KR20200101647A - Supper austenitic stainless steel - Google Patents

Abstract

The present invention provides a new composition of super austenitic stainless steel. According to one embodiment of the present invention, through a new alloy design of the super austenitic stainless steel, an area fraction of sigma (σ) phase, which is a cause of high brittleness among welding metal units welded using the super austenitic stainless steel, is controlled to equal to or less than 3%. Accordingly, the super austenitic stainless steel with improved mechanical properties of the super austenitic stainless steel welding metal unit can be provided. The super austenitic stainless steels contains: 0.01 to 0.03 wt% of carbon (C); 22 to 24 wt% of chromium (Cr); 17 to 19 wt% nickel (Ni); 6 to 6.5 wt% of molybdenum (Mo); 4 to 5 wt% manganese (Mn); 0.05 to 0.4 wt% silicon (Si); 0.3 to 0.4 wt% nitrogen (N); and the balance iron (Fe).

Description

슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강{SUPPER AUSTENITIC STAINLESS STEEL}Super austenitic stainless steel {SUPPER AUSTENITIC STAINLESS STEEL}

본 발명은 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강에 관한 것으로, 보다 상세하게는 슈퍼오스테나이트계 스테인레스강의 용접 시 용접 금속부 내의 액상에서 직접 석출되는 시그마(σ)상의 분율을 감소시켜 용접 금속부의 신뢰성을 높일 수 있도록 새롭게 설계 된 합금 조성을 갖는 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강을 제공한다.The present invention relates to a super austenitic stainless steel, and more particularly, when welding a super austenitic stainless steel, it is possible to increase the reliability of the weld metal part by reducing the fraction of the sigma (σ) phase directly precipitated from the liquid phase in the weld metal part. We provide super austenitic stainless steel with a newly designed alloy composition.

일반적으로 스테인리스강은 화학성분이나 금속조직에 따라 분류된다. In general, stainless steel is classified according to its chemical composition or metal structure.

이중, 금속조직에 따를 경우, 스테인리스강은 오스테나이트계(300계), 페라이트계(400계), 마르텐사이트계, 이상계로 분류된다.Among them, according to the metal structure, stainless steel is classified into austenitic (300 series), ferritic (400 series), martensitic, and ideal systems.

이러한 스테인리스강 중 오스테나이트계 스테인리스강은 내식성이 우수하고, 비자성으로 주방용기, 중화학공업 및 건물 내외장재 등에 다양하게 사용되고 있다.Among these stainless steels, austenitic stainless steels have excellent corrosion resistance and are non-magnetic and are widely used in kitchen containers, heavy chemical industries, and interior and exterior materials of buildings.

특히, 크롬(Cr) 22 내지 24 중량%, 니켈(Ni) 20 내지 23 중량%, 몰리브덴(Mo) 6.0 내지 6.8 중량% 및 질소(N): 0.21 내지 0.32 중량%를 함유한 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강(S32050)강은 공식 저항지수가 높아 내식성이 우수하여 발전소 복수기 튜브 및 판형 열교환기 등의 소재로 사용되고 있다.In particular, chromium (Cr) 22 to 24% by weight, nickel (Ni) 20 to 23% by weight, molybdenum (Mo) 6.0 to 6.8% by weight and nitrogen (N): super austenitic stainless steel containing 0.21 to 0.32% by weight Steel (S32050) Steel is used as a material for power plant condenser tubes and plate heat exchangers because of its high resistance to pitting and excellent corrosion resistance.

일반적인 스테인리스강의 경우, 시그마상은 400 ℃ 내지 900 ℃에서 수 분 내지 수십 시간의 열처리를 통해 생성되게 된다. In the case of general stainless steel, the sigma phase is generated through heat treatment at 400° C. to 900° C. for several minutes to tens of hours.

하지만 슈퍼오스테나이트계 스테인리스강은 용접 시 용접 금속부 내의 액상에서 시그마상이 다량으로 직접 석출하게 된다. However, in super austenitic stainless steel, a large amount of sigma is directly deposited in the liquid phase in the weld metal part during welding.

도 1은 종래의 슈퍼오스테나이트계 스테인리스강의 용접 금속부를 주사전자현미경(SEM)을 통해 관찰한 이미지이다.1 is an image obtained by observing a welding metal part of a conventional super austenitic stainless steel through a scanning electron microscope (SEM).

도 1을 참조하면, 종래의 슈퍼오스테나이트계 스테인리스강의 용접 금속부 내에 다량의 시그마상이 존재하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 1, it can be seen that a large amount of sigma is present in a welded metal part of a conventional super austenitic stainless steel.

도 2는 종래의 슈퍼오스테나이트계 스테인리스강을 상 별로 나노 압입 측정한 그래프이다.2 is a graph of nano-indentation measurement of a conventional super austenitic stainless steel for each phase.

도 2를 참조하면, 시그마상은 오스테나이트 기지 금속에 대비하여 매우 높은 취성을 갖는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 2, it can be seen that the sigma phase has very high brittleness compared to the austenite base metal.

슈퍼오스테나이트계 스테인리스강의 용접 금속부의 응고는 L(liquid) → L+γ → L+γ+σ (γ: 오스테나이트, σ: 시그마상) 순서의 생성과정을 거쳐 용접 금속부 조직을 형성하게 된다. The solidification of the weld metal part of super austenitic stainless steel forms the structure of the weld metal part through the sequence of L(liquid) → L+γ → L+γ+σ (γ: austenite, σ: sigma phase). .

기존의 시그마상의 생성과 다르게 슈퍼오스테나이트계 스테인리스강의 시그마상 형성은 잔류 액상의 분율 및 성분에 따라 크게 달라진다고 볼 수 있다. Unlike the existing sigma phase formation, the formation of the sigma phase in super austenitic stainless steels can be seen to vary greatly depending on the fraction and composition of the residual liquid phase.

따라서, 합금설계를 통해 잔류액상의 분율 및 성분 불균일(편석)등을 완화시켜, 용접 시 액상에서 직접 생성되는 시그마상의 분율을 감소시키는 것이 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to reduce the fraction of the residual liquid phase and the non-uniformity (segregation) of the components through alloy design to reduce the fraction of the sigma phase directly generated from the liquid phase during welding.

뿐만 아니라, 높은 가격대를 형성하고 있는 니켈(Ni)의 함량을 줄임과 동시에 망간(Mn)을 대체하여 제조가격을 절감할 수 있는 고성능 저비용 용접재료의 설계가 필요하다.In addition, there is a need to design a high-performance, low-cost welding material capable of reducing manufacturing cost by replacing manganese (Mn) while reducing the content of nickel (Ni), which forms a high price point.

