JP2018127685A - フェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Abstract
Description
C:0.001〜0.10%、
Si:0.01〜1.0%、
Mn:2.0〜10.0%、
P≦0.05%、
Ni:0.1〜2.5%、
Cr:11.0〜25.0%、
N:0.005〜0.10%、
Mo:0〜1.0%、
Cu:0〜3.0%、
B:0〜0.0100%、
Al:0〜0.5%、
Ti:0〜0.30%、
Nb:0〜0.30%、
Zr:0〜0.30%、
Ta:0〜0.30%、
Hf:0〜0.30%、
Sn:0〜0.50%、
Sb:0〜0.50%、
W:0〜2.0%、
Mg:0〜0.0100%、
Ca:0〜0.0100%、
Co:0〜0.2%、
REM:0〜0.05%、
Ga:0〜0.1%、および
残部:Feおよび不可避的不純物
からなり、板厚の1/4〜1/2領域におけるフェライト相の{110}<001>方位強度が2.0以上である、フェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼板。
Mo:0.1〜1.0%、
Cu:0.1〜3.0%、
B:0.0005〜0.0100%、および
Al:0.01〜0.5%
から選択される1種以上を含有する、(1)に記載のフェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼板。
Ti:0.005〜0.30%、
Nb:0.005〜0.30%、
Zr:0.005〜0.30%、
Ta:0.005〜0.30%、
Hf:0.005〜0.30%、
Sn:0.05〜0.50%、
Sb:0.05〜0.50%、
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Mg:0.0002〜0.0100%、
Ca:0.0005〜0.0100%、
Co:0.01〜0.2%、
REM:0.001〜0.05%、
Ga:0.0002〜0.1%、
から選択される1種以上を含有する、(1)または(2)に記載のフェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼板。
r45<r0<r90で・・・・式(i)
ここで、r0は圧延方向と平行方向のr値、r90は圧延方向と直角方向のr値、r45は圧延方向と45°方向のr値である。
フェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼板の製造方法。
各元素の限定理由は下記の通りである。なお、以下の説明において化学組成についての「%」は「質量%」を意味する。
Cは、オーステナイト相を安定的に生成させる。また、固溶Cによる{110}<001>方位形成には0.001%以上の含有が必要であるため、C含有量は0.001%以上とする。しかしながら、Cは、0.10%超の含有で成形性と耐食性を著しく劣化させる。このため、C含有量は、0.10%以下とする。更に、精錬コスト、溶接性部の鋭敏化抑制を考慮すると、C含有量は、0.015%以上であるのが好ましく、C含有量は0.05%以下であるのが好ましい。
Siは、脱酸のために、必要である。このため、Si含有量は、0.01%以上とする。しかしながら、Siは1.0%超の含有により、熱間加工性が劣化し、製造し難くなる。このため、Si含有量は1.0%以下とした。更に、精錬コスト、耐酸化性、耐食性を考慮すると、Si含有量は0.3%以上であるのが好ましく、Si含有量は0.8%以下であるのが好ましい。
Mnは、脱酸剤として含有される元素であるとともに、Nに代わりオーステナイト相を安定的に生成させる元素である。また、N、およびCに比べて軟質なオーステナイト相生成に寄与し、{110}<001>方位形成に有利に作用するため、2.0%以上含有させる。但し、10%超の含有により耐食性が著しく劣化するため、Mn含有量は10.0%以下とする。更に、耐酸化性、または製造時の酸洗性を考慮すると、Mn含有量は、3.0%以上であるのが好ましく、Mn含有量は6.0%以下であるのが好ましい。
Pは、不純物として含有され製造時の熱間加工性を劣化させる。このため、P含有量は0.05%と以下とする。但し、過度の低減は精錬コストの増加につながるため、P含有量は0.02%以上であるのが好ましく、P含有量は0.04%以下であるのが好ましい。
Niはオーステナイト相を安定的に生成させる元素である。このため、Ni含有量は、0.1%以上とする。一方、Niは合金コストが高い他、2.5%超の含有によりオーステナイト相が安定化し、フェライト相の{110}<001>方位の発達を抑制することから、Ni含有量は2.5%以下とする。但し、過度な低減は耐食性の劣化につながる場合がある他、応力腐食割れの観点から、Ni含有量は0.5%以上であるのが好ましく、Ni含有量は2.0%が以下であるのが好ましい。
Crは耐食性、および耐酸化性を確保するために11.0%以上含有させる。一方、多量の含有は合金コストの増加につながるため、Cr含有量は、25.0%以下とする。更に、靭性等の製造性を考慮すると、Cr含有量は12.0%以上であるのが好ましく、Cr含有量は22.0%以下であるのが好ましい。
