CN110225989B

CN110225989B - 双相不锈钢包层钢及其制造方法

Info

Publication number: CN110225989B
Application number: CN201880008480.2A
Authority: CN
Inventors: 黑沼洋太; 横田智之; 长谷和邦
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2017-01-26
Filing date: 2018-01-25
Publication date: 2021-09-28
Anticipated expiration: 2038-01-25
Also published as: KR102304869B1; EP3575427A4; JP2018119186A; KR20190102029A; CN110225989A; EP3575427B1; WO2018139513A1; JP6477735B2; EP3575427A1

Abstract

本发明的目的在于提供一种抑制σ相、碳化物的析出且耐腐蚀性优异的双相不锈钢包层钢及其制造方法。双相不锈钢包层钢的特征在于，在母材钢板的单面或双面具有双相不锈钢层，双相不锈钢包层钢的包层材料的成分组成以质量％计含有C：0.030％以下、Si：大于0.15％且为1.00％以下、Mn：1.50％以下、P：0.0400％以下、S：0.0100％以下、Ni：4.50～7.00％、Cr：21.0～24.0％、Mo：2.5～3.5％、N：0.08～0.20％，由下式(1)所定义的PI为34.0～38.0，余量为Fe和不可避免的杂质，包层材料的α相以及γ相的相分率各自为30％～70％，σ相与碳化物的相分率之和为1.0％以下。PI＝Cr+3.3Mo+16N···(1)。

Description

双相不锈钢包层钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及在海水等高氯化物等环境下使用的双相不锈钢包层钢及其制造方法。需要说明的是，双相不锈钢包层钢是指将包层材料为双相不锈钢和母材为普通钢这样的两种性质不同的金属贴合而得的钢材。

背景技术

以往，在海水等高氯化物环境下、油井或天然气井等重腐蚀性环境下，采用双相不锈钢。具体而言，在油井、天然气井的配管类、排烟脱硫装置、排水处理设施以及海水抽水蓄能发电机等的构造部件、抄纸辊、离心分离器、泵、阀以及换热器等中采用双相不锈钢。双相不锈钢是具有由奥氏体相(以下称为γ相(伽马相))和铁素体相(以下称为α相(阿尔法相))这两相形成的复合组织的不锈钢，兼具优异的耐腐蚀性和优异的强度特性，已知在该钢中一般在奥氏体相与铁素体相的面积比率大致为1∶1的情况下耐腐蚀性最优。因此，双相不锈钢的实用钢的化学成分被规定为奥氏体相与铁素体相的面积比率大致在这附近。

从这样的观点出发，在日本工业标准(JIS)中，作为棒材·板材，SUS329J1、SUS329J3L以及SUS329J4L等已被标准化。另外，作为锻钢品类SUS329J1FB已被标准化，作为铸钢品类SCS10等已被标准化。

另一方面，对于双相不锈钢的主原料的Cr、Ni以及Mo所代表的合金元素的价格而言，时而高涨，有较大的变动，因此与作为实心件(是指整个厚度为包层材料的金属组成那样的情况)的使用相比，能够更经济地利用高合金钢的优异防锈性能的包层钢最近更受关注。

高合金包层钢是指将包层材料为显现高耐腐蚀性的高合金钢材和母材为普通钢材的这两种性质不同的金属贴合而得的钢材。包层钢是以金属学的方式使不同种类金属接合而得的，与镀敷不同、无需担心剥离，具有通过单一金属和合金所无法达到的新特性。

包层钢能够通过选择具有与各使用环境的目的相匹配的功能的包层材料而发挥与实心件同等的功能。此外，包层钢的母材可以适用除了耐腐蚀性以外还具有高韧性、高强度这样的适于严酷环境的碳素钢、低合金钢。

这样，与实心件相比，包层钢的Cr、Ni以及Mo等合金元素的使用量少、且能够确保与实心件同等的防锈性能、进而能够确保与碳素钢以及低合金钢同等的强度和韧性，因此具有能够兼顾经济性和功能性这一优点。

根据以上内容，一般认为使用了高合金的包层材料的包层钢是非常有益的功能性钢材，近年来对该包层钢的需求在各种产业领域中都越来越高。

专利文献1中公开了一种不牺牲耐腐蚀性就能够延迟σ相的析出的技术。专利文献2中公开了一种通过Ti和Nb的添加使双相不锈钢铸钢的C形成TiC和NbC这样的碳化物而提高机械特性和耐腐蚀性的技术。专利文献3中公开了一种如下的技术：通过将奥氏体系不锈钢包层钢的包层材料的C含量抑制为较低水平、且使组织成为部分再结晶组织或再结晶组织，从而抑制碳化物的析出而提高耐腐蚀性。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3779043号公报