한국등록특허 제10-1657831호, "내식성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스 강판의 용접금속부"Korean Patent Registration No. 10-1657831, "Welded metal part of austenitic stainless steel sheet with excellent corrosion resistance" 한국공개특허 제10-2015-0073005호, "용접 금속부 균열 저항성이 우수한 오스테나이트계 아연도금강판 및 이의 제조방법"Korean Patent Laid-Open Patent No. 10-2015-0073005, "Austenitic galvanized steel sheet excellent in crack resistance in welded metal parts and its manufacturing method" 한국등록특허 제10-1305778호, "오스테나이트계 용접 재료 및 그것을 사용한 응력 부식 균열 예방 보전 방법 및 입계 부식 예방 보전 방법"Korean Patent Registration No. 10-1305778, "Austenitic welding material and stress corrosion crack prevention and maintenance method using the same, and intergranular corrosion prevention and maintenance method"

본 발명은 슈퍼오스테나이트계 스테인레스강의 용접 시 용접 금속부 내의 액상에서 직접 석출되는 시그마(σ)상의 분율을 감소시켜 용접 금속부의 신뢰성을 높일 수 있도록 새롭게 설계 된 합금 조성을 갖는 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강을 제공한다.The present invention provides a super austenitic stainless steel having a newly designed alloy composition to increase the reliability of the weld metal part by reducing the fraction of the sigma (σ) phase that directly precipitates from the liquid phase in the weld metal part when welding super austenitic stainless steel. to provide.

본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강은, 탄소(C) 0.01 내지 0.03 중량%, 크롬(Cr) 22 내지 24 중량%, 니켈(Ni) 17 내지 19 중량%, 몰리브덴(Mo) 6 내지 6.5 중량%, 망간(Mn) 4 내지 8 중량%, 실리콘(Si) 0.05 내지 0.4 중량%, 질소(N) 0.3 내지 0.4 중량%를 함유하고, 잔부가 철(Fe) 로 구성된다.Super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention, carbon (C) 0.01 to 0.03% by weight, chromium (Cr) 22 to 24% by weight, nickel (Ni) 17 to 19% by weight, molybdenum (Mo) It contains 6 to 6.5 wt%, manganese (Mn) 4 to 8 wt%, silicon (Si) 0.05 to 0.4 wt%, nitrogen (N) 0.3 to 0.4 wt%, and the balance is composed of iron (Fe).

본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강에서, 상기 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강을 이용하여 용접된 용접 금속부의 시그마(σ)상 면적분율이 3 % 이하인 것을 특징으로 한다.In the super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention, a sigma (σ) phase area fraction of a welded metal portion welded using the super austenitic stainless steel is 3% or less.

본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강에서, 상기 용접 금속부는 상기 용접 금속부 내의 상기 시그마상이 감소되는 것을 특징으로 한다.In the super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention, the weld metal portion is characterized in that the sigma phase in the weld metal portion is reduced.

본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강에서, 상기 용접 금속부는 상기 시그마상 주변의 몰리브덴(Mo) 결핍층 형성이 방지되는 것을 특징으로 한다.In the super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention, the weld metal part is characterized in that the formation of a molybdenum (Mo) deficient layer around the sigma phase is prevented.

본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강에서, 상기 용접 금속부는 40 % 내지 70 %의 연성을 갖는 것을 특징으로 한다.In the super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention, the welded metal part is characterized in that it has a ductility of 40% to 70%.

본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강에서, 상기 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 조성에 알루미늄(Al) 0.1 내지 0.2 중량% 를 더 첨가하는 것을 특징으로 한다.In the super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention, 0.1 to 0.2% by weight of aluminum (Al) is further added to the composition of the super austenitic stainless steel.

본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강에서, 상기 용접 금속부는 50.8 내지 54.5의 PREN(Pitting Resistance Equivalent Number) 지수를 갖는 것을 특징으로 한다.In the super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention, the welded metal part is characterized in that it has a PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) index of 50.8 to 54.5.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 새로운 합금 설계를 통하여, 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강을 이용하여 용접된 용접 금속부 중 높은 취성의 원인인 시그마(σ)상 면적분율을 3 % 이하로 제어하여 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강 용접 금속부의 기계적 특성을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, through a new alloy design of super austenitic stainless steel, the area fraction of sigma (σ) phase, which is the cause of high brittleness, among welded metal parts welded using super austenitic stainless steel is 3 By controlling to less than %, the mechanical properties of the super austenitic stainless steel welded metal part can be improved.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 새로운 합금 설계를 통하여, 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강을 이용하여 용접된 용접 금속부의 연성에 있어, 40 % 내지 70 %의 연성을 확보하여 기계적 특성을 향상시킨 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, through a new alloy design of super austenitic stainless steel, in the ductility of the welded metal part welded using super austenitic stainless steel, the ductility of 40% to 70% is secured and mechanical Super austenitic stainless steel with improved properties can be provided.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 새로운 합금 설계를 통하여, 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강을 이용하여 용접된 용접 금속부의 내식성 지수 중 PREN(Pitting Resistance Equivalent Number) 지수를 50.8 내지 54.5로 구현할 수 있어, 높은 내식성을 갖는 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, through the design of a new alloy of super austenitic stainless steel, among the corrosion resistance indexes of welded metal parts welded using super austenitic stainless steel, a Pitting Resistance Equivalent Number (PREN) index of 50.8 to 54.5 It can be implemented as, it is possible to provide a super austenitic stainless steel having high corrosion resistance.

