JP2006299374A - 耐食性および耐リジング性に優れたフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 耐食性および耐リジング性に優れたフェラ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。
【解決手段】 本発明鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０２〜０．１０％、Ｓｉ：０．０１〜１．００％、Ｍｎ：０．０１〜１．００％、Ｐ：０．０４０％未満、Ｓ：０．０３％以下、Ａｌ：０．００１〜０．０１０％、Ｎ：０．０３〜０．０６％、Ｃｒ：１５〜２０％、Ｖ：０．０３〜０．２０％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなり、０．１０≦（ｉｎｓｏｌ．Ｖ）／（ｉｎｓｏｌ．Ｆｅ）≦１．０の式を満足することを特徴とする。その製造方法は、総圧延率９８％以上の熱間圧延を行い、熱延鋼板に昇温速度１〜６０℃／ｈで最高到達温度８１０〜８７０℃に昇温する焼鈍を施し、さらに、冷間圧延後、冷延鋼板に昇温速度１〜２０℃／ｓで最高到達温度８１０〜８７０℃に昇温する焼鈍を施すことを特徴とする。
【選択図】 なし
【解決手段】 本発明鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０２〜０．１０％、Ｓｉ：０．０１〜１．００％、Ｍｎ：０．０１〜１．００％、Ｐ：０．０４０％未満、Ｓ：０．０３％以下、Ａｌ：０．００１〜０．０１０％、Ｎ：０．０３〜０．０６％、Ｃｒ：１５〜２０％、Ｖ：０．０３〜０．２０％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなり、０．１０≦（ｉｎｓｏｌ．Ｖ）／（ｉｎｓｏｌ．Ｆｅ）≦１．０の式を満足することを特徴とする。その製造方法は、総圧延率９８％以上の熱間圧延を行い、熱延鋼板に昇温速度１〜６０℃／ｈで最高到達温度８１０〜８７０℃に昇温する焼鈍を施し、さらに、冷間圧延後、冷延鋼板に昇温速度１〜２０℃／ｓで最高到達温度８１０〜８７０℃に昇温する焼鈍を施すことを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
本発明は、耐食性および耐リジング性に優れたフェライト系ステンレス薄鋼板およびその製造方法に関するものである。本発明によれば、耐食性および耐リジング性の両特性が極めて良好なフェライト系ステンレス鋼を得ることができるため、従来必要であった研磨工程等を省略でき、また、腐食の発生をより長時間抑制することができるため、地球環境保全に貢献しうるものと考えられる。
ＳＵＳ４３０に代表されるフェライト系ステンレス鋼は、家電や厨房品等に広く使用されている。ステンレス鋼はその優れた耐食性に最大の特徴を有しており、そのため、表面処理を施すことなく、金属地をそのまま用いて製品化される場合が多い。その金属表面にリジングと呼ばれる表面欠陥が発生する場合があり、表面美観を劣化させたり、それを除去するための研磨工程付加が生じたりする。また、腐食環境で用いられることが多いため、ステンレス鋼といえども錆を発生することがある。
耐リジング性を向上させる手法としては、特許文献１〜４に記載された発明が開示されている。特許文献１においては、ＡｌとＮ量を規定した鋼種において熱間圧延途中に曲げ加工を施し、その後の再結晶により結晶方位を変化させる発明が開示されている。また、特許文献２においては、熱間仕上げ圧延時の圧下率を規定し、その後の再結晶を有効に活用する発明が開示されている。特許文献３においては、熱間圧延後に硬質なマルテンサイト相を生成させたまま冷間圧延することで結晶方位のランダム化を図る発明が開示されている。特許文献４においては、ＮとＣ量の比及びＶ×Ｎの値を規定して析出物を制御して耐リジング性を向上させる発明が開示されている。
特開昭６２−１３６５２５号公報
特開昭６３−０６９９２１号公報
特開平０１−１１１８１６号公報
特許第３５８４８８１号掲載公報
