KR20220092979A - Ferritic stainless steel and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 1.0 질량% 이상 15.0 질량% 이하의 Cu를 함유하고, (i) 매트릭스(25) 중에 500㎚ 미만의 입경을 갖는 미세 Cu 리치상(21)이 형성된 모재(20)와, (ⅱ) 페라이트계 스테인리스 강재(1)의 표면에 형성되고, 모재(20)보다 Cu가 농축된 Cu 농축 표층부(10)를 구비한다.The ferritic stainless steel material 1 contains 1.0 mass % or more and 15.0 mass % or less of Cu, and (i) a base material 20 in which a fine Cu-rich phase 21 having a particle size of less than 500 nm is formed in the matrix 25 ) and (ii) formed on the surface of the ferritic stainless steel material (1) and provided with a Cu-concentrated surface layer portion (10) in which Cu is more concentrated than the base material (20).
Description
본 발명은 페라이트계 스테인리스 강재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ferritic stainless steel material and a method for manufacturing the same.
종래, 도전성 부품(예를 들면, 전기 접점 부품) 등에 스테인리스 강재를 적용하기 위해, 스테인리스 강재의 도전성을 향상시키는 각종 기술이 제안되고 있다.Conventionally, in order to apply a stainless steel material to an electroconductive component (for example, an electrical contact component) etc., various techniques for improving the electroconductivity of a stainless steel material are proposed.
예를 들면, 스테인리스 강재의 표면에 Ni 혹은 Ni 합금으로 이루어지는 층을 형성(특허 문헌 1)하거나, 또는, 스테인리스 강재의 표면을 개질(특허 문헌 2)함으로써, 스테인리스 강재의 표면 접촉 저항을 저감시키는 기술이 알려져 있다.For example, a technique for reducing the surface contact resistance of a stainless steel material by forming a layer made of Ni or a Ni alloy on the surface of the stainless steel (Patent Document 1) or modifying the surface of the stainless steel material (Patent Document 2) This is known
특허 문헌 2에는, 스테인리스 강재의 표면을 개질하는 것에 관한 기술이 기재되어 있다. 구체적으로는, (i) 스테인리스 강재의 부동태 피막 또는 최표층에 Cu를 농축시키는 것, 및, (ⅱ) 스테인리스 강재의 표면에 Cu를 주체로 하는 제2상을 석출시켜 부동태 피막의 형성을 부분적으로 저해하는 것이 기재되어 있다.Patent Document 2 describes a technique for modifying the surface of a stainless steel material. Specifically, (i) concentrating Cu in the passivation film or outermost layer of the stainless steel material, and (ii) precipitating a second phase mainly composed of Cu on the surface of the stainless steel material to partially prevent the formation of the passivation film inhibition is described.
또한, 예를 들면, 특허 문헌 3에는, 페라이트상 매트릭스중에 Cu 리치상을 시효 석출시킴으로써, 모재의 전기 저항을 저감시킨 스테인리스 강재가 기재되어 있다.Further, for example, Patent Document 3 describes a stainless steel material in which the electrical resistance of the base material is reduced by aging-precipitating a Cu-rich phase in a ferritic matrix.
그러나, 특허 문헌 1에 기재된 기술에서는, 스테인리스 강재의 모재가 오스테나이트계 스테인리스강인 것 및 모재 표면에 Ni 함유층을 형성하는 것을 필요로 하기 때문에, 제조 코스트를 저감하기 어렵다. 또한, 일반적으로 스테인리스강에서는 합금 성분의 함유량이 많아질수록(고합금이 될수록) 모재의 전기 저항이 높아지는 경향이 있다.However, in the technique described in
특허 문헌 2에 기재된 기술에서는, 스테인리스 강재의 표면 접촉 저항을 저감시킬 수 있는 한편, 스테인리스 강재에서의 모재의 전기 저항을 저감시키는 것에 대해 개선의 여지가 있다.In the technique described in patent document 2, while being able to reduce the surface contact resistance of a stainless steel material, there exists room for improvement about reducing the electrical resistance of the base material in a stainless steel material.
특허 문헌 3에 기재된 기술에 있어서는, 스테인리스 강재에서의 모재의 전기 저항을 저감시킬 수 있는 한편, 스테인리스 강재의 표면 접촉 저항을 저감시키는 것에 대해 개선의 여지가 있다.In the technique described in patent document 3, while being able to reduce the electrical resistance of the base material in stainless steel materials, there exists room for improvement about reducing the surface contact resistance of stainless steel materials.
본 발명의 일 형태는 상기 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 전기 저항 및 표면 접촉 저항 양쪽 모두를 저감시킨 페라이트계 스테인리스 강재 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.One aspect of the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and an object thereof is to provide a ferritic stainless steel material having reduced both electrical resistance and surface contact resistance, and a method for manufacturing the same.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 형태에 따른 페라이트계 스테인리스 강재는, 1.0 질량% 이상 15.0 질량% 이하의 Cu를 함유하는 페라이트계 스테인리스 강재로서, 매트릭스중에 500㎚ 미만의 입경을 갖는 제1 Cu 리치상이 형성된 모재와, 상기 페라이트계 스테인리스 강재의 표면에 형성되고, 상기 모재보다 Cu가 농축된 Cu 농축 표층부를 구비하고 있다.In order to solve the above problems, a ferritic stainless steel material according to one embodiment of the present invention is a ferritic stainless steel material containing 1.0 mass % or more and 15.0 mass % or less Cu, and has a first particle size of less than 500 nm in a matrix. It is provided with the base material in which Cu-rich phase was formed, and the Cu-concentrated surface layer part formed on the surface of the said ferritic stainless steel material, and in which Cu was concentrated rather than the said base material.
또한, 본 발명의 일 형태에 따른 페라이트계 스테인리스 강재의 제조 방법은, 1.0 질량% 이상 15.0 질량% 이하의 Cu를 함유하는 페라이트계 스테인리스강의 성분 조성을 갖는 압연재에 대해, 780℃ 이상 830℃ 이하의 온도로 6시간 이상 가열하는 소둔(燒鈍, annealing) 공정과, 상기 소둔 공정 이후, 적어도 제1 산세(酸洗) 공정을 포함하는 중간 공정을 실시해 얻어진 제1 중간재에 대해, 하기 (1)식으로 정의되는 A값이 15.0 이상 20.0 이하가 되는 조건에서 시효 처리를 실시함으로써 매트릭스중에 500㎚ 미만의 입경을 갖는 제1 Cu 리치상을 형성하는 시효 처리 공정과, 상기 시효 처리 공정에 의해 얻어진 제2 중간재에 대해, (i) 50 g/L 이상 150 g/L 이하의 질산과, (ⅱ) 5 g/L 이상 15 g/L 이하의 불화 수소산을 함유하는 혼합액을 이용하고, 상기 혼합액의 액온을 30℃ 이상 60℃ 이하로 하여 산세 처리를 실시하는 제2 산세 공정을 포함한다.Further, in the method for manufacturing a ferritic stainless steel material according to one embodiment of the present invention, a rolled material having a component composition of a ferritic stainless steel containing 1.0 mass% or more and 15.0 mass% or less Cu is 780°C or more and 830°C or less. For a first intermediate material obtained by performing an intermediate step including an annealing step of heating at a temperature for 6 hours or more, and at least a first pickling step after the annealing step, the following formula (1) An aging treatment step of forming a first Cu-rich phase having a particle size of less than 500 nm in a matrix by performing aging treatment under the condition that the value of A defined as 15.0 or more and 20.0 or less, and the second obtained by the aging treatment step For the intermediate material, (i) 50 g/L or more and 150 g/L or less of nitric acid, and (ii) 5 g/L or more and 15 g/L or less of hydrofluoric acid, a mixed solution containing hydrofluoric acid is used, and the liquid temperature of the mixed solution is adjusted The 2nd pickling process of carrying out a pickling process as 30 degreeC or more and 60 degrees C or less is included.
A=T(20+logt)×10-3 … (1)A=T(20+logt)×10 -3 … (One)
(여기에서, T는 시효 온도(K)이고, t는 시효 시간(h)이다).(where T is the aging temperature (K) and t is the aging time (h)).
본 발명의 일 형태에 의하면, 전기 저항 및 표면 접촉 저항 양쪽 모두를 저감시킨 페라이트계 스테인리스 강재 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.ADVANTAGE OF THE INVENTION According to one aspect of this invention, the ferritic stainless steel material which reduced both electrical resistance and surface contact resistance, and its manufacturing method can be provided.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에서의 페라이트계 스테인리스 강재를 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 페라이트계 스테인리스 강재의 표면 근방에서, 깊이 방향의 Cu 강도의 변화의 일례에 대해 나타낸 그래프이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which showed typically the ferritic stainless steel material in one Embodiment of this invention.
2 is a graph showing an example of a change in Cu strength in the depth direction in the vicinity of the surface of a ferritic stainless steel material.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 대해 설명한다. 한편, 이하의 기재는 발명의 취지를 보다 잘 이해시키기 위한 것으로, 특별히 지정하지 않는 한, 본 발명을 한정하지 않는다. 또한, 본 명세서에 있어서, 'A∼B'는 A 이상 B 이하인 것을 나타낸다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, one Embodiment of this invention is described. In addition, the following description is for better understanding the meaning of the invention, and unless otherwise specified, this invention is not limited. In addition, in this specification, "A to B" represents A or more and B or less.
(용어의 정의)(Definition of Terms)
'페라이트계 스테인리스 강재'는, 강대(steel strip) 또는 강판(steel sheet) 등이라도 되며, 강재의 구체적인 형상은 한정되지 않는다. 본 실시 형태에서는, 페라이트계 스테인리스 강재의 일례로 페라이트계 스테인리스 강대에 대해 설명한다. 또한, '강판'은 '강대'의 일부분으로 생각할 수 있으므로, '페라이트계 스테인리스 강판'이라는 용어는 '페라이트계 스테인리스 강대'를 포함하는 의미로 이용한다.The 'ferritic stainless steel material' may be a steel strip or a steel sheet, and the specific shape of the steel material is not limited. In this embodiment, a ferritic stainless steel strip is demonstrated as an example of a ferritic stainless steel material. In addition, since the 'steel plate' can be considered as a part of the 'steel strip', the term 'ferritic stainless steel plate' is used to include the 'ferritic stainless steel strip'.
또한, '표면 접촉 저항치'는, 스테인리스 강재의 표면에서의 접촉 전기 저항을 나타내는 지표이며, 일반적으로 스테인리스 강재의 표면 접촉 저항치는 높은 값을 나타낸다. 이는 스테인리스 강재의 표면에는 부동태 피막이 존재하기 때문이다.In addition, a "surface contact resistance value" is an index showing the contact electrical resistance on the surface of stainless steel materials, and generally the surface contact resistance value of stainless steel materials shows a high value. This is because the passivation film is present on the surface of the stainless steel material.
'전기 저항율'은, 스테인리스 강재의 강 전체(즉, 모재)에서 전류가 흐르기 어려운 정도를 나타내는 지표이다. 일반적으로, 스테인리스 강재는 고합금인 것으로부터 비교적 높은 전기 저항율을 나타낸다."Electrical resistivity" is an index indicating the degree to which an electric current hardly flows in the entire steel of stainless steel (that is, the base material). In general, stainless steel material exhibits a relatively high electrical resistivity from being a high alloy.
