KR101268736B1 - 마르텐사이트계 스테인리스강 및 이의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 중량 %로, 탄소(C): 0.51~0.59%, 규소(Si): 0.2~0.4%, 망간(Mn): 0.4~0.6%, 인(P): 0.025% 이하, 황(S): 0.003% 이하, 크롬(Cr): 13.7~14.3%, 니켈(Ni): 0.4% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.4~0.6%, 구리(Cu): 0.5% 이하, 텅스텐(W): 0.8~1.2%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 페라이트 기지조직 및 균일하게 분포된 크롬탄화물 미세조직으로 이루어지되, 상기 크롬탄화물 미세조직을 80개/100㎛2 내지 200개/100㎛2로 포함하는 마르텐사이트계 스테인리스강과 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 마르텐사이트계 스테인리스강 및 이의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가열조건 (승온조건), 냉각조건 및 균열조건 등을 최적화시킴으로써 마르텐사이트계 스테인리스강 내의 미세 크롬탄화물의 크기 및 분포의 균일성을 확보함으로써 고내식성 및 고경도를 갖는 마르텐사이트계 스테인리스강 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
통상, 식도, 가위, 닥터 블레이드 (doctor blade), 면도날, 및 메스 등은 사용시 수분과의 접촉이 빈번하게 발생하므로 높은 내식성이 요구되고, 나아가서는 절삭성 및 내마모성을 유지하기 위하여 고경도가 요구된다. 본 발명은 이와 같은 요건들을 만족시킬 수 있는 마르텐사이트계 스테인리스강에 관한 것이다.
일반적으로 마르텐사이트계 스테인리스강은, 특히 상기 스테인리스강의 소둔제의 경우, 페라이트 기지조직 내에 균일하게 분포된 미세한 크롬탄화물로 구성된 미세조직을 갖는다. 이와 같이, 미세한 크롬탄화물이 균일하게 분포되는 경우에는, 후속 강화열처리 (hardening) 공정에서 고온의 오스테나이트로 탄소의 신속한 재고용을 가능케 하여, 기지 내에 대략 7% 정도인 크롬농도를 12% 정도로 증가시킬 수 있다. 또한, 기지 내의 크롬농도의 증가에 의하여, 예컨대, 면도날 등과 같은 물질의 표면에 얇은 크롬탄화물을 치밀하게 생성시킬 수 있다. 표면에 생성된 크롬탄화물은 수분에 의한 면도날 기지조직의 부식을 억제할 수 있고, 따라서 내식성을 향상시킬 수 있다. 즉, 내식성이 우수한 면도날을 제조하기 위해서는 스테인리스강 내의 미세한 크롬탄화물들이 균일하게 분포할 것이 요구된다.
또한, 소정의 절삭성 및 내마모성을 유지하기 위해서는 마르텐사이트계 스테인리스강의 강화열처리 후, 상기 스테인리스강이 고경도를 가질 것이 요구된다. 이와 같은 고경도는 강화열처리에 의해 생성되는 마르텐사이트 조직에 의하여 구현될 수 있다.
마르텐사이트는 고온의 오스테나이트를 빠르게 냉각시킴으로써 생성되는 조직으로 매우 경도가 높다. 고온의 오스테나이트에 고용된 탄소의 함량이 높을수록, 마르텐사이트에 고용된 탄소도 역시 높고, 이에 의하여 마르텐사이트의 경도를 증가시킬 수 있다. 전술한 방과 같이, 내식성 및 고경도를 동시에 충족시키기 위하여 그 소재로 420계열의 마르텐사이트계 스테인리스강들이 주로 사용되고 있다.
또한, 마르텐사이트계 스테인리스강의 열연코일은 주조 및 열간가공 시 생성된 마르텐사이트 조직으로 인하여 취성이 매우 강하다. 따라서, 가공이 용이하도록, 마르텐사이트계 스테인리스강을 소정 수준으로 연화시킬 필요가 있었고, 따라서 마르텐사이트계 스테인리스강을 열처리 하는 경우, 취성재의 열처리 작업성이 용이한 상소둔로 (batch annealing furnace)를 이용해 왔다.
