JP2001131714A - Martensitic stainless steel sheet and producing method therefor - Google Patents

Martensitic stainless steel sheet and producing method therefor

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JP2001131714A
JP2001131714A JP31713899A JP31713899A JP2001131714A JP 2001131714 A JP2001131714 A JP 2001131714A JP 31713899 A JP31713899 A JP 31713899A JP 31713899 A JP31713899 A JP 31713899A JP 2001131714 A JP2001131714 A JP 2001131714A
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strength
steel sheet
stainless steel
less
annealing
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JP31713899A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Takahashi
昌弘 高橋
Akihito Yamagishi
昭仁 山岸
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a martensitic stainless steel sheet realizing the thinning of a flange of an exhaust gas member and the reduction of the material cost and excellent in punchability and strength in a medium temperature region and to provided a method for producing the same. SOLUTION: This steel sheet has a steel composition containing 0.02 to 0.10% C, <=1.0% Si, 0.05 to 1.0% Mn. <=0.01% S, <=0.1% P, 10.5 to 13.5% Cr and <=0.05% N, containing one or two or more kinds among Ti, Al and Nb respectively by <=0.1% and also by the quantity in the range satisfying the following inequality (1), and the balance Fe with inevitable impurities, has a structure of ferrite and carbides, and in which A1 value showing the content of solid solution C satisfies the following inequality (2): O<Ti/48+Al/27+Nb/93<C/12+ N/14...1(1), and Al value = YSAGE-YSRT>=20 Mpa...(2), where YSAGE: 8% tensile strain + proof stress after 300 deg.C×30 min heat treatment, and YSRT: proof stress at ordinary temperature. As for the producing method, a hot rolled sheet is annealed in the temperature range of 600 deg.C to less than the Ac, transformation point in a short time and is thereafter cooled to 500 deg.C at a cooling rate of >=5 deg.C/sec.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、打ち抜き時の端面
割れ感受性が小さく、かつ、300 ℃〜600 ℃の中温域で
優れた強度を有するマルテンサイト系ステンレス鋼板お
よびその安価な製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a martensitic stainless steel sheet having a low end face cracking susceptibility at the time of punching and having an excellent strength in a middle temperature range of 300.degree. C. to 600.degree.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、マルテンサイト系ステンレス鋼板
は、その優れた耐食性、焼入れ性、耐摩耗性等の観点か
ら、器物、洋食器、刃物、船舶等のタービン、スクリュ
ー等の部材として使用されている。しかしながら、近年
は使用材料のコストダウンおよび機能性の観点から、こ
れまでフェライト系ステンレス鋼板やオーステナイト系
ステンレス鋼板あるいはアルミキルド鋼板が使用されて
いるような用途においてマルテンサイト系ステンレス鋼
板が使用される事例が増えてきている。例えば、エキゾ
ーストマニホールドやマフラーのような自動車排気ガス
系統の材料は、800 ℃を越えるような高温環境、また、
結露等による湿式環境で使用されるために優れた耐酸化
性、耐高温腐食性、耐腐食性が要求され、従来はフェラ
イト系ステンレス鋼板やオーステナイト系ステンレス鋼
板が主に使用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, martensitic stainless steel sheets have been used as members of turbines, screws, etc. of vessels, tableware, cutlery, ships, etc. from the viewpoint of their excellent corrosion resistance, hardenability, wear resistance and the like. I have. However, in recent years, martensitic stainless steel sheets have been used in applications where ferritic stainless steel sheets, austenitic stainless steel sheets, or aluminum killed steel sheets have been used, from the viewpoint of cost reduction and functionality of the materials used. It is increasing. For example, automotive exhaust system materials, such as exhaust manifolds and mufflers, are used in high-temperature environments exceeding 800 ° C,
In order to be used in a wet environment due to condensation or the like, excellent oxidation resistance, high-temperature corrosion resistance, and corrosion resistance are required. Conventionally, ferritic stainless steel sheets and austenitic stainless steel sheets are mainly used.

【0003】エキゾーストマニホールド、コンバータケ
ースおよびマフラーのような自動車排気ガス系の部材(
以下、単に排気ガス部材という) は、各パーツごとに板
状のステンレス鋼素材をプレス成形あるいはロールフォ
ーミング等で加工し、つなぎ部をカシメや溶接で接合し
パイプ状に成形し、パイプ状部材とするのが一般的であ
る。
[0003] Automotive exhaust system components (such as exhaust manifolds, converter cases and mufflers)
(Hereinafter, simply referred to as the exhaust gas member) is a plate-shaped stainless steel material processed for each part by press forming or roll forming, etc., and the joint portion is joined by caulking or welding to form a pipe shape, and It is common to do.

【0004】このようなパイプ状部材の一端には、いわ
ゆるフランジと呼ばれる板状の金具が溶接等で接合され
る。フランジにはパイプ状部材を接合するために、パイ
プの外径に相当する穴が打ち抜きあるいは切削等により
作成されており、それ以外に、ボルトを通すための穴が
通常2箇所以上作成されている。エキゾーストマニホー
ルドとフロントパイプ、あるいはコンバータとセンター
パイプ等の各パイプ状部材は、各フランジ同士を重ね合
わせることにより、ボルト等で機械的に接合することが
可能となる。
At one end of such a pipe-shaped member, a plate-shaped metal fitting called a so-called flange is joined by welding or the like. Holes corresponding to the outer diameter of the pipe are made by punching or cutting in order to join the pipe-shaped member to the flange, and in addition to that, usually two or more holes for passing bolts are made. . The pipe-shaped members such as the exhaust manifold and the front pipe or the converter and the center pipe can be mechanically joined by bolts or the like by overlapping the flanges.

【0005】このようなフランジに使用される金属材料
は、使用温度域が300 ℃〜600 ℃と排気ガス部材本体に
比べると低温で、また、結露等の影響も少なく、腐食環
境も排気ガス部材本体に比べ緩いため、フェライト系ス
テンレス鋼板やオーステナイト系ステンレス鋼板よりも
安価なマルテンサイト系ステンレス鋼板が使用され、材
料コストの低減が図られている。
The metal material used for such a flange has a lower operating temperature range of 300.degree. C. to 600.degree. C. than the exhaust gas member main body, has less influence of dew condensation, etc., and has a corrosive environment and an exhaust gas member. A martensitic stainless steel sheet, which is less expensive than a main body and is less expensive than a ferritic stainless steel sheet or an austenitic stainless steel sheet, is used to reduce material costs.

【0006】このように、フランジはパイプ状に成形さ
れた排気ガス部材を機械的に接合するためのものである
が、その接合は必ずしも直線的な接合形態ではなく、常
温でもフランジに曲げ応力や各部材の自重等、何等かの
応力が加わった状態となっている。これが自動車に組み
込まれると、フランジには先に述べた応力以外に、自動
車が走行、停止する度に繰り返しの熱応力が加わり、さ
らに、エンジンの振動等による応力が加わることにな
る。
As described above, the flange is for mechanically joining the exhaust gas member formed into a pipe shape, but the joining is not always a straight joining form. Some stress such as the own weight of each member is applied. When this is incorporated into an automobile, a thermal stress is applied to the flange each time the automobile runs and stops, in addition to the above-described stress, and furthermore, a stress due to engine vibration or the like is applied.

【0007】従って、このようなフランジを構成する材
料( 以下、フランジ材料という) は、300 ℃〜600 ℃の
温度域で様々な応力が加わっても、それに十分耐え得る
ための材質でなくてはならない。
Therefore, the material constituting such a flange (hereinafter, referred to as a flange material) must be a material capable of sufficiently withstanding various stresses in a temperature range of 300 ° C. to 600 ° C. No.