しかし、特許文献１ないし特許文献２に記載の発明では、成形時のリジングの高さは低減しているが完全には解消されておらず、更なるリジング改善の手段が必要とされていた。また、特許文献３ないし特許文献４に記載の発明は、リジングの発生をほぼ完全に抑制できる手法であったが、耐食性が極めて劣るケースが時々認められるという問題が生じていた。
そこで、本発明は、耐食性を安定的に確保し、かつ耐リジング性に優れたフェライト系ステンレス鋼およびその製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明者は、上記のような課題を解決すべく、フェライト系ステンレス鋼の耐食性のばらつきと材料組織との関係を詳細に検討したところ、ある特定の元素の析出状態が非常に重要な因子であることが判明した。特に、析出状態で存在するＶおよびＦｅ量の比と耐食性との間には強い相関関係があることを突き止めた。
本発明は、上記の知見に基づいてさらに検討して初めて完成されたものであり、その要旨とするところは以下のとおりである。
本発明は、上記の知見に基づいてさらに検討して初めて完成されたものであり、その要旨とするところは以下のとおりである。
（１）質量％で、Ｃ：０．０２〜０．１０％、Ｓｉ：０．０１〜１．００％、Ｍｎ：０．０１〜１．００％、Ｐ：０．０４０％未満、Ｓ：０．０３％以下、Ａｌ：０．００１〜０．０１０％、Ｎ：０．０３〜０．０６％、Ｃｒ：１５〜２０％、Ｖ：０．０３〜０．２０％を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなり、下記（１）式を満足することを特徴とする、耐食性および耐リジング性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
０．１０≦（ｉｎｓｏｌ．Ｖ）／（ｉｎｓｏｌ．Ｆｅ）≦１．０ ・・・ （１）
ここで、（ｉｎｓｏｌ．Ｖ）は鋼中に析出状態で存在するＶ量（ｍａｓｓ％）、（ｉｎｓｏｌ．Ｆｅ）は鋼中に析出状態で存在するＦｅ量（ｍａｓｓ％）である。
０．１０≦（ｉｎｓｏｌ．Ｖ）／（ｉｎｓｏｌ．Ｆｅ）≦１．０ ・・・ （１）
ここで、（ｉｎｓｏｌ．Ｖ）は鋼中に析出状態で存在するＶ量（ｍａｓｓ％）、（ｉｎｓｏｌ．Ｆｅ）は鋼中に析出状態で存在するＦｅ量（ｍａｓｓ％）である。
（２）さらに、質量％で、Ｂ：０．０００３〜０．０１０％を含有することを特徴とする、上記（１）に記載の耐食性および耐リジング性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
（３）さらに、質量％で、Ｎｉ：０．０１〜０．５０％を含有することを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の耐食性および耐リジング性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
（３）さらに、質量％で、Ｎｉ：０．０１〜０．５０％を含有することを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の耐食性および耐リジング性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
（４）上記（１）ないし（３）のいずれか１項に記載の成分組成を有する鋼片に、総圧延率９８％以上の熱間圧延を行い、得られた熱延鋼板に昇温速度１〜６０℃／ｈで最高到達温度８１０〜８７０℃に昇温する焼鈍を施し、さらに、冷間圧延後、得られた冷延鋼板に昇温速度１〜２０℃／ｓで最高到達温度８１０〜８７０℃に昇温する焼鈍を施すことを特徴とする、耐食性および耐リジング性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
本発明は、耐食性および耐リジング性に優れたフェライト系ステンレス薄鋼板を得ることができ、ひいては従来必要であった研磨工程等を簡略化でき、また、腐食損傷による材料交換時期を延長できるなどの顕著な効果を有するため、地球環境保全に貢献しうるものと考えられる。