도 1은 종래의 슈퍼오스테나이트계 스테인리스강의 용접 금속부를 주사전자현미경(SEM)을 통해 관찰한 이미지이다.
도 2는 종래의 슈퍼오스테나이트계 스테인리스강을 상 별로 나노 압입 측정한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2와, 비교예 1 내지 비교예 3의 니켈(Ni) 및 망간(Mn)의 함량에 따른 시그마상의 분율을 주사전자현미경(SEM)을 통해 관찰한 이미지이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2와, 비교예 1 내지 비교예 3의 니켈(Ni) 및 망간(Mn)의 함량에 따른 용접 금속부의 스트레스-스트레인 그래프를 도시한 것이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2와, 비교예 1 내지 비교예 3의 니켈(Ni) 및 망간(Mn)의 함량에 따른 용접 금속부의 내식성 시험 그래프를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예 1 및 비교예 3에 따른 용접 금속부의 주사전자현미경 이미지 및 시그마상을 분석한 그래프를 도시한 것이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2와, 본 발명의 실시예 대비 과량의 망간을 함유한 비교예의 용접부 표면의 패시브 필름 내에 망간의 침투에 관한 주사전자현미경 이미지 및 High-resolution mode 분석 그래프를 도시한 것이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 실시예 1, 실시예 3 내지 5와 비교예 4 및 5의 실리콘 함량에 따른 주사전자현미경을 통해 관찰한 미세 조직 이미지(도 9a)와, 그에 따른 시그마상의 분율(도 10의 좌측 그래프) 및 크기(도 10의 우측 그래프)에 대한 그래프 및 그에 따른 실리콘의 융점 변화를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 실시예 1, 실시예 6 및 비교예 6의 질소 함량에 따른 주사전자현미경을 통해 관찰한 미세 조직 이미지를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 실시예 1 및 비교예 3에 따른 용접 금속부의 동전위 분극실험 결과 그래프를 도시한 것이다.
도 11은 본 발명의 실시예 1 및 비교예 3에 따른 용접 금속부의 인장실험 결과 그래프를 도시한 것이다.1 is an image obtained by observing a welding metal part of a conventional super austenitic stainless steel through a scanning electron microscope (SEM).
2 is a graph of nano-indentation measurement of a conventional super austenitic stainless steel for each phase.
3 is an observation of the fraction of the sigma phase according to the content of nickel (Ni) and manganese (Mn) in Examples 1 and 2 of the present invention and Comparative Examples 1 to 3 through a scanning electron microscope (SEM). It is an image.
4 is a stress-strain graph of a weld metal portion according to the contents of nickel (Ni) and manganese (Mn) in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 of the present invention.
5A and 5B are graphs showing corrosion resistance test graphs of welded metal parts according to the contents of nickel (Ni) and manganese (Mn) in Examples 1 and 2 of the present invention and Comparative Examples 1 to 3.
6 is a graph showing an analysis of a scanning electron microscope image and a sigma image of a weld metal portion according to Example 1 and Comparative Example 3 of the present invention.
7A and 7B are scanning electron microscope images and High- It shows the resolution mode analysis graph.
8A to 8C are microstructure images observed through a scanning electron microscope according to the silicon content of Examples 1, 3 to 5 and Comparative Examples 4 and 5 of the present invention (FIG. 9A), and a fraction of the sigma phase according thereto. It shows a graph for (left graph of FIG. 10) and size (right graph of FIG. 10) and a change in the melting point of silicon accordingly.
9 shows microstructure images observed through a scanning electron microscope according to the nitrogen content of Examples 1, 6, and 6 of the present invention.
10 is a graph showing a result of a polarization test result of an equilateral polarization of a weld metal part according to Example 1 and Comparative Example 3 of the present invention.
11 is a graph showing a result of a tensile test of a weld metal part according to Example 1 and Comparative Example 3 of the present invention.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and contents described in the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the exemplary embodiments.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terms used in the present specification are for describing exemplary embodiments and are not intended to limit the present invention. In this specification, the singular form also includes the plural form unless specifically stated in the phrase. As used in the specification, "comprises" and/or "comprising" refers to the presence of one or more other components, steps, actions and/or elements, and/or elements, steps, actions and/or elements mentioned. Or does not exclude additions.

본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "측면", "예시" 등은 기술된 임의의 양상(aspect) 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되어야 하는 것은 아니다.As used herein, "embodiment", "example", "side", "example" and the like should be construed as having any aspect or design described better or advantageous than other aspects or designs. Is not.

아래 설명에서 사용되는 용어는, 연관되는 기술 분야에서 일반적이고 보편적인 것으로 선택되었으나, 기술의 발달 및/또는 변화, 관례, 기술자의 선호 등에 따라 다른 용어가 있을 수 있다. 따라서, 아래 설명에서 사용되는 용어는 기술적 사상을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 실시예들을 설명하기 위한 예시적 용어로 이해되어야 한다.The terms used in the description below have been selected as general and universal in the related technology field, but there may be other terms depending on the development and/or change of technology, customs, preferences of technicians, and the like. Therefore, terms used in the following description should not be understood as limiting the technical idea, but should be understood as exemplary terms for describing embodiments.

또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 설명 부분에서 상세한 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 아래 설명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되어야 한다.In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, detailed meanings will be described in the corresponding description. Therefore, terms used in the following description should be understood based on the meaning of the term and the contents throughout the specification, not just the name of the term.

한편, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의하여 한정되지 않는다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Meanwhile, terms such as first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

또한, 막, 층, 영역, 구성 요청 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할 때, 다른 부분의 바로 위에 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 막, 층, 영역, 구성 요소 등이 개재되어 있는 경우도 포함한다.In addition, when a part such as a film, layer, region, configuration request, etc. is said to be "on" or "on" another part, not only is it directly above another part, but also another film, layer, region, component in the middle thereof. This includes cases where such as are interposed.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used as meanings that can be commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not interpreted ideally or excessively unless explicitly defined specifically.

한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 일 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Meanwhile, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. In addition, terms used in the present specification are terms used to properly express an embodiment of the present invention, which may vary depending on the intention of users or operators, or customs in the field to which the present invention belongs. Accordingly, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the present specification.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 조성 별 특징 및 각 조성 원소 별 함량에 따른 특징을 설명하도록 한다.Hereinafter, characteristics of a super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention and characteristics according to the content of each composition element will be described.

본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강은 0.01 내지 0.03 중량%의 탄소를 포함한다.Super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention contains 0.01 to 0.03% by weight of carbon.

탄소는 강력한 오스테나이트 안정화 원소이자, 첨가 시 고용강화를 통해 강도를 향상시키는 원소이기 때문에 필수적으로 첨가되어야 하는 원소이다. Carbon is a strong austenite stabilizing element and an element that must be added because it is an element that improves strength through solid solution strengthening when added.

다만, 고 크롬을 20 중량% 이상 함유하는 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 경우, 탄소 함량이 0.03 중량%를 초과할 시 용접 부 내 탄화물 형성을 유발하여 기계적 특성이 저하될 우려가 있기 때문에, 탄소는 0.03 중량% 미만으로 첨가하는 것이 바람직하다.However, in the case of super austenitic stainless steel containing 20% by weight or more of high chromium, when the carbon content exceeds 0.03% by weight, it may cause carbide formation in the welded part, thereby deteriorating mechanical properties, so that the carbon content is 0.03. It is preferred to add less than% by weight.

본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강은 22 내지 24 중량 %의 크롬을 포함한다.The super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention contains 22 to 24% by weight of chromium.

슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 조성에 크롬을 첨가 시, 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 표면에 크롬 산화물 피막을 형성하여, 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 내식성을 향상시킬 수 있다.When chromium is added to the composition of the super austenitic stainless steel, a chromium oxide film is formed on the surface of the super austenitic stainless steel, thereby improving the corrosion resistance of the super austenitic stainless steel.

크롬은 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강의 핵심 원소이자, 내식성 확보를 위해 반드시 첨가되어야 하는 원소이다. Chromium is a key element in super austenitic stainless steel and an element that must be added to secure corrosion resistance.