【0008】すなわち、フランジ材料に求められる最も
重要な性能は、使用される温度域での強度、すなわち30
0 ℃〜600 ℃のいわゆる中温域での材料強度である。こ
の温度域での材料強度が弱いと、走行中にフランジが座
屈あるいは変形し、部分的に排気ガスが漏れ、局部的な
温度上昇によるフランジ材料の酸化、および隙間腐食に
よるフランジ材料の腐食等の不具合が発生する恐れがあ
る。
[0008] That is, the most important performance required of the flange material is strength in the temperature range used, that is, 30%.
This is the material strength in the so-called medium temperature range of 0 ° C to 600 ° C. If the material strength in this temperature range is weak, the flange will buckle or deform during running, partially exhaust gas leaks, oxidation of the flange material due to local temperature rise, and corrosion of the flange material due to crevice corrosion, etc. There is a possibility that the malfunction of the above will occur.

【0009】そのために、構造面からの対策として、接
合部の強度を確保するためにフランジ材料の板厚は4mm
〜8mm、通常は6mm以上の厚肉材が用いられている。
Therefore, as a measure against the structure, the thickness of the flange material is set to 4 mm to secure the strength of the joint.
A thick material of 〜8 mm, usually 6 mm or more is used.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近に
なり、このような排気ガス部材のフランジに対し、さら
に高いレベルの強度を確保するような要求がなされるよ
うになってきた。すなわち、材料歩留まりの向上あるい
は自動車の軽量化の観点から、フランジの薄肉化が要求
されるようになってきており、それに伴い中温域の強度
が現状よりさらに高い材料に対する要求が高まってきて
いるのである。
However, recently, there has been a demand for such a flange of an exhaust gas member to secure a higher level of strength. In other words, from the viewpoint of improving the material yield or reducing the weight of automobiles, thinner flanges have been required, and the demand for materials with higher strength in the middle temperature range than that of the current state has been increasing. is there.

【0011】一般的に、中温域の強度は常温での材料強
度にほぼ比例する傾向があるため、対策としては単純に
常温での強度を増加させる方法が良いと考えられる。
In general, the strength in the medium temperature range tends to be substantially proportional to the strength of the material at room temperature. Therefore, a simple method of increasing the strength at room temperature is considered to be a good countermeasure.

【0012】これまでに説明してきたようなマルテンサ
イト系ステンレス鋼板の一般的な製造方法は、次のよう
なものである。 (1) 所定の合金元素を添加し成分調整した溶鋼を連続鋳
造にてスラブとする。 (2) このスラブを所定の加熱条件、圧延条件にて熱間圧
延を行い、所定板厚の熱間圧延鋼帯とする。 (3) 得られた熱間圧延鋼帯を箱型焼鈍炉で700 ℃以上の
温度で熱処理を行う。 (4) 熱処理後、酸洗により表面スケールを除去し、必要
により所定寸法までスリットを行い製品として出荷す
る。
A general method for producing a martensitic stainless steel sheet as described above is as follows. (1) A molten steel to which a predetermined alloy element is added and whose components are adjusted is formed into a slab by continuous casting. (2) The slab is subjected to hot rolling under predetermined heating and rolling conditions to form a hot-rolled steel strip having a predetermined thickness. (3) The obtained hot-rolled steel strip is heat-treated in a box-type annealing furnace at a temperature of 700 ° C or more. (4) After the heat treatment, the surface scale is removed by pickling, and if necessary, slit to a predetermined size and shipped as a product.

【0013】ここに、300 ℃〜600 ℃の温度範囲におい
て、優れた材料強度を保持する、換言すれば、常温にお
いてある一定レベルの材料強度を有するためには、上記
(3)に示される熱処理工程は、材料の強度を決定する上
で極めて重要な位置づけとなるものである。
Here, in order to maintain excellent material strength in a temperature range of 300 ° C. to 600 ° C., in other words, to have a certain level of material strength at room temperature,
The heat treatment step shown in (3) is extremely important in determining the strength of the material.

【0014】一般的に、マルテンサイト系ステンレス鋼
板のようにAc1 変態点を有する材料は、その熱延板焼鈍
を高純度フェライト系ステンレス鋼板やオーステナイト
系ステンレス鋼板のように連続ラインにて高温短時間で
行うことは困難であり、上記(3) に示されるような箱型
焼鈍を行うことは現在常套的に用いられる手段である。
通常、このような用途に用いられるマルテンサイト系ス
テンレス鋼板は、製造コスト、焼鈍炉の設備寿命あるい
は焼鈍後の材料強度の観点から、700 ℃〜850℃の温度
範囲で4〜8時間の長時間焼鈍が施されるのが一般的で
ある。従って、常温においてある一定以上の材料強度を
有するためには箱型焼鈍における温度あるいは焼鈍時間
を現行より低温かつ短時間側へシフトさせれば良いと考
えられる。
Generally, for a material having an Ac 1 transformation point such as a martensitic stainless steel sheet, the hot-rolled sheet annealing is performed at a high temperature and a short time in a continuous line like a high-purity ferritic stainless steel sheet or an austenitic stainless steel sheet. It is difficult to perform it in time, and performing box-shaped annealing as shown in the above (3) is a commonly used means at present.
Usually, the martensitic stainless steel sheet used for such an application has a long time of 4 to 8 hours in a temperature range of 700 ° C to 850 ° C from the viewpoint of manufacturing cost, equipment life of an annealing furnace, or material strength after annealing. Generally, annealing is performed. Therefore, it is considered that the temperature or the annealing time in the box-shaped annealing should be shifted to a lower temperature and a shorter time than the current one in order to have a certain or more material strength at normal temperature.

【0015】しかしながら、このような条件にて焼鈍を
行った場合、得られたマルテンサイト系ステンレス鋼板
の幅方向および長手方向での材料の特性の差異( 以下、
単に特性差という) が非常に大きくなり、場合によって
は、一般的に許容できる範囲の強度を超える可能性があ
ることが判明した。
However, when annealing is performed under such conditions, the difference in material properties in the width direction and longitudinal direction of the obtained martensitic stainless steel sheet (hereinafter, referred to as
(Simply, the difference in properties) became very large, and in some cases, it was found that the strength could exceed the generally acceptable range of strength.

【0016】すなわち、熱間圧延により熱間圧延鋼板
は、通常の工業レベルであれば8ton〜18ton と非常
に容量の大きなものとなり、このような大容量の鋼板
を、箱型焼鈍炉にて低温短時間焼鈍を行うと、鋼板の幅
方向および長手方向で到達温度と保持時間が従来以上に
不均一となり、そのために焼鈍後の鋼板内の材料の特性
差は非常に大きくなるという現象が生ずるものである。
特に、一般の普通鋼と比較して熱伝導性に劣るステンレ
ス鋼板の場合は、鋼板内の部位による温度差が非常に大
きくなる傾向にある。
That is, the hot-rolled steel sheet has a very large capacity of 8 to 18 tons at a normal industrial level due to the hot rolling. When short-time annealing is performed, the ultimate temperature and holding time in the width direction and longitudinal direction of the steel sheet become more non-uniform than before, resulting in the phenomenon that the difference in properties of the material in the steel sheet after annealing becomes extremely large. It is.
In particular, in the case of a stainless steel sheet which is inferior in thermal conductivity as compared with general ordinary steel, the temperature difference between parts in the steel sheet tends to be very large.