Nは2相ステンレス鋼の耐食性、および強度を向上させるとともに、オーステナイトを安定的に生成させるため、特に省Ni2相ステンレス鋼には必要な元素である。しかしながら、オーステナイト相の硬さを著しく増加させフェライト相との硬度差を大きくしてしまうため、フェライト相の圧延方位(低r値方位)を残留させ易くなるとともに、{110}<001>方位の生成には不利に作用する。
Moは、耐食性および高温強度向上に寄与する元素であり、含有させてもよい。しかし、フェライト生成元素であるため、1.0%超の含有によりオーステナイト相が十分生成せず{110}<001>方位の生成が抑制される。このため、Mo含有量は1.0%以下とする。一方、上記効果を得る為には、Mo含有量は0.1%以上であるのが好ましい。また、合金コストや製造性を考慮すると、Mo含有量は0.5%以下であるのが好ましい。
Cuは、耐食性およびオーステナイト相の相率制御のため、含有させてもよい。一方で、Cuは、3.0%超含有させると、耐食性の効果が飽和し、かつ{110}<001>方位の生成が抑制される。このため、Cu含有量は、3.0%以下とする。上記効果を得る為には、Cu含有量は0.1%以上であるのが好ましい。更に、熱間加工性を考慮すると、Cu含有量は2.0%以下であるのが好ましい。
Bは、粒界に偏析して熱間加工性を向上させる元素である。このため、含有させてもよい。一方で、フェライト生成元素であるため、0.0100%超の含有によりオーステナイト相が十分生成せず、{110}<001>方位の生成が抑制する。したがって、B含有量は0.0100%以下とする。上記効果を得る為には、B含有量は、0.0005%以上であるのが好ましい。更に、粒界腐食性を考慮すると、B含有量は0.0030%以下であるのが好ましい。
Alは、脱酸剤として活用出来る他、耐酸化性、および耐食性を向上させるため、含有させてもよい。一方で、0.5%超の含有では、耐酸化性、および耐食性の向上が飽和するとともに、AlNが過度に生成し固溶Nが枯渇して{110}<001>方位の生成が抑制される。このため、Al含有量は、0.5%以下とする。上記効果を得る為には、Al含有量は、0.01%以上であるのが好ましい。更に、靭性を考慮すると、Al含有量は、0.10%以下であるのが好ましい。
Tiは、NとTiNを形成して溶接部および鋳造組織の組織微細化に有効な元素であるとともに耐食性を向上する元素であるため、含有させてもよい。一方で、Tiは、0.30%超の含有で、その効果は飽和するとともに、TiNが過度に生成し固溶Nが枯渇して{110}<001>方位の生成が抑制される。また、鋼板の製造工程において表面疵の発生原因となる。したがって、Ti含有量は、0.30%以下とする。上記効果を得る為には、Ti含有量は0.005%以上であるのが好ましい。更に、合金コスト、及び靭性を考慮すると、Ti含有量は0.15%以下であるのが好ましい。
Nbは、Tiと類似の作用があるとともに強度を向上させる元素であり、含有させてもよい。一方で、0.30%超の含有で、その効果は飽和するとともにNbNが過度に生成し固溶Nが枯渇して{110}<001>方位の生成が抑制される。このため、Nb含有量は、0.30%以下とする。上記効果を得る為には、Nb含有量は0.005%以上であるのが好ましい。更に、合金コストや靭性を考慮すると、Nb含有量は0.15%以下であるのが好ましい。
Ta:0〜0.30%
Hf:0〜0.30%
Zr、TaおよびHfは、Ti、およびNbと類似の作用があるとともに耐酸化性を向上させる元素であり、含有させてもよい。一方で、0.30%超の含有で、その効果は飽和するとともに、ZrNが過度に生成し固溶Nが枯渇して{110}<001>方位の生成が抑制される。このため、Zr含有量は、0.30%以下とする。また、Ta含有量は、0.30%以下とする。また、Hf含有量は、0.30%以下とする。一方、上記効果を得る為には、Zr含有量は、0.005%以上であるのが好ましい。またTa含有量は、0.005%以上であるのが好ましい。またHf含有量は0.005%以上であるのが好ましい。更に、合金コスト、及び靭性を考慮すると、Zr含有量は、0.15%以下であるのが好ましい。また、Ta含有量は、0.15%以下であるのが好ましい。また、Hf含有量は、0.15%以下であるのが好ましい。
Sb:0〜0.50%
Sn、及びSbは、耐食性を向上させる元素であり、含有させてもよい。一方で、0.50%超の含有で、その効果は飽和する。このため、Sn含有量は、0.50%以下とする。また、Sb含有量についても0.50%以下とする。一方で、上記効果を得るためには、Sn含有量は、0.05%以上であるのが好ましい。また、Sb含有量は、0.05%以上であるのが好ましい。さらに、熱間加工性や溶接性を考慮すると、Sn含有量は、0.20%以下であるのが好ましく、Sb含有量は、0.20%以下であるのが好ましい。
Wは、耐食性、および耐熱性を向上させる元素であり、含有させてもよい。一方で、2.0%超の含有で、その効果は飽和する。したがって、W含有量は、2.0%以下とする。上記効果を得る為には、W含有量は0.1%以上であるのが好ましい。更に、合金コスト、及び靭性を考慮すると、W含有量は1.0%以下であるのが好ましい。
Mgは、脱酸剤として活用する他、溶接部および鋳造組織の組織微細化に有効な元素であるため、含有させてもよい。一方で、Mgは0.0100%超の含有で、その効果は飽和するとともに、介在物の粗大化に起因して{110}<001>の生成が抑制される。このため、Mg含有量は、0.0100%以下とする。上記効果を得る為には、Mgは0.0002%以上含有させるのが好ましい。更に、製造性を考慮すると、Mg含有量は、0.0020%以下であるのが好ましい。