'내긁힘성(scratch resistance)'이란, 스테인리스 강재의 표면에서 긁힘이 생기기 어려운 정도에 관한 성질이다. 스테인리스 강재의 표면이 딱딱할수록 내긁힘성이 향상된다고 할 수 있다.'Scratch resistance' is a property regarding the degree to which scratches are difficult to occur on the surface of a stainless steel material. It can be said that the harder the surface of the stainless steel material, the better the scratch resistance.
'Cu 리치상'이란, Cu를 함유하는 스테인리스강의 재료 조직중에 생성된, Cu를 주체로 하는 제2상을 말하고, Cu를 80 원자% 이상 함유하는 상이다.The "Cu-rich phase" refers to a second phase mainly composed of Cu, which is generated in the material structure of stainless steel containing Cu, and is a phase containing 80 atomic% or more of Cu.
(일반적인 제법에 대해)(About the general manufacturing method)
먼저, 일반적인 스테인리스 강대의 제조 공정의 일례에 대해 개략적으로 설명한다. 일례로, 일반적인 스테인리스 강대의 제조 공정은, 제강 공정, 열간 압연 공정, 소둔 공정, 산세 공정, 냉간 압연 공정, 소둔·산세 공정, 및 마무리 압연 공정을 이 순서로 포함한다. 종래의 제조 공정에서의 이들 각 공정에 대해서는, 공지의 내용이므로, 이하 설명하는 것을 제외하고는 상세한 설명을 생략한다.First, an example of a manufacturing process of a general stainless steel strip is schematically described. For example, a typical manufacturing process of a stainless steel strip includes a steelmaking process, a hot rolling process, an annealing process, a pickling process, a cold rolling process, an annealing/pickling process, and a finish rolling process in this order. About each of these processes in the conventional manufacturing process, since they are well-known content, the detailed description is abbreviate|omitted except for what is demonstrated below.
상기 열간 압연 공정 이후의 각 공정은, 통상, 권취된 스테인리스 강대에 의해 형성된 코일을 이용해 행해진다. 즉, 코일로부터 인출된 스테인리스 강대에 대해 처리가 연속적으로 실시되고, 처리 후의 스테인리스 강대가 코일로서 다시 권취된다.Each process after the said hot rolling process is normally performed using the coil formed with the wound stainless steel strip. That is, processing is continuously performed with respect to the stainless steel strip drawn out from a coil, and the stainless steel strip after a process is wound up again as a coil.
최근에는 상기 소둔 공정에서, 저비용화의 관점에서 스테인리스 강대를 연속 소둔하는 경우가 많고, 이 경우, 코일로부터 인출된 스테인리스 강대에 대해 소둔 처리 라인에서 연속적으로 소둔 처리가 실시된다. 이에 대해, 상기 코일을 그대로 가열로(예를 들면, 벨형 소둔로) 내에서 비교적 장시간 소둔을 실시하는 방법도 있으며, 이와 같은 방법은 배치 소둔(batch annealing, 상자 소둔 또는 벨형 소둔이라고도 한다)이라고 불린다.In recent years, in the said annealing process, from a viewpoint of cost reduction, a stainless steel strip is continuously annealed in many cases, In this case, an annealing process is continuously performed in an annealing processing line with respect to the stainless steel strip drawn out from a coil. On the other hand, there is also a method in which the coil is annealed for a relatively long time in a heating furnace (for example, a bell-type annealing furnace) as it is, and such a method is called batch annealing (also called box annealing or bell-type annealing). .
소둔된 스테인리스 강대에 대해 산세를 실시할 때에는, 각종 방법을 이용해 스테인리스 강대 표면의 스케일을 산세한다. 예를 들면, 산세에 이용하는 산세액으로는, 질산과 불화 수소산의 혼합액, 황산을 함유하는 산액 등이 이용된다. 또한, 소둔된 스테인리스 강대에 대해, 예를 들면 질산을 이용해 전해 산세를 실시하기도 한다.When performing pickling with respect to the annealed stainless steel strip, the scale of the stainless steel strip surface is pickled using various methods. For example, as a pickling solution used for pickling, a mixed solution of nitric acid and hydrofluoric acid, an acid solution containing sulfuric acid, etc. are used. Moreover, electrolytic pickling may be performed with respect to the annealed stainless steel strip, for example using nitric acid.
(발명의 지견의 개요)(Summary of knowledge of the invention)
도전성 부품 등에 스테인리스 강재를 적용하는 경우, 스테인리스 강재에는 표면 접촉 저항의 저감과 함께 모재의 전기 저항의 저감이 요구된다.When a stainless steel material is applied to an electroconductive part etc., reduction of the electrical resistance of a base material is requested|required of a stainless steel material with reduction of surface contact resistance.
또한, 도전성 부품의 일종인 전기 접점 부품에 스테인리스 강재를 적용하는 것이 검토되고 있다. 예를 들면, 단자 등의 부품에 있어서는, 다른 회로와의 접속시에 그 부품을 접속 기구에 끼우고 빼는 동작이 행해진다. 이것에 의해 부품 표면에 긁힘이 생길 수 있다. 이와 같은 표면의 긁힘은 부품의 안정성을 저하시킨다.In addition, the application of stainless steel to electrical contact parts, which are a kind of conductive parts, is being studied. For example, in components, such as a terminal, the operation|movement of inserting and removing the component from a connection mechanism at the time of connection with another circuit is performed. This can scratch the surface of the part. Such surface scratches reduce the stability of the part.
이 때문에, 전기 접점 부품용의 스테인리스 강재로는, 전기 저항 및 표면 접촉 저항 양쪽 모두가 저감되어 있을 뿐만 아니라, 내긁힘성이 향상되어 있을 것이 요구된다. 또한, 전기 접점 부품용의 스테인리스 강재로는, 제조 코스트가 높아지지 않게 하는 것에 대해서도 요구된다.For this reason, as a stainless steel material for electrical contact components, it is calculated|required that both electrical resistance and surface contact resistance are reduced, and that scratch resistance is improved. Moreover, it is calculated|required also about keeping manufacturing cost from becoming high as stainless steel materials for electrical contact parts.
본 발명자들은, 비교적 저렴한 페라이트계 스테인리스 강재에 있어서, 전기 접점 부품 등에 적합하게 적용할 수 있는 페라이트계 스테인리스 강재에 대해 예의 검토했다. 그 결과, 이하의 지견을 얻어 본 발명에 이르렀다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM The present inventors earnestly studied about the ferritic stainless steel material which can be suitably applied to electrical contact parts etc. in a comparatively inexpensive ferritic stainless steel material. As a result, the following knowledge was acquired and led to this invention.
즉, Cu를 함유하는 페라이트계 스테인리스강의 성분 조성을 갖는 강재에 대해 장시간 배치 소둔을 실시함으로써, 모재 중에 입경이 비교적 큰 Cu 리치상을 다량으로 석출시킬 수 있다. 그리고, 배치 소둔 후에 중간 처리가 실시되어 얻어진 중간재(제1 중간재)에 대해 시효 처리를 실시함으로써, 모재 중에 Cu 리치상을 더 석출시킨다. 이 시효 처리에서의 조건을 규정함으로써, 상기 배치 소둔에 의해 생성된 Cu 리치상(제2 Cu 리치상)보다 입경이 작고 미세한 미세 Cu 리치상(제1 Cu 리치상)을 모재 중에 석출시킬 수 있다.That is, by performing batch annealing for a long time with respect to the steel material which has the component composition of ferritic stainless steel containing Cu, Cu-rich phase with a comparatively large particle diameter can be precipitated abundantly in a base material. And by performing an aging process with respect to the intermediate material (1st intermediate material) obtained by performing intermediate processing after batch annealing, Cu-rich phase is further precipitated in a base material. By specifying the conditions in this aging treatment, a fine Cu-rich phase (first Cu-rich phase) having a smaller particle size and finer than that of the Cu-rich phase (second Cu-rich phase) generated by the batch annealing can be precipitated in the base material. .
그리고, 페라이트계 스테인리스 강재의 제조 공정에 포함될 수 있는 복수의 산세 처리 중, 적어도 상기 시효 처리 후의 산세 처리의 조건을 규정한다. 이에 따라, 시효 처리 후의 산세 처리에서 이하의 현상을 일으킨다. 즉, 시효 처리 후의 중간재(제2 중간재)의 표면으로부터 용출되어 산세액 중에 함유되는 Cu 이온이, 산세 처리 중의 중간재(페라이트계 스테인리스 강재)의 표면에 재부착된다. 여기에서, 상기 배치 소둔 및 시효 처리가 실시되고 있는 것에 의해, 상기 중간재의 모재에는 Cu 리치상 및 미세 Cu 리치상이 함유되어 있다. 이 때문에, 상기 중간재의 표면 근방에 존재하는 Cu 리치상 및 미세 Cu 리치상이 용해됨으로써, 산세액 중에 용출되는 Cu 이온의 농도를 높일 수 있다. 그 결과, 페라이트계 스테인리스 강재의 표면 및 그 근방에 Cu가 농축된 부분을 적절히 형성할 수 있다. 본 명세서에서, Cu가 농축된 부분이 형성된 페라이트계 스테인리스 강재의 표면 및 그 근방을, Cu 농축 표층부라고 칭한다. 이 Cu 농축 표층부에는, 산세액 중의 Cu 이온이 석출되어 형성된 Cu 부착층, Cu 리치상 및 미세 Cu 리치상이 함유되어 있다. 이에 따라, 표면 접촉 저항을 저감시킬 수 있다.Then, among a plurality of pickling treatments that may be included in the manufacturing process of a ferritic stainless steel material, conditions for the pickling treatment after at least the aging treatment are prescribed. Thereby, the following phenomena are caused in the pickling treatment after the aging treatment. That is, Cu ions eluted from the surface of the intermediate material (second intermediate material) after the aging treatment and contained in the pickling solution are re-adhered to the surface of the intermediate material (ferritic stainless steel material) during the pickling treatment. Here, Cu-rich phase and fine Cu-rich phase are contained in the base material of the said intermediate|middle material by the said batch annealing and an aging process being performed. For this reason, the Cu-rich phase and the fine Cu-rich phase which exist in the vicinity of the surface of the said intermediate|middle material melt|dissolve, and the density|concentration of Cu ion eluted in the pickling solution can be raised. As a result, Cu-concentrated portions can be appropriately formed on the surface and in the vicinity of the ferritic stainless steel material. In this specification, the surface and vicinity of the ferritic stainless steel material in which the Cu-concentrated part was formed is called Cu-concentrated surface layer part. This Cu-concentrated surface layer portion contains a Cu adhesion layer formed by precipitation of Cu ions in the pickling solution, a Cu-rich phase, and a fine Cu-rich phase. Thereby, the surface contact resistance can be reduced.
한편, 미세 Cu 리치상은, Cu 리치상과 마찬가지로, Cu를 함유하는 스테인리스강의 재료 조직중에 생성된, Cu를 주체로 하는 상으로, Cu를 80 원자% 이상 함유하는 상이다.On the other hand, the fine Cu-rich phase, similarly to the Cu-rich phase, is a phase mainly composed of Cu, which is generated in the material structure of stainless steel containing Cu, and contains Cu in an amount of 80 atomic% or more.