반면, 통상 사용되는 420계열의 마르텐사이트계 스테인리스강은 불충분한 내식성이 문제되었다. 본 발명은 이와 같은 불출분한 내식성을 해결하기 위하여 Mo와 W을 첨가시킨 고내식 마르텐사이트계 스테인리스강 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강은 통상의 420계열의 마르텐사이트계 스테인리스강과는 다르게 열처리시 석출되는 크롬탄화물 (Cr23C6)중에서, 일부 Cr이 Mo와 W으로 치환될 수 있고, 이는 크롬탄화물의 석출능에 영향을 미칠 수 있다. 따라서 고경도 및 내식성을 갖고, 가공성이 향상된 마르텐사이트계 스테인리스강을 제조하기 위해서는, 기재 내의 미세한 크롬탄화물이 균일하게 분포되도록 새로운 형태의 열처리 조건이 요구된다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은 Mo와 W이 첨가된 고내식 마르텐사이트계 스테인리스강 및 이의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 페라이트 기지조직 내에 미세한 크롬탄화물이 균일하게 분포된 마르텐사이트계 스테인리스강을 제공하기 위함이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 고경도, 내식성 및 가공성이 우수한 소재를 제조하기 위한 신규한 열처리 공정을 제공하기 위함이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 중량 %로, 탄소(C): 0.51~0.59%, 규소(Si): 0.2~0.4%, 망간(Mn): 0.4~0.6%, 인(P): 0.025% 이하, 황(S): 0.003% 이하, 크롬(Cr): 13.7~14.3%, 니켈(Ni): 0.4% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.4~0.6%, 구리(Cu): 0.5% 이하, 텅스텐(W): 0.8~1.2%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 페라이트 기지조직 및 균일하게 분포된 크롬탄화물의 미세조직으로 이루어지되, 80개/100㎛2 내지 200개/100㎛2의 크롬탄화물의 미세조직을 포함하는 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강을 포함한다.
상기 크롬탄화물의 미세조직은 구상화된 것으로, 상기 크롬탄화물 미세조직은 최대 지름이 5㎛ 이하일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 특징으로는 중량 %로, 탄소(C): 0.51~0.59%, 규소(Si): 0.2~0.4%, 망간(Mn): 0.4~0.6%, 인(P): 0.025% 이하, 황(S): 0.003% 이하, 크롬(Cr): 13.7~14.3%, 니켈(Ni): 0.4% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.4~0.6%, 구리(Cu): 0.5% 이하, 텅스텐(W): 0.8~1.2%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 마르텐사이트계 스테인리스강을 열처리함에 있어서, 상기 스테인리스강을 800℃ 내지 900℃까지 승온시킨 후, 10시간 내지 30시간 유지시키는 제1 균열단계; 제1 균열단계를 거친 스테인리스강을 650℃ 내지 750℃로 냉각시키는 냉각단계; 및 650℃ 내지 750℃로 냉각된 스테인리스강을 5시간 내지 10시간 항온으로 유지하는 제2 균열단계;를 포함하는 고탄소 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조방법을 포함한다.
이때, 상기 제1 균열단계에서 승온속도는 200℃/시간 미만일 수 있다.
상기 냉각단계에서 냉각속도는 10℃/시간 초과일 수 있다.
이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, Mo와 W이 첨가된 고내식 마르텐사이트계 스테인리스강 및 이의 제조방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 페라이트 기지조직 내에 미세한 크롬탄화물들이 균일하게 분포된 마르텐사이트계 스테인리스강을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 고경도, 내식성 및 가공성이 우수한 소재를 제조하기 위한 신규한 열처리 공정을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강의 열처리 공정의 시간에 대한 온도 그래프.
도 2은 승온속도를 40℃/시간으로 850℃까지 가열한 비교예 1에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강의 SEM사진.
도 3는 승온속도를 100℃/시간으로 850℃까지 가열한 비교예 2에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강의 SEM사진.
도 4는 냉각속도를 10℃/시간으로 650℃까지 냉각한 실시예 1에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강의 SEM사진.
도 2은 승온속도를 40℃/시간으로 850℃까지 가열한 비교예 1에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강의 SEM사진.
도 3는 승온속도를 100℃/시간으로 850℃까지 가열한 비교예 2에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강의 SEM사진.
도 4는 냉각속도를 10℃/시간으로 650℃까지 냉각한 실시예 1에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강의 SEM사진.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.