【0017】このような鋼板内の特性差は箱型焼鈍炉に
おいて、焼鈍温度等を変更しても容易に回避できるもの
ではない。また、焼鈍条件を変更させずに焼鈍後の材料
強度を大きくする手法として、熱間圧延条件の変更によ
り熱間圧延鋼板自体の強度を上昇させるという方法も考
えられる。このためには、熱間圧延での加熱温度、仕上
げ温度あるいは巻き取り温度を現行より低温とすること
により、熱間圧延鋼板の転位密度が増加し、従来と同様
の焼鈍条件でも焼鈍後の強度が上昇するという考え方が
一般的であるが、熱間圧延の加熱温度や仕上げ温度等を
低温化すると、鋼板表面にスリキズやカキキズ等の表面
欠陥が発生する確率が高くなり、鋼板表面を研削する等
により表面欠陥を除去する必要があるため、材料歩留ま
りあるいは工程増の観点から好ましくない。
Such a difference in characteristics in the steel sheet cannot be easily avoided even if the annealing temperature or the like is changed in the box type annealing furnace. As a method of increasing the material strength after annealing without changing the annealing conditions, a method of increasing the strength of the hot-rolled steel sheet itself by changing the hot-rolling conditions may be considered. For this purpose, by setting the heating temperature, finishing temperature or winding temperature in hot rolling lower than the current one, the dislocation density of the hot-rolled steel sheet increases, and the strength after annealing under the same annealing conditions as in the past. The general idea is that when the heating temperature or finishing temperature of hot rolling is lowered, the probability of surface defects such as scratches and nicks on the steel sheet surface increases, and the steel sheet surface is ground. For this reason, it is necessary to remove surface defects, which is not preferable from the viewpoint of material yield or increase in steps.

【0018】このような問題を解決する手段として、例
えば、特開平9−249942号公報に、Ac1 点+100 ℃以上
1200℃以下のフェライト+オーステナイトの二相域温度
に加熱・保持した後100 ℃以下の温度まで冷却して、実
質的にフェライト相とマルテンサイト相からなり、450
℃〜500 ℃の中温域において高い耐力を示す二相ステン
レス鋼素材を用いたアパーチャーフレームが開示されて
いる。
[0018] As means for solving such a problem, for example, in JP-A-9-249942, Ac 1 point +100 ° C. or higher
After heating and holding at a temperature in the two-phase region of ferrite + austenite of 1200 ° C or less, it is cooled to a temperature of 100 ° C or less, and substantially consists of a ferrite phase and a martensite phase.
An aperture frame using a duplex stainless steel material exhibiting high proof stress in a medium temperature range of ℃ to 500 ℃ is disclosed.

【0019】この発明は、テレビフレームの母材に関す
るもので、フランジ材料と同様に中温域での強度が要求
される用途であり、箱型焼鈍炉にて焼鈍を行っていない
ため、鋼板内の特性差が発生しないものである。
The present invention relates to a base material of a television frame, which is an application requiring strength in a medium temperature range as in the case of a flange material, and is not annealed in a box-type annealing furnace. No characteristic difference occurs.

【0020】しかしながら、上記方法であれば、中温域
での強度は非常に優れるものとなるが、組織的に軟質な
フェライト相と硬質なマルテンサイト相の複合組織とな
っているのでフランジの加工工程において不具合を生じ
る恐れがある。排気ガス部材の接合用に使用されるフラ
ンジは、通常、母材を所定寸法に打ち抜き、さらに、所
定のパイプ接合用、ボルト貫通用の穴を打ち抜きあるい
は切削等により作成されるものであるのは先に説明した
通りである。従って、母材中に硬質なマルテンサイト相
が存在すると、打ち抜きの金型の摩耗が早く、金型手入
れや金型交換の頻度が増え、経済性および生産性阻害の
要因となる。また、打ち抜きによる剪断加工の破断面に
おいて、材料が破断する際にフェライト相 (フェライト
組織ともいう) とマルテンサイト相 (マルテンサイト組
織ともいう) の界面に応力集中し、その界面から割れが
生ずるという、いわゆる端面割れが発生する可能性が高
くなる。実際に、従来の製造方法で製造されるマルテン
サイト系ステンレス鋼板においても、この端面割れはし
ばしば発生するものである。
However, according to the above-mentioned method, the strength in the medium temperature range is very excellent, but since the structure has a complex structure of a soft ferrite phase and a hard martensite phase, a flange forming process is required. May cause problems. The flange used for joining the exhaust gas members is usually formed by punching a base material into a predetermined size, and further, by punching or cutting a hole for a predetermined pipe connection, bolt penetration, or the like. As described above. Therefore, if a hard martensite phase is present in the base material, the punching die wears quickly, and the frequency of die care and die replacement increases, which is a factor in hindering economy and productivity. In addition, in the fracture surface of the shearing process by punching, when the material breaks, stress concentrates on the interface between the ferrite phase (also called ferrite structure) and the martensite phase (also called martensite structure), and cracks occur from the interface. That is, the possibility of occurrence of so-called end face cracks increases. Actually, even in a martensitic stainless steel sheet manufactured by a conventional manufacturing method, this end face cracking often occurs.

【0021】従来、マルテンサイト系ステンレス鋼板
は、特に材料強度の確保の観点から、700 ℃〜850 ℃の
温度範囲で4〜8 時間の長時間焼鈍が施されるのが一般
的であることは先に説明したとおりである。このように
して得られたマルテンサイト系ステンレス鋼板は、鋳込
み時のスラブ段階から残存しているフェライト組織と、
熱間圧延後の冷却過程で生成したマルテンサイト相が焼
鈍により分解して生成されるフェライト相と炭化物との
層状組織となっているのが特徴である。そして、このよ
うに層状組織となる材料は、打ち抜き加工時の端面割れ
感受性が高く、これを高温長時間熱処理することにより
改善されることが明らかになってきている。すなわち、
熱延板焼鈍を従来よりもより高温長時間側で行うことに
より、層状組織が整粒組織に変化し、端面割れが抑制さ
れる傾向となるものである。しかしながら、このような
整粒化組織を有するマルテンサイト系ステンレス鋼板の
場合、焼鈍後の常温母材特性が著しく軟質化するため
に、中温域での強度も大きく劣化してしまう。
Conventionally, martensitic stainless steel sheets are generally subjected to long-time annealing for 4 to 8 hours in a temperature range of 700 ° C. to 850 ° C., particularly from the viewpoint of securing material strength. As described above. The martensitic stainless steel sheet obtained in this way has a ferrite structure remaining from the slab stage during casting,
It is characterized in that the martensite phase formed in the cooling process after hot rolling has a layered structure of a ferrite phase and a carbide formed by decomposition by annealing. Further, it is becoming clear that such a material having a layered structure has high end face cracking susceptibility at the time of punching and can be improved by heat treatment at a high temperature for a long time. That is,
When the hot-rolled sheet annealing is performed at a higher temperature for a longer time than before, the lamellar structure changes to a sized structure, and the end face cracks tend to be suppressed. However, in the case of a martensitic stainless steel sheet having such a grain-size-regulated structure, the properties at room temperature after annealing are significantly softened, so that the strength at a medium temperature range is greatly deteriorated.

【0022】また、マルテンサイト系ステンレス鋼板の
打ち抜き時の不具合に関する知見としては特開平10−25
9458号公報に、冷間圧延母材および冷間圧延圧下率を適
宜調整することを特徴とする、打ち抜きだれの少ないマ
ルテンサイト系ステンレス鋼板が開示されているが、こ
のような方法では打ち抜き時の端面割れは改善されるも
のではなくまた、冷間圧延の実施を前提としているた
め、マルテンサイト系ステンレス鋼板に適用すると工程
増および製造コストが増すために好ましくない。
[0022] Further, as for the knowledge regarding the defect at the time of punching a martensitic stainless steel sheet, see Japanese Patent Laid-Open No. 10-25 / 1998.
No. 9458 discloses a martensitic stainless steel sheet with a small amount of blanking, which is characterized by appropriately adjusting the cold rolling base material and the cold rolling reduction ratio. End face cracking is not improved, and it is premised that cold rolling is performed. Therefore, application to a martensitic stainless steel sheet is not preferable because it increases the number of steps and the manufacturing cost.

【0023】従って、このような端面割れ等の加工時の
不具合が発生せず、かつ、従来要求される以上に優れた
中温域の強度を確保するという、相反する性能を有する
マルテンサイト系ステンレス鋼板は未だ得られていない
のが現状である。
Accordingly, a martensitic stainless steel sheet having no contradictory performance that does not cause such troubles at the time of processing such as end face cracking and secures superior strength in the middle temperature range more than conventionally required. Has not yet been obtained.

