KR20220099566A - 페라이트계 스테인리스 강판 - Google Patents

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고우 니시무라
요시하루 이노우에
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닛테츠 스테인레스 가부시키가이샤
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Abstract

모재와, 모재의 표면에 형성된 질화층을 가지고, 모재의 화학 조성은, 질량%로, C：0.001~0.020%, Si：0.01~1.50%, Mn：0.01~1.50%, P：0.010~0.050%, S：0.0001~0.010%, Cr：16.0~25.0%, N：0.001~0.030%, Ti：0.01~0.30%, 임의 원소, 잔부：Fe 및 불가피적 불순물이며, 모재의 금속 조직은, 체적률로 95% 이상의 페라이트상을 포함하고, 질화층은, 압연면의 표면으로부터 판 두께 방향으로 0.05μm 깊이 위치까지의 영역의 층이며, 질화층에 있어서의 평균 질소 농도가, 질량%로 0.80% 이상인, 페라이트계 스테인리스 강판.

Description

페라이트계 스테인리스 강판
본 발명은, 페라이트계 스테인리스 강판에 관한 것이다.
자동차 부품에는, 이그조스트 매니폴드, 머플러, 촉매, 플렉서블 튜브, 센터 파이프 등의 다양한 부품 및 부재가 있다. 이들 부품은, 가열과 냉각이 반복되기 때문에, 열 팽창되기 어렵고, 내열 용도에 적합한 페라이트계 스테인리스 강판이 사용된다.
상술한 부품에 이용되는 페라이트계 스테인리스 강판에는, 내열 특성이 요구되는데, 근래에는, 이 내열 특성에 더하여, 부재 외면의 내(耐)초기 녹성이 요구되게 되었다. 여기서, 초기 녹이란, 이그조스트 매니폴드, 머플러 등의, 비교적 용 이하게 시인할 수 있는 부품 및 부재에 있어서, 자동차의 출하부터, 사용 전 또는 사용 직후까지의 매우 짧은 기간에 발생하는 붉은 녹이다. 초기 녹은, 부재의 수명에 영향을 주는 것은 아니지만, 외관상 바람직하지 않다. 이 때문에, 초기 녹의 발생을 억제하는 것이 요구되고 있다.
예를 들면, 특허 문헌 1에는, SUS 409L과 동일한 화학 조성을 가지는 강을 소재로 한 자동차 배기계 부품이 개시되어 있다. 상기 자동차 배기계 부품에서는, 초기 녹에 대한 저항성을 향상시키고 있다.
또, 상기 자동차 배기계 부품에서는, 내식성, 즉 내초기 녹성에 유효한 Cr 함유량을 10.0~13.5% 함유시키고 있다. 이에 더하여, 외부 환경에 노출되는 당해 부품의 표면에, 알칼리 금속 또는 알칼리 토류 금속의 규산염으로 이루어지는 피막을 형성시킴으로써, 내초기 녹성을 향상시키고 있다.
일본 특허공개 2005-320559호 공보
특허 문헌 1에 개시된 페라이트계 스테인리스 강판은, 초기 녹의 발생을 억제하기 위해, 추가로, 표면에 도장 처리를 행할 필요가 있다. 이 때문에, 공정수가 증가하여, 제조 비용이 증가한다는 문제가 있다.
본 발명은, 상기 문제를 해결하고, 공정수를 저감하여, 초기 녹을 억제할 수 있는 페라이트계 스테인리스 강판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 하기의 페라이트계 스테인리스 강판을 요지로 한다.
(1) 모재와, 상기 모재의 표면에 형성된 질화층을 가지고,
상기 모재의 화학 조성은, 질량%로,
C：0.001~0.020%,
Si：0.01~1.50%,
Mn：0.01~1.50%,
P：0.010~0.050%,
S：0.0001~0.010%,
Cr：16.0~25.0%,
N：0.001~0.030%,
Ti：0.01~0.30%,
Nb：0~0.80%,
Sn：0~0.50%,
Al：0~3.0%,
Ni：0~2.0%,
V：0~1.0%,
Cu：0~2.0%,
Mo：0~3.0%,
Ca：0~0.0030%,
Ga：0~0.1%,
B：0~0.0050%,
W：0~3.0%,
Co：0~0.50%,
Sb：0~0.50%,
Mg：0~0.0100%,
Zr：0~0.30%,
Ta：0~0.10%,
REM：0~0.05%,
잔부：Fe 및 불가피적 불순물이며,
상기 모재의 금속 조직은, 체적률로 95% 이상의 페라이트상을 포함하고,
상기 질화층은, 압연면의 표면으로부터 판 두께 방향으로 0.05μm 깊이 위치까지의 영역의 층이며,
상기 질화층에 있어서의 평균 질소 농도가, 질량%로 0.80% 이상인, 페라이트계 스테인리스 강판.
(2) 상기 모재의 화학 조성은, 질량%로,
Nb：0.10~0.80%,
Sn：0.01~0.50%,
Al：0.003~3.0%,
Ni：0.1~2.0%,
V：0.05~1.0%,
Cu：0.1~2.0%,
Mo：0.10~3.0%,
Ca：0.0001~0.0030%, 및
Ga：0.0002~0.1%
로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는, 상기 (1)에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판.
(3) 상기 모재의 화학 조성이, 질량%로,
B：0.0002~0.0050%,
W：0.1~3.0%,
Co：0.02~0.50%, 및
Sb：0.01~0.50%
로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는, 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판.
(4) 상기 모재의 화학 조성이, 질량%로,
Mg：0.0002~0.0100%,
Zr：0.05~0.30%,
Ta：0.01~0.10%, 및
REM：0.001~0.05%
로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는, 상기 (1)~(3) 중 어느 한 항에 기재된 페라이트계 스테인리스 강판.
본 발명에 의하면, 공정수를 저감하고, 초기 녹을 억제할 수 있는 페라이트계 스테인리스 강판을 얻을 수 있다.
도 1은, 강판의 표면으로부터 판 두께 깊이 방향에 있어서의 질소의 농도 분포의 일례를 나타내는 도이다.
도 2는, 강판의 질화층의 평균 질소 농도와 공식 발생 사이클의 관계를 나타낸 도이다.
본 발명자들은, 초기 녹을 억제할 수 있는 페라이트계 스테인리스 강판에 대해서, 상세한 검토를 행하여, 이하의 (a)~(d)의 지견을 얻었다.