다만, 24 중량% 이상으로 크롬을 첨가할 경우, 시그마상의 형성을 촉진시킬 수 있어 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 기계적 성능의 하락의 원인이 될 수 있으므로, 크롬의 함량은 24 중량% 미만으로 첨가하는 것이 바람직하다.However, if chromium is added in an amount of more than 24% by weight, it may promote the formation of a sigma phase, which may cause a decrease in the mechanical performance of the super austenitic stainless steel. desirable.

본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강은 17 내지 19 중량%의 니켈을 포함한다.The super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention contains 17 to 19% by weight of nickel.

니켈은 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강을 안정화 시킬 수 있는 원소이며, 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강을 이용하여 용접 시 용접 금속부 내의 오스테나이트 확보를 통해 용접 금속부의 기계적 특성을 향상 시킬 수 있다. Nickel is an element that can stabilize super austenitic stainless steel, and when using super austenitic stainless steel, it is possible to improve the mechanical properties of the weld metal part by securing austenite in the weld metal part when welding.

본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강에서 17 중량% 이상의 니켈 첨가 시 용접 금속부 내 페라이트 함량을 0으로 할 수 있기 때문에, 17 중량% 이상의 니켈 첨가는 반드시 필요하다. In the super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention, when 17% by weight or more of nickel is added, the ferrite content in the weld metal part can be made 0, so that 17% or more by weight of nickel is necessarily added.

페라이트는 일반적으로 오스테나이트 보다 연성, 인성이 낮은 단점을 가지며, 따라서 합금 전체가 오스테나이트 기지금속일 경우 최대의 특성을 나타낼 수 있다.Ferrite generally has lower ductility and toughness than austenite, and thus can exhibit maximum properties when the entire alloy is an austenite base metal.

또한, 기지금속에 페라이트가 일부 생성될 경우 입계(boundary) 면적증가에 의해 내식성이 저하되므로 내식성 측면에서도 합금 전체가 오스테나이트 기지금속일 경우 유리하다.In addition, when ferrite is partially generated in the base metal, corrosion resistance decreases due to an increase in boundary area, so it is advantageous when the entire alloy is an austenite base metal in terms of corrosion resistance.

뿐만 아니라, 니켈의 함량이 증가할수록 용접 금속부 내의 시그마상 형성을 감소시킬 수 있다.In addition, as the nickel content increases, the formation of sigma in the weld metal portion may be reduced.

보다 상세하게는, 니켈을 19 중량% 첨가하여 합금을 설계한 경우, 약 4.3 %의 시그마상 감소효과를 나타낸다. More specifically, when the alloy is designed by adding 19% by weight of nickel, it exhibits a sigma phase reduction effect of about 4.3%.

따라서, 니켈은 시그마상 감소 측면에서도 필수적인 원소라 할 수 있다. Therefore, nickel can be said to be an essential element in terms of reducing the sigma phase.

본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 시그마상이 감소하는 경우, 기계적 특성 및 내식성 향상 효과를 확보할 수 있다. When the sigma phase of the super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention is reduced, an effect of improving mechanical properties and corrosion resistance can be secured.

다만, 니켈의 함량이 19 중량%를 초과하게 되면, 니켈의 첨가에 따라 발생하는 시그마상 주변의 몰리브덴 결핍층이 심화되어, 내식성이 저하될 우려가 있기 때문에 니켈은 19 중량% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다.However, if the nickel content exceeds 19% by weight, the molybdenum-deficient layer around the sigma phase generated by the addition of nickel may intensify and the corrosion resistance may decrease. desirable.

니켈의 함량이 증가하면 시그마상을 형성하기 위한 액상이 상대적으로 줄어들어 용접부 내 시그마상이 감소하게 된다.When the nickel content is increased, the liquid phase for forming the sigma phase is relatively reduced, so that the sigma phase in the weld zone decreases.

다만, 이때 액상 내 크롬, 몰리브덴 등 오스테나이트 안정화 원소의 함량은 높아져 시그마상의 분율은 감소하지만 생성된 시그마상 내에 크롬 및 몰리브덴의 함량은 늘어나는 문제가 있다.However, at this time, the content of austenite stabilizing elements such as chromium and molybdenum in the liquid phase increases, so that the fraction of the sigma phase decreases, but the content of chromium and molybdenum in the generated sigma phase increases.

본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강은 6 내지 6.5 중량%의 몰리브덴을 포함한다.Super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention contains 6 to 6.5% by weight of molybdenum.

몰리브덴은 슈퍼오스테나이트계 스테인리스강의 핵심원소이며, Pitting Corrosion Resistance Equivalent Number(PREN=Cr+3.3[Mo+(0.5W)]+30N)에서 볼 수 있듯이, 몰리브덴을 첨가 시 상당히 강력한 내식성 향상을 보이는 것을 확인할 수 있다.Molybdenum is a core element of super austenitic stainless steel, and as shown in the Pitting Corrosion Resistance Equivalent Number (PREN=Cr+3.3[Mo+(0.5W)]+30N), it is confirmed that when molybdenum is added, it shows a very strong corrosion resistance improvement. I can.

이때 PREN이란, 공식 부식(Pitting Corrosion)을 어느 정도 견딜 수 있는지를 나타내는 수치로, 이와 관련하여 크롬, 몰리브덴, 텅스텐, 질소 등이 공식 저항성을 나타내는 원소이다.At this time, PREN is a numerical value indicating how much pitting corrosion can be endured, and in this regard, chromium, molybdenum, tungsten, nitrogen, etc. are elements showing pitting resistance.

일반적인 스테인레스강의 경우 PREN이 30 이상이며, 슈퍼 오스테나이트 스테인레스강은 40 이상의 PREN을 보일 수 있다.In the case of general stainless steel, the PREN is 30 or more, and the super austenitic stainless steel can show a PREN of 40 or more.

슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 경우 6 중량% 이상의 몰리브덴을 첨가하여 내식성을 확보하는 것이 일반적이다. In the case of super austenitic stainless steel, it is common to add 6% by weight or more of molybdenum to secure corrosion resistance.

다만, 몰리브덴의 경우 내식성 확보가 가능한 동시에 강력한 시그마상 형성의 원인이 되는 원소이며, 6.5 중량% 이상의 몰리브덴 첨가 시 용접 금속부 내의 시그마상 분율을 증가시켜, 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 기계적 특성을 저하시킬 우려가 있다. However, in the case of molybdenum, it is an element that can secure corrosion resistance and at the same time form a strong sigma phase.If more than 6.5% by weight of molybdenum is added, the fraction of the sigma phase in the weld metal part is increased, thereby deteriorating the mechanical properties of super austenitic stainless steel. There is concern.

