KR101535695B1

KR101535695B1 - 안정화 원소를 함유하고 저 함량 니켈의 오스테나이트계 스테인리스 강

Info

Publication number: KR101535695B1
Application number: KR1020107015647A
Authority: KR
Inventors: 제임스 엠. 라코위스키; 데이비드 에스. 베르그스트롬; 찰스 피. 스틴너; 존 제이. 던; 존 에프. 그루브
Original assignee: 에이티아이 프로퍼티즈, 인코퍼레이티드
Priority date: 2007-12-20
Filing date: 2008-02-20
Publication date: 2015-07-09
Anticipated expiration: 2028-02-20
Also published as: CA2706473A1; US8337748B2; AU2008341063A1; BRPI0820586B1; US9133538B2; AU2008341063C1; IL205868A0; ES2394980T3; US9873932B2; BRPI0820586A8; HK1150244A1; CN103060718B; US20090162237A1; KR20100099726A; ATE522635T1; RU2461641C2; EP2245202A1; MX2010006038A; US20130129559A1; EP2245202B1

Abstract

비교적 낮은 니켈 및 몰리브덴 수준을 포함하며, 더 높은 니켈 및 몰리브덴 수준을 포함하는 특정 합금에 상응하는 내부식성, 상승된 온도 변형에 대한 저항성, 및 성형성 물성을 나타내는 오스테나이트계 스테인리스 강 조성물. 오스테나이트계 스테인리스 강의 구체 예는, 중량% 단위로, 최대 0.20 C, 2.0-9.0 Mn, 최대 2.0 Si, 16.0-23.0 Cr, 1.0-7.0 Ni, 최대 3.0 Mo, 최대 3.0 Cu, 0.05-0.35 N, 최대 4.0 W, (7.5(%C)) ≤ (Nb + Ti + V +Ta + Zr) ≤ 1.5, 최대 0.01 B, 최대 1.0 Co, 철 및 불순물을 포함한다. 또한 상기 강의 구체 예는 0.5 ≤ (Mo + W/2) ≤ 5.0 및/또는 1.0 ≤ (Ni + Co) ≤ 8.0를 포함할 수 있다.

Description

안정화 원소를 함유하고 저 함량 니켈의 오스테나이트계 스테인리스 강{AUSTENITIC STAINLESS STEEL LOW IN NICKEL CONTAINING STABILIZING ELEMENTS}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 동시 계속중인 미국 가특허 출원 61/015,264 (2007.12.20. 출원)에 대하여 35 U.S.C. § 119(e)에 의한 우선권을 주장한다.

발명의 배경

기술 분야

본 명세서는 오스테나이트계 스테인리스 강에 관한 것이다. 특히, 본 명세서는 낮은 니켈 및 몰리브덴 수준을 포함하며, 개선된 고온 특성 및 더 높은 니켈 함량의 합금과 비교하여 적어도 상응하는 내부식성 및 성형성 물성을 갖는 비용-효과적인 안정화된 오스테나이트계 스테인리스 강에 관한 것이다.

기술 배경에 대한 설명

오스테나이트계 스테인리스 강은 광범위한 산업 응용분야에서 유용하도록 하는 고도로 바람직한 물성들의 조합을 나타낸다. 이러한 강(steel)은 철이라는 기초 조성을 가지며, 이러한 기초 조성은 실온에서 오스테나이트 구조를 유지하면서 내부식성을 증강시키는 크롬 및 몰리브덴과 같은 페라이트-촉진 원소(ferrite-promoting element)의 첨가를 가능하게 하기 위하여, 니켈, 망간, 및 질소와 같은 오스테나이트-촉진 및 안정화 원소의 첨가에 의해 균형이 맞추어진다. 오스테나이트 구조는 강(steel)에 고도로 바람직한 기계적 물성, 특히 인성(toughness), 연성(ductility), 및 성형성을 제공한다.

오스테나이트계 스테인리스 강의 한 구체적인 예는 AISI 타입 316 스테인리스 강(UNS S31600)인데, 이것은 16-18% 크롬, 10-14% 니켈, 및 2-3% 몰리브덴-함유 합금이다. 이러한 합금 내 합금 성분의 범위는 안정한 오스테나이트 구조를 유지하기 위하여 특정 범위 내에서 유지된다. 해당 업계의 통상의 기술자에 의해 이해되는 바와 같이, 니켈, 망간, 구리, 및 질소 함량은 예를 들면 오스테나이트 구조의 안정성에 기여한다. 그렇지만, 니켈 및 몰리브덴의 증가하는 가격으로 인하여 S31600를 대체하며 여전히 높은 내부식성 및 우수한 성형성을 나타내는 비용-효과적인 대체물에 대한 필요성이 대두되었다.

또 다른 합금 대체물은 그레이드 216(Grade 216, UNS S21600)인데, 이것은 미국 특허 3,171,738에 개시되어 있다. S21600은 17.5-22% 크롬, 5-7% 니켈, 7.5-9% 망간, 및 2-3% 몰리브덴을 포함한다. 비록 S21600이 S31600에 대하여 낮은 니켈 함량 및 높은 망간 함량을 갖는 변형물임에도, S21600의 강도 및 내부식성 물성은 S31600의 것보다 훨씬 더 우수하다. 그렇지만, 듀플렉스 합금(duplex alloy)과 함께, S21600의 성형성은 S31600의 성형성만큼 우수하지 않다. 또한, S21600이 S31600이 함유하는 것과 동일한 양의 몰리브덴을 함유하기 때문에, 몰리브덴에 대한 비용 절감이 없다.

S31600의 변형물은 또한 주로 고온에서의 사용이 의도되는 물성을 나타낸다. 이러한 합금은 타입 316Ti(UNS S31635)로서 설계된다. S31600와 S31635의 중요한 차이점은 강(steel)에 존재하는 탄소 및 질소 함량에 대한 잔량으로 소량의 티타늄의 첨가가 존재한다는 것이다. 결과물로서 산출되는 강인 S31635는 고온에서 그리고 용접 동안 크롬 카바이드의 유해한 형성에 대한 경향성이 적은데, 이는 예민화(sensitization) 현상으로 알려져 있다. 이러한 첨가는 또한 일차 및 이차 카바이드 형성의 수행을 강화함에 의해 고온 특성을 강화시킬 수 있다. S31635 내 티타늄의 특정 범위는 다음 수식에 의해 제공된다:

[5 x (% C + % N)] ≤ Ti ≤ 0.70%

그렇지만, S31635는 고가의 원료를 사용한다.