专利文献2：日本特公昭62-5988号公报

专利文献3：国际公开第2015/059909号

发明内容

发明要解决的课题

尤其是化学品运输船的罐仓用材料，至今为止使用SUS316L包层钢。近年来，替换成耐腐蚀性比SUS316L包层钢优异的双相不锈钢包层钢的要求正在升高。

对于双相不锈钢包层钢所使用的双相不锈钢而言，有时诸多性质会伴随由热影响带来的金属组织变化而变化。在各温度区域发生金属组织的变化(例如，如下反应等：在熔点～1200℃的高温区域中发生的铁素体相(以下称为α相(阿尔法相))的增加；在600～900℃的中温区域中发生的金属间化合物、碳氮化物等异种相的析出；在450℃～500℃的低温区域中发生的α相的分解))，与此相伴耐腐蚀性、强度特性会发生变化。在实际的应用时，在上述的组织变化中，成为问题的是σ相(西格玛相)等金属间化合物以及Cr₂₃C₆等碳化物的析出。当σ相以及碳化物析出时，在其周围形成Cr、Mo等耐腐蚀性元素的贫乏层，耐腐蚀性会显著下降。因此，需要控制σ相和碳化物的析出。

专利文献1是为了防止σ相的析出而进行固溶处理的技术，在σ相析出的情况下，暂时将该材料整体加热并保持在σ相的固溶温度以上，之后再进行急冷从而使σ相消失。然而，在包层钢的情况下，存在如下的问题点：当加热并保持在σ相固溶温度以上时，母材的低合金钢的晶粒会粗大化，机械特性会显著恶化。

关于专利文献2，双相不锈钢的耐腐蚀性也很大程度上受到σ相的析出、α相与γ相的面积比率等影响，因此有可能无法得到作为SUS316L包层钢的代替品所需的足够的耐腐蚀性。

专利文献3存在如下的问题：包层材料是SUS316L包层钢的等级，且有助于耐腐蚀性的合金成分的含量少，因此即使抑制碳化物的析出也无法显现足够的耐腐蚀性。

作为SUS316L包层钢的代替品，为了提高双相不锈钢的耐腐蚀性，除了上述的σ相和碳化物的析出控制之外，也可以考虑对合金成分进行改良。例如，如果减少Cr添加量则σ相变得难以析出。这是因为σ相的基本构造以Fe∶Cr＝1∶1的方式构成。同样地，通过降低Mo添加量能够延迟σ相的析出。然而，如果降低Cr、Mo的添加量，则母相的耐腐蚀性会受到不良影响。即，存在如下问题点：通过该方法实现的σ相的析出延迟会同时牺牲耐腐蚀性，难以一律地实现Cr、Mo的降低。另外，如果减少C量则碳化物变得难以析出。然而，极端的低C化会增大冶炼负荷，其结果，制造成本会增加。

如上述那样，现状是尚未确立以不牺牲耐腐蚀性的方式防止双相不锈钢的σ相和碳化物析出的方法。尤其是在制造包层钢的情况下，因为存在保持母材的机械特性这一限制，所以难以进行对σ相和碳化物进行固溶的固溶处理，与σ相和碳化物析出相伴的双相不锈钢包层材料的防止耐腐蚀性下降的问题尚未得到解决。

本发明鉴于上述实际情况，目的在于提供抑制σ相和碳化物的析出且耐腐蚀性优异的双相不锈钢包层钢及其制造方法。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，为研究SUS316L包层钢的代替品，本申请的发明人使用以已知的双相不锈钢为基材的多个试验材料，针对对σ相的析出难易性造成影响的各合金元素的影响进行了评价，进而实施了与耐腐蚀性相关的评价试验。其结果，发现通过严格规定杂质元素中的特定元素的容许量从而能够以不牺牲耐腐蚀性的方式延迟σ相和碳化物的析出，得到了本发明。

本发明的要旨为以下这样。

[1]双相不锈钢包层钢，其在母材钢板的单面或双面具有双相不锈钢层，所述双相不锈钢包层钢的包层材料的成分组成为以质量％计含有：C：0.030％以下、Si：大于0.15％且为1.00％以下、Mn：1.50％以下、P：0.0400％以下、S：0.0100％以下、Ni：4.50～7.00％、Cr：21.0～24.0％、Mo：2.5～3.5％、N：0.08％～0.20％，由下式(1)定义的PI为34.0～38.0，余量为Fe和不可避免的杂质，包层材料的α相和γ相的相分率各自为30％～70％，σ相与碳化物的相分率之和为1.0％以下，

PI＝Cr+3.3Mo+16N···(1)。

[2]根据[1]所述的双相不锈钢包层钢，其中，所述包层材料的成分组成以质量％计还含有选自Cu：0.01～1.50％、W：0.01～1.50％、Co：0.01～1.50％、Ti：0.01～0.25％、Nb：0.01～0.25％中的一种以上。

