JP2020111800A - ステンレス鋼、ステンレス熱延鋼板及びステンレス熱延鋼板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
また、本発明は、優れた強度及び耐食性を有し、かつ加工性に優れたステンレス鋼を得るのに好適なステンレス熱延鋼板及びその製造方法を提供することを課題とする。
[1] 質量%で、
C:0.001〜0.100%、
Si:0.01〜5.00%、
Mn:0.01〜2.00%、
P:0.050%以下、
S:0.0100%以下、
Cr:9.0〜30.0%、
Ni:0.01〜0.50%、
Ti:0.01〜1.00%、
Al:0.010〜5.00%、
N:0.001〜0.050%、
B:0.0001〜0.0050%を含有し、残部がFeおよび不純物であり、かつ上記Si量、Ti量及びAl量(質量%)が、2Al+Si−10Ti≧0を満たす化学成分を備え、圧延方向の断面組織の粒度番号が6.0以上9.0以下であることを特徴とするステンレス鋼。
[2] さらに質量%で、
Mo:0.01〜3.00%、
Sn:0.01〜3.00%、
Cu:0.01〜3.00%、
Nb:0.001〜1.000%、
W:0.001〜1.000%、
V:0.001〜1.000%、
Sb:0.001〜0.100%、
Co:0.001〜0.500%、
Ca:0.0001〜0.0050%、
Mg:0.0001〜0.0050%、
Zr:0.0001〜0.0300%、
Ga:0.0001〜0.0100%、
Ta:0.001〜0.050%、
REM:0.001〜0.100%
の1種または2種以上を含有することを特徴とする[1]に記載のステンレス鋼。
[3] ビッカース硬さHV1が160以上200以下であることを特徴とする[1]または[2]に記載のステンレス鋼。
[4] 0.2%耐力が250MPa以上、引張強度が400MPa以上であることを特徴とする[1]乃至[3]の何れか一項に記載のステンレス鋼。
[5] 全伸びが27%以上、平均r値が1.0以上であることを特徴とする[1]乃至[4]の何れか一項に記載のステンレス鋼。
[6] 上記[1]または[2]に記載の化学成分を有し、
板厚が2.0〜6.0mmであり、
材料温度25℃でのシャルピー衝撃値が10J/cm2以上であることを特徴とするステンレス熱延鋼板。
[7] 上記[1]または[2]に記載の化学成分を備えた鋼片を、板厚が2.0〜6.0mmになるまで圧延する際の、32mmまで圧延した際の温度を900℃以上とし、最終圧延温度を800℃以上とすることを特徴とする[6]に記載のステンレス熱延鋼板の製造方法。
また、本発明は、優れた強度及び耐食性を有し、かつ加工性に優れたステンレス鋼を得るのに好適なステンレス熱延鋼板及びその製造方法を提供できる。
Cは、耐粒界腐食性、加工性を低下させるため、その含有量を低く抑える必要がある。そのため、Cの含有量の上限を0.100%以下とする。しかしながら、C量を過度に低めることは精練コストを上昇させるため、C量の下限を0.001%以上とする。C量の好ましい範囲は、0.002〜0.010%である。
Siは、本実施形態における重要な元素である。Siは、表面に濃縮して腐食発生を抑制するのみならず、母材の腐食速度も低減する非常に有益な元素である。そのため、Siの含有量の下限を0.01%以上とする。ただし、Siの過度な含有は鋼の伸び減少を引き起こし、加工性を低下させるため、Siの含有量の上限を5.00%以下とする。Si量の好ましい範囲は、0.30〜3.00%、より好ましい範囲は0.70〜1.20%である。
Mnは、脱酸元素として有用であるが、過剰量のMnを含有させると、耐食性を劣化させる。そのため、Mn量を0.01〜2.00%とする。Mn量の好ましい範囲は、0.05〜1.00%、より好ましい範囲は0.02〜0.50%である。
Pは、加工性・溶接性・耐食性を劣化させる元素であるため、その含有量を制限する必要がある。そのため、P量を0.050%以下とする。P量の好ましい範囲は、0.030%以下である。Pは少ないほど好ましいが、P量を過度に低下させると精錬コストが上昇するため、P量の下限は0.0001%以上としてもよい。