(a) 초기 녹은, 표면에 형성되는 녹이기 때문에, 도장 처리 등의 표면 처리가 유효하다. 그래서, 본 발명자들은, 표면 처리 중에서도, 공정수를 저감하는, 제조 비용을 저감한다는 관점에서, 질소 가스 등을 포함하는 무산화 분위기에서 소둔을 행하는 소둔 질화 처리에 주목했다.
(b) 이와 같은 소둔 질화 처리를 행함으로써, 강판 표면에 질소가 농화된 질화층이 형성되어, 내초기 녹성을 향상시킬 수 있다고 생각된다. 그러나, 소둔 질화 처리의 조건 및 강의 화학 조성에 따라서는, 질화 처리를 행함으로써, 오히려 내초기 녹성을 저하시키고, 또한, 재질 불량이 되는 경우가 있다. 이것은, 예민화의 발생, 또는 마르텐사이트상이 형성하는 것에 기인한다.
(c) 그래서, 본 발명자들은, 내초기 녹성을 향상시키기 위해, 화학 조성을 조정하여, 질화 처리 조건을, 적절히 제어하는 것이 유효한 것에 주목했다. 질화 처리 조건은, 80~99%의 질소 가스와 잔부가 수소 가스로 이루어지는 무산화 분위기로 하여, 850~1000℃의 온도 범위에서 소둔되는 것이 바람직하다.
(d) 상기의 조건에서, 강판 표면으로부터 판 두께 방향으로 0.05μm 위치까지, 즉 강판 표면 부근의 평균 질소 농도를 0.80% 이상으로 함으로써, 양호한 내초기 녹성을 가지는 페라이트계 스테인리스 강판을 얻을 수 있다. 그리고, 상기 평균 질소 농도가 1.0% 이상인 경우는, 보다 양호한 내초기 녹성을 가지는 페라이트계 스테인리스 강판을 얻을 수 있다.
본 발명은, 상기 지견에 근거하여 이루어진 것이다. 이하, 본 발명의 각 요건에 대해서 상세하게 설명한다.
1. 본 발명에 따른 페라이트계 스테인리스 강판의 구성
본 발명에 따른 페라이트계 스테인리스 강판은, 모재와 모재의 표면에 형성된 질화층을 가진다.
2. 모재의 화학 조성
모재의 화학 조성에 있어서의 각 원소의 한정 이유는 하기와 같다. 또한, 이하의 설명에 있어서 함유량에 대한 「%」는, 「질량%」를 의미한다.
C：0.001~0.020%
C는, 인성, 내식성(내초기 녹성), 및 내산화성을 열화시키기 때문에, 그 함유량은 최대한 저감하는 것이 바람직하다. 이 때문에, C 함유량은, 0.020% 이하로 하고, 0.010% 이하로 하는 것이 바람직하다. 그러나, C의 과도의 저감은, 정련 비용의 증가로 연결된다. 이 때문에, C 함유량은, 0.001% 이상으로 한다. 제조 비용과 내식성을 고려하면, C 함유량은, 0.002% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.005% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
Si：0.01~1.50%
Si는, 탈산 원소인 것 외에, 내식성(내초기 녹성), 내산화성, 및 고온 강도를 향상시키는 원소이다. 이 때문에, Si 함유량은, 0.01% 이상으로 한다. 또한, 상술한 내식성의 향상 효과를 현저하게 얻기 위해서는, Si 함유량은, 0.15% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.30% 초과로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.80% 이상으로 하는 것이 더 바람직하다.
한편, Si의 1.50% 초과의 함유에 의해, 강판이 현저하게 경질화되어, 강관 가공 시에, 굽힘성이 저하된다. 이 때문에, Si 함유량은, 1.50% 이하로 한다. 강판 제조 시의 인성, 및 산세성을 고려하면, Si 함유량은, 1.20% 이하로 하는 것이 바람직하다. Si 함유량은, 1.00% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
Mn：0.01~1.50%
Mn은, 고온에 있어서, MnCr2O4 또는 MnO를 형성하고, 스케일 밀착성을 향상시킨다. 이 때문에, Mn 함유량은, 0.01% 이상으로 한다. Mn 함유량은, 0.15% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.20% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 그러나, Mn을 1.50% 초과 함유시키면, 내식성, 특히 내초기 녹성이 저하되는 것 외에, 산화물량이 증가하여, 이상 산화가 발생하기 쉬워진다. 이 때문에, Mn 함유량은, 1.50% 이하로 한다. 또, 강판 제조 시의 인성, 및 산세성을 고려하면, Mn 함유량은, 1.00% 이하로 하는 것이 바람직하고, 0.70% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 용접부의 산화물에 기인하는 편평 균열을 고려하는 경우는, Mn 함유량은, 0.30% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
P：0.010~0.050%
P는, Si와 마찬가지로, 고용 강화 원소이기 때문에, 재질 및 인성의 관점에서, 그 함유량을 저감하는 것이 바람직하다. 이 때문에, P 함유량은, 0.050% 이하로 한다. 그러나, P의 과도의 저감은, 정련 비용의 증가로 연결된다. 이 때문에, P 함유량은, 0.010% 이상으로 한다. 제조 비용 및 내산화성을 고려하면, P 함유량은, 0.015% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.030% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
S：0.0001~0.010%
S는, 재질, 내식성(내초기 녹성), 및 내산화성의 관점에서, 최대한 저감하는 것이 바람직하다. 특히, S를 과도하게 함유시키면, Ti 또는 Mn과 화합물을 생성시켜, 강관 굽힘 시에, 개재물을 기점으로 하여, 균열을 발생시킨다. 이 때문에, S 함유량은, 0.010% 이하로 한다. 그러나, S의 과도의 저감은, 정련 비용의 증가로 연결된다. 이 때문에, S 함유량은, 0.0001% 이상으로 한다. 또한, 제조 비용, 및 내식성을 고려하면, S 함유량은, 0.0005% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.0050% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
Cr：16.0~25.0%
Cr은, 내식성(내초기 녹성), 및 내산화성을 향상시키는 원소이다. 초기 녹이 발생하지 않기 위한 충분한 내식성을 얻기 위해, Cr 함유량은, 16.0% 이상으로 한다. Cr 함유량은, 16.5% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 17.0% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 그러나, Cr 함유량이, 25.0% 초과이면, 인성이 저하되고, 제조성도 저하된다. 이 때문에, Cr 함유량은, 25.0% 이하로 한다. Cr 함유량은, 23.0% 이하로 하는 것이 바람직하다. 제조 비용의 관점에서, Cr 함유량은, 22.0% 미만인 것이 보다 바람직하다. 또, 강판 제조 시의 열연판의 인성의 관점에서, Cr 함유량은, 18.0% 이하인 것이 바람직하다.
