JP2008291282A - 形状凍結性に優れた高強度複相ステンレス鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】質量%で、C:0.001〜0.200%、Si:0.01〜3.00%、Mn:0.01〜10.00%、P:0.050%未満、S:0.0001〜0.0100%、Cr:11.0〜30.0%、Ni:0.03〜10.00%、N:0.001〜0.300%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物よりなり、かつ、室温における金属組織のオーステナイト相率が5%以上80%未満を有し、残部金属組織がフェライト相または加工誘起マルテンサイト相もしくは不可避的析出相からなり、引張強さが500MPa以上、圧延方向と平行方向のr値r0及び圧延方向と垂直方向のr値r90がともに0.5以下であることを特徴とする。また、熱延板および冷延板焼鈍条件を規定した製造方法。
【選択図】図3
Description
日本塑性加工学会第228回塑性加工シンポジウム(2004)、p15
ハット曲げ試験片のサイズ:50mm×260mm
ポンチ:角型、幅80mm、肩R5mm、
ダイス:角型、幅85mm、肩R5mm
しわ押さえ力:6トン
成形高さ:70mm
潤滑油:JISK2246相当の潤滑油型防錆油であって、SAE−30相当の粘度を持つ精選鉱油を両面塗布
得られたハットサンプルの形状を3次元形状測定機を用いて測定し、点a,b,cより縦壁部の湾曲を「壁反り量:1/ρ」として測定した。点bはサンプルのハットつば部を結んだ線を底辺としたときの全高さの1/2に相当する位置であり、点a及びcは、それぞれ点bより20mm上または下に位置する。壁反り量は、点a,b,cを通る円の半径(mm)の逆数であり、その値が小さいほど形状凍結性が良好であることを示す。
(1)質量%で、C:0.001〜0.200%、Si:0.01〜3.00%、Mn:0.01〜10.00%、P:0.050%未満、S:0.0001〜0.0100%、Cr:11.0〜30.0%、Ni:0.03〜10.00%、N:0.001〜0.300%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物よりなり、かつ、室温における金属組織のオーステナイト相率が5%以上80%未満を有し、残部金属組織がフェライト相または加工誘起マルテンサイト相もしくは不可避的析出相からなり、引張強さが500MPa以上、圧延方向と平行方向のr値r0及び圧延方向と垂直方向のr値r90がともに0.5以下であることを特徴とする、形状凍結性に優れた高強度複相ステンレス鋼板。
(2)質量%で、Cu:0.10〜5.00%、Mo:0.10〜5.00%、W:0.10〜5.00%、V:0.10〜5.00%のうち一種または二種以上を含有することを特徴とする、前記(1)に記載の形状凍結性に優れた高強度複相ステンレス鋼板。
(3)質量%で、Ti:0.005〜0.500%、Nb:0.005〜0.500%、B:0.0003〜0.0050%、のうち一種または二種以上を含有することを特徴とする、前記(1)または(2)に記載の形状凍結性に優れた高強度複相ステンレス鋼板。
(4)質量%で、Al:0.003〜0.500%、Mg:0.00001〜0.0050%、Ca:0.00001〜0.0050%のうち一種または二種以上を含有することを特徴とする、前記(1)乃至(3)のいずれか一項に記載の形状凍結性に優れた高強度複相ステンレス鋼板。
(5)前記(1)乃至(4)のいずれか一項に記載のステンレス鋼板を製造するに際し、熱間圧延後に最高到達温度900〜1050℃で保持時間が1〜600sの熱処理を施した後の冷却過程において900℃から600℃の範囲における平均冷却速度を5℃/s以上として冷却した後に圧延率30%以上90%未満の冷間圧延を実施し、しかる後に最高到達温度900〜1050℃で保持時間が1〜600sの熱処理を施した後の冷却過程において900℃から600℃の範囲における平均冷却速度を5℃/s以上として冷却することを特徴とする、形状凍結性に優れた高強度複相ステンレス鋼板の製造方法。
金属組織:室温における金属組織のオーステナイト相率が5%以上で80%未満であることを特徴とする高強度複相ステンレス鋼板とした。
<引張強さ>
引張強さは500MPa以上とする。これ未満であると高強度部材として必要な強度を満足しないためである。引張強さの上限は特に規定するものではないが、成分および製造方法の組み合わせにより、現在達成できるレベルとしては1800MPaである。引張強さの測定方法は、圧延方向と平行方向にJIS13B引張試験片を用いてJIS Z 2241に準拠した引張試験により測定する。N数は3以上として平均値をとることとする。