[3]根据[1]或[2]所述的双相不锈钢包层钢，其中，所述双相不锈钢包层钢的母材的成分组成以质量％计含有C：0.03～0.10％、Si：1.00％以下、Mn：0.50～2.00％、P：0.05％以下、S：0.05％以下，余量为Fe和不可避免的杂质。

[4]根据[3]所述的双相不锈钢包层钢，其中，所述母材的成分组成以质量％计还含有选自Cu：0.01～0.50％、Cr：0.01～0.50％、Ni：0.01～1.00％、Mo：0.01～0.50％、Al：0.005～0.300％、Nb：0.005～0.300％、V：0.001～0.400％、Ti：0.005～0.100％、Ca：0.0003～0.0050％、B：0.0003～0.0030％、REM：0.0003～0.0100％中的一种以上。

[5]双相不锈钢包层钢的制造方法，所述双相不锈钢包层钢的包层材料的α相和γ相的相分率各自为30％～70％，σ相与碳化物的相分率之和为1.0％以下，所述双相不锈钢包层钢的制造方法中，将下述钢原料加热至1050℃以上，然后进行压下率为2.0以上、精轧温度为900℃以上的热轧，然后立即进行冷却速度为0.5℃/s以上、冷却开始温度为900℃以上、冷却停止温度为750℃以下的加速冷却，所述钢原料中，双相不锈钢包层钢的包层材料的成分组成以质量％计含有C：0.030％以下、Si：大于0.15％且为1.00％以下、Mn：1.50％以下、P：0.0400％以下、S：0.0100％以下、Ni：4.50～7.00％、Cr：21.0～24.0％、Mo：2.5～3.5％、N：0.08～0.20％，由下式(1)所定义的PI为34.0～38.0，余量为Fe和不可避免的杂质，

PI＝Cr+3.3Mo+16N···(1)。

[6]根据[5]所述的双相不锈钢包层钢的制造方法，其中，所述包层材料的成分组成以质量％计还含有选自Cu：0.01～1.50％、W：0.01～1.50％、Co：0.01～1.50％、Ti：0.01～0.25％、Nb：0.01～0.25％中的一种以上。

[7]根据[5]或[6]所述的双相不锈钢包层钢的制造方法，其中，所述双相不锈钢包层钢的母材的成分组成以质量％计含有C：0.03～0.10％、Si：1.00％以下、Mn：0.50～2.00％、P：0.05％以下、S：0.05％以下，余量为Fe和不可避免的杂质。

[8]根据[7]所述的双相不锈钢包层钢的制造方法，其中，所述母材的成分组成以质量％计还含有选自Cu：0.01～0.50％、Cr：0.01～0.50％、Ni：0.01～1.00％、Mo：0.01～0.50％、Al：0.005～0.300％、Nb：0.005～0.300％、V：0.001～0.400％、Ti：0.005～0.100％、Ca：0.0003～0.0050％、B：0.0003～0.0030％、REM：0.0003～0.0100％中的一种以上。

发明的效果

本发明严格规定包层材料的特定元素的容许量，并且以不牺牲耐腐蚀性的方式抑制了σ相和碳化物的析出，因此能够得到耐腐蚀性优异的双相不锈钢包层钢。

具体实施方式

1、关于包层材料的成分组成

首先，对规定本发明的包层材料的成分组成的原因进行说明。需要说明的是，％全部意味着质量％。

C：0.030％以下

C是不可避免地存在于钢材中的元素之一。当C量大于0.030％时碳化物的析出显著发生，会引起耐腐蚀性的劣化。因此，C量设为0.030％以下。需要说明的是，优选为0.001～0.025％。

Si：大于0.15％且为1.00％以下

Si是显著促进σ相的析出的元素，为了抑制σ相的析出，需要将Si量设为1.00％以下。另外，Si是从铁矿石等原料中不可逆地进入钢中的元素，将Si量抑制到0.15％以下会导致制钢过程中的成本增加。因此，Si量设为大于0.15％且为1.00％以下。需要说明的是，优选为0.20～0.50％。

Mn：1.50％以下

Mn是对脱氧有用的元素。当Mn量大于1.50％时，形成MnS而使耐腐蚀性尤其是耐点蚀性劣化。因此，Mn量设为1.50％以下。需要说明的是，优选为0.01～1.00％。

P：0.0400％以下

当P量大于0.0400％时，韧性劣化，而且耐腐蚀性劣化。P作为不可避免的杂质，优选的是尽可能减少，但可以容许至0.0400％。因此，P量设为0.0400％以下。不过，为了将P量降低至小于0.0001％，在熔炼钢水的过程中脱P处理需要长时间而导致制造成本的上升，因此优选为0.0001％以上。需要说明的是，优选为0.0001～0.0300％。

