JP2005154862A - 耐面歪み性に優れたフェライト系ステンレス鋼板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 質量%で、C:0.02%以下、Si:0.5%以下、Mn:0.3%以下、P:0.04%以下、S:0.01%以下、Cr:8〜30%、Al:1.0%以下、Nb:0.05〜0.5%、Ti:0.003〜0.03%、N:0.02%以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、かつ、Nb/Ti≧10、Nb≧16×(C+N)を満たし、YRが60%以下であることを特徴とする耐面歪み性に優れたフェライト系ステンレス鋼板である。
【選択図】 図1
Description
(第1項)質量%で、C:0.02%以下、Si:0.5%以下、Mn:0.3%以下、P:0.04%以下、S:0.01%以下、Cr:8〜30%、Al:1.0%以下、Nb:0.05〜0.5%、Ti:0.003〜0.03%、N:0.02%以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、かつ、Nb/Ti≧10、Nb≧16×(C+N)を満たし、YRが60%以下であることを特徴とする耐面歪み性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
(第2項)Feの一部に代えて、Mo:3.0%以下を含有することを特徴とする第1項記載の耐面歪み性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
(第3項)Feの一部に代えて、Ni:1.0%以下、Cu:1.0%以下、Co:1.0%以下のうちから選ばれた1種または2種以上を含有することを特徴とする第1項または第2項記載の耐面歪み性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
(第4項)Feの一部に代えて、B:0.005%以下を含有することを特徴とする第1項〜第3項のいずれか記載の耐面歪み性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
(第5項)Feの一部に代えて、Ta:0.2%以下、V:0.2%以下、W:0.2%以下のうちから選ばれた1種または2種以上を含有することを特徴とする第1項〜第4項のいずれか記載の耐面歪み性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
(第6項)Feの一部に代えて、Mg:0.0005〜0.010%を含有することを特徴とする第1項〜第5項のいずれか記載の耐面歪み性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
(第7項)Feの一部に代えて、Ca:0.05%以下を含有することを特徴とする第1項〜第6項のいずれか記載の耐面歪み性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
(第8項)フェライト結晶粒の粒度番号が6.0以上であることを特徴とする第1項〜第7項のいずれか記載の耐面歪み性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
Cは、固溶Cとして含有されると鋼が硬質化(固溶強化)する。また、熱延板や冷延板の{111}集合組織形成を阻害し、鋼板のr値向上を阻害する。特に、0.02%を超えると、その影響が顕著となるので、0.02%以下に限定する。なお、Cは、固溶強化、析出強化により鋼を硬質化し、延性を低下させるため、成形加工に用いる鋼板中には極力低い方が好ましいが、その反面、過度に低減すると、精錬負荷を大きくするとともに結晶粒を著しく粗大化させ、また析出物制御も難しくする。これらの観点から、C含有量は0.0005%超、0.008%以下が好ましい。
Siは、耐酸化性、耐食性の向上に有効な元素であり、大気環境での耐食性を向上させる。また、脱酸剤として鋼中の酸素除去に用いられる。しかしながら、過度に含有されると固溶Siの増加に伴い鋼が硬質化し、延性も低下するので、0.5%以下に限定する。なお、好ましくは0.05〜0.2%である。
Mnは、耐酸化性の向上に有効な元素であるが、過度に含有されると鋼の靭性を劣化させ、溶接部の耐二次加工脆性をも劣化させるので、0.3%以下に限定する。
Pは、固溶すると鋼を硬質化し延性を著しく低下させ、また、微細な隣化物として析出し、加工性および耐食性を損ねる。特に、0.04%を超えるとその影響が顕著になるので、0.04%以下に限定する。なお、Pは低い方が望ましいが、過度の低減は製鋼コストの上昇を招くため、鋼の精錬負荷の観点から0.005〜0.025%が好ましい。
Sは可溶性のMnSを形成し鋼の耐食性を低下させるため低い方が好ましい。ただし、製鋼時の脱S処理にかかる経済的負荷を考慮して、その含有量は0.01%以下とする。なお、好ましくは0.002〜0.006%である。