이들의 효과에 의해, 표면의 경도를 향상시키면서, 전기 저항 및 표면 접촉 저항 양쪽 모두가 저감된 페라이트계 스테인리스 강재를 실현했다. 또한, 본 발명의 일 형태에서의 페라이트계 스테인리스 강재는, Cu 농축 표층부에 미세 Cu 리치상이 함유되는 것에 의해 표면 경도가 향상되고, 내긁힘성에 대해서도 개선되고 있다. 이와 같은 페라이트계 스테인리스 강재를 이용함으로써, 안정적인 도전성을 갖는 전기 접점 부품을 제조할 수 있다.By these effects, a ferritic stainless steel material in which both electrical resistance and surface contact resistance were reduced while improving the hardness of the surface was realized. Further, in the ferritic stainless steel material in one embodiment of the present invention, when the fine Cu-rich phase is contained in the Cu-concentrated surface layer portion, the surface hardness is improved, and the scratch resistance is also improved. By using such a ferritic stainless steel material, the electrical contact component which has stable electroconductivity can be manufactured.
＜페라이트계 스테인리스 강재＞<Ferritic stainless steel materials>
본 발명의 일 실시 형태에서의 페라이트계 스테인리스 강재에 대해, 도 1을 참조해 이하에 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 형태에서의 페라이트계 스테인리스 강재를 모식적으로 나타낸 단면도이다.The ferritic stainless steel material in one Embodiment of this invention is demonstrated below with reference to FIG. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is sectional drawing which showed typically the ferritic stainless steel material in one Embodiment of this invention.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 매트릭스(25) 중에, 500㎚ 미만의 입경을 갖는 미세 Cu 리치상(제1 Cu 리치상)(21)과, 500㎚ 이상의 입경을 갖는 Cu 리치상(제2 Cu 리치상)(22)이 형성되어 있다. 또한, 본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 매트릭스(25)보다 Cu가 농축된 Cu 농축 표층부(10)가 모재(20)의 표면 및 그 근방에 형성되어 있다. 매트릭스(25)는 모재(20)에서의 주상(모상)이며, 실질적으로 페라이트 단상 조직이다. 모재(20)에서의 모상이 페라이트 단상 조직이라는 것은, 모재(20)의 금속 조직에서 Cu 리치상 이외의 부분(하지)이 실질적으로 페라이트상으로 이루어지는 조직을 의미한다. '실질적으로'란, 대략 3 체적% 이하의 범위에서 그 외의 상(예를 들면, 석출물이나 개재물)의 혼재가 허용되는 것을 의미한다.As shown in FIG. 1 , the ferritic
또한, Cu 농축 표층부(10)는, 부동태 피막(11)과, Cu 부착층(13)과, 매트릭스(25)의 표층 부분인 매트릭스 표층(25A)을 포함한다. 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 매트릭스 표층(25A) 중에 미세 Cu 리치상(21) 및 Cu 리치상(22)이 형성되어 있다. 이들 각 부분에 대한 상세는 후술한다.Further, the Cu-enriched
한편, 도 1에서, Cu 농축 표층부(10) 및 모재(20)의 조직 구조를 모식적으로 나타내고 있지만, Cu 농축 표층부(10) 및 모재(20)에 포함되는 각 부분의 형상, 크기 및 위치는, 도시를 위해서 임의로 설정하고 있으며, 발명을 한정하는 것이 아니다.On the other hand, although the structure of the Cu-enriched
(성분 조성)(Ingredient composition)
페라이트계 스테인리스 강재(1)는, Cu: 1.0 질량% 이상 15.0 질량% 이하를 함유한다. 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 페라이트계 스테인리스강의 조성을 기본으로 하고, Cu를 함유하는 조성이다. 즉, 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, Ni 함유량이 1.0 질량% 이하이다.The ferritic
Cu는 페라이트계 스테인리스 강재(1)의 도전성 향상을 위해 첨가한다. Cu의 함유량이 1.0 질량% 미만에서는 후술하는 처리에 의해 도전성을 충분히 향상시킬 수 없다. 한편, Cu 함유량이 너무 많으면 열간 가공성 및 내식성이 저하될 수 있는 것으로부터, Cu 함유량은 15.0 질량% 이하로 제한된다. 한편, 강판을 제조하는 경우 등, 열간 가공성 열화에 의한 코스트 증가가 현저해지는 경우에는 1.0 질량% 이상 8.0 질량% 이하의 범위에서 Cu를 함유시키는 것이 바람직하다. 또한, 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, Cu를 비교적 많이 함유(예를 들면, Cu를 5 질량%보다 많이 함유)함으로써, 표면 접촉 저항치 및 전기 저항율의 양쪽 모두를 한층 저감시키기 쉽게 할 수 있다. 그리고, Cu를 비교적 많이 함유함으로써 미세 Cu 리치상(21)의 밀도를 비교적 높게 할 수 있어, 그 결과, 표면 경도를 쉽게 향상시킬 수도 있다.Cu is added to improve the conductivity of the ferritic stainless steel material (1). If the Cu content is less than 1.0 mass%, the conductivity cannot be sufficiently improved by the treatment described later. On the other hand, since hot workability and corrosion resistance may fall when Cu content is too much, Cu content is limited to 15.0 mass % or less. On the other hand, when a cost increase due to deterioration of hot workability becomes remarkable, such as when manufacturing a steel plate, it is preferable to contain Cu in 1.0 mass % or more and 8.0 mass % or less. Moreover, the ferritic
Cr은 강의 내식성을 개선하기 위해 필수적인 원소이며, 페라이트계 스테인리스 강재(1)는 Cr: 9.0 질량% 이상 20.0 질량% 이하를 함유하는 것이 바람직하다. Cr을 과잉 첨가하면 도전성의 저하, 제조성의 열화가 발생할 수 있는 것으로부터, Cr 함유량은 20.0 질량% 이하로 제한된다.Cr is an essential element for improving the corrosion resistance of steel, and the ferritic
페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 열간 가공성과 전기 저항의 밸런스를 감안하여, Cu: 1.5 질량% 이상 5.0 질량% 이하, Cr: 11.0 질량% 이상 13.5 질량% 이하를 함유하는 것이 바람직하다.It is preferable that the ferritic
Cr, Cu 이외의 합금 원소에 대해서는, 질량%로 C+N: 0.10% 이하, Mn: 2.0% 이하, Si: 2.0% 이하로 하고, 필요에 따라 Ti: 0.5% 이하, Nb: 0.5% 이하 중 1종 또는 2종을 함유시키고, 잔부를 Fe 및 불가피한 불순물로 할 수 있다. 그 외, 질량%로 Mo: 3.0% 이하, Ni: 3.0% 이하, Al: 5.0% 이하, V: 2.0% 이하, W: 2.0% 이하, Zr: 1.0% 이하, REM: 0.1% 이하의 범위에서 이들 원소를 필요에 따라 1종 또는 2종 이상 함유시켜도 된다.For alloy elements other than Cr and Cu, C+N: 0.10% or less, Mn: 2.0% or less, Si: 2.0% or less by mass%, Ti: 0.5% or less, Nb: 0.5% or less One type or two types can be contained, and remainder can be made into Fe and an unavoidable impurity. In addition, in mass%, Mo: 3.0% or less, Ni: 3.0% or less, Al: 5.0% or less, V: 2.0% or less, W: 2.0% or less, Zr: 1.0% or less, REM: 0.1% or less You may contain these
Ti: 0.5% 이하, Nb: 0.5% 이하의 1종 또는 2종을 함유시키는 경우, 하기 (2)식을 만족하도록 하는 것이 바람직하다.When one or two types of Ti: 0.5% or less and Nb: 0.5% or less are contained, it is preferable to satisfy the following formula (2).
7(C+N)≤Ti+Nb≤7(C+N)+0.3 … (2)7(C+N)≤Ti+Nb≤7(C+N)+0.3 ... (2)
(Cu 리치상·미세 Cu 리치상)(Cu-rich phase, fine Cu-rich phase)
미세 Cu 리치상(21)은, 후술하는 시효 석출 처리에 의해, 매트릭스(25) 중에 분산되어 석출된 시효 석출물이다. 미세 Cu 리치상(21)의 입경은 0보다 크고 500㎚ 미만이다. 상기 입경의 하한치는 특별히 한정되지 않고, 투과형 전자현미경을 이용해 관찰 가능한 정도의 입경이면 된다. 미세 Cu 리치상(21)의 입경은, 바람직하게는 5㎚ 이상 20㎚ 이하이다. 미세 Cu 리치상(21)의 개개의 입자의 입경은 해당 입자의 최대 직경에 의해 표시된다. 개개의 극미 입자의 입경을 정량적으로 측정하기는 어렵지만, 투과형 전자현미경을 이용해 관찰함으로써, 매트릭스(25) 중에 분산되어 존재하는 이종상(異種相)의 입경이 500㎚ 미만의 범위 내에 있는지 여부를 판별하는 것은 충분히 가능하다. 또한, 미세 Cu 리치상(21)의 입경이 5㎚ 이상 20㎚ 이하의 범위내에 있는지 여부를 판별할 수도 있다.The fine Cu-
Cu 리치상(22)은, 후술하는 배치 소둔 처리에 의해, 매트릭스(25) 중에 분산되어 석출된 석출물이다. Cu 리치상(22)의 입경은 500㎚ 이상이며, 바람직하게는 1500㎚ 이상이다.The Cu-
본 발명의 일 형태에서의 페라이트계 스테인리스 강재는, 매트릭스(25) 중에 적어도 미세 Cu 리치상(21)을 포함한다. 이에 따라, 모재(20)의 전기 저항율을 저감시킬 수 있다. 본 실시 형태에서의 페라이트계 스테인리스 강재(1)에서는, 매트릭스(25) 중에 미세 Cu 리치상(21)과 Cu 리치상(22)이 공존하는 조직 구조를 갖고 있어, 모재(20)의 전기 저항율을 보다 효과적으로 저감시킬 수 있다. 특히, 입경 5㎚ 이상 20㎚ 이하의 미세 Cu 리치상(21)과 입경 1500㎚ 이상의 Cu 리치상(22)을 페라이트상인 매트릭스(25) 중에 공존 분산시킴으로써 도전성 향상 효과가 커진다.The ferritic stainless steel material in one embodiment of the present invention contains at least the fine Cu-
그 이유에 대해서는 분명하지 않지만, 예를 들면, 모재(20) 중에서 미세 Cu 리치상(21)과 Cu 리치상(22) 사이의 거리가 짧아지는 것에 의해, 전기 전도 경로가 형성되는 점을 생각할 수 있다.Although the reason is not clear, it is conceivable that, for example, an electric conduction path is formed by the shortening of the distance between the fine Cu-
여기에서, 미세 Cu 리치상(21) 및 Cu 리치상(22)은, 입도 분포를 갖도록 매트릭스(25) 중에 형성된다. 미세 Cu 리치상(21) 및 Cu 리치상(22)에 대해, 개개의 미립자(석출상)의 입경(입자의 최대 직경)을 측정하고, 입도 분포를 어떠한 지표에 의해 정량적으로 나타내기는 힘들다. 한편, 미세 Cu 리치상(21) 및 Cu 리치상(22)에 대해, 평균 입경 및 입도 분포가 어떠한 범위 내에 있는지를 나타내는 것은 가능하다. 개개의 미립자의 입경은, 예를 들면 투과형 전자현미경 관찰에 의해 측정할 수 있다.Here, the fine Cu-
따라서, 본 명세서에서는, 미세 Cu 리치상(21) 및 Cu 리치상(22)에 대해, 입경의 범위를 하기 규칙 R1 및 규칙 R2와 같이 규정하고 있다.Therefore, in this specification, about the fine Cu-
규칙 R1: 측정한 미립자의 평균 입경이 포함되는 범위이다.Rule R1: It is a range including the average particle diameter of the measured microparticles|fine-particles.
규칙 R2: 측정한 미립자 중 대다수(80%)의 미립자의 입경이 속하는 범위이다.Rule R2: The particle diameter of the majority (80%) of the measured fine particles is within the range.
