭이 커진다. 한편, 마무리 열연의 온도가 1,100℃을 웃도는 경우, 압연 변형이 재결정 구동력이 되어 압연 직후에 재결정이 생겨, 원하는 단면 경도 분포를 얻을 수 없으며, 온도가 너무 높아 최종 패스 압연 온도를 950℃ 이하로 조정하기 어려워진다. 또한, 최종 패스 압연 온도가 950℃을 넘는 경우, 압연 변형이 재결정 구동력이 되어 압연 직후에 재결정이 생겨, 원하는 단면 경도 분포를 얻을 수 없다.
(냉각 공정)
상기의 마무리 열연 공정 후, 마무리 열연을 실시한 강띠를 마무리 열연의 최종 패스 온도가 750℃ 이상인 경우는 750℃ 이하까지 냉각 속도 5℃/s 이상으로 냉각하는 냉각 공정을 가지는 것이 바람직하다. 마무리 열연에서 재료중에 축적되는 압연 변형은, 스테인레스강이 고온인 상태로 유지되면 마무리 열연 직후부터 감소한다. 압연 변형의 감소를 저감시키기 위해서는, 압연 변형의 감소가 일어나지 않는 온도 영역까지 신속하게 냉각하는 것이 바람직하다.
도 5에 본 발명의 실시예의 오스테나이트계 스테인레스강의 물성 등을 나타낸다. 또한, 도 6 및 도 7에 비교예의 오스테나이트계 스테인레스강의 물성 등을 나타낸다. 한편, 도 5, 도 6 및 도 7에서의 압연 온도는 압연을 행할 때의 강판의 온도이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기의 제조 방법의 조건을 만족하는 No. C01~C25의 제조 방법으로 제조된 오스테나이트계 스테인레스강은, 두께 방향의 단면 경도 분포의 평균이 250HV 이상이며, 단면 경도 분포의 변동폭이 30HV 이하였다. 한편, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 제조 방법의 조건을 만족하지 않는(구체적으로는, 판 두께, 롤 지름, C＋N 양 및 냉각 속도 중 적어도 하나가 상기의 제조 방법의 조건을 만족하지 않음.) No. D01~H06의 제조 방법으로 제조된 오스테나이트계 스테인레스강은, 두께 방향의 단면 경도 분포의 평균이 250HV 미만 및/또는 변동폭이 30HV보다 컸다.
(강의 화학 조성)
본 발명의 일 실시 형태에 따른 오스테나이트계 스테인레스강의 화학 조성은, 질량%로 C: 0.003~0.12%, Si: 2.00% 이하, Mn: 2.00% 이하, P: 0.04% 이하, S: 0.030% 이하, Ni: 6.0~15.0%, Cr: 16.0~22.0%, N: 0.005~0.20%, 잔여부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어진다. 이하, 강 조성에서의 「%」는 특별히 언급하지 않는 한 질량%를 의미한다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 오스테나이트계 스테인레스강에서는, 상기 화학 조성에 더하여 질량%로 Mo: 0.01~3.00%, Cu: 0.01~3.50%, Al: 0.0080% 이하, O: 0.0040~0.0100%, V: 0.01~0.5%, B: 0.001~0.01%, Ti: 0.01~0.50%의 1종 또는 2종 이상을 더 함유할 수 있다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 오스테나이트계 스테인레스강에서는 임의 성분으로서, 질량%로 Co: 0.01~0.50%, Zr: 0.01~0.10%, Nb: 0.01~0.10%, Mg: 0.0005~0.0030%, Ca: 0.0003~0.0030%, Y: 0.01~0.20%, REM(희토류 금속): 0.01~0.10%, Sn: 0.001~0.500% 및 Sb: 0.001~0.500%, Pb: 0.01~0.10%, W: 0.01~0.50% 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 더 함유할 수 있다.
C는 침입형 원소이며 가공 경화 및 변형 시효에 의해 고강도화에 기여한다. 또한, 오스테나이트상을 안정화시키는 원소이며, 비자성의 유지에 유효하다. 본 발명에서는 0.003% 이상의 C 함유량을 확보한다. 단, 과도한 C의 함유는 강을 경질화시키고 냉간 단조성을 저하시키는 요인이 된다. C 함유량은 0.012% 이하로 제한된다.
Si는 제강 과정에서 강의 탈산제로서 이용되는 원소이다. Si는 변형 제거 열처리에서 시효 경화성을 향상시키는 작용을 갖는다. 한편, Si는 고용 강화 작용이 크며, 적층 결함 에너지를 저하시켜 가공 경화를 크게 하는 작용을 가지므로, 과도한 Si 함유는 냉간 단조성을 저하시키는 요인이 된다. 그 때문에 Si 함유량은 2.0% 이하로 제한된다.
