KR101959149B1

KR101959149B1 - 내 배기 가스 응축수 부식성과 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101959149B1
Application number: KR1020177005854A
Authority: KR
Inventors: 마사토시 아베; 주니치 하마다; 노부히코 히라이데; 노리히로 간노; 시게오 후쿠모토; 시게루 가네코; 아츠타카 하야시
Original assignee: 닛폰 스틸 앤드 스미킨 스테인레스 스틸 코포레이션
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2019-03-15
Also published as: JP6159775B2; US10752973B2; CN106715741A; JP2016089272A; KR20170037663A; KR20190010747A; CN106715741B; US20190226047A1; KR102037643B1; US20170275723A1; MX2017002911A

Abstract

이 페라이트계 스테인리스 강은, 질량％로, C: 0.001∼0.030％, Si: 0.01∼1.00％, Mn: 0.01∼2.00％, P: 0.050％ 이하, S: 0.0100％ 이하, Cr: 11.0∼30.0％, Mo: 0.01∼3.00％, Ti: 0.001∼0.050％, Al: 0.001∼0.030％, Nb: 0.010∼1.000％, 및 N: 0.050％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 또한 Al, Ti 및 Si의 양(질량％)이, Al/Ti≥8.4Si－0.78을 만족시킨다.

Description

내 배기 가스 응축수 부식성과 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강 및 그 제조 방법 {FERRITE-BASED STAINLESS STEEL WITH HIGH RESISTANCE TO CORROSIVENESS CAUSED BY EXHAUST GAS AND CONDENSATION AND HIGH BRAZING PROPERTIES AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}

본 발명은, 배기 가스 응축수 환경에서 사용되는 페라이트계 스테인리스 강 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 배기 가스 응축수의 환경에 노출되는 부재의 예로서는, 자동차 머플러나 배열 회수기, EGR(Exhaust Gas Recirculation) 쿨러 등의 배기 가스 재순환 장치가 있다.

본원은, 2014년 10월 31일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2014－222201호 및 2015년 10월 27일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2015－210741호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

최근, 자동차 분야에 있어서는, 배기 가스에 포함되는 각 성분이 대기 오염·환경 오염의 원인이 되므로, 규제 강화가 진행되고 있다. 그로 인해 자동차의 CO₂배출량의 삭감, 연비 개선을 목적으로 하여, 고효율 연소, 아이들링 스톱 등에 의한 엔진 효율의 향상, 재료 치환에 의한 경량화뿐만 아니라, 하이브리드차(HEV)나 바이오 연료차, 수소/연료 전지차(FCV), 전기 자동차(EV) 등의 에너지 다양화에 의한 개선이 필요해지고 있다.

그 중에서, 하이브리드차를 주체로 배기열을 회수하는 열교환기, 이른바 배열 회수기를 설치하여 연비 향상을 도모하는 대처도 이루어지고 있다. 배열 회수기에서는, 배기 가스 열을 열교환에 의해 냉각수에 전달하고, 열에너지를 회수, 재이용하여 냉각수의 온도를 상승시킨다. 이에 의해, 차실 내의 난방 성능을 향상시킴과 함께 엔진의 난기 시간을 단축하여 연비 성능을 향상시킨다. 배열 회수기는, 배기열 재순환 시스템이라고도 불린다.

또한, 배기가스를 재순환시키는 배기 가스 재순환 장치를 설치하는 대처도 이루어져 있다. 배기 가스 재순환 장치에는, 예를 들어 EGR 쿨러가 있다. EGR 쿨러에서는, 엔진의 배기 가스를 엔진 냉각수나 공기에 의해 냉각시키고, 이어서 냉각된 배기 가스를 흡기측으로 복귀시켜 재연소시킨다. 이에 의해, 연소 온도를 낮추어, 유해 가스인 NO_x를 저하시킨다.

이러한 배열 회수기나 EGR 쿨러의 열교환부에는, 양호한 열효율이 요구되어, 열전도율이 양호한 동시에, 배기 가스와 접하기 때문에 배기 가스 응축수에 대해 우수한 내식성이 요구된다. 특히 이들 부품에는, 엔진 냉각수가 흐르기 때문에, 부식에 의한 천공이 발생한 경우에는 중대 사고로 이어질 위험이 있다. 또한 사용되는 재료는, 열교환 효율을 높이기 위해 판 두께가 얇다. 이로 인해, 배기계 하류 부재보다 우수한 내식성을 갖는 재료가 요구된다.

종래, 머플러를 주체로 한 배기계 하류 부재 중에서, 특히 내식성이 요구되는 부위에는, SUS430LX, SUS436J1L, SUS436L과 같은, 17％ 이상의 Cr을 포함하는 페라이트계 스테인리스 강이 사용되고 있다. 배열 회수기나 EGR 쿨러의 재료에는, 이들 페라이트계 스테인리스 강과 동등 이상의 내식성이 요구된다.

또한 EGR 쿨러는, 브레이징 접합에 의해 조립되는 것이 일반적이며, 사용되는 부품에는 높은 브레이징성이 요구된다. 여기서, 브레이징성을 향상시키기 위해서는, 표면의 습윤성이 중요하다. Ti는, Fe, Cr보다 산화되기 쉬워, 습윤성이 낮은 산화 피막을 표면에 형성한다. 이로 인해, Ti의 함유량을 낮게 하는 것이 바람직하다. 또한, Ti와 마찬가지로, Al은, 습윤성이 낮은 산화 피막을 표면에 형성한다. 최근에는 Ti뿐만 아니라, Al의 함유량이 낮은 강종의 요구가 있다. 또한 강판의 표면 조도도 습윤성에 크게 영향을 미치므로, 제조 조건을 제어함으로써 표면 성상을 제어하는 것도 매우 중요하다.

또한, 브레이징 열처리의 온도는, 높은 경우에 약 1200℃가 되고, 이러한 고온 환경에서는, 스테인리스 강의 결정립이 성장·조대화된다. 결정립의 조대화는, 열 피로 등의 기계적 특성에 영향을 미치므로, 브레이징 열처리가 실시되는 스테인리스 강에는, 고온에서도 결정립이 조대화되기 어려운 특성이 요구된다.

이와 같이 EGR 쿨러에 사용되는 강종에는, 높은 내식성과 양호한 브레이징성이 요구된다.

특허문헌 1에는, 머플러 구성 부재나, 용접부를 형성하는 온수 기기 부재로서 사용되고, 우수한 내식성을 갖는 저렴한 페라이트계 스테인리스 강재가 개시되어 있다. 이 페라이트계 스테인리스 강재는, C: 0.025％ 이하, Si: 2％ 이하, Mn: 1％ 이하, P: 0.045％ 이하, S: 0.01％ 이하, Cr: 16∼25％, Al: 0.04％ 미만, 및 N: 0.025％ 이하를 함유하고, Ni: 1％ 이하, Cu: 1％ 이하, Mo: 1％ 미만, Nb: 0.5％ 이하, Ti: 0.4％ 이하, 및 V: 0.5％ 이하로부터 선택되는 1종 이상을 더 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 표면에는, XPS(X선 광전자 분광 분석)에 의해 측정되는 최표층의 조성이, 산소를 포함하는 원자 비율로 Si와 Cr의 합계: 15∼40원자％, Fe: 5원자％ 이하인 산화 피막을 갖는다.