S：0.0100％以下

当S量大于0.0100％时，热加工性劣化，而且耐腐蚀性尤其是耐点蚀性劣化。S作为不可避免的杂质，优选尽可能减少，但可以容许至0.0100％。因此，S量设为0.0100％以下。不过，为了将S量降低至小于0.0001％，在熔炼钢水的过程中脱S处理需要长时间而导致制造成本的上升，因此优选为0.0001％以上。需要说明的是，优选为0.0001～0.0050％。

Ni：4.50～7.00％

Ni是作为使作为双相不锈钢的一相的γ相稳定化的元素所必需的元素。通过含有4.50％以上，从而发挥该效果。然而，Ni是昂贵的金属，因此大量地含有则会导致合金自身的价格变高而变得比以往合金更昂贵。因此，Ni量设为4.50～7.00％。另外，如上所述，在双相不锈钢中，在γ相与α相的比率大致为1∶1的情况下耐腐蚀性最优，因此为了满足该相比率，也将Ni量设为4.50～7.00％。需要说明的是，优选为4.50～6.50％。

Cr：21.0～24.0％

Cr是用于确保合金的耐腐蚀性且使作为双相不锈钢的另一相的α相稳定化所必不可缺的元素。为了发挥该效果，需要21.0％以上的含量。然而，含有大于24.0％会显著促进σ相的析出，对延展性、韧性造成不良影响。因此，Cr量设为21.0％～24.0％。另外，如上所述，在双相不锈钢中，在γ相与α相的比率大致为1∶1的情况下耐腐蚀性最优，因此为了满足该相比率，也使Cr量设为21.0～24.0％。需要说明的是，优选为22.0～23.0％。

Mo：2.5～3.5％

Mo作为使合金的耐腐蚀性尤其是耐点蚀性、耐缝隙腐蚀性提高的元素而言也是重要的。为了发挥该效果，需要含有2.5％以上。然而，含有大于3.5％会显著促进σ相的析出，对延展性、韧性造成不良影响。因此，Mo量设为2.5～3.5％。另外，如上所述，在双相不锈钢中，在γ相与α相的比率大致为1∶1的情况下耐腐蚀性最优，因此为了满足该相比率，也使Mo量设为2.5～3.5％。需要说明的是，优选为3.0～3.5％。

N：0.08～0.20％

N作为使合金的耐腐蚀性尤其是耐点蚀性提高的元素而言是重要的，同时，作为使强度提高的元素也是有效的。为了发挥该效果，需要0.08％以上的含量。然而，含有大于0.20％对合金的焊接特性造成显著的不良影响。因此，N量设为0.08～0.20％。另外，如上所述，在双相不锈钢中，在γ相与α相的比率大致为1∶1的情况下耐腐蚀性最优，因此为了满足该相比率，也使N量设为0.08～0.20％。需要说明的是，优选为0.10～0.20％。

PI：34.0～38.0

PI为耐点蚀性指数(Pitting Index)，用下式(1)来进行定义。

PI＝Cr+3.3Mo+16N···(1)

需要说明的是，元素符号表示各元素的质量％。

PI值越高则耐点蚀性越优异，如果在34.0以上则显示出足够的耐点蚀性。然而，若PI值大于38.0，则σ相和碳化物析出的风险变高。进而也会导致合金成本的增加，因此PI值设为34.0～38.0。需要说明的是，优选为34.0～36.0。

需要说明的是，根据上述计算式算出的PI值是后述的σ相与碳化物的分率为0％的固溶材料的耐点蚀性的指标值。另一方面，在σ相和碳化物中的至少一种以上析出的情况下，通过组合PI值和“σ相+碳化物”的分率来确定耐腐蚀性。若PI值变高则原料的耐点蚀性提高。然而，Cr、Mo以及N的含量变多，因此σ相变得容易析出。因此，本发明的成分组成中的适当的PI值的范围为34.0～38.0。

以上是本发明的包层材料的基本成分。为了进一步提高特性，除了上述成分之外，也可以选择性地以以下范围含有Cu、W、Co、Ti以及Nb。

Cu：0.01～1.50％

Cu是使耐腐蚀性提高的元素，通过含有0.01％以上来显现该效果。但是，若含有大于1.50％的Cu则会导致热加工性的显著劣化。因此，在含有Cu的情况下，优选Cu量设为0.01～1.50％。更优选为0.01～1.00％。

W：0.01～1.50％

W是使合金的耐腐蚀性尤其是耐点蚀性提高的元素，通过含有0.01％以上来显现该效果。然而，若含有大于1.50％的W，则会促进σ相析出。因此，在含有W的情况下，优选W量设为0.01～1.50％。更优选为0.01～1.00％。

