KR20250065516A - Austenitic steel material and manufacturing method for the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에너지산업 및 조선용 등 여러 분야에 적용이 가능한 오스테나이트계 강재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 고강도이면서 우수한 비자성 특성이 요구되는 선체나, 황화수소의 함유량이 높은 원유 등을 수송하는 강관이나 설비 등과 같이 우수한 내수소취성 특성이 요구되고 고강도가 필요한 구조체에서 사용 가능한 오스테나이트계 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an austenitic steel that can be applied to various fields such as the energy industry and shipbuilding, and a method for manufacturing the same, and more specifically, to an austenitic steel that can be used in structures that require high strength and excellent non-magnetic properties, such as a ship hull, or a steel pipe or facility for transporting crude oil with a high hydrogen sulfide content, and a method for manufacturing the same.

Description

오스테나이트계 강재 및 그 제조방법{AUSTENITIC STEEL MATERIAL AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}{AUSTENITIC STEEL MATERIAL AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 에너지산업 및 조선, 해양구조용 등 여러 분야에 적용이 가능한 오스테나이트계 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 우수한 비자성 특성이 요구되는 선체나, 황화수소의 함유량이 높은 원유 등을 수송하는 강관이나 설비 등에 적용이 가능한 오스테나이트계 강재 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an austenitic steel that can be applied to various fields such as energy industry, shipbuilding, and marine structures, and a method for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to an austenitic steel that can be applied to ship hulls requiring excellent non-magnetic properties, or steel pipes or facilities for transporting crude oil with a high hydrogen sulfide content, and a method for manufacturing the same.

원유의 채굴환경이 점점 황화수소 등이 다량 함유되어 있는 사우어(Sour)한 환경으로 극한화 되어감에 따라 이를 수송하는 강관이나 그 구조물 등은 내수소취성이 우수한 소재를 필요로 한다. 그러므로 이들 원유를 운송하기 위해서는 내수소취성이 우수하며, 수송과정에서의 외압에 의한 저항성을 가지기 위해 충분한 인성과 강도를 가지는 재료가 필요하다.As the mining environment for crude oil becomes increasingly sour, containing large amounts of hydrogen sulfide, etc., the steel pipes and structures used to transport it require materials with excellent hydrogen embrittlement resistance. Therefore, in order to transport these crude oils, materials with excellent hydrogen embrittlement resistance and sufficient toughness and strength are required to resist external pressure during the transport process.

기존의 고강도 탄소강은 하드 스팟(Hard Spot)이라는 수소취성에 취약한 조직이 강재의 내부에 존재하여 생산이 까다롭고 사용이 제한적이라는 한계가 있었다. 이러한 한계를 극복하기 위해 다양한 제조방법과 하드 스팟의 검출방법이 제안되었으나, 기본적으로 강도를 높이기 위해서는 하드 스팟이 불가피해 내수소취성이 우수하면서도 고강도 특성을 가진 강재를 만들기는 어려운 문제가 있었다.Existing high-strength carbon steels have limitations in that they are difficult to produce and have limited use due to the presence of hard spots inside the steel that are vulnerable to hydrogen embrittlement. To overcome these limitations, various manufacturing methods and detection methods for hard spots have been proposed, but fundamentally, hard spots are unavoidable in order to increase strength, making it difficult to produce steel that has both excellent hydrogen embrittlement resistance and high strength characteristics.

또한, 잠수함 등 군사용 함정과 같이 철강소재가 다량 사용된 구조체의 경우에는 함체와 지구 자기장과의 상호작용으로 발생된 자기장의 변화를 탐지하는 방법으로 상대방의 위치를 추적할 수 있는데, 이러한 구조체를 제작할 때 변형 후에도 비자성을 유지할 수 있는 오스테나이트계 강재로 제작하게 되면 피탐의 확률을 극히 낮출 수 있다. 기존의 탄소강의 경우에는 주기적으로 자성을 제거하여 주는 탈자라는 과정을 거치게 되는데, 이러한 시간만큼 함정의 운용시간이 줄어들게 되며 경제적인 손실도 발생한다는 점에서, 비자성 특성이 우수한 강재에 대한 요구가 증가하고 있다. Also, in the case of structures that use a large amount of steel materials, such as military vessels such as submarines, the location of the other party can be tracked by detecting changes in the magnetic field caused by the interaction between the hull and the Earth's magnetic field. If such structures are made of austenitic steel that can maintain non-magnetism even after deformation, the probability of detection can be greatly reduced. In the case of conventional carbon steel, a process called demagnetization is performed to periodically remove magnetism, and this reduces the operating time of the vessel and also causes economic losses. Therefore, the demand for steel with excellent non-magnetic properties is increasing.

본 발명의 일측면은, 고강도 특성 및 우수한 충격인성 및 내수소취성을 가지고, 변형후에도 투자율이 우수한 오스테나이트계 강재 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.One aspect of the present invention is to provide an austenitic steel having high strength characteristics, excellent impact toughness and hydrogen embrittlement resistance, and excellent permeability even after deformation, and a method for manufacturing the same.

본 발명의 과제는 상술한 내용으로 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 명세서의 전반적인 내용으로부터 본 발명의 추가적인 과제를 이해하는데 아무런 어려움이 없을 것이다.The tasks of the present invention are not limited to the above-described contents. Those with ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs will have no difficulty in understanding additional tasks of the present invention from the overall contents of this specification.

본 발명의 일 측면에 의한 강재는 중량%로, C: 0.050%~1.7%, Mn: 15~40%, Cr: 3.0% 이하, V: 1.0~3.0%, N: 1.000% 이하(0% 제외), Mo: 3.5% 이하 및 Nb: 1.0% 이하를 포함하고, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물로 이루어지며, 미세조직은 그 주조직이 오스테나이트이고, 상기 오스테나이트의 입계에 형성된 입계 탄화물의 면적분율이 5.0면적% 이하이며, 직경 50nm 이하의 VC, VCN 중 적어도 1종 이상의 미세 석출물을 100개/mm2 이상의 단위면적당 개수로 포함할 수 있다. According to one aspect of the present invention, a steel material contains, in wt%, C: 0.050% to 1.7%, Mn: 15 to 40%, Cr: 3.0% or less, V: 1.0 to 3.0%, N: 1.000% or less (excluding 0%), Mo: 3.5% or less, and Nb: 1.0% or less, with the remainder being iron (Fe) and unavoidable impurities, and a microstructure whose main structure is austenite, an area fraction of grain boundary carbides formed at grain boundaries of the austenite is 5.0 area% or less, and may include at least one or more kinds of fine precipitates of VC and VCN having a diameter of 50 nm or less in a number per unit area of 100/ mm2 or more.

상술한 강재는 Ti: 1.0% 이하, Al: 5.0% 이하 및 Si: 5.0% 이하 중 적어도 1종 이상을 추가적으로 포함할 수 있다.The above-described steel may additionally contain at least one of Ti: 1.0% or less, Al: 5.0% or less, and Si: 5.0% or less.

상술한 강재는 하기 식 1을 만족할 수 있다.The steel material described above can satisfy the following equation 1.

[식 1] 23.6[C]+[Mn] ≥ 28, 33.5[C]-[Mn] ≤ 23 [Equation 1] 23.6[C]+[Mn] ≥ 28, 33.5[C]-[Mn] ≤ 23

(상기 식 1에서 [C] 및 [Mn]은 각각 강재에 포함된 C 및 Mn의 중량%를 의미한다.) (In the above formula 1, [C] and [Mn] represent the weight% of C and Mn contained in the steel, respectively.)

상술한 입계 탄화물은 Cr, Mo 및 Nb 탄화물 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.The above-described grain boundary carbide may include at least one of Cr, Mo and Nb carbides.

상술한 오스테나이트의 면적분율은 95면적% 이상일 수 있다.The area fraction of the austenite described above can be 95 area% or more.

상술한 강재의 상온 항복강도는 550MPa 이상일 수 있으며, -84℃에서의 샤르피 충격에너지 값이 27J 이상일 수 있고. 상온에서 20%의 냉간 소성 변형을 진행한 후의 투자율이 1.2 이하일 수 있다. The room temperature yield strength of the above-mentioned steel may be 550 MPa or more, the Charpy impact energy value at -84°C may be 27 J or more, and the investment rate after 20% cold plastic deformation at room temperature may be 1.2 or less.

또한, 상술한 강재는 상온에서 냉간 소성 변형 시 변형율이 최소 2% 이상일 때 투자율이 1.1 이하일 수 있으며, 하기 식 2로 정의되는 수소유기균열(HIC) 시험 시의 크랙 길이 비(CLR)가 10% 이하일 수 있다.In addition, the steel described above may have an investment ratio of 1.1 or less when the strain is at least 2% during cold plastic deformation at room temperature, and a crack length ratio (CLR) in a hydrogen-induced cracking (HIC) test defined by Equation 2 below may be 10% or less.

[식 2][Formula 2]

CLR(Crack Length Ratio, %) = ∑(a/W) * 100CLR(Crack Length Ratio, %) = ∑(a/W) * 100

(상기 식 2의 a는 단일 균열의 길이(㎛)를 의미하며, w는 시편의 폭(㎛)을 의미한다.)(In the above equation 2, a represents the length of a single crack (㎛), and w represents the width of the specimen (㎛).)

또한, 상술한 강재는 3.0kJ/mm의 입열량으로 잠호용접을 실시한 후, 용접 열영향부에서의 입계 탄화물의 면적분율이 5.0면적% 이하일 수 있다. In addition, the steel described above may have an area fraction of grain boundary carbides in the weld heat affected zone of 5.0 area% or less after submerged welding with a heat input of 3.0 kJ/mm.

본 발명의 다른 일 측면에 의한 강재의 제조방법은 중량%로, C: 0.050%~1.7%, Mn: 15~40%, Cr: 3.0% 이하, V: 1.0~3.0%, N: 1.000% 이하(0% 제외), Mo: 3.5% 이하 및 Nb: 1.0% 이하를 포함하고, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브를 가열하는 단계; 상기 슬라브를 마무리 열간압연하여 열연강판을 얻는 단계; 상기 열연강판을 용체화 처리한 후 상온으로 냉각하는 단계; 및 상기 열연강판을 시효처리하는 단계;를 포함할 수 있다.A method for manufacturing steel according to another aspect of the present invention may include the steps of: heating a slab comprising, in wt%, C: 0.050% to 1.7%, Mn: 15 to 40%, Cr: 3.0% or less, V: 1.0 to 3.0%, N: 1.000% or less (excluding 0%), Mo: 3.5% or less, and Nb: 1.0% or less, with the remainder being iron (Fe) and unavoidable impurities; subjecting the slab to a finish hot rolling process to obtain a hot-rolled steel sheet; subjecting the hot-rolled steel sheet to a solution treatment and then cooling it to room temperature; and subjecting the hot-rolled steel sheet to an aging treatment.

상술한 슬라브는 Ti: 1.0% 이하, Al: 5.0% 이하 및 Si: 5.0% 이하 중 적어도 1종 이상을 추가적으로 포함할 수 있으며, 하기 식 1을 만족할 수 있다.The above-described slab may additionally include at least one of Ti: 1.0% or less, Al: 5.0% or less, and Si: 5.0% or less, and may satisfy the following equation 1.

[식 1] 23.6[C]+[Mn] ≥ 28, 33.5[C]-[Mn] ≤ 23[Equation 1] 23.6[C]+[Mn] ≥ 28, 33.5[C]-[Mn] ≤ 23

(상기 식 1에서 [C] 및 [Mn]은 각각 강재에 포함된 C 및 Mn의 중량%를 의미한다.)(In the above formula 1, [C] and [Mn] represent the weight% of C and Mn contained in the steel, respectively.)