이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
본 발명은 미세한 크롬탄화물을 균일하게 분포되어 있음으로, 고내식성 및 고경도가 확보된 마르텐사이트계 스테인리스강에 관한 것이다. 또한, 고내식성 및 고경도를 갖도록 신규한 열처리 공정을 포함하는 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강의 열처리 공정의 시간에 대한 온도 그래프이다. 도 1을 참조하면, 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조방법은 중량 %로, 탄소(C): 0.51~0.59%, 규소(Si): 0.2~0.4%, 망간(Mn): 0.4~0.6%, 인(P): 0.025% 이하, 황(S): 0.003% 이하, 크롬(Cr): 13.7~14.3%, 니켈(Ni): 0.4% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.4~0.6%, 구리(Cu): 0.5% 이하, 텅스텐(W): 0.8~1.2%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 마르텐사이트계 스테인리스강을 열처리함에 있어서, 상기 스테인리스강을 800℃ 내지 900℃까지 승온시킨 후, 10시간 내지 30시간 유지시키는 제1 균열단계; 제1 균열단계를 거친 스테인리스강을 650℃ 내지 750℃로 냉각시키는 냉각단계; 및 650℃ 내지 750℃로 냉각된 스테인리스강을 5시간 내지 10시간 항온으로 유지하는 제2 균열단계;를 포함할 수 있다. 또한, 상기 제2 균열단계 이후에 상기 스테인리스강은 공냉에 의하여 냉각될 수 있다.
본 발명에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조방법은 제1 및 제2 균열단계를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 균열단계는 층상형으로 생성된 크롬탄화물의 미세입자를 열처리에 의하여 구상화하기 위함으로, 이와 같은 열처리에 의하여 구상화된 마르텐사이트계 스텐이리스강은 연성을 향상시킬 수 있다.
상기 제1 균열단계에서 스테인리스강을 800℃ 내지 900℃까지 승온시키되, 이때의 승온속도는 승온속도는 200℃/시간 미만일 수 있다. 또한, 이때 승온 후 상기 스테인리스강은 10시간 내지 30시간 유지시킬 수 있다.
상기 승온속도가 200℃/시간 이상인 경우, 석출되는 크롬탄화물 미세조직의 크기가 조대해지는 온도구간에서의 경유시간이 감소될 수 있다. 따라서, 상기 크롬탄화물 미세조직의 크기가 감소할 수 있으며, 이에 의하여 미세조직의 크기가 작은 국부적인 영역에서는 크롬탄화물의 밀도 증가를 유도할 수 있다. 즉, 상대적으로 미세조직의 크기가 큰 영역에서는 석출된 크롬탄화물의 확산 속도가 저하될 수 있고, 크롬탄화물의 분포 불균일성을 초래할 수 있다. 따라서 크롬탄화물의 분포 균일성 확보를 위해서는 승온속도를 200℃/시간 미만인 것이 바람직할 수 있다.
상기 제1 균열단계에서 스테인리스강의 온도가 800℃ 미만이거나 또는 900℃을 초과하는 경우, 상기 스테인리스강 중의 크롬탄화물의 미세입자를 구상화가 잘 이루어지지 않으므로, 스테인리스강의 연성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 제1 균열시간은 10시간 내지 30시간 동안 유지하는 것이 바람직할 수 있는데, 상기 제1 균열시간이 10시간 미만인 경우, 스테인리스강의 열처리 시간이 충분하지 못하므로, 크롬탄화물 미세조직의 크기가 감소할 수 있고, 따라서 크롬탄화물의 분포 불균일성을 초래할 수 있다. 또한, 제1 균열시간이 30시간을 초과하는 경우, 열처리 시간이 증가되어 공정 효율이 감소되고 에너지 소비가 증가하여 생산비를 증가시킬 수 있다.
상기 마르텐사이트계 스테인리스강은 제1 균열단계를 거친 스테인리스강을 650℃ 내지 750℃로 냉각시키는 냉각단계를 포함할 수 있다. 상기 냉각단계에서 냉각속도는 10℃/시간 초과일 수 있다.
상기 냉각단계에서 냉각속도가 10℃/시간 이하이면, 크롬탄화물 미세조직의 크기가 조대화되는 온도구간인, 예컨대 750℃~850℃의 온도범위를 경유하는 시간이 증가될 수 있고, 따라서 마르텐사이트계 스테인리스강 내에서 크롬탄화물 미세조직이 조대화될 수 있으며, 이는 면도날과 같은 고내식 및 고경도를 요구하는 물질의 소재로 적합하지 않은 미세조직을 나타낼 수 있다. 따라서, 상기 냉각단계에서의 냉각속도는 10℃/시간 초과로 제한하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2 균열단계는 650℃ 내지 750℃로 냉각된 스테인리스강을 5시간 내지 10시간 항온으로 유지할 수 있다.