N：0.001~0.030%
N은, C와 마찬가지로, 저온 인성과 가공성을 저하시키는 것에 더하여, Cr과 결합하여 질화물을 형성한 경우, 내식성(내초기 녹성)을 저하시킨다. 이 때문에, 강판 모상 중의 N 함유량은, 최대한 저감하는 것이 바람직하다. 이 때문에, N 함유량은, 0.030% 이하로 한다. N 함유량은, 0.020% 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, N의 과도의 저감은, 정련 비용의 증가로 연결된다. 이 때문에, N 함유량은, 0.001% 이상으로 한다. 제조 비용, 및 인성을 고려하면, N 함유량은, 0.005% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.008% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
Ti：0.01~0.30%
Ti는, C, N, 및 S와 결합하여, 내식성(내초기 녹성), 내립계 부식성, 및 딥 드로잉성을 향상시키는 효과를 가진다. 또, Ti 질화물은, 슬래브 주조 시에 있어서, 결정립의 핵이 됨으로써, 등축정율을 증대시킨다. 이 결과, 표면 요철의 원인이 되는 주상 결정에서 유래하는 조대(粗大) 조직이 해소되어, 표면 성상이 개선된다.
이와 같은 C, N 및 S와 결합하여, 이들 원소를 고정화하는 효과는, 0.01% 이상에서 발현한다. 이 때문에, Ti 함유량은, 0.01% 이상으로 하고, 0.11% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나, Ti를 0.30% 초과 함유시키면, 고용 Ti에 의해 강판이 경질화되어 버리는 것 외에, 인성이 저하된다. 이 때문에, Ti 함유량은, 0.30% 이하로 한다. 제조 비용 등을 고려하면, Ti 함유량은, 0.05% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.25% 이하로 하는 것이 바람직하다.
본 발명은, 상기 화학 조성 외에, 필요에 따라 이하의 A군, B군, C군의 성분으로부터 선택되는 1군 이상을 함유하는 것이 바람직하다. 또한, A군으로 분류되는 원소는, 내식성을 향상시키는 원소, B군으로 분류되는 원소는, 고온 강도 등의 고온 특성을 향상시키는 원소, C군으로 분류되는 원소는, 인성 또는, 표면 성상에 영향을 주는 원소이다.
＜A군 원소＞
Nb：0~0.80%
Nb는, Ti와 마찬가지로, C, N, 및 S와 결합하여, 내식성(내초기 녹성), 내립계 부식성, 및 딥 드로잉성을 향상시키는 효과를 가진다. 또, Nb는, 고온 지역에 있어서의 고용 강화능, 및 석출 강화능이 높고, 고온 강도 및 열 피로 특성을 향상시키는 효과도 가진다. 이 때문에, 필요에 따라 함유시켜도 된다.
그러나, 과도한 Nb의 함유는, 강판 제조 단계에 있어서의 인성을 현저하게 저하시킨다. 이에 더하여, 소둔 중에 조대한, 탄질화물 또는 Laves상으로 불리는 금속간 화합물을 석출시킨다. 이와 같은 석출물은, 립계를 핀 고정함으로써, 재결정을 지연시킨다. 이 결과, 강 중에 미재결정 조직이 잔존하여, 표면 성상이 열화될 우려가 있다. 이 때문에, Nb 함유량은, 0.80% 이하로 한다. Nb 함유량은, 0.55% 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 효과를 얻기 위해서는, Nb 함유량은, 0.10% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 용접부의 립계 부식성, 제조 비용 및 제조성을 고려하면, Nb 함유량은, 0.15% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.30% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
여기서, Ti와 Nb의 합계 함유량은, 하기 식 (i)를 만족하는 것이 바람직하다. Ti와 Nb의 합계 함유량이, 3(C+N) 미만이면, 충분히 C와 N을 고착시키지 못하여 과잉한 C, 및 N이 강 중에 고용되어 경화시켜, 가공성을 저하시키는 경우가 있기 때문이다.
Nb+Ti≥3(C+N)···(i)
단, 상기 식 (i) 중의 각 원소 기호는, 강 중에 포함되는 각 원소의 함유량(질량%)을 나타내고, 함유되지 않는 경우는 제로로 한다.
또한, 주조 조직에 있어서 등축정율을 증대시켜, 주상 결정에서 유래하는 조대 조직이 해소된다는 효과를 얻기 위해서는, 상기 식 (i) 중의 좌변값은, 0.10 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.15 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 또, 재료의 경질화 및 제조 비용의 관점에서, 상기 식 (i) 중의 좌변값은 1.0 이하로 하는 것이 바람직하다.
Sn：0~0.50%
Sn은, 내식성(내초기 녹성), 및 고온 강도를 향상시키는 효과를 가진다. 이 때문에, 필요에 따라 함유시켜도 된다. 그러나, Sn 함유량이, 0.50%를 초과하면, 강판 제조 시의 슬래브 균열, 및 머플러 행거의 저인화(低靭化)가 발생한다. 이 때문에, Sn 함유량은, 0.50% 이하로 한다. 한편, 상기 효과를 얻기 위해서는, Sn 함유량은, 0.01% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 정련 비용 및 제조성을 고려하면, Sn 함유량은, 0.05% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.15% 이하로 하는 것이 바람직하다.
Al：0~3.0%
Al은, 탈산 효과를 가지는 원소이다. 또, Al은, 내식성에 더하여, 고온 강도 및 내산화성을 향상시키는 효과를 가진다. 이에 더하여, Al은, TiN 및 Laves상의 석출 사이트가 되어, 석출물의 미세 석출에 기여하여, 저온 인성을 향상시키는 효과도 가진다. 이 때문에, 필요에 따라 함유시켜도 된다.
그러나, Al를 3.0% 초과 함유시키면, 연신율이 저하되고, 용접성 및 표면 품질의 저하를 초래한다. 또, 조대한 Al 산화물의 형성에 의해, 저온 인성을 저하시킨다. 이 때문에, Al 함유량은, 3.0% 이하로 한다. 한편, 상기 효과를 얻기 위해서는, Al 함유량은, 0.003% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 정련 비용을 고려하면, Al 함유량은, 0.01% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 1.0% 이하인 것이 바람직하다.