합금의 또 다른 예는 오스테나이트 구조를 유지하기 위하여 니켈이 망간에 의해 대체되는 다양한 스테인리스 강을 포함하며, 예를 들면 타입 201 강(Type 201 steel, UNS S20100) 및 유사한 등급으로 실시된다. 그렇지만, 저 함량의 니켈 및 몰리브덴을 함유하여 비용-효과적이면서, S31635와 유사한 개선된 고온 특성 및 S31600과 유사한 내부식성 및 성형성의 조합을 갖는 합금을 제조할 수 있는 필요성이 대두된다. 특히, 듀플렉스 합금과는 달리, 이러한 합금이 표준 오스테나이트계 스테인리스 강의 온도 적용 범위와 상응하는 온도 적용 범위, 예를 들면 극저온(cryogenic temperatures) 내지 1300℉의 온도 적용 범위를 갖도록 하는 것이 필요하다.

따라서, 본 발명은 현재는 시중에서 입수할 수 없는 해결책을 제공하는데, 이는 S31600 및 S31635에 대하여 상응하는 내부식성 물성 및 개선된 고온 특성을 가지면서 원료물질의 비용 절감을 제공하는, 성형가능한 안정한 오스테나이트계 스테인리스 강 합금 조성물이다. 따라서 본 발명은 고온 특성을 개선하기 위하여 제어된 수준의 카바이드-형성 원소를 사용하는 안정한 오스테나이트계 합금이다. 상기 오스테나이트계 합금은 또한 상당히 낮은 원료 물질 비용으로, 높은 니켈 및 몰리브덴 함량 합금의 물성과 유사한 물성을 갖는 합금을 제조하기 위한 방식으로, Ni 및 Mo를 대체하기 위하여 원소 Mn, Cu, 및 N의 조합을 사용한다. 선택적으로, 각각 원소 Mo 및 Ni를 대체하기 위하여 원소 W 및 Co가 독립적으로 또는 서로 조합되어 사용될 수도 있다.

발명의 개요

본 발명은 카바이드-형성 원소 및, 더욱 고가의 원소인 니켈 및 몰리브덴에 대한 치환체로서 망간, 구리, 및 질소와 같은 덜 비싼 원소를 사용하는 오스테나이트계 스테인리스 강이다. 결과는 S31600 및 S31635와 같은 고 비용의 합금에 비하여 적어도 이에 상응하는 내부식성 및 성형성 물성을 가지면서 개선된 고온 특성을 갖는 저 비용의 합금이다. 상기 합금은 경량 형강(light gauge)이며 성형성을 위하여 비교적 미세한 입자(fine grain)를 갖는 순결한 마이크로구조를 포함한다.

본 발명의 구체 예는 중량% 단위로, 최대 0.20 C, 2.0-9.0 Mn, 최대 2.0 Si, 16.0-23.0 Cr, 1.0-7.0 Ni, 최대 3.0 Mo, 최대 3.0 Cu, 0.05-0.35 N, (7.5(%C)) ≤ (Nb + Ti + V +Ta + Zr) ≤ 1.5, 최대 4.0 W, 최대 0.01 B, 최대 1.0 Co, 철 및 불순물을 포함하는 오스테나이트계 스테인리스 강이다. 상기 오스테나이트계 스테인리스 강의 일부 비-제한적 구체 예는 텅스텐을 포함하며, 그에 따라 0.5 ≤ (Mo + W/2) ≤ 5.0이다. 상기 오스테나이트계 스테인리스 강의 일부 구체 예는 코발트를 포함할 수도 있으며, 그에 따라 1.0 ≤ (Ni + Co) ≤ 8.0이다. 상기 오스테나이트계 스테인리스 강의 일부 구체 예는 최소 0.1% 니오브를 포함할 수 있거나, 또는 최소 (7.5(%C)) 농도로 니오브를 포함할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 구체 예는 중량% 단위로, 최대 0.10 C, 2.0-8.0 Mn, 최대 1.00 Si, 16.0-22.0 Cr, 1.0-7.0 Ni, 0.40-2.0 Mo, 최대 1.00 Cu, 0.08-0.30 N, (7.5(%C)) ≤ (Nb + Ti + V +Ta + Zr) ≤ 1.5, 0.05-0.60 W, 최대 1.0 Co, 최대 0.040 P, 최대 0.030 S, 및 최대 0.008 B, 철 및 불순물을 포함하는 오스테나이트계 스테인리스 강이다. 상기 오스테나이트계 스테인리스 강의 일부 구체 예는 텅스텐을 포함할 수도 있으며 그에 따라 0.5 ≤ (Mo + W/2) ≤ 2.3이다. 상기 오스테나이트계 스테인리스 강의 일부 구체 예는 코발트를 포함할 수도 있으며 그에 따라 1.0 ≤ (Ni + Co) ≤ 8.0이다. 상기 오스테나이트계 스테인리스 강의 일부 구체 예는 최소 0.1% 니오브를 포함할 수 있거나, 또는 최소 (7.5(%C)) 농도로 니오브를 포함할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 구체 예에서, 오스테나이트계 스테인리스 강은, 중량% 단위로, 최대 0.08 C, 3.5-6.5 Mn, 최대 1.00 Si, 17.0-21.0 Cr, 0.5-2.0 Mo, 4.0-6.5 Ni, 0.08-0.30 N, (7.5(%C)) ≤ (Nb + Ti + V +Ta + Zr) ≤ 1.0, 최대 1.0 Cu, 최대 0.050 P, 최대 0.030 S, 철 및 불순물을 포함한다. 상기 오스테나이트계 스테인리스 강의 일부 구체 예는 텅스텐을 포함할 수도 있으며 그에 따라 0.5 ≤ (Mo + W/2) ≤ 4.0이다. 상기 오스테나이트계 스테인리스 강의 일부 구체 예는 코발트를 포함할 수도 있으며 그에 따라 4.0 ≤ (Ni + Co) ≤ 7.5이다. 상기 오스테나이트계 스테인리스 강의 일부 구체 예는 최소 0.1% 니오브를 포함할 수 있거나, 또는 최소 (7.5(%C)) 농도로 니오브를 포함할 수도 있다.

본 발명에 따르는 오스테나이트계 스테인리스 강은 약 22 초과의 PREw 값, 약 10 미만의 페라이트 수, 및 약 20℃ 미만의 MD₃₀ 값을 갖는다.

스테인리스 강을 제조하는 한 방법은 전기 아크 로(electric arc furnace) 내에서의 용융 단계, AOD 내에서의 정련(refining) 단계, 잉곳(ingot) 또는 연속 주조 슬라브 내로의 주조 단계, 상기 잉곳 또는 슬라브를 재가열하는 단계 및 이들을 고온 롤링하여 플레이트 또는 코일을 제조하는 단계, 특정 두께로 코일을 저온 롤링하는 단계, 및 재료를 어닐링 및 산처리(pickling)하는 단계에 의해 수행된다. 본 발명의 재료를 제조하는 또 다른 방법이 또한 사용될 수 있는데, 이러한 방법은 진공 또는 특정 대기압(special atmosphere) 하에서의 용융 및/또는 재-용융 단계, 성형품으로의 주조 단계, 또는 슬라브 또는 성형품으로 뭉쳐지는 분말 제조 단계를 포함한다.