따라서, 용접 금속부의 특성 확보를 위해 최대 6.5 중량% 이하의 몰리브덴을 첨가시키는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable to add up to 6.5% by weight of molybdenum in order to secure the properties of the weld metal part.

본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강은 4 내지 8 중량%의 망간을 포함한다.The super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention contains 4 to 8% by weight of manganese.

더욱 바람직하게는, 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강은 6 내지 8 중량%의 망간을 포함할 수 있다.More preferably, the super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention may contain 6 to 8% by weight of manganese.

망간은 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강을 안정화 시킬 수 있는 원소이며, 상기 안정화에 미치는 영향은 니켈의 절반에 해당한다.Manganese is an element that can stabilize super austenitic stainless steel, and the effect on the stabilization is half of that of nickel.

따라서, 니켈의 함량을 감소시키게 되면, 감소된 니켈의 두 배에 해당하는 망간을 첨가하여 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 분율을 제어하는 것이 바람직하다.Therefore, when the content of nickel is reduced, it is preferable to control the fraction of super austenitic stainless steel by adding manganese equivalent to twice the amount of nickel reduced.

슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강에 망간이 다량 첨가될수록 니켈의 첨가와 마찬가지로 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강을 이용한 용접 금속부 내의 시그마상 분율이 감소하게 된다.As the amount of manganese is added to the super austenitic stainless steel, the fraction of the sigma phase in the weld metal part using the super austenitic stainless steel decreases as well as the addition of nickel.

6 중량%의 망간 함량 증가를 통해 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강을 이용한 용접 금속부에 4.1 %의 시그마상 감소효과를 나타내었으며, 망간을 8 증량% 첨가 시, 시그마상 생성이 6 % 감소하였다. By increasing the manganese content of 6% by weight, a sigma phase reduction effect of 4.1% was exhibited in the welded metal part using super austenitic stainless steel, and when 8% by weight of manganese was added, the sigma phase formation decreased by 6%.

뿐만 아니라, 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 첨가 원소 중 니켈을 망간으로 대체 하였을 시, 니켈을 19 중량% 이상 첨가하였을 때 발생하는 시그마상의 몰리브덴 결핍층 형성을 억제할 수 있기 때문에 내식성 향상에 용이하게 된다.In addition, when nickel is replaced with manganese among the addition elements of the super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention, it is possible to suppress the formation of a sigma-like molybdenum-deficient layer that occurs when nickel is added at least 19% by weight. Therefore, it becomes easy to improve corrosion resistance.

니켈을 일부 대체하는 것으로 망간을 첨가하여 시그마상을 감소시키더라도, 니켈을 첨가하는 것과 동일하게 30% 이상의 연성과 trans-passive 시점이 1.0 V 이상의 내식성을 확보 할 수 있다. Even if the sigma phase is reduced by adding manganese as a partial replacement of nickel, ductility of 30% or more and trans-passive time can secure corrosion resistance of 1.0 V or more, similar to the addition of nickel.

따라서, 용접 금속부의 시그마상 감소 측면에서는 니켈의 과량 첨가에 대비하여 적절한 망간의 첨가가 더욱 바람직하다.Therefore, in terms of reducing the sigma phase of the welded metal part, it is more preferable to add manganese appropriately in preparation for the excessive addition of nickel.

다만, 8 중량% 이상으로 망간을 첨가 시, 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 용접 금속부의 균열감수성을 증가시키게 되며, 용접 금속부 표면의 패시브 필름 내에 망간의 침투가 심화되어, 패시브 필름의 특성 저하를 유발하게 된다.However, when manganese is added in an amount of 8% by weight or more, the crack sensitivity of the weld metal part of the super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention is increased, and the penetration of manganese into the passive film on the surface of the weld metal part is deepened. , This causes a decrease in the properties of the passive film.

이때 패시브 필름이란, 후술할 도 8a의 이미지에서 확인할 수 있는 것과 같이, 기지금속 상에 10 내지 20 nm의 두께로 형성된 산화물 기반의 필름을 지칭한다.At this time, the passive film refers to an oxide-based film formed on a base metal with a thickness of 10 to 20 nm, as can be seen in the image of FIG. 8A to be described later.

또한, 이에 따라 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 내식성이 급격하게 저하되는 형상이 발생하게 되며, 따라서 니켈을 대체하며 망간 첨가 시, 8 중량% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다.In addition, accordingly, a shape in which the corrosion resistance of the super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention is rapidly deteriorated occurs, and therefore, when manganese is added to replace nickel, it is preferable to add 8% by weight or less.

본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강은 0.05 내지 0.4 중량%의 실리콘을 포함한다.The super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention contains 0.05 to 0.4% by weight of silicon.

실리콘은 일반적으로 강의 제작 시 탈산 작용을 가지는 원소이다. Silicon is an element that generally has a deoxidation effect in the manufacture of steel.

실리콘은 시그마상 형성의 주요 원소로써, 본 발명에서 실리콘의 함량 증가 시, 용접 금속부 내 시그마상의 분율 및 크기가 급격하게 증가하게 된다.Silicon is a major element in forming a sigma phase, and when the content of silicon increases in the present invention, the fraction and size of the sigma phase in the weld metal part rapidly increase.

보다 상세하게는, 실리콘은 용접 금속부를 저 융점화 시키게 되며, 이에 따라 용접 시 응고 구간 및 응고 시간이 증가하게 되고, 따라서 시그마상의 분율을 증가시키게 된다. More specifically, silicon lowers the melting point of the welded metal part, thereby increasing the solidification period and solidification time during welding, and thus increases the fraction of the sigma phase.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 실리콘 함량은 0.4 중량% 이하로 설정하는 것이 바람직하다.Therefore, the silicon content of the super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention is preferably set to 0.4% by weight or less.

본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강은 0.3 내지 0.4 중량%의 질소를 포함한다.Super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention contains 0.3 to 0.4% by weight of nitrogen.

질소는 강력한 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 안정화 원소이며, 내식성을 향상시킬 수 있는 원소이다.Nitrogen is a stabilizing element of strong super austenitic stainless steel, and is an element that can improve corrosion resistance.

일반적으로 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강의 경우, 0.25 중량% 이상의 질소를 첨가하여 기계적 특성 및 내식성을 확보하게 된다. In general, in the case of super austenitic stainless steel, mechanical properties and corrosion resistance are secured by adding 0.25% by weight or more of nitrogen.

슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강에 질소를 첨가 시, 용접 금속부 내의 시그마상의 분율이 감소하게 된다. When nitrogen is added to the super austenitic stainless steel, the fraction of the sigma phase in the weld metal part decreases.