Ni：0~2.0%
Ni는, 인성 및 내식성(내초기 녹성)을 향상시키는 원소이기 때문에, 필요에 따라 함유시켜도 된다. 그러나, Ni를, 2.0% 초과 함유시키면, 오스테나이트상이 생성되고, 성형성이 저하되는 것 외에, 강관 굽힘성이 현저하게 저하된다. 이 때문에, Ni 함유량은, 2.0% 이하로 한다. 제조 비용을 고려하면, Ni 함유량은, 0.5% 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, Ni의 인성 향상 효과는, 그 함유량이 0.1% 이상에서 발현되기 때문에, Ni 함유량은, 0.1% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
V：0~1.0%
V는, C 또는 N과 결합하여, 내식성(내초기 녹성), 및 내열성을 향상시키는 효과를 가진다. 이 때문에, 필요에 따라 함유시켜도 된다. 그러나, V를 1.0% 초과 함유시키면, 조대한 탄질화물이 형성되어 인성이 저하된다. 이 때문에, V 함유량은, 1.0% 이하로 한다. 또한, 제조 비용 및 제조성을 고려하면, V 함유량은, 0.2% 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 효과를 얻기 위해서는, V 함유량은, 0.05% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
Cu：0~2.0%
Cu는, 내식성(내초기 녹성)을 향상시킴과 함께, 모상에 고용되어 있는 Cu의 석출, 이른바, ε-Cu의 석출에 의해, 중온역에서의 고온 강도를 향상시키는 효과를 가진다. 이 때문에, 필요에 따라 함유시켜도 된다. 그러나, Cu를 과잉하게 함유시키면, 강판의 경질화에 의한 인성 저하와, 연성 저하를 초래한다. 이 때문에, Cu 함유량은, 2.0% 이하로 한다. 한편, 상기 효과를 얻기 위해서는, Cu 함유량은, 0.1% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 1.0% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 내산화성, 및 제조성을 고려하면, Cu 함유량은, 1.5% 미만으로 하는 것이 바람직하고, 1.4% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
Mo：0~3.0%
Mo는, 내식성(내초기 녹성)을 향상시키는 원소이며, 특히, 극간 구조를 가지는 관재 등에서는, 극간 부식을 억제하는 원소이다. 이 때문에, 필요에 따라 함유시켜도 된다. 그러나, Mo 함유량이, 3.0%를 초과하면, 현저하게 성형성이 열화되어, 제조성이 저하된다. 이 때문에, Mo 함유량은, 3.0% 이하로 한다. 한편, 상기 효과를 얻기 위해서는, Mo 함유량은, 0.10% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 합금 비용 및 생산성을 고려하면, Mo 함유량은, 0.15% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 2.0% 이하로 하는 것이 바람직하다. Mo 함유량은, 0.15% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.80% 이하로 하는 것이 보다 바람직하다.
Ca：0~0.0030%
Ca는, 탈황 원소로서 유효한 원소이기 때문에, 필요에 따라 함유시켜도 된다. 그러나, Ca 함유량이, 0.0030%를 초과하면, 조대한 CaS가 생성되어, 인성 및 내식성(내초기 녹성)을 저하시킨다. 이 때문에, Ca 함유량은, 0.0030% 이하로 한다. 한편, 상기 탈황 효과를 얻기 위해서는, Ca 함유량은, 0.0001% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 정련 비용 및 제조성을 고려하면, Ca 함유량은, 0.0003% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.0020% 이하로 하는 것이 바람직하다.
Ga：0~0.1%
Ga는, 내식성(내초기 녹성)의 향상 및 수소 취화 억제를 위해, 필요에 따라 함유시켜도 된다. Ga 함유량은, 0.1% 이하로 한다. 한편, 상기 효과를 얻기 위해서는, 황화물 및 수소화물의 생성을 감안하여, Ga 함유량은, 0.0002% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 제조 비용 및 제조성, 및, 연성 및 인성의 관점에서, Ga 함유량은, 0.0005% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.020% 이하로 하는 것이 바람직하다.
＜B군 원소＞
B：0~0.0050%
B는, 립계에 편석함으로써, 립계 강도를 향상시켜, 2차 가공성, 및 저온 인성을 향상시키는 효과를 가진다. 이에 더하여, B는, 중온역의 고온 강도를 향상시키는 효과를 가진다. 이 때문에, 필요에 따라 함유시켜도 된다. 그러나, B의 0.0050% 초과의 함유에 의해, Cr2B 등의 B 화합물이 생성되어, 립계 부식성, 및 피로 특성을 열화시킨다. 이 때문에, B 함유량은, 0.0050% 이하로 한다.
한편, 상기 효과를 얻기 위해서는, B 함유량은, 0.0002% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 용접성, 및 제조성을 고려하면, B 함유량은, 0.0003% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.0010% 이하로 하는 것이 바람직하다.
W：0~3.0%
W는, 고온 강도를 향상시키는 효과를 가지기 때문에, 필요에 따라 함유시켜도 된다. 그러나, W의 과도한 함유는, 인성 열화 및 연신율의 저하를 초래한다. 또, 금속간 화합물상인 Laves상의 생성이 증대하여, ｛111｝＜112＞방위의 집합 조직의 발달을 저해하여, r값을 저하시킨다. 이 때문에, W 함유량은, 3.0% 이하로 한다. 제조 비용, 및 제조성을 고려하면, W 함유량은, 2.0% 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 고온 강도의 향상 효과를 얻기 위해서는, W 함유량은, 0.1% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
Co：0~0.50%
Co는, 고온 강도를 향상시키는 효과를 가지기 때문에, 필요에 따라 함유시켜도 된다. 그러나, 과도한 함유는, 인성 및 가공성을 저하시킨다. 이 때문에, Co 함유량은, 0.50% 이하로 한다. 또한, 제조 비용을 고려하면, Co 함유량은, 0.30% 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 효과를 얻기 위해서는, Co 함유량은, 0.02% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 0.05% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
Sb：0~0.50%
Sb는, 립계에 편석되어 고온 강도를 높이기 때문에, 필요에 따라 함유시켜도 된다. 그러나, Sb는, 0.50% 초과의 함유에 의해, 과도한 편석이 발생하여, 강관 용접부의 저온 인성을 저하시킨다. 이 때문에, Sb 함유량은, 0.50% 이하로 한다. 고온 특성, 제조 비용, 및 인성을 고려하면, Sb 함유량은, 0.30% 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 효과를 얻기 위해서는, Sb 함유량은, 0.01% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
＜C군 원소＞
Mg：0~0.0100%
Mg는, 용강 중에서 Al와 마찬가지로, Mg 산화물을 형성하여, 탈산제로서 작용한다. 또, Mg는, 미세하게 정출한 Mg 산화물이 핵이 되어, 슬래브의 등축정율을 증대시킨다. 이 결과, 표면 요철의 원인이 되는 주상 결정에서 유래하는 조대 조직이 해소되어, 표면 성상이 개선된다. 그리고, 그 후속 공정에 있어서, Nb 및 Ti계 미세 석출물의 석출을 촉진한다. 구체적으로는, 열연 공정에 있어서, 상술한 석출물이, 미세 석출되면, 열연 공정 및, 계속되는 열연판의 소둔 공정에 있어서, 재결정핵이 된다. 그 결과, 매우 미세한 재결정 조직을 얻을 수 있다. 이 재결정 조직은, 인성 향상에 기여한다. 이 때문에, 필요에 따라 함유시켜도 된다.