상기 제2 균열단계에서 온도범위를 650℃ 내지 750℃로, 균열시간을 5시간 내지 10시간으로 하는 이유는 크롬탄화물의 미세조직이 구상화될 때, 상기 크롬탄화물이 과도하게 성장함으로써 크롬탄화물 개수 감소 및 연성의 저하를 억제시키기 위함이다.
이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나, 하기 실시예들은 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명의 권리 범위가 하기 실시예들에 의하여 제한되는 것은 아니다.
(비교예 및 실시예)
표 1은 본 발명의 비교예 1, 2 및 실시예 1에 따른 마르텐사이트계 스테인리스의 열연코일의 조성이고, 표 2는 표 1에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강의 열연코일의 열처리 조건 및 이에 따른 각각의 경도, 연신율 및 크롬탄화물 밀도 결과이다.
본 발명에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강의 열연코일은, 중량 %로, 탄소(C): 0.51~0.59%, 규소(Si): 0.2~0.4%, 망간(Mn): 0.4~0.6%, 인(P): 0.025% 이하, 황(S): 0.003% 이하, 크롬(Cr): 13.7~14.3%, 니켈(Ni): 0.4% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.4~0.6%, 구리(Cu): 0.5% 이하, 텅스텐(W): 0.8~1.2%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 본 실시예 1에서는 하기 표 1의 조성을 갖는 마르텐사이트계 스테인리스강의 열연코일을 이용하되, 상기 열연코일의 두께 2mm로 하여 열처리를 수행하였다.
| C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo | Cu | W | Fe 및 불순물 |
| 0.54 | 0.30 | 0.49 | 0.023 | 0.002 | 14.03 | 0.26 | 0.49 | 0.04 | 0.86 | 나머지 |
상기 표 1의 각각의 성분은 중량 %이다. 표 1과 같은 조성을 갖는 비교예 1 및 2와 실시예 1을 두께 2mm인 열연코일로 제조하여, 도 1 및 표 2, 표 3과 같이 각각 다른 조건으로 열처리를 수행하였다. 이와 같이 열처리를 수행한 비교예 1 및 2, 실시예 1의 경도, 연신율 및 크롬탄화물 밀도를 측정하여 그 결과를 표 2 및 도 2 내지 3에 나타내었다.
| 구분 | 승온속도 (℃/시간) |
제1 균열조건 (℃,시간) |
냉각속도 (℃/시간) |
제2 균열조건 (℃,시간) |
경도 (Hv) |
연신율 (%) |
크롬탄화물의밀도 (ea/100㎛2) |
| 비교예 1 | 200 | 850, 20 | 10 | 650 | 233 | 17.8 | 250 |
| 비교예 2 | 40 | 850, 20 | 10 | 650 | 210 | 19.9 | 60 |
| 실시예 1 | 40 | 850, 20 | 20 | 650 | 220 | 20.1 | 120 |
도 2는 승온속도를 40℃/시간으로 850℃까지 가열한 비교예 1에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강의 SEM사진이고, 도 3는 승온속도를 100℃/시간으로 850℃까지 가열한 비교예 2에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강의 SEM사진이며, 도 4는 냉각속도를 10℃/시간으로 650℃까지 냉각한 실시예 1에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강의 SEM사진이다.
비교예 1 및 실시예 1을 비교하면, 제1 균열조건에서 온도 및 시간은 동일하나 상기 제1 균열조건의 온도까지의 승온속도를 각각 200℃/시간 및 40℃/시간으로 달리하여 온도를 상승시켰다.