以下に、本発明を詳細に説明する。
まず、成分限定理由について説明する。
Ｃ：耐リジング性を確保するために必要な元素であるが、多量の添加は耐食性ならびに加工性を低下させたり、Ｃｒ系炭化物の析出による鋭敏化及び靭性低下を招くことがあるため、上限を０．１０％とする。また、下限は精錬コストの増加を招かないレベルである０．０２％とした。製鋼工程における安定製造性を考慮したときに好ましい範囲は０．０３〜０．０８％である。
まず、成分限定理由について説明する。
Ｃ：耐リジング性を確保するために必要な元素であるが、多量の添加は耐食性ならびに加工性を低下させたり、Ｃｒ系炭化物の析出による鋭敏化及び靭性低下を招くことがあるため、上限を０．１０％とする。また、下限は精錬コストの増加を招かないレベルである０．０２％とした。製鋼工程における安定製造性を考慮したときに好ましい範囲は０．０３〜０．０８％である。
Ｓｉ：脱酸元素として活用するが、多量の添加は製造性の低下を招くため１．００％を上限とする。下限は、精錬工程において著しいコスト増加を招かないレベルとして０．０１％とした。
Ｍｎ：多量の添加は加工性を低下させ、また、耐食性を低下させる場合があるため１．００％を上限とした。また、下限は、Ｓｉ同様に精錬における負荷を考慮し、０．０１％とした。
Ｍｎ：多量の添加は加工性を低下させ、また、耐食性を低下させる場合があるため１．００％を上限とした。また、下限は、Ｓｉ同様に精錬における負荷を考慮し、０．０１％とした。
Ｐ：製造性の低下を招く場合があるため低い方が好ましく、０．０４０％未満とした。下限は特に規定するものではないが、原料からの不可避的な混入があり、現状設備での安定製造レベルとして０．００５％が下限と考えられる。加工性及び製造安定性を考慮した場合、０．０１０〜０．０３０％が好ましい範囲である。
Ｓ：不純物であり、熱間割れを招いたり、耐食性を低下させたりする。低いほど好ましく、０．０３％以下とする。耐食性の点からは０．０１５質量％以下とすることが好ましい。
Ｓ：不純物であり、熱間割れを招いたり、耐食性を低下させたりする。低いほど好ましく、０．０３％以下とする。耐食性の点からは０．０１５質量％以下とすることが好ましい。
Ａｌ：Ａｌは脱酸元素として用いられ、脱酸の効果が発揮されるのに必要な量である０．００１％を下限とした。多量の添加は耐リジング性の劣化を招くため、上限は０．０１０％とした。
Ｎ：耐リジング性の確保のために添加される。０．０３％以上で効果を発揮するため、これを下限とする。多量の添加は製造性の低下を招くため、０．０６％を上限とした。
Ｎ：耐リジング性の確保のために添加される。０．０３％以上で効果を発揮するため、これを下限とする。多量の添加は製造性の低下を招くため、０．０６％を上限とした。
Ｃｒ：耐食性を確保するために必要な元素であり、ＳＵＳ４３０としての最低限の耐食性を確保するために下限を１５％とした。Ｃｒ量の増加に伴い耐食性は向上するが、多量の添加は原料コストの増加を招くばかりでなく、熱間圧延及び冷間圧延時に割れを生じやすく、製造性を低下させるため、上限を２０％とした。
Ｖ：本発明において耐食性及び耐リジング性の両立を図るために重要な元素であり、下限を０．０３％とする。多量の添加は原料コストの増加を招くばかりか製造性を低下させるため、上限は０．２０％とした。
Ｖ：本発明において耐食性及び耐リジング性の両立を図るために重要な元素であり、下限を０．０３％とする。多量の添加は原料コストの増加を招くばかりか製造性を低下させるため、上限は０．２０％とした。
Ｂ：二次加工性を向上させる元素であり、選択的に添加しても良い。多量の添加は熱間割れを招くため、上限を０．０１０％とした。また０．０００３％未満では二次加工性向上効果が小さいため、これを下限とした。
Ｎｉ：微量の添加により耐食性を向上させるため、選択的に添加しても良い。多量の添加は加工性を劣化させるため、上限を０．５０％とした。耐食性の向上効果を発揮するのは０．０１％であり、これを下限とした。