마지막으로, 상술한 가열은 1000℃ 이상 1300℃ 이하에서 행해질 수 있고, 상술한 마무리 열간압연은 700℃ 이상 1050℃ 이하에서 행해질 수 있으며, 상술한 용체화 처리는 900℃ 이상 1200℃ 이하에서 30분 이상 2시간 이하동안 행해질 수 있고, 상술한 시효처리는 500℃ 이상 850℃ 이하에서 30분 이상 5시간 이하동안 행해질 수 있다.Finally, the above-described heating can be performed at 1000℃ or more and 1300℃ or less, the above-described finishing hot rolling can be performed at 700℃ or more and 1050℃ or less, the above-described solution treatment can be performed at 900℃ or more and 1200℃ or less for 30 minutes or more and 2 hours or less, and the above-described aging treatment can be performed at 500℃ or more and 850℃ or less for 30 minutes or more and 5 hours or less.

본 발명은 고강도 특성, 그리고 우수한 충격인성, 내수소취성 및 비자성 특성이 요구되는 구조체에서 사용 가능한 강재를 제공할 수 있다.The present invention can provide a steel that can be used in a structure requiring high strength characteristics, excellent impact toughness, hydrogen embrittlement resistance, and non-magnetic characteristics.

본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않고, 본 발명의 구체적인 실시 태양을 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.The various advantageous and beneficial advantages and effects of the present invention are not limited to the above-described contents, and will be more easily understood in the process of explaining specific embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 측면에 따른 탄소와 망간의 범위를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 일 측면에 따른 강재인 실시예 1의 투과전자현미경 사진이다.
Figure 1 is a graph showing the range of carbon and manganese according to one aspect of the present invention.
FIG. 2 is a transmission electron microscope photograph of Example 1, a steel material according to one aspect of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. However, the embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below.

본 명세서에서, "포함"이라는 용어는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 나타내도록 사용된다.In this specification, the term "including" is used to indicate that other components may be included, rather than excluding other components, unless specifically stated to the contrary.

또한, 본 발명의 명세서에서 특별히 달리 규정하지 아니하는 한, % 단위는 중량%를 의미한다.Additionally, unless otherwise specifically provided in the specification of the present invention, the % unit means weight %.

종래, 망간이 고함량으로 첨가된 오스테나이트계 강재에는 내식성 및 강도를 향상시키기 위해 크롬이 높은 함량으로 첨가되었으며, 상술한 크롬과 유사한 역할을 하는 몰리브덴 및 니오븀 역시 강재의 강도 향상을 위해 첨가되는 경향이 있었다.In the past, austenitic steels with high manganese content were added with high chromium content to improve corrosion resistance and strength, and molybdenum and niobium, which play a similar role to the aforementioned chromium, also tended to be added to improve the strength of the steel.

그러나, 이경우 크롬, 몰리브덴 또는 니오븀이 탄소와 결합하여 오스테나이트 입계에 탄화물을 형성함에 따라, 강재의 충격인성을 우수하게 확보하기 어려운 문제가 있었다. However, in this case, there was a problem in securing excellent impact toughness of the steel because chromium, molybdenum or niobium combined with carbon to form carbides at the austenite grain boundaries.

이에, 본 발명의 발명자들은 강재에 첨가되는 크롬, 몰리브덴 또는 니오븀의 함량을 줄이고 바나듐을 고농도로 첨가하는 경우, 상술한 문제를 해결할 수 있음과 동시에, 바나듐 유래 미세 석출물로써 강재의 강도를 향상시킬 수 있음을 알았다. Accordingly, the inventors of the present invention found that when the content of chromium, molybdenum or niobium added to the steel is reduced and vanadium is added at a high concentration, the above-mentioned problem can be solved, and at the same time, the strength of the steel can be improved by the vanadium-derived fine precipitate.

이러한 견지에서, 본 발명의 한 가지 실시예에 의한 강재는 중량%로, C: 0.050%~1.7%, Mn: 15~40%, Cr: 3.0% 이하, V: 1.0~3.0%, N: 1.000% 이하(0% 제외), Mo: 3.5% 이하 및 Nb: 1.0% 이하를 포함하고, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물로 이루어질 수 있다. From this point of view, a steel according to one embodiment of the present invention may include, in wt%, C: 0.050% to 1.7%, Mn: 15% to 40%, Cr: 3.0% or less, V: 1.0% to 3.0%, N: 1.000% or less (excluding 0%), Mo: 3.5% or less, and Nb: 1.0% or less, with the remainder being iron (Fe) and unavoidable impurities.

이하, 각 구성에 대해 상세히 설명한다. Below, each component is described in detail.

C: 0.050%~1.7%C: 0.050%~1.7%

C는 오스테나이트를 안정화시키고 강도를 증가시키는 원소이며, 특히 냉각과정 혹은 가공에 의한 오스테나이트에서 입실런 혹은 알파 마르텐사이트로의 변태점인 Ms 및 Md를 낮추는 역할을 한다. 따라서, C가 불충분하게 첨가될 경우에는 오스테나이트의 안정도가 부족하여 극저온에서 안정한 오스테나이트를 얻을 수 없으며 또한 외부 응력에 의해 쉽게 입실런 혹은 알파 마르텐사이트로 가공유기변태를 일으켜 인성을 감소시키며 또한 강재의 강도도 감소시킬 수 있다. 그러므로, 본 발명은 상기 C의 하한을 0.050%로 할 수 있다. 다른 일 실시예로, 본 발명은 C를 0.070% 이상 포함할 수 있으며, 또다른 일 실시예로, 0.10% 이상 포함할 수 있다. 반대로 C의 함량이 과다할 경우에는 탄화물 석출로 인해 인성이 급격히 열화되며 강도의 지나친 증가로 가공성이 나빠질 수 있으므로, 본 발명은 C를 1.7% 이하로 포함할 수 있다. 다른 일 실시예로, 본 발명은 C의 상한을 1.5% 이하로 할 수 있으며, 또다른 일 실시예로, 1.3%로 할 수 있다.C is an element that stabilizes austenite and increases strength, and in particular, it plays a role in lowering Ms and Md, which are transformation points from austenite to epsilon or alpha martensite during the cooling process or working. Therefore, if C is added insufficiently, the stability of austenite is insufficient, making it impossible to obtain stable austenite at extremely low temperatures, and also easily causing working-induced transformation into epsilon or alpha martensite by external stress, thereby reducing the toughness and also reducing the strength of the steel. Therefore, the lower limit of C in the present invention may be 0.050%. In another embodiment, the present invention may include C in an amount of 0.070% or more, and in another embodiment, it may include C in an amount of 0.10% or more. On the other hand, if the content of C is excessive, the toughness may rapidly deteriorate due to carbide precipitation, and the workability may deteriorate due to an excessive increase in strength, so the present invention may include C in an amount of 1.7% or less. In another embodiment, the present invention can set the upper limit of C to 1.5% or less, and in another embodiment, to 1.3%.

Mn: 15~40%Mn: 15~40%

Mn은 오스테나이트를 안정화시키는데 중요한 역할을 하는 원소이다. 본 강재의 일 실시예에서는 오스테나이트를 안정화시키기 위해 15% 이상의 Mn이 포함되는 것이 바람직하다. Mn 함량이 이에 미치지 못하는 경우, 준안정상인 입실런 마르텐사이트가 형성되어 초저온에서의 가공유기변태에 의해 쉽게 알파 마르텐사이트로 변태하므로, 고인성을 확보할 수 없을 수 있다. 입실런 마르텐사이트의 형성을 억제하기 위하여 C 함량을 증가시켜 오스테나이트의 안정화를 도모하는 방안이 있으나, 이 경우 오히려 다량의 탄화물이 석출되어 물성, 보다 자세하게는 인성이 급격히 열화될 수 있다. 따라서, Mn의 함량은 15% 이상이 바람직하다. 다른 일 실시예로 Mn 함량은 18% 이상일 수 있으며, 또다른 일 실시예로, Mn 함량은 20% 이상일 수 있다. Mn is an element that plays an important role in stabilizing austenite. In one embodiment of the present steel, it is preferable that 15% or more of Mn is included to stabilize austenite. If the Mn content is lower than this, epsilon martensite, which is a metastable phase, is formed and easily transformed into alpha martensite by processing-induced transformation at ultra-low temperatures, so that high toughness may not be secured. There is a method of increasing the C content to stabilize austenite in order to suppress the formation of epsilon martensite, but in this case, a large amount of carbides may be precipitated, which may rapidly deteriorate the physical properties, more specifically, the toughness. Therefore, the Mn content is preferably 15% or more. In another embodiment, the Mn content may be 18% or more, and in another embodiment, the Mn content may be 20% or more.

Mn 함량이 과다한 경우, 강재의 부식속도를 저하시킬 수 있을 뿐만 아니라 경제성 측면에서 바람직하지 않다. 따라서, 본 발명의 일 측면에 의한 강재에 포함되는 Mn 함량은 40% 이하일 수 있다. 다른 실시예로, Mn 함량은 35% 이하일 수 있으며, 또다른 일 예시로, 30% 이하일 수 있다. If the Mn content is excessive, it may not only reduce the corrosion rate of the steel, but is also undesirable from an economical perspective. Therefore, the Mn content included in the steel according to one aspect of the present invention may be 40% or less. In another embodiment, the Mn content may be 35% or less, and in another example, it may be 30% or less.

Cr: 3.0% 이하Cr: 3.0% or less

Cr은 오스테나이트 안정화 원소로, 적정한 첨가량의 범위까지는 강재의 강도를 증가시키거나 내식성 향상에 기여할 수 있으나, Cr은 상술한 바와 같이, 탄화물 형성 원소이며, 강재에 과도하게 첨가되는 경우 오스테나이트 입계에 탄화물을 형성하여 강재의 저온 충격인성을 감소시킬 수 있다. 또한, Cr의 첨가량이 일정 수준을 초과하는 경우 용접 열영향부(HAZ, heat-affected zone)에서 과도한 탄화물이 석출되어 초저온 인성이 열위해질 수 있다. 따라서, 본 발명은 Cr의 상한은 3.0%로 할 수 있다. 다른 일 실시예로, Cr 함량의 상한은 2.8%일 수 있으며, 또다른 일 실시예로, Cr 함량의 상한은 2.5%일 수 있다.Cr is an austenite stabilizing element, and can increase the strength of steel or contribute to improving corrosion resistance within an appropriate addition amount. However, as described above, Cr is a carbide forming element, and if it is excessively added to steel, it can form carbides at austenite grain boundaries, thereby reducing the low-temperature impact toughness of the steel. In addition, if the addition amount of Cr exceeds a certain level, excessive carbides may be precipitated in the heat-affected zone (HAZ) of the weld, which may deteriorate the ultra-low-temperature toughness. Therefore, the upper limit of Cr in the present invention may be 3.0%. In another embodiment, the upper limit of the Cr content may be 2.8%, and in yet another embodiment, the upper limit of the Cr content may be 2.5%.

V: 1.0~3.0%V: 1.0~3.0%

V는 C와 결합하여 VC 석출물 및 VCN 석출물 중 적어도 하나 이상의 석출물을 형성하는 원소로서, 오스테나이트 조직의 결정립 성장을 억제하고, 재결정을 지연시켜 강도 향상에 기여하는 원소이다. 특히, 일정 분율 이상의 미세한 VC 석출물 및 VCN 석출물 중 적어도 하나 이상의 석출물이 형성되는 경우 강재의 강도 향상에 보다 효과적으로 기여할 수 있다. 본 발명은 상술한 효과를 달성하기 위한 목적에서 V의 함량의 하한을 1.0%로 할 수 있다. 다른 일 실시예로, 본 발명은 V를 1.1% 이상 포함할 수 있고, 또다른 일 실시예로, 1.2% 이상 포함할 수 있다. V is an element that forms at least one of VC precipitates and VCN precipitates by combining with C, and is an element that suppresses grain growth of austenite structure and delays recrystallization, thereby contributing to strength improvement. In particular, when at least one of fine VC precipitates and VCN precipitates exceeding a certain fraction is formed, it can more effectively contribute to strength improvement of steel. In the present invention, the lower limit of the V content can be set to 1.0% for the purpose of achieving the above-described effect. In another embodiment, the present invention can include V at 1.1% or more, and in another embodiment, it can include V at 1.2% or more.