【0024】本発明の課題は、成分および焼鈍条件につ
いてより詳細な検討を行うことにより、従来得ることの
できなかった、打ち抜き性および中温域の強度に優れる
マルテンサイト系ステンレス鋼板およびその製造方法を
提供することである。
An object of the present invention is to provide a martensitic stainless steel sheet excellent in punching properties and strength in a medium temperature range and a method of manufacturing the same, which could not be obtained conventionally, by conducting a more detailed study on the components and annealing conditions. To provide.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】先に示したとおりの相反
する性能を確保するために、本発明者らはまず、打ち抜
き加工時に発生する端面割れについて、その発生メカニ
ズムを明確にするために鋭意研究を行った。
In order to secure the conflicting performances as described above, the present inventors first worked diligently to clarify the mechanism of generation of end face cracks generated during punching. Researched.

【0026】その結果、下記の結論を得るに至った。 (i) 熱延板焼鈍後に層状組織を有するマルテンサイト系
ステンレス鋼板の組織観察を詳細に行ったところ、組織
的に不均一な個所が存在する。すなわち、結晶粒が大き
く炭化物の析出密度が小さい結晶粒と、結晶粒径が細か
く炭化物の析出密度が大きい結晶粒が隣接する部分が存
在することを確認した。 (ii)端面割れは、上記(i) のような、形態の異なる結晶
粒界に沿って優先的に発生する傾向がある。 (iii) 組織的な不均一は母材の熱延板焼鈍より前の履歴
に起因する。すなわち、凝固の段階からフェライト組織
であるものは熱延板焼鈍後に結晶粒が大きく炭化物の析
出密度が小さい結晶粒となり、熱間圧延中はオーステナ
イト相で熱間圧延後の冷却中にマルテンサイト相となっ
たものが熱延板焼鈍後に結晶粒径が細かく炭化物の析出
密度が大きい結晶粒となる。
As a result, the following conclusions have been reached. (i) When the structure of a martensitic stainless steel sheet having a layered structure was observed in detail after annealing of a hot-rolled sheet, there were parts that were uneven in structure. That is, it was confirmed that a crystal grain having a large crystal grain and a small carbide precipitation density and a crystal grain having a small crystal grain size and a large carbide precipitation density were adjacent to each other. (ii) End face cracks tend to occur preferentially along grain boundaries of different morphologies as in (i) above. (iii) The structural unevenness is due to the history of the base material prior to hot rolled sheet annealing. That is, from the solidification stage, those having a ferrite structure have large crystal grains after annealing of a hot-rolled sheet and have low carbide precipitation density, and have austenite phase during hot rolling and martensite phase during cooling after hot rolling. The crystal grains having a small crystal grain size and a large carbide precipitation density after the hot-rolled sheet annealing are obtained.

【0027】つまり、従来の層状組織を有するマルテン
サイト系ステンレス鋼板の組織的な不均一は、凝固段階
からのフェライト組織と旧オーステナイト組織の差に起
因するものであり、従来行われている熱延板焼鈍条件で
は、旧オーステナイト組織が変態したマルテンサイト相
がその場で細かなフェライトと炭化物に分解するのみ
で、その後の結晶粒の成長および炭化物の拡散等の観点
からいえば、温度、時間とも不十分で、熱延板焼鈍後に
おいても凝固あるいは熱間圧延時の影響がそのまま残存
している状態なのである。そして、このように焼鈍以前
の履歴が残った組織では結晶粒単位でその強度が異な
り、その結果、端面割れ感受性が非常に高くなっている
のである。
That is, the non-uniform organization of the conventional martensitic stainless steel sheet having a layered structure is caused by the difference between the ferrite structure and the prior austenite structure from the solidification stage. Under the sheet annealing conditions, the martensitic phase in which the former austenite structure is transformed only decomposes into fine ferrite and carbide in situ, and from the viewpoint of the subsequent growth of crystal grains and diffusion of carbides, both the temperature and the time This is a state in which the effects of solidification or hot rolling remain as they are even after hot-rolled sheet annealing. In the structure in which the history before annealing remains as described above, the strength differs for each crystal grain, and as a result, the susceptibility to end face cracking is extremely high.

【0028】すなわち、結晶粒が粗な凝固の段階からの
フェライト組織は強度が低く、結晶粒が細かい旧オース
テナイト組織 (冷却過程でマルテンサイト相となり焼鈍
時にフェライトと炭化物に分解した個所) では強度が高
いため、その結晶粒界に剪断応力が集中し、結晶粒界に
沿って割れが発生し、そのような結晶粒界に割れが伝播
してマクロ的な端面割れとなることを確認したのであ
る。
That is, the ferrite structure from the solidification stage where the crystal grains are coarse has low strength, and the old austenite structure where the crystal grains are fine (where the martensite phase becomes a martensite phase in the cooling process and decomposes into ferrite and carbide during annealing) has a low strength. It was confirmed that the shear stress was concentrated at the crystal grain boundaries due to the high temperature, cracks were generated along the crystal grain boundaries, and the cracks propagated to such crystal grain boundaries to form macroscopic end face cracks. .

【0029】従って、温度、時間ともに十分確保して焼
鈍を行えば組織的な不均一が解消され均一なフェライト
整粒組織となるために端面割れは抑制される。
Therefore, if annealing is carried out with sufficient temperature and time, unevenness in structure is eliminated and a uniform ferrite grain structure is obtained, so that end face cracking is suppressed.

【0030】しかしながら、このような方法であれば中
温域の強度が大きく損なわれてしまうことは先に述べた
とおりで有効な解決策とはならない。そこで、本発明者
らはマルテンサイト系ステンレス鋼板の成分、熱処理条
件、およびその後の組織に加え、熱処理後の結晶粒界の
結合強度という観点でさらに詳細な検討を行った。その
結果、添加する成分を適宜調整し、さらに、そのときの
熱処理条件を特定化することにより打ち抜き時の端面割
れが解消され、かつ、300 ℃〜600 ℃の中温度域で従来
以上に優れた強度を確保することができる方法を見出す
に至ったのである。
However, with such a method, the fact that the strength in the medium temperature range is greatly impaired is not an effective solution as described above. Therefore, the present inventors conducted further detailed studies in view of the bonding strength of the crystal grain boundaries after the heat treatment, in addition to the components of the martensitic stainless steel sheet, the heat treatment conditions, and the structure after that. As a result, by appropriately adjusting the components to be added, and further by specifying the heat treatment conditions at that time, the end face cracking at the time of punching is eliminated, and it is superior to the conventional one in the middle temperature range of 300 to 600 ° C. They have come up with a way to ensure strength.

【0031】すなわち、鋼中に含まれるCがある程度鋼
中に固溶された状態で存在すれば結晶粒界の結合力が強
化し、端面割れ抑制に対し非常に効果的であり、また、
鋼中にCがある一定量固溶された状態で存在すれば、30
0 ℃〜600 ℃の温度範囲では、いわゆる歪み時効の効果
で優れた強度を確保することが可能となる。
That is, if C contained in the steel is present in a state in which the C is dissolved in the steel to some extent, the bonding force of the crystal grain boundaries is strengthened, which is very effective in suppressing the end face cracking.
If a certain amount of C exists in the steel in a solid solution state, 30
In the temperature range of 0 ° C. to 600 ° C., excellent strength can be secured by the effect of so-called strain aging.

【0032】また、このようなマルテンサイト系ステン
レス鋼板は、従来の箱型焼鈍炉による長時間焼鈍を行わ
なくても、特定の温度域で短時間焼鈍し、その後急冷す
ることにより容易に製造できるため、従来の箱型焼鈍の
省略が可能で、連続焼鈍+酸洗ラインで十分優れた性能
を確保することができるので、従来より優れる特性を有
する材料を従来より安価に製造できる。
Further, such a martensitic stainless steel sheet can be easily manufactured by performing short-time annealing in a specific temperature range and then rapidly cooling without performing long-time annealing in a conventional box-type annealing furnace. For this reason, the conventional box-type annealing can be omitted, and a sufficiently excellent performance can be secured in the continuous annealing + pickling line, so that a material having characteristics superior to the conventional one can be manufactured at a lower cost.