Crは、耐食性の向上に有効な元素である。しかし十分な耐食性を確保するには8%以上含有する必要がある。なお、海岸環境や溶接部も含めた耐食性を確保するためには、不動態皮膜が安定になる11%以上の含有が好ましい。一方、Crは鋼の加工性を低下させる元素であり、特に30%を超えて含有すると、その影響が顕著になるとともに他元素との複合添加によりσ(シグマ)相やχ(カイ)相の析出で鋼が脆くなるので、30%以下に限定する。自動車の内外面パネルとして使用する場合、15〜24%が好適である。
Alは、製鋼における脱酸剤として必要であるが、過度の添加は酸化物系介在物を過剰に生成させ、表面外観および耐食性を劣化させるので1.0%以下とする。
Nbは、C、NをNb系炭窒化物として析出、固定することによりCr系炭窒化物の形成を抑制し、耐食性を改善するとともに加工性(延び、r値)を向上させる効果を有しており、所定量添加することが必要である。ただし、含有量が0.05%未満の場合、C、Nを十分に析出物として固定できないため鋼中に固溶C、Nが残存し、加工性や耐食性の低下を招く。一方、0.5%を超えて含有すると固溶Nb量が増加し、鋼の硬化、延性低下、靭性低下を招く。よって、Nb含有量は0.05〜0.5%の範囲に限定する。なお、Nbは、C、Nと安定な炭化物、窒化物を形成させる観点から、16≦Nb/(C+N)≦40を満たすように添加するのが好適である。ここで、不等式中の元素記号はその元素の鋼中含有量(質量%)を表す。
Tiは本発明では最も重要な元素である。Tiは鋼中のC、NとTi系炭窒化物を形成し、Nb同様Cr系炭窒化物の形成を抑制し、耐食性を改善するとともに加工性(伸びr値)を向上させる効果を有する。しかし、本発明では、Nbを主な安定化元素として添加したNb添加フェライト系ステンレス鋼において、Tiを微量(0.003〜0.03%)添加することにより、低YS化、低YR化が達成でき、耐面歪み性に優れたステンレス冷延鋼板が得られることを新たに見出した。よって、本発明では、Ti含有量は、0.003〜0.03%の範囲に限定する。
Nは、適正量を含有すれば粒界を強化し靭性を向上させるが、0.02%を超えて含有すると、窒化物となって粒界に析出し、耐食性への悪影響が顕著になり、また、TiとともにTiNを形成し冷延板特に光沢品の擦り傷の原因となるので、0.02%以下に限定する。なお、精錬負荷も考慮すると、N含有量は、0.005〜0.02%が好適範囲である。
C、N、Nb、Tiは各々の含有量を前述のように限定されるが、耐面歪み性の改善にはそれだけでは十分ではなく、それら含有量の相互関係の適正化が本発明での重要な因子の一つである。すなわち、Tiを主にTiN形成に資し、しかも鋼中に固溶C、N、固溶Nb、Tiを極力残存させないことが重要であり、そのために、本発明では、Nb/Ti(:Ti含有量に対するNb含有量の比)を10以上、かつ、Nb/(C+N)(:CとNの合計含有量に対するNb含有量の比)を16以上に限定する。
耐面歪み性を向上させるには耐坐屈応力(すなわち降伏応力:YS)が低くしかも所定の強度(すなわち引張強さ:TS)を有することが必要である。しかし、YSとともにTSを上昇させたのでは、鋼が硬質化し、延性が低下し、特に張り出し成形性を低下させることになる。本発明では、張り出し成形性を確保しつつ耐面歪性を向上させるために、YRは60%以下に限定する。なお、YRは低ければ低いほど、成形が容易でかつ耐面歪み性に優れているので、好ましい。
Moは、ステンレス鋼の耐食性向上に有効な元素である。内外板パネル用途に使用する場合、美観上、機能上の理由から耐食性の確保が重要となる。Moは耐食性、耐錆性向上に有効な元素であるが、3.0%を超えて添加すると鋼板は硬質化し、プレス成形等の加工が難しくなるので、3.0%以下とするのが好ましい。
Ni、Cu、Coはいずれも耐食性および熱延板の靭性改善に有効な元素である。しかし、それぞれ1.0%を超えると鋼が硬質化し、加工性への弊害が大きくなるので、それぞれ1.0%以下とするのが好ましい。
Bは耐2次加工脆性の向上に有効な元素である。しかし0.005%を超える添加は、鋼を硬質化し逆に鋼の1次加工性、2次加工性を阻害するので、0.005%以下とするのが好ましい。なお、より好ましくは0.0003〜0.005%である。
これら元素は、炭窒化物を形成し、耐食性向上に寄与するが、炭化物、窒化物をも形成し、鋼中の炭窒化物の形成に影響を与える。また、固溶元素として存在すると鋼を硬質化し加工性の低下を引き起こす。この弊害を回避するにはそれぞれ0.2%以下とするのが好ましい。なお、より好ましくは0.01〜0.10%である。
Mgは脱酸剤や耐火物から解離して鋼中に溶存する。また、MgはMg-Alスピネルの酸化物系介在物を形成し、TiNの核生成サイトとして働きTiのTiN化を助長する働きがある。またTiNがフェライト(δ(デルタ)-フェライト)の核生成サイトとして有効に働くため、等軸晶率上昇、熱延板組織の微細化に有効に働く。この作用は0.0005%以上で顕著になる。しかし、0.010%を超えて添加されると酸化物系介在物として鋼中に残存し、耐食性低下を引き起こすことになる。よって、0.0005〜0.010%の範囲が好ましい。なお、より好ましくは0.002〜0.005%である。