특허문헌 2에는, Ni 브레이징이나 Cu 브레이징과 같이, 고온도이며 낮은 산소 분압의 분위기에서 브레이징되는 경우에 있어서, 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강이 개시되어 있다. 이 페라이트계 스테인리스 강은, C: 0.03％ 이하, N: 0.05％ 이하, C＋N: 0.015％ 이상, Si: 0.02∼1.5％, Mn: 0.02∼2％, Cr: 10∼22％, Nb: 0.03∼1％, 및 Al: 0.5％ 이하를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어진다. 또한, 식: Ti－3N≤0.03 및 식: 10(Ti－3N)＋Al≤0.5를 만족시키는 양의 Ti를 포함하거나, 혹은 Fe의 일부 대신에, Mo: 3％ 이하, Ni: 3％ 이하, Cu: 3％ 이하, V: 3％ 이하, W: 5％ 이하, Ca: 0.002％ 이하, Mg: 0.002％ 이하, 및 B: 0.005％ 이하 중 어느 1종 이상을 더 포함한다.

특허문헌 3에는, 고온 강도나 내 스케일 박리성, 성형성, 배기 가스 응결수에 대한 내식성, 염해 환경에 대한 내식성 등의 자동차 배기계 부재로서의 본래의 기능을 손상시키는 일 없이, 또한 초기 녹에 대한 저항성을 가급적 저비용으로 만족시킨 자동차 배기계 부재용 페라이트계 스테인리스 강이 개시되어 있다. 이 페라이트계 스테인리스 강은, 질량％로, C: ≤0.0100％, Si: 0.05∼0.80％, Mn: ≤0.8％, P: ≤0.050％, S: ≤0.0030％, Cr: 11.5∼13.5％, Ti: 0.05∼0.50％, Al: ≤0.100％, 및 N: ≤0.02％를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 임의의 단면 1㎟당 Ca를 포함하는 개재물의 개수가 10개 미만, 바람직하게는 또한, Ti계 황화물과 Mn계 황화물의 총 수에 대한 Mn계 황화물의 개수 비율이 50％ 이하이다.

특허문헌 4에는, 내 국부 부식성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강이 개시되어 있다. 이 페라이트계 스테인리스 강은, 질량％로, C: 0.030％ 이하, N: 0.030％ 이하, Si: 0.30％ 이하, Mn: 0.30％ 이하, P: 0.040％ 이하, S: 0.020％ 이하, Cr: 16∼26％, Al: 0.015∼0.5％, Ti: 0.05∼0.50％, Nb: 0.05∼0.50％, 및 Mo: 0.5∼3.0％를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다. Si의 함유율에 대한 Al의 함유율의 비를 Al/Si로 할 때, 하기의 식(1)을 만족시킨다.

특허문헌 5에는, 내식성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강이 개시되어 있다. 이 페라이트계 스테인리스 강은, 질량％로, C: 0.030％ 이하, N: 0.030％ 이하, Si: 0.01∼0.50％, Mn: 1.5％ 이하, P: 0.04％ 이하, S: 0.01％ 이하, Cr: 12∼25％, Nb: 0.01∼1.0％, V: 0.010∼0.50％, Ti: 0.60％ 이하, 및 Al: 0.80％ 이하를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어진다. 하기 식(A)를 만족시키고, 또한 표면의 산술 평균 조도(Ra)가 0.35∼5.0㎛인 연마 마크를 갖고, 표면의 색차 L*값이 70 이상인 값을 취한다.

그러나, 특허문헌 1∼특허문헌 5에 개시된 발명은, 배기 가스 응축수에 대한 내식성과 브레이징성을 동시에 만족시킬 수 있는 것은 아니었다.

일본 특허 공개 제2009－197293호 공보 일본 특허 공개 제2009－174046호 공보 일본 특허 공개 제2004－323907호 공보 일본 특허 공개 제2010－248625호 공보 일본 특허 공개 제2015－145531호 공보

본 발명은, 자동차 머플러, 배열 회수기 또는 EGR 쿨러 등에 사용되는 환경에 있어서, 우수한 내 배기 가스 응축수 부식성(배기 가스 응축수에 대한 내식성)과 브레이징성을 갖는 페라이트계 스테인리스 강 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하는 것을 목적으로 한 본 발명의 요지는, 이하와 같다.

(1) 질량％로,

C: 0.001∼0.030％,

Si: 0.01∼1.00％,

Mn: 0.01∼2.00％,

P: 0.050％ 이하,

S: 0.0100％ 이하,

Cr: 11.0∼30.0％,

Mo: 0.01∼3.00％,

Ti: 0.001∼0.050％,

Al: 0.001∼0.030％,

Nb: 0.010∼1.000％, 및

N: 0.050％ 이하를 함유하고,

잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 또한 상기 Al양, Ti양 및 Si양(질량％)이, Al/Ti≥8.4Si－0.78을 만족시키는 것을 특징으로 하는, 내 배기 가스 응축수 부식성과 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강.

(2) 질량％로,

Ni: 0.01∼3.00％,

Cu: 0.050∼1.500％,

W: 0.010∼1.000％,

V: 0.010∼0.300％,

Sn: 0.005∼0.500％,

Sb: 0.0050∼0.5000％, 및

Mg: 0.0001∼0.0030％

중 어느 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는, (1)에 기재된 내 배기 가스 응축수 부식성과 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강.

(3) 질량％로,

B: 0.0002∼0.0030％,

Ca: 0.0002∼0.0100％,

Zr: 0.010∼0.300％,

Co: 0.010∼0.300％,

Ga: 0.0001∼0.0100％,

Ta: 0.0001∼0.0100％, 및

REM: 0.001∼0.200％

중 어느 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는, (1) 또는 (2)에 기재된 내 배기 가스 응축수 부식성과 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강.

(4) 압연 방향을 L 방향, 압연 방향에 대해 수직 방향을 C 방향, 압연 방향에 대해 45°기운 방향을 V 방향으로 하고, 각각의 방향에 있어서의 강 표면의 산술 평균 조도를 각각 Ra_L, Ra_C, Ra_V(단위: ㎛)로 하였을 때, (Ra_L＋Ra_C＋2Ra_V)/4≤0.50, 또한 |(Ra_L＋Ra_C－2Ra_V)/2|≤0.10을 만족시키는 것을 특징으로 하는, (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 내 배기 가스 응축수 부식성과 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강.