반면, V의 함량이 과다하게 첨가되는 경우, 제강공정에서 형성된 조대한 탄화물을 재가열 과정에서 완전 고용시키는 것이 실질적으로 불가능하며, 후속 공정에서도 조대한 탄화물이 잔존하게 되는 바, 물성을 열화시킬 수 있다. 또한, V는 고가의 원소로서 과량 첨가 시 경제적 측면에서 바람직하지 않을 수 있다. 따라서, 본 발명은 V 함량의 상한을 3.0%로 할 수 있으며, 다른 일 실시예로 V 함량의 상한은 2.8% 일 수 있다.On the other hand, if the content of V is excessively added, it is practically impossible to completely dissolve the coarse carbide formed in the steelmaking process during the reheating process, and the coarse carbide remains in the subsequent process, which may deteriorate the physical properties. In addition, since V is an expensive element, it may not be economically desirable when added in excessive amounts. Therefore, the upper limit of the V content in the present invention may be 3.0%, and in another embodiment, the upper limit of the V content may be 2.8%.

N: 1.000% 이하(0% 제외)N: 1.000% or less (excluding 0%)

N는 탄소와 더불어 오스테나이트를 안정화시켜 인성을 향상시키는 원소이며, 특히 탄소와 같이 고용 강화를 통해 강도를 향상시키는데 매우 유리한 원소이다. 특히, 효과적으로 적층결함에너지를 높여 슬립을 조장하는 원소로 잘 알려져 있다. N is an element that stabilizes austenite along with carbon and improves toughness, and is particularly advantageous in improving strength through solid solution strengthening, like carbon. In particular, it is well known as an element that effectively increases stacking fault energy and promotes slip.

다만, 1.000%를 초과하여 첨가되는 경우 조대한 질화물이 형성되어 강재의 표면품질 및 물성을 열화시키는 문제점이 있으므로, 상한은 1.000%로 제한하는 것이 바람직하다. 바람직한 질소(N) 함량의 상한은 0.5000%일 수 있으며, 보다 바람직한 질소(N) 함량의 상한은 0.2000%일 수 있다. 바람직한 질소(N) 함량의 하한은 0.005000%일 수 있으며, 보다 바람직한 질소(N) 함량의 하한은 0.007000%일 수 있다.However, since there is a problem that coarse nitrides are formed when added in excess of 1.000%, which deteriorates the surface quality and physical properties of the steel, it is preferable that the upper limit is limited to 1.000%. The upper limit of the preferable nitrogen (N) content may be 0.5000%, and the upper limit of the more preferable nitrogen (N) content may be 0.2000%. The lower limit of the preferable nitrogen (N) content may be 0.005000%, and the lower limit of the more preferable nitrogen (N) content may be 0.007000%.

Mo: 3.5% 이하Mo: 3.5% or less

Mo는 기지에 고용되어 강도를 증가시키는 원소이다. 다만, Cr과 유사하게, Mo가 강재에 과다하게 첨가되는 경우, 오스테나이트 입계에 탄화물을 형성하여 강재의 저온 충격인성을 감소시킬 수 있다. 또한, Mo의 첨가량이 일정 수준을 초과하는 경우 용접 열영향부(HAZ, heat-affected zone)에서 과도한 입계 탄화물이 석출되어 초저온 인성이 열위해질 수 있으므로, 본 발명은 Mo를 3.5% 이하로 포함할 수 있다. 다른 일 실시예로, 본 발명은 Mo의 상한을 3.4%로 할 수 있고, 또 다른 일 실시예로 3.2%로 할 수 있다.Mo is an element that is employed in a matrix to increase strength. However, similar to Cr, if Mo is excessively added to steel, it may form carbides at austenite grain boundaries, thereby reducing the low-temperature impact toughness of the steel. In addition, if the amount of Mo added exceeds a certain level, excessive grain boundary carbides may be precipitated in the heat-affected zone (HAZ) of the weld, thereby deteriorating the ultra-low-temperature toughness. Therefore, the present invention may include Mo at 3.5% or less. In another embodiment, the present invention may set the upper limit of Mo to 3.4%, and in another embodiment, it may set it to 3.2%.

Nb: 1.0% 이하Nb: 1.0% or less

Nb는 C와 결합하여 NbC 석출물을 형성하는 원소로서, 오스테나이트 조직의 결정립 성장을 억제하고 재결정 온도를 상승시켜 강재의 제조과정에서 미재결정역 압연량을 증대시켜 강도 향상에 기여하는 원소이다. 또한, 상기 Nb가 전혀 첨가되지 않는 경우에도 본 발명의 목적 달성에는 문제가 없으나, 일정 분율 이상의 미세한 NbC 석출물이 형성되는 경우 강재의 강도 향상에 보다 효과적으로 기여할 수 있는 바, 본 발명은 석출물 형성에 의한 석출강화 현상을 고려하여 Nb 함량의 바람직한 하한을 0.010%로 제한할 수 있다. Nb is an element that forms NbC precipitates by combining with C, and it is an element that suppresses grain growth of austenite structure, raises the recrystallization temperature, increases the amount of non-recrystallized rolling in the steel manufacturing process, and contributes to improving the strength. In addition, even if Nb is not added at all, there is no problem in achieving the purpose of the present invention, but if a certain fraction or more of fine NbC precipitates are formed, it can contribute more effectively to improving the strength of the steel. Therefore, the present invention may limit the preferable lower limit of the Nb content to 0.010% in consideration of the precipitation strengthening phenomenon due to the formation of precipitates.

Nb의 함량이 과다하게 첨가되는 경우, 제강공정에서 형성된 조대한 탄화물이 연속주조 공정에서 외력에 취약하게 작용하여 크랙을 유발할 수 있어 주편 품질을 열화시킬 수 있다. 또한, Nb가 다량 첨가되면 용접열영향부에서 다량의 탄화물이 조대하게 석출되어 충격인성이 하락할 수 있어 바람직하지 않다. 따라서, 본 발명은 Nb 함량의 상한을 1.0%로 제한할 수 있으며, 바람직한 Nb 함량의 상한은 0.10% 일 수 있다.If the content of Nb is excessively added, coarse carbides formed in the steelmaking process may act vulnerablely to external force in the continuous casting process, causing cracks, which may deteriorate the quality of the cast steel. In addition, if a large amount of Nb is added, a large amount of coarse carbides may be precipitated in the weld heat affected zone, which may lower the impact toughness, which is not desirable. Therefore, the upper limit of the Nb content of the present invention may be limited to 1.0%, and the preferred upper limit of the Nb content may be 0.10%.

한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 강재는 Ti: 1.0% 이하, Al: 5.0% 이하 및 Si: 5.0% 이하 중 적어도 1종 이상을 추가적으로 포함할 수 있다. Meanwhile, the steel according to one embodiment of the present invention may additionally include at least one of Ti: 1.0% or less, Al: 5.0% or less, and Si: 5.0% or less.

Ti: 1.0% 이하Ti: 1.0% or less

Ti는 탄질화물을 형성하여 오스테나이트 결정립 성장을 억제하는 원소로서 강도를 증가시키는데 도움을 줄 수 있다. Ti가 전혀 포함되지 않는 경우에도 본 발명의 목적 달성에는 어떠한 영향이 없으므로, 본 발명은 상술한 Ti의 함량의 하한을 0%로 할 수 있다. 반면, Ti가 과다하게 첨가되는 경우, 해당 Ti가 정출 또는 조대화되어 주편의 품질을 열위하게 할 수 있으므로, 본 발명은 Ti를 1.0% 이하로 포함할 수 있다. 다른 일 실시예로, 본 발명은 상술한 Ti를 0.0050% 내지 0.90% 포함할 수 있고, 또 다른 일 실시예로 0.010% 내지 0.80%로 포함할 수 있다. Ti is an element that suppresses austenite grain growth by forming carbonitride, and can help increase strength. Even if Ti is not included at all, it does not have any effect on achieving the purpose of the present invention, so the lower limit of the content of Ti described above can be 0%. On the other hand, if Ti is excessively added, the Ti may be crystallized or coarsened, thereby deteriorating the quality of the cast steel, so the present invention can include Ti at 1.0% or less. In another embodiment, the present invention can include Ti described above at 0.0050% to 0.90%, and in another embodiment, it can include Ti described above at 0.010% to 0.80%.

Al: 5.0% 이하Al: 5.0% or less

Al은 기지에 고용되어 강재의 강도를 증가시키고 적층결함에너지를 증가시켜 변형모드를 제어하는 강도를 증가시킬 수 있고, 그 결과 변형모드를 슬립화할 수 있다. 이러한 Al은 상술한 효과를 얻기 위해 본 발명의 강재에 포함될 수 있으나, Al이 전혀 포함되지 않는 경우에도 본 발명의 목적 달성에는 어떠한 영향이 없으므로, 본 발명은 상술한 Al의 함량의 하한을 0%로 할 수 있다. 반면, Al가 과다하게 첨가되는 경우, 조대한 AlN이 정출 또는 석출하여 주편 품질이 열위해지는 문제가 생길 수 있으므로, 본 발명은 Al를 5.0% 이하로 포함할 수 있다. 다른 일 실시예로, 본 발명은 상술한 Al를 0.010% 내지 4.5% 포함할 수 있고, 또 다른 일 실시예로 0.020% 내지 4.0%로 포함할 수 있다.Al can be employed in a matrix to increase the strength of the steel and increase the stacking fault energy to increase the strength that controls the deformation mode, and as a result, can slip the deformation mode. Such Al can be included in the steel of the present invention to obtain the above-described effect, but even if Al is not included at all, there is no effect on achieving the purpose of the present invention, and therefore the lower limit of the content of Al described above can be 0%. On the other hand, when Al is added excessively, there may be a problem that coarse AlN is crystallized or precipitated, deteriorating the quality of the cast steel, and therefore the present invention can include Al to be 5.0% or less. In another embodiment, the present invention can include the above-described Al to be 0.010% to 4.5%, and in still another embodiment, it can include the above-described Al to be 0.020% to 4.0%.

Si: 5.0% 이하Si: 5.0% or less

Si는 용강의 주조성을 향상시키고 특히, 오스테나이트 강재에 첨가되는 경우 강재 내부에 고용되어 강도를 효과적으로 증가시키는 원소이다. 또한 강재 내 탄소의 활동도에 영향을 주어 탄화물 형성을 효과적으로 억제하여 인성을 증가시키는 원소이다. 다만, 5.0%를 초과하여 첨가되는 경우 적층결함에너지를 감소시켜 쌍정발생을 조장하게 되며 고강도화에 따른 인성 저하가 발생할 수 있는 문제점이 있으므로, 상한은 5.0%로 제한하는 것이 바람직하다. 다른 일 예시로, Si 함량의 상한은 3.0%일 수 있으며, 또다른 일 예시로, Si 함량의 상한은 2.5%일 수 있다. 또한, 다른 일 예시에 의한 Si 함량의 하한은 0.10%일 수 있으며, 또다른 일 예시로, 0.30%일 수 있다.Si is an element that improves the castability of molten steel and, especially, when added to austenitic steel, effectively increases the strength by being dissolved in the steel. In addition, it is an element that affects the activity of carbon in the steel, effectively suppresses the formation of carbides, and increases toughness. However, when added in excess of 5.0%, it reduces the stacking fault energy, promotes twinning, and there is a problem that the toughness may be lowered due to high strength, so it is desirable to limit the upper limit to 5.0%. As another example, the upper limit of the Si content may be 3.0%, and as another example, the upper limit of the Si content may be 2.5%. In addition, the lower limit of the Si content according to another example may be 0.10%, and as another example, 0.30%.

