JP2002285243A - 熱延鋼帯の熱処理方法 - Google Patents

熱延鋼帯の熱処理方法

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JP2002285243A
JP2002285243A JP2001087845A JP2001087845A JP2002285243A JP 2002285243 A JP2002285243 A JP 2002285243A JP 2001087845 A JP2001087845 A JP 2001087845A JP 2001087845 A JP2001087845 A JP 2001087845A JP 2002285243 A JP2002285243 A JP 2002285243A
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Junichi Katsuki
淳一 香月
Takashi Yamauchi
隆 山内
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 特殊な再溶解設備や高温・長時間のソーキン
グを必要とせず、スジ状共晶炭化物のない高炭素マルテ
ンサイト系ステンレス鋼を製造する。 【構成】 0.2〜1.2%のC,10.0〜20.0
%のCrを含む高炭素マルテンサイト系ステンレス鋼ス
ラブを熱間圧延し、巻き取られた熱延鋼帯を900〜1
200℃の温度域で熱処理する際、材料温度T(℃)を
900〜1200℃の範囲に設定し、保持時間t(時)
との間に式(1)の関係を成立させて凝固時に生成した
スジ状共晶炭化物を消失させる。 t≧4.5×104×exp(−0.008×T)
・・・・(1)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、凝固時に生成したスジ
状共晶炭化物を消失させることによって品質安定性に優
れた熱延鋼帯を製造する熱処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】包丁,ハサミ,メス等の刃物や医療器
具,歯科用器具等の素材としては、高強度及び優れた耐
食性が要求されることから、SUS420J2,SUS440等のマル
テンサイト系ステンレス鋼が従来から使用されている。
ところが、C含有量が0.2質量%以上の高炭素マルテ
ンサイト系ステンレス鋼では、製品中にスジ状の粗大な
共晶炭化物が残存しやすい。残存共晶炭化物は、製品外
観にスジ模様となって現れ、刃こぼれ等の欠陥発生の原
因ともなる。
【0003】高炭素マルテンサイト系ステンレス鋼の品
質に悪影響を及ぼすスジ状の共晶炭化物は、鋳造段階で
生じるC,Cr等の溶質成分のマクロ偏析が原因であ
る。従来では、鋳造後の鋼塊に高温・長時間のソーキン
グ処理を施して共晶炭化物をマトリックスに固溶させる
ことによって共晶炭化物を消失させている。また、エレ
クトロスラグ溶解法で再溶解することによって共晶炭化
物を消失又は低減することも提案されている(特開昭5
8−189322号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】鋼塊又はスラブ段階で
は、共晶炭化物が粗大であり、共晶炭化物をマトリック
スに固溶させるために極めて高温・長時間のソーキング
が必要となる。仮に高温・長時間のソーキングで共晶炭
化物を消失できたとしても、鋼塊表層部が著しく酸化又
は脱炭され、製品歩留が低下する。分塊圧延によってソ
ーキング処理される鋼塊又はスラブを減肉するとスジ状
共晶炭化物の消失に必要な処理時間を短縮できるが、そ
のために製造プロセスが複雑化するので得策ではない。
【0005】しかも、C,Crの含有量が高いSUS440等
の鋼種にあってはγ単相領域が極端に狭く、ソーキング
温度域の直上が固相線温度であることから、粒界が再溶
解する虞もある。他方、再溶解により共晶炭化物を消失
させるエレクトロスラグ法では、特殊な設備を必要と
し、製造工程も複雑になる。その結果、製造コストの上
昇を招く。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、熱延鋼帯の熱処
理条件を適正化することにより、特殊な再溶解設備や高
温・長時間のソーキングを必要とすることなく、スジ状
共晶炭化物のない高炭素マルテンサイト系ステンレス鋼
を提供することを目的とする。
【0007】本発明の熱処理方法は、その目的を達成す
るため、0.2〜1.2質量%のC,10.0〜20.