(5) 50㎩ 이하의 진공 분위기 중에서 1150℃로 10분간의 열처리의 전후에서의 결정 입도 번호(GSN)의 변화량이, 5.0 이하인 것을 특징으로 하는, (1) 내지 (4) 중 어느 한 항에 기재된 내 배기 가스 응축수 부식성과 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강.

(6) 배기 가스 응축수 환경에 노출되는 자동차 부품인 자동차 머플러, 배열 회수기, 또는 EGR 쿨러에 사용되는, (1) 내지 (5) 중 어느 한 항에 기재된 내 배기 가스 응축수 부식성과 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강.

(7) (1) 내지 (3) 중 어느 한 항에 기재된 화학 성분을 갖는 강을 냉간 압연하는 공정을 갖고, 상기 냉간 압연 공정에서는, 최종 패스에서, 롤 조도가 #60 이상인 롤을 사용하고, 최종 패스의 압하율을 15.0％ 이하로 하고, 최종 패스의 냉연 속도를 800m/min 이하로 하는 조건으로 압연하는 것을 특징으로 하는, 내 배기 가스 응축수 부식성과 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강의 제조 방법.

(8) 상기 냉간 압연 후의 강판을 어닐링하는 공정을 더 갖고, 상기 어닐링 공정은, 상기 강판을 650∼950℃에서 5.0s 이상 체류시키는 공정과, 상기 강판을 950∼1050℃에서 80.0s 이하로 체류시키는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, (7)에 기재된 내 배기 가스 응축수 부식성과 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강의 제조 방법.

본 발명에 따르면, 자동차 머플러, 배열 회수기 또는 EGR 쿨러 등의 배기 가스 응축수 환경에 노출되는 자동차 부품에 사용되는 경우에 있어서, 우수한 내 배기 가스 응축수 부식성과 브레이징성을 갖는 페라이트계 스테인리스 강을 제공할 수 있다.

도 1은 강판 중의 Si, Al, Ti 함유량과 응축수 부식 시험 결과의 관계를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명자들은, 브레이징성의 향상을 위해 다양한 농도까지 Al 함유량이나, Ti 함유량을 저감시킨 강을, 다양한 냉연 조건이나 냉연판의 어닐링 조건으로 제작하였다. 그리고 내식성, 브레이징성, 표면 조도 및 브레이징 열처리 전후의 결정 입도의 변화를 조사하였다. 그 결과, 브레이징성에 관해서는, 강 중의 Al 농도나 Ti 농도를 저하시킴으로써 향상된다. 그러나, 배기 가스 응축수에 대한 부식성의 향상에 관해서는, 단순히 강 중의 Al 농도나 Ti 농도를 저하시키는 방법으로는 효과가 발현되지 않는다. Al 농도, Ti 농도 및 Si 농도의 밸런스를 최적화함으로써 브레이징성이 향상되고, 또한 배기 가스 응축수에 대한 내식성이 향상된다고 하는 지견을 얻었다. 또한, 납의 확산에 미치는 기하학적인 표면 성상에 대해 상세하게 검토하였다. 그 결과, 압연 방향, 압연 방향에 대해 수직 방향 및 압연 방향에 대해 45°기운 방향의 표면 조도의 평균값이 작고, 또한 표면 조도의 차가 작은 경우에, 브레이징성이 한층 더 향상된다고 하는 지견을 얻었다. 또한, 냉연 판의 어닐링 조건을 제어하고, 강 중에서의 Fe₂Nb 등의 Laves상의 석출 상태를 제어함으로써, 브레이징 열처리 전후의 결정 입도의 변화가 작아진다고 하는 것을 알 수 있었다. 이하, 발명자들에 의한 검토 결과를 설명한다.

자동차 머플러, 배열 회수기 또는 EGR 쿨러 등의 배기 가스 재순환 장치는, 배기 가스 응축수의 환경에 노출되므로, 내식성, 특히 내 응축수 부식성이 요구된다. 본 연구자들은, 다양한 조성의 강판을 제작하여, 내 응축수 부식 시험을 행하였다. 그 결과를, 횡축을 강판 중의 Si 함유량으로 하고, 종축을 강판 중의 Al/Ti 함유량 비(모두 질량％)로 하여 도 1에 나타낸다. 여기서, 응축수 부식 시험의 판정 기준은, 후술하는 실시예에서 사용한 시험 조건에서, 공식의 성장이 현저해지는 것이 확인된 최대 공식 깊이인 100㎛를 경계값으로 하였다. 최대 공식 깊이가 100㎛ 이상인 강종을 C(bad)로 평가하여, 도 1 중에 부호 「×」로 플롯하였다. 최대 공식 깊이가 100㎛ 미만인 강종을 B(good)로 평가하여, 도 1 중에 부호 「○」로 플롯하였다. 도 1 중의 실선은, Al/Ti＝8.4Si－0.78을 나타낸다.

도 1로부터, 강 중의 Al, Ti, Si양(질량％)이 Al/Ti≥8.4Si－0.78의 관계를 만족시키지 않는 경우, 내 응축수 부식성이 현저하게 저하되는 것을 알 수 있다. 이 결과로부터, Al, Ti, Si양이 Al/Ti≥8.4Si－0.78의 관계를 만족시키는 것이 바람직한 것을 알 수 있다.

Al/Ti≥8.4Si－0.78의 관계를 만족시키고 있지 않은 강 중에 존재하는 개재물을 조사한 결과, 주로 Ti계 산화물이 존재하고 있는 것을 알 수 있었다. 한편, Al/Ti≥8.4Si－0.78의 관계를 만족시키는 강 중에 존재하는 개재물은, 주로 Al₂O₃－MgO인 것을 알 수 있었다. 또한 Al₂O₃을 둘러싸도록 CaO－Al₂O₃이 압연 방향으로 변형되어 존재하고 있었다.

Ti계 산화물은, 경질의 개재물이므로, 냉간 압연 시에 소지와 함께 변형되지 않아, 개재물과 소지의 계면에는 간극이 형성되기 쉽다. 형성된 간극은, 공식 기점이 되어, 강의 내 응축수 부식성을 저하시켰다고 생각된다.

Al₂O₃－MgO도 경질의 개재물이지만, 주위에 존재하는 CaO－Al₂O₃이 압연 방향으로 변형됨으로써 개재물과 소지의 계면에 간극이 형성되지 않아, 내 응축수 부식성을 열화시키지 않았다고 생각된다.

또한 Si는, Ti의 활동도를 높임으로써 Ti계 산화물의 생성을 조장하므로, 특히 저 Al재(Al양이 적은 재료)에서는 Si 함유량을 저하시키는 것이 바람직하다.

이와 같이 Al/Ti≥8.4Si－0.78의 관계를 만족시킴으로써, 부식 기점이 되지 않는 Al₂O₃－MgO 개재물이 우선적으로 생성된다. 그러나, Al, Ti, Si는 탈산에 유효한 원소이며, 이들 원소의 양을 저하시키기 위해 강 중의 O 농도의 증가가 우려된다. 그때는, Mg의 첨가에 의해 탈산을 행함으로써, 강 중의 산화물의 형성을 억제하여, 내 응축수 부식성의 열화를 더욱 억제할 수 있다.