또한, 본 발명의 다른 일 측면에 의하면 본 발명의 강재는 탄소(C)와 망간(Mn)에 관한 관계식인 하기 식 1을 만족할 수 있다. In addition, according to another aspect of the present invention, the steel of the present invention can satisfy the following equation 1, which is a relationship between carbon (C) and manganese (Mn).

[식 1] 23.6[C]+[Mn] ≥ 28, 33.5[C]-[Mn] ≤ 23[Equation 1] 23.6[C]+[Mn] ≥ 28, 33.5[C]-[Mn] ≤ 23

(상기 식 1에서 [C] 및 [Mn]은 각각 강재에 포함된 C 및 Mn의 중량%를 의미한다.)(In the above formula 1, [C] and [Mn] represent the weight% of C and Mn contained in the steel, respectively.)

본 발명은 탄화물 형성과 관련하여 C와 Mn 함량 사이의 상대적인 거동에 대해 심도 있는 연구를 수행하였으며, 그 결과 도 1에 도시된 바와 같이 C 및 Mn의 상대적인 함량 관계를 결정하는 것이 오스테나이트의 안정화를 효과적으로 도모하면서도 탄화물 석출량을 효과적으로 제어하는 데 중요한 요소임을 알게 되었다. The present invention has conducted an in-depth study on the relative behavior between C and Mn contents with respect to carbide formation, and as a result, it has been found that determining the relative content relationship between C and Mn, as shown in Fig. 1, is an important factor in effectively promoting austenite stabilization while also effectively controlling the amount of carbide precipitation.

오스테나이트의 안정화를 도모하기 위해서는 다른 성분이 본 발명에서 규정하는 범위를 충족한다는 전제하에 23.6[C]+[Mn]의 값을 28이상으로 제어하는 것이 바람직하다. 23.6[C]+[Mn]의 값이 28 미만일 경우, 오스테나이트의 안정도가 감소하여 변형에 의해 가공유기변태를 일으키며, 그에 따라 강재의 충격인성이 저하될 수 있다. 또한 가공유기변태가 발생하면 비자성을 띄는 오스테나이트 외에 BCC 구조의 알파 프라임 마르텐사이트가 형성되어 투자율이 증가하게 되므로 강재의 비자성 특성이 안좋아질 수 있다. In order to promote stabilization of austenite, it is preferable to control the value of 23.6[C]+[Mn] to 28 or more, provided that other components satisfy the range specified in the present invention. When the value of 23.6[C]+[Mn] is less than 28, the stability of austenite decreases, causing a working-induced transformation due to deformation, which may lower the impact toughness of the steel. In addition, when a working-induced transformation occurs, in addition to non-magnetic austenite, alpha prime martensite with a BCC structure is formed, which increases the permeability, so the non-magnetic properties of the steel may deteriorate.

또한, 본 발명의 일 실시예는 33.5[C]-[Mn]의 값을 23 이하로 할 수 있다. 이는 탄소 함량 과다에 의한 탄화물 형성으로 물성이 열위해지는 것을 방지하기 위함이다. 다른 일 실시예로, 상기 33.5[C]-[Mn]의 값은 20 이하일 수 있고, 또다른 일 실시예로, 18 이하일 수 있다. In addition, in one embodiment of the present invention, the value of 33.5[C]-[Mn] may be 23 or less. This is to prevent deterioration of physical properties due to the formation of carbides caused by excessive carbon content. In another embodiment, the value of 33.5[C]-[Mn] may be 20 or less, and in another embodiment, it may be 18 or less.

본 발명의 일 측면에 따른 강재는 전술한 성분 이외에 나머지 Fe 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다. 다만, 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 전면적으로 배제할 수는 없다. 이들 불순물은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 본 명세서에서 특별히 언급하지는 않는다. 더불어, 전술한 성분 이외에 유효한 성분의 추가적인 첨가가 전면적으로 배제되는 것은 아니다.The steel according to one aspect of the present invention may contain the remaining Fe and other unavoidable impurities in addition to the aforementioned components. However, since unintended impurities may inevitably be mixed in from raw materials or the surrounding environment during a normal manufacturing process, they cannot be completely excluded. Since these impurities are known to anyone with ordinary knowledge in the art, not all of the contents are specifically mentioned in this specification. In addition, additional addition of effective components other than the aforementioned components is not completely excluded.

본 발명의 일 예시에 의한 강재의 미세조직은 그 주조직이 오스테나이트일 수 있다.According to an example of the present invention, the microstructure of the steel may have a main structure of austenite.

이는 본 발명의 일 측면에 따른 강재가 목적하는 물성을 확보하기 위함이다. 일 실시예에 의하면, 상기 오스테나이트의 면적분율은 95면적% 이상일 수 있다. 다른 일 실시예로, 상기 오스테나이트 면적분율은 97면적% 이상일 수 있다. 특히, 바람직하게는 비자성을 확보하기 위한 목적에서 상기 오스테나이트 면적분율은 100면적%일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명에서 오스테나이트의 면적분율 측정방법은 특별히 국한되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 미세조직 및 탄화물 측정을 위해 통상적으로 이용하는 측정방법을 통해 쉽게 확인될 수 있다.This is to secure the desired properties of the steel according to one aspect of the present invention. According to one embodiment, the area fraction of the austenite may be 95 area% or more. In another embodiment, the area fraction of the austenite may be 97 area% or more. In particular, preferably, for the purpose of securing non-magnetism, the area fraction of the austenite may be 100 area%, but is not necessarily limited thereto. The method for measuring the area fraction of the austenite in the present invention is not particularly limited, and can be easily confirmed through a measuring method commonly used by a person skilled in the art to which the present invention belongs for measuring microstructure and carbide.

본 발명의 일 예시에 의한 강재의 경우, 상기 오스테나이트의 입계에 형성된 입계 탄화물의 면적분율이 5.0면적% 이하일 수 있다. 이때, 비제한적인 일 예시로, 상기 입계 탄화물의 면적분율 측정 시 기준이 되는 면적은 측정 영역 전체일 수 있다.In the case of a steel according to an example of the present invention, the area fraction of grain boundary carbide formed at the grain boundary of the austenite may be 5.0 area% or less. In this case, as a non-limiting example, the area that serves as a reference when measuring the area fraction of the grain boundary carbide may be the entire measurement area.

즉, 본 발명의 일 예시는 강재에 포함되는 Cr, Mo 및 Nb의 함량을 저감함으로써, 오스테나이트 입계에 생성되는 탄화물을 줄여 저온 충격인성 및 용접 열영향부에서의 초저온 인성이 저하되는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 상술한 오스테나이트 입계에 생성되는 탄화물은 Cr, Mo 및 Nb 탄화물 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있으며, 상기 입계 탄화물의 면적분율은 5.0면적% 이하일 수 있다. 다른 일 실시예로, 상기 입계 탄화물의 면적분율은 4.8면적% 이하일 수 있고, 또다른 일 실시예로, 4.5면적% 이하일 수 있다. 또한, 비제한적인 일 실시예에 의하면, 상술한 오스테나이트 입계에 생성되는 탄화물은 주사전자현미경 또는 광학 현미경을 이용하여 측정될 수 있고, 이를 고려할 때, 상기 입계 탄화물의 관측가능한 원상당직경의 최소값은 100nm일 수 있다. 상기 원상당직경이란 표면에 노출된 상기 입계 탄화물과 동일한 면적을 가지는 가상의 원을 설정하였을 때, 그 가상의 원의 직경을 의미할 수 있다. That is, one example of the present invention can suppress the deterioration of low-temperature impact toughness and ultra-low-temperature toughness in the weld heat-affected zone by reducing the contents of Cr, Mo, and Nb included in the steel, thereby reducing the carbides formed at the austenite grain boundaries. Therefore, the carbides formed at the austenite grain boundaries described above may include at least one of Cr, Mo, and Nb carbides, and the area fraction of the grain boundary carbides may be 5.0 area% or less. In another embodiment, the area fraction of the grain boundary carbides may be 4.8 area% or less, and in another embodiment, it may be 4.5 area% or less. In addition, according to a non-limiting embodiment, the carbides formed at the austenite grain boundaries described above may be measured using a scanning electron microscope or an optical microscope, and in consideration of this, the minimum value of the observable circle equivalent diameter of the grain boundary carbides may be 100 nm. The above equivalent circle diameter may refer to the diameter of a virtual circle having the same area as the grain boundary carbide exposed on the surface.

이에 더하여, 본 발명의 일 예시에 의한 강재는 시효처리를 통해 입내에 V 유래 미세 석출물을 형성시킬 수 있고, 이때 상기 V 유래 미세 석출물이란 VCN 미세 석출물 및 VC 미세 석출물 중 적어도 어느 하나 이상의 석출물을 의미할 수 있다. 또한, 미세 석출물이란, 직경 50nm 이하의 석출물을 의미할 수 있다. 이때, 직경은 상술한 원상당직경을 의미할 수 있다. 다른 일 예시로, 상기 미세 석출물은 직경 10nm 이하의 석출물을 의미할 수 있으며, 또다른 일 예시로, 직경 5.0nm 이하의 석출물을 의미할 수 있다. 한편, 상술한 미세 석출물의 직경은 작으면 작을수록 좋으므로, 그 하한을 따로 한정하지는 않으나, 비제한적인 일 예시에 따라 투과전자현미경을 이용하여 상기 직경을 측정하는 경우, 관측가능한 상기 미세 석출물의 최소 직경이 0.2nm인 점을 고려할 때, 상기 미세 석출물 직경의 하한은 0.2nm일 수 있다. 본 발명은 이러한 V 유래 미세 석출물을 일정수준 이상으로 형성시킴으로써 Cr의 감소에도 불구하고 강재의 고강도 특성을 확보할 수 있다. 특히, 본 발명에 일 예시에 의하면, 본 발명은 상기 V 유래 미세 석출물을 입내에 일정수준 이상으로 형성시킬 수 있고, 이 경우, 강재의 고강도 특성을 더욱 효율적으로 확보할 수 있다.In addition, the steel according to an example of the present invention can form V-derived fine precipitates in the grains through aging treatment, and at this time, the V-derived fine precipitates may mean at least one of VCN fine precipitates and VC fine precipitates. In addition, the fine precipitates may mean precipitates having a diameter of 50 nm or less. At this time, the diameter may mean the equivalent circular diameter described above. As another example, the fine precipitates may mean precipitates having a diameter of 10 nm or less, and as another example, the precipitates having a diameter of 5.0 nm or less. Meanwhile, since the diameter of the fine precipitates described above is the smaller the better, the lower limit thereof is not specifically limited, but according to a non-limiting example, when measuring the diameter using a transmission electron microscope, considering that the minimum diameter of the fine precipitates that can be observed is 0.2 nm, the lower limit of the diameter of the fine precipitates may be 0.2 nm. The present invention can secure high strength properties of steel despite a decrease in Cr by forming such V-derived fine precipitates to a certain level or higher. In particular, according to one example of the present invention, the present invention can form the V-derived fine precipitates to a certain level or higher within grains, and in this case, the high strength properties of the steel can be secured more efficiently.

보다 구체적으로, 상술한 강도 향상의 효과를 확보하기 위해 본 발명의 일 측면에 의한 강재는 직경 50nm 이하의 VC, VCN 중 적어도 1종 이상의 미세 석출물을 100개/mm2 이상 포함할 수 있다. More specifically, in order to secure the effect of strength improvement described above, the steel according to one aspect of the present invention may include at least 100/ mm2 or more of fine precipitates of at least one type of VC or VCN having a diameter of 50 nm or less.