본 실시 형태에서의 페라이트계 스테인리스 강재(1)에서는, Cu 리치상(22)의 입경은 500㎚ 이상 2500㎚ 이하이면 되고, 500㎚ 이상 2000㎚ 이하, 500㎚ 이상 1500㎚ 이하라도 된다.In the ferritic
전술한 규칙 R1 및 R2에 기초해 다음과 같이 말할 수 있다. 즉, 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 예를 들면, 입경이 500㎚ 이상 2500㎚ 이하로 규정된 Cu 리치상(22)을 포함하는 경우, 매트릭스(25) 중에 500㎚ 이상 2000㎚ 미만의 입경의 미립자(Cu 리치상(22))도 형성되어 있다.Based on the above-mentioned rules R1 and R2, it can be said as follows. That is, the ferritic
Cu 리치상(22)을 갖는 페라이트계 스테인리스 강재(1)에 대해, 예를 들면, 특허 문헌 3에 기재된 통전 부품용 고Cr 강재와 비교해 설명하면 다음과 같다.About the ferritic
특허 문헌 3에 기재된 통전 부품용 고Cr 강재는, 입경이 2000㎚ 이상이고, 시효 처리전에 미고용인 채로 잔존하고 있던 Cu 리치상(이하, 설명의 편의상, 잔존 Cu 리치상(RCP)이라고 칭한다)을 함유한다. 잔존 Cu 리치상(RCP)은, 시효 처리에 의해 매트릭스(25) 중에 생성되는 '시효 석출물'과는 다른 상이다.The high-Cr steel material for energized parts described in Patent Document 3 has a grain size of 2000 nm or more, and the Cu-rich phase (hereinafter, referred to as a residual Cu-rich phase (RCP) for convenience of explanation) which remained undissolved before aging treatment. contains The residual Cu-rich phase (RCP) is a different phase from the 'aging precipitate' generated in the
본 실시 형태에서의 페라이트계 스테인리스 강재(1)에 함유되는 Cu 리치상(22)은, 후술하는 배치 소둔 처리에 의해 매트릭스(25) 중에 분산되어 석출된 석출물이며, 잔존 Cu 리치상(RCP)과는 다르다. 본 실시 형태에서의 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 특허 문헌 3에 기재된 통전 부품용 고Cr 강재에 비해, 입경이 작으면서 다수의 Cu 리치상(22)이 매트릭스(25) 중에 분산되어 존재할 수 있다.The Cu-
본 실시 형태에서의 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 특허 문헌 3에 기재된 통전 부품용 고Cr 강재에 비해, 모재의 전기 저항율을 낮게 할 수 있다. 이는, 페라이트계 스테인리스 강재(1)에서는, Cu 리치상(미세 Cu 리치상(21) 및 Cu 리치상(22))끼리의 사이의 거리를 비교적 짧게 할 수 있어, 그 결과, 전기 저항율 개선에 유효한 전기 전도 경로가 효과적으로 형성되기 때문이라고 생각된다.The ferritic
(Cu 농축 표층부)(Cu-enriched surface layer)
도 1에 나타낸 바와 같이, 페라이트계 스테인리스 강재(1)의 표면에는, 매트릭스(25)보다 Cu가 농축된 Cu 농축 표층부(10)가 형성되어 있다. Cu 농축 표층부(10)는, 후술하는 배치 소둔 처리 및 시효 처리에 의해, 모재(20) 중에 적어도 Cu 리치상(22)을 함유하는 상태로 한 후, 후술하는 산세 처리(혼합산(mixed acid)을 이용한 산세 처리)를 행함으로써 형성된다. 이하, 본 명세서에 있어서, Cu 농축 표층부(10)를 형성하는 등의 산세 처리를 Cu 부착 산세 처리라고 칭한다. 이 Cu 부착 산세 처리는, 페라이트계 스테인리스 강재(1)의 제조 공정에서 적어도 최종적인 산세 처리로서 행해진다. Cu 부착 산세 처리는, 배치 소둔 후, 최종적인 산세 처리까지의 사이의 중간 공정에서도 행해지는 것이 바람직하다. 이 이유에 대해서는 후술한다.As shown in FIG. 1 , on the surface of the ferritic
Cu 농축 표층부(10)에 대해, 도 2를 이용해 설명한다. 도 2는, 페라이트계 스테인리스 강재(1)의 표면에 대해 글로 방전 발광 표면 분석을 행함으로써 검출된, 깊이 방향에서의 Cu 강도의 변화의 일례를 나타낸 그래프이다. 구체적으로는, 폭 50㎜×길이 50㎜의 시험편을 이용해 글로 방전 발광 표면 분석법(GDS)으로, 페라이트계 스테인리스 강재(1)의 표면으로부터 깊이 방향에서의 Cu의 분포 상태를 측정했다. 여기에서, 미세 Cu 리치상(21) 및 Cu 리치상(22)이 형성되어 있는 매트릭스 표층(25A)의 Cu 농도는, 모재(20)의 Cu 농도와 같다고 할 수 있다. 이 때문에, 모재(20)의 Cu 농도(도 2에서 모재 강도로 나타낸다)로서, 예를 들면, 페라이트계 스테인리스 강재(1)의 표면으로부터 깊이 40㎚∼50㎚ 부분에서의 평균치를 채용했다.The Cu-enriched
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 조성 분석을 했을 때, 표면 및 그 근방 부분에서의 Cu 농도의 피크 강도(표층 강도) I가 모재(20)에서의 Cu 농도의 강도(모재 강도) I0보다 분명하게 커진다. 이와 같은 표층부를 Cu 농축 표층부(10)라고 칭한다. Cu 농축 표층부(10)는, Cu 농도가 농축된 부분, 즉 Cu 농도의 표층 강도 I가 얻어지는 부분인 Cu 부착층(13)을 갖는다. Cu 부착층(13)은 페라이트계 스테인리스 강재(1)의 표면으로부터 깊이 약 10㎚까지의 영역에 형성되어 있다. 표층 강도 I는, Cu 농축 표층부(10)의 Cu 농도를 나타내는 그래프에서의 피크의 강도를 의미한다. 도 2에 나타내는 예에서는, 표층 강도 I는 약 0.6이다.As shown in FIG. 2 , in the ferritic
본 실시 형태에서의 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 모재(20)에서의 Cu 농도의 강도 I0에 대한, Cu 농축 표층부(10)(보다 상세하게는 Cu 부착층(13))에서의 표층 강도 I의 비(표층 Cu 강도비)가 1.5 이상이며, 예를 들면, 1.6 이상 2.5 이하이다. 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 표면 접촉 저항치의 안정성의 관점에서, 표층 Cu 강도비가 1.7 이상인 것이 바람직하다. 또한, 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 표층 Cu 강도비가 2.0 이하인 것이 바람직하다. 표층 Cu 강도비가 2.0을 넘으면, 페라이트계 스테인리스 강재(1)의 내식성이 저하될 가능성이 있기 때문이다. 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 표층 Cu 강도비가 1.5 이상 2.0 이하이면 되고, 1.7 이상 2.0 이하인 것이 바람직하다.In the ferritic
Cu 농축 표층부(10)의 상세한 구조에 대해서는 분명하지 않지만, 상기와 같이 표층 Cu 강도비가 1.5 이상인 것으로부터, Cu 부착층(13), 부동태 피막(11) 및 매트릭스 표층(25A)을 포함하는 구조를 갖고 있는 것으로 생각된다. 매트릭스 표층(25A)은, 매트릭스(25)의 최표면의 근방 부분(예를 들면, 최표면으로부터 수㎛ 깊이까지의 부분)으로, 미세 Cu 리치상(21) 및 Cu 리치상(22)을 함유한다(도 1을 참조). 매트릭스 표층(25A)은 매트릭스(25)의 일부이다.Although it is not clear about the detailed structure of the Cu-enriched
Cu 농축 표층부(10)는, 상기 Cu 부착 산세 처리에서 산세액 중에 용출된 Cu 이온이 모재(20)의 표면에 부착(재부착)됨으로써 형성되는 Cu 부착층(13)을 포함한다. Cu 부착층(13)은 Cu를 80 원자% 이상 함유하는 상이며, 산화 또는 수산화된 Cu를 함유하고 있어도 된다. Cu 부착층(13)은, 예를 들면 두께가 2㎚∼20㎚이다. 또한, Cu 부착층(13)은 Cu 이온이 모재(20)의 표면에 부착하는 것에 의해, 공간적으로 성긴 상태(예를 들면, 다공질 상태)로 형성된다. 이 때문에, Cu 부착층(13)은 대기와 매트릭스 표층(25A)를 서로 연통시키는 연통공을 갖도록 형성된다. 이 연통공은, 적어도 산소가 대기중으로부터 매트릭스 표층(25A)까지 이동할 수 있게 하는 형상이다.The Cu-enriched
본 실시 형태에서의 페라이트계 스테인리스 강재(1)의 Cu 농축 표층부(10)는, 대기중에서 Cu 부착층(13)보다 하층(내부측)에 형성된 부동태 피막(11)을 갖는다.The Cu-enriched
부동태 피막(11)은, (i) 다공질의 Cu 부착층(13)(구체적으로는, 상기 연통공)을 통해 매트릭스 표층(25A)에 접촉한 산소와 (ⅱ) 매트릭스 표층(25A)에 함유되는 Cr 등의 반응에 의해, Cu 부착층(13)과 매트릭스 표층(25A)의 계면의 적어도 일부에 형성된다. 다공질의 Cu 부착층(13)은, 불규칙한 형상의 셀(기공)을 포함하고, 부분적으로 셀 내의 공간이 연통된 오픈셀 형상일 수 있다.The
보다 자세하게는, 상기 Cu 부착 산세 처리에서, 해당 처리전에 존재하고 있던 부동태 피막은 파괴되고, 매트릭스(25)(또는, 매트릭스 표층(25A))의 표면에는 Cu 부착층(13)이 생성된다. 상기 Cu 부착 산세 처리 이후, 대기중에서 다공질 상태의 Cu 부착층(13)을 통해 산소가 공급됨으로써, 매트릭스 표층(25A)과 Cu 부착층(13)의 계면의 적어도 일부에 부동태 피막(11)이 형성된다.More specifically, in the Cu adhesion pickling treatment, the passivation film existing before the treatment is destroyed, and the
또한, Cu 농축 표층부(10)에서의 매트릭스 표층(25A)은, 미세 Cu 리치상(21) 및 Cu 리치상(22)을 함유한다.In addition, the
도 1에 나타낸 바와 같이, Cu 농축 표층부(10)는, 매트릭스(25)의 표면(즉, Cu 부착층(13)과 매트릭스 표층(25A)의 계면)에 미세 Cu 리치상(21) 또는 Cu 리치상(22)가 존재하는 영역에는 부동태 피막(11)이 형성되지 않아도 된다. 이는, 해당 영역에서 Cr의 존재량이 부족해, 부동태 피막(11)이 형성되기 힘들어지기 때문이다. 이 경우, Cu 부착층(13)과, 미세 Cu 리치상(21) 또는 Cu 리치상(22)이 접하고 있어도 되고, 이에 따라 도전성이 비교적 높은 양호한 도전 영역(전기 전도 경로)이 형성되어도 된다.As shown in FIG. 1 , the Cu-enriched
또한, Cu 농축 표층부(10)는, 다공질의 Cu 부착층(13)을 통한 산소의 공급이 불충분한 영역에서는, Cu 부착층(13)과 매트릭스 표층(25A)이 서로 접하고 있어 도전성이 비교적 높은 양호한 도전 영역이 형성되어도 된다.Further, in the Cu-enriched
Cu 농축 표층부(10)는, 표면에 Cu 부착층(13) 및 매트릭스 표층(25A)을 포함하고, Cu 부착층(13)과 매트릭스 표층(25A)의 계면의 적어도 일부에 부동태 피막(11)을 포함한다. Cu 농축 표층부(10)는, Cu 부착층(13)과, 미세 Cu 리치상(21) 또는 Cu 리치상(22)이 서로 접함으로써 비교적 도전성이 높은 전기 전도 경로가 형성되어 있다. 이에 따라, 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 일반적인 페라이트계 스테인리스 강재보다 표면 접촉 저항을 저감시킬 수 있다.The Cu enriched
본 실시 형태에서의 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 제조 과정에서 상기 Cu 부착 산세 처리 전에 연마 처리가 행해지지 않는다. 이 때문에, 페라이트계 스테인리스 강재(1)는 매트릭스(25) 또는 매트릭스 표층(25A)의 표면에 폴리싱 마크(polishing marks)를 갖지 않는다. 결과적으로, 페라이트계 스테인리스 강재(1)는 표면에 폴리싱 마크를 갖지 않는다. 페라이트계 스테인리스 강재(1)는 표면 조도(산술 평균 조도 Ra)가, 예를 들면, 0.5㎛ 이하이면 되고, 0.01㎛ 이상 0.5㎛ 이하라도 된다.As for the ferritic
(도전성)(conductive)
본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 전기 저항율이 60 μΩ·㎝ 이하로 저감될 뿐만 아니라, 표면 접촉 저항치가 45 mΩ 이하로 저감된다. 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 바람직하게는 전기 저항율이 60 μΩ·㎝ 이하로 저감될 뿐만 아니라, 표면 접촉 저항치가 30 mΩ 이하로 저감된다.In the ferritic
페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 전기 저항율이 50 μΩ·㎝ 이하라도 되고, 40 μΩ·㎝ 이하라도 된다. 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 표면 접촉 저항치가 20 mΩ 이하라도 되고, 10 mΩ 이하라도 된다. 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 전기 저항율이 50 μΩ·㎝ 이하로 저감됨과 동시에 표면 접촉 저항치가 20 mΩ 이하라도 되고, 또는, 전기 저항율이 50 μΩ·㎝ 이하로 저감됨과 동시에 표면 접촉 저항치가 10 mΩ 이하라도 된다.The ferritic
한편, 전기 저항율 및 표면 접촉 저항치는, 후술하는 실시예에 기재된 방법을 이용해 측정할 수 있다.In addition, electrical resistivity and surface contact resistance can be measured using the method described in the Example mentioned later.