Caは、Sと結合して熱間加工性を向上させるため含有させてもよい。一方で、0.0100%超の含有で、その効果は飽和するするとともに、介在物の粗大化に起因して{110}<001>の生成が抑制される。このためCa含有量は0.0100%以下とする。上記効果を得る為には、0.0005%以上含有させるのが好ましい。更に、耐食性を考慮すると、Ca含有量は0.0010%以下であるのが好ましい。
Coは、高温強度の向上に寄与するため、含有させてもよい。一方で、0.2%超の含有により靭性劣化につながるため,Co含有量は0.2%以下とする。上記効果を得る為には、Co含有量は0.01%以上であるのが好ましい。更に、精錬コストや製造性を考慮すると、Co含有量は0.1%以下であるのが好ましい。
REMは、種々の析出物の微細化による靭性向上、及び耐酸化性の向上の観点から含有させてもよい。一方で、0.05%超の含有により鋳造性が著しく悪くなる他、{110}<001>方位の発達を抑制することから、REM含有量は0.05%以下とする。
上記効果を得る為には、REM含有量は0.001%以上であるのが好ましい。更に,精錬コストや製造性を考慮すると、REM含有量は0.01%以下であるのが好ましい。
Gaは、耐食性向上、および水素脆化抑制のため、含有させてもよい。Ga含有量は0.1%以下とする。硫化物、および水素化物形成の観点から、Ga含有量は0.0002%以上であるのが好ましい。さらに、製造性、コストの観点ならびに、延性、または靭性の観点から、Ga含有量は0.0020%以下であるが好ましい。
次に、本発明のポイントとなるフェライト相の結晶方位強度について説明する。
本発明の鋼板の製造方法は、後述する熱延板焼鈍における温度、および冷却速度以外は、その条件を特に限定するものでは無く、ステンレス冷延鋼板の汎用的な製造工程で製造すれば良い。具体的には、製鋼−熱間圧延−酸洗−冷間圧延−焼鈍・酸洗の各工程よりなる。
板厚については、圧下率により異なるが、4.0〜0.3mmであるのが、好ましい。
Claims (7)
- 質量%で、
C:0.001〜0.10%、
Si:0.01〜1.0%、
Mn:2.0〜10.0%、
P≦0.05%、
Ni:0.1〜2.5%、
Cr:11.0〜25.0%、
N:0.005〜0.10%、
Mo:0〜1.0%、
Cu:0〜3.0%、
B:0〜0.0100%、
Al:0〜0.5%、
Ti:0〜0.30%、
Nb:0〜0.30%、
Zr:0〜0.30%、
Ta:0〜0.30%、
Hf:0〜0.30%、
Sn:0〜0.50%、
Sb:0〜0.50%、
W:0〜2.0%、
Mg:0〜0.0100%、
Ca:0〜0.0100%、
Co:0〜0.2%、
REM:0〜0.05%、
Ga:0〜0.1%、および
残部:Feおよび不可避的不純物
からなり、板厚の1/4〜1/2領域におけるフェライト相の{110}<001>方位強度が2.0以上である、フェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼板。 - 質量%で、さらに
Mo:0.1〜1.0%、
Cu:0.1〜3.0%、
B:0.0005〜0.0100%、および
Al:0.01〜0.5%
から選択される1種以上を含有する、請求項1に記載のフェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼板。 - 質量%で、さらに
Ti:0.005〜0.30%、
Nb:0.005〜0.30%、
Zr:0.005〜0.30%、
Ta:0.005〜0.30%、
Hf:0.005〜0.30%、
Sn:0.05〜0.50%、
Sb:0.05〜0.50%、
W:0.1〜2.0%
Mg:0.0002〜0.0100%、
Ca:0.0005〜0.0100%、
Co:0.01〜0.2%、
REM:0.001〜0.05%、
Ga:0.0002〜0.1%、
から選択される1種以上を含有する、請求項1または2に記載のフェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼板。 - r値が式(i)を満たす、請求項1から3のいずれかに記載のフェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼板。
r45<r0<r90で・・・・式(i)
ここで、r0は圧延方向と平行方向のr値、r90は圧延方向と直角方向のr値、r45は圧延方向と45°方向のr値である。 - 角筒成形用途に使用される、請求項1から4のいずれかに記載のフェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼板。
- 構造部材用途に使用される、請求項1から4のいずれかに記載のフェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼板。
- 請求項1から4のいずれかに記載のフェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼板を製造する方法であって、熱延板焼鈍温度を1000℃超〜1200℃、冷却速度を3℃/sec以上とする熱延板焼鈍工程を有する、
フェライト・オーステナイト2相ステンレス鋼板の製造方法。
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