0質量%のCrを含む高炭素マルテンサイト系ステンレ
ス鋼スラブを熱間圧延し、巻き取られた熱延鋼帯を90
0〜1200℃の温度域で熱処理する際、材料温度T
(℃)を900〜1200℃の範囲に設定し、保持時間
t(時)との間に式(1)の関係を成立させて凝固時に
生成したスジ状共晶炭化物を消失させることを特徴とす
る。 t≧4.5×104×exp(−0.008×T) ・・・・(1)
【0008】
【作用】本発明が対象とするマルテンサイト系ステンレ
ス鋼は、0.2〜1.2質量%のC,10.0〜20.
0質量%のCrを含んでいる。Cは、焼入れ・焼戻し後
にマルテンサイト系ステンレス鋼の強度を向上させる上
で有効な合金成分であり、必要硬さを得るために最低で
も0.2質量%が必要である。しかし、1.2質量%を
超える過剰量のCが含まれると、製造性及び耐食性が低
下する。
【0009】Crは、マルテンサイト系ステンレス鋼の
耐食性を維持するために必要な合金成分であり、10質
量%以上でCrの添加効果が顕著になる。しかし、2
0.0質量%を超える過剰量のCr添加は、焼入れ処理
後の硬さを低下させる原因となる。C,Cr以外にも、
必要に応じてSi,Mn,Ni,V,Nb,Ti,Z
r,Cu,Co,W,Ca,Mg,Pb,Sn,Al,
REM,N等の1種又は2種以上を含むことができる。
これらの合金成分は、目的に応じて適宜の範囲に調整さ
れる。
【0010】比較的多量のCを含むマルテンサイト系ス
テンレス鋼は、共晶炭化物が粗大なスジ状に成長しやす
い鋼種である。スジ状共晶炭化物は、マルテンサイト系
ステンレス鋼の鋼塊又はスラブを熱間圧延するとき、圧
延によって破壊され、微細析出物としてマトリックスに
分散する。微細分散した共晶炭化物は、鋼塊やスラブ中
にあるスジ状の粗大な共晶炭化物と異なり、比較的短時
間の熱処理でマトリックスに固溶する。たとえば、厚み
200mmの連鋳スラブに分布している粗大なスジ状共
晶炭化物をマトリックスに固溶させるためには、共晶炭
化物の固溶に必要な熱量を200mmの厚みに加える必
要があるが、板厚6mmの熱延鋼帯に微細分散している
共晶炭化物の固溶に必要な熱量が大幅に少なくなる。ま
た、微細分散状態であるため共晶炭化物とマトリックス
との拡散反応が促進される。その結果、比較的低温・短
時間の熱処理で共晶炭化物が消失する。
【0011】本発明者等による調査・研究の結果から、
材料温度T(℃)を900〜1200℃とし、保持時間
t(時)との間に前掲の式(1)の関係を成立させると
き、マトリックスへのC,Crの拡散が進行し、微細分
散状態の共晶炭化物が十分にマトリックスに固溶するこ
とが判った。熱処理雰囲気としては、鋼帯表層の粒界酸
化を防止するためN2,H2,Ar,N2+H2,真空等の
非酸化性雰囲気が好ましい。材料温度T(℃)は熱処理
されている熱延鋼帯の温度、保持時間t(時)は材温が
所定温度条件下にある時間をいう。スジ状共晶炭化物の
消失が比較的低温・短時間の熱処理で済むことは、鋼帯
表層部の粒界酸化や脱炭が抑えられることをも意味す
る。そのため、高温・長時間のソーキングが必要であっ
た従来法に比較して、品質が安定したマルテンサイト系
ステンレス鋼が高い歩留で製造される。
【0012】
【実施例1】C:0.5質量%,Cr:13質量%の高
炭素マルテンサイト系ステンレス鋼を厚み200mmの
スラブに連続鋳造し、熱間圧延により板厚6mmの熱延
鋼帯を製造した。次いで、種々の加熱温度,加熱時間で
熱延鋼帯を熱処理した後、冷間圧延,熱処理を繰返し,
板厚1.8mmの冷延鋼帯を製造した。
【0013】得られた各冷延鋼帯から試験片を切り出
し、熱延方向と平行な断面を光学顕微鏡で観察し、スジ
状共晶炭化物の有無を調査した。スジ状共晶炭化物の判
定に関しては、一つの共晶炭化物が25μm以上の長さ
で且つ連続的に250μm以上の長さに連なっている場
合を「スジ状共晶炭化物あり」とし、一つの共晶炭化物
が25μm以上の長さであっても連続的に250μm以
上連なっていない場合や、一つの共晶炭化物が25μm
より短くなっている場合は「スジ状共晶炭化物なし」と
判定した。
【0014】図1の調査結果にみられるように、材料温