그러나, Mg의 과도한 함유는, 내산화성의 열화, 및 용접성의 저하 등을 초래한다. 이 때문에, Mg 함유량은, 0.0100% 이하로 한다. 한편, 상기 효과를 얻기 위해서는, Mg 함유량은, 0.0002% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 정련 비용을 고려하면, Mg 함유량은, 0.0003% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.0020% 이하로 하는 것이 바람직하다.
Zr：0~0.30%
Zr은, 내산화성을 향상시키는 원소이며, 필요에 따라 함유시켜도 된다. 그러나, Zr의 0.30% 초과의 함유는, 인성 및 산세성 등의 제조성을 현저하게 저하시킨다. 또, Zr과, 탄소 및 질소의 화합물을 조대화시킨다. 그 결과, 열연 소둔 시의 강판 조직을 조립화시켜, r값을 저하시킨다. 이 때문에, Zr 함유량은, 0.30% 이하로 한다. 제조 비용을 고려하면, Zr 함유량은, 0.20% 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 효과를 얻기 위해서는, Zr 함유량은, 0.05% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
Ta：0~0.10%
Ta는, C 및 N과 결합하여 인성의 향상에 기여하기 때문에, 필요에 따라 함유시켜도 된다. 그러나, Ta 함유량이, 0.10%를 초과하면, 제조 비용이 증가하는 것 외에, 제조성을 현저하게 저하시킨다. 이 때문에, Ta 함유량은, 0.10% 이하로 한다. 한편, 상기 효과를 얻기 위해서는, Ta 함유량은, 0.01% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 정련 비용 및 제조성을 고려하면, Ta 함유량은, 0.02% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.08% 이하로 하는 것이 바람직하다.
REM：0~0.05%
REM(희토류 원소)는, 다양의 석출물을 미세화되어, 인성 및 내산화성을 향상시킨다. 이 때문에, 필요에 따라 함유시켜도 된다. 그러나, REM 함유량이, 0.05%를 초과하면, 주조성이 현저하게 저하된다. 이 때문에, REM 함유량은, 0.05% 이하로 한다. 한편, 상기 효과를 얻기 위해서는, REM 함유량은, 0.001% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 정련 비용 및 제조성을 고려하면, REM 함유량은, 0.003% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.01% 이하로 하는 것이 바람직하다.
REM(희토류 원소)는, 스칸듐(Sc), 이트륨(Y)의 2원소와, 란탄(La)부터 루테튬(Lu)까지의 15원소(란타노이드)의 합계 17원소를 가리킨다. 상기의 REM의 함유량은 이들 원소의 합계 함유량을 의미하며, 단독으로 첨가해도 되고, 혼합물로 첨가해도 된다.
본 발명의 화학 조성에 있어서, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물이다. 여기서, 「불가피적 불순물」이란, 강을 공업적으로 제조할 때에, 광석, 스크랩 등의 원료, 제조 공정의 다양의 요인에 의해 혼입되는 성분이며, 본 발명에 악영향을 주지 않는 범위에서 허용되는 것을 의미한다.
3. 금속 조직
페라이트계 스테인리스 강판 모재의 금속 조직은, 실질적으로 페라이트상 단상인 것이 바람직하다. 구체적으로는, 모재의 금속 조직은, 체적률로 95% 이상의 페라이트상을 포함하는 것이 바람직하다. 단, 예를 들면, 불가피적으로 생성하는 마르텐사이트상 등의 경질상을 5% 이하 포함할 수 있다. 또한, 페라이트상, 및 경질상의 체적률은, 페라이트 미터, 조직 관찰 등으로 측정하면 된다.
4. 질화층
질화층은, 소둔 질화 처리에 의해 형성되는, 질소가 농화된 층이다. 본 발명에 따른 페라이트계 스테인리스 강판에서는, 질화층은, 질소의 농화가 현저하게 발생하는 압연면의 표면으로부터 판 두께 방향으로 0.05μm 깊이 위치까지의 영역의 층을 말한다. 그리고, 본 발명에 따른 페라이트계 스테인리스 강판은, 질화층에 있어서의 평균 질소 농도가, 질량%로 0.80% 이상으로 한다. 질화층에 있어서의 평균 질소 농도는 1.0% 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 평균 질소 농도란, 글로 방전 발광 분석(GDS)에 의해, 표면으로부터 1μm까지의 스퍼터링에 의해 판 두께 방향에서의 질소 분포를 측정하여, 강판 표면으로부터 0.05μm 위치까지의 평균 농도를 산출함으로써 얻어진다.
여기서, 질화층에 있어서의 평균 질소 농도와, 내초기 녹성에 대해서 설명한다. 옥외에서의 대기 부식 환경을 모의한 JASO 모드의 복합 사이클 부식 시험(JASO-M609-92 규정의 사이클 부식 시험)을 실시하여, 질화층의 질소 농도와 내초기 녹성을 평가했다.
구체적으로는, 질화 처리를 행하여, 질화층의 평균 질소 농도가 상이한 공시재를 준비했다. 평균 질소 농도는, 상술한 방법에 의해 측정했다. 강판 표면으로부터 판 두께 방향으로의 질소 농도의 분포는, 예를 들면, 도 1에 나타낸 대로이다. 도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 질소 농도는, 표면이 가장 높고, 판 두께 방향으로의 깊이가 깊어짐에 따라, 질소 농도가 서서히 감소하는 경향이 된다.
초기 녹의 평가 방법은, 사이클 부식 시험 후의 시료 표면에 발생한 공식을 평가 부분으로 했다. 구체적으로는, 시험재를 70mm×40mm로 절단하고, 단부를 5mm 시일하여 시료로 했다. 사이클 부식 시험의 시험 조건은, 35℃에서 2시간의 염수(5% NaCl) 분무 후, 60℃에서 4시간 건조한 후, 습윤 50℃, 상대 습도 90% 이상에서 2시간 유지하는 합계 8시간의 처리를 1사이클로 하여, 공식이 발생할 때까지 실시했다. 시료는, 장치 내에 수직으로부터 30도 기울여 설치했다.
