TP304계 고질소 스테인레스강의 단조특성과 냉간압연 모사

Forged Product Characteristic and Cold Rolling Simulation for High-Nitrogen Stainless Steel (HNS)

  • 이명열 (두산중공업 연구)소재기술개발팀) ;
  • 이종욱 (두산중공업 연구)소재기술개발팀) ;
  • 김병구 (두산중공업 연구)소재기술개발팀) ;
  • 김영득 (두산중공업 연구)소재기술개발팀) ;
  • 신종호 (두산중공업 연구)소재기술개발팀)
  • 발행 : 2009.05.07

초록

오스테나이트계 고질소 스테인레스강 4 가지 후보강종인 HNS C1, C2, C3, C4에 대해 질소함량, 가압조건 따른 단조재와 온도 및 동일한 가압조건에서 Ni 합금원소 첨가유무에 따른 용체화 처리재(HNS C1, C3)의 물성평가와 실제 냉연 공정의 pass schedule 검증을 위한 모사실험을 통해 다음과 같이 요약 하였다. 1) 가압증가에 따른 질소함량의 증가로 강도 및 경도가 동시 상승하며, 결정립의 미세화 및 기계적 쌍정 발생이 많았다. 동일한 가압조건에서 Ni 첨가된 HNS C3가 Ni 미첨가한 HNS C1 보다 강도-연성 조합평가에서 열/냉간 가공성 등의 특성이 우수하였다. 2) 고질소강 스테인레스강의 적정한 용체화 처리온도 범위는 상용화된 AIS1304와 유사한 $1050^{\circ}C{\sim}1100^{\circ}C$이며, 용체화처리 후냉각방법의 변경(수냉과 공냉)에 따른 경도의 편차는 없었다. 냉연 pass schedule 검증을 위한 모사실험에서 초기 압연의 최적조건은 roll 속도 5mpm, pass당 압연율 $15{\sim}17%$였다.

Several high nitrogen stainless steel ingots(100kg) were fabricated with changing Ni and $[N]_2$ contents by Pressurized Vacuum Induction Melting(P_VIM). After free forging process, chemical compositions, microstructure and mechanical properties were estimated. Hardness was increased with the increase of $[N]_2$ content. Furthermore, microstructure including a lot of tempering twins was observed with optical microscope. Mechanical properties were estimated as function of solution treatment temperature and cooling method(air/water) under duration time of 1 hr on sample that were fabricated with Ni content under the atmospheric $[N]_2$ pressure. At solution treatment range of $1050{\sim}1100^{\circ}C$, hardness was decreased with the increase of solution temperature and there were little discrepancy of microstructure and hardness with cooling method. Computer simulation was carried out in order to inspect pass schedule in cold rolling process. When the condition of simulation was roll speed of 2.5mpm, rolling rate $15{\sim}17%$ per pass, it was ascertained that the formation such as deformation by sticking and lamellar sliver etc. was restricted from a simulation.

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