【0033】本発明は、このような知見を基に得られた
ものでありその要旨は下記のマルテンサイト系ステンレ
ス鋼板にある。
The present invention has been obtained based on such findings, and its gist lies in the following martensitic stainless steel sheet.

【0034】すなわち、本発明は、質量%で、C:0.02
〜0.10%、Si:1.0 %以下、Mn:0.05%以上1.0 %以
下、S:0.01%以下、P:0.1 %以下、Cr:10.5〜13.5
%、N:0.05%以下を含有し、Ti、Al、Nbの一種もしく
は二種以上をそれぞれ0.1 %以下かつ、下記(1) 式を満
たす範囲の量だけ含有し、残部がFeおよび不可避的な不
純物からなる鋼組成を有し、組織的にフェライトと炭化
物からなり、固溶C量を示すA1値が下記(2) 式を満足す
ることを特徴とする打ち抜き割れ感受性が小さく中温域
の強度に優れるマルテンサイト系ステンレス鋼板であ
る。
That is, in the present invention, C: 0.02% by mass.
0.1% or less, Si: 1.0% or less, Mn: 0.05% or more and 1.0% or less, S: 0.01% or less, P: 0.1% or less, Cr: 10.5-13.5
%, N: 0.05% or less, one or two or more of Ti, Al, and Nb each in an amount of 0.1% or less and in an amount satisfying the following formula (1), with the balance being Fe and inevitable has a steel composition consisting of impurities, systematically ferrite and consists carbide, the intensity of the punching crack susceptibility is small intermediate temperature range, characterized in that a 1 value satisfies the following expression (2) indicating the amount of solute C Excellent martensitic stainless steel sheet.

【0035】 O<Ti/48 +Al/27 +Nb/93 <C/12 +N/14 ・・・(1) A1値=YSAGE −YSRT≧20MPa ・・・(2) ただし、YSAGE :8 %引張歪み+300 ℃×30分熱処理し
た後の耐力 YS RT :常温での耐力 さらに本発明は、その別の面からは、上記鋼組成の熱延
鋼板に、 600℃以上、Ac1 変態点を越えない温度範囲で
短時間の焼鈍を施し、その後、500 ℃まで5℃/sec以上
の冷却速度で冷却することを特徴とするマルテンサイト
系ステンレス鋼板の製造方法である。
[0035] O <Ti / 48 + Al / 27 + Nb / 93 <C / 12 + N / 14 ··· (1) A 1 value = YS AGE -YS RT ≧ 20MPa ··· (2) However, YS AGE: 8 % Tensile strain + 300 ° C x 30 minutes proof stress after heat treatment YS RT : proof stress at room temperature In addition, another aspect of the present invention is that the hot rolled steel sheet having the above steel composition has an Ac 1 transformation point of 600 ° C or more. This is a method for producing a martensitic stainless steel sheet, wherein annealing is performed for a short time in a temperature range not exceeding the above range, and thereafter cooling is performed to 500 ° C. at a cooling rate of 5 ° C./sec or more.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。なお、以下の化学組成の%表示は特に指定のない
限り質量%を意味する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail. In the following, the percentages of the chemical compositions mean mass% unless otherwise specified.

【0037】(鋼板の組成) C:Cは強度および粒界の結合力を強化させる重要な元
素である。端面割れの抑制および中温域での強度を確保
するためには0.02%以上添加する。しかしながら、0.10
%を越えて含有すると鋼の耐食性が劣化するために好ま
しくない。したがって、Cの含有量の上限は0.10%に規
定される。好ましいC含有量は0.03%以上0.08%以下で
ある。
(Composition of Steel Sheet) C: C is an important element for enhancing the strength and the bonding strength of the grain boundaries. Add 0.02% or more to suppress end face cracks and ensure strength in the medium temperature range. However, 0.10
%, It is not preferable because the corrosion resistance of steel deteriorates. Therefore, the upper limit of the content of C is defined as 0.10%. The preferred C content is 0.03% or more and 0.08% or less.

【0038】Si:Siは鋼の脱酸剤として有効な成分であ
り、鋼の耐酸化性を向上させる。しかし、1.0 %を越え
ると添加量の増加とともに硬くなり加工性が劣化するこ
とからSi含有量は1.0 %以下と定めた。下限は特に制限
されないが、一般的には、0.1 %以上添加される。
Si: Si is a component effective as a deoxidizing agent for steel and improves the oxidation resistance of steel. However, if the content exceeds 1.0%, the content increases and the hardness increases and the workability deteriorates. Therefore, the Si content is set to 1.0% or less. The lower limit is not particularly limited, but generally 0.1% or more is added.

【0039】Mn:Mnは鋼の脱酸作用があるので0.05%以
上1.0 %以下の範囲で含有させる。含有量が0.05%に満
たないと鋼の脱酸が不十分となり、清浄性が劣化するの
でMn含有量は0.05%以上とした。また、1.0 %を超える
と、MnS が発錆や孔食の起点となり耐食性が低下するだ
けでなく、鋼のコストが高くなり、経済面で不利となる
ので1.0 %以下に規定される。
Mn: Since Mn has a deoxidizing effect on steel, it is contained in a range of 0.05% or more and 1.0% or less. If the content is less than 0.05%, deoxidation of the steel becomes insufficient and the cleanliness deteriorates, so the Mn content was set to 0.05% or more. On the other hand, if the content exceeds 1.0%, not only does MnS become a starting point of rust and pitting corrosion, thereby deteriorating the corrosion resistance, but also increases the cost of steel and is disadvantageous in terms of economy.

【0040】S:Sは発錆や孔食の起点となり耐食性を
劣化させるためできるだけ低い方が好ましい。0.01%を
越えて含有すると耐食性が劣化するので上限を0.01%と
した。好ましくは0.008 %以下である。
S: S is preferably as low as possible because it becomes a starting point of rusting and pitting and deteriorates corrosion resistance. If the content exceeds 0.01%, the corrosion resistance deteriorates, so the upper limit was made 0.01%. Preferably it is 0.008% or less.

【0041】P:鋼の耐食性、靱性を低下させるためで
きるだけ低い方が望ましい。0.1 %を越えて含有させる
と加工性が劣化するためP含有量を0.1 %以下とした。
好ましくは0.05%以下である。
P: As much as possible, it is desirable to lower the corrosion resistance and toughness of the steel. If the content exceeds 0.1%, the workability deteriorates, so the P content is set to 0.1% or less.
Preferably it is 0.05% or less.

【0042】Cr:Crは耐食性、耐酸化性を維持するため
の主要成分である。Cr含有量の増加とともに耐食性や耐
酸化性が向上する。鋼に所望の耐食性を確保するには1
0.5%以上の含有量とする。一方、13.5%を超えて含有
させると製造性が劣化し、コスト上昇を招くため上限を
13.5%した。
Cr: Cr is a main component for maintaining corrosion resistance and oxidation resistance. Corrosion resistance and oxidation resistance improve as the Cr content increases. To ensure the desired corrosion resistance of steel 1
The content is 0.5% or more. On the other hand, if the content exceeds 13.5%, the manufacturability will deteriorate and the cost will increase.
13.5%.

【0043】N:Nは鋼の強度を上昇させる効果がある
が、0.05%を越えて含有させると鋼の耐食性が劣化す
る。そのため上限を0.05%とした。好ましくは0.035 %
以下である。
N: N has the effect of increasing the strength of the steel, but if it exceeds 0.05%, the corrosion resistance of the steel deteriorates. Therefore, the upper limit is set to 0.05%. Preferably 0.035%
It is as follows.