본 명세서에 따르는 합금은 다양한 응용분야에 사용될 수 있다. 한 실시예에 따르면, 본 명세서의 합금은 저온 또는 극저온(cryogenic) 환경에서의 사용에 적합한 제조 물품에 포함될 수 있다. 본 발명의 합금으로부터 제조되거나 또는 본 발명의 합금을 포함하는 제조 물품의 또 다른 비-제한적 실시예는 자동차 또는 그 밖의 다른 응용분야용의 가요성 컨넥터(flexible connector), 벨로우(bellow), 가요성 파이프(flexible pipe), 및 굴뚝 라이너(chimney liner), 및 송관 라이너(flue liner)이다.

발명의 상세한 설명

본 명세서의 상세한 설명 및 청구범위에서, 작업 실시예 또는 다르게 나타내는 것 이외에는, 구성성분 및 생성물의 양 또는 특성, 공정 조건, 및 이와 유사한 것을 나타내는 모든 숫자는 모든 경우에 있어서 용어 "약"에 의해 변경될 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 반대로 나타내지 않는 한, 다음의 상세한 설명 및 첨부된 청구범위에 제시된 모든 숫자 파라미터는 대략적인데 이는 본 명세서에 따르는 생성물 및 방법에서 얻기 위해 추구하는 바람직한 특성에 의존하여 변할 수 있다. 최소한 그리고 청구범위에 대한 균등 범위에 명세서를 제한하고자 하는 의도가 아닌 한, 각각의 숫자 파라미터는 최소한 보고된 유효숫자에 수에 관하여 해석되고 통상적인 근사치 방법을 적용하여 해석되어야 한다. 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스 강이 지금부터 상세하게 설명될 것이다. 이하의 설명에 있어서, 다른 제시가 없는 한 "%"는 "중량%"를 나타낸다.

본 발명은 오스테나이트계 스테인리스 강에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 S31635 및 이와 유사한 것의 물성과 비교하여 적어도 이에 상응하는 내부식성 및 성형성 물성 그리고 개선된 고온 특성을 갖는 안정한 오스테나이트계 스테인리스 강 조성물에 관한 것이다. 상기 오스테나이트계 스테인리스 강 조성물은 중량% 단위로, 최대 0.20 C, 2.0-9.0 Mn, 최대 2.0 Si, 16.0-23.0 Cr, 1.0-7.0 Ni, 최대 3.0 Mo, 최대 3.0 Cu, 0.05-0.35 N, (7.5( %C)) ≤ (Nb + Ti + V +Ta + Zr) ≤ 1.5, 최대 4.0 W, 최대 0.01 B, 최대 1.0 Co, 철 및 불순물을 포함한다. 상기 오스테나이트계 스테인리스 강의 일부 구체 예는 최소 0.1% 니오브를 포함할 수 있거나, 또는 최소 (7.5(%C)) 농도로 니오브를 포함할 수도 있다.

대안적인 구체 예에서, 오스테나이트계 스테인리스 강 조성물은, 중량% 단위로, 최대 0.20 C, 2.0-9.0 Mn, 최대 2.0 Si, 16.0-23.0 Cr, 1.0-7.0 Ni, 최대 3.0 Mo, 최대 3.0 Cu, 0.05-0.35 N, (7.5( %C)) ≤ (Nb + Ti + V +Ta + Zr) ≤ 1.5, 최대 0.01 B, 텅스텐, 철 및 불순물을 포함할 수도 있으며, 그에 따라 0.5 ≤ (Mo + W/2) ≤ 5.0 및 1.0 ≤ (Ni + Co) ≤ 8.0이다. 상기 오스테나이트계 스테인리스 강의 일부 구체 예는 최소 0.1% 니오브를 포함할 수 있거나, 또는 최소 (7.5(%C)) 농도로 니오브를 포함할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 구체 예는 , 중량% 단위로, 최대 0.10 C, 2.0-8.0 Mn, 최대 1.00 Si, 16.0-22.0 Cr, 1.0-7.0 Ni, 0.40-2.0 Mo, 최대 1.00 Cu, 0.08-0.30 N, (7.5( %C)) ≤ (Nb + Ti + V +Ta + Zr) ≤ 1.5, 0.05-0.60 W, 최대 1.0 Co, 최대 0.040 P, 최대 0.030 S, 및 최대 0.008 B, 철 및 불순물을 포함하는 오스테나이트계 스테인리스 강이다. 상기 오스테나이트계 스테인리스 강의 일부 구체 예는 텅스텐을 포함할 수도 있으며, 그에 따라 0.5 ≤ (Mo + W/2) ≤ 2.3이다. 상기 오스테나이트계 스테인리스 강의 일부 구체 예는 코발트를 포함할 수도 있는데, 그에 따라 1.0 ≤ (Ni + Co) ≤ 8.0이다. 상기 오스테나이트계 스테인리스 강의 일부 구체 예는 최소 0.1% 니오브를 포함할 수 있거나, 또는 최소 (7.5(%C)) 농도로 니오브를 포함할 수도 있다.

본 발명의 대안적인 구체 예에서, 오스테나이트계 스테인리스 강은, 중량% 단위로, 최대 0.08 C, 3.5-6.5 Mn, 최대 1.00 Si, 17.0-21.0 Cr, 0.5-2.0 Mo, 4.0-6.5 Ni, 0.08-0.30 N, (7.5 (%C)) ≤ (Nb + Ti + V +Ta + Zr) ≤ 1.0, 최대 1.0 Cu, 최대 0.050 P, 최대 0.030 S, 철 및 불순물을 포함한다. 상기 오스테나이트계 스테인리스 강의 일부 구체 예는 텅스텐을 포함할 수도 있는데 그에 따라 0.5 ≤ (Mo + W/2) ≤ 4.0이다. 상기 오스테나이트계 스테인리스 강의 일부 구체 예는 코발트를 포함할 수도 있는데 그에 따라 4.0 ≤ (Ni + Co) ≤ 7.5이다. 상기 오스테나이트계 스테인리스 강의 일부 구체 예는 최소 0.1% 니오브를 포함할 수 있거나, 또는 최소 (7.5(%C)) 농도로 니오브를 포함할 수도 있다.