度Tを900〜1200℃の間に設定し、前掲の式
(1)を満足する条件下で熱処理したものではスジ状共
晶炭化物が観察されなかった。しかし、式(1)を満足
する条件下でも材料温度Tが900℃に達しない場合、
共晶炭化物の拡散反応が遅く、工業的に実施可能な程度
の長時間で熱処理してもスジ状共晶炭化物が低減しなか
った。逆に、材料温度Tが1200℃を超えると、C,
Crの拡散は促進されるものの、熱応力により鋼板形状
が悪化した。
【0015】他方、材料温度Tを900〜1200℃に
設定した場合でも、t<4.5×104×exp(−
0.008×T)の領域に材料温度T及び保持時間tが
あると、熱処理後にもスジ状共晶炭化物が残存してい
た。そのため、この鋼帯から製造された刃物は、スジ模
様のある外観を呈し、刃こぼれも発生しやすかったた
め、製品として提供できないレベルであった。
【0016】
【実施例2】表1の組成をもつ高炭素マルテンサイト系
ステンレス鋼を溶製し、厚み200mmのスラブに連続
鋳造した。スラブを板厚6mmの熱延鋼帯に熱間圧延
し、900〜1200℃で熱処理した。熱処理雰囲気に
は、10%H2+90%N2の混合ガス雰囲気を採用し
た。
【0017】
【0018】熱処理された熱延鋼帯に冷間圧延,熱処理
を繰返し施し、板厚1.8mmの冷延鋼帯を製造した。
各冷延鋼帯から試験片を切り出し、熱延方向と平行な断
面を光学顕微鏡で観察し、実施例1と同じ判定基準でス
ジ状共晶炭化物の有無を調査した。表2の調査結果にみ
られるように、本発明で規定した条件下で熱処理した試
験番号1〜8では、スジ状共晶炭化物が残存しておら
ず、C,Crの固溶によってスジ状共晶炭化物が消失す
ることが確認された。他方、本発明で規定した条件を外
れる条件下で熱処理した試験番号9,10,12,13
では、スジ状共晶炭化物が残存していた。また、熱処理
温度が1200℃を超える試験番号11,14では、大
きな熱応力が発生したため熱処理された熱延鋼帯の板形
状が著しく悪化した。
【0019】
【0020】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、共晶炭化物が発生している高炭素マルテンサイト系
ステンレス鋼の熱延鋼帯を熱処理する際、材料温度と保
持温度との間に特定の関係を成立させた条件下で熱処理
することによって、共晶炭化物をマトリックスに固溶さ
せ、スジ状共晶炭化物を解消している。この方法では、
高温・長時間のソーキング処理が必要な従来法に比較し
て低温・短時間の熱処理でスジ状共晶炭化物が消失する
ため、鋼帯表層の粒界酸化や脱炭が抑えられ、品質安定
性に優れたマルテンサイト系ステンレス鋼を高い歩留で
製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 スジ状共晶炭化物の消失に有効な材料温度と
保持時間との関係を説明するグラフ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 0.2〜1.2質量%のC,10.0〜
    20.0質量%のCrを含む高炭素マルテンサイト系ス
    テンレス鋼スラブを熱間圧延し、巻き取られた熱延鋼帯
    を900〜1200℃の温度域で熱処理する際、材料温
    度T(℃)を900〜1200℃の範囲に設定し、保持
    時間t(時)との間にt≧4.5×104×exp(−
    0.008×T)の関係を成立させて凝固時に生成した
    スジ状共晶炭化物を消失させることを特徴とする熱延鋼
    帯の熱処理方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005082838A (ja) * 2003-09-05 2005-03-31 Jfe Steel Kk 高炭素ステンレス熱延鋼板の製造方法
JP2011074455A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Fukui Prefecture 耐食性ステンレス鋼の製造方法

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