＜제조 방법＞<Production method>
이하, 본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법의 일례에 대해 설명한다.Hereinafter, an example of the manufacturing method of the ferritic stainless steel plate of this embodiment is demonstrated.
(전처리 공정)(Pre-treatment process)
전처리 공정에서는, 먼저, 진공 용해로를 이용해 본 발명의 범위 내가 되도록 조성을 조정한 강을 용제(溶製)한다. 이 강을 주조해 강괴(steel ingot)를 제조한다.In a pretreatment process, first, the steel whose composition was adjusted so that it might become in the range of this invention using a vacuum melting furnace is melted. This steel is cast to manufacture steel ingots.
(열간 압연 공정)(Hot rolling process)
열간 압연 공정에서는, 상기 전처리 공정 후의 강괴를 열간 압연함으로써, 열간 압연 강대를 제조한다. 열간 압연 공정에서의 온도는 일반적인 범위 내라면 되고, 예를 들면 800℃∼1250℃ 정도라도 된다. 열간 압연 공정에서는, 1150℃∼1250℃의 온도로 30분간∼120분간 열간 압연 강대를 제조해도 된다. 이에 따라, 열간 압연 강대의 재료 조직 중에 Cu를 쉽게 용해시킬 수 있다. 열간 압연 공정에서는, 성분 조성의 Cr 함유량이 예를 들면 9.0 질량% 이상 16.5 질량% 이하인 경우, 1100℃∼1180℃의 온도로 30분간∼120분간 열간 압연 강대를 제조해도 된다.In a hot-rolling process, a hot-rolled steel strip is manufactured by hot-rolling the steel ingot after the said pretreatment process. The temperature in the hot rolling process may be within a general range, for example, about 800°C to 1250°C. In a hot rolling process, you may manufacture a hot-rolled steel strip at the temperature of 1150 degreeC - 1250 degreeC for 30 minutes - 120 minutes. Accordingly, Cu can be easily dissolved in the material structure of the hot-rolled steel strip. In the hot rolling step, when the Cr content of the component composition is, for example, 9.0 mass% or more and 16.5 mass% or less, a hot-rolled steel strip may be manufactured at a temperature of 1100°C to 1180°C for 30 minutes to 120 minutes.
(제1 소둔 공정)(1st annealing process)
본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법은, 페라이트계 스테인리스강의 성분 조성을 갖는 상기 열간 압연 강대에 대해, 예를 들면 배치형 소둔로(벨형 소둔로)를 이용해 소둔(배치 소둔)을 실시하는 소둔 공정을 포함한다. 이 소둔 공정을 제1 소둔 공정(배치 소둔 공정)이라고 한다. 제1 소둔 공정에서의 가열 온도는 780℃ 이상 830℃ 이하이며, 가열 시간은 6시간 이상이다. 제1 소둔 공정에서, 상기 열간 압연 강대는 상기 가열 시간 동안 상기 가열 온도로 유지된다. 제1 소둔 공정에서는, 대기 분위기 또는 N2와 H2의 혼합 분위기 중 어느 분위기에서 소둔이 실시되어도 된다.In the manufacturing method of the ferritic stainless steel sheet of this embodiment, annealing (batch annealing) is performed using, for example, a batch-type annealing furnace (bell-type annealing furnace) with respect to the hot-rolled steel strip having a component composition of ferritic stainless steel. includes the process. This annealing process is called a 1st annealing process (batch annealing process). The heating temperature in the 1st annealing process is 780 degreeC or more and 830 degrees C or less, and the heating time is 6 hours or more. In the first annealing process, the hot-rolled steel strip is maintained at the heating temperature during the heating time. In the first annealing process, annealing may be performed in any atmosphere of an atmospheric atmosphere or a mixed atmosphere of N 2 and H 2 .
상기 열간 압연 강대에 대해 상기 제1 소둔 공정을 실시함으로써, 매트릭스(25) 중에 다량의 Cu 리치상(22)을 석출시킬 수 있다. 상기 제1 소둔 공정에서는 가열 온도를 780℃ 이상으로 함으로써, 상기 열간 압연 강대를 연질화한다.By performing the first annealing step on the hot-rolled steel strip, a large amount of Cu-
또한, 상기 제1 소둔 공정에서는, 상기 열간 압연 강대의 매트릭스(25)에 상전이(α상→γ상)가 생기지 않도록, 가열 온도를 830℃ 이하로 한다. 상기 열간 압연 강대의 매트릭스(25)는, 그 강 조성에 따라서는 오스테나이트상으로 전이하는 온도 영역(이른바 상태도에서의 γ 루프)을 갖는 경우가 있다. 매트릭스(25)가 오스테나이트상으로 전이하면, 매트릭스(25) 중에 Cu 리치상(22)이 석출되지 않는다.Further, in the first annealing step, the heating temperature is set to 830° C. or less so that a phase transition (α phase→γ phase) does not occur in the
이 때문에, 제1 소둔 공정에서의 가열 온도의 범위는 780℃ 이상 830℃ 이하라는 비교적 좁은 범위로 규정된다.For this reason, the range of the heating temperature in a 1st annealing process is prescribed|regulated as a comparatively narrow range of 780 degreeC or more and 830 degrees C or less.
그리고, 제1 소둔 공정에서는, 후술하는 시효 처리 공정과 마찬가지로, 하기 (1)식으로 정의되는 A값을 이용해 규정되는 조건으로 상기 열간 압연 강대에 대해 배치 소둔을 실시해도 된다.In the first annealing step, similarly to the aging treatment step described later, batch annealing may be performed on the hot-rolled steel strip under conditions defined using the A value defined by the following formula (1).
A=T(20+logt)×10-3 … (1)A=T(20+logt)×10 -3 … (One)
여기에서, T는 제1 소둔 공정에서의 가열 온도(K)이고, t는 제1 소둔 공정에서의 가열 시간(h)이다.Here, T is the heating temperature (K) in the first annealing process, and t is the heating time (h) in the first annealing process.
제1 소둔 공정은, 가열 온도의 범위가 780℃ 이상 830℃ 이하이고, 또한, 후술하는 시효 처리 공정보다 큰 A값이 되는 조건에서 행해져도 되고, 예를 들면, A값이 20.0 초과 24.0 이하가 되는 조건(가열 온도 및 가열 시간)에서 행해져도 된다. A값이 20.0 이하가 되는 조건에서 제1 소둔 공정을 실시하는 경우, 충분한 크기의 Cu 리치상(22)이 생성되지 않아, 모재의 도전성을 충분히 향상시키기 어렵다. 한편, A값이 24.0을 넘는 조건에서 제1 소둔 공정을 실시하는 경우, Cu 리치상(22)이 너무 조대해져 Cu 리치상(22)의 분포가 성겨지게 된다. 이 경우, (i) 전기 도전 패스의 형성이 불충분하게 될 수 있을 분만 아니라, (ⅱ) 조대한 Cu 리치상(22)이 파괴 기점이 되기 때문에 충분한 가공성을 얻을 수 없다.The first annealing step may be performed under the condition that the heating temperature range is 780° C. or more and 830° C. or less, and the A value becomes larger than the aging treatment step described later, for example, the A value is more than 20.0 and 24.0 or less You may carry out under the conditions (heating temperature and heating time) used. When the first annealing process is performed under the condition that the A value is 20.0 or less, the Cu-
(중간 공정)(intermediate process)
본 실시 형태에서의 페라이트계 스테인리스 강재(1)의 제조 방법에서는, 상기 제1 소둔 공정 이후, 적어도 제1 산세 공정을 포함하는 중간 공정을 실시한다.In the manufacturing method of the ferritic
상기 제1 소둔 공정에 의해 얻어진 소둔 강대(제1 소둔재)에 대해, 제1 산세 공정에 의해 산세 처리를 실시한다. 이 제1 산세 공정에서는, 소둔 강대의 탈스케일(descaling) 처리가 행해진다.The annealed steel strip (1st annealed material) obtained by the said 1st annealing process is pickled by a 1st pickling process. In the first pickling step, descaling of the annealed steel strip is performed.
한편, 상기 제1 산세 공정에 있어서, 후술하는 최종 산세 공정과 같은 조건으로 혼합산을 이용해 Cu 부착 산세 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, (i) 50 g/L 이상 150 g/L 이하의 질산과 (ⅱ) 5 g/L 이상 15 g/L 이하의 불화 수소산을 함유하는 산세액(혼합산)을 이용하고, 또한 해당 산세액의 액온을 30℃ 이상 60℃ 이하로 하여, 상기 소둔 강대에 대해 산세 처리를 실시하는 것이 바람직하다.On the other hand, in the first pickling step, it is preferable to carry out the pickling treatment with Cu using a mixed acid under the same conditions as in the final pickling step to be described later. Specifically, using a pickling solution (mixed acid) containing (i) 50 g/L or more and 150 g/L or less of nitric acid and (ii) 5 g/L or more and 15 g/L or less of hydrofluoric acid, and It is preferable to carry out the pickling treatment with respect to the said annealed steel strip by setting the liquid temperature of the said pickling liquid to 30 degreeC or more and 60 degrees C or less.