이러한 VC, VCN 중 적어도 1종 이상의 미세 석출물의 단위면적당 개수의 측정방법은 통상의 기술자가 그 목적에 따라 용이하게 채택할 수 있는 사항이므로 따로 한정하지는 않으나, 일 예시로, 투과전자현미경을 이용하여 측정할 수 있다. 다른 일 실시예로, 본 발명은 상기 직경 50nm 이하의 VC, VCN 중 적어도 1종 이상의 미세 석출물을 120개/mm2 이상 또는 150개/mm2 이상 포함할 수 있으며, 다른 일 실시예로, 500개/mm2 이상 또는 1000개/mm2 이상 포함할 수 있다. 본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 VC, VCN 중 적어도 1종 이상의 미세 석출물은 많으면 많을수록 좋으므로, 그 상한을 따로 한정하지는 않으나, 현실적으로 그 수가 무한개일 수는 없는 점을 고려할 때, 상기 직경 50nm 이하의 VC, VCN 중 적어도 1종 이상의 미세 석출물의 단위면적당 개수의 상한은 10000개/mm2일 수 있다. The method for measuring the number of fine precipitates of at least one kind of VC, VCN per unit area is not particularly limited because it can be easily adopted by a person skilled in the art according to the purpose. As an example, the measurement can be performed using a transmission electron microscope. In another embodiment, the present invention can include at least one kind of fine precipitate of VC, VCN having a diameter of 50 nm or less, at 120/ mm2 or more or 150/ mm2 or more, and in another embodiment, at 500/ mm2 or more or 1000/ mm2 or more. According to one aspect of the present invention, the more fine precipitates of at least one of the VC and VCN, the better, and therefore the upper limit thereof is not specifically limited. However, considering that the number cannot be infinite in reality, the upper limit of the number per unit area of at least one of the VC and VCN having a diameter of 50 nm or less may be 10,000/ mm2 .

또한, 상술한 바와 같이, 입계 탄화물을 줄이는 경우, 강재를 용접한 후, 용접 열영향부(HAZ)에 과도한 탄화물이 석출되어 초저온 인성이 나빠지는 것을 방지할 수 있다는 이점이 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 일측면에 따른 강재는 3.0kJ/mm2의 입열량으로 잠호용접을 실시한 후, 용접 열영향부에서의 입계 탄화물의 면적분율을 5.0면적% 이하로 할 수 있다. 다른 일 예시로, 상기 용접 열영향부에서의 입계 탄화물의 면적분율은 4.8면적% 이하일 수 있고, 또다른 일 예시로, 4.5면적% 이하일 수 있다. 상기 용접 열영향부에서의 입계 탄화물의 원상당직경 하한과 관련하여서는 상술한 용접 전 오스테나이트 입계에 생성되는 탄화물과 관련해 서술한 내용이 동일하게 적용될 수 있는 바, 생략한다. In addition, as described above, when reducing intergranular carbides, there is an advantage in that it is possible to prevent excessive carbides from precipitating in the weld heat-affected zone (HAZ) after welding the steel, thereby deteriorating the ultra-low temperature toughness. More specifically, the steel according to one aspect of the present invention can have an area fraction of intergranular carbides in the weld heat-affected zone of 5.0 area% or less after performing submerged welding with a heat input of 3.0 kJ/mm 2 . As another example, the area fraction of intergranular carbides in the weld heat-affected zone may be 4.8 area% or less, and as another example, may be 4.5 area% or less. With respect to the lower limit of the equivalent circle diameter of intergranular carbides in the weld heat-affected zone, the same description as described with respect to carbides formed in the austenite grain boundaries before welding described above may be applied, and therefore, a description thereof will be omitted.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 의한 강재는 고강도 특성 및 우수한 충격인성을 확보할 수 있다. As described above, the steel according to one aspect of the present invention can secure high strength characteristics and excellent impact toughness.

구체적으로, 본 발명의 일 측면에 의한 강재는 상온 항복강도가 550MPa 이상일 수 있으며, 다른 일예시에 의하면 690MPa 이상일 수 있으며, 또다른 일 예시에 의하면, 상기 상온 항복강도의 하한은 750MPa 또는 900MPa일 수 있다. 또한, -84℃에서 측정한 샤르피 충격에너지 값이 27J 이상일 수 있다.Specifically, the steel according to one aspect of the present invention may have a room temperature yield strength of 550 MPa or more, and according to another example, may be 690 MPa or more, and according to another example, the lower limit of the room temperature yield strength may be 750 MPa or 900 MPa. In addition, the Charpy impact energy value measured at -84°C may be 27 J or more.

또한, 본 발명의 일 예시에 의한 강재는 비자성 특성을 우수하게 확보할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 의한 강재는 상온에서 20%의 냉간 소성 변형을 진행한 후의 투자율이 1.2 이하일 수 있다. In addition, the steel according to one example of the present invention can secure excellent non-magnetic properties. Specifically, the steel according to the present invention can have an investment rate of 1.2 or less after undergoing 20% cold plastic deformation at room temperature.

상술한 바와 같이 상온에서 20%의 냉간 소성 변형을 진행한 후의 투자율이 1.2 이하라는 것은 냉간 성형후에도 오스테나이트 조직이 안정하게 유지될 수 있음을 의미한다. 구체적으로 설명하면, 오스테나이트는 불안정한 조직이기 때문에 상온에서 오스테나이트가 얻어졌다고 하더라도 추가 냉각 또는 가공에 의해 오스테나이트는 입실런 마르텐사이트 혹은 알파 마르텐사이트로 변태될 수 있다. 이 경우, 충격인성이 열위해지고 비자성 특성이 열화되는 경향이 있으므로, 본 발명의 일 예시에 의한 강재는 전술한 바와 같이, 상술한 식 1을 통해 C와 Mn 간의 상대적 함량을 제어함으로써 냉간 성형후에도 오스테나이트 조직이 안정하게 유지될 수 있게 하여 투자율을 낮게 할 수 있고, 이로써 우수한 비자성 특성을 확보할 수 있다. As described above, the fact that the investment ratio is 1.2 or less after 20% cold plastic deformation at room temperature means that the austenite structure can be stably maintained even after cold forming. Specifically, since austenite is an unstable structure, even if austenite is obtained at room temperature, the austenite can be transformed into epsilon martensite or alpha martensite through additional cooling or processing. In this case, the impact toughness tends to deteriorate and the non-magnetic properties tend to deteriorate. Therefore, the steel according to an example of the present invention can lower the investment ratio by controlling the relative content between C and Mn through the above-described Equation 1 as described above, thereby allowing the austenite structure to be stably maintained even after cold forming, thereby securing excellent non-magnetic properties.

다른 일 예시로, 본 발명의 일 실시예에 의한 강재는 상온에서 냉간 소성 변형 시 변형율이 최소 2% 이상일 때 투자율이 1.1 이하일 수 있다. As another example, the steel according to one embodiment of the present invention may have an investment ratio of 1.1 or less when the strain is at least 2% during cold plastic deformation at room temperature.

마지막으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 강재는 우수한 내수소취성을 가지므로, 사우어(Sour) 환경에 적용되는 경우 높은 수준의 안전성을 확보할 수 있다. Lastly, since the steel according to one embodiment of the present invention has excellent hydrogen embrittlement resistance, a high level of safety can be secured when applied to a sour environment.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 의한 강재는 수소유기균열(HIC, Hydrogen Induced Cracking) 시험 시 크랙길이비(CLR, Crack length ratio)가 10% 이하일 수 있으며, 바람직한 크랙길이비(CLR)는 5% 이하, 보다 바람직한 크랙길이비(CLR)는 2% 이하일 수 있다.Specifically, the steel according to one embodiment of the present invention may have a crack length ratio (CLR) of 10% or less in a hydrogen induced cracking (HIC) test, a preferable crack length ratio (CLR) of 5% or less, and a more preferable crack length ratio (CLR) of 2% or less.

이러한 수소유기균열(HIC) 시험은 강재를 H2S 가스가 포화된 산성용액(5% NaCl + 0.5% CH3COOH)에 침지하여 96시간 유지한 후 크랙의 발생 개수를 관찰하여 실시한다. 즉, 일정한 폭(W) 및 두께(T)로 구비되는 시편의 단면을 관찰하여 균열의 발생지점에서 균열의 길이(a)를 측정하며, 이들의 평균값으로부터 크랙길이비(CLR)를 도출한다. 크랙길이비(CLR)의 산출식은 하기 식 2와 같다.This hydrogen-induced cracking (HIC) test is performed by immersing steel in an acid solution (5% NaCl + 0.5% CH3 COOH) saturated with H2S gas, maintaining it for 96 hours, and then observing the number of cracks that occur. That is, the cross-section of a specimen with a constant width (W) and thickness (T) is observed, and the crack length (a) is measured at the point of crack occurrence, and the crack length ratio (CLR) is derived from the average value of these values. The equation for calculating the crack length ratio (CLR) is as shown in Equation 2 below.

[식 2][Formula 2]

CLR(Crack Length Ratio, %) = ∑(a/w) * 100CLR(Crack Length Ratio, %) = ∑(a/w) * 100

(상기 식 2의 a는 단일 균열의 길이(㎛)를 의미하며, w는 시편의 폭(㎛)을 의미한다.)(In the above equation 2, a represents the length of a single crack (㎛), and w represents the width of the specimen (㎛).)

이하, 본 발명의 일 실시형태에 따른 강재의 제조방법에 대해서 설명한다. 다만, 하기의 강재의 제조방법은 일 예시일 뿐이며, 본 발명의 강재가 반드시 본 제조방법에 의해 제조되어야 한다는 것은 아니며, 어떠한 제조방법이라도 본 발명의 청구범위를 충족하는 방법이라면 본 발명의 각 실시예를 구현하는데 사용함에 아무런 문제가 없다는 것에 유의할 필요가 있다.Hereinafter, a method for manufacturing steel according to one embodiment of the present invention will be described. However, the method for manufacturing steel described below is only an example, and it is not necessary for the steel of the present invention to be manufactured by this manufacturing method. It should be noted that any manufacturing method that satisfies the scope of the claims of the present invention can be used to implement each embodiment of the present invention without any problem.

본 발명의 일 실시예에 의한 강재의 제조방법은 중량%로, C: 0.05~1.7%, Mn: 15~40%, Cr: 3.0% 이하, V: 1.0~3.0%, N: 1.000% 이하(0% 제외), Mo: 3.5% 이하 및 Nb: 1.0% 이하를 포함하고, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브를 가열하는 단계; 상기 슬라브를 마무리 열간압연하여 열연강판을 얻는 단계; 상기 열연강판을 용체화 처리한 후 상온으로 냉각하는 단계; 및 상기 열연강판을 시효처리하는 단계;를 포함할 수 있다. A method for manufacturing steel according to one embodiment of the present invention may include the steps of: heating a slab comprising, in wt%, C: 0.05 to 1.7%, Mn: 15 to 40%, Cr: 3.0% or less, V: 1.0 to 3.0%, N: 1.000% or less (excluding 0%), Mo: 3.5% or less, and Nb: 1.0% or less, with the remainder being iron (Fe) and unavoidable impurities; subjecting the slab to a finish hot rolling process to obtain a hot-rolled steel sheet; subjecting the hot-rolled steel sheet to a solution treatment and then cooling it to room temperature; and subjecting the hot-rolled steel sheet to an aging treatment.

이하, 각 단계에 대해 자세히 설명한다. Below, each step is explained in detail.