【0044】Ti、Al、Nb:Ti、Al、NbはCやNと結合
し、炭化物あるいは窒化物または炭窒化物として鋼中に
析出する。これらの析出物が析出することにより鋼の強
度が上昇し、中温域での強度が確保できる。析出強化の
効果を安定して得るためにはTi、Al、Nbの一種もしくは
二種以上は、ゼロを超えて含有させなければならない。
従って、O<Ti/48 +Al/27 +Nb/ 93を満足する必要が
ある。好ましい含有量は一種もしくは二種以上のそれぞ
れが0.0001%以上である。しかしながら、それぞれ0.1
%を越えて含有すると鋼のコストが上昇するために経済
面で不利となる。従って、一種または二種以上のそれぞ
れの上限を0.1 %とした。
Ti, Al, Nb: Ti, Al, Nb combine with C and N and precipitate in steel as carbide, nitride or carbonitride. The precipitation of these precipitates increases the strength of the steel, and ensures the strength in a medium temperature range. In order to stably obtain the effect of precipitation strengthening, one or more of Ti, Al, and Nb must be contained in excess of zero.
Therefore, it is necessary to satisfy O <Ti / 48 + Al / 27 + Nb / 93. The preferred content is one or more of each is 0.0001% or more. However, each 0.1
If it is contained in excess of%, the cost of steel increases, which is economically disadvantageous. Therefore, the upper limit of each of one or more of them is set to 0.1%.

【0045】また、Ti、Al、Nbの元素はそれぞれ0.1 %
以下含有されてもC、Nの含有量に対しある一定量を越
えると鋼中の固溶C、Nが枯渇し粒界の結合力や材料強
度が低下する。そのためにこれらの元素はTi/48 +Al/2
7 +Nb/93 <C/12 +N/14を満足する範囲で含有す
る。
The elements of Ti, Al and Nb are each 0.1%
Even if it is contained below, if it exceeds a certain amount with respect to the content of C and N, solid solution C and N in the steel will be depleted and the bonding strength of the grain boundary and the material strength will be reduced. Therefore these elements are Ti / 48 + Al / 2
7 + Nb / 93 <C / 12 + N / 14.

【0046】A1:A1値は鋼中の固溶C量を簡易的に表
す指標であり、鋼の常温での引張耐力 (YS RT) と8 %の
引張歪みを付与し、その後、時効熱処理を施した後の引
張耐力(YS AGE ) の差の絶対値で表される。
A1value:A1The value simply shows the amount of solid solution C in steel.
The tensile strength of steel at room temperature (YS RT) And 8%
Tensile strain is applied, and then after aging heat treatment
Strength (YS AGE ) Is expressed as the absolute value of the difference.

【0047】時効熱処理の条件は、本発明において特に
規定されるものではないが、200 ℃〜400 ℃の温度範囲
で20分〜1時間程度の保持時間で実施するのが一般的で
ある。
The conditions for the aging heat treatment are not particularly limited in the present invention, but are generally carried out in a temperature range of 200 ° C. to 400 ° C. for a holding time of about 20 minutes to 1 hour.

【0048】すなわち、時効温度は引張りにより付与さ
れた転位に確実に固溶Cを固着させるため200 ℃以上が
適当であり、転位の回復を抑制するために400 ℃以下の
温度域で行われ、この温度範囲において、転位に確実に
固溶Cを固着させるために20分〜1時間の保持時間とな
るものである。
That is, the aging temperature is suitably 200 ° C. or more in order to surely fix solid solution C to dislocations given by tension, and the aging temperature is 400 ° C. or less in order to suppress the recovery of dislocations. In this temperature range, the holding time is 20 minutes to 1 hour in order to securely fix the solute C to the dislocation.

【0049】この条件を外れると固溶C量の測定値とし
ての精度が劣化することが一般的に知られているため
に、本発明においては、時効熱処理条件は300 ℃×30分
の条件とした。
It is generally known that if the above conditions are not met, the accuracy of the measured value of the amount of dissolved C is deteriorated. Therefore, in the present invention, the aging heat treatment conditions are 300 ° C. × 30 minutes. did.

【0050】このような条件を用いて測定されたA1値=
YSAGE −YSRTの値が大きくなるに従って鋼中の固溶C量
が多く、端面割れ抑制や中温域での強度上昇に有効であ
ると言える。
A 1 value measured under such conditions =
As the value of YS AGE- YS RT increases, the amount of solid solution C in the steel increases, which can be said to be effective in suppressing end face cracking and increasing strength in a medium temperature range.

【0051】本発明において特に顕著な効果を得るには
A1値を20MPa 以上とし、さらに好ましくは30MPa 以上で
ある。
To obtain a particularly remarkable effect in the present invention
The A 1 value not less than 20 MPa, more preferably not less than 30 MPa.

【0052】(熱延板焼鈍)熱延板の焼鈍は600 ℃以上Ac
1 変態点を超えない温度範囲で行う。600 ℃に満たない
温度域で焼鈍を行うと、鋼の再結晶が行われず焼鈍後の
鋼の強度が著しく高いため加工性が劣化する。また、Ac
1 点超の温度範囲で焼鈍すると、その後の冷却工程でマ
ルテンサイト相が生成し、打ち抜き時に端面割れが発生
する。好ましい温度範囲は700 ℃以上(Ac1変態点−30
℃) 以下である。
(Hot rolled sheet annealing) Annealing of hot rolled sheet
Perform in a temperature range that does not exceed one transformation point. If the annealing is performed in a temperature range lower than 600 ° C., the recrystallization of the steel is not performed and the strength of the annealed steel is extremely high, so that the workability is deteriorated. Also, Ac
When annealing is performed in a temperature range exceeding one point, a martensite phase is formed in a subsequent cooling step, and an end face crack occurs at the time of punching. The preferred temperature range is 700 ° C or higher (Ac 1 transformation point −30
° C) or less.

【0053】本発明において、鋼の熱延板焼鈍の時間は
特に規定されるものではないが、実際の生産レベルでは
通常、在炉10分以下と、従来に比べて極めて短時間の焼
鈍温度となる。
In the present invention, the annealing time of the hot-rolled steel sheet is not particularly limited, but at an actual production level, the annealing temperature is usually 10 minutes or less, which is an extremely short annealing temperature compared with the conventional method. Become.

【0054】(冷却速度)冷却速度は5℃/sec以上に規定
される。5℃/secに満たない緩冷却であれば鋼中に固溶
したCが炭化物として析出してしまうため、端面割れ抑
制に効果がなく、中温域での強度も低下してしまう。好
ましい冷却速度は10℃/sec以上である。
(Cooling rate) The cooling rate is specified to be 5 ° C./sec or more. If the cooling rate is less than 5 ° C./sec, C dissolved in the steel precipitates as carbides, so that it has no effect on suppressing end face cracking and the strength in the medium temperature range is reduced. A preferred cooling rate is 10 ° C./sec or more.

【0055】[0055]

【実施例】次に、実施例により本発明をその作用効果に
関連させてさらに詳細に説明する。 (実施例1)実際の生産工程にて、表1に示す各成分組成
の鋼を溶製し、連続鋳造法にて厚さ200 mmのスラブと
し、1200℃×1.5 時間の加熱を行い熱間圧延により5.0
mmの熱延鋼板とした。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples. (Example 1) In an actual production process, steels having the respective component compositions shown in Table 1 were melted, formed into a slab having a thickness of 200 mm by a continuous casting method, and heated at 1200 ° C for 1.5 hours. 5.0 by rolling
mm hot-rolled steel sheet.