본 실시 형태에서의 페라이트계 스테인리스 강재(1)의 제조 방법에서는, 상기 제1 산세 공정에서 후술하는 최종 산세 공정과 같은 조건으로 Cu 부착 산세 처리를 실시하는 경우에 대해 설명한다.In the manufacturing method of the ferritic
상기 제1 산세 공정에서 상기 Cu 부착 산세 처리가 행해짐으로써, 상기 소둔 강대의 표면에서 탈스케일이 일어남과 동시에, 매트릭스(25)의 일부(Cu 리치상(22)을 포함한다)가 용해되어 산세액 중에 Cu 이온이 용출한다. 상기 제1 산세 공정에 있어서, 산세액 중에 함유되는 Cu 이온은 상기 소둔 강대의 표면에 재부착된다. 이에 따라, 상기 소둔 강대의 표면에는 Cu 부착층이 형성된다. 이하에서는, 페라이트계 스테인리스 강재(1)의 제조 공정의 도중에 피처리재의 표면에 형성되는 Cu 부착층을, 페라이트계 스테인리스 강재(1)에서의 Cu 부착층(13)과 구별하기 위해 중간 Cu 부착층이라고 칭한다. 이 중간 Cu 부착층은, Cu 부착층(13)과 같은 조성이라도 된다. 중간 Cu 부착층에 함유되는 Cu의 합계량은, Cu 부착층(13)에 포함되는 Cu의 합계량보다 비교적 적다.When the pickling treatment with Cu is performed in the first pickling step, descaling occurs on the surface of the annealed steel strip, and at the same time, a part of the matrix 25 (including the Cu-rich phase 22) is dissolved and the pickling solution Cu ions are eluted in the middle. In the first pickling step, Cu ions contained in the pickling solution are re-adhered to the surface of the annealed steel strip. Accordingly, a Cu adhesion layer is formed on the surface of the annealed steel strip. Hereinafter, in order to distinguish the Cu adhesion layer formed on the surface of the target material in the middle of the manufacturing process of the ferritic
상기 중간 공정은, 상기 제1 산세 공정에 이어, 냉간 압연 공정을 포함하고 있어도 된다. 상기 중간 공정에 냉간 압연 공정을 포함하는 경우, 상기 제1 산세 공정에 의해 탈스케일된 상기 소둔 강대에 대해, 예를 들면 압하율 50∼80%로 냉간 압연을 실시함으로써 냉간 압연 강대로 한다. 상기 소둔 강대를 박판화함으로써, 전기 접점 부품 등에 적용되는 페라이트계 스테인리스 강재(1)를 바람직하게 제조할 수 있다.The said intermediate process may include the cold rolling process following the said 1st pickling process. When a cold rolling process is included in the said intermediate process, with respect to the said annealed steel strip descaled by the said 1st pickling process, it is set as a cold rolled steel strip by performing cold rolling at a rolling-reduction|draft ratio of 50 to 80%, for example. By thinning the annealed steel strip, the ferritic
상기 중간 공정은, 상기 냉간 압연 공정에 이어, 상기 냉간 압연 강대에 대해 소둔 처리 및 산세 처리를 실시하는 제2 소둔 공정 및 제2 산세 공정을 포함해도 된다.The intermediate step may include a second annealing step and a second pickling step of performing annealing treatment and pickling treatment on the cold rolled steel strip following the cold rolling step.
상기 제2 소둔 공정은 연속 소둔이라도 되고, 처리 시간은, 예를 들면 수십초∼몇분 정도라도 된다. 제2 소둔 공정에서의 균열(soaking) 온도는 800℃ 정도라도 된다. 상기 제2 소둔 공정은, 상기 냉간 압연 강대를 연화시키기 위해 행해진다. 상기 제2 소둔 공정에서 가열 후의 강대를 공냉함으로써 제2 소둔 강대를 형성한다.The second annealing step may be continuous annealing, and the treatment time may be, for example, several tens of seconds to several minutes. The soaking temperature in the second annealing step may be about 800°C. The second annealing step is performed to soften the cold rolled steel strip. The second annealing steel strip is formed by air cooling the steel strip heated in the second annealing step.
상기 제2 소둔 공정에서는, 후술하는 시효 처리 공정을 위해, 매트릭스(25)에 과포화 Cu를 확보하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 상기 제2 소둔 공정을 하기의 온도 조건에서 실시함으로써, 상기 제1 소둔 공정에서 석출된 Cu 리치상(22)을 조금 용해시켜도 되고, 이 경우, Cu 리치상(22)의 입경이 조금 작아진다.In the second annealing step, it is preferable to secure supersaturated Cu in the
상기 제2 소둔 공정은 780℃ 이상의 온도에서 행해져도 된다. 이는 재료의 연화에 충분한 온도를 확보하기 위해서이다. 한편, 상기 제2 소둔 공정은 850℃ 이하의 온도에서 실시한다. 이는 850℃를 넘으면 Cu 리치상(22)의 재고용이 격렬해지기 때문이다.The second annealing step may be performed at a temperature of 780°C or higher. This is to ensure a sufficient temperature for softening the material. Meanwhile, the second annealing process is performed at a temperature of 850° C. or less. This is because re-dissolution of the Cu-
또한, 상기 제2 소둔 공정은 850℃ 이하이면서 Ac1점 미만의 온도에서 행해진다. Ac1점은 하기 식을 이용해 산출할 수 있다.In addition, the second annealing step is performed at a temperature of 850° C. or less and less than the Ac1 point. The Ac1 point can be calculated using the following formula.
Ac1=750.8-26.6C+17.6Si-11.6Mn-22.9Cu-23Ni+24.1Cr+22.5Mo-39.7V-5.7Ti+232.4Nb-169.4Al-894.7BAc1=750.8-26.6C+17.6Si-11.6Mn-22.9Cu-23Ni+24.1Cr+22.5Mo-39.7V-5.7Ti+232.4Nb-169.4Al-894.7B
여기에서, 상기 원소 기호에는 성분 조성에서의 질량%가 대입된다.Here, mass % in the component composition is substituted for the element symbol.
또한, 상기 제2 소둔 공정에서는, 상기 냉간 압연 강대를 원하는 온도 및 시간으로 가열한 후, 급속 냉각한다. 이에 따라, 가열 후의 냉각 과정에서 매트릭스(25) 중에 Cu가 재석출될 가능성을 저감할 수 있다. 그 결과, 과포화 Cu가 확보된 매트릭스(25)를 갖는 상기 제2 소둔 강대를 얻을 수 있다.Further, in the second annealing step, the cold-rolled steel strip is heated to a desired temperature and time, and then rapidly cooled. Accordingly, it is possible to reduce the possibility of Cu re-precipitating in the
계속해서, 제2 소둔 공정 후의 상기 제2 소둔 강대에 대해, 제2 산세 공정을 실시한다. 상기 제2 산세 공정에 의해, 상기 제2 소둔 강대의 탈스케일 처리가 행해진다. 이 제2 산세 공정에 있어서도, 후술하는 최종 산세 공정과 같은 조건으로 상기 Cu 부착 산세 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, (i) 50 g/L 이상 150 g/L 이하의 질산과 (ⅱ) 5 g/L 이상 15 g/L 이하의 불화 수소산을 함유하는 산세액을 이용하고, 또한 상기 산세액의 액온을 30℃ 이상 60℃ 이하로 하여, 상기 제2 소둔 강대에 대해 산세 처리를 실시하는 것이 바람직하다.Then, a second pickling step is performed on the second annealed steel strip after the second annealing step. In the second pickling step, descaling of the second annealed steel strip is performed. Also in this 2nd pickling process, it is preferable to perform the said Cu adhesion pickling process under the same conditions as the final pickling process mentioned later. Specifically, using a pickling solution containing (i) 50 g/L or more and 150 g/L or less of nitric acid and (ii) 5 g/L or more and 15 g/L or less of hydrofluoric acid, and It is preferable to carry out the pickling treatment with respect to the said 2nd annealed steel strip by making the liquid temperature into 30 degreeC or more and 60 degrees C or less.
상기 제2 산세 공정에서는, 상기 제2 소둔 강대의 표면에서 스케일이 제거됨과 동시에, 중간 Cu 부착층, 부동태 피막(11), 매트릭스(25)의 일부(Cu 리치상(22)을 포함한다)가 용해된다. 여기에서, 상기 제2 소둔 강대의 표면에서, 중간 Cu 부착층 및 매트릭스 표층(25A)의 일부가 용해됨으로써 산세액 중의 Cu 이온의 농도를 높일 수 있다.In the second pickling process, scale is removed from the surface of the second annealed steel strip, and at the same time, the intermediate Cu adhesion layer, the
이에 따라, 상기 제2 산세 공정 후의 상기 소둔 강대(중간 공정 후의 중간 제품의 강대)는, 표층에 중간 Cu 부착층이 효과적으로 형성된다.Thereby, the intermediate Cu adhesion layer is effectively formed in the surface layer of the said annealing steel strip (steel strip of the intermediate product after an intermediate process) after the said 2nd pickling process.
(시효 처리 공정)(Aging treatment process)
본 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강재(1)의 제조 방법은, 상기 중간 공정 후의 중간 제품(제1 중간재)의 강대에 대해 시효 처리를 행하는 시효 처리 공정을 포함한다. 시효 처리 공정은, 하기 (1)식으로 정의되는 A값이 15.0 이상 20.0 이하가 되는 조건에서 실시한다.The manufacturing method of the ferritic
A=T(20+logt)×10-3 … (1)A=T(20+logt)×10 -3 … (One)
여기에서, T는 시효 온도(K)이고, t는 시효 시간(h)이다.Here, T is the aging temperature (K) and t is the aging time (h).
상기와 같이 시효 처리 공정을 행함으로써, 상기 중간 제품의 강대에서의 매트릭스(25) 중에 미세 Cu 리치상(21)을 분산시켜 석출시킬 수 있다.By performing the aging treatment process as described above, the fine Cu-
상기 시효 처리 공정에 있어서, 시효 시간 t는, 조업 라인에서의 처리를 상정하면, 0.016h 이상(어림잡아 약 60초 이상)인 것이 바람직하다. 또한, 시효 온도 T는, 매트릭스(25)에 상전이가 생기지 않도록(전술한 제1 소둔 공정에서의 설명을 참조), 830℃ 이하인 것이 바람직하다. 시효 온도 T는 500℃ 이상 830℃ 이하이면 되고, 500℃ 이상 700℃ 이하라도 된다.In the aging treatment step, the aging time t is preferably 0.016 h or longer (approximately 60 seconds or longer), assuming treatment in an operation line. In addition, the aging temperature T is preferably 830° C. or less so as not to cause a phase transition in the matrix 25 (refer to the description in the first annealing step described above). Aging temperature T may be 500 degreeC or more and 830 degrees C or less, and 500 degreeC or more and 700 degrees C or less may be sufficient as it.
또한, 본 실시 형태에서의 페라이트계 스테인리스 강재(1)의 제조 방법에서는, 하기 (2)식에 의해 산출되는 ΔHV가 35HV보다 크다.In addition, in the manufacturing method of the ferritic
ΔHV=HV2-HV1 … (2)ΔHV=HV2-HV1 … (2)
여기에서, HV1는 시효 처리 공정 이전의 중간 제품(제1 중간재)의 경도이고, HV2는 시효 처리 공정 이후의 중간 제품(제2 중간재)의 경도이다.Here, HV1 is the hardness of the intermediate product (first intermediate material) before the aging treatment process, and HV2 is the hardness of the intermediate product (second intermediate material) after the aging treatment process.