슬라브를 가열하는 단계Steps to heating the slab

본 발명의 일 실시예에 의한 강재의 제조방법은 우선, C: 0.05~1.7%, Mn: 15~40%, Cr: 3.0% 이하, V: 1.0~3.0%, N: 1.000% 이하(0% 제외), Mo: 3.5% 이하 및 Nb: 1.0% 이하를 포함하고, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브를 준비한 후, 이를 가열할 수 있다. According to one embodiment of the present invention, a method for manufacturing steel includes first preparing a slab comprising C: 0.05 to 1.7%, Mn: 15 to 40%, Cr: 3.0% or less, V: 1.0 to 3.0%, N: 1.000% or less (excluding 0%), Mo: 3.5% or less, and Nb: 1.0% or less, with the remainder being iron (Fe) and unavoidable impurities, and then heating the slab.

또한, 상기 슬라브는 Ti: 1.0% 이하, Al: 5.0% 이하 및 Si: 5.0% 이하 중 적어도 1종 이상을 추가적으로 포함할 수 있으며, 하기 식 1을 만족할 수 있다. 슬라브의 조성은 상술한 바와 같으므로, 그 설명은 생략한다.In addition, the slab may additionally include at least one of Ti: 1.0% or less, Al: 5.0% or less, and Si: 5.0% or less, and may satisfy the following Equation 1. Since the composition of the slab is as described above, its description is omitted.

[식 1] 23.6[C]+[Mn] ≥ 28, 33.5[C]-[Mn] ≤ 23[Equation 1] 23.6[C]+[Mn] ≥ 28, 33.5[C]-[Mn] ≤ 23

(상기 식 1에서 [C] 및 [Mn]은 각각 강재에 포함된 C 및 Mn의 중량%를 의미한다.)(In the above formula 1, [C] and [Mn] represent the weight% of C and Mn contained in the steel, respectively.)

상술한 가열은 1000℃ 이상 1300℃ 이하의 온도범위에서 행해질 수 있다. 상기 슬라브 가열온도가 1000℃ 미만인 경우에는 합금성분의 재고용 및 균질화가 이루어지지 않거나 슬라브 중심부까지 목표 온도에 도달하는데 시간이 많이 걸리는 단점이 있다. 다른 일 실시예로, 상기 슬라브 가열온도의 하한은 1050℃일 수 있고, 또다른 일 실시예로 상기 슬라브 가열온도의 하한은 1100℃이거나 1150℃일 수 있다. The above-described heating can be performed in a temperature range of 1000°C or more and 1300°C or less. If the slab heating temperature is less than 1000°C, there are disadvantages in that re-dissolution and homogenization of the alloy components are not achieved or it takes a long time to reach the target temperature to the center of the slab. In another embodiment, the lower limit of the slab heating temperature can be 1050°C, and in another embodiment, the lower limit of the slab heating temperature can be 1100°C or 1150°C.

상기 슬라브 가열온도가 1300℃를 초과하는 경우에는 슬라브 합금성분 편석부에서의 부분 용융이 발생하거나 표면 산화가 심하게 발생할 수 있다. 또한, 다른 일 실시예로, 상기 슬라브 가열온도의 상한은 1250℃일 수 있고, 또다른 일 실시예로 상기 슬라브 가열온도의 상한은 1230℃이거나 1200℃일 수 있다.When the above slab heating temperature exceeds 1300°C, partial melting may occur in the slab alloy component segregation area or surface oxidation may occur severely. In addition, as another embodiment, the upper limit of the slab heating temperature may be 1250°C, and as another embodiment, the upper limit of the slab heating temperature may be 1230°C or 1200°C.

열연강판을 얻는 단계Steps for obtaining hot rolled steel sheets

상술한 가열 후, 본 발명의 일 측면에 의한 강재의 제조방법은 상기 슬라브를 마무리 열간압연할 수 있고, 이로써 열연강판을 얻을 수 있다. After the heating described above, the method for manufacturing steel according to one aspect of the present invention can finish hot-roll the slab, thereby obtaining a hot-rolled steel sheet.

또한, 비제한적인 일 예시로, 상기 마무리 열간압연은 700℃ 이상 1050℃ 이하에서 행해질 수 있다. 상기 마무리 열간압연 온도가 700℃ 미만인 경우에는 소재의 높은 고온강도로 인해 압연이 용이하지 않으며 미재결정역 압연이 과도하게 이루어짐에 따라 소재의 강도가 지나치게 상승하여 충격인성을 감소시키는 단점이 있다. 다른 일 실시예로, 상기 마무리 열간압연온도의 하한은 750℃ 또는 800℃일 수 있다.In addition, as a non-limiting example, the finishing hot rolling can be performed at 700°C or higher and 1050°C or lower. When the finishing hot rolling temperature is lower than 700°C, rolling is not easy due to the high high-temperature strength of the material, and since excessive rolling in the non-recrystallized region occurs, the strength of the material increases excessively, which has the disadvantage of reducing the impact toughness. As another example, the lower limit of the finishing hot rolling temperature can be 750°C or 800°C.

상기 마무리 열간압연온도가 1050℃를 초과하는 경우에는 오스테나이트가 조대화되어 강도가 하락하는 단점이 있다. 또한 다른 일 실시예로, 상기 슬라브 마무리 열간압연온도의 상한은 1000℃이거나 950℃일 수 있다. 한편, 상기 열간압연 시 압하율은 목적하는 판 두께에 따라 적절한 범위로 적용될 수 있으며, 비제한적인 예로서 열간압연된 열연강판의 최종 두께는 5~50mm일 수 있다.If the above finishing hot rolling temperature exceeds 1050℃, there is a disadvantage that austenite coarsens and the strength decreases. In addition, as another example, the upper limit of the above slab finishing hot rolling temperature may be 1000℃ or 950℃. Meanwhile, the reduction ratio during the above hot rolling may be applied within an appropriate range depending on the intended plate thickness, and as a non-limiting example, the final thickness of the hot-rolled hot-rolled steel plate may be 5 to 50 mm.

용체화 처리한 후 상온으로 냉각하는 단계Step of cooling to room temperature after solution treatment

그 다음, 본 발명의 일 예시는 상술한 방법에 의해 얻어진 열연강판을 용체화 처리한 후 상온으로 냉각할 수 있다.Next, in one example of the present invention, a hot-rolled steel sheet obtained by the above-described method can be subjected to a solution treatment and then cooled to room temperature.

또한, 비제한적인 일 예시로, 상기 용체화 처리는 900℃ 이상 1200℃ 이하에서 30분 이상 2시간 이하의 시간동안 행해질 수 있다. 상기 용체화 처리는 열간압연동안 생성된 입계 및 입내 조대 탄화물을 모재로 고용시키고 압연에 의해 지나치게 많이 생성된 전위에 의한 내부에너지를 낮추기 위한 것이다. 상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 의한 강재의 제조방법은 상기 용체화 처리의 온도를 900℃ 이상으로 할 수 있으며, 상기 용체화 처리의 시간을 30분 이상으로 할 수 있다. 다른 일 실시예에 의하면, 상술한 용체화 처리 온도의 하한은 950℃ 또는 1000℃일 수 있다.In addition, as a non-limiting example, the solution treatment can be performed at 900°C or higher and 1200°C or lower for 30 minutes or higher and 2 hours or lower. The solution treatment is to dissolve grain boundary and intragranular coarse carbides generated during hot rolling into the parent material and to reduce internal energy caused by dislocations excessively generated by rolling. In order to achieve the above-described purpose, the method for manufacturing a steel according to one aspect of the present invention can set the temperature of the solution treatment to 900°C or higher, and the time of the solution treatment to 30 minutes or longer. According to another embodiment, the lower limit of the solution treatment temperature described above can be 950°C or 1000°C.

반면, 상기 용체화 처리 온도가 1200℃를 초과하거나 처리 시간이 2시간을 초과하는 경우에는 오스테나이트가 지나치게 조대화되어 강도가 하락하는 단점이 있다. 또한, 다른 일 실시예에 의하면, 상술한 용체화 처리 온도의 상한은 1180℃일 수 있으며, 또다른 일 실시예에 의하면, 1150℃일 수 있다. On the other hand, if the solution treatment temperature exceeds 1200°C or the treatment time exceeds 2 hours, there is a disadvantage in that the austenite becomes excessively coarsened and the strength decreases. In addition, according to another embodiment, the upper limit of the solution treatment temperature described above may be 1180°C, and according to another embodiment, it may be 1150°C.

시효처리하는 단계Steps to handle statute of limitations

본 발명의 일 실시예에 의한 강재의 제조방법은 상기 용체화 처리 후, 상기 열연강판을 시효처리하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 시효 처리는 입내에 VC, VCN 중 적어도 1종 이상의 미세 석출물을 석출시켜 오스테나이트 강재의 강도를 향상시키기 위한 것이다.A method for manufacturing steel according to one embodiment of the present invention may include a step of aging the hot-rolled steel sheet after the solution treatment. This aging treatment is intended to enhance the strength of the austenitic steel by precipitating at least one type of fine precipitate of VC and VCN within the grains.

비제한적인 일 예시로, 이러한 시효처리는 500℃ 이상 850℃ 이하에서 30분 이상 5시간 이하의 시간동안 행해질 수 있다. 상기 시효 처리 온도가 500℃ 미만인 경우 석출 원소들의 확산이 용이하지 않으므로 석출에 소요되는 시간이 지나치게 길어지는 단점이 있다. 다른 일 실시예로, 상기 시효 처리 온도의 하한은 550℃ 또는 600℃일 수 있다. 상기 시효 처리 온도가 850℃를 초과하는 경우에는 오스테나이트가 지나치게 조대화되어 강도가 하락하는 단점이 있다. 또한, 다른 일 실시예로, 상기 시효 처리 온도의 상한은 830℃ 또는 800℃일 수 있다. As a non-limiting example, the aging treatment may be performed at a temperature of 500°C or higher and 850°C or lower for a time of 30 minutes or higher and 5 hours or lower. If the aging treatment temperature is lower than 500°C, there is a disadvantage that the time required for precipitation becomes excessively long because diffusion of precipitated elements is not easy. In another embodiment, the lower limit of the aging treatment temperature may be 550°C or 600°C. If the aging treatment temperature exceeds 850°C, there is a disadvantage that austenite becomes excessively coarsened and the strength decreases. In addition, in another embodiment, the upper limit of the aging treatment temperature may be 830°C or 800°C.

시효 처리 시간은 30분 미만인 경우에는 석출에 충분한 시간을 확보할 수 없는 단점이 있다. 다른 일 실시예로, 상기 시효 처리 시간의 하한은 36분 또는 42분일 수 있다. 반면, 상기 시효 처리 시간의 상한은 5시간 이하인 것이 바람직하다. 5시간을 초과하는 경우 과시효에 의해 강도가 오히려 감소하며 비경제적이라는 문제가 있다. 다른 실시예로, 상기 시효 처리 시간의 상한은 4.8시간 또는 4.5시간일 수 있다.If the aging treatment time is less than 30 minutes, there is a disadvantage in that sufficient time for precipitation cannot be secured. In another example, the lower limit of the aging treatment time may be 36 minutes or 42 minutes. On the other hand, it is preferable that the upper limit of the aging treatment time is 5 hours or less. If it exceeds 5 hours, there is a problem that the strength actually decreases due to overaging and it is uneconomical. In another example, the upper limit of the aging treatment time may be 4.8 hours or 4.5 hours.

이하, 구체적인 실시예를 통하여 본 발명의 일 측면에 따른 강재 및 그 제조방법에 대해 보다 상세히 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 이해를 위한 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 특정하기 위한 것이 아님을 유의할 필요가 있다. 본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 기재된 사항과 이로부터 합리적으로 유추되는 사항에 의해 결정될 수 있다.Hereinafter, the steel and its manufacturing method according to one aspect of the present invention will be described in more detail through specific examples. It should be noted that the examples below are only for understanding the present invention and are not intended to specify the scope of the rights of the present invention. The scope of the rights of the present invention can be determined by the matters described in the patent claims and matters reasonably inferred therefrom.