비교예 1인 도 2을 참조하면, 본 발명에서 제시된 제1 균열단계까지의 승온속도가 200℃/시간 이상인 경우 결정입계를 통해 형성되는 크롬탄화물이 조대해지는 온도구간을 경유하는 시간이 감소한다. 따라서, 상기 크롬탄화물은 결정립 크기가 작게 형성되고, 또한 국부적인 영역에서는 크롬탄화물 밀도의 증가를 가져오므로, 크롬탄화물의 분포의 불균일을 초래한다. 반면, 실시예 1인 도 4를 참조하면, 크롬탄화물의 결정립이 균일하게 분포함을 확인할 수 있었다. 비교예 1과 같이 결정립 크기가 상대적으로 큰 영역에서는 생성된 크롬탄화물의 느린 확산에 의해서 크롬탄화물 분포의 불균일성을 초래할 수 있으며, 이에 의하여 연신율이 18% 미만으로 나타내고, 또한 크롬탄화물은 60개/100㎛2을 나타냄을 확인할 수 있었다. 따라서 크롬탄화물의 분포 균일성 확보에 의한 균일한 열처리경도 및 내부식성 확보 및 가공성 향상을 위해서는 승온속도를 20℃/시간 미만으로 제한되어야 함을 알 수 있다.
비교예 2 및 실시예 1을 비교하면, 제2 균열조건에서 온도 및 시간은 동일하나 상기 제1 균열조건에서 제2 균열조건으로 냉각단계에서의 냉각속도를 각각 10℃/시간 및 20℃/시간으로 달리하여 온도를 하강시켰다.
비교예 2인 도 3을 참조하면, 미세조직관찰을 통한 크롬탄화물 밀도 분석결과 약 60개/100㎛2를 나타내는 것을 확인하였다. 반면, 실시예 1인 도 4를 참조하면, 구상화된 크롬탄화물 미세조직은 최대 지름이 5㎛ 이하이고, 상기 크롬산화물의 밀도는 120개/100㎛2 것을 확인하였다. 도 3과 같이, 비교예 2에서의 크롬탄화물 조대화는 탄화물 밀도의 감소를 야기할 수 있고, 이는 소재의 강화열처리 이후 경도의 저하 및 소재의 내부식성 저하를 초래한다. 따라서 열처리경도 및 내부성에 크게 영향을 미치는 미세 크롬탄화물 밀도의 확보를 위해서는 냉각속도를 10℃/시간 초과로 제한되어야 함을 알 수 있다.
발명예 1인 도 4를 참조하면, 본 발명의 승온속도와 1차 냉각속도의 범위내에서 열처리되어 그 미세한 크롬탄화물들이 구상화되어 균일하게 분포함을 확인할 수 있었고, 20% 이상의 높은 연신율과 크롬탄화물 밀도 120개/100㎛2를 나타내는 것을 알 수 있다.
전술한 표 1과 같은 조성의 마르텐사이트계 스테인리스강의 열연코일을 이용하되, 상기 열연코일의 두께 2mm로 하여 표 3과 같이 열처리를 수행하였다. 열처리후, 구상화된 크롬탄화물의 최대 지름 및 분포형태와, 상기 크롬탄화물의 밀도를 측정하였다.
| 구분 | 승온속도 (℃/시간) |
제1 균열조건 (℃,시간) |
냉각속도 (℃/시간) |
제2 균열조건 (℃,시간) |
크롬탄화물의 최대지름 (㎛) |
분포형태 | 크롬탄화물의 밀도 (ea/100㎛2) |
| 비교예1 | 200 | 850, 20 | 10 | 650 | 2 | 불균일 | 250 |
| 비교예2 | 40 | 850, 20 | 10 | 650 | 5 | 균일 | 60 |
| 실시예 1 | 40 | 850, 20 | 20 | 650 | 7 | 균일 | 120 |
| 실시예 2 | 100 | 850, 20 | 20 | 650 | 4 | 균일 | 80 |
| 실시예 3 | 40 | 850, 20 | 30 | 650 | 5 | 균일 | 100 |
본 발명에 따른 마르텐사이트계 스테인리스강은 중량 %로, 탄소(C): 0.51~0.59%, 규소(Si): 0.2~0.4%, 망간(Mn): 0.4~0.6%, 인(P): 0.025% 이하, 황(S): 0.003% 이하, 크롬(Cr): 13.7~14.3%, 니켈(Ni): 0.4% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.4~0.6%, 구리(Cu): 0.5% 이하, 텅스텐(W): 0.8~1.2%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고, 페라이트 기지조직 및 크롬탄화물의 미세조직으로 이루어지되, 상기 크롬탄화물의 미세조직을 80개/100㎛2 내지 200개/100㎛2로 포함할 수 있다. 비교예 1 및 2의 경우는 상기 크롬탄화물의 미세조직이 각각 250개/100㎛2 및 60개/100㎛2임을 확인할 수 있었다. 특히, 비교예 1의 경우는 상기 크롬탄화물의 최대 지름이 2㎛ 이하로, 그 크기가 너무 작게 형성됨과 동시에 크롬탄화물의 분포가 불균일함을 확인할 수 있었다. 또한, 비교예 2의 경우는 크롬탄화물의 분포 자체는 균일하나, 상기 크롬탄화물의 최대 지름이 7㎛ 이하임을 확인할 수 있었다. 상기 크롬탄화물의 최대 지름이 5㎛를 초과하는 경우, 후속하는 공정에서 크롬의 고영화가 어려울 수 있으며, 이에 이하여 스테인리스강의 강도가 저하됨을 확인할 수 있었다.