페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 매트릭스(25) 중에 미세 Cu 리치상(21)을 함유함과 함께, Cu 농축 표층부(10)를 갖는다. 이에 따라, ΔHV가 35HV보다 크도록 제조할 수 있다. 그 결과, 표면의 경도를 높일 수 있다. 따라서, 내긁힘성이 향상된다. 또한, 페라이트계 스테인리스 강재(1)는 ΔHV가 60HV보다 큰 것이 바람직하고, 200HV보다 큰 것이 보다 바람직하다.The ferritic
(최종 산세 공정)(final pickling process)
본 실시 형태에서의 페라이트계 스테인리스 강재(1)의 제조 방법은, 상기 시효 처리 공정에 의해 얻어진 중간 제품(제2 중간재)에 대해, 최종적인 산세 처리를 실시하는 최종 산세 공정을 포함한다. 최종 산세 공정에서는, 혼합산을 이용해 산세 처리(혼합산 처리)를 실시한다. 최종 산세 공정에서 이용하는 산세액(혼합산)은, (i) 50 g/L 이상 150 g/L 이하의 질산과 (ⅱ) 5 g/L 이상 15 g/L 이하의 불화 수소산을 함유한다. 상기 산세액의 액온은 30℃ 이상 60℃ 이하이다.The manufacturing method of the ferritic
혼합산 처리에서는, 용해된 산화 스케일 중 또는 모재 중의 Cu 이온이 다른 이온에 비해 우선적으로 표면에 석출(부착)된다. 이 때문에, 표층에 Cu의 농축이 인정된다. 혼합산 처리에서의 이와 같은 효과에 의해, 표면 접촉 저항치를 저하시키는 것이 가능해진다. 한편, 질산 전해에서는, 항상 전해 처리로 표면을 용해시키고 있는 상태인 것으로부터, 용해된 이온의 석출(부착)은 인정되지 않는다.In the mixed acid treatment, Cu ions in the dissolved oxidized scale or in the base material are preferentially precipitated (adhered) to the surface compared to other ions. For this reason, the concentration of Cu is recognized in the surface layer. By such an effect in the mixed acid treatment, it becomes possible to reduce the surface contact resistance value. On the other hand, in nitric acid electrolysis, since the surface is always dissolved by electrolytic treatment, precipitation (adherence) of dissolved ions is not recognized.
상기 최종 산세 공정에 의해, 전술한 제1 산세 공정 및 제2 산세 공정과 마찬가지로, 처리재의 표면에 Cu 부착층(13)이 형성된다. 그 결과, Cu 농축 표층부(10)를 갖는 페라이트계 스테인리스 강재(1)를 얻을 수 있다.According to the final pickling process, the
(유리한 효과)(favorable effect)
이상과 같이, 본 실시 형태에서의 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 모재(20) 중에 미세 Cu 리치상(21) 및 Cu 리치상(22)을 함유함으로써, 모재(20)의 전기 저항이 저감되고 있다. 그리고, Cu 농축 표층부(10)를 구비함으로써 표면 접촉 저항이 저감되고 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 표면의 경도를 높일 수 있다. 즉, 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 전기 저항 및 표면 접촉 저항 양쪽 모두가 저감될 뿐만 아니라 내긁힘성이 향상된다.As mentioned above, in the ferritic
페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 이하와 같이 하여 형성된 Cu 부착층(13)을 갖고 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 중간 공정에서 혼합산 처리를 행함으로써, 제1 중간재의 표면에 중간 Cu 부착층을 형성시킨다. 그리고, 그 후의 시효 처리 공정에서, 템퍼 컬러(temper color, 얇은 산화 스케일) 중에 중간 Cu 부착층의 Cu를 확산시켜 Cu 리치인 템퍼 컬러로 한다. 그 후, Cu 리치인 템퍼 컬러를 최종 산세 공정에서 용해시킨다. 이에 따라, 최종 산세 공정에서 보다 많은 Cu를 매트릭스 표층(25A)의 표면에 부착시켜, Cu 부착층(13)을 형성할 수 있다.The ferritic
또한, 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 페라이트계 성분의 강인 것으로부터, Ni 함유량이 낮고, 예를 들면 Ni 함유량이 1.0 질량% 이하이다. 그리고, 표면에 특수한 코팅을 필요로 하지 않는다. 그 때문에, 제조 코스트가 높아지지 않게 할 수 있다.Moreover, since the ferritic
따라서, 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 예를 들면 전기 접점 부품에 적용한 경우, 전기 저항 및 표면 접촉 저항 양쪽 모두가 저감된 것으로부터 도전성이 뛰어나다. 게다가, 내긁힘성이 향상된 것으로부터 도전성의 열화 가능성을 저감시킬 수 있어, 그 결과, 전기 접점 부품을 안정적으로 사용할 수 있다. 따라서, 페라이트계 스테인리스 강재(1)는, 전기 접점 부품으로서 바람직하게 이용할 수 있다.Therefore, the ferritic
[부기 사항][Annex]
본 발명은 전술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 청구항에 나타낸 범위에서 여러 가지 변경이 가능하고, 상기 설명에서 개시된 기술적 수단을 적절하게 조합해 얻어지는 실시 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the above description are also included in the technical scope of the present invention.
《실시예》《Example》
이하, 본 발명의 일 형태에서의 페라이트계 스테인리스 강재의 실시예에 대해 설명한다. 하지만, 본 발명이 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the Example of the ferritic stainless steel material in one aspect of this invention is demonstrated. However, the present invention is not limited by these examples.
본 실시예에 있어서는, 표 1에 나타내는 종류의 페라이트계 스테인리스강을 진공 용해로에서 용제하고, 열간 압연(1200℃, 2시간)으로 판두께 3㎜의 열간 압연판으로 했다. 계속해서, 가열로 중에서 700℃∼830℃, 6시간 가열함으로써 배치 소둔을 실시했다. 그 후, 산세하고, 냉간 압연에 의해 판두께 1.0㎜의 냉간 압연판으로 했다. 각 냉간 압연판에 대해, 800℃에서 1분간 균열(soaking)하고 공냉하는 소둔을 실시한 후, 산세 처리했다. 그 후, 350℃∼900℃의 여러 가지 온도로 시효 처리를 실시하고, 혼합산(성분 조성은 전술한 실시 형태를 참조)을 이용하는 산세 처리 또는 질산 전해에 의한 산세 처리를 실시했다. 시효 처리 조건을 표 2 및 표 3에 나타냈다.In this example, ferritic stainless steel of the type shown in Table 1 was melted in a vacuum melting furnace, and hot-rolled (1200°C, 2 hours) to obtain a hot-rolled sheet having a sheet thickness of 3 mm. Then, batch annealing was performed by heating in a heating furnace at 700 degreeC - 830 degreeC for 6 hours. Then, pickling was carried out and it was set as the cold-rolled board with a plate|board thickness of 1.0 mm by cold rolling. Each cold-rolled sheet was subjected to annealing at 800°C for 1 minute soaking and air cooling, followed by pickling treatment. Thereafter, aging treatment was performed at various temperatures of 350°C to 900°C, and pickling treatment using a mixed acid (refer to embodiment described above for component composition) or pickling treatment by nitric acid electrolysis was performed. The aging treatment conditions are shown in Tables 2 and 3.
표 1에 수치의 기재는 생략하고 있지만, 강의 종류 C1∼C10은 모두 Ni 함유량이 1.0 질량% 이하였다. 표 1의 '구분'에서는, 1.0 질량% 이상 15.0 질량% 이하의 Cu를 함유하는 강을 '본 발명 대상강'이라고 하고, Cu의 함유량이 1.0 질량% 미만의 강을 '비교강'이라고 하고 있다.Although description of numerical values is abbreviate|omitted in Table 1, the Ni content of all the steel types C1-C10 was 1.0 mass % or less. In 'Classification' in Table 1, steel containing 1.0 mass% or more and 15.0 mass% or less of Cu is referred to as 'steel subject to the present invention', and steel having a Cu content of less than 1.0 mass% is referred to as 'comparative steel'. .
배치 소둔 후 및 시효 처리 후의 강판에 대해, 투과형 전자현미경 관찰을 실시해, 페라이트상 매트릭스에 분산되어 있는 Cu 리치상의 입경을 조사했다. 시효 처리 후의 강판에 대해서는, 배치 소둔 후와 시효 처리 후에 석출되는 Cu 리치상을 구별하기 위해 배치 소둔을 실시하지 않은 강판을 별도 제조하고, 그 강판에 시효 처리를 실시해 시효 처리에서의 Cu 리치상의 입경을 관찰했다.The steel sheet after batch annealing and aging treatment was observed with a transmission electron microscope and the particle size of the Cu-rich phase dispersed in the ferrite phase matrix was investigated. For the steel sheet after the aging treatment, in order to distinguish the Cu-rich phase precipitated after batch annealing and after the aging treatment, a steel sheet not subjected to batch annealing is separately manufactured, and the steel sheet is subjected to aging treatment to determine the grain size of the Cu-rich phase in the aging treatment. observed
또한, 시효 처리 후의 강판에 대해, 표면 접촉 저항치, 전기 저항율, 및 표층의 Cu 농도에 대해 시험을 실시했다. 표면 접촉 저항치는, 폭 50㎜×길이 50㎜의 시험편을 이용해 전기 접점 시뮬레이터로 측정했다. 표면 접촉 저항치는, Yamasaki Seiki사 제품 '전기 접점 시뮬레이터'를 이용해 접촉 하중 100 gf의 측정 조건에서 측정했다. 전기 저항율은, 폭 3㎜×길이 100㎜의 시험편을 이용해 4단자법(JIS C 2525)으로 측정했다. 폭 50㎜×길이 50㎜의 시험편을 이용해 GDS로 표층에서의 표면으로부터의 깊이 방향의 Cu 분포 상태를 측정했다. 구해진 Cu 농축 표층부(10)에서의 Cu 농도의 피크치인 표층 강도 I를 모재(20)의 Cu 농도의 강도 I0(페라이트계 스테인리스 강재(1)의 표면으로부터 깊이 40㎚∼50㎚ 부분에서의 평균치)로 나눈 수치를 표층 Cu 강도비로 했다.Moreover, about the steel plate after an aging treatment, the test was done about the surface contact resistance value, the electrical resistivity, and Cu density|concentration of the surface layer. The surface contact resistance value was measured with the electrical contact simulator using the test piece of width 50mm x length 50mm. The surface contact resistance value was measured under the measurement conditions of a contact load of 100 gf using the "electrical contact simulator" manufactured by Yamasaki Seiki. The electrical resistivity was measured by the 4-terminal method (JIS C2525) using the test piece of width 3mm x length 100mm. The Cu distribution state of the depth direction from the surface in the surface layer was measured by GDS using the test piece of width 50mm x length 50mm. The obtained surface layer strength I, which is the peak value of the Cu concentration in the Cu-enriched
또한, 시효 처리전의 강판의 표면 경도 및 시효 처리후의 강판의 표면 경도를 각각 측정하고, 이들의 차이를 산출했다.In addition, the surface hardness of the steel sheet before the aging treatment and the surface hardness of the steel sheet after the aging treatment were measured, respectively, and the difference between them was calculated.