계속해서, 각 사이클 후에 시료를 취출하여, 표면을 세정하고, 5사이클 이상 공식이 발생하지 않으면, 자동차의 출하부터 사용 전 또는 사용 직후까지의 초기 녹이 발생하지 않는 충분한 내식성, 즉 내초기 녹성을 가지는 것으로 간주하여, 합격으로 했다.
도 2는 질화층의 평균 질소 농도와 공식 발생 사이클수의 관계를 나타내는 도이다. 도 2로부터, 질화층의 평균 질소 농도가 0.80% 이상인 경우에 있어서, 5사이클 이상 공식이 발생하지 않는, 내초기 녹성이 우수한 강판이 얻어졌다.
이와 같이, 소둔 질화 처리는 내초기 녹성의 향상에 유효하다. 여기서, N은, 공식 발생의 초기에 스테인리스 강의 피트 내부에서 활성태 용해된다. 그 용해 생성물인 NH4+가 피트 내부의 산성화를 저지하고, 불동태 피막의 재생을 촉진하여, 공식의 발생부터 성장까지를 억제함으로써 내식성을 향상시키고 있다. 그러나, 질소가 Cr과 결합함으로써, 립계 상에서 Cr 질화물을 형성한 경우, Cr의 결핍에 의해 예민화가 발생하여, 내식성은 저하된다. 그래서, 소둔 질화 처리에 의해 강판 표면 부근에만, 일정량의 질소를 침입시킴으로써, 질화물의 형성을 억제하면서, N을 표면에 다량으로 함유시켜, 내식성을 향상시키고 있다.
5. 제조 방법
본 발명에 따른 페라이트계 스테인리스 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다. 본 발명에 따른 페라이트계 스테인리스 강판은, 제조 방법에 상관 없이, 상술한 구성을 가지고 있으면, 그 효과를 얻을 수 있지만, 예를 들면, 이하와 같은 제조 방법에 의해, 안정되게 제조할 수 있다.
5-1. 슬래브 주조 공정
상술한 화학 조성을 가지는 강을, 전로 용제하고, 계속해서 2차 정련을 행하는 방법이 바람직하다. 계속해서, 용제한 용강은, 공지의 주조 방법(연속 주조)에 따라서 슬래브로 하는 것이 바람직하다. 또한, 주조 조건은, 예를 들면, 상법의 연속 주조 조건에 따르면 된다.
5-2. 열간 압연 공정
계속해서, 제조된 슬래브를, 소정의 판 두께로 연속 압연으로 열간 압연하는 것이 바람직하다. 여기서, 열간 압연 시의 슬래브의 가열 온도가, 1100℃ 미만이면, 합금 원소가 완전하게 고용되지 않고, 석출물이 생성되어, 후속 공정에 악영향을 미치는 경우가 있다. 한편, 슬래브의 가열 온도가 1250℃ 초과이면, 슬래브가, 자중으로 고온 변형되는 슬래브 처짐이 발생하는 경우가 있다. 이 때문에, 열간 압연 시의 슬래브의 가열 온도는, 1100~1250℃로 하는 것이 바람직하다. 또한, 생산성 및 표면 흠의 발생을 고려하면, 슬래브의 가열 온도는, 1150~1200℃로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 본 발명에 있어서는, 슬래브의 가열 온도와 열간 압연 개시 온도는 동의이다.
열간 압연 공정에서는, 상기 가열한 슬래브에 복수 패스의 조(粗)압연을 실시하고, 계속해서 복수 스탠드로 이루어지는 마무리 압연을 일 방향으로 실시하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 상기 슬래브는 열간 압연판이 되어, 코일형상으로 권취된다. 또한, 마무리 압연의 종료 온도는, 950~1150℃인 것이 바람직하고, 권취 온도는, 권취 중의 석출물 생성에 의한 인성 저하를 피하는 관계 상, 600℃ 이하의 범위인 것이 바람직하다.
5-3. 열연판 산세 공정
본 발명에 따른 페라이트계 스테인리스 강판에서는, 열연 강판에 열연판 소둔을 실시하지 않고 산세 처리하여, 냉간 압연 공정에 있어서의 냉간 압연 소재로 하는 것이 바람직하다. 이것은, 통상, 열연 강판에 열연판 소둔을 실시하여, 정립 재결정 조직을 얻는 일반적인 제조 방법과는 상이하다. 또한, 열연 강판이 경질이며 연질화가 필요한 경우 등에는, 열연판 소둔을 행해도 된다.
5-4. 냉간 압연 공정
냉간 압연 공정에 있어서는, 압하율을 50% 이상으로 하는 것이 바람직하고, 60% 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 상기 범위의 압하율로 하는 것은, 압하율을 높임으로써, 재결정의 구동력이 되는 축적 에너지가 증대하여, 후술하는 소둔 질화 처리의 온도역에서 재결정을 완료시킬 수 있기 때문이다.
5-5. 냉간 압연 후의 소둔 및 질화 처리 공정
냉간 압연 후의 소둔에 대해서는, 질소 가스 및 잔부가 수소 가스로 이루어지는 무산화 분위기에서, 소둔(이하, 간단히 「소둔 질화 처리」라고 기재한다.)을 함으로써, 표면에 질소가 농화된 강판을 얻을 수 있다. 일반적으로, 질화 처리는 강판의 소둔 후에 별도 공정으로서 행하지만, 냉연 강판의 소둔과 동시에 행함으로써, 공정의 생략에 의한 비용 절약화와 내식성의 향상을 양립시키는 것이 가능해진다. 이 때문에, 소둔과 질화 처리를 같은 공정에서 행하는 것이 바람직하다.
여기서, 강판 표면에 형성된 질화층은, 주로, Cr 산화물로 이루어지는 치밀한 불동태 피막이, 분위기 중의 수소에 의해 환원됨으로써 소실되고, 또한, 거기로부터 고온 분위기 하에서 질소가 침입함으로써 형성된다.
이 때, 질소가 부족하면 충분한 질화가 발생하지 않고, 너무 많으면 수소에 의한 환원이 발생하지 않는다. 이 때문에, 질화 가스의 농도는 80~99%의 범위인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 90~98%의 범위이다.