C: 최대 0.20%

C는 오스테나이트 상(phase)을 안정화시키기 위해 작용하며 변형에 의해 유도된(deformation-induced) 마르텐사이트 변태(martensitic transformation)를 억제한다. 그렇지만, 또한 C는 특히 용접 동안 크롬 카바이드를 형성할 가능성을 증가시키며, 이는 내부식성 및 인성을 감소시킨다. 따라서, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스 강은 최대 0.20% C를 갖는다. 본 발명의 한 구체 예에서, C의 함량은 0.10% 또는 그 미만일 수 있다. 대안적으로, C의 함량은 0.08% 또는 그 미만일 수 있거나, 또는 0.03% 또는 그 미만일 수 있다.

Si : 최대 2.0%

2% 초과의 Si를 가지면 시그마와 같은 엠브리틀링 상(embrittling phase)의 형성이 촉진되고, 합금 내에서 질소의 용해도가 감소한다. 또한 Si는 페라이트 상(ferritic phase)을 안정시키며, 2% 초과의 Si는 오스테나이트 상을 유지시키기 위한 추가적인 오스테나이트 안정화제의 첨가를 요구한다. 따라서, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스 강은 최대 2.0% Si를 갖는다. 본 발명에 따르는 한 구체 예에서, Si 함량은 1.0% 또는 그 미만일 수 있다. Si는 니오브에 대한 특정 합금 원소의 반응성을 최소화하는 것을 도우며 합금 내 상 균형(phase balance)을 돕는다. 본 발명의 일부 구체 예에서, Si 첨가 효과는 Si 함량을 0.5-1.0%로 조절함으로써 균형 맞춰질 수 있다.

Mn : 2.0-9.0%

Mn은 오스테나이트 상을 안정화시키며 유익한 합금 원소인 질소의 용해도를 일반적으로 증가시킨다. 이러한 효과를 충분히 발휘하기 위해서는, 2.0% 이상의 Mn 함량이 요구된다. 망간 및 질소 둘 모두는 더욱 고가의 원소인 니켈에 대한 효과적인 치환체이다. 그렇지만, 9.0% 초과의 Mn을 가지면 특정 환경에서의 재료의 작업성 및 내부식성이 감퇴한다. 또한, 예를 들면 9.0% 초과의 높은 수준의 Mn을 갖는 스테인리스 강을 탈탄(decarburizing)하는 것이 어렵기 때문에, 높은 Mn 수준은 재료를 가공하는 공정 비용을 상당히 증가시킨다. 따라서, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스 강의 내부식성, 상 균형(phase balance), 연성(ductility) 및 또 다른 기계적 물성을 적절하게 균형 맞추기 위하여, Mn 수준은 2.0-9.0%로 조절된다. 한 구체 예에서, Mn 함량은 2.0-8.0%일 수 있으며, 또는 그 대신에 3.5-6.5%일 수 있다.

Ni : 1.0-7.0%

페라이트 및 마르텐사이트 형성과 관련하여 오스테나이트 상을 안정화시키기 위하여 최소 1% Ni가 요구된다. Ni는 또한 인성 및 성형성을 증강시키는 작용을 한다. 그렇지만, 니켈의 비교적 비싼 가격 때문에, 니켈 함량을 가능한 한 낮게 유지하는 것이 바람직하다. 비록 Mn 및 N이 Ni에 대하여 부분적으로 치환체일 수 있으나, 높은 수준의 Mn 및 N은 수용불가능한 가공 경화(work hardening)를 초래할 것이며, 성형성을 감소시킬 것이다. 그러므로, 합금은 수용가능한 성형성을 제공하기 위하여 최소 농도의 Ni를 포함하여야만 한다. 발명자들은, 더 높은 니켈 함량 합금의 물성만큼 우수하거나 또는 더욱 우수한 내부식성 및 성형성을 갖는 합금을 달성하기 위하여 1.0-7.0% 범위의 Ni가 정해진 범위의 그 밖의 다른 원소에 부가하여 사용될 수 있다는 것을 밝혀냈다. 따라서, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스 강은 1.0-7.0 % Ni을 갖는다. 한 구체 예에서, Ni 함량은 4.0-6.5%일 수 있다.

Cr : 16.0-23.0%

합금 표면상에 부동태 필름(passive film)을 형성함으로써 스테인리스 강에 내부식성을 부여하기 위하여 Cr이 첨가된다. 또한 Cr은 마르텐사이트 변태와 관련하여 오스테나이트 상을 안정화시키는 작용을 한다. 적절한 내부식성을 제공하기 위하여 최소한 16% Cr이 요구된다. 다른 한편으로는, Cr이 강력한 페라이트 안정화제이기 때문에, 23%를 초과하는 Cr 함량은 페라이트 함량을 수용가능한 정도로 낮게 유지시키기 위해 니켈 또는 코발트와 같은 더욱 고가의 합금 원소의 첨가를 필요로 한다. 또한 23% 초과의 Cr을 가지면 시그마와 같은 바람직하지 않은 상을 더욱 용이하게 형성한다. 따라서, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스 강은 16.0-23.0% Cr을 갖는다. 한 구체 예에서, Cr 함량은 16.0-22.0%일 수 있거나, 또는 그 대신에 17.0-21.0%일 수 있다.

N: 0.05-0.35%

오스테나이트 안정화 원소 Ni 및 내부식성 증강 원소 Mo에 대한 부분적인 대체물로서 N이 합금 내에 포함된다. N은 또한 합금의 강도를 개선한다. 강도 및 내부식성을 위하여 그리고 오스테나이트 상을 안정화시키기 위하여 최소 0.05% N이 요구된다. 0.35% 초과 N의 첨가는 용융 및 용접 동안 N의 용해도를 초과할 것이며, 이는 질소 기체 포말로 인한 공극(porosity)을 산출시킬 것이다. 용해도 한도를 초과하지 않더라고, 0.35% 초과의 N 함량은 내부식성 및 인성을 감퇴시키는 질화물(nitride) 입자의 침전 경향을 증가시킨다. 본 발명의 발명자들은, 문제될만한 수준의 니오브 탄소질화물 침전물의 형성 없이, 최대 0.35%의 N 함량이 합금 내에서 Nb 수준과 조화될 수 있음을 결정했다. 따라서, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스 강은 0.05-0.35% N을 갖는다. 한 구체 예에서, N 함량은 0.08-0.30%일 수 있다.

Mo : 최대 3.0%

본 발명의 발명자들은 수용가능한 물성을 유지하는 동안 합금의 Mo 함량을 제한하는 것을 추구하였다. Mo는, 스테인리스 강의 표면 상부에 형성되며 염화물의 작용에 의한 공식(pitting corrosion)을 방어하는 부동태 산화물 필름(passive oxide film)을 안정화시키는데 효과적이다. 이러한 효과를 얻기 위하여, 본 발명에서 Mo는 최대 3.0% 수준으로 첨가될 수 있다. 그 비용으로 인하여, Mo 함량은 0.5-2.0%일 수 있으며, 이는 적절한 양의 크롬 및 질소와 함께 요구되는 내부식성을 제공하기에 적절하다. 3.0%를 초과하는 Mo 함량은 응고 페라이트의 분율을 잠재적으로 불리한 수준으로 증가시킴으로써 고온 작업성의 악화를 초래한다. 고 Mo 함량은 또한 시그마 상(sigma phase)과 같은 유해한 금속간 상(intermetallic phases)이 형성되는 경향을 증가시킨다. 따라서, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스 강 조성물은 최대 3.0% Mo를 갖는다. 한 구체 예에서, Mo 함량은 0.40-2.0%일 수 있거나, 또는 0.50-2.0%일 수 있다.