다만, 질소를 0.4 중량% 이상 첨가할 경우, 시그마상 주변의 몰리브덴 결핍층 발생을 심화 시키며, 슈퍼 오스테나이트계 스테인리스강의 취성을 증가시키게 되고, 가공성이 저하될 우려가 있으므로, 질소는 0.4 중량% 미만 첨가되는 것이 바람직하다.However, if more than 0.4% by weight of nitrogen is added, the molybdenum-deficient layer around the sigma phase is deepened, the brittleness of the super austenitic stainless steel is increased, and the workability may be deteriorated, so the nitrogen content is less than 0.4% by weight. It is preferably added.

본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강은 0.1 내지 0.2 중량%의 알루미늄을 추가로 포함할 수 있다.The super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention may additionally contain 0.1 to 0.2% by weight of aluminum.

알루미늄은 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강에서 탈산제 역할을 하며, 알루미늄을 첨가 시 실리콘 함유량을 절감할 수 있게 된다.Aluminum acts as a deoxidizer in super austenitic stainless steel, and when aluminum is added, silicon content can be reduced.

다만, 알루미늄을 0.2 중량% 이상 첨가 시, 산화물 생성을 통하여 용접 금속부의 기계적 특성 저하를 유발할 수 있으므로, 알루미늄은 0.2 중량% 미만 첨가되는 것이 바람직하다.However, when aluminum is added in an amount of 0.2% by weight or more, it is preferable to add less than 0.2% by weight of aluminum because it may cause a decrease in mechanical properties of the welded metal part through oxide generation.

본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강은 0.1 내지 0.15 중량%의 구리를 추가로 포함할 수 있다.Super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention may further include 0.1 to 0.15% by weight of copper.

구리는 고용강화 효과를 발생시켜, 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 강도 향상에 영향을 미칠 수 있다.Copper generates a solid solution strengthening effect, and may have an effect on improving the strength of the super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention.

다만 구리를 0.15 중량% 이상 첨가 시, 작업성을 저하시킬 수 있다.However, when 0.15% by weight or more of copper is added, workability may be deteriorated.

보다 상세하게는, 구리는 대표적인 고용강화 원소이므로 구리가 0.15 중량% 이상 다량 첨가될 경우 강도가 너무 높아져 가공성이 떨어지는 문제가 있다.More specifically, since copper is a representative solid solution strengthening element, when copper is added in a large amount of 0.15% by weight or more, the strength becomes too high, resulting in a problem of poor workability.

본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강은 전술한 원소를 첨가하되, 잔부가 철 및 기타 불가피한 불순물로 형성된다.In the super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention, the above-described elements are added, but the remainder is formed of iron and other unavoidable impurities.

본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강을 이용하여 용접된 용접 금속부의 시그마(σ)상 면적분율이 3 % 이하이다.A sigma (σ) phase area fraction of a welded metal part welded using a super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention is 3% or less.

시그마상의 면적분율이 3 % 이하인 경우, 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 취성을 감소시키고, 기계적 성능을 크게 향상시킬 수 있다.When the area fraction of the sigma phase is 3% or less, the brittleness of the super austenitic stainless steel can be reduced and mechanical performance can be greatly improved.

또한, 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 새로운 합금 설계를 통하여, 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강을 이용하여 용접된 용접 금속부의 연성에 있어, 40 % 내지 70 %의 연성을 확보하여 기계적 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, through the design of a new alloy of super austenitic stainless steel, it is possible to improve mechanical properties by securing a ductility of 40% to 70% in the ductility of a welded metal part welded using super austenitic stainless steel.

더하여, 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 새로운 합금 설계를 통하여, 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강을 이용하여 용접된 용접 금속부의 내식성 지수 중 PREN(Pitting Resistance Equivalent Number) 지수를 50.8 내지 54.5로 구현할 수 있어, 높은 내식성을 갖는 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강을 제공할 수 있다.In addition, through the design of a new alloy of super austenitic stainless steel, it is possible to realize a PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) index of 50.8 to 54.5 among the corrosion resistance index of welded metal parts welded using super austenitic stainless steel, resulting in high corrosion resistance. It is possible to provide a super austenitic stainless steel having

이하, 실시예 및 비교예와 도면 및 표를 통하여 본 발명의 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강에 대하여 보다 상세히 살펴보도록 한다.Hereinafter, the super austenitic stainless steel of the present invention will be described in more detail through Examples and Comparative Examples and drawings and tables.

다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 예시일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하지 않는다.However, the following examples are only examples for explaining the present invention in more detail, and do not limit the scope of the present invention.

하기 표 1은 본 발명의 실시예 및 비교예의 원소 조성 및 함량을 나타낸 것이다.Table 1 below shows the elemental composition and content of Examples and Comparative Examples of the present invention.

하기 표 1에서 철(Fe)의 Bal.은 잔부가 철로 형성되어 있음을 의미한다.In Table 1 below, Bal. of iron (Fe) means that the balance is formed of iron.

[표 1][Table 1]

도 3은 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2와, 비교예 1 내지 비교예 3의 니켈(Ni) 및 망간(Mn)의 함량에 따른 시그마상의 분율을 주사전자현미경(SEM)을 통해 관찰한 이미지이다.3 is an observation of the fraction of the sigma phase according to the content of nickel (Ni) and manganese (Mn) in Examples 1 and 2 of the present invention and Comparative Examples 1 to 3 through a scanning electron microscope (SEM). It is an image.

도 3을 참조하면, 합금 내 니켈(Ni)의 함량이 증가할수록 용접 금속부 내의 시그마상 형성을 감소시키는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 3, it can be seen that as the content of nickel (Ni) in the alloy increases, the formation of a sigma phase in the weld metal part is reduced.

또한, 실시예 1의 이미지를 참조할 시 망간(Mn)의 첨가에 따라, 적은 니켈 함량에도 용접 금속부 내의 시그마상이 감소하는 것을 확인할 수 있다.In addition, when referring to the image of Example 1, it can be seen that the sigma phase in the weld metal portion decreases even with a small nickel content due to the addition of manganese (Mn).

도 4는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2와, 비교예 1 내지 비교예 3의 니켈(Ni) 및 망간(Mn)의 함량에 따른 용접 금속부의 스트레스-스트레인 그래프를 도시한 것이다.4 is a stress-strain graph of a weld metal portion according to the contents of nickel (Ni) and manganese (Mn) in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 3 of the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예 1의 높은 기계적 특성을 확인할 수 있다.Referring to Figure 4, it can be seen the high mechanical properties of Example 1 of the present invention.