한편, 브레이징성을 향상시키기 위해 Al, Ti의 함유량 자체를 저감시켜야 한다. 그로 인해, 용강 중에의 Al, Ti의 첨가량을 저감시킬 필요가 있다. 여기서, Al 첨가량을 저감시키면, 용강 중의 O 농도가 높아져, 탈S 반응인 [S]＋(CaO)→(CaS)＋[O]가 진행되지 않게 된다. 따라서, 원료에는 저 S(S양이 적은)의 페로크롬을 사용하여, 미리 용강 중의 S 농도를 저감시켜 둘 필요가 있다.

또한, 표 1은 최종 패스의 냉연 조건과, 각 방향의 산술 평균 조도 및 브레이징성의 관계를 나타낸다. 표 1의 강종 No.는, 후술하는 표 3A∼표 3D에 나타내는 강종 No.와 동일한 것이다. 브레이징성은, 이하와 같이 평가하였다. 후술하는 방법으로 제작한 강판 표면에 0.2g의 Ni납을 놓고, 1200℃, 5×10^- ³torr의 진공 분위기에서 10분 가열하였다. 이어서, 상온까지 냉각하고, 가열 후의 시험편의 납 면적을 측정하였다. 가열 전의 납 면적에 대해 가열 후의 납 면적이 2.5배 이상인 강종을 A(excellent)로 평가하였다. 가열 전의 납 면적에 대해 가열 후의 납 면적이 2배 이상 2.5배 미만인 강종을 B(good)로 평가하였다. 가열 전의 납 면적에 대해 가열 후의 납 면적이 2배 미만인 강종을 C(bad)로 평가하였다.

[표 1]

표 1로부터, 이하의 조건 (1)∼(3)을 만족시키는 경우, (Ra_L＋Ra_C＋2Ra_V)/4, 또는 (Ra_L＋Ra_C－2Ra_V)/2의 절댓값, 혹은 양쪽의 값이 감소하여, 브레이징성이 향상되는 것을 알 수 있다.

(1) 최종 패스의 냉연에 사용하는 롤의 조도를 #60 이상으로 한다.

(2) 최종 패스의 압하율을 15.0％ 이하로 한다.

(3) 최종 패스의 냉연 속도를 800m/min 이하로 한다.

특히, (Ra_L＋Ra_C＋2Ra_V)/4≤0.50, 또한 |(Ra_L＋Ra_C－2Ra_V)/2|≤0.10을 만족시키는 경우에, 브레이징성이 향상되는 것을 알 수 있다. 바람직하게는, (Ra_L＋Ra_C＋2Ra_V)/4≤0.30, 또한 |(Ra_L＋Ra_C－2Ra_V)/2|≤0.05이다. 이들 지표의 값은 작을수록 좋으므로, 이들 지표의 하한값을 설정할 필요는 없다. 그러나, (Ra_L＋Ra_C＋2Ra_V)/4의 현실적으로 달성 가능한 가장 낮은 값은 0.02이고, |(Ra_L＋Ra_C－2Ra_V)/2|의 현실적으로 달성 가능한 가장 낮은 값은 0.005이다.

표면 조도가 습윤성에 미치는 영향이 매우 큰 것은 잘 알려져 있다. 그러나, 스테인리스 강의 표면은, 납에 대해 발수성을 나타내는 표면이며, 스테인리스 강판의 표면의 2차원적인 성상과 브레이징에 사용되는 납의 관계나, 납의 확산성에 대해서는 아직 불분명한 점이 많았다. 스테인리스 강의 표면이 거칠어짐으로써 발수성이 증가하므로, 브레이징성은 나빠진다. 본 실시 형태에서는, 일 방향의 표면 조도를 저감시키는 것만으로는, 납의 2차원적 확산은 충분히 향상되지 않고, 판면 내의 다방향의 조도를 제어함으로써, 납 확산성을 현저히 향상시킬 수 있는 것을 발견하였다.

즉, 판면 내의 조도의 평균값을 저감시킴과 함께, 이들 판면 내의 조도의 차를 작게 함으로써, 납의 2차원적인 확산을 용이하게 한다. 구체적으로는, (Ra_L＋Ra_C＋2Ra_V)/4는, 3방향의 산술 평균 조도의 평균값을 나타내는 지표이고, |(Ra_L＋Ra_C－2Ra_V)/2|은, 3방향의 산술 평균 조도의 차를 나타내는 지표이다. 3방향의 산술 평균 조도의 평균값을 0.50 이하로 하고, 또한 3방향의 산술 평균 조도의 차를 0.10 이하로 함으로써, 브레이징성이 향상된다.

(Ra_L＋Ra_C＋2Ra_V)/4 및 |(Ra_L＋Ra_C－2Ra_V)/2|의 값을 작게 하는 방법으로서, 스테인리스 강판의 제조 과정에 있어서의 냉연 공정의 패스 스케줄을 규정하는 방법이 있다. 스테인리스 강판의 냉연 공정에서는, 일반적으로 센지미어 압연기에 의해 다패스 압연이 행해져 소정의 판 두께로 제조된다. 이때, 광물유 혹은 수용성유가 윤활유로서 사용된다. 본 실시 형태에서는, 상술한 조건 (1)∼(3)으로 최종 패스를 행한다. 즉, 최종 패스를 롤 조도가 #60 이상인 롤에 의해 행하고, 최종 패스의 압하율을 15.0％ 이하로 설정하고, 최종 패스의 냉연 속도를 800m/min 이하로 한다. 이에 의해, 본 실시 형태에 있어서 규정하는 바람직한 표면 성상을 실현한다. 센지미어 압연기에 의한 다패스 압연에서는, 모재 표면의 결함(숏 블라스트 자국, 입계 침식 홈, 산세 피트 등)을 소실시키면서, 냉연 롤 마크를 전사시킴으로써 평활 표면이 형성된다.