Co : 최대 1.0%

Co는 오스테나이트 상을 안정화시키기 위해 니켈 대체물로서 작용한다. 코발트의 첨가는 또한 재료의 강도를 증가시키는 작용을 한다. 코발트의 상한은 바람직하게는 1.0% 이다.

B: 최대 0.01%

0.0005%만큼의 저 함량 B가 스테인리스 강의 고온 작업성과 표면 품질을 개선하기 위하여 첨가될 수 있다. 그렇지만 0.01% 초과의 첨가는 합금의 내부식성 및 작업성을 감퇴시킨다. 따라서, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스 강 조성물은 최대 0.01% B를 갖는다. 한 구체 예에서, B 함량은 최대 0.008%일 수 있거나, 또는 최대 0.005%일 수 있다.

Cu : 최대 3.0%

Cu는 오스테나이트 안정화제이며 본 합금 내 니켈의 일부를 대체하기 위하여 사용될 수도 있다. Cu는 또한 환원 환경에서 내부식성을 개선하며 적층 결함 에너지(stacking fault energy)를 감소시켜 성형성을 개선한다. 그렇지만, 3% 초과의 Cu 첨가는 오스테나이트계 스테인리스 강의 고온 작업성을 감소시키는 것으로 여겨져 왔다. 따라서, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스 강 조성물은 최대 3.0% Cu를 갖는다. 한 구체 예에서, Cu 함량은 최대 1.0%일 수 있다.

W: 최대 4.0%

W는 염화물 공식(pitting corrosion) 및 틈새 부식(crevice corrosion)에 대한 저항성을 개선하는데 있어서 몰리브덴과 유사한 효과를 제공한다. W는 또한 몰리브덴을 대체하는 경우 시그마 상 형성의 경향성을 감소시킬 수도 있다. 그렇지만, 4% 초과의 첨가는 합금의 고온 작업성을 감소시킬수도 있다. 따라서, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스 강 조성물은 최대 4.0% W를 갖는다. 한 구체 예에서, W 함량은 0.05-0.60%일 수 있다.

0.5 ≤( Mo + W/2) ≤ 5.0

몰리브덴 및 텅스텐 둘 모두는, 스테인리스 강의 표면 상부에 형성되며 염화물의 작용에 의한 공식(pitting corrosion)을 방어하는 부동태 산화물 필름(passive oxide film)을 안정화시키는데 효과적이다. 내부식성을 증가시키는데 있어서 Mo에 비하여 W가 대략 절반의 효과(중량으로)이기 때문에, 필요한 내부식성을 제공하기 위하여 (Mo+W/2) > 0.5%의 조합이 요구된다. 그렇지만, 너무 많이 Mo을 갖는 것은 금속간 상(intermetallic phases)을 형성하는 경향을 증가시키며 너무 많은 W는 재료의 고온 작업성을 감소시킨다. 그러므로, (Mo+W/2)의 조합은 바람직하게는 5% 미만이어야 한다. 한 구체 예에서, 몰리브덴 및 텅스텐은 0.5 ≤ (Mo + W/2) ≤ 2.3, 또는 그 대신에 0.5 ≤ (Mo + W/2) ≤ 4.0로 존재할 수 있다.

1.0 ≤ ( Ni + Co ) ≤ 8.0

니켈 및 코발트 둘 모두는 페라이트 형성과 관련하여 오스테나이트 상을 안정화시키는 작용을 한다. 적절한 내부식성을 확보하기 위하여 첨가되어야만 하는 Cr 및 Mo와 같은 페라이트 안정화 원소의 존재 하에서 오스테나이트 상을 안정화시키기 위하여 최소 1% (Ni + Co)가 요구된다. 그렇지만, Ni 및 Co 둘 모두는 고가의 원소이므로, (Ni + Co) 함량을 8% 미만으로 유지하는 것이 바람직하다. 한 구체 예에서, (Ni + Co) 함량은 4.0% 초과 및 7.5% 미만일 수 있다.

(7.5(%C)) ≤ ( Nb + Ti + V + Ta + Zr ) ≤ 1.5

Nb는 탄소 및 더욱 소량의 질소와 반응하여 작은 입자 형태의 카바이드 및 탄소질화물을 생성한다. 이러한 입자들은 고온 작업 및 용접 동안 유해한 크롬 카바이드의 형성을 효과적으로 방지하며, 이는 실온에서의 내부식성을 개선한다. 효과적인 열 처리를 사용하여 제조될 때, 이러한 입자들은 또한 상승된 온도에서의 강도 및 내변형성(creep resistance)을 개선할 수 있다. 금속에 용해되어 존재하는 각각의 C 원자 하나에 대하여 Nb 원자의 (7.5 x %C)의 최소 첨가가 제공된다. 높은 수준의 Nb는 유익한 N을 소비할 것이므로, Nb 함량을 1.5% 미만으로 유지시키는 것이 바람직하다. Ti, V, Ta, 및 Zr를 포함하는(여기에 제한되는 것은 아님), 안정한 카바이드를 형성하는 그 밖의 다른 원소가 니오브를 대체하여 첨가될 수 있다. 그렇지만, 이러한 치환체는 N에 대하여 Nb보다 더욱 강하게 반응하며 그 결과 개선된 용접성과 같은 유익한 효과를 제공하기 위해 제어된다. 본 발명의 발명자들은, Nb, Ti, V, Ta, 및 Zr의 중량 백분율의 합이 (7.5(%C)) 내지 최대 1.5% 범위 내에서 유지되어야 한다고 결정했다. 다르게 말하면, (7.5(%C)) ≤ (Nb + Ti + V +Ta + Zr) ≤ 1.5%이다. 일부 구체 예에서, (7.5(%C)) ≤ (Nb + Ti + V +Ta + Zr) ≤ 1.0%이다. 일부 바람직한 구체 예에서, 합금은 최소 0.1% Nb를 포함하며, Nb, Ti, V, Ta, 및 Zr의 중량 백분율의 합은 (7.5(%C)) 내지 최대 1.5% 또는 1.0% 범위이다. 일부 구체 예에서, Ti, V, Ta, 및 Zr는 단지 부수적인 불순물로서 존재하거나 또는 실제로 가능한 한 가장 낮은 수준으로 유지된다. 일부 구체 예에서, 합금의 실온 내부식성, 상승된 온도 강도, 내변형성(creep resistance), 및 용접성(weldabilty) 물성을 최적화하기 위하여, 합금의 일부 구체 예는 최소 (7.5(%C))의 Nb 함량을 포함하며, Ti, V, Ta, 및 Zr은 단지 부수적인 불순물로서 존재한다. 본 발명의 발명자들은, 수용불가능하게 내변형성을 저하시키는 수준의 니오브 탄소질화물 침전물을 초래하지 않는다는 점에서 최대 1.5% Nb 함량이 0.05-0.35%의 합금 내 N 함량과 조화된다고 결정했다.