Ｎｉ：微量の添加により耐食性を向上させるため、選択的に添加しても良い。多量の添加は加工性を劣化させるため、上限を０．５０％とした。耐食性の向上効果を発揮するのは０．０１％であり、これを下限とした。
次に、鋼中の析出状態であるが、（ｉｎｓｏｌ．Ｖ）／（ｉｎｓｏｌ．Ｆｅ）を定義する。ここで、（ｉｎｓｏｌ．Ｖ）は、鋼中に析出状態で存在するＶ量（ｍａｓｓ％）、（ｉｎｓｏｌ．Ｆｅ）は、鋼中に析出状態で存在するＦｅ量（ｍａｓｓ％）である。
（ｉｎｓｏｌ．Ｖ）および（ｉｎｓｏｌ．Ｆｅ）の測定方法は、電解抽出残渣法とする。すなわち、１０％アセチルアセトン−１％テトラメチルアンモニウム−メタノール液を電解液とし、残渣の回収には０．２μｍの有機フィルターを用いて、残渣よりＩＣＰ−発光分光法で分析することとする。
（ｉｎｓｏｌ．Ｖ）／（ｉｎｓｏｌ．Ｆｅ）は、１．０以下のときに耐食性が向上するため、これを上限とした。また、この値が小さすぎると耐リジング性が劣化する場合があるため、下限を０．１とした。（ｉｎｓｏｌ．Ｖ）／（ｉｎｓｏｌ．Ｆｅ）と耐食性及び耐リジング性が相関する原因は調査中であるが、現在の段階では次のように考えている。耐食性に関しては、Ｆｅを含有する析出物に比べてＶを含有する析出物のほうが細かく、かつ腐食環境下で溶解しにくいと考えられる。また、耐リジング性についてはＶ系介在物の分布状態が結晶方位分布へ影響していると考えている。
次に、製造条件について限定理由を述べる。
鋳造により得られた鋼片を総圧延率９８％以上の熱間圧延を行う。これが９８％未満であると、前述のような析出状態が得られず、耐食性あるいは耐リジング性が劣化するためである。鋳造は連続鋳造が一般的であるが、インゴット鋳造でも効果は変わらない。本発明における熱間圧延とは、７００℃以上の温度域での圧延を示している。熱間圧延温度の上限は特に規定するものではないが、製造安定性を考慮すると１２５０℃が好ましい。
鋳造により得られた鋼片を総圧延率９８％以上の熱間圧延を行う。これが９８％未満であると、前述のような析出状態が得られず、耐食性あるいは耐リジング性が劣化するためである。鋳造は連続鋳造が一般的であるが、インゴット鋳造でも効果は変わらない。本発明における熱間圧延とは、７００℃以上の温度域での圧延を示している。熱間圧延温度の上限は特に規定するものではないが、製造安定性を考慮すると１２５０℃が好ましい。
熱間圧延後の焼鈍は、昇温速度１〜６０℃／ｈで最高到達温度８１０〜８７０℃まで昇温する。昇温速度が１℃／ｈ未満であると昇温にかかる時間が長くなるため製造性を劣化させる。また、６０℃／ｈ超であるとＶやＦｅを含有する析出物の析出量が変化し、前述の析出量を満足せず、耐食性または耐リジング性を劣化させる。最高到達温度は、８１０℃未満では、十分に再結晶せず、耐リジング性を低下させる。また、８７０℃超では冷延圧延時の割れや耐食性の低下を招く場合があるため、８７０℃を上限とした。最高到達温度において等温保持する必要はないが、設備能力等の関係で保持時間を設けても構わない。保持をする場合は、生産性を考慮して３０ｈ以内とすることが好ましい。最高到達温度からの冷却速度を変更しても特に材質に影響を及ぼさないため、特に規定しない。昇温速度が比較的小さいため、連続ラインではなく、バッチ焼鈍が好ましい。
冷間圧延後の焼鈍は、昇温速度１〜２０℃／ｓで最高到達温度８１０〜８７０℃まで昇温する。昇温速度が１℃／ｓ未満あるいは２０℃／ｓ超であるとＶやＦｅを含有する析出物の析出量が変化し、前述の析出量を満足せず、耐食性または耐リジング性を劣化させる。また、最高到達温度は、８１０℃未満では十分に再結晶せず、耐リジング性を低下させ、加工性が低下する。また、８７０℃超では加工性が低下する場合があるため、これを上限とした。最高到達温度において等温保持する必要はないが、設備能力等の関係で保持時間を設けても構わない。保持をする場合は、生産性を考慮して３００ｓ以内とすることが好ましい。最高到達温度からの冷却速度を変更しても特に材質に影響を及ぼさないため、特に規定しない。昇温速度が比較的速いため、製造性を考慮し、連続ラインによる焼鈍が好ましい。