보다 상세하게, 비교예 1과 비교하여, 비교예 2, 3 및 실시예 1, 2의 시그마상이 감소함에 따라 특성이 변하는 것을 나타낸 그래프로, 인장강도가 낮아지지만 연성이 상대적으로 증가하여 인성이 전반적으로 증가한 것을 확인할 수 있다.In more detail, compared to Comparative Example 1, a graph showing that the properties of Comparative Examples 2 and 3 and Examples 1 and 2 change as the sigma phase decreases.The tensile strength decreases, but the ductility is relatively increased, so that the overall toughness is It can be confirmed that the increase was increased.

즉, 시그마상이 감소할수록 인성이 증가하였으며, 또한 니켈의 첨가와 망간의 첨가의 차이는 거의 나타나지 않고 오로지 시그마상의 분율에만 영향을 받는 것을 확인할 수 있다.That is, as the sigma phase decreases, the toughness increases, and the difference between the addition of nickel and manganese hardly appears, and it can be seen that only the fraction of the sigma phase is affected.

도 5a 및 5b는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2와, 비교예 1 내지 비교예 3의 니켈(Ni) 및 망간(Mn)의 함량에 따른 용접 금속부의 내식성 시험 그래프를 도시한 것이다.5A and 5B are graphs showing corrosion resistance test graphs of welded metal parts according to the contents of nickel (Ni) and manganese (Mn) in Examples 1 and 2 of the present invention and Comparative Examples 1 to 3.

도 5a를 참조하면, 합금 조성 중 니켈의 함량이 증가함에 따라 시그마상이 감소하고, 이에 따라 내식성이 향상되는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 5A, it can be seen that the sigma phase decreases as the content of nickel in the alloy composition increases, and corrosion resistance is improved accordingly.

또한, 망간을 첨가하여 시그마상을 감소시키더라도, 니켈과 동일하게 기계적 특성 및 내식성을 충분히 확보 할 수 있는 것을 확인할 수 있다.In addition, it can be seen that even if the sigma phase is reduced by adding manganese, mechanical properties and corrosion resistance can be sufficiently secured, similar to nickel.

따라서, 용접부의 시그마상 감소 측면에서는 과량의 니켈을 첨가하는 것 보다 망간의 첨가가 더욱 바람직하다.Therefore, in terms of reducing the sigma phase of the weld, the addition of manganese is more preferable than the addition of excess nickel.

또한, 도 5b는 Critical pitting temperature(CPT) 실험으로, 도 5b를 참조하면, 좌측의 중성 용액과 우측의 산성 용액에서 온도가 증가함에 따라 100 μA를 초과하는 전류가 어떤 온도에서 발생하는지 확인할 수 있다.In addition, Figure 5b is a critical pitting temperature (CPT) experiment, referring to Figure 5b, it can be confirmed at what temperature a current exceeding 100 μA occurs as the temperature increases in the neutral solution on the left and the acidic solution on the right. .

좌측 및 우측 그래프 모두 비교예 1이 가장 낮은 온도에서 전류가 발생하였으며, 이는 시그마상 분율이 감소함에 따라 CPT 값이 증가했다는 것을 확인할 수 있다.In both the left and right graphs, the current was generated at the lowest temperature in Comparative Example 1, which can be confirmed that the CPT value increased as the sigma phase fraction decreased.

도 6은 본 발명의 실시예 1 및 비교예 3에 따른 용접 금속부의 주사전자현미경 이미지 및 시그마상을 분석한 그래프를 도시한 것이다.6 is a graph showing an analysis of a scanning electron microscope image and a sigma image of a weld metal portion according to Example 1 and Comparative Example 3 of the present invention.

도 6을 참조하면, 니켈의 함량이 19 중량%를 초과하였을 시, 시그마상 주변의 몰리브덴 결핍층이 심화되는 것을 확인할 수 있고, 이에 따라 내식성이 저하될 우려가 있다.Referring to FIG. 6, when the nickel content exceeds 19% by weight, it can be seen that the molybdenum-deficient layer around the sigma phase is deepened, and there is a concern that corrosion resistance may decrease.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 니켈 함량은 19 중량% 이하인 것이 바람직한 것을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the nickel content of the super austenitic stainless steel according to an embodiment of the present invention is preferably 19% by weight or less.

또한, 니켈을 망간으로 대체하는 경우, 니켈 함량이 19 중량%를 초과할 때 발생할 수 있는 시그마상의 몰리브덴 결핍층 형성을 억제할 수 있기 때문에 내식성 향상에 용이하게 된다.In addition, when nickel is replaced with manganese, the formation of a sigma-like molybdenum-deficient layer that may occur when the nickel content exceeds 19% by weight can be suppressed, so that it is easy to improve corrosion resistance.

도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2와, 본 발명의 실시예 대비 과량의 망간을 함유한 비교예의 용접부 표면의 패시브 필름 내에 망간의 침투에 관한 투과전자현미경 이미지 및 High-resolution mode 분석 그래프를 도시한 것이다.7A and 7B are transmission electron microscopy images and high-resolution images of manganese penetration into the passive film on the surface of the welded portion of Examples 1 and 2 of the present invention and Comparative Examples containing an excess of manganese compared to the Examples of the present invention. It shows the resolution mode analysis graph.

도 7a 및 7b를 참조하면, 망간을 12 중량% 및 16 중량% 함유한 합금에서 용접부 표면의 패시브 필름 내에 망간의 침투가 심화되어, 패시브 필름의 특성 저하를 유발하게 되는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 7A and 7B, it can be seen that in the alloy containing 12% and 16% by weight of manganese, the penetration of manganese into the passive film on the surface of the welded portion is deepened, resulting in deterioration of the properties of the passive film.

또한, 이에 따라 내식성이 급격하게 저하되는 형상이 발생하게 된다. In addition, accordingly, a shape in which corrosion resistance is rapidly deteriorated occurs.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 합금 조성에서 니켈을 대체하며 망간을 첨가 시, 8 중량% 이하로 첨가하는 것이 바람직하다.Therefore, when adding manganese while replacing nickel in the alloy composition according to the embodiment of the present invention, it is preferable to add 8% by weight or less.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명의 실시예 1, 실시예 3 내지 5와 비교예 4 및 5의 실리콘 함량에 따른 주사전자현미경을 통해 관찰한 미세 조직 이미지(도 9a)와, 그에 따른 시그마상의 분율(도 10의 좌측 그래프) 및 크기(도 10의 우측 그래프)에 대한 그래프 및 그에 따른 실리콘의 융점 변화를 도시한 것이다.8A to 8C are microstructure images observed through a scanning electron microscope according to the silicon content of Examples 1, 3 to 5 and Comparative Examples 4 and 5 of the present invention (FIG. 9A), and a fraction of the sigma phase according thereto. It shows a graph for (left graph of FIG. 10) and size (right graph of FIG. 10) and a change in the melting point of silicon accordingly.