Sは、耐食性を劣化させる元素であるため、その含有量を制限する必要がある。そのため、S量を0.0100%以下とする。S量の好ましい範囲は、0.0070%以下である。Sは少ないほど好ましいが、S量を過度に低下させると精錬コストが上昇するため、S量の下限は0.00001%以上としてもよい。
Crは、塩害環境での耐食性を確保するために、9.0%以上の含有が必要である。Crの含有量を増加させるほど、耐食性は向上するが、加工性、製造性を低下させる。そのため、Cr量の上限を30.0%以下とする。Cr量の好ましい範囲は、9.5〜25.0%、より好ましい範囲は10.0〜15.0%である。
Niは、耐食性を向上させるため、0.01%以上含有することができる。ただし、多量の含有は合金コスト増加に繋がるため、Ni量の上限を0.50%以下とする。Ni量の好ましい範囲は、0.03〜0.30%である。更に好ましくは0.10%以上である。
Tiは、ステンレス鋼の鋭敏化を防止するために、0.01%以上含有する必要がある。含有量が0.01%未満の場合は鋭敏化により耐食性が劣化する。ただし、多量の含有は合金コスト増加や靭性の低下、鋼中介在物増加による耐食性低下、製造性低下に繋がるため、Ti量の上限を1.00%以下とする。Ti量の好ましい範囲は、0.03〜0.50%、より好ましい範囲は0.10〜0.25%である。
Alは、本実施形態における重要な元素である。Alは、表面に濃縮して腐食発生を抑制するのみならず、母材の腐食速度も低減する非常に有益な元素である。そのため、Alの含有量の下限を0.010%以上とする。ただし、Alの過度な含有は材料の伸び減少を引き起こし、加工性を低下させるため、Alの含有量の上限を5.00%以下とする。Al量の好ましい範囲は、0.050〜3.00%、より好ましい範囲は0.800〜2.50%である。
Nは、耐孔食性に有用な元素であるが、耐粒界腐食性、加工性を低下させる。そのため、Nの含有量を低く抑える必要がある。そのため、N量の上限を0.050%以下とする。しかしながら、N量を過度に低めることは精練コストを上昇させるため、N量の下限を0.001%以上とする。N量の好ましい範囲は、0.002〜0.020%である。
Bは、2次加工性を向上させるのに有用な元素であり、0.0050%以下含有することができる。B量の下限を、安定した効果が得られる0.0001%以上とする。B量の好ましい範囲は、0.0003〜0.0030%である。更に好ましくは0.0005%以上である。
本実施形態のステンレス鋼は、上記の化学成分の含有量を満たすとともに、上記Si量、Ti量及びAl量(質量%)が、2Al+Si−10Ti≧0を満たす必要がある。(2Al+Si−10Ti)が0以上になることで、耐食性が大幅に向上する。
Moは、耐食性を向上させるため、0.01%以上含有することができる。しかし、過剰の含有は、加工性を劣化させると共に、高価であるためコストアップに繋がる。そのため、Mo量の上限を3.00%以下とする。Mo量の好ましい範囲は、0.05〜1.00%である。
Snは、耐食性を向上させるため、0.01%以上含有することができる。しかし、過剰の含有はコスト増加に繋がる。そのため、Sn量の上限を3.00%以下とする。Sn量の好ましい範囲は、0.005〜1.00%である。
Cuは、耐食性を向上させるため、0.01%以上含有することができる。しかし、過剰の含有はコスト増加に繋がる。そのため、Cu量の上限を3.00%以下とする。Cu量の好ましい範囲は0.02〜1.00%、より望ましい範囲は0.05〜0.09%である。
Nbは、高温強度の向上や溶接部の耐粒界腐食性の向上に有用であるが、過剰の含有は、加工性や製造性を低下させる。そのため、Nb量を0.001〜1.000%とする。Nb量の好ましい範囲は、0.005〜0.500%である。
Wは、耐食性を向上させるため、1.000%以下含有することができる。安定した効果を得るためには、W量の下限を0.001%以上とする。W量の好ましい範囲は、0.005〜0.800%である。
Vは、耐食性を向上させるため、1.000%以下含有することができる。安定した効果を得ためには、V量の下限を0.001%以上とする。V量の好ましい範囲は、0.005〜0.500%である。