본 발명의 안정한 오스테나이트계 스테인리스 강의 나머지는 철과 불가피한 불순물, 예를 들면 인 및 황을 포함한다. 상기 불가피한 불순물은 해당 업계의 통상의 기술자에게 의해 이해될 수 있는 바람직하게는 현실적으로 그리고 경제적으로 합당한 가장 낮은 수준으로 유지된다.

매우 안정한 질화물을 형성하는 예를 들면 Al과 같은 원소가 낮은 수준으로 유지되어야 한다.

본 발명의 안정한 오스테나이트계 스테인리스 강은 또한 예를 들면 내공식지수(pitting resistance equivalence number), 페라이트 수, 및 MD₃₀ 온도를 포함하여, 상기 강이 나타내는 물성을 정량화하는 수식으로 정의될 수 있다.

내공식지수(pitting resistance equivalence number, PRE_N)는 염화물-함유 환경에서 공식(pitting corrosion)에 대하여 합금의 예상되는 저항성의 상대적 등급을 제공한다. PRE_N이 클수록, 합금의 예상되는 내부식성이 우수하다. PRE_N 은 다음 수식에 의해 계산될 수 있다:

PRE_N = %Cr + 3.3(%Mo) + 16(%N)

대신에, 합금 내 텅스텐의 존재를 고려하기 위하여 1.65(%W)라는 인자가 상기 수식에 첨가될 수 있다. 텅스텐은 스테인리스 강의 내공식성(pitting resistance)을 개선하며, 중량으로, 몰리브덴의 효과의 대략 절반의 효과이다. 텅스텐이 계산에 포함되는 경우, PRE_W로 나타내지는 내공식지수는 다음 수식에 의해 계산된다:

PREw = %Cr + 3.3(%Mo) + 1.65(%W) + 16(%N)

본 발명의 합금에서 텅스텐은 몰리브덴과 유사한 목적으로 작용한다. 이런 식으로, 텅스텐은 증가된 내공식성을 제공하기 위하여 몰리브덴에 대한 치환체로서 첨가될수 있다. 상기 수식에 따르면, 동일한 내공식성을 유지하기 위하여, 제거되는 몰리브덴의 %에 대하여 두 배의 텅스텐 중량%가 첨가되어야 한다. 본 발명의 합금은 22 초과, 바람직하게는 30만큼 큰 PRE_W 값을 갖는다.

본 발명의 합금은 또한 그 페라이트 수로서 정의될 수도 있다. 양(positive)의 페라이트 수는 일반적으로 페라이트의 존재와 관련 있는데, 페라이트는 합금의 응고 특성(solidification properties)을 개선하고 고온 작업 및 용접 작업 동안의 합금의 고온 균열(hot cracking)을 억제하는데 도움을 준다. 따라서 우수한 주조성(castability)을 위하여 그리고 용접 동안의 고온-균열을 방지하기 위하여 초기 응고된 마이크로구조 내에 소량의 페라이트가 바람직하다. 다른 한편으로, 너무 많은 페라이트는, 사용되는 동안, 마이크로구조의 불안정성, 제한된 연성, 및 악화된 고온 기계적 물성을 포함하는 문제점(여기에 제한되는 것은 아님)을 야기할 수 있다. 페라이트 수는 다음 수식을 사용하여 계산될 수 있다:

FN=3.34(Cr+1.5Si+Mo+2Ti+0.5Cb)-2.46(Ni+30N+30C+0.5Mn+0.5Cu)-28.6

본 발명의 합금은 최대 10, 바람직하게는 양의 수, 더욱 바람직하게는 약 3 내지 5의 페라이트 수를 갖는다.

합금의 MD₃₀ 온도는 30%의 저온 변형(cold deformation)이 오스테나이트의 50%가 마르텐사이트로 변태되는 것을 초래하는 온도로서 정의된다. MD₃₀ 온도가 낮을수록, 마르텐사이트 변태에 대한 재료의 저항성이 커진다. 마르텐사이트 형성에 대한 저항성은 낮은 가공 경화 속도를 초래하고, 이는 특히 연신 응용분야(drawing application)에서 우수한 성형성을 초래한다. MD₃₀는 다음 수식에 의해 계산된다:

본 발명의 합금은 20℃ 미만, 바람직하게는 약 -10℃ 미만의 MD₃₀ 온도를 갖는다.

실시예

표 1은 본 발명의 합금 1-5 및 대조 합금, S31600, S31635, S21600, 및 S20100에 대한 조성 및 계산된 파라미터 값을 포함한다.

본 발명의 합금 1-5가 실험실-규모의 진공 로(vacuum furnace)에서 용융되었고 50-lb 잉곳에 부어졌다. 이러한 잉곳은 재가열되었고 고온 롤링(hot rolled)되어 약 0.250" 두께의 물품을 형성하였다. 상기 물품은 어닐링, 블라스팅(blasting), 및 산처리(pickled) 되었다. 상기 물품 중 일부는 0.100"-두께로 저온 롤링되었고, 나머지는 0.050 또는 0.040"-두께로 저온 롤링되었다. 저온 롤링된 물품은 어닐링되었고 산처리 되었다. 대조 합금 S31600, S31635, S21600, 및 S20100은 상업적으로 구입가능하며 이들 합금에 대하여 제시된 데이터는 공개된 문헌으로부터 취득하였거나 상업적 판매용으로 최근 제조된 물품을 테스트하여 측정되었다.

각각의 합금에 대하여 계산된 PRE_W 값이 표 1에 제시된다. 전술한 수식을 사용하여, 24.0 초과의 PRE_W 값을 갖는 합금이 염화물 공식(pitting)에 대하여 대조 합금 S31635 재료보다 우수한 저항성을 갖는 것으로 예상되는 반면, 더 낮은 PRE_W 값을 갖는 것들은 더욱 쉽게 공식(pit)될 것이다.

표 1에 각각의 합금에 대한 페라이트 수가 또한 계산되었다. 본 발명의 합금 1-5의 페라이트 수는 10 미만의 바람직한 범위이다.