반면, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3의 경우는, 크롬탄화물의 미세조직은 구상화된 것으로, 상기 크롬탄화물 미세조직은 최대 지름이 5㎛ 이하이고, 동시에 상기 크롬탄화물이 모두 균일함게 분포됨을 확인할 수 있었다. 또한, 실시예 1 내지 3의 크롬탄화물의 밀도는 각각 120개/100㎛2, 80개/100㎛2 및 200개/100㎛2로 80개/100㎛2 내지 200개/100㎛2의 범위 내에 포함됨을 확인할 수 있었다. 상기 크롬탄화물의 밀도가 80개/100㎛2 미만인 경우, 크롬탄화물의 크기가 너무 크게 형성될 수 있으며, 따라서 스테인리스강의 강도를 저하시킬 수 있다. 또한, 상기 크롬탄화물의 밀도가 200개/100㎛2 초과인 경우, 크롬탄화물의 크기가 작은 대신 상기 크롬탄화물의 분포가 불균일하게 형성되어 스테인리스강의 특징이 불균일할 수 있다.
실시예 1 내지 3에 따른 스테인리스강의 연신율은 모두 18% 이상임을 확인할 수 있었고, 이와 같이 스테인리스강 내의 크롬탄화물의 크기 및 분포의 균일성을 확보함으로써 고내식성 및 고경도를 갖는 마르텐사이트계 스테인리스강을 얻을 수 있었다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
Claims (5)
- 중량 %로, 탄소(C): 0.51~0.59%, 규소(Si): 0.2~0.4%, 망간(Mn): 0.4~0.6%, 인(P): 0 초과~ 0.025% 이하, 황(S): 0 초과~ 0.003% 이하, 크롬(Cr): 13.7~14.3%, 니켈(Ni): 0 초과~ 0.4% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.4~0.6%, 구리(Cu): 0 초과~0.5% 이하, 텅스텐(W): 0.8~1.2%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고,
페라이트 기지조직 및 균일하게 분포된 크롬탄화물 미세조직으로 이루어지되, 80개/100㎛2 내지 200개/100㎛2의 크롬탄화물 미세조직을 포함하는 마르텐사이트계 스테인리스강. - 제1항에 있어서,
상기 크롬탄화물 미세조직은 구상화된 것으로, 상기 크롬탄화물 미세조직은 최대 지름이 5㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 마르텐사이트계 스테인리스강. - 중량 %로, 탄소(C): 0.51~0.59%, 규소(Si): 0.2~0.4%, 망간(Mn): 0.4~0.6%, 인(P): 0 초과~0.025% 이하, 황(S): 0 초과~0.003% 이하, 크롬(Cr): 13.7~14.3%, 니켈(Ni): 0 초과~0.4% 이하, 몰리브덴(Mo): 0.4~0.6%, 구리(Cu): 0 초과~0.5% 이하, 텅스텐(W): 0.8~1.2%, 잔부 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물을 포함하는 마르텐사이트계 스테인리스강을 열처리함에 있어서,
상기 스테인리스강을 800℃ 내지 900℃까지 승온시킨 후, 10시간 내지 30시간 유지시키는 제1 균열단계;
제1 균열단계를 거친 스테인리스강을 650℃ 내지 750℃로 냉각시키는 냉각단계; 및
650℃ 내지 750℃ 냉각된 스테인리스강을 5시간 내지 10시간 항온으로 유지하는 제2 균열단계;를 포함하는 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조방법. - 제3항에 있어서,
상기 제1 균열단계에서 승온속도는 200℃/시간 미만인 것을 특징으로 하는 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조방법. - 제3항에 있어서,
상기 냉각단계에서 냉각속도는 10℃/시간 초과인 것을 특징으로 하는 마르텐사이트계 스테인리스강의 제조방법.
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