JP2014051739A - 後熱処理を利用した2相ステンレス鋼の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】重量%で、C:0.05%以下、N:0.3〜0.5%、Cr:17.5〜18.5%、Mn:9.5〜10.5%、Si:0.01〜0.1%、及び残りは鉄と不可避な不純物からなる母合金を真空溶解炉で真空中で溶融し窒素含量を調節し、半製品鋼を製造する。前記半製品鋼を圧延し、前記の圧延された鋼を300〜450℃/secの速度で昇温し、1200〜1350℃でアニーリング処理し、30〜75℃/secの速度で冷却してオーステナイト40〜75vol%、及びフェライト25〜60vol%を含む2相組織を形成する2相ステンレス鋼の製造方法。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施例にかかる2相ステンレス鋼の製造方法を概略的に表す順序図である。
半製品鋼の製造段階(S110)では、ステンレス系合金組成を有する半製品鋼を製造する。
炭素(C)は、ステンレス鋼の機械的物性、高温強度の向上を助ける。前記炭素は、鋼全体重量の0.05重量%以下で含まれることが好ましい。炭素の含量が0.05重量%を超える場合、結晶粒界に炭化クロム(Cr23C6)析出によって腐食抵抗性を低下させる要因になる。
窒素(N)は、オーステナイト安定化元素であって、ニッケルを代替できる元素で、孔食抵抗性を大きく増加させ得る。前記窒素は、鋼全体重量の0.3重量%ないし0.5重量%で含まれることが好ましい。窒素の含量が0.3重量%未満だとその添加効果が十分でない。逆に、窒素の含量が0.5重量%を超えると、常圧下での製鋼時に窒素含量調節に困難がある。
クロム(Cr)は、鋼表面にクロム酸化層を生成して耐食性の向上を助ける。
前記クロムは、鋼全体重量の17.5重量%ないし18.5重量%で含まれることが好ましい。クロムの含量が17.5重量%未満だとその添加効果が十分でない。逆に、クロムの含量が18.5重量%を超えると、フェライト安定性が増加することにより2相組織制御時に困難がある。
マンガン(Mn)は、オーステナイトを安定化させ、窒素固溶度を増加させるのに有効な元素である。前記マンガンは、鋼全体重量の9.5重量%ないし10.5重量%で含まれることが好ましい。マンガンの含量が9.5重量%未満の場合、本発明においてニッケルが添加されないことを考慮すると、オーステナイト安定性の確保が困難になり得る。逆に、マンガンの含量が10.5重量%を超えると、オーステナイト安定性が増加することにより、2相組織制御時に困難があり、腐食抵抗性が減少する。
シリコン(Si)は、フェライト形成元素であり、また脱酸剤として作用する。前記シリコンは、鋼全体重量の0.01重量%ないし0.1重量%で含まれることが好ましい。シリコンの含量が0.01重量%未満だとその添加効果が十分でない。逆に、シリコンが0.1重量%を超えて過剰添加されると、鋼の靭性を低下させるという問題点がある。
圧延は、前記半製品鋼をオーステナイト単相域で再加熱して均質化する段階と、前記の再加熱された半製品鋼を約900℃ないし1000℃で熱間圧延する段階を含み得る。熱間圧延以降は、室温までクエンチング(quenching)する過程を行うことができる。
このとき、熱処理は昇温段階、アニーリング段階及び冷却段階を含み得る。
このようなアニーリング条件下で、オーステナイト40vol%ないし75vol%及びフェライト25vol%ないし60vol%を含む2相組織を形成できる。これは図2を参照するとより明確に理解できる。
以下、本発明の好ましい実施例を通じて本発明の構成及び作用をより詳しく説明する。但し、これは本発明の好ましい例示として提示するものであり、如何なる意味でもこれによって本発明が制限されると解釈してはならない。ここに記載していない内容は、本技術分野の熟練者であれば技術的に類推できるもののため、その説明は省略する。
表1に記載した組成及び残りの鉄からなる鋼試片1ないし5を製造した。
鋼試片1ないし5に対して、ASTM試験片による引張試験を行い、その結果を表3に示した。
図3及び図4は、比較例に該当する鋼試片1(図3)、及び鋼試片2(図4)の微細組織写真である。図5ないし図7は、実施例に該当する鋼試片3(図5)、鋼試片4(図6)及び鋼試片5(図7)の微細組織写真である。
S120:圧延段階
S130:後熱処理段階
Claims (12)
- ステンレス系合金組成を有する半製品鋼を製造すること;
前記半製品鋼を圧延すること;及び
前記の圧延された鋼を熱処理してオーステナイト及びフェライト分率を調節すること;を含むことを特徴とする2相ステンレス鋼の製造方法。 - 前記半製品鋼は、
重量%で、炭素(C):0.05%以下、窒素(N):0.3%ないし0.5%、クロム(Cr):17.5%ないし18.5%、マンガン(Mn):9.5%ないし10.5%、シリコン(Si):0.01%ないし0.1%、及び残りは鉄(Fe)と不可避な不純物からなることを特徴とする請求項1に記載の2相ステンレス鋼の製造方法。 - 前記熱処理は、昇温段階、アニーリング段階及び冷却段階を含み、
前記アニーリング段階は1200℃ないし1350℃で行われることを特徴とする請求項2に記載の2相ステンレス鋼の製造方法。 - 前記昇温段階は、
300℃/secないし450℃/secの速度で行われることを特徴とする請求項3に記載の2相ステンレス鋼の製造方法。 - 前記冷却段階は、
30℃/secないし75℃/secの速度で行われることを特徴とする請求項3に記載の2相ステンレス鋼の製造方法。 - 重量%で、炭素(C):0.05%以下、窒素(N):0.3%ないし0.5%、クロム(Cr):17.5%ないし18.5%、マンガン(Mn):9.5%ないし10.5%、シリコン(Si):0.01%ないし0.1%及び残りは鉄(Fe)と不可避な不純物からなる半製品鋼を製造すること;
前記半製品鋼を圧延すること;及び
前記の圧延された鋼を熱処理してオーステナイト40vol%ないし75vol%及びフェライト25vol%ないし60vol%を含む2相組織を形成すること;を含むこと を特徴とする2相ステンレス鋼の製造方法。 - 前記熱処理は、昇温段階、アニーリング段階及び冷却段階を含み、
前記アニーリング段階は1200℃ないし1350℃で行われることを特徴とする請求項6に記載の2相ステンレス鋼の製造方法。 - 前記昇温段階は、
300℃/secないし450℃/secの速度で行われることを特徴とする請求項7に記載の2相ステンレス鋼の製造方法。 - 前記冷却段階は、
30℃/secないし75℃/secの速度で行われることを特徴とする請求項7に記載の2相ステンレス鋼の製造方法。 - 前記半製品鋼は、
真空溶解方式で製造されることを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載の2相ステンレス鋼の製造方法。 - 前記真空溶解は、
母合金を真空溶解炉に装入することと、
前記真空溶解炉内部を真空に維持することと、
前記母合金を溶融して溶融合金を形成することと、
前記溶融合金の窒素含量を調節することと、
前記溶融合金を攪拌することと、
前記溶融合金から半製品鋼を形成することを含むことを特徴とする請求項10に記載の2相ステンレス鋼の製造方法。 - 前記圧延は、
前記半製品鋼を再加熱することと、
前記の再加熱された半製品鋼を熱間圧延することを含むことを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載の2相ステンレス鋼の製造方法。
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