표 1에서 합금에 대한 MD₃₀ 값이 또한 계산되었다. 계산에 따르면, 본 발명의 모든 합금 1-5, 특히 본 발명의 합금 4 및 5는 마르텐사이트 형성에 대하여 대조 합금 S31600 및 S31635와 유사한 저항성을 나타낸다.

표 1은 또한 원료 비용 지수(raw material cost index, RMCI)를 나타내는데, 이는 각 합금에 대한 재료 비용을 대조 합금 S31635의 재료 비용과 비교한다. RMCI는 원료 Fe, Cr, Mn, Ni, Mo, W, 및 Co에 대한 2007년 10월의 평균 단가에 합금에 포함된 각 원소의 백분율을 곱하고, 대조 합금 S31635 내의 원료의 비용으로 나누어서 계산되었다. 계산된 값이 나타내는 바와 같이, 본 발명의 합금 1-5는 0.65 미만의 RMCI 값을 갖는데, 이는 본 발명의 합금에 포함된 원료의 비용이 대조 합금 S31635 내 원료의 비용의 65% 미만임을 의미한다. 상당히 낮은 원료 비용으로 대조 합금 S31635와 유사한 물성을 갖는 물품이 제조될 수 있다는 것은 놀라운 것이며 종래 기술로부터 예상되지 않았던 것이다.

본 발명 합금 1-5의 기계적 물성이 측정되었고 상업적으로 구입 가능한 대조 합금 S31600, S31635, S21600, 및 S20100의 물성과 비교되었다. 측정된 항복 강도(yield strength), 인장 강도(tensile strength), 2-인치 게이지 길이에 걸친 백분위 신장률(percent elongation), 및 올슨 컵 높이(Olsen cup height)가 표 1에 제시된다. 인장 시험은 0.100" 게이지 재료 상에서 수행되었으며, 샤르피 시험은 0.197" 두께의 샘플 상에서 수행되었으며, 올슨 컵 시험은 0.040-인치 내지 0.050-인치 두께의 재료상에서 수행되었다. 모든 시험은 실온에서 수행되었다. 표 1의 데이터에 대한 단위는 다음과 같다: 항복 강도 및 인장 강도, ksi; 신장률, 백분율(percent); 올슨 컵 높이, 인치. 데이터로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 합금, 특히 본 발명의 합금 4 및 5는 상업적으로 구입 가능한 S31635 재료의 물성과 상응하는 물성을 나타냈다. 그렇지만, 본 발명의 합금은 대조 합금 S31635에 비하여 절반 미만의 니켈 농도 및 상당히 더 낮은 몰리브덴을 포함하였다. 고가의 합금 원소인 니켈 및 몰리브덴의 상당히 더 낮은 농도로 인하여, 본 발명의 합금 4 및 5의 RMCI는 대조 합금 S31635에 대하여 최소 40% 미만이다. 그렇지만, 이들의 실질적으로 감소된 수준의 니켈 및 몰리브덴에도 불구하고, 본 발명의 합금 4 및 5는 오스테나이트 마이크로구조를 가졌으며 대조 합금 S31635보다 상당히 더욱 우수한 항복 강도 및 인장 강도를 나타냈다.

이러한 신규한 합금의 잠재적인 용도는 다양하다. 앞서 설명하고 증명된 바와 같이, 본 명세서에 기술된 오스테나이트계 스테인리스 강 조성물은 많은 응용분야에서 S31600 및 특히 S31635를 대체할 수 있다. 또한, 니켈 및 몰리브덴의 높은 가격 때문에, S31600 및 S31635를 본 발명의 합금 조성물로 대체함으로써 상당한 비용 절감이 고려될 수 있다. 또 다른 이점은, 본 발명의 합금들이 충분히 오스테나이트계이기 때문에, 본 발명의 합금들은 영하의 온도에서의 예리한 연성-취성 천이(ductile-to-brittle transition, DBT) 또는 상승된 온도에서의 885℉ 취성(embrittlement)에 대하여 민감하지 않을 것이다. 따라서, 듀플렉스 합금과는 달리, 본 발명의 합금들은 650℉ 이상의 온도에서도 사용가능하며 저온 및 극저온의 응용분야에 대하여도 주요한 후보물질이다. 본 명세서에 기술된 합금의 내부식성, 성형성 및 가공성(processability)이 표준 오스테나이트계 스테인리스 강의 그것들과 매우 유사할 것이라고 예상된다. 본 명세서에 따르는 합금이 특히 유리할 수 있는 특정 제조 물품의 비-제한적 실시예에는 예를 들면 자동차 배기구 및 그 밖의 다른 응용분야용의 가요성 컨넥터(flexible connector), 벨로우(bellow), 가요성 파이프(flexible pipe), 및 굴뚝/송관 라이너(chimney/flue liner)를 포함한다. 해당 업계의 통상의 기술자들은 종래의 제조 기술을 사용하여 본 발명에 따르는 합금으로부터 이러한 물품 및 그 밖의 다른 제조 물품을 용이하게 제조할 수 있을 것이다.

비록 전술한 설명이 필연적으로 제한된 수의 구체 예들을 제시하고 있으나, 관련 기술분야의 통상의 기술자들은 본 명세서에서 설명되고 예시된 실시예의 장치 및 방법 그리고 또 다른 상세한 부분들에서의 다양한 변화가 해당 기술분야의 통상의 기술자에 의해 이루어질 수 있고, 수정사항들이 본 명세서 및 청구범위에서 제시된 기술내용의 범위 및 원칙 내에 포함될 것이라고 이해할 것이다. 그러므로, 본 발명이 본 명세서에서 기술되고 수록된 특정 구체 예에 제한되지 않고 청구범위에서 정의된 바에 따라 본 발명의 원칙 및 범위 내에서의 변화들을 포함한다고 이해될 것이다. 따라서 본 발명의 광범위한 사상을 벗어나지 않으면서 구체 예에 대한 변화가 존재할 수 있을 것이라고 해당 기술분야의 통상의 기술자들은 이해할 것이다.