(실시예)(Example)

하기 표 1에 기재된 합금조성을 갖는 두께 250mm의 슬라브를 준비한 후, 하기 표 2에 기재된 조건으로 슬라브 가열 및 열간압연, 용체화 처리를 행하고, 상온으로 냉각한 뒤 시효처리를 행하여 강재를 제조하였다. 다만, 비교예7의 경우에는 용체화 처리 및 시효처리를 행하지 않았다. 이와 같이 제조된 강재에 대해서 미세조직 및 물성을 측정한 뒤, 그 결과를 하기 표 3 및 표 4에 나타내었다.After preparing a 250 mm thick slab having the alloy composition described in Table 1 below, the slab was heated and hot rolled, solution-treated under the conditions described in Table 2 below, cooled to room temperature, and then aging-treated to manufacture steel. However, in the case of Comparative Example 7, solution-treating and aging-treating were not performed. The microstructure and physical properties of the steel thus manufactured were measured, and the results are shown in Tables 3 and 4 below.

이때, 하기 오스테나이트의 면적분율(면적%)은 강판 판폭 및 판길이의 중간 지점에서 가로, 세로 약 2cm의 크기로 시편을 채취한 후 시편 두께의 1/4t에서 상온에서 광학현미경을 이용하여 5회 측정하였고, 이미지 프로세싱을 통해 오스테나이트의 면적을 계산 후 이를 평균 낸 값을 하기 표 3에 나타내었다. 이때, 상기 광학현미경의 측정 배율은 200배였다.At this time, the area fraction (area %) of the austenite below was measured five times using an optical microscope at room temperature at 1/4t of the specimen thickness after collecting a specimen of about 2 cm in width and length from the midpoint of the steel plate width and length, and the area of the austenite was calculated through image processing, and the average value is shown in Table 3 below. At this time, the measurement magnification of the optical microscope was 200 times.

또한, VC, VCN 중 적어도 1종 이상의 미세 석출물의 단위면적당 개수(개/mm2)의 경우, 상기 채취된 방법과 동일하게 시편을 채취하여 시편 두께의 1/4t에서 투과전자현미경을 이용하여 5회 측정하였고 이미지 프로세싱을 통해 석출물의 단위면적당 개수를 계산 후 이를 평균 내어 측정하였다. 이때, 상기 투과전자현미경의 측정 배율은 20만배였다.In addition, for the number of micro precipitates per unit area (number/ mm2 ) of at least one type of VC, VCN, a specimen was collected in the same manner as the above-mentioned collection method, and the measurement was performed five times using a transmission electron microscope at 1/4t of the specimen thickness, and the number of precipitates per unit area was calculated through image processing, and then the average was measured. At this time, the measurement magnification of the transmission electron microscope was 200,000 times.

또한, 오스테나이트 입계 탄화물의 면적분율(면적%)의 경우 상기 채취된 방법과 동일하게 시편을 채취하여 시편 두께의 1/4t에서 주사전자현미경을 이용하여 5회 측정하였고 이미지 프로세싱을 통해 석출물의 면적불율을 계산 후 이를 평균 내어 도출하였다. 상기 입계 탄화물은 Cr, Mo, 및 Nb 탄화물 중 적어도 어느 하나 이상이었으며, 상기 주사전자현미경의 측정배율은 2000배였다. In addition, for the area fraction (area %) of austenite grain boundary carbides, specimens were collected in the same manner as the above-mentioned collection method, and measured five times using a scanning electron microscope at 1/4t of the specimen thickness, and the area fraction of the precipitates was calculated through image processing and then the average was derived. The grain boundary carbides were at least one of Cr, Mo, and Nb carbides, and the measurement magnification of the scanning electron microscope was 2000 times.

하기 표 3의 상온 항복강도는 일축 인장시험방법을 이용하여 측정하였으며, 샤르피 충격 에너지는 시편을 -84℃에 15분 이상 유지시킨 뒤 샤르피 충격시험기를 이용하여 측정하였다. 또한, 수소유기균열(HIC) 시험 시 크랙 길이 비(CLR)는 H2S 가스가 포화된 산성용액(5% NaCl + 0.5% CH3COOH)에 침지하여 96시간 유지한 후 크랙의 발생 개수를 관찰하여 하기 식 2에 의해 도출하였다. The yield strength at room temperature in Table 3 below was measured using a uniaxial tensile test method, and the Charpy impact energy was measured using a Charpy impact tester after maintaining the specimen at -84℃ for more than 15 minutes. In addition, the crack length ratio (CLR) in the hydrogen-induced cracking (HIC) test was derived by observing the number of cracks that occurred after immersing the specimen in an acidic solution (5% NaCl + 0.5% CH3COOH ) saturated with H2S gas and maintaining it for 96 hours, using Equation 2 below.

[식 2][Formula 2]

CLR(Crack Length Ratio, %) = ∑(a/W) * 100CLR(Crack Length Ratio, %) = ∑(a/W) * 100

(식 2의 a는 단일 균열의 길이(㎛)를 의미하며, w는 시편의 폭(㎛)을 의미한다.)(a in Equation 2 represents the length of a single crack (㎛), and w represents the width of the specimen (㎛).)

그 후, 제조된 강재를 상온에서 일축 인장시험기를 통해 20%의 변형율로 냉간 소성 변형하였고, 그 다음, 강재의 투자율을 측정하여, 하기 표 3에 나타내었다. Thereafter, the manufactured steel was subjected to cold plastic deformation at a strain of 20% using a uniaxial tensile tester at room temperature, and then the investment rate of the steel was measured, which is shown in Table 3 below.

이러한 강재의 투자율은 냉간 변형된 시편을 절단하여 채취한 뒤 가로, 세로 약 2cm의 크기로 시료를 준비하고 투자율 측정기를 사용하여 3회 측정한 뒤 그 평균값을 도출하였다.The investment rate of these steels was measured by cutting cold-deformed specimens, preparing samples with a size of approximately 2 cm in width and length, and using an investment rate measuring device, measuring the investment rate three times and deriving the average value.

또한, 또한, 제조된 강재에 대해 3.0kJ/mm2의 입열량으로 잠호용접방법으로 용접을 실시하였고, 그 다음 용접 열영향부에서의 입계 탄화물의 면적분율(면적%) 측정하여 하기 표 3에 나타내었다. 상기 입계 탄화물은 Cr, Mo 및 Nb 탄화물 중 적어도 어느 하나 이상이었다. 해당 용접 열영향부에서의 입계 탄화물의 면적분율은 모재와 동일한 방법으로 5회 측정하였고, 해당 측정 값들을 평균 내어 도출하였다. In addition, welding was performed on the manufactured steel by the submerged arc welding method with a heat input of 3.0 kJ/ mm2 , and then the area fraction (area %) of grain boundary carbides in the weld heat-affected zone was measured, which is shown in Table 3 below. The grain boundary carbides were at least one of Cr, Mo, and Nb carbides. The area fraction of grain boundary carbides in the weld heat-affected zone was measured five times in the same manner as the base metal, and the average of the measured values was derived.

구분division 합금조성(중량%)Alloy composition (weight%) CC MnMn 23.6C+Mn23.6C+Mn 33.5C-Mn33.5C-Mn CrCr MoMo VV NbNb TiTi AlAl SiSi NN 실시예1Example 1 0.580.58 26.9 26.9 40.58840.588 -7.47-7.47 2.07 2.07 0.030 0.030 실시예2Example 2 0.620.62 28.1 28.1 42.73242.732 -7.33-7.33 0.48 0.48 3.05 3.05 1.98 1.98 0.02 0.02 0.014 0.014 실시예3Example 3 0.520.52 30.2 30.2 42.47242.472 -12.78-12.78 2.01 2.01 0.04 0.04 2.31 2.31 0.02 0.02 0.016 0.016 실시예4Example 4 0.710.71 32.0 32.0 48.75648.756 -8.22-8.22 2.23 2.23 2.06 2.06 2.05 2.05 0.03 0.03 0.02 0.02 0.91 0.91 0.016 0.016 실시예5Example 5 0.480.48 25.8 25.8 37.12837.128 -9.72-9.72 1.52 1.52 1.02 1.02 1.28 1.28 1.12 1.12 0.017 0.017 비교예1Comparative Example 1 0.260.26 19.2 19.2 25.33625.336 -10.49-10.49 1.36 1.36 0.37 0.37 0.015 0.015 비교예2Comparative Example 2 0.490.49 28.5 28.5 40.06440.064 -12.09-12.09 3.523.52 2.02 2.02 0.017 0.017 비교예3Comparative Example 3 1.351.35 18.3 18.3 50.1650.16 26.9326.93 2.15 2.15 0.02 0.02 0.04 0.04 0.018 0.018 비교예4Comparative Example 4 0.550.55 27.3 27.3 40.2840.28 -8.88-8.88 2.15 2.15 0.015 0.015 비교예5Comparative Example 5 0.420.42 13.513.5 23.41223.412 0.570.57 0.009 0.009 비교예6Comparative Example 6 0.580.58 27.627.6 41.2941.29 -8.17-8.17 0.510.51 5.235.23 2.112.11 0.0160.016 비교예7Comparative Example 7 0.550.55 27.027.0 39.9839.98 -8.58-8.58 2.112.11 0.0180.018

구분division 슬라브 가열온도(℃)Slavic heating temperature (℃) 열간압연 마무리온도(℃)Hot rolling finishing temperature (℃) 용체화 처리 온도(℃)Solution treatment temperature (℃) 용체화 처리 시간(시간)Solvent treatment time (hours) 시효처리 온도(℃)Aging temperature (℃) 시효처리 시간(시간)Statute of limitations processing time (hours) 강재 두께(mm)Steel thickness (mm) 실시예1Example 1 11521152 886886 11481148 0.520.52 763763 0.550.55 1212 실시예2Example 2 11481148 905905 11621162 0.740.74 724724 0.820.82 2020 실시예3Example 3 11751175 915915 11501150 0.690.69 812812 0.770.77 1515 실시예4Example 4 11801180 922922 11551155 1.021.02 720720 0.660.66 1818 실시예5Example 5 11851185 859859 11541154 0.870.87 749749 1.021.02 2222 비교예1Comparative Example 1 11821182 895895 11521152 0.630.63 748748 0.560.56 1212 비교예2Comparative Example 2 11471147 889889 11751175 0.680.68 864864 1.321.32 2525 비교예3Comparative Example 3 12051205 910910 11821182 1.131.13 837837 0.880.88 3030 비교예4Comparative Example 4 11491149 894894 11531153 0.580.58 950950 6.76.7 3535 비교예5Comparative Example 5 11841184 908908 11631163 0.760.76 738738 1.421.42 1010 비교예6Comparative Example 6 11551155 893893 11651165 0.990.99 765765 1.031.03 2424 비교예7Comparative Example 7 11681168 892892 -- -- -- -- 1212

구분division 미세조직(면적%)Microstructure (area%) VC 또는 VCN 미세 석출물 개수(개/mm2)Number of VC or VCN fine precipitates (units/mm 2 ) 입계 탄화물의 면적분율(면적%)Area fraction of grain boundary carbide (area%) 용접 열영향부에서의 입계 탄화물의 면적분율(면적%)Area fraction (area%) of grain boundary carbides in the weld heat affected zone 실시예1Example 1 95% 이상 γ95% or more γ 892892 1% 이하less than 1% 1% 이하less than 1% 실시예2Example 2 95% 이상 γ95% or more γ 10121012 1% 이하less than 1% 1% 이하less than 1% 실시예3Example 3 95% 이상 γ95% or more γ 11091109 1% 이하less than 1% 1% 이하less than 1% 실시예4Example 4 95% 이상 γ95% or more γ 15051505 1% 이하less than 1% 1% 이하less than 1% 실시예5Example 5 95% 이상 γ95% or more γ 548548 1% 이하less than 1% 1% 이하less than 1% 비교예1Comparative Example 1 95% 이상 γ95% or more γ 1% 이하less than 1% 1% 이하less than 1% 비교예2Comparative Example 2 95% 이상 γ95% or more γ 8585 3% 이하3% or less 3%이하3% or less 비교예3Comparative Example 3 94%γ94%γ 5% 초과Over 5% 5% 초과Over 5% 비교예4Comparative Example 4 95%이상 γ95% or more γ 1% 이하less than 1% 1% 이하less than 1% 비교예5Comparative Example 5 84%γ84%γ 1% 이하less than 1% 1% 이하less than 1% 비교예6Comparative Example 6 93%γ93%γ 620620 5% 초과Over 5% 5% 초과Over 5% 비교예7Comparative Example 7 95% 이상 γ95% or more γ 3030 1% 이하less than 1% 1% 이하less than 1%