Sbは、耐全面腐食性を向上させるため、0.100%以下含有することができる。安定した効果を得るためには、Sb量の下限を0.001%以上とする。Sb量の好ましい範囲は、0.010〜0.080%である。
Coは、二次加工性と靭性を向上させるために、0.500%以下含有することができる。安定した効果を得るためには、Co量の下限を0.001%以上とする。Co量の好ましい範囲は、0.010〜0.300%である。
Caは、脱硫のために含有されるが、過剰に含有すると、水溶性の介在物CaSが生成して耐食性を低下させる。そのため、0.0001〜0.0050%の範囲でCaを含有することができる。Ca量の好ましい範囲は、0.0005〜0.0030%である。
Mgは、組織を微細化し、加工性、靭性の向上にも有用である。そのため、0.0050%以下の範囲でMgを含有することができる。安定した効果を得るためには、Mg量の下限を0.0001%以上とする。Mg量の好ましい範囲は、0.0005〜0.0030%である。
Zrは、耐食性を向上させるために、0.0300%以下含有することができる。安定した効果を得るためには、Zr量の下限を0.0001%以上とする。Zr量の好ましい範囲は、0.0010〜0.0100%である。
Gaは、耐食性と耐水素脆化性を向上させるために、0.0100%以下含有することができる。安定した効果を得るためには、Ga量の下限を0.0001%以上とする。Ga量の好ましい範囲は、0.0005〜0.0050%である。
Taは、耐食性を向上させるために、0.050%以下含有することができる。安定した効果を得るためには、Ta量の下限を0.001%以上とする。Ta量の好ましい範囲は、0.005〜0.030%である。
REMは、脱酸効果等を有するので、精練で有用な元素であるため、0.100%以下含有することができる。安定した効果を得るためには、REM量の下限を0.001%以上とする。REM量の好ましい範囲は、0.003〜0.050%である。
ここで、REM(希土類元素)は、一般的な定義に従い、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)の2元素と、ランタン(La)からルテチウム(Lu)までの15元素(ランタノイド)の総称を指す。REMは、これら希土類元素から選択される1種以上であり、REMの量とは、希土類元素の合計量である。
また、ステンレス鋼の製造では、スクラップ原料を使用することが多い。このため、ステンレス鋼には、種々の不純物元素が不可避的に混入する。不純物元素の含有量を一義的に定めることは困難である。したがって、本発明における不純物とは、本発明の作用効果を阻害しない量で含有される元素を意味する。
作製した鋼板から、幅が75mm、長さが150mmである試験片を切り出し、JASO−CCT試験用試験片とした。JASO−CCT試験は、JASO M 610−92に準拠して12cy行った。
作製した鋼板から長さが30mm、幅が20mmである試験片を切り出し、圧延方向の断面組織が観察できるように樹脂に埋め込み、鏡面研磨とエッチングを施した。その後JIS G 0551に準拠し、圧延方向の断面組織の粒度番号を測定した。測定は板厚中心部から試験n数5で行い、その平均値を採用した。粒度番号は6.0以上9.0以下が本発明範囲内である。
粒度番号を測定した試料を用い、JIS Z 2244に準拠してビッカース硬さHV1を測定した。測定は板厚中心部から試験n数5で行い、その平均値を採用した。ビッカース硬さHV1は160以上200以下が本発明範囲内である。
また、作製した鋼板からJIS Z 2241の附属書Bに記載の13B号の引張試験片を作製し、JIS Z 2241に準拠して引張試験を行った。判定基準として、強度に関しては、0.2%耐力が250MPa以上、引張強度が400MPa以上を共に満たす鋼種を表1に符号「○」、どちらか一方または両方を満たさない鋼種を表1に符号「×」で示した。○を合格とした。全伸びに関しては、判定基準として、全伸びが27%以上の鋼種を表1に符号「○」、全伸びが27%未満の鋼種を表1に符号「×」で示し、「○」のものが加工性に優れると判断した。