Mn은 MnO로서 산화물계 개재물을 구성하는 원소이다. 또한, Mn은 고용 강화 작용이 작으며, 오스테나이트 생성 원소로 가공 유기 마르텐사이트 변태를 억제하는 작용을 가지므로, 냉간 단조성의 확보와 비자성의 유지에는 유효한 원소이다. 단, 과잉의 Mn 함유량은 내식성 저하의 요인이 된다. Mn 함유량은 2.00% 이하로 제한된다.
P는 내식성을 저하시키는 원소이며, 과도한 P 저감은 제강 부하를 증대시키는 요인이 되기 때문에, 0.040% 이하로 할 필요가 있다.
S는 MnS를 형성하여 내식성을 열화시키는 요인이 되며, 과도한 탈황은 제강 부하를 증대시키는 요인이 되므로, 0.030% 이하로 제한된다.
Cr은 내식성을 향상시키는 원소이다. 휴대형 전자 기기의 외장 부재의 적절한 내식성을 확보하기 위해서, 본 발명에서는 Cr 함유량이 16.0% 이상인 강을 대상으로 한다. 단, 다량의 Cr 함유는 냉간 단조성을 저하시키는 요인이 된다. Cr 함유량의 상한은 22.0%로 제한된다.
N은 C와 마찬가지로 침입형 원소이며 가공 경화 및 변형 시효에 의해 고강도화에 기여한다. 또한, 오스테나이트상을 안정화시키는 원소이며 비자성의 유지에 유효하다. 본 발명에서는 0.005% 이상의 N 함유량을 확보한다. 단, 과도한 N 함유는 강을 경질화시키고 냉간 단조성을 저하시키는 요인이 된다. N 함유량은 0.20% 이하로 제한된다.
Mo는 스테인레스강의 내식성 향상에 유효한 원소이다. 본 발명에서는, 상기의 Cr 함유량을 확보한 후 필요에 따라서 첨가되지만, 다량의 Mo 첨가는 비용이 증가하기 때문에 Mo를 함유하는 경우 Mo 함유량은 0.01~3.00%인 것이 바람직하다.
Cu는 오스테나이트상의 가공 경화를 억제하고, 냉간 단조성의 향상에 유효하다는 것이 알려져 있다. 또한, 냉간 단조 후에 행해지는 변형 제거 열처리의 가열 온도 영역에서 시효 경화를 초래하는 원소인 것으로 알려져 있다. 여러 가지 검토 결과, Cu를 함유하는 경우 Cu 함유량은 0.01~3.5%인 것이 바람직하다.
Al은 산소 친화력이 Si, Mn에 비해 높고, 0.0030% 이상의 Al 함유량이 되면 냉간 단조에서의 내부 균열의 기점이 되는 조대한 산화물계 개재물이 형성되기 쉽다. 또한, 과도하게 저알루미늄화하는 것은 비용이 증가하므로, 여러 가지 검토 결과, Al을 함유하는 경우 Al의 함유량은 0.0001~0.0080%인 것이 바람직하다.
O 함유량이 낮아지면, Mn, Si 등이 산화되기 어려워, 개재물의 Al2O3의 비율이 높아진다. 또한, O 함유량이 과도하게 높으면 입자 지름 5μm를 넘는 조대한 개재물이 형성되기 쉽기 때문에, 여러 가지 검토 결과, O를 함유하는 경우 O 함유량은 40ppm(0.0040%)~100ppm(0.0100%), 바람직하게는 80ppm 이하이다.
V는 냉간 단조 후에 행하는 변형 제거 열처리의 가열에서 시효 경화 능력을 높이는 작용이 있음이 확인되었다. 시효 경화 작용이 있으나, 다량의 V 함유는 비용의 증가로 연결된다. V를 함유하는 경우 V 함유량은 0.01~0.05%이다.
다량의 B 함유는 붕화물의 생성에 의한 가공성 저하를 초래하는 요인이 된다. 따라서, B를 함유하는 경우 B 함유량은 0.001~0.0100%, 바람직하게는 0.0050% 이하이다.
Ti는 탄질화물 형성 원소이며, C, N을 고정하며, 예민화에 기인하는 내식성의 저하를 억제한다. 상기 효과는 Ti를 0.01% 이상 함유하면 발휘된다. 따라서, Ti 함유량은 0.01% 이상으로 한다. 한편, Ti 함유량이 0.50%를 넘으면, Ti는 탄화물로서 불균일한 사이즈로 강 중에 불균일하게 국소적으로 존재하여 석출되고, 안정적인 재결정립의 성장을 저해함과 함께 매우 고가인 점에서, Ti 함유량의 상한을 0.50%로 한다.