본 실시 형태에서 규정하는 바람직한 표면 성상은, 3방향의 산술 평균 조도의 평균값 및 3방향의 산술 평균 조도의 차가 소정의 값보다 작은 것이 특징이다. 최종 패스에 사용되는 롤의 표면이 거칠면, 롤의 연삭 마크가 전사되어 스테인리스 강의 표면도 거칠어지므로, 최종 패스에서는 #60 이상인 롤을 사용한다. 롤 조도는, 더욱 바람직하게는 #80 이상이다. 롤 조도가 #1000을 초과하면, 더 한층의 효과의 향상은 기대할 수 없으므로, 롤 조도를 #1000 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한 최종 패스의 압하율을 높게 하면, 롤 바이트 내의 강판과 롤의 접촉호 길이가 길어지므로, 롤 바이트 내로부터 압연유의 배출이 발생하기 어려워진다. 압연유의 배출이 발생하기 어려우면, 롤 바이트 내에서의 압연유에 의해 정수압이 발생하여, 강판 표면에 2차원적인 오목부가 발생하기 쉬워진다. 이에 의해, (Ra_L＋Ra_C＋2Ra_V)/4 및 |(Ra_L＋Ra_C－2Ra_V)/2|의 값이 커지기 쉽다. 또한, 압연유의 양이나 원판의 표면 성상에 따라서는, 높은 압하율로 압연한 경우에 히트 스트리크라고 불리는 시징 현상이 발생하여, 반대로 표면 조도가 거칠어진다. 본 실시 형태에서는, 롤 바이트에 있어서의 압연유의 배출을 촉구하면서 히트 스트리크를 발생시키지 않는다. 이에 의해, 특히 압연 방향 이외의 방향에서의 조도를 저감시켜, 각 방향에서의 조도의 차를 작게 한다. 이것을 위해서는, 최종 패스의 압하율을 15.0％ 이하로 하는 것이 바람직하다. 최종 패스의 압하율은, 더욱 바람직하게는 14.5％ 이하이고, 생산성이나 강판 형상을 고려하면 10.0％ 이상이 바람직하다. 최종 패스의 압하율은, 더욱 바람직하게는 12.0％ 이상이다.

게다가, 본 실시 형태에 있어서의 최종 패스의 압연 속도(냉연 속도)는 800m/min 이하로 하는 것이 바람직하다. 롤 바이트 입구에서는, 압연 소재에 잔존하는 표면 오목부에 압연유가 고여, 롤 바이트 내에서 오일의 배출이 행해져 롤 마크가 강판에 전사된다. 그러나, 압연 속도가 빠르면, 오일의 배출 시간이 부족하기 때문에, 오목부의 소실이 불충분해져, 특히 오목부의 조도를 저감시키는 것이 곤란해진다. 오목부의 압연유를 충분히 배출하여 평활 롤의 2차원적인 전사를 충분히 행하여, 조도의 이방성을 작게 하기 위해, 최종 패스의 냉연 속도를 800m/min 이하로 하는 것이 바람직하다. 최종 패스의 냉연 속도는, 보다 바람직하게는 600m/min 이하이고, 더욱 바람직하게는 500m/min 이하이다. 생산성, 강판 형상, 표면 광택을 고려하면, 150m/min 이상이 바람직하다.

또한, 냉간 압연에 있어서의 다른 조건에 대해서는, 제품의 판 두께나 표면 마무리를 고려하여 설정하면 되고, 보통강용 압연기인 탠덤 압연기에 의해 일 방향으로 압연하는 경우는, 본 실시 형태의 조건을 최종 스탠드에 적용하면 된다. 또한, 압연유에 대해서는, 광물유든 수용성유든 상관없다.

또한, 표 2는 냉연판의 어닐링 조건과, 브레이징 열처리 전후의 결정 입도 번호(GSN)의 관계를 나타낸다. 표 2의 강종 No.는, 후술하는 표 3A∼표 3D에 나타내는 강종 No.와 동일한 것이다. 결정 입도 번호는, 이하와 같이 평가하였다. 후술하는 방법으로 제작한 강판을, 압연 방향과 평행한 면을 관찰할 수 있도록 절단하여 수지 매립하였다. 광학 현미경을 사용하여 절단법에 의해 결정 입도 번호를 측정하였다.

[표 2]

표 2로부터, 강판을 650∼950℃에서 5.0s 미만 체류시키는 경우, 또는 강판을 950∼1050℃에서 80.0s 초과 체류시키는 경우, 브레이징 열처리의 전후에서의 결정 입도 번호의 변화량이 5.0 초과로 되는 것을 알 수 있다. 결정 입도 번호가 브레이징 열처리의 전후에서 현저하게 변화되는 것은, 브레이징 열처리의 전후에서의 스테인리스 강의 기계적 성질의 대폭의 변화로 이어져, 부품의 고장 등의 원인으로 이어질 가능성이 있으므로, 피하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 브레이징 열처리의 전후에서의 결정 입도 번호의 변화량이 5.0일 때를 경계로 하여, 기계적 성질이 크게 변화된다. 이 때문에, 브레이징 열처리의 전후에서의 결정 입도 번호의 변화량을 5.0 이하로 억제하는 것이 바람직하다. 브레이징 열처리의 전후에서의 결정 입도 번호의 변화량은, 더욱 바람직하게는 4.0 이하이다. 브레이징 열처리의 전후에서의 결정 입도 번호의 변화량은 낮을수록 바람직하므로, 하한값을 설정할 필요는 없다. 그러나, 결정 입도 번호의 변화량을 0으로 하는 것은 곤란하므로, 하한값을 0 초과로 하는 것이 바람직하다.

본 실시 형태에서는, 강 중에 Fe₂Nb 등의 Laves상을 미세하게 석출시켜 둠으로써, 이들 상이 피닝 인자로서 작용하여, 브레이징 열처리의 전후의 결정 입도의 변화량이 작아진다고 하는 것을 발견하였다. 이 Laves상이 석출되는 온도는 650∼950℃이고, Laves상이 용해되는 온도는 950∼1050℃이다. 이로 인해, 냉연판의 어닐링 시에, 650∼950℃의 온도 영역에는 장시간 냉연판을 체류시키고, 950∼1050℃의 온도 영역에는 단시간 냉연판을 체류시킬 필요가 있다. 본 실시 형태에서는, 어닐링 공정은, 650∼950℃에서 5.0s 이상의 시간 강판을 체류시키는 공정과, 950∼1050℃에서 80.0s 이하의 시간 강판을 체류시키는 공정을 갖는 것이 바람직하다. 이에 의해, 결정립의 피닝에 유효한 미세한 Laves상을 충분히 석출시키는 것이 가능해지는 것을 발견하였다. 더욱 바람직하게는, 어닐링 공정은, 650∼950℃에서 8.0s(초) 이상의 시간 강판을 체류시키는 공정과, 950∼1050℃에서 60.0s(초) 이하의 시간 강판을 체류시키는 공정을 갖는 것이다. 또한, 생산성을 고려하면, 650∼950℃에서 강판을 체류시키는 시간은 50s 이하가 바람직하다. 냉연 후의 조직을 적정하게 재결정시키는 것을 고려하면, 950∼1050℃에서 강판을 체류시키는 시간은 10s 이상이 바람직하다.

이하에, 본 실시 형태에서 규정되는 강의 화학 조성에 대해, 더욱 상세하게 설명한다. 또한, ％는 질량％를 의미한다.

C: C는, 내 입계 부식성, 가공성을 저하시키므로, 그 함유량을 낮게 억제할 필요가 있다. 그로 인해, 0.030％ 이하로 한다. 그러나, C양을 과도하게 낮추는 것은, 브레이징 시의 결정립의 조대화를 조장하고, 또한 정련 비용을 상승시키므로, C양을 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. C양은, 더욱 바람직하게는 0.004∼0.020％이다.