冷間圧延の圧延率は特に規定するものではないが、ステンレス鋼板特有の金属肌を有するためには３０％以上の圧延率が好ましい。上限は、材料硬化の点で圧延効率が低下しないレベルである９０％が好ましい。冷間圧延の途中に焼鈍を実施しても前述の効果を阻害するものではない。但し、焼鈍を実施する場合には冷間圧延後の焼鈍条件である「昇温速度１〜２０℃／ｓで最高到達温度８１０〜８７０℃」とする必要がある。この範囲から外れる場合、耐食性または耐リジング性が低下する場合がある。
最終の焼鈍後に形状矯正を目的としてスキンパス圧延を実施しても良い。そのときの伸び率は０．３〜３．０％が好ましい。
最終の焼鈍後に形状矯正を目的としてスキンパス圧延を実施しても良い。そのときの伸び率は０．３〜３．０％が好ましい。
表１に示す成分の各鋼を溶製して熱間圧延を実施した。熱延板を焼鈍、冷延、焼鈍（一部は冷延途中に中間焼鈍あり）により鋼板を作製した。熱延板焼鈍において最高到達温度の保持時間は３ｈ、冷却速度は１００℃／ｈ、中間焼鈍及び最終焼鈍については最高到達温度の保持時間は３０ｓ、冷却速度は１０℃／ｓとした。得られた鋼板より引張試験片を採取し、圧延方向に２０％引張った後のリジングの状態を評価した。また、鋼板を７０ｍｍ×１５０ｍｍに切断し、端面をシール後、１サイクルが、人工海水噴霧３５℃で４ｈ→乾燥６０℃で２ｈ→湿潤（９５％ＲＨ）５０℃で２ｈのＣＣＴ試験を３サイクル実施して、外観の発銹状況より耐食性を評価した。また鋼板の析出量の調査は電解抽出残さ法により実施した。
表２より明らかなとおり、本発明によれば良好な耐食性及び耐リジング性を得ることができる。
表２より明らかなとおり、本発明によれば良好な耐食性及び耐リジング性を得ることができる。
Claims (4)
- 質量％で、
Ｃ ：０．０２〜０．１０％、
Ｓｉ：０．０１〜１．００％、
Ｍｎ：０．０１〜１．００％、
Ｐ ：０．０４０％未満、
Ｓ ：０．０３％以下、
Ａｌ：０．００１〜０．０１０％、
Ｎ ：０．０３〜０．０６％、
Ｃｒ：１５〜２０％、
Ｖ ：０．０３〜０．２０％
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物よりなり、下記（１）式を満足することを特徴とする、耐食性および耐リジング性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
０．１０≦（ｉｎｓｏｌ．Ｖ）／（ｉｎｓｏｌ．Ｆｅ）≦１．０ ・・・ （１）
ここで、（ｉｎｓｏｌ．Ｖ）は鋼中に析出状態で存在するＶ量（ｍａｓｓ％）、（ｉｎｓｏｌ．Ｆｅ）は鋼中に析出状態で存在するＦｅ量（ｍａｓｓ％）である。
- さらに、質量％で、
Ｂ ：０．０００３〜０．０１０％
を含有することを特徴とする、請求項１に記載の耐食性および耐リジング性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
- さらに、質量％で、
Ｎｉ：０．０１〜０．５０％
を含有することを特徴とする、請求項１または２に記載の耐食性および耐リジング性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
- 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の成分組成を有する鋼片に、総圧延率９８％以上の熱間圧延を行い、得られた熱延鋼板に昇温速度１〜６０℃／ｈで最高到達温度８１０〜８７０℃に昇温する焼鈍を施し、さらに、冷間圧延後、得られた冷延鋼板に昇温速度１〜２０℃／ｓで最高到達温度８１０〜８７０℃に昇温する焼鈍を施すことを特徴とする、耐食性および耐リジング性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005126424A JP4721761B2 (ja) | 2005-04-25 | 2005-04-25 | 耐食性および耐リジング性に優れたフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法 |
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