Co：0.01～1.50％

Co也是使耐腐蚀性提高的元素，通过含有0.01％以上来显现该效果。然而，若含有大于1.50％则合金成本升高。因此，在含有Co的情况下，优选Co量设为0.01～1.50％。更优选为0.01～1.00％。

Ti：0.01～0.25％

Ti具有容易与C结合的性质，当合金中含有Ti时能够使有害耐腐蚀性的Cr₂₃C₆等碳化物的析出延迟。通过含有0.01％以上来显现该效果。另外，即使含有大于0.25％效果也不会提升，而合金成本会增大。因此，在含有Ti的情况下，优选Ti量设为0.01～0.25％。更优选为0.01～0.20％。

Nb：0.01～0.25％

Nb与Ti一样也具有容易与C结合的性质，当合金中含有Nb时能够使有害耐腐蚀性的Cr₂₃C₆等碳化物的析出延迟。通过含有0.01％以上来显现其效果。另外，即使含有大于0.25％效果也不会提升，而合金成本会增大。因此，在含有Nb的情况下，优选Nb量设为0.01～0.25％。更优选为0.01～0.20％。

余量包含Fe和不可避免的杂质。需要说明的是，即使以如下范围含有Sn：0.2％以下、Sb：0.2％以下、Zr：0.2％以下、Mg：0.02％以下、Ca：0.02％以下、REM：0.2％以下中的任一种以上，包层材料的特性也不会发生显著的变化。另外，包层材料的成分组成也可以是包括上述元素和余量的Fe及不可避免的杂质的成分组成。

2.关于母材的成分组成

从包层材料的耐腐蚀性的观点来看，本发明的双相不锈钢包层钢的母材没有特别限定。需要说明的是，通过适当的使用下述成分范围的低碳素钢，从而能够制造母材的强度、韧性等机械特性优异的双相不锈钢包层钢。

C：0.03～0.10％

C是使钢的强度提高的元素，通过含有0.03％以上从而显现足够的强度。但是，但若大于0.10％则导致焊接性和韧性的劣化。因此，优选C量设为0.03～0.10％。更优选为0.03～0.08％。

Si：1.00％以下

Si是对脱氧有效并使钢的强度提高的元素。然而，若大于1.00％则导致钢的表面性状和韧性的劣化。因此，优选Si量设为1.00％以下。更优选为0.01～0.50％。

Mn：0.50～2.00％

Mn是使钢的强度提高的元素。通过含有0.50％以上来显现该效果。然而，若大于2.00％则焊接性受损，合金成本也增大。因此，优选Mn量设为0.50～2.00％。更优选为0.50～1.50％。

P：0.05％以下

P是钢中不可避免的杂质，若P的含量大于0.05％则韧性劣化。P作为不可避免的杂质，优选的是尽可能降低，但可以容许至0.05％。因此，优选P量设为0.05％以下。不过，为了将P量降低至小于0.0001％，在熔炼钢水的过程中脱P处理需要长时间，导致制造成本的上升。因此，优选设为0.0001％以上。更优选为0.0001～0.0200％。

S：0.05％以下

S与P一样也是钢中不可避免的杂质。若S的含量大于0.05％则韧性劣化。S作为不可避免的杂质，优选的是尽可能降低，但可以容许至0.05％。因此，优选S量设为0.05％以下。不过，为了将S量降低至小于0.0001％，在熔炼钢水的过程中脱S处理需要长时间，导致制造成本的上升。因此，优选设为0.0001％以上。更优选为0.0001％～0.0100％。

以上是本发明的母材的优选的基本成分。为了进一步提高特性，也可以在上述成分的基础上选择性地以如下范围含有Cu、Cr、Ni、Mo、Al、Nb、V、Ti、Ca、B以及REM。

Cu：0.01～0.50％

Cu是使钢的淬火性提高的元素，使轧制后的钢的强度和韧性提高。通过含有0.01％以上来显现该效果。然而，若大于0.50％则引起焊接性和韧性的劣化。因此，在含有Cu的情况下，优选Cu量设为0.01～0.50％。更优选为0.05～0.30％。

Cr：0.01～0.50％

Cr与Cu一样也是使钢淬火性提高的元素，使轧制后的钢的强度和韧性提高。通过含有0.01％以上来显现该效果。然而，若大于0.50％则引起焊接性和韧性的劣化。因此，在含有Cr的情况下，优选Cr量设为0.01～0.50％。更优选为0.05～0.30％。

Ni：0.01～1.00％

Ni是使钢的淬火性提高尤其是对韧性的改善有效的元素。通过含有0.01％以上来显现该效果。然而，若大于1.00％则有损焊接性、合金成本也增大。因此，在含有Ni的情况下，优选Ni量设为0.01～1.00％。更优选为0.05～0.50％。