Si: Si는 탈산 원소로서 유용하지만, Ti의 활동도를 높임으로써 경질인 Ti계 산화물의 생성을 조장한다. 이로 인해, 그 함유량을 0.01∼1.00％로 하였다. Si양은, 더욱 바람직하게는 0.10∼0.60％이다.

Mn: Mn은, 탈산 원소로서 유용하지만, 과잉량의 Mn을 함유시키면 내식성을 열화시키므로, Mn양을 0.01∼2.00％로 한다. Mn양은, 더욱 바람직하게는, 0.10∼1.00％이다.

P: P는, 가공성·용접성을 열화시키는 원소이며, 그 함유량을 제한할 필요가 있다. 그로 인해, P양을 0.050％ 이하로 한다. P양은, 더욱 바람직하게는 0.030％ 이하이다.

S: S는, 내식성을 열화시키는 원소이므로, 그 함유량을 제한할 필요가 있다. 그로 인해, S양을 0.0100％ 이하로 한다. S양은, 더욱 바람직하게는 0.0050％ 이하이다.

Cr: 상정되는 부식 환경으로서는, 대기 환경, 냉각수 환경, 배기 가스 응축수 환경 등을 들 수 있다. 이러한 환경에서의 내식성을 확보하는 데 있어서, 적어도 11.0％ 이상의 Cr이 필요하다. Cr의 함유량을 증가시킬수록 내식성은 향상되지만, 가공성, 제조성을 저하시키므로, Cr양의 상한을 30.0％ 이하로 한다. Cr양은, 더욱 바람직하게는 15.0∼23.0％이다.

Mo: 내 응축수 부식성을 향상시키기 위해, 0.01％ 이상의 Mo가 필요하다. 그러나 과잉량의 Mo의 첨가는, 가공성을 열화시킴과 함께, 고가이기 때문에 비용 상승으로 이어지므로, Mo양을 3.00％ 이하로 한다. Mo는, 더욱 바람직하게는 0.10∼2.50％이다.

Ti: Ti는, 표면에 습윤성이 낮은 산화 피막을 형성하여, 브레이징성을 저하시킨다. 그로 인해, Ti의 함유량을 0.001∼0.050％로 한다. Ti양은, 더욱 바람직하게는 0.001∼0.030％이다.

Al: Al은, 탈산 효과 등을 가져 정련에 유용한 원소이며, 또한 성형성을 향상시키는 효과가 있다. 이 효과를 안정적으로 얻기 위해서는 0.001％ 이상의 Al을 함유하는 것이 바람직하다. 그러나, 다량의 Al을 함유시키면, 표면에 습윤성이 낮은 산화 피막이 형성되어, 브레이징성을 저해한다. 이로 인해, Al양을 0.030％ 이하로 한다. Al양은, 더욱 바람직하게는 0.001∼0.015％이다.

Nb: Nb의 탄질화물에 의해, 브레이징 시의 가열에 의한 결정립 조대화를 억제하여, 부재의 강도의 저하를 억제한다고 하는 관점에서, Nb는 중요한 원소이다. 또한, 고온 강도의 향상이나 용접부의 내 입계 부식성의 향상에 유용하지만, 과잉량의 Nb의 첨가는, 가공성이나 제조성을 저하시키므로, Nb양을 0.010∼1.000％로 한다. Nb양은, 더욱 바람직하게는 0.100∼0.600％이다.

O: O는, 스테인리스 강 중에 불가피적으로 함유되는 원소이다. 본 실시 형태에서는 특히 O의 함유량을 한정할 필요는 없다. 그러나, 스테인리스 강의 모재에 O가 존재하면, O가 산화물 등의 개재물을 형성하는 원인이 되어, 연성이나 내식성 등의 다양한 특성을 저하시킬 가능성이 있다. 이로 인해, O의 함유량을 0.020％ 이하로 억제하는 것이 바람직하다. O양은, 더욱 바람직하게는 0.010％ 이하이다.

N: N은, 내 공식성에 유용한 원소이지만, 내 입계 부식성, 가공성을 저하시키므로, 그 함유량을 낮게 억제할 필요가 있다. 그로 인해, N양을 0.050％ 이하로 한다. N양은, 더욱 바람직하게는 0.030％ 이하이다.

이상이, 본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강의 기본이 되는 화학 조성이지만, 본 실시 형태에서는, 다음과 같은 원소를 필요에 따라서 더 함유시킬 수 있다.

Ni: 내식성을 향상시키는 데 있어서, 3.00％ 이하의 양으로 Ni를 함유시킬 수 있다. 안정된 효과가 얻어지는 것은 0.01％ 이상의 Ni양이다. Ni양은, 더욱 바람직하게는 0.05∼2.00％이다.

Cu: 내식성을 향상시키는 데 있어서, 1.500％ 이하의 양으로 Cu를 함유시킬 수 있다. 안정된 효과가 얻어지는 것은 0.050％ 이상의 Cu양이다. Cu양은, 더욱 바람직하게는 0.100∼1.000％이다.

W: 내식성을 향상시키는 데 있어서, 1.000％ 이하의 양으로 W를 함유시킬 수 있다. 안정된 효과가 얻어지는 것은 0.010％ 이상의 W양이다. W양은, 더욱 바람직하게는 0.020∼0.800％이다.

V: 내식성을 향상시키는 데 있어서, 0.300％ 이하의 양으로 V를 함유시킬 수 있다. 안정된 효과가 얻어지는 것은 0.010％ 이상의 V양이다. V양은, 더욱 바람직하게는 0.020∼0.050％이다.

Sn: 내식성을 향상시키는 데 있어서, 필요에 따라서 0.500％ 이하의 양으로 Sn을 함유시킬 수 있다. 함유시키는 경우는, Sn양은, 안정된 효과가 얻어지는 0.005％ 이상이 바람직하다. Sn양은, 더욱 바람직하게는 0.01∼0.300％이다.

Sb: 내 전면 부식성을 향상시키는 데 있어서, 필요에 따라서 0.5000％ 이하의 양으로 Sb를 함유시킬 수 있다. 함유시키는 경우는, Sb양은, 안정된 효과가 얻어지는 0.0050％ 이상이 바람직하다. Sb양은, 더욱 바람직하게는 0.0100∼0.3000％이다.

Mg: Mg는, 탈산 효과 등을 가져 정련에 유용한 원소이며, 또한 Mg는, 조직을 미세화하여, 가공성, 인성의 향상에도 유용하여, 필요에 따라서 0.0030％ 이하의 양으로 Mg를 함유시킬 수 있다. 함유시키는 경우는, Mg양은, 안정된 효과가 얻어지는 0.0001％ 이상이 바람직하다. Mg양은, 더욱 바람직하게는 0.0001∼0.001％이다.

또한, Ni, Cu, W, V, Sn, Sb, Mg 중 1종 또는 2종 이상의 합계는, 비용 상승 등의 관점에서 6％ 이하가 바람직하다.