결과를 표 2 및 표 3에 나타낸다. 표 3에는, 다음의 특성 (A) 및 (B)를 갖는 강판을 '본 발명예'로서 열거하고 있다. 표 2에는, 특성 (A) 및 (B) 중 어느 하나라도 갖지 않는 강판을 '비교예'로서 열거하고 있다.A result is shown in Table 2 and Table 3. In Table 3, steel sheets having the following characteristics (A) and (B) are listed as 'invention examples'. In Table 2, a steel sheet having neither of characteristics (A) and (B) is listed as a 'comparative example'.
특성 (A): 표면 접촉 저항치가 45 mΩ 이하이다.Characteristic (A): The surface contact resistance value is 45 mΩ or less.
특성 (B): 전기 저항율이 60 μΩ·㎝ 이하이다.Characteristic (B): Electrical resistivity is 60 microohm*cm or less.
표 2에 나타낸 바와 같이, 마무리 산세 처리에서 질산 전해를 실시한 비교예No. 2, 4, 7, 10에서는, 시효 처리 유무와 상관 없이, 표면 접촉 저항치가 높았다. 비교예 No. 4에서는, 미세 Cu 리치상(21)은 형성되었지만, 표면 접촉 저항치가 높았다. 그 이유로는, Cu 농축 표층부(10), 특히 Cu 부착층(13)이 충분히 형성되지 않았기 때문이라고 생각된다. 비교예 No. 4에서는, 표층 Cu 강도비가 1.1로, 기준이 되는 1.5보다 작은 것으로부터, Cu 농축 표층부(10)가 충분히 형성되지 않았을 것으로 추측된다.As shown in Table 2, Comparative Example No. in which nitric acid electrolysis was performed in the final pickling treatment. At 2, 4, 7, and 10, the surface contact resistance value was high regardless of the presence or absence of aging treatment. Comparative Example No. In 4, although the fine Cu-
또한, 비교예 No. 1의 결과로부터 알 수 있듯이, Cu 농도가 낮은 강의 종류 C1을 이용하는 경우, 전술한 실시 형태의 제조 방법을 이용해도 표면 접촉 저항치 및 전기 저항율을 저감시킬 수 없었다.In addition, Comparative Example No. When the type C1 of steel with a low Cu density|concentration was used so that the result of 1 may show, even if it used the manufacturing method of embodiment mentioned above, the surface contact resistance value and electrical resistivity could not be reduced.
비교예 No. 3, 5, 6, 8에서는, 시효 처리에서의 조건이 본 발명의 범위 외이며, 모재의 전기 저항율이 높았다. 구체적으로는, 비교예 No. 5에서는, 시효 처리에서의 온도가 높고 시간이 길었던 것으로부터, 미세 Cu 리치상이 용해되어 Cu가 모재에 고용되었다. 또한, 비교예 No. 3, 6에서는, 시효 처리에서의 온도가 낮아, 미세 Cu 리치상의 석출이 거의 발생하지 않았다. 이 때문에, 비교예 No. 3, 5, 6은 모재의 전기 저항율이 높았다. 또한, 비교예 No. 8에서는 시효 처리가 행해지지 않고, 미세 Cu 리치상의 석출이 거의 발생하지 않았다. 결과적으로, 비교예 No. 3, 5, 6, 8에서는, 모재의 전기 저항율이 60 μΩ·㎝보다 높고, 표면 경도를 나타내는 ΔHV에 대해서도 35 이하였다.Comparative Example No. In 3, 5, 6, and 8, the conditions in the aging treatment were outside the scope of the present invention, and the electrical resistivity of the base material was high. Specifically, Comparative Example No. In 5, since the temperature in the aging treatment was high and the time was long, the fine Cu-rich phase was dissolved and Cu was dissolved in the base material. In addition, Comparative Example No. In 3, 6, the temperature in an aging process was low, and precipitation of the fine Cu-rich phase hardly generate|occur|produced. For this reason, Comparative Example No. 3, 5, and 6 had high electrical resistivity of the base material. In addition, Comparative Example No. In 8, the aging treatment was not performed, and precipitation of the fine Cu-rich phase hardly occurred. As a result, Comparative Example No. In 3, 5, 6, and 8, the electrical resistivity of the base material was higher than 60 µΩ·cm, and ΔHV indicating the surface hardness was 35 or less.
비교예 No. 9에서는, 배치 소둔의 온도가 낮은 것에 의해, 석출된 Cu 리치상의 입경이 작다. 이 때문에, 시효 처리에서 석출된 미세 Cu 리치상의 양이 비교적 적었을 것으로 생각된다. 그 결과, 모재의 전기 저항율이 60 μΩ·㎝보다 높고 표면 경도를 나타내는 ΔHV도 35 이하였다.Comparative Example No. In 9, because the temperature of batch annealing is low, the particle diameter of the Cu-rich phase deposited is small. For this reason, it is thought that the amount of the fine Cu-rich phase precipitated by the aging treatment was comparatively small. As a result, the electrical resistivity of the base material was higher than 60 µΩ·cm, and ΔHV indicating the surface hardness was 35 or less.
이에 비해, 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 범위 내의 조건으로 제조한 실시예 No. 11∼29의 강판은, 표면 접촉 저항치 및 전기 저항율 양쪽 모두가 저감되었을 뿐만 아니라, ΔHV가 커 내긁힘성이 뛰어났다.On the other hand, as shown in Table 3, Example No. prepared under conditions within the scope of the present invention. In the
1: 페라이트계 스테인리스 강재
10: Cu 농축 표층부
20: 모재
21: 미세 Cu 리치상
22: Cu 리치상
25: 매트릭스1: Ferritic stainless steel
10: Cu concentration surface layer part
20: base material
21: fine Cu rich phase
22: Cu Rich Award
25: Matrix
Claims (10)
매트릭스 중에 500㎚ 미만의 입경을 갖는 제1 Cu 리치상이 형성된 모재와,
상기 페라이트계 스테인리스 강재의 표면에 형성되고, 상기 모재보다 Cu가 농축된 Cu 농축 표층부를 구비하는 페라이트계 스테인리스 강재.A ferritic stainless steel material containing 1.0 mass% or more and 15.0 mass% or less of Cu,
A base material in which a first Cu-rich phase having a particle diameter of less than 500 nm is formed in a matrix;
A ferritic stainless steel material formed on the surface of the ferritic stainless steel material and having a Cu-concentrated surface layer portion in which Cu is more concentrated than the base material.
Cu에 관한 조성 분석에 의해 검출되는, 상기 모재에서의 Cu 강도의 값에 대한 상기 Cu 농축 표층부에서의 Cu 강도의 피크치의 비가 1.5 이상인 페라이트계 스테인리스 강재.The method of claim 1,
A ferritic stainless steel material, wherein a ratio of a peak value of Cu intensity in the Cu-enriched surface layer portion to a value of Cu intensity in the base material detected by composition analysis for Cu is 1.5 or more.
상기 모재는, 상기 매트릭스 중에 500㎚ 이상의 입경을 갖는 제2 Cu 리치상이 형성된 페라이트계 스테인리스 강재.3. The method of claim 1 or 2,
The base material is a ferritic stainless steel material in which a second Cu rich phase having a particle size of 500 nm or more is formed in the matrix.
상기 제1 Cu 리치상의 입경이 5㎚ 이상 20㎚ 이하인 페라이트계 스테인리스 강재.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
A ferritic stainless steel material having a particle size of the first Cu-rich phase of 5 nm or more and 20 nm or less.
9.0 질량% 이상 20.0 질량% 이하의 Cr을 함유하는 페라이트계 스테인리스 강재.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
A ferritic stainless steel material containing 9.0 mass% or more and 20.0 mass% or less of Cr.
전기 저항율이 60 μΩ·㎝ 이하인 페라이트계 스테인리스 강재.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
A ferritic stainless steel material having an electrical resistivity of 60 µΩ·cm or less.
표면 접촉 저항치가 45 mΩ 이하인 페라이트계 스테인리스 강재.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
Ferritic stainless steel with a surface contact resistance of 45 mΩ or less.
상기 소둔 공정 이후, 적어도 제1 산세 공정을 포함하는 중간 공정을 실시해 얻어진 제1 중간재에 대해, 하기 (1)식으로 정의되는 A값이 15.0 이상 20.0 이하가 되는 조건으로 시효 처리를 실시함으로써 매트릭스 중에 500㎚ 미만의 입경을 갖는 제1 Cu 리치상을 형성하는 시효 처리 공정과,
상기 시효 처리 공정에 의해 얻어진 제2 중간재에 대해, (i) 50 g/L 이상 150 g/L 이하의 질산과 (ⅱ) 5 g/L 이상 15 g/L 이하의 불화 수소산을 함유하는 혼합액을 이용하고, 상기 혼합액의 액온을 30℃ 이상 60℃ 이하로 하여 산세 처리를 실시하는 최종 산세 공정을 포함하는 페라이트계 스테인리스 강재의 제조 방법.
A=T(20+logt)×10-3 … (1)
(여기에서, T는 시효 온도(K)이고, t는 시효 시간(h)이다.)An annealing step of heating a rolled material having a component composition of ferritic stainless steel containing 1.0 mass% or more and 15.0 mass% or less of Cu at a temperature of 780°C or more and 830°C or less for 6 hours or more;
After the annealing step, the first intermediate material obtained by performing the intermediate step including at least the first pickling step is subjected to aging treatment under the condition that the value of A defined by the following formula (1) is 15.0 or more and 20.0 or less, so that in the matrix An aging treatment step of forming a first Cu-rich phase having a particle size of less than 500 nm;
With respect to the second intermediate material obtained by the aging treatment step, a mixed solution containing (i) 50 g/L or more and 150 g/L or less nitric acid and (ii) 5 g/L or more and 15 g/L or less hydrofluoric acid A method for producing a ferritic stainless steel material comprising a final pickling step of carrying out pickling treatment using the liquid temperature of the mixed solution at 30°C or higher and 60°C or lower.
A=T(20+logt)×10 -3 … (One)
(Where T is the aging temperature (K), and t is the aging time (h).)
상기 제1 산세 공정에서는, 상기 소둔 공정에 의해 얻어진 제1 소둔재에 대해, (i) 50 g/L 이상 150 g/L 이하의 질산과 (ⅱ) 5 g/L 이상 15 g/L 이하의 불화 수소산을 함유하는 혼합액을 이용하고, 상기 혼합액의 액온을 30℃ 이상 60℃ 이하로 하여 산세 처리를 실시하는, 페라이트계 스테인리스 강재의 제조 방법.9. The method of claim 8,
In the first pickling step, with respect to the first annealed material obtained by the annealing step, (i) 50 g/L or more and 150 g/L or less of nitric acid and (ii) 5 g/L or more and 15 g/L or less A method for producing a ferritic stainless steel material, wherein a pickling treatment is performed using a liquid mixture containing hydrofluoric acid and the liquid temperature of the liquid mixture is set to 30°C or higher and 60°C or lower.
하기 (2)식에 의해 산출되는ΔHV가 35 HV보다 큰 페라이트계 스테인리스 강재의 제조 방법.
ΔHV=HV2-HV1 … (2)
(여기에서, HV1은 상기 제1 중간재의 경도이고, HV2는 상기 제2 중간재의 경도이다.)10. The method according to claim 8 or 9,
A method for producing a ferritic stainless steel material in which ΔHV calculated by the following formula (2) is greater than 35 HV.
ΔHV=HV2-HV1 … (2)
(Here, HV1 is the hardness of the first intermediate material, and HV2 is the hardness of the second intermediate material.)
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