Mo：0.01～0.50％

Mo也是使钢的淬火性提高的元素，使轧制后的钢的强度和韧性提高。通过含有0.01％以上来显现该效果。然而，若大于0.50％则引起焊接性和韧性的劣化。因此，在含有Mo的情况下，优选Mo量设为0.01～0.50％。更优选为0.05～0.30％。

Al：0.005～0.300％

Al作为脱氧剂而添加。通过含有0.005％以上来发挥脱氧效果。然而，若大于0.300％则导致焊接部的韧性劣化。因此，在含有Al的情况下，优选Al量设为0.005～0.300％。更优选为0.01～0.10％。

Nb：0.005～0.300％

Nb作为NbC而析出，具有使钢高强度化的效果。另外，在奥氏体区域(γ区域)的轧制中使再结晶温度区域扩大至低温，并且晶粒的微细化成为可能，因此对韧性的改善也有效。这些效果通过0.005％以上的含有而得到。然而，若大于0.300％，则形成粗大的NbC而韧性劣化。因此，在含有Nb的情况下，优选Nb量设为0.005～0.300％。更优选为0.010～0.100％。

V：0.001～0.400％

V通过形成碳氮化物从而使钢的强度提高。通过含有0.001％以上来显现该效果。然而，若大于0.400％则韧性劣化。因此，在含有V的情况下，优选V量设为0.001～0.400％。更优选为0.005～0.200％。

Ti：0.005～0.100％

Ti形成碳氮化物，使晶粒微细化，因此使钢的强度和韧性提高。通过含有0.005％以上来显现该效果。然而，若大于0.100％则包含焊接部的钢的韧性劣化。因此，在含有Ti的情况下，优选Ti量设为0.005～0.100％。更优选为0.005～0.050％。

Ca：0.0003～0.0050％

Ca使焊接部热影响区的组织微细化，使韧性提高。通过含有0.0003％以上来显现该效果。然而，若大于0.0050％则形成粗大的夹杂物而使韧性劣化。因此，在含有Ca的情况下，优选Ca量设为0.0003～0.0050％。更优选为0.0005～0.0030％。

B：0.0003～0.0030％

B使淬火性提高，使轧制后的钢的强度和韧性提高。通过含有0.0003％以上来显现该效果。然而，若大于0.0030％则焊接部的韧性受损。因此，在含有B的情况下，优选B量设为0.0003～0.0030％。更优选为0.0005～0.0020％。

REM：0.0003～0.0100％

REM也与Ca一样，使焊接部热影响区的组织微细化，使韧性提高。通过含有0.0003％以上来显现该效果。然而，若大于0.0100％则形成粗大的夹杂物而使韧性劣化。因此，在含有REM的情况下，优选REM量设为0.0003～0.0100％。更优选为0.0005～0.0050％。

上述元素以外的余量包括Fe和不可避免的杂质。优选的是，母材的成分组成包括上述的元素和余量中的Fe及不可避免的杂质。

3.关于包层材料的金属组织

如上所述，已经明确：作为包层材料的双相不锈钢，在α相与γ相的相分率大致为1∶1时能够发挥最大的耐腐蚀性。因此，作为能够显现充分的耐腐蚀性的相分率，将α相和γ相的相分率(面积分率)分别设为30～70％。优选为40％～60％。

另外，为了得到高耐腐蚀性，将使耐腐蚀性劣化的析出物的σ相与碳化物的相分率(面积分率)之和设为1.0％以下。优选为0.5％以下。

需要说明的是，相分率(面积分率)是α相+γ相+σ相+碳化物的合计为100％，在σ相和碳化物为零的情况下是α相+γ相设为100％。

3.双相不锈钢包层钢的制造方法

以下叙述本发明的双相不锈钢包层钢的制造方法。需要说明的是，本发明中的温度条件均设为原料、钢板的表面的温度。

对于本发明的双相不锈钢包层钢的母材原料和包层材料原料而言，可以调整到前述的成分范围内并通过通常方法等来进行熔炼。能够使用这些母材原料和包层材料原料，组装出包层轧制用组装板坯。关于包层轧制用组装板坯，以母材/包层材料/包层材料/母材这样的方式重合的形式在制造上是高效的，另外，考虑到冷却时的反翘，优选是母材彼此、包层材料彼此为等厚。当然，无需限定于在上述已记述的组装方式也是自不必说的。对包层轧制用组装板坯进行加热，进而实施热轧。

加热温度：1050℃以上

将加热温度设为1050℃以上是为了确保包层材料的耐腐蚀性以及确保包层材料与母材的接合性。在加热温度为1050℃以上的情况下，能够使在加热中等析出了的σ相和/或碳化物充分固溶。然而，在以低于1050℃的加热温度进行制造的情况下，σ相和/或碳化物会残存，因此包层钢的耐腐蚀性劣化。另外，对使包层材料与母材接合而言，高温区域内的轧制是有利的。在低于1050℃的加热温度下，高温区域内的轧制量无法充分确保，接合性劣化。因此，为了确保包层材料的耐腐蚀性以及确保包层材料与母材的接合性，将加热温度设为1050℃以上。另一方面，若加热温度超过1250℃则晶粒的粗大变得显著，会发生母材韧性的劣化。因此，加热温度优选为1050～1250℃，更优选为1100～1200℃。