r値測定は以下のように行った。作製した鋼板からJIS Z 2241の附属書Bに記載の13B号の引張試験片を作製し、試験片の寸法や標点距離などを測定した。その後引張試験によって14.4%の歪を付与した後の試験片寸法や標点距離などを測定し、両測定結果からr値を算出した。判定基準として、平均r値が1.0以上の鋼種を表1に符号「○」、平均r値が1.0未満の鋼種を表1に符号「×」で示した。
シャルピー衝撃試験は以下のように行った。熱延板から採取したシャルピー試験片を用い、材料温度25℃の条件でJIS Z 2242に準拠してシャルピー試験を行った。試験n数3の平均値が10J/cm2以上の鋼種を表1に符号「○」、平均値が10J/cm2未満の鋼種を表1に符号「×」で示した。○を合格とした。
比較例B2は、Si量が少なく、鋼表面でのSi濃縮量が少なくなって耐食性が低下し、また、強度も低下した。
比較例B3は、Si量が過剰であり、全伸び(加工性)が低下した。また、熱延板のシャルピー衝撃値も低下した。
比較例B4は、Mn量が過剰であり、耐食性が低下した。
比較例B5は、P量が過剰であり、耐食性が低下した。
比較例B6は、S量が過剰であり、耐食性が低下した。
比較例B7は、Cr量が過剰であり、全伸び(加工性)が低下した。また、熱延板のシャルピー衝撃値も低下した。
比較例B8は、Ti量が0%であり、耐食性が低下した。
比較例B9は、Al量が少なく、鋼表面でのAl濃縮量が少なくなって耐食性が低下した。
比較例B10は、Al量が過剰であり、全伸び(加工性)が低下した。また、熱延板のシャルピー衝撃値も低下した。
比較例B11は、N量が過剰であり、耐食性が低下した。
比較例B12〜B14は、2Al+Si−10Ti≧0を満足せず、耐食性が低下した。
Claims (7)
- 質量%で、
C:0.001〜0.100%、
Si:0.01〜5.00%、
Mn:0.01〜2.00%、
P:0.050%以下、
S:0.0100%以下、
Cr:9.0〜30.0%、
Ni:0.01〜0.50%、
Ti:0.01〜1.00%、
Al:0.010〜5.00%、
N:0.001〜0.050%、
B:0.0001〜0.0050%を含有し、残部がFeおよび不純物であり、かつ上記Si量、Ti量及びAl量(質量%)が、2Al+Si−10Ti≧0を満たす化学成分を備え、圧延方向の断面組織の粒度番号が6.0以上9.0以下であることを特徴とするステンレス鋼。 - さらに質量%で、
Mo:0.01〜3.00%、
Sn:0.01〜3.00%、
Cu:0.01〜3.00%、
Nb:0.001〜1.000%、
W:0.001〜1.000%、
V:0.001〜1.000%、
Sb:0.001〜0.100%、
Co:0.001〜0.500%、
Ca:0.0001〜0.0050%、
Mg:0.0001〜0.0050%、
Zr:0.0001〜0.0300%、
Ga:0.0001〜0.0100%、
Ta:0.001〜0.050%、
REM:0.001〜0.100%
の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に記載のステンレス鋼。 - ビッカース硬さHV1が160以上200以下であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のステンレス鋼。
- 0.2%耐力が250MPa以上、引張強度が400MPa以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載のステンレス鋼。
- 全伸びが27%以上、平均r値が1.0以上であることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載のステンレス鋼。
- 請求項1または請求項2に記載の化学成分を有し、
板厚が2.0〜6.0mmであり、
材料温度25℃でのシャルピー衝撃値が10J/cm2以上であることを特徴とするステンレス熱延鋼板。 - 請求項1または請求項2に記載の化学成分を備えた鋼片を、板厚が2.0〜6.0mmになるまで圧延する際の、32mmまで圧延した際の温度を900℃以上とし、最終圧延温度を800℃以上とすることを特徴とする請求項6に記載のステンレス熱延鋼板の製造方法。
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