<r値>圧延方向と平行方向のr値r0及び圧延方向と垂直方向のr値r90がいずれも0.5以下であることとする。
r値が0.5超の場合には良好な形状凍結性が得られない。通常の曲げ加工は圧延方向と平行方向または垂直方向に実施されるため本発明では圧延方向と平行方向r0及び垂直方向r90の両者を0.5以下とする。またr値は低いほど形状凍結性は向上するため、下限は特に規定する必要はない。安定的な形状凍結性を確保するためには0.1〜0.5とすることが好ましい。r値の測定方法はJIS13B引張試験片を用いてJIS Z 2254に準拠した試験により測定する。N数は3以上として平均値をとることとする。
<C>
Cは耐食性を低下させる場合があるため、その上限を0.200%とした。下限は製錬時の脱炭にかかる負荷を考慮して0.001%とした。安定的に製造できる範囲として好ましくは0.005〜0.080%である。
Si:Siは多量に添加すると製造時の耳割れを発生し、圧延負荷を増大することから上限を3.00%とした。下限は製鋼段階での付加を考慮すると0.01%である。
Mn:MnもSi同様に多量に添加すると製造時の耳割れを誘発し、またMn警戒財物を析出させて耐食性を劣化させる。そこでMnの上限を10.00%とした。下限は、精錬段階で大きな負荷がかからずに低減出来るレベルとして0.01%とした。
<P>
Pは多量に存在すると冷間プレス成型時に割れを生じさせる等、冷間加工性を低下させるため、0.050%未満とする。好ましくは、0.040%未満である。
S:Sは多量に存在すると硫化物を生成して腐食の基点となるため、低い方が好ましく、上限を0.0100%とした。低い方が好ましいが、脱硫にかかる精錬段階での負荷を考慮し、下限を0.0001%とした。
<Cr>
Crは耐食性を向上させる元素である。また本発明においては金属組織(オーステナイト相およびフェライト相の比率)を制御する上で重要な役割を持つ。そのような観点から下限は11.0%とした。また多量に添加すると金属間化合物を生成して製造時に割れを誘発するため、上限を30.0%とした。
<Ni>
NiはCr同様に金属組織制御に重要な役割を持つ。くわえて靭性を向上させる元素であるため、下限を0.03%とした。多量の添加によりオーステナイト相率が増加しすぎたり、原料コストの増加を招くため10.00%を上限とした。
<N>
Nは高温でオーステナイト相に濃化し、オーステナイト相率を調整するために重要な役割をもち、また耐食性を向上させる元素であるため、下限を0.001%とした。ただし多量の添加により、材料を硬質化して製造時の割れを生じさせる。また、製鋼時に多量のNを添加する為のN2含有ガスの加圧設備等が必要となって大幅な製造コスト増加を招くことから上限を0.300%とした。
Cu、Mo、W及びV:Cu、Mo、W及びVは耐食性を向上させる元素であり、これらの向上を目的とする場合には一種または二種以上を組み合わせて添加しても良い。その効果は0.10%以上で発揮されることからこれを下限とする。ただし、多量の添加は製造時の圧延負荷を増大させて製造疵を生成させやすいため、上限を5.00%とした。
Ti、Nb及びB:Ti、Nb及びBは成形性を向上させる元素であり、必要に応じて一種または二種以上を組み合わせて添加しても良い。成形性向上効果が発揮されるのはTi:0.005%、Nb:0.005%、B:0.0003%以上であるためこれを下限とした。多量の添加は製造疵の増加ならびに熱間加工性の低下を招くため、Ti:0.500%、Nb:0.500%、B:0.0050%を上限とした。
Al、Mg及びCa:Al、Mg及びCaは精錬時に脱酸や脱硫を目的として添加される場合がある。効果が発揮されるのはAl:0.003%、Mg:0.0001%、Ca:0.0001%であり、これを下限とした。また多量の添加は製造疵の増加ならびに原料コストの増加を招くためAl:0.500%、Mg:0.0050%、Ca:0.0050%を上限とした。
以下は製造方法に関する限定理由を説明する。