도 8a 및 도 8b을 참조하면, 합금 조성에서 실리콘의 함량이 증가할수록 용접 금속부 내 시그마상 분율 및 크기가 급격하게 증가하는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIGS. 8A and 8B, it can be seen that as the content of silicon in the alloy composition increases, the fraction and size of the sigma phase in the weld metal part rapidly increase.

또한, 도 8c를 참조하면, 실리콘은 용접부를 저융점화 시키게 되며, 이에 따라 용접 시 응고 구간 및 응고 시간이 증가하게 되고, 따라서 시그마상의 분율을 증가시키게 되는 것을 확인할 수 있다. In addition, referring to FIG. 8C, it can be seen that silicon lowers the melting point of the weld, and accordingly, the solidification section and the solidification time increase during welding, and thus the fraction of the sigma phase increases.

따라서, 합금 내 실리콘의 함량은 0.4 중량% 이하로 설정하는 것이 바람직하다.Therefore, the content of silicon in the alloy is preferably set to 0.4% by weight or less.

도 9는 본 발명의 실시예 1, 실시예 6 및 비교예 6의 질소 함량에 따른 주사전자현미경을 통해 관찰한 미세 조직 이미지를 도시한 것이다.9 shows microstructure images observed through a scanning electron microscope according to the nitrogen content of Examples 1, 6, and 6 of the present invention.

도 9를 참조하면, 비교예 6의 조성인 0.5 중량%의 질소를 첨가한 경우, 시그마상 주변의 몰리브덴 결핍층을 심화 시키며, 합금의 취성이 증가하게 되고, 가공성이 저하될 우려가 있는 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 9, it was confirmed that when 0.5% by weight of nitrogen, which is the composition of Comparative Example 6, is added, the molybdenum-deficient layer around the sigma phase is deepened, the brittleness of the alloy is increased, and the workability may be reduced. I can.

도 10은 본 발명의 실시예 1 및 비교예 3에 따른 용접 금속부의 동전위 분극실험 결과 그래프를 도시한 것이다.10 is a graph showing a result of a polarization test result of an equilateral polarization of a weld metal part according to Example 1 and Comparative Example 3 of the present invention.

도 10을 참조하면, Epit 값이 약 0.1 V 향상되었으며, 부동태 영역의 안정도도 향상되어 비교예 3과 비교하여, 실시예 1의 내식성이 증가된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 10, it can be seen that the Epit value was improved by about 0.1 V, and the stability of the passive region was also improved, and as compared with Comparative Example 3, the corrosion resistance of Example 1 was increased.

도 11은 본 발명의 실시예 1 및 비교예 3에 따른 용접 금속부의 인장실험 결과 그래프를 도시한 것이다.11 is a graph showing a result of a tensile test of a weld metal part according to Example 1 and Comparative Example 3 of the present invention.

도 11을 참조하면, 비교예 3과 비교하여, 실시예 1의 강도 값은 약 35 MPa 저하된 반면, 연성은 약 8 % 향상된 것을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 11, it can be seen that compared to Comparative Example 3, the strength value of Example 1 was decreased by about 35 MPa, while the ductility was improved by about 8%.

또한, 인성에 준하는 값을 나타내는 ECO Index 수치는 약 13 %의 향상을 보이는 것을 확인할 수 있다.In addition, it can be seen that the ECO Index value representing a value comparable to toughness shows an improvement of about 13%.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시 예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.On the other hand, the embodiments of the present invention disclosed in the specification and drawings are only presented specific examples to aid understanding, and are not intended to limit the scope of the present invention. In addition to the embodiments disclosed herein, it is apparent to those of ordinary skill in the art that other modified examples based on the technical idea of the present invention may be implemented.

Claims (8)

탄소(C) 0.01 내지 0.03 중량%,
크롬(Cr) 22 내지 24 중량%,
니켈(Ni) 17 내지 19 중량%,
몰리브덴(Mo) 6 내지 6.5 중량%,
망간(Mn) 4 내지 8 중량%,
실리콘(Si) 0.05 내지 0.4 중량%,
질소(N) 0.3 내지 0.4 중량%를 함유하고,
잔부가 철(Fe)을 포함하는 것을 특징으로 하는 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강.
0.01 to 0.03% by weight of carbon (C),
22 to 24% by weight of chromium (Cr),
17 to 19% by weight of nickel (Ni),
6 to 6.5% by weight of molybdenum (Mo),
Manganese (Mn) 4 to 8% by weight,
0.05 to 0.4% by weight of silicon (Si),
It contains 0.3 to 0.4% by weight of nitrogen (N),
Super austenitic stainless steel, characterized in that the balance contains iron (Fe).
제1항에 있어서,
상기 스테인레스강을 이용하여 용접된 용접 금속부의 시그마(σ)상 면적분율이 3 % 이하인 것을 특징으로 하는 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강.
The method of claim 1,
Super austenitic stainless steel, characterized in that the sigma (σ) phase area fraction of the welded metal part welded using the stainless steel is 3% or less.
제2항에 있어서,
상기 용접 금속부는 상기 용접 금속부 내의 상기 시그마상이 감소되는 것을 특징으로 하는 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강.
The method of claim 2,
Super austenitic stainless steel, characterized in that the sigma phase in the weld metal part is reduced in the weld metal part.
제2항에 있어서,
상기 용접 금속부는 몰리브덴(Mo) 결핍층 형성이 방지되는 것을 특징으로 하는 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강.
The method of claim 2,
Super austenitic stainless steel, characterized in that the formation of a molybdenum (Mo) deficient layer is prevented in the welded metal part.
제2항에 있어서,
상기 용접 금속부는 30 % 내지 70 %의 연성을 갖는 것을 특징으로 하는 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강.
The method of claim 2,
Super austenitic stainless steel, characterized in that the weld metal portion has a ductility of 30% to 70%.
제2항에 있어서,
상기 용접 금속부는 50.8 내지 54.5의 PREN(Pitting Resistance Equivalent Number) 지수를 갖는 것을 특징으로 하는 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강.
The method of claim 2,
The welded metal part is a super austenitic stainless steel, characterized in that having a PREN (Pitting Resistance Equivalent Number) index of 50.8 to 54.5.
제1항에 있어서,
상기 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 조성에 알루미늄(Al) 0.1 내지 0.2 중량% 를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강.
The method of claim 1,
Super austenitic stainless steel, characterized in that 0.1 to 0.2% by weight of aluminum (Al) is further added to the composition of the super austenitic stainless steel.
제1항에 있어서,
상기 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강의 조성에 구리(Cu) 0.1 내지 0.15 중량%를 더 첨가하는 것을 특징으로 하는 슈퍼 오스테나이트계 스테인레스강.The method of claim 1,
Super austenitic stainless steel, characterized in that 0.1 to 0.15% by weight of copper (Cu) is further added to the composition of the super austenitic stainless steel.

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