压下率：2.0以上

压下率是指板坯厚度(轧制前的包层材料的厚度)/轧制后的包层材料的厚度。

之所以在热轧中将压下率设为2.0以上，是由于对于包层钢的接合而言，在高温下进行压下从而产生金属相互的结合力，通过使压下率为2.0以上能够得到良好的接合，因此压下率设为2.0以上。进而，通过将压下率设为2.0以上从而母材的晶粒细粒化，母材韧性提高。压下率的范围优选为3.0～20.0。

精轧温度：900℃以上

若热轧的精轧温度低于900℃，则包层材料的双相不锈钢的σ相及/或碳化物的析出变得显著。因此，精轧温度设为900℃以上。优选为950℃以上。

冷却速度：0.5℃/s以上、冷却开始温度：900℃以上、冷却停止温度：设为750℃以下的加速冷却

在热轧结束后，以冷却速度0.5℃/s以上从900℃以上的冷却开始温度开始进行加速冷却至750℃以下的冷却停止温度。900℃～750℃的温度范围中的冷却速度小于0.5℃/s，引起包层材料的耐腐蚀性的劣化。通过将900℃～750℃的温度范围中的冷却速度设为0.5℃/s以上，从而母材的晶粒被微细化而韧性提高。若冷却开始温度低于900℃，则在冷却中σ相变得容易析出，因此冷却开始温度设为900℃以上。需要说明的是，优选的是，冷却开始温度的上限值为1020℃。若冷却停止温度高于750℃，则在加速冷却结束后σ相变得容易析出，因此冷却停止温度设为750℃以下。需要说明的是，优选的是，冷却停止温度的下限值为650℃。优选的是，冷却速度的范围为1.0～100℃/s、冷却开始温度的范围为950℃以上、冷却停止温度的范围为700℃以下。另外，在750℃以下的情况下，包层材料的双相不锈钢的σ相和/或碳化物的析出速度变慢，因此750℃以下的冷却也可以是空冷。

需要说明的是，关于轧制和加速冷却后的钢板温度，利用辐射温度计来测定钢板表面即可。

轧制后的包层钢材能够利用在轧制前预先涂布在包层材料/包层材料的界面的剥离剂而容易地分离。

实施例1

将表1所示种类的钢溶解而制作了包层材料。关于母材，将表2所示种类的钢溶解而制作了母材。在对制作出的包层材料和母材进行组装之后，利用表3所示的制造方法制造了双相不锈钢包层钢。

[表1]

[表2]

[表3]

针对所得的包层钢，采集试验片，实施了相分率的测定、耐腐蚀性评价、接合性评价、韧性评价。

(1)相分率的测定

关于相分率，通过用40％NaOH溶液对包层材料的部分实施电解蚀刻，用图像处理软件对由光学显微镜拍摄到的彩色照片进行处理，从而算出了α相、γ相、σ相、碳化物各自的面积分率。需要说明的是，若在40％NaOH溶液中对双相不锈钢进行电解蚀刻，则被蚀刻了组织从看着浓厚的一方起按σ相、α相、碳化物、γ相的顺序依次产生浓淡，因此能够将各相区别开。

(2)耐腐蚀性评价

耐腐蚀性的评价通过JIS G0578氯化铁腐蚀试验方法-试验方法(B)进行了评价。对于试验方法而言，将试验片在加热到所希望的温度(±1)℃的6％FeCl₃+N/20盐酸水溶液中浸渍72小时，用光学显微镜观察试验后的试验片表面确认有无点蚀。将在包层材料产生深度25μm以上的蚀点的情况判断为“发生点蚀”。算出点蚀的发生开始温度(CPT：CriticalPitting Temperature)，将CPT在35℃以上的情况判断为耐腐蚀性良好。

(3)接合性评价

包层材料与母材的接合性评价通过JIS G0601剪切强度试验进行了评价。剪切强度试验是将包层材料与接合面平行地从母材剥离，并根据该剥离所需要的最大剪切强度来评价接合性的方法。将剪切应力为200MPa以上的情况判断为接合性良好。

(4)韧性评价

韧性通过夏比冲击试验进行了评价。关于母材，采集JIS Z2242所规定的10×10mm尺寸V型缺口夏比冲击试验片，进行了夏比冲击试验。将-40℃时的夏比冲击吸收能量值超过100J的情况判断为韧性良好。

将试验结果示于表4。

[表4]