Co는 내틈새 부식성을 향상시키는 효과가 있다. 한편, 과잉으로 Co를 함유하면, 강을 경질화하여 굽힘성에 악영향을 미친다. 그 때문에, Co를 함유하는 경우 Co 함유량은 0.01~0.50%, 바람직하게는 0.10% 이하이다.
Zr은 C 및 N과의 친화력의 높은 원소이며, 열간 압연시에 탄화물 또는 질화물로서 석출되며, 모상(mother phase) 중의 고용된 C 및 고용된 N을 저감시켜 가공성을 향상시키는 효과가 있다. 한편, Zr을 과잉 함유하면, 강을 경질화하여 굽힘성에 악영향을 미친다. 그 때문에, Zr을 함유하는 경우 Zr 함유량은 0.01~0.10%, 바람직하게는 0.05% 이하이다.
Nb는 C 및 N과의 친화력의 높은 원소이며, 열간 압연시에 탄화물 또는 질화물로서 석출되며, 모상 중의 고용된 C 및 고용된 N을 저감시켜, 가공성을 향상시키는 효과가 있다. 한편, Nb를 과잉 함유하면, 강을 경질화하여 굽힘성에 악영향을 미친다. 그 때문에, Nb를 함유하는 경우 Nb 함유량은 0.01~0.10%, 바람직하게는 0.05% 이하이다.
Mg는 용융강 중에서 Al과 함께 Mg 산화물을 형성하여 탈산제로서 작용한다. 한편, Mg를 과잉 함유하면 강의 인성이 저하되어 제조성이 저하된다. 그 때문에, Mg를 함유하는 경우 Mg 함유량은 0.0005~0.0030%, 바람직하게는 0.0020% 이하이다.
Ca는 열간 가공성을 향상시키는 원소이다. 한편, Ca를 과잉 함유하면 강의 인성이 저하되어 제조성이 저하됨과 함께, CaS의 석출에 의해 내식성이 저하된다. 그 때문에, Ca를 함유하는 경우 Ca 함유량은 0.0003~0.0030%, 바람직하게는 0.0020% 이하이다.
Y는 용융강의 점도를 감소시켜 청정도를 향상시키는 원소이다. 한편, Y를 과잉 함유하면 그 효과는 포화되며, 가공성이 저하된다. 그 때문에, Y를 함유하는 경우 Y 함유량은 0.01~0.20%, 바람직하게는 0. 10% 이하이다.
REM(희토류 금속: La, Ce, Nd 등의 원자 번호 57~71의 원소)는 내고온 산화성을 향상시키는 원소이다. 한편, REM을 과잉 함유하면 그 효과는 포화되며, 열간 압연시 표면 결함이 생겨 제조성이 저하된다. 그 때문에, REM을 함유하는 경우 REM 함유량은 0.01~0.10%, 바람직하게는 0.05% 이하이다.
Sn은, 압연시 변형띠 생성 촉진에 따른 가공성의 향상에 효과적이다. 한편, Sn을 과잉 함유하면 그 효과는 포화되며, 가공성이 저하된다. 그 때문에, Sn을 함유하는 경우 Sn 함유량은 0.001~0.500%, 바람직하게는 0.200% 이하이다.
Sb는 압연시 변형띠 생성 촉진에 의한 가공성의 향상에 효과적이다. 한편, Sb를 과잉 함유하면 그 효과는 포화되며, 가공성이 저하된다. 그 때문에, Sb를 함유하는 경우 Sb 함유량은 0.001~0.500%, 바람직하게는 0.200% 이하이다.
Pb는 입계의 융점을 낮춤과 함께 입계의 결합력을 저하시켜, 입계 용융에 기초하는 액화 균열 등 열간 가공성의 열화를 초래할 염려가 있기 때문에, 0.10% 이하로 한다.
W는 실온에서 연성을 해치지 않고, 고온 강도를 향상시키는 작용을 갖는다. 그러나, 과잉 첨가는 조대한 공정(共晶) 탄화물을 생성하며, 연성의 저하를 일으키므로 0. 50% 이하로 한다.
〔부기 사항〕
본 발명은 상술한 각 실시 형태에 한정되지 않으며, 청구항에 나타낸 범위에서 다양한 변경이 가능하며, 다른 실시 형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적절히 조합하여 얻어지는 실시 형태 또한 본 발명의 기술적 범위에 포함된다. 또한, 각 실시 형태에 각각 개시된 기술적 수단을 조합함으로써 새로운 기술적 특징을 형성할 수 있다.