【0056】各熱延鋼板から厚さ5.0 mm×幅300 mm×長
さ100 mmの熱延板サンプルを数枚ずつ採取し、実験室用
の箱型電気炉にて800 ℃×10分の熱延板焼鈍を行い、そ
の後、500 ℃まで15℃/secの冷却速度で冷却し、熱処理
材を得た。
From each hot-rolled steel sheet, several hot-rolled steel sheets having a thickness of 5.0 mm × a width of 300 mm × a length of 100 mm were sampled, and heated at 800 ° C. for 10 minutes in a laboratory box-type electric furnace. The sheet was annealed and then cooled to 500 ° C. at a cooling rate of 15 ° C./sec to obtain a heat-treated material.

【0057】各熱処理材から圧延90°方向からJIS Z 2
201 に規定される13B号試験片を各2本採取し、そのう
ちの1本でJIS Z2241に規定される方法で常温の引張試
験を行い、常温耐力 (YSRT) および常温強度の測定を行
った。また残りの1本は8%の引張歪みを付与した後、
再度実験室用の箱型電気炉で300 ℃×30分の時効熱処理
を施し、その後、先と同様に引張試験を行い、時効後耐
力 (YSAGE ) を測定し、A1値=YSAGE −YSRTを求めた。
From each heat-treated material, JIS Z 2 rolled from 90 ° direction
Two 13B test pieces specified in 201 were sampled, and one of them was subjected to a normal temperature tensile test by the method specified in JIS Z2241, and the normal temperature proof stress (YS RT ) and the normal temperature strength were measured. . Also, the remaining one gives 8% tensile strain,
Aging heat treatment is again performed in a laboratory box-type electric furnace at 300 ° C for 30 minutes. After that, a tensile test is performed in the same manner as above, and the aging resistance (YS AGE ) is measured, and A 1 value = YS AGE − I asked for YS RT .

【0058】また、鋼の中温域での強度を測定するため
に、同じく圧延90°方向からJIS Z2201 に規定される
板状高温引張試験片を採取し、フランジに作用する応力
を再現する意味で7.5 %に引張歪みを付与した後、450
℃の温度でJIS G 0567 に規定される方法で引張試験を
行い、450 ℃強度を求めた。
Further, in order to measure the strength of the steel in the middle temperature range, a plate-like high-temperature tensile test specimen specified in JIS Z2201 was similarly taken from the 90 ° rolling direction, and the stress acting on the flange was reproduced. After applying tensile strain to 7.5%, 450%
A tensile test was carried out at a temperature of ° C. according to the method specified in JIS G 0567, and a strength of 450 ° C. was obtained.

【0059】450 ℃強度が大きい方が中温域での強度が
良好である。また、打ち抜き時の端面割れの評価とし
て、クランクプレスにて直径10mmのパンチを用いて打ち
抜き試験を行った。ダイスは直径10.8mmのものを用い
(クリアランス8%) 、無潤滑の条件で3枚連続の打ち
抜きを行い、打ち抜いた後の打ち抜かれた側の母材破面
を目視で観察し、端面割れの評価を行った。端面割れの
発生しているものについては割れ部断面を光学顕微鏡に
て観察し割れ深さを測定した。
The higher the 450 ° C. strength, the better the strength in the medium temperature range. Further, as an evaluation of end face cracking at the time of punching, a punching test was performed using a punch having a diameter of 10 mm with a crank press. Use a die with a diameter of 10.8mm
(Clearance: 8%) Three sheets were continuously punched under non-lubricated conditions, and the base material fracture surface on the punched side after punching was visually observed to evaluate end face cracking. With respect to those having an end face crack, the section of the crack was observed with an optical microscope and the crack depth was measured.

【0060】また、一般的に添加される元素の影響を確
認するために、一部供試材において曲げ半径=0.4 ×板
厚の条件 (板厚=5.0 t につき曲げ半径=2.0 mm) で90
°曲げ加工を行い端部および母材の割れ有無を観察し、
加工性の評価とした。
In addition, in order to confirm the influence of the elements added in general, the bending radius of some of the test materials was 0.4 × the thickness of the sheet (bending radius = 2.0 mm per 5.0 t of sheet thickness).
° Bending and observe the end and base material for cracks,
The workability was evaluated.

【0061】また、JIS G 0577 に示される方法で母材
の孔食電位を測定し、耐食性を評価した。結果を併せて
表2に示す。
The pitting potential of the base material was measured by the method shown in JIS G 0577, and the corrosion resistance was evaluated. The results are shown in Table 2.

【0062】表2において450 ℃強度はフランジ部の加
工度を模擬した7.5 %引張り歪み付与後の値、400MPa以
上が良好である。 打ち抜き性評価: ◎:端面割れなし ○:割れ軽度 (割れ深さ≦0.5 mm) △:割れあり(0.5mm<深さ≦1.0 mm) ×:深い割れ (1.0 mm<深さ) 3個とも使用上問題ないレベルの◎、○を良好とした。
In Table 2, the strength at 450 ° C. is preferably 400 MPa or more, which is a value after imparting 7.5% tensile strain, which simulates the workability of the flange portion. Punching property evaluation: :: No end face cracking ○: Mild cracking (crack depth ≦ 0.5 mm) △: Cracked (0.5 mm <depth ≦ 1.0 mm) ×: Deep crack (1.0 mm <depth) ◎ and の, which are no problematic levels, were evaluated as good.

【0063】曲げ加工性: ○:割れなし △:端面に微細割れ (幅0.5 mm以下) ×:端面に明確な割れ (幅0.5 mmを超える) ○を良好とした。Bendability: :: no cracks △: fine cracks on end face (width 0.5 mm or less) X: clear cracks on end face (width over 0.5 mm)

【0064】孔食電位: ○:20mV 以上 ×:20mV 未満 ○を良好とした。Pitting potential: :: 20 mV or more. ×: less than 20 mV.

【0065】これらの結果から明らかなように、本発明
例にかかるマルテンサイト系ステンレス鋼板は、A1値が
20MPa 以上となり、450 ℃の強度が従来法 (比較例) に
比べ高く、安定して400MPa以上の強度を確保することが
できる。また、打ち抜き時の端面割れが軽度であり、N
o. 2、4、10で軽度の端面割れが発生しているのみ
で、端面割れは全く発生しない。
As is evident from these results, the martensitic stainless steel sheet according to the example of the present invention has an A 1 value.
The strength at 450 ° C. is higher than that of the conventional method (comparative example), and the strength of 400 MPa or more can be stably secured. Also, the end face cracking during punching is mild,
o. In 2, 4, and 10, only slight edge cracks occurred, and no edge cracks occurred.

【0066】それに対し、Ti/48 +Al/27 +Nb/93 <C
/12 +N/14 の関係式を満足しないNo. 14〜17は、A1
が20MPa に満たず、450 ℃の強度が低く、かつ、打ち抜
き時に端面割れが発生する。
On the other hand, Ti / 48 + Al / 27 + Nb / 93 <C
/ 12 + N / 14 No. 14~17 which does not satisfy the relational expression is not less than A 1 value is 20 MPa, low strength of 450 ° C., and the end surface cracking occurs during punching.

【0067】そして、C量の少ないNo.18 は、A1値が低
く、450 ℃の強度は満足するものの、端面割れが発生
し、Ti、Al、Nbが含まれないNo.19 は、端面割れは発生
しないが析出強化による強度確保ができないために450
℃の強度が低下している。また、C、Si、Mn、P、S、
Cr、Nが本発明適用範囲外となるNo. 20〜26は、曲げ性
(加工性) や耐食性を同時に満足することができない。 (実施例2)実際の生産工程にて表1のNo.1に示す各成分
組成の鋼を溶製し、連続鋳造法にて厚さ200 mmのスラブ
とし、1200℃×1.5 時間の加熱を行い熱間圧延により5.
0mmの熱延鋼板とした。
[0067] Then, No.18 small amount of C, A 1 value is low, although the strength of 450 ° C. is satisfied, the end surface cracking occurs and does not include Ti, Al, Nb is No.19, the end face No cracks are generated, but strength cannot be secured by precipitation strengthening.
° C strength is decreasing. Also, C, Si, Mn, P, S,
Nos. 20 to 26 where Cr and N are out of the applicable range of the present invention are
(Workability) and corrosion resistance cannot be satisfied at the same time. (Example 2) In the actual production process, steels having the respective component compositions shown in No. 1 of Table 1 were melted, slabs having a thickness of 200 mm were produced by continuous casting, and heated at 1200 ° C for 1.5 hours. And hot rolling 5.
It was a hot-rolled steel sheet of 0 mm.