B: B는, 2차 가공성을 향상시키는 데 유용한 원소이며, 0.0030％ 이하의 양으로 B를 함유시킬 수 있다. 함유시키는 경우는, B양은, 안정된 효과가 얻어지는 0.0002％ 이상이 바람직하다. B양은, 더욱 바람직하게는 0.0005∼0.0010％이다.

Ca: Ca는, 탈황을 위해 첨가되지만, 과잉량의 Ca를 첨가하면, 수용성의 개재물 CaS가 생성되어 내식성을 저하시킨다. 이로 인해, 0.0002∼0.0100％의 양으로 Ca를 첨가시킬 수 있다. Ca양은, 더욱 바람직하게는 0.0002∼0.0050％이다.

Zr: Zr은, 내식성을 향상시키기 위해, 필요에 따라서 0.300％ 이하의 양으로 함유시킬 수 있다. 함유시키는 경우는, Zr양은, 안정된 효과가 얻어지는 0.010％ 이상이 바람직하다. Zr양은, 더욱 바람직하게는 0.020∼0.200％이다.

Co: Co는, 2차 가공성과 인성을 향상시키기 위해, 필요에 따라서 0.300％ 이하의 양으로 함유시킬 수 있다. 함유시키는 경우는, Co양은, 안정된 효과가 얻어지는 0.010％ 이상이 바람직하다. Co양은, 더욱 바람직하게는 0.020∼0.200％이다.

Ga: Ga는, 내식성과 내 수소 취화성을 향상시키기 위해, 필요에 따라서 0.0100％ 이하의 양으로 함유시킬 수 있다. 함유시키는 경우는, Ga양은, 안정된 효과가 얻어지는 0.0001％ 이상이 바람직하다. Ga양은, 더욱 바람직하게는 0.0005∼0.0050％이다.

Ta: Ta는, 내식성을 향상시키기 위해, 필요에 따라서 0.0100％ 이하의 양으로 함유시킬 수 있다. 함유시키는 경우는, Ta양은, 안정된 효과가 얻어지는 0.0001％ 이상이 바람직하다. Ta양은, 더욱 바람직하게는 0.0005∼0.0050％이다.

REM: REM은, 탈산 효과 등을 가지므로, 정련에서 유용한 원소이며, 필요에 따라서 0.200％ 이하의 양으로 함유시킬 수 있다. 함유시키는 경우는, REM양은, 안정된 효과가 얻어지는 0.001％ 이상이 바람직하다. REM양은, 더욱 바람직하게는 0.002∼0.100％이다.

여기서, REM(희토류 원소)은, 일반적인 정의에 따라서, 스칸듐(Sc), 이트륨(Y)의 2원소와, 란탄(La)부터 루테튬(Lu)까지의 15원소(란타노이드)의 총칭을 가리킨다. REM은, 이들 희토류 원소로부터 선택되는 1종 이상이고, REM의 양이라 함은, 희토류 원소의 합계량이다.

본 실시 형태의 제조 방법에서는, 기본적으로는 페라이트계 스테인리스 강으로 이루어지는 강판을 제조하는 일반적인 방법이 적용된다. 예를 들어, 전로 또는 전기로에서 상기한 화학 조성을 갖는 용강으로 하고, AOD로나 VOD로 등에서 정련된다. 그 후, 연속 주조법 또는 조괴법에 의해 강편으로 하고, 이어서 열간 압연－열연판의 어닐링－산세－냉간 압연－마무리 어닐링－산세의 공정을 거쳐, 본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강이 제조된다. 필요에 따라서, 열연판의 어닐링을 생략해도 되고, 냉간 압연－마무리 어닐링－산세를 반복하여 행해도 된다.

단, 전술한 바와 같이, 표면 조도의 제어를 위해, 냉연 공정에 있어서, 최종 패스에서 롤 조도가 #60 이상인 롤을 사용하고, 최종 패스의 압하율을 15.0％ 이하로 하고, 최종 패스의 냉연 속도를 800m/min 이하로 하는 조건으로 압연하는 것이 바람직하다. 또한 강 중에 Fe₂Nb 등의 Laves상을 석출시키기 위해, 냉연판의 어닐링 공정은, 강판을 650∼950℃에서 5.0s 이상 체류시키는 공정과, 강판을 950∼1050℃에서 80.0s 이하 체류시키는 공정을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 어닐링 공정에서는, 650∼950℃에서 강판을 체류시키는 시간을 5.0s 이상으로 하고, 또한 950∼1050℃에서 강판을 체류시키는 시간을 80.0s 이하로 하는 것이 바람직하다.

실시예

실시예에 기초하여, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

표 3A 및 표 3B에 나타내는 조성의 강을 용제하여, 판 두께 4㎜까지 열간 압연을 실시하고, 1050℃에서 1분간 어닐링을 행하고, 이어서 산세를 실시하였다. 그 후, 판 두께 1㎜까지 냉간 압연을 실시하였다. 특히 냉간 압연의 최종 패스의 롤 조도, 압하율, 냉연 속도는, 표 3C에 나타내는 조건으로 각각 행하였다. 냉연판의 어닐링은, 표 3C에 나타내는 바와 같이, 650∼950℃의 체류 시간 및 950∼1050℃의 체류 시간을 각각 제어하여 행하였다.

그 후, 제작된 강판으로부터, 폭과 길이의 양자가 100㎜인 시험편을 잘라냈다. 압연 방향(L 방향), 압연 방향에 대해 수직 방향(C 방향), 및 압연 방향에 대해 45°기운 방향(V 방향)의 각각의 방향에 있어서의 강 표면의 산술 평균 조도를, 표면 조도 형상 측정기를 사용하여 측정하였다. 측정 길이는 4.0㎜, 측정 속도는 0.30㎜/s, 컷오프 파장은 0.8㎜로 하였다. 각 방향에 있어서, 3회의 측정 결과의 평균값을 그 방향의 산술 평균 조도로 하였다.

또한, 제작한 강판을, 압연 방향과 평행한 면을 관찰할 수 있도록 절단하여 수지 매립하였다. 절단법을 이용하여 결정 입도 번호(GSN)를 측정하였다.

또한, 제작한 강판으로부터, 폭 60㎜, 길이 100㎜의 시험편을 잘라내고, 표면에 0.2g의 Ni납을 놓고, 1200℃, 5×10^- ³torr의 진공 분위기에서 10분 가열하였다. 이어서, 상온까지 냉각하고, 가열 후의 시험편의 표면의 납 면적을 측정하였다. 가열 전의 납 면적에 대해 가열 후의 납 면적이 2.5배 이상인 강종을 A(excellent)로 평가하였다. 가열 전의 납 면적에 대해 가열 후의 납 면적이 2배 이상, 2.5배 미만인 강종을 B(good)로 평가하였다. 가열 전의 납 면적에 대해 가열 후의 납 면적이 2배 미만인 강종을 C(bad)로 평가하였다. 그 후, 브레이징 열처리된 강판을, 압연 방향과 평행한 면을 관찰할 수 있도록 절단하여 수지 매립하였다. 이어서 절단법을 이용하여 결정 입도 번호(GSN)를 측정하였다.