熱延板の焼鈍および冷延板の焼鈍:熱延板の焼鈍および冷延板の焼鈍の両方において、最高到達温度が900℃未満では熱処理においてオーステナイト相量が十分確保できないため製品の強度低下が生じ、形状凍結性が劣化する場合がある。また1050℃以上の場合は、フェライト相の再結晶が促進されて、特に冷延板焼鈍時の集合組織において、形状凍結性を劣化させる結晶方位が優勢になる。すなわち、フェライト相中に、板面に(111)面がほぼ平行に発達してr値が上昇し、製品の形状凍結性が著しく劣化する。このため、熱延板の焼鈍および冷延板の焼鈍の温度範囲を両方とも、900℃以上1050℃未満とした。なお、確実に前記集合組織を抑えるには、熱延板の焼鈍および冷延板の焼鈍の温度範囲を両方とも、900℃以上1025℃未満とするのが望ましい。また、焼鈍時の最高到達温度における保持時間が1s未満であると未再結晶の領域が多量に残存し製品の延性低下を生じやすい。一方、保持時間が600s以上であると、再結晶が進み過ぎて板面に平行にフェライト相の(111)面が発達してr値が上昇し、形状凍結性が劣化する。さらに、冷却過程において900℃から600℃の範囲における平均冷却速度を5℃/s以上とする必要がある。冷却速度が5℃/s未満であると、オーステナイト相の相率が低下してフェライト相の相率が上昇し、また炭窒物が析出し、析出強化を生じさせ、良好な形状凍結性は得られないからである。冷却速度を5℃/s以上とするには気水冷却または強制空冷を行うことが望ましい。この冷却過程においてはオーステナイト相の相率を制御することがポイントであるため、冷却速度の測定範囲はオーステナイト相の相率が変化しやすく、また拡散速度が速い600℃から900℃の範囲とした。
冷間圧延:圧延率が30%未満であると、冷間圧延後の焼鈍後にフェライト相の再結晶が十分に進行せず、未再結晶領域が多量に残存し、延性を損なう上、良好な形状凍結性が得られないため、これを下限とした。また90%超の圧延をするには圧延機への負荷が極めて大きくなるため、これを上限とした。圧延機への負荷、圧延疵の派生抑制を考慮した場合、最適な冷延率は40〜75%である。
1/ρ=7.75×10−6×[TS]
よりも30%以上低い場合に形状凍結性が良好であると判断した。
Claims (5)
- 質量%で、
C:0.001〜0.200%、
Si:0.01〜3.00%、
Mn:0.01〜10.00%、
P:0.050%未満、
S:0.0001〜0.0100%、
Cr:11.0〜30.0%、
Ni:0.03〜10.00%、
N:0.001〜0.300%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物よりなり、かつ、室温における金属組織のオーステナイト相率が5%以上80%未満であり、残部金属組織がフェライト相または加工誘起マルテンサイト相もしくは不可避的析出相からなり、引張強さが500MPa以上、圧延方向と平行方向のr値r0及び圧延方向と垂直方向のr値r90がともに0.5以下であることを特徴とする、形状凍結性に優れた高強度複相ステンレス鋼板。 - 質量%で、
Cu:0.10〜5.00%、
Mo:0.10〜5.00%、
W:0.10〜5.00%、
V:0.10〜5.00%のうち一種または二種以上を含有することを特徴とする、請求項1に記載の形状凍結性に優れた高強度複相ステンレス鋼板。 - 質量%で
Ti:0.005〜0.500%、
Nb:0.005〜0.500%、
B:0.0003〜0.0050%のうち一種または二種以上を含有することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の形状凍結性に優れた高強度複相ステンレス鋼板。 - 質量%で、
Al:0.003〜0.500%、
Mg:0.00001〜0.0050%、
Ca:0.00001〜0.0050%のうち一種または二種以上を含有することを特徴とする、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の形状凍結性に優れた高強度複相ステンレス鋼板。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のステンレス鋼板を製造するに際し、熱間圧延後に最高到達温度900℃以上1050℃未満で保持時間が1s以上600s未満の熱処理を施した後の冷却過程において、900℃から600℃の範囲における平均冷却速度を5℃/s以上として冷却した後に圧延率30%以上90%未満の冷間圧延を実施し、しかる後に最高到達温度900℃以上1050℃未満で保持時間が1s以上600s未満の熱処理を施した後の冷却過程において900℃から600℃の範囲における平均冷却速度を5℃/s以上として冷却することを特徴とする、形状凍結性に優れた高強度複相ステンレス鋼板の製造方法。
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