【0068】この熱延鋼板から厚さ5.0 mm×幅300 mm×
長さ100 mmの熱延板サンプルを数枚採取し、実験室用の
箱型電気炉にて表3に示す条件で熱延板焼鈍および500
℃までの冷却を行った。
From this hot rolled steel sheet, a thickness of 5.0 mm × a width of 300 mm ×
Several hot-rolled sheet samples having a length of 100 mm were sampled, and were subjected to hot-rolled sheet annealing and 500
Cooling down to ° C. was carried out.

【0069】実施例1と同様の内容で各熱処理条件にお
ける特性を実施例1に準じて調査した。結果を表3に併
せて示す。なお、評価指標は表2に同じである。
The characteristics under the respective heat treatment conditions were examined in the same manner as in Example 1 according to Example 1. The results are shown in Table 3. The evaluation indices are the same as in Table 2.

【0070】これから明らかなように、本発明例におけ
る熱処理を施したマルテンサイト系ステンレス鋼板は、
A1値が20MPa 以上となり、450 ℃の強度が安定して400M
Pa以上を確保できる。また、打ち抜き時の端面割れが軽
度であり、特にNo.4、6、8は、端面割れが全く発生し
ていない。
As is clear from the above, the heat-treated martensitic stainless steel sheet in the present invention example is as follows.
A 1 value becomes 20MPa or more, and the strength at 450 ℃ is stable and 400M
Pa or more can be secured. In addition, the end face cracking at the time of punching was slight. In particular, No. 4, 6, and 8 did not have any end face cracks.

【0071】それに対し、焼鈍温度が600 ℃に満たない
No.11 は、A1値は48MPa と高い値を示すが、常温強度が
高く打ち抜き性が劣化している。焼鈍温度がAc1 点以上
となるNo.13 は、常温強度が極めて高く、7.5 %引張り
でも破断するためA1値および450 ℃の強度測定が困難と
なる。また、打ち抜き時には全て深い端面割れが発生し
ている。
On the other hand, the annealing temperature is lower than 600 ° C.
No.11 is, A 1 value shows a 48MPa and high value, high punching resistance strength at room temperature is deteriorated. No. 13 in which the annealing temperature is higher than the Ac 1 point has extremely high room temperature strength, and breaks even when pulled by 7.5%, making it difficult to measure the A 1 value and the strength at 450 ° C. Further, at the time of punching, deep end face cracks occurred.

【0072】No.12 では冷却速度が遅いためA1値が下が
り端面割れが発生する。No.15 については、焼鈍温度が
高く冷却速度が遅いため、整粒組織となり打ち抜き時の
端面割れは抑制されるが、A1値が低く固溶C量が少ない
ために450 ℃の強度が低下する。
[0072] In No.12 cooling rate A 1 value is lowered end surface cracking occurs slower. For No.15, annealing the temperature is high and the cooling rate slower, the end surface cracking during punching becomes grain structure is being suppressed, reduction in strength of 450 ° C. for solute C content A 1 value is low is small I do.

【0073】No.16 は、450 ℃強度および打ち抜き性と
もに良好であるが、長時間箱型焼鈍となるために焼鈍の
コストが従来と変わらないため、本発明においては好ま
しいものではない。
No. 16 is excellent in both the strength at 450 ° C. and the punching property, but is not preferred in the present invention since the annealing cost is the same as that of the conventional one due to the long box annealing.

【0074】[0074]

【表1】 [Table 1]

【0075】[0075]

【表2】 [Table 2]

【0076】[0076]

【表3】 [Table 3]

【0077】[0077]

【発明の効果】本発明によるマルテンサイト系ステンレ
ス鋼板は、打ち抜き時の端面割れが発生せず、かつ、30
0 ℃〜600 ℃の中温域の強度に優れるため、自動車排ガ
スのフランジあるいはフラット画面テレビのフレーム母
材等の中温域で加工を受ける様な用途においても適用可
能である。また、従来は箱型焼鈍を用いて長時間焼鈍し
て、その後酸洗処理を行っていたものが、連続ラインで
焼鈍と酸洗を同時に行うことが可能となり、箱型焼鈍炉
による焼鈍の省略が可能となるために、従来より極めて
優れた性能を有する材料を、従来より極めて安価に提供
されるものであり産業上における効果が大きいものであ
る。
The martensitic stainless steel sheet according to the present invention does not crack at the end face during punching,
Since it has excellent strength in the middle temperature range from 0 ° C to 600 ° C, it can be applied to applications where processing is performed in the middle temperature range, such as flanges of automobile exhaust gas or base materials for flat screen television frames. In addition, conventionally, long-time annealing using box-type annealing and then pickling were performed.However, annealing and pickling can be performed simultaneously in a continuous line, and omission of annealing using a box-type annealing furnace is omitted. Therefore, a material having extremely superior performance compared to the conventional one is provided at a much lower cost than the conventional one, and has a great industrial effect.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 質量%で、C:0.02〜0.10%、Si:1.0
%以下、Mn:0.05%以上1.0 %以下、S:0.01%以下、
P:0.1 %以下、Cr:10.5〜13.5%、N:0.05%以下を
含有し、Ti、Al、およびNbの1種もしくは2種以上をそ
れぞれ0.1 %以下かつ、下記(1) 式を満たす範囲の量だ
け含有し、残部がFeおよび不可避的な不純物からなる鋼
組成を有し、組織的にフェライトと炭化物からなり、固
溶C量を示すA1値が下記(2) 式を満足することを特徴と
する打ち抜き割れ感受性が小さく中温域の強度に優れる
マルテンサイト系ステンレス鋼板。 O<Ti/48+Al/27+Nb/93<C/12+N/14 ・・・(1) A1値=YSAGE −YSRT≧20Mpa ・・・(2) ただし、YSAGE : 8%引張歪み+300 ℃×30分熱処理
した後の耐力 YSRT : 常温での耐力
C .: 0.02 to 0.10%, Si: 1.0% by mass
% Or less, Mn: 0.05% or more and 1.0% or less, S: 0.01% or less,
P: 0.1% or less, Cr: 10.5-13.5%, N: 0.05% or less, one or more of Ti, Al and Nb are each 0.1% or less and satisfy the following formula (1). containing an amount of the balance has a steel composition consisting of Fe and unavoidable impurities, organizationally it consists ferrite and carbides, the a 1 value indicating the amount of solute C satisfies the following formula (2) A martensitic stainless steel sheet with low punch cracking sensitivity and excellent strength in the medium temperature range. O <Ti / 48 + Al / 27 + Nb / 93 <C / 12 + N / 14 ··· (1) A 1 value = YS AGE -YS RT ≧ 20Mpa ··· (2) However, YS AGE: 8% tensile strain +300 ° C. × Strength after heat treatment for 30 minutes YS RT : Strength at room temperature
【請求項2】 請求項1記載の鋼組成を有する熱間圧延
板に、600 ℃以上、Ac1 変態点を越えない温度範囲で短
時間の焼鈍を施し、その後、500 ℃まで5 ℃/sec 以上
の冷却速度で冷却することを特徴とするマルテンサイト
系ステンレス鋼板の製造方法。
2. The hot-rolled sheet having the steel composition according to claim 1 is annealed for a short time in a temperature range not lower than 600 ° C. and not exceeding the Ac 1 transformation point, and thereafter up to 500 ° C. at 5 ° C./sec. A method for producing a martensitic stainless steel sheet, characterized by cooling at the above cooling rate.
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