Claims

중량% 단위로, 0 초과 최대 0.20 C, 2.0-6.0 Mn, 0 초과 최대 1.0 Si, 16.0-23.0 Cr, 1.0-5.5 Ni, 0.4 내지 최대 3.0 Mo, 0.05-0.35 N, 0 초과 최대 4.0 W, (7.5(%C)) ≤ (Nb + Ti + V + Ta + Zr) ≤ 1.5, 0 초과 최대 0.01 B, 0 초과 최대 1.0 Co, 0 초과 최대 1.0 Cu, 철 및 불순물로 구성하는 오스테나이트계 스테인리스 강이되, 상기 오스테나이트계 스테인리스 강은 22 초과 및 최대 30의 PRE_W 값, 및 46.1 내지 53.7의 항복 강도(yield strength)를 갖는 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 1에 있어서,
0.5 ≤ (Mo + W/2) ≤ 5.0
임을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 1에 있어서,
0.5 ≤ (Mo + W/2) ≤ 4.0
임을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 1에 있어서,
1.0 ≤ (Ni + Co) ≤ 8.0
임을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 1에 있어서,
4.0 ≤ (Ni + Co) ≤ 7.5
임을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 1에 있어서,
(7.5(%C)) ≤ (Nb + Ti + V +Ta + Zr) ≤ 1.0
임을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 1에 있어서, 최소 0.1 Nb를 포함함을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 1에 있어서,
(7.5(%C)) ≤ Nb ≤ 1.5
임을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 1에 있어서, 10 미만의 페라이트 수를 가짐을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 1에 있어서, 0 초과 최대 10의 페라이트 수를 가짐을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 1에 있어서, 3 내지 5의 페라이트 수를 가짐을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 1에 있어서, 20℃ 미만의 MD₃₀ 값을 가짐을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 1에 있어서, -10℃ 미만의 MD₃₀ 값을 가짐을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 1에 있어서, 상기 C는 0 초과 최대 0.10으로 제한됨을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 1에 있어서, 상기 Si는 0 초과 최대 0.5로 제한됨을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 1에 있어서, 상기 W는 0.05 내지 0.60으로 제한됨을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 1에 있어서, 상기 Mn은 3.5 내지 5.1으로 제한됨을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 1에 있어서, 상기 Ni는 4.0 내지 5.5로 제한됨을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 1에 있어서, 상기 Cr은 17.0 내지 21.0으로 제한됨을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 1에 있어서, 상기 Mo는 0.4 내지 2.0으로 제한됨을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 1에 있어서,
중량% 단위로, 0 초과 최대 0.10 C, 2.0-6.0 Mn, 0 초과 1.0 미만 Si, 16.0-22.0 Cr, 1.0-5.5 Ni, 0.40-2.0 Mo, 0.08-0.30 N, (7.5(% C)) ≤ (Nb + Ti + V +Ta + Zr) ≤ 1.5, 0.05-0.60 W, 0 초과 최대 1.0 Co, 0 초과 최대 0.040 P, 0 초과 최대 0.030 S, 0 초과 최대 0.008 B, 0 초과 최대 1.0 Cu, 철, 및 부수적인 불순물로 구성되는 오스테나이트계 스테인리스 강이되, 상기 오스테나이트계 스테인리스 강은 22 초과 및 최대 30의 PRE_W 값, 및 46.1 내지 53.7의 항복 강도(yield strength)를 갖는 오스테나이트계 스테인리스 강.
중량% 단위로, 0 초과 최대 0.20 C, 2.0-9.0 Mn, 0 초과 최대 2.0 Si, 16.0-23.0 Cr, 1.0-7.0 Ni, 0.50-2.0 Mo, 0 초과 최대 3.0 Cu, 0.05-0.35 N, 0 초과 최대 4.0 W, (7.5(% C)) ≤ (Nb + Ti + V +Ta + Zr) ≤ 1.5, 0 초과 최대 0.01 B, 0 초과 최대 1.0 Co, 잔부 철 및 불순물을 포함하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 22에 있어서, 0.5 ≤ Mo + W/2 ≤ 5.0임을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 22에 있어서, 22 초과의 PRE_W 값을 갖는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 22에 있어서,
7.5% C ≤ Nb + Ti + V + Ta + Zr ≤ 1.0
임을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 22에 있어서, 22 초과 최대 30의 PRE_W 값을 갖는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 22에 있어서, 10 미만의 페라이트 수를 가짐을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 22에 있어서, 0 초과 최대 10의 페라이트 수를 가짐을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 22에 있어서, 3 내지 5의 페라이트 수를 가짐을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 22에 있어서, 20℃ 미만의 MD₃₀ 값을 가짐을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 22에 있어서, -10℃ 미만의 MD₃₀ 값을 가짐을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 22에 있어서, 0 초과 최대 0.10 C를 포함함을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 22에 있어서, 0.5 내지 1.0 Si를 포함함을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 22에 있어서, 2.0-8.0 Mn을 포함함을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 22에 있어서, 3.5-6.5 Mn을 포함함을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 22에 있어서, 4.0-6.5 Ni를 포함함을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 22에 있어서, 17.0-21.0 Cr을 포함함을 특징으로 하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 22에 있어서, 중량% 단위로, 0 초과 최대 0.10 C, 2.0-8.0 Mn, 0 초과 최대 1.00 Si, 16.0-22.0 Cr, 1.0-7.0 Ni, 0.50-2.0 Mo, 0 초과 최대 1.00 Cu, 0.08-0.30 N, (7.5(% C)) ≤ (Nb + Ti + V + Ta + Zr) ≤ 1.5, 0.05-0.60 W, 0 초과 최대 1.0 Co, 0 초과 최대 0.040 P, 0 초과 최대 0.030 S, 0 초과 최대 0.008 B, 잔부 철 및 부수적인 불순물을 포함하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
청구항 22에 있어서, 중량% 단위로, 0 초과 최대 0.08 C, 3.5-6.5 Mn, 0 초과 최대 1.00 Si, 17.0-21.0 Cr, 0.5-2.0 Mo, 4.0-6.5 Ni, 0.08-0.30 N, (7.5(% C)) ≤ (Nb + Ti + V + Ta + Zr) ≤ 1.0, 0 초과 최대 1.0 Cu, 0 초과 최대 0.050 P, 0 초과 최대 0.030 S, 0 초과 최대 0.008 B, 잔부 철 및 부수적인 불순물을 포함하는, 오스테나이트계 스테인리스 강.
가요성 컨넥터(flexible connector), 벨로우(bellow), 가요성 파이프, 굴뚝 라이너(chimney liner), 및 송관 라이너(flue liner)로 구성된 군으로부터 선택되는 제조 물품이되, 상기 제조 물품은 중량% 단위로, 0 초과 최대 0.20 C, 2.0-9.0 Mn, 0 초과 최대 2.0 Si, 16.0-23.0 Cr, 1.0-7.0 Ni, 0.50-2.0 Mo, 0 초과 최대 3.0 Cu, 0.05-0.35 N, 0 초과 최대 4.0 W, (7.5(% C)) ≤ (Nb + Ti + V +Ta + Zr) ≤ 1.5, 0 초과 최대 0.01 B, 0 초과 최대 1.0 Co, 잔부 철 및 불순물을 포함하는 오스테나이트계 스테인리스 강을 포함함을 특징으로 하는, 제조 물품.
청구항 40에 있어서, 상기 오스테나이트계 스테인리스 강은 적어도 0.1 Nb를 포함함을 특징으로 하는, 제조 물품.