구분division 상대투자율Relative investment rate 상온 항복강도(MPa)Yield strength at room temperature (MPa) 샤르피 충격에너지(-84oC, J)Charpy impact energy (-84 o C, J) CLR(%)CLR(%) 실시예1Example 1 1.0021.002 762762 6969 00 실시예2Example 2 1.0021.002 911911 7272 00 실시예3Example 3 1.0021.002 915915 6868 00 실시예4Example 4 1.0021.002 11171117 5858 00 실시예5Example 5 1.0021.002 778778 8989 00 비교예1Comparative Example 1 1.521.52 342342 1515 00 비교예2Comparative Example 2 1.0051.005 489489 1212 00 비교예3Comparative Example 3 1.0031.003 546546 55 00 비교예4Comparative Example 4 1.0021.002 423423 113113 00 비교예5Comparative Example 5 3.63.6 349349 22 3636 비교예6Comparative Example 6 1.0041.004 986986 1515 00 비교예7Comparative Example 7 1.0021.002 488488 112112 00

상기 표 1 내지 3을 살펴보면, V가 전혀 첨가되지 않은 비교예 1, 3 및 5는 VC, VCN 중 적어도 1종 이상의 미세 석출물이 전혀 형성되지 않음에 따라, 고강도 특성을 확보할 수 없었다. Looking at Tables 1 to 3 above, Comparative Examples 1, 3 and 5, to which no V was added at all, were unable to secure high strength characteristics because at least one type of fine precipitate among VC and VCN was not formed at all.

또한, 비교예 2 및 4는 V가 첨가되긴 하였으나, 시효처리 온도가 과도하게 높거나 시효처리 시간이 과도하게 긺에 따라, 과시효에 의해 강도가 오히려 하락하였음을 알 수 있다.In addition, it can be seen that in Comparative Examples 2 and 4, although V was added, the strength actually decreased due to overaging because the aging temperature was excessively high or the aging time was excessively long.

비교예 6의 경우, Mo가 본 발명에서 제안하는 범위를 초과함에 따라, 오스테나이트 입계에 탄화물이 5면적%를 초과하였다. 그 결과, 우수한 인성을 확보할 수 없었다.In the case of Comparative Example 6, since Mo exceeded the range suggested by the present invention, carbides exceeded 5 area% at the austenite grain boundaries. As a result, excellent toughness could not be secured.

마지막으로, 비교예 7의 경우, 용체화 처리 및 시효처리가 행해지지 않음에 따라, 미세한 VC, VCN 중 적어도 1종 이상의 석출물을 일정수준으로 확보할 수 없었으며, 이에 따라, 상온 항복강도가 550MPa에 미달하였다. Finally, in the case of Comparative Example 7, since the solution treatment and aging treatment were not performed, it was not possible to secure a certain level of at least one type of fine VC and VCN precipitate, and accordingly, the room temperature yield strength was less than 550 MPa.

반면, 본 발명의 합금조성 및 제조조건을 만족하는 실시예 1 내지 5의 경우에는 본 발명의 얻고자 하는 성분 및 미세조직을 확보함으로써 우수한 물성을 확보할 수 있었다. On the other hand, in the case of Examples 1 to 5 satisfying the alloy composition and manufacturing conditions of the present invention, excellent physical properties could be secured by securing the components and microstructure desired by the present invention.

Claims (15)

중량%로, C: 0.050%~1.7%, Mn: 15~40%, Cr: 3.0% 이하, V: 1.0~3.0%, N: 1.000% 이하(0% 제외), Mo: 3.5% 이하 및 Nb: 1.0% 이하를 포함하고, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물로 이루어지며,
미세조직은 그 주조직이 오스테나이트이고,
상기 오스테나이트의 입계에 형성된 입계 탄화물의 면적분율이 5.0면적% 이하이며,
직경 50nm 이하의 VC, VCN 중 적어도 1종 이상의 미세 석출물을 100개/mm2 이상의 단위면적당 개수로 포함하는 강재.
Contains, in wt%, C: 0.050% to 1.7%, Mn: 15% to 40%, Cr: 3.0% or less, V: 1.0% to 3.0%, N: 1.000% or less (excluding 0%), Mo: 3.5% or less, and Nb: 1.0% or less, with the remainder being iron (Fe) and unavoidable impurities.
The microstructure is mainly composed of austenite.
The area fraction of grain boundary carbides formed at the grain boundaries of the above austenite is 5.0 area% or less,
Steel containing at least one type of fine precipitate of VC or VCN with a diameter of 50 nm or less in a number per unit area of 100/ mm2 or more.
제1항에 있어서,
Ti: 1.0% 이하, Al: 5.0% 이하 및 Si: 5.0% 이하 중 적어도 1종 이상을 추가적으로 포함하는 강재.
In the first paragraph,
Steel additionally containing at least one of Ti: 1.0% or less, Al: 5.0% or less, and Si: 5.0% or less.
제1항에 있어서,
하기 식 1을 만족하는 강재.

[식 1] 23.6[C]+[Mn] ≥ 28, 33.5[C]-[Mn] ≤ 23
(상기 식 1에서 [C] 및 [Mn]은 각각 강재에 포함된 C 및 Mn의 중량%를 의미한다.)
In the first paragraph,
Steel satisfying the following equation 1.

[Equation 1] 23.6[C]+[Mn] ≥ 28, 33.5[C]-[Mn] ≤ 23
(In the above formula 1, [C] and [Mn] represent the weight% of C and Mn contained in the steel, respectively.)
제1항에 있어서,
상기 입계 탄화물은 Cr, Mo 및 Nb 탄화물 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 강재.
In the first paragraph,
The steel material wherein the above grain boundary carbide comprises at least one of Cr, Mo and Nb carbides.
제1항에 있어서,
상기 오스테나이트의 면적분율은 95면적% 이상인 강재.
In the first paragraph,
Steel having an area fraction of the above austenite of 95 area% or more.
제1항에 있어서,
상온 항복강도가 550MPa 이상인 강재.
In the first paragraph,
Steel with a yield strength at room temperature of 550 MPa or more.
제1항에 있어서,
-84℃에서의 샤르피 충격에너지 값이 27J 이상인 강재.
In the first paragraph,
Steel having a Charpy impact energy value of 27 J or more at -84℃.
제1항에 있어서,
상온에서 20%의 냉간 소성 변형을 진행한 후의 투자율이 1.2 이하인 강재.
In the first paragraph,
Steel having an investment ratio of 1.2 or less after undergoing 20% cold plastic deformation at room temperature.
제1항에 있어서,
상온에서 냉간 소성 변형 시 변형율이 최소 2% 이상일 때 투자율이 1.1 이하인 강재.
In the first paragraph,
Steel having an investment ratio of 1.1 or less when the strain during cold plastic deformation at room temperature is at least 2%.
제1항에 있어서,
3.0kJ/mm2의 입열량으로 잠호용접을 실시한 후, 용접 열영향부에서의 입계 탄화물의 면적분율이 5.0면적% 이하인 강재.
In the first paragraph,
Steel having an area fraction of grain boundary carbides of 5.0 area% or less in the weld heat affected zone after submerged welding with a heat input of 3.0 kJ/ mm2 .
제1항에 있어서,
하기 식 2로 정의되는 수소유기균열(HIC) 시험 시의 크랙 길이 비(CLR)가 10% 이하인 강재.

[식 2]
CLR(Crack Length Ratio, %) = ∑(a/W) * 100
(상기 식 2의 a는 단일 균열의 길이(㎛)를 의미하며, w는 시편의 폭(㎛)을 의미한다.)
In the first paragraph,
Steel having a crack length ratio (CLR) of 10% or less in a hydrogen-induced cracking (HIC) test defined by Equation 2 below.

[Formula 2]
CLR(Crack Length Ratio, %) = ∑(a/W) * 100
(In the above equation 2, a represents the length of a single crack (㎛), and w represents the width of the specimen (㎛).)
중량%로, C: 0.050%~1.7%, Mn: 15~40%, Cr: 3.0% 이하, V: 1.0~3.0%, N: 1.000% 이하(0% 제외), Mo: 3.5% 이하 및 Nb: 1.0% 이하를 포함하고, 잔부 철(Fe) 및 불가피한 불순물로 이루어지는 슬라브를 가열하는 단계;
상기 슬라브를 마무리 열간압연하여 열연강판을 얻는 단계;
상기 열연강판을 용체화 처리한 후 상온으로 냉각하는 단계; 및
상기 열연강판을 시효처리하는 단계;를 포함하는 강재의 제조방법.
A step of heating a slab comprising, in weight%, C: 0.050% to 1.7%, Mn: 15 to 40%, Cr: 3.0% or less, V: 1.0 to 3.0%, N: 1.000% or less (excluding 0%), Mo: 3.5% or less, and Nb: 1.0% or less, with the remainder being iron (Fe) and unavoidable impurities;
A step of obtaining a hot-rolled steel sheet by final hot-rolling the above slab;
A step of cooling the hot-rolled steel sheet to room temperature after solution treatment; and
A method for manufacturing steel, comprising: a step of aging the hot-rolled steel sheet.
제12항에 있어서,
상기 슬라브는 Ti: 1.0% 이하, Al: 5.0% 이하 및 Si: 5.0% 이하 중 적어도 1종 이상을 추가적으로 포함하는 강재의 제조방법.
In Article 12,
A method for manufacturing a steel material, wherein the above slab additionally contains at least one of Ti: 1.0% or less, Al: 5.0% or less, and Si: 5.0% or less.
제12항에 있어서,
상기 슬라브는 하기 식 1을 만족하는 강재의 제조방법.

[식 1] 23.6[C]+[Mn] ≥ 28, 33.5[C]-[Mn] ≤ 23
(상기 식 1에서 [C] 및 [Mn]은 각각 강재에 포함된 C 및 Mn의 중량%를 의미한다.)
In Article 12,
The above slab is a method for manufacturing steel satisfying the following equation 1.

[Equation 1] 23.6[C]+[Mn] ≥ 28, 33.5[C]-[Mn] ≤ 23
(In the above formula 1, [C] and [Mn] represent the weight% of C and Mn contained in the steel, respectively.)
제12항에 있어서,
상기 가열은 1000℃ 이상 1300℃ 이하에서 행해지고,
상기 마무리 열간압연은 700℃ 이상 1050℃ 이하에서 행해지며,
상기 용체화 처리는 900℃ 이상 1200℃ 이하에서 30분 이상 2시간 이하동안 행해지고,
상기 시효처리는 500℃ 이상 850℃ 이하에서 30분 이상 5시간 이하동안 행해지는 강재의 제조방법.
In Article 12,
The above heating is performed at a temperature of 1000℃ or higher and 1300℃ or lower,
The above finishing hot rolling is performed at a temperature of 700℃ or higher and 1050℃ or lower.
The above solution treatment is performed at a temperature of 900℃ or higher and 1200℃ or lower for 30 minutes or longer and 2 hours or less.
A method for manufacturing steel in which the above aging treatment is performed at a temperature of 500℃ or higher and 850℃ or lower for 30 minutes or longer and 5 hours or shorter.
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