본 발명은, 예를 들면, 스마트 폰 등의 전자 기기의 구조 부재, 스틸 벨트, 프레스 플레이트 등, 비교적 두께가 두꺼운 고강도 스테인레스강이 필요한 용도에 적합한, 오스테나이트계 스테인레스 강띠 등에 이용할 수 있다.

Claims (8)

  1. C와 N을 합한 함유량이 질량%로 0.08% 이상이며,
    두께 방향의 단면 경도 분포의 평균이 250HV 이상이며 변동폭이 30HV 이하이고,
    두께가 3mm 이상인 오스테나이트계 스테인레스강으로서,
    상기 오스테나이트계 스테인레스강의 화학 조성은, 질량%로 C: 0.003~0.12%, Si: 2.00% 이하, Mn: 2.00% 이하, P: 0.04% 이하, S: 0.030% 이하, Ni: 6.0~15.0%, Cr: 16.0~22.0%, N: 0.005~0.20%, 잔여부 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인레스강.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학 조성에 더하여, 질량%로 Mo: 0.01~3.00%, Cu: 0.01~3.50%, Al: 0.0080% 이하, O: 0.0040~0.0100%, V: 0.01~0.5%, B: 0.001~0.01%, Ti: 0.01~0.50% 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는, 오스테나이트계 스테인레스강.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 화학 조성에 더하여, 질량%로 Co: 0.01~0.50%, Zr: 0.01~0.10%, Nb: 0.01~0.10%, Mg: 0.0005~0.0030%, Ca: 0.0003~0.0030%, Y: 0.01~0.20%, REM(희토류 금속): 0.01~0.10%, Sn: 0.001~0.500% 및 Sb: 0.001~0.500%, Pb: 0.01~0.10%, W: 0.01~0.50% 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는, 오스테나이트계 스테인레스강.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    비투자율 μ가 1.1 이하인 것을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인레스강.
  6. 질량%로 C: 0.003~0.12%, Si: 2.00% 이하, Mn: 2.00% 이하, P: 0.04% 이하, S: 0.030% 이하, Ni: 6.0~15.0%, Cr: 16.0~22.0%, N: 0.005~0.20%를 함유하며, C와 N을 합한 함유량이 질량%로 0.08% 이상이며, 잔여부 Fe 및 불가피한 불순물로 구성된 화학 조성으로 이루어지는 연속 주조에 의해 제조한 슬라브를 1,000~1,300℃로 가열한 후 초벌 열연을 실시하는 초벌 열연 공정;
    상기 초벌 열연 공정 후, 제조된 강띠에 대하여 마무리 열연을 실시하는 마무리 열연 공정; 및
    상기 마무리 열연 공정 후, 상기 강띠를 냉각하는 냉각 공정을 포함하고,
    상기 마무리 열연 공정에서는,
    상기 마무리 열연의 압하율이 60% 이상이고,
    상기 마무리 열연의 롤 지름이 300mm 이상이며,
    상기 마무리 열연의 온도가 600~1,100℃이고,
    상기 마무리 열연의 최종 패스 온도가 600~950℃이며,
    상기 냉각 공정에서는 상기 강띠를, 상기 마무리 열연의 상기 최종 패스 온도가 750℃ 이상인 경우는 750℃ 이하까지, 냉각 속도 5℃/s 이상으로 냉각하여,
    두께 방향의 단면 경도 분포의 평균이 250HV 이상이며 변동폭이 30HV 이하이고, 두께가 3mm 이상인 오스테나이트계 스테인레스강을 제조하는 것을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인레스강의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 슬라브가, 질량%로 Mo: 0.01~3.00%, Cu: 0.01~3.50%, Al: 0.0080% 이하, O: 0.0040~0.0100%, V: 0.01~0.5%, B: 0.001~0.01%, Ti: 0.01~0.50% 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는, 오스테나이트계 스테인레스강의 제조 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 슬라브가, 질량%로 Co: 0.01~0.50%, Zr: 0.01~0.10%, Nb: 0.01~0.10%, Mg: 0.0005~0.0030%, Ca: 0.0003~0.0030%, Y: 0.01~0.20%, REM(희토류 금속): 0.01~0.10%, Sn: 0.001~0.500% 및 Sb: 0.001~0.500%, Pb: 0.01~0.10%, W: 0.01~0.50% 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는, 오스테나이트계 스테인레스강의 제조 방법.
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