또한 냉연 강판으로부터, 폭 25㎜, 길이 100㎜의 시험편을 잘라내고, 이어서 #600까지의 에머리지를 사용하여 시험편의 전면을 습식 연마하였다. 이 시험편을 반침지 시험에 의해 평가하였다.

반침지 시험에 사용한 모의 응축수는, 이하와 같이 제작하였다. 시약으로서, 염산, 황산, 아황산암모늄을 사용하여, 300ppmCl^-＋1000ppmSO₄ ² ^-＋1000ppmSO₃ ² ^-를 함유하는 수용액을 제작하였다. 시약의 첨가 후에 암모니아수를 사용하여, pH2.0으로 조정하여 모의 응축수를 얻었다. 시험편의 대략 절반이 약 55°의 각도로 모의 응축수에 침지되도록 지그를 조정하였다. 이 지그를 사용하여, 80℃로 가열한 모의 응축수에, 시험편을 반침지시켰다. 시험은 168시간 행하고, 평일에는 매일 용액을 새로운 것으로 바꾸었다.

부식 평가에는 최대 공식 깊이를 사용하였다. 시험 종료 후, 시트르산2수소암모늄 수용액을 사용하여 부식 생성물을 제거하고, 시험편의 가장 깊게 부식되어 있는 개소의 깊이를 초점 심도법에 의해 측정하였다. 반침지 시험의 판정 기준은, 이 시험 조건에서 공식의 성장이 현저해지는 것이 확인된 100㎛를 경계값으로 하였다. 최대 침식 깊이가 100㎛ 미만인 강종을 B(good)로 평가하였다. 최대 공식 깊이가 100㎛ 이상인 강종을 C(bad)로 평가하였다.

또한 이 강판으로부터, L 단면 관찰용 수지 매립 시료를 제작하였다. 경면 연마를 실시하고, 이어서 SEM으로 관찰을 행하고, EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)로 개재물의 조성 분석을 행하였다. 결과를 표 3D 및 표 3E에 나타낸다. 여기서 EDS라 함은, 시료에 전자선을 조사하여, 발생하는 특성 X선을 검출하여, 그 에너지와 강도로부터, 물체를 구성하는 원소와 농도를 조사하는 원소 분석 방법이다.

[표 3A]

[표 3B]

[표 3C]

[표 3D]

[표 3E]

표 3D 및 표 3E에 시험 결과를 나타낸다. 표 3D로부터, 본 발명예의 강은, 브레이징성 및 내 응축수 부식성의 양자가 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 표 3E로부터, 성분이 본 실시 형태로부터 벗어난 경우는, Al 또는 Ti의 양이 벗어난 경우를 제외하고 내 응축수 부식성이 떨어지는 것을 알 수 있다. 한편, Al 또는 Ti의 양이 벗어난 경우는, 브레이징성이 나빠지는 것을 알 수 있다. 또한 각 성분의 양이 본 실시 형태의 범위 내라도, 함유하는 Al, Ti 및 Si의 양이 Al/Ti≥8.4Si－0.78의 관계를 만족시키지 않는 경우는, 경질인 Ti계 산화물이 강 중에 생성되고, 개재물/소지 계면에 공식 기점이 되는 간극이 형성되어, 내 응축수 부식성이 떨어지는 것을 알 수 있다.

또한, 본 발명예의 강종 No.A1∼A14에서는, 최종 냉연(냉간 압연의 최종 패스)에 사용하는 롤의 조도를 #60 이상으로 하고, 최종 패스의 압하율을 15.0％ 이하로 하고, 또한 최종 패스 P의 냉연 속도를 800m/min 이하로 하였다. 이 조건으로 제조된 강종은, (Ra_L＋Ra_C＋2Ra_V)/4≤0.50, |(Ra_L＋Ra_C－2Ra_V)/2|≤0.10의 양쪽을 만족시켜, 브레이징성이 더욱 양호해지는 것을 알 수 있다. 또한, 본 발명예의 강종 No.A1∼A14에서는, 냉연판의 어닐링 공정에 있어서, 650∼950℃에 있어서의 강판의 체류 시간을 5.0s 이상으로 하고, 또한 950∼1050℃에 있어서의 강판의 체류 시간을 80.0s 이하로 하였다. 이 조건으로 제조된 강종에서는, 브레이징 열처리의 전후에서의 결정 입도 번호의 변화량이 5.0 이하로 되는 것을 알 수 있다.

본 발명의 내 배기 가스 응축수 부식성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강은, 자동차 머플러나 배열 회수기, EGR(Exhaust Gas Recirculation) 쿨러 등의 배기 가스 재순환 장치에 사용되는 부재로서 적합하다.

Claims

질량％로,
C: 0.001∼0.030％,
Si: 0.01∼1.00％,
Mn: 0.01∼2.00％,
P: 0.050％ 이하,
S: 0.0100％ 이하,
Cr: 11.0∼30.0％,
Mo: 0.01∼3.00％,
Ti: 0.001∼0.050％,
Al: 0.001∼0.015％,
Nb: 0.010∼1.000％,
N: 0.050％ 이하,
Sn: 0.005∼0.500％, 및
Ga: 0.0001∼0.0100％를 함유하고,
잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 또한 상기 Al양, Ti양 및 Si양(질량％)이, Al/Ti≥8.4Si－0.78을 만족시키는 것을 특징으로 하는, 내 배기 가스 응축수 부식성과 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강.
제1항에 있어서,
질량％로,
Ni: 0.01∼0.25％,
Cu: 0.050∼1.500％,
W: 0.010∼1.000％,
V: 0.010∼0.300％,
Sb: 0.0050∼0.5000％, 및
Mg: 0.0001∼0.0030％
중 어느 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 내 배기 가스 응축수 부식성과 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강.
제1항 또는 제2항에 있어서,
질량％로,
B: 0.0002∼0.0030％,
Ca: 0.0002∼0.0100％,
Zr: 0.010∼0.300％,
Co: 0.010∼0.300％,
Ta: 0.0001∼0.0100％, 및
REM: 0.001∼0.200％
중 어느 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 내 배기 가스 응축수 부식성과 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강.
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제1항 또는 제2항에 있어서,
배기 가스 응축수 환경에 노출되는 자동차 부품인 자동차 머플러, 배열 회수기, 또는 EGR 쿨러에 사용되는, 내 배기 가스 응축수 부식성과 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강.
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제3항에 있어서,
배기 가스 응축수 환경에 노출되는 자동차 부품인 자동차 머플러, 배열 회수기, 또는 EGR 쿨러에 사용되는, 내 배기 가스 응축수 부식성과 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강.
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