Caは製鋼の連鋳化の観点から添加しうるが、過剰に添加すると特に耐食性を著しく阻害するので、含有量は0.05%以下とするのが好ましい。
結晶粒径は鋼のYSと関連があり、Hall-Petchの式に従うと、フェライト結晶粒が粗大化するにともないYSは低下することが一般的に知られている(例えば非特許文献1)。しかしながら、フェライト結晶粒が粒度番号6.0未満に粗大化すると、プレス成形性等の厳しい加工によりオレンジピールと呼ばれる表面の凹凸が形成され美観を損なうと共に成形限界を低下させることになる。内外板パネルはこのような凹凸を嫌うため、本発明では、フェライト結晶粒は、厳しい加工が施された場合でも、表面凹凸が気にならない粒度番号6.0以上に微細なものであることが好ましい。なお、本発明で言う粒度番号はJIS G 0552に定める切断法で測定したものであり、圧延方向(L方向)に平行な板厚断面における×100倍の観察面について5視野観察しその平均値として求めた。
・圧延方向(L方向)に平行な板厚断面におけるフェライト結晶粒の粒度番号をJIS G 0552(切断法)に準拠して求めた。
・JIS13号B試験片を用い、L方向(圧延方向)、D方向(圧延方向に対して45°の方向)、C方向(圧延方向に対して90°の方向)のYS、TS、El(伸び)を測定し、次式(1)により、平均YS、平均TS、平均El、および平均YRを計算し、n数3点の平均値を求めた。
ここで、XはYS,TS,El,YR(=YS/TS)のいずれか1つであり、添え字はその添え字方向の測定値であることを意味する。
・JIS13号B試験片を用い、15%の単軸引張予歪を与えて、3点法に従うL,D,C各方向のr値を求め、前記式(1)においてXをrとした式により平均r値を計算し、n数3点の平均値を求めた。
Claims (8)
- 質量%で、C:0.02%以下、Si:0.5%以下、Mn:0.3%以下、P:0.04%以下、S:0.01%以下、Cr:8〜30%、Al:1.0%以下、Nb:0.05〜0.5%、Ti:0.003〜0.03%、N:0.02%以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなり、かつ、Nb/Ti≧10、Nb≧16×(C+N)を満たし、YRが60%以下であることを特徴とする耐面歪み性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
- Feの一部に代えて、Mo:3.0%以下を含有することを特徴とする請求項1記載の耐面歪み性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
- Feの一部に代えて、Ni:1.0%以下、Cu:1.0%以下、Co:1.0%以下のうちから選ばれた1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1または2記載の耐面歪み性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
- Feの一部に代えて、B:0.005%以下を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の耐面歪み性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
- Feの一部に代えて、Ta:0.2%以下、V:0.2%以下、W:0.2%以下のうちから選ばれた1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載の耐面歪み性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
- Feの一部に代えて、Mg:0.0005〜0.010%を含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれか記載の耐面歪み性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
- Feの一部に代えて、Ca:0.05%以下を含有することを特徴とする請求項1〜6のいずれか記載の耐面歪み性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
- フェライト結晶粒の粒度番号が6.0以上であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか記載の耐面歪み性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
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