소둔 질화 처리 온도가 과잉하게 낮으면, 질소의 침입이 발생하지 않아 충분한 질소량이 확보되지 않는 것 외에, 미재결정 조직이 잔존하는 문제가 발생한다. 이 때문에, 처리 온도는 850℃ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그 한편, 처리 온도가 너무 높으면, 과잉하게 질소가 침입하는 경우가 있다. 또, 후속 공정에 있어서, 마르텐사이트가 생성되는 경우가 있다. 이 때문에, 처리 온도는 1000℃ 이하로 하는 것이 바람직하다. 처리 온도는 880~980℃의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다.
마찬가지로, 처리 시간이 짧으면, 질소의 침입이 발생하지 않아 충분한 질소량이 확보되지 않는 것 외에, 미재결정 조직이 잔존하는 문제가 발생한다. 이 때문에, 처리 시간은 30초 이상으로 하는 것이 바람직하다. 한편, 처리 시간이 길 수록 강판 표면으로의 질소 침입량은 증대하지만, 처리 시간이 과잉하게 긴 경우에는, 질소의 침입도 과잉하게 발생한다. 이 결과, 립계 상에서 질화물을 형성하는 것에 의한 예민화, 및 상변태에 의해 마르텐사이트상이 형성되어, 내식성 및 재질의 열화가 발생한다. 이 때문에, 처리 시간은 300초 이하로 하는 것이 바람직하다. 처리 시간은, 50~200초의 범위로 하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 연성을 향상시키고 싶은 경우에는, 처리 온도에서 유지 후, 냉각 속도를 제어하는 것이 바람직하다. 상기 냉각 속도가, 5℃／초 미만이면, 냉각 중에 질화물이 생성되고 예민화가 발생하여, 내식성이 저하된다. 또한, 과잉하게 질소가 침입하여 마르텐사이트가 생성되는 경우가 있다. 또, 석출물이 과잉하게 형성되어, 석출 강화가 발생한 경우, 연성이 저하된다. 이 때문에, 냉각 속도는, 5℃／초 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그 한편, 냉각 속도가 100℃／초를 초과하면, 마르텐사이트가 발생하고, 경질화되어, 연성이 저하되는 경우가 있다. 이 때문에, 냉각 속도는, 100℃／초 이하로 하는 것이 바람직하다. 냉각 속도는, 10~80℃／초의 범위로 하는 것이 보다 바람직하고, 15~50℃／초의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, 냉각 정지 온도는, 300~500℃의 범위로 하는 것이 바람직하다.
5-6. 소둔 질화 처리 후의 산세 공정
소둔 질화 처리 후의 강판에 스케일이 발생한 경우에는, 필요에 따라 산세하면 된다. 단, 과도한 산세는, 상기 공정에서 형성시킨 질화층이 용해되어 버리기 때문에, 바람직하지 않다. 이 때문에, 본 발명에 따른 페라이트계 스테인리스 강판에 있어서는, 상기의 무산화 분위기에서의 소둔 질화 처리를 실시하여, 스케일이 발생하고, 산세를 실시하는 경우에는, 질화층이 용해되지 않는 산세 조건을 선택하는 것이 필요하다. 또한, 산세 시의 용해액 및 방법은, 특별히 한정하지 않지만, 예를 들면, 전해 산세를 행하는 것이 바람직하다.
5-7. 그 외 제조 조건
그 외, 제조 조건에 대해서는, 적절히 선택하면 된다. 예를 들면, 슬래브 두께, 열연판 두께 등은 적절히, 조정을 행하면 된다. 또, 냉간 압연에 있어서는, 롤 조도, 압연유, 압연 패스 회수, 압연 속도, 압연 온도 등에 대해서도 적절히 선택하면 된다. 또한, 소둔 후에, 형상 교정을 위한 텐션 레벨러 공정을 실시해도 되고, 또 통판(通板)해도 상관없다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하는데, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
표 1에 나타내는 화학 조성을 가지는 강을 용제 후, 슬래브로 주조하고, 슬래브를 1150℃로 가열 후 5mm 두께까지 열간 압연하고, 500℃에서 권취하여, 열연 강판으로 했다. 또한, 이 때의 화학 조성은, 모재의 화학 조성이 된다.
Figure pct00001
그 후, 산세한 열연 강판을, 직경 500mm의 롤을 이용하여 60%의 압하율로 냉간 압연하고, 표 2의 온도, 분위기 및 시간으로, 연속 소둔하여, 소둔 질화 처리를 행했다. 또한, 소둔 질화 처리에 있어서의 냉각 속도는, 20℃／초이며, 350℃까지 냉각을 행했다. 또, 이와 같이 하여 얻어진 소둔판에 대해, 60℃의 10% 황산 수용액을 이용하여 60A/Dm2의 전류 밀도로 10초간 전해 산세를 실시하여, 시험재로 했다.
그 후, 얻어진 시험재에 대해서, 페라이트상의 체적률 및 질화층의 평균 질소 농도에 대해서 측정한 후, 내식성, 특히, 내초기 녹성에 대해서 평가했다. 이에 더하여, 시험재로부터 JIS13호 B 시험편을 잘라내어, 인장 시험을 행했다. 여기서, 표 2의 실시예에 대해서는 모두, 파단 연신율이 20% 이상이며, 재질 상 문제는 없는 것으로 간주했다.
＜페라이트상의 측정＞
페라이트상의 체적률에 대해서는, 페라이트 미터를 이용하여 측정했다. 이 때, 본 발명의 페라이트상의 체적률의 규정의 범위를 만족하지 않고, 페라이트 이외의 상인 마르텐사이트상이 5% 이상 발생한 경우에는, 표 2의 마르텐사이트상의 발생의 항목에 발생이라고 기재했다.
＜질화층의 평균 질소 농도의 측정＞
질화층의 평균 질소 농도에 대해서, 강판 표면부의 평균 질소 농도는, 글로 방전 발광 분석(GDS)에 의해, 압연면의 표면으로부터 1μm까지의 스퍼터링에 의해 판 두께 방향에서의 질소 분포를 측정하고, 강판 표면으로부터 0.05μm 위치까지의 평균 농도를 산출하여, 질화층의 평균 질소 농도로 했다. 또한, GDS의 측정 조건은, 이하대로 했다. 양극 내경：13mmΦ, 분석 모드：고주파 모드, 방전 전력：30W, 제어 압력：3.5hPa, 검출 파장：110~800nm로 했다.
＜내초기 녹성의 평가＞
내식성을 평가하는 것을 목적으로 하여, 옥외에서의 대기 부식 환경을 모의한 JASO 모드의 복합 사이클 부식 시험(JASO-M609-92 규정의 사이클 부식 시험)을 실시하여, 내초기 녹성을 평가했다.