包层材料的化学成分在本发明范围内的等级No.1～20显示出了良好的耐腐蚀性。其中，“σ相+碳化物”的分率为0.5％以下的包层材料显示出了特别良好的耐腐蚀性。另一方面，在包层材料的C量高于本发明范围的等级No.21、以及包层材料的PI值高于本发明的范围的等级No.31中，“σ相+碳化物”的相分率大于1.0％、CPT为30℃，耐腐蚀性劣化。在包层材料成分的Ni量低于本发明范围的等级No.22、包层材料成分的Ni量高于本发明范围的等级No.23、包层材料成分的Cr量低于本发明范围的等级No.24、包层材料成分的Mo量低于本发明范围的等级No.26、包层材料成分的N量低于本发明范围的等级No.28、以及包层材料成分的N量高于本发明范围的等级No.29中，α相以及γ相的分率在30％～70％的范围外且CPT为30℃，耐腐蚀性劣化。在包层材料成分的Cr量高于本发明范围的等级No.25、以及包层成分的Mo量高于本发明范围的等级No.27中，α相以及γ相的分率在30％～70％的范围外且“σ相+碳化物”的相分率大于1.0％、CPT分别为25℃、20℃，耐腐蚀性劣化。在包层材料成分的PI值低于本发明范围的等级No.30中，确保耐腐蚀性所需的合金成分的含量不足，CPT为30℃，耐腐蚀性劣化。

另外，在加热温度低于本发明范围的等级No.32(制造方法No.A8)中，“σ相+碳化物”的相分率大于1.0％而耐腐蚀性劣化，剪切强度也小于200MPa而接合性劣化。在压下率小于本发明范围的等级No.33(制造方法No.A9)中，剪切强度小于200MPa而接合性劣化，且-40℃时的母材的夏比吸收能量值也在100J以下而母材韧性劣化。在精轧温度和冷却开始温度低于本发明范围的等级No.34(制造方法No.A10)中，“σ相+碳化物”的相分率大于1.0％而耐腐蚀性劣化。在冷却速度小于本发明范围的等级No.35(制造方法No.A11)、冷却开始温度低于本发明范围的等级No.36(制造方法No.A12)、以及冷却停止温度高于本发明范围的等级No.37(制造方法No.A13)中，“σ相+碳化物”的相分率大于1.0％而耐腐蚀性劣化，-40℃时的母材夏比吸收能量值也为100J以下而母材韧性劣化。

Claims

1.双相不锈钢包层钢，其在母材钢板的单面或双面具有双相不锈钢层，所述双相不锈钢包层钢的包层材料的成分组成为以质量％计含有：

C：0.030％以下、

Si：0.20％以上且1.00％以下、

Mn：1.50％以下、

P：0.0400％以下、

S：0.0100％以下、

Ni：4.50～7.00％、

Cr：21.0～24.0％、

Mo：2.5～3.5％、

N：0.08％～0.20％，由下式(1)定义的PI为34.0～38.0，余量为Fe和不可避免的杂质，

包层材料的α相和γ相的相分率各自为30％～70％，σ相与碳化物的相分率之和为1.0％以下，

PI＝Cr+3.3Mo+16N···(1)，

所述双相不锈钢包层钢的母材的成分组成以质量％计含有

C：0.03～0.10％、

Si：1.00％以下、

Mn：0.50～2.00％、

P：0.05％以下、

S：0.05％以下，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的双相不锈钢包层钢，其中，所述包层材料的成分组成以质量％计还含有选自

Cu：0.01～1.50％、

W：0.01～1.50％、

Co：0.01～1.50％、

Ti：0.01～0.25％、

Nb：0.01～0.25％中的一种以上。

3.根据权利要求1或2所述的双相不锈钢包层钢，其中，所述母材的成分组成以质量％计还含有选自

Cu：0.01～0.50％、

Cr：0.01～0.50％、

Ni：0.01～1.00％、

Mo：0.01～0.50％、

Al：0.005～0.300％、

Nb：0.005～0.300％、

V：0.001～0.400％、

Ti：0.005～0.100％、

Ca：0.0003～0.0050％、

B：0.0003～0.0030％、

REM：0.0003～0.0100％中的一种以上。

4.双相不锈钢包层钢的制造方法，所述双相不锈钢包层钢的包层材料的α相和γ相的相分率各自为30％～70％，σ相与碳化物的相分率之和为1.0％以下，所述双相不锈钢包层钢的制造方法中，

将下述钢原料加热至1050℃以上，然后进行压下率为2.0以上、精轧温度为950℃以上的热轧，然后立即进行冷却速度为0.5℃/s以上、冷却开始温度为900℃以上、冷却停止温度为750℃以下的加速冷却，所述钢原料中，双相不锈钢包层钢的包层材料的成分组成以质量％计含有