이하에 내식성의 구체적인 산출 방법에 대해서 서술한다. 얻어진 시험재를 70mm×40mm로 절단하고, 단부를 5mm 시일하여, 시료로 했다. 사이클 부식 시험의 시험 조건은, 35℃에서 2시간의 염수(5% NaCl)을 분무 후, 60℃에서 4시간 건조한 후, 습윤 50℃, 상대 습도 90% 이상에서 2시간 유지하는 합계 8시간의 처리를 1사이클로 하여, 공식이 발생할 때까지 실시했다. 시료는 장치 내에 수직으로부터 30도 기울여 설치했다.
사이클 부식 시험 후의 시료 표면에 발생한 공식을, 초기 녹의 평가 부분으로 했다. 구체적으로는 각 사이클 후에 시료를 취출하여, 표면을 세정하고, 5사이클 이상 공식이 발생하지 않으면, 자동차의 출하부터 사용 전 또는 사용 직후까지의 초기 녹이 발생하지 않는 충분한 내식성(내초기 녹성)을 가지는 것으로 간주하여, (○)으로 기재했다. 또, 5사이클 이내에 공식이 발생한 경우에는, 표 2에 공식이 발생한 사이클수를 기재했다. 시험은 7사이클까지 실시하여, 7사이클째에서도 공식이 확인되지 않는 경우에는, 특히 우수한(◎) 것으로 간주했다.
Figure pct00002
표 2에 나타내는 부호 B1~B19는, 화학 조성이 본 발명에서 규정하는 범위를 만족하고, 이에 더하여, 제조 조건이 본 발명에 있어서의 바람직한 제조 조건이었다. 이 때문에, 질화층의 평균 질소 농도 및 내식성, 즉 내초기 녹성도 양호했다. 한편, 본 발명에서 규정하는 조성으로부터 벗어나는 부호 b1~b7의 경우, 공식 발생 사이클수가 부족해져, 내식성, 즉 내초기 녹성이 불량이었다. 또한, 제조 방법이, 본 발명의 적합한 범위 밖인 부호 b8~b13의 경우, 질화층의 평균 질소 농도가 부족하거나, 또는 마르텐사이트상이 생성되는 등, 본 발명의 규정을 만족하지 않아, 내초기 녹성이 떨어지는 결과가 되었다.
또, 표 1에 기재한 강종 A19에 대해서, 용제 후, 슬래브로 주조하고, 슬래브를 1150℃로 가열 후 5mm 두께까지 열간 압연하고, 500℃에서 권취하여, 열연 강판으로 했다.
그 후, 산세한 열연 강판을, 직경 500mm의 롤을 이용하여 60%의 압하율로 냉간 압연하고, 표 3의 온도, 분위기, 시간, 및 냉각 속도로 연속 소둔하여, 소둔 질화 처리를 했다. 이와 같이 하여 얻어진 소둔판에 대해, 60℃의 10% 황산 수용액을 이용하여 60A/Dm2의 전류 밀도로 10초간 전해 산세를 실시하여, 시험재로 했다.
얻어진 시험재에 있어서, 표 2와 동일한 순서로, 질화층의 평균 질소 농도, 및 페라이트상의 측정을 행했다. 또, 특성에 대해서는, 표 2와 동일한 순서로, 내초기 녹성의 평가를 행했다. 이에 더하여, 시험재로부터 JIS13호 B 시험편을 잘라내어, 인장 시험을 행했다. 인장 시험에 대해서는, 파단 연신율이 20% 이상이면 충분한 연신율을 가지는 것으로 간주하여, 합격(○), 20% 미만이면 불합격(×)으로 했다. 이하, 결과를 표 3에 나타낸다.
Figure pct00003
부호 C1 및 C2는, 화학 조성이 본 발명에서 규정하는 범위를 만족하고, 또한, 소둔 질화 처리에 있어서의 질소 가스 농도, 처리 온도, 처리 시간에 더하여 또한, 냉각 속도도 바람직한 범위를 만족했기 때문에, 내초기 녹성 뿐만이 아니라, 연신율도 양호했다. 한편, 부호 c1 및 c2는, 냉각 속도가 바람직한 범위를 만족하지 않았기 때문에, 내초기 녹성 및 연신율이 불량이었다.

Claims (4)

  1. 모재와, 상기 모재의 표면에 형성된 질화층을 가지고,
    상기 모재의 화학 조성은, 질량%로,
    C：0.001~0.020%,
    Si：0.01~1.50%,
    Mn：0.01~1.50%,
    P：0.010~0.050%,
    S：0.0001~0.010%,
    Cr：16.0~25.0%,
    N：0.001~0.030%,
    Ti：0.01~0.30%,
    Nb：0~0.80%,
    Sn：0~0.50%,
    Al：0~3.0%,
    Ni：0~2.0%,
    V：0~1.0%,
    Cu：0~2.0%,
    Mo：0~3.0%,
    Ca：0~0.0030%,
    Ga：0~0.1%,
    B：0~0.0050%,
    W：0~3.0%,
    Co：0~0.50%,
    Sb：0~0.50%,
    Mg：0~0.0100%,
    Zr：0~0.30%,
    Ta：0~0.10%,
    REM：0~0.05%,
    잔부：Fe 및 불가피적 불순물이며,
    상기 모재의 금속 조직은, 체적률로 95% 이상의 페라이트상을 포함하고,
    상기 질화층은, 압연면의 표면으로부터 판두께 방향으로 0.05μm 깊이 위치까지의 영역의 층이며,
    상기 질화층에 있어서의 평균 질소 농도가, 질량%로 0.80% 이상인, 페라이트계 스테인리스 강판.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 모재의 화학 조성은, 질량%로,
    Nb：0.10~0.80%,
    Sn：0.01~0.50%,
    Al：0.003~3.0%,
    Ni：0.1~2.0%,
    V：0.05~1.0%,
    Cu：0.1~2.0%,
    Mo：0.10~3.0%,
    Ca：0.0001~0.0030%, 및
    Ga：0.0002~0.1%
    로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는, 페라이트계 스테인리스 강판.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 모재의 화학 조성이, 질량%로,
    B：0.0002~0.0050%,
    W：0.1~3.0%,
    Co：0.02~0.50%, 및
    Sb：0.01~0.50%
    로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는, 페라이트계 스테인리스 강판.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모재의 화학 조성이, 질량%로,
    Mg：0.0002~0.0100%,
    Zr：0.05~0.30%,
    Ta：0.01~0.10%, 및
    REM：0.001~0.05%
    로부터 선택되는 1종 이상을 함유하는, 페라이트계 스테인리스 강판.
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