JP2022135177A - Ferritic stainless steel, and method of producing ferritic stainless steel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、耐赤スケール性に優れるフェライト系ステンレス鋼などに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to ferritic stainless steel and the like having excellent red scale resistance.
フェライト系ステンレス鋼を、排ガス経路部材、ストーブの燃焼等、燃料電池用部材などの用途に用いる場合、使用時に通常３００～９００℃の高温まで加熱される。また上記の用途では、水蒸気が含まれる環境下で当該フェライト系ステンレスが用いられるため、赤スケール（Ｆｅ系酸化物）が生成することがある。この生成した赤スケールは、場合によっては飛散することで他部品へ付着し悪影響を及ぼす可能性があることに加え、酸化による減肉で高温強度を低下させる虞がある。そのため、高温水蒸気雰囲気下において、耐赤スケール性を有するフェライト系ステンレス鋼が所望される。従来、高い耐赤スケール性を向上させるために様々な方法が知られている。 When ferritic stainless steel is used for applications such as exhaust gas passage members, combustion stoves, fuel cell members, etc., it is usually heated to a high temperature of 300 to 900° C. during use. In addition, in the above applications, the ferritic stainless steel is used in an environment containing water vapor, so red scale (Fe-based oxide) may be generated. In some cases, the generated red scale may scatter and adhere to other parts, which may adversely affect the parts. In addition, there is a risk of reduced high-temperature strength due to thinning due to oxidation. Therefore, a ferritic stainless steel having red scale resistance in a high-temperature steam atmosphere is desired. Conventionally, various methods are known for improving high red scale resistance.
特許文献１および特許文献２には、Ｓｉを添加することにより、Ｃｒの拡散を促進させてＣｒ系酸化物の生成量を向上させ、フェライト系ステンレス鋼の酸化被膜を強化する技術が記載されている。これにより、特許文献１および特許文献２に記載のフェライト系ステンレス鋼は耐水蒸気酸化性および耐赤スケールを向上させている。 Patent Literatures 1 and 2 describe techniques for enhancing the oxide film of ferritic stainless steel by adding Si to promote the diffusion of Cr to increase the amount of Cr-based oxides produced. there is As a result, the ferritic stainless steels described in Patent Documents 1 and 2 have improved steam oxidation resistance and red scale resistance.
しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載されたフェライト系ステンレス鋼は、Ｓｉの含有量を多くする必要があるため、製造コストが高くなってしまうという問題がある。 However, the ferritic stainless steels described in Patent Literatures 1 and 2 require a large Si content, which raises the problem of increased manufacturing costs.
本発明の一態様は、低コストで製造可能であり、耐赤スケール性に優れたフェライト系ステンレス鋼を実現することを目的とする。 An object of one aspect of the present invention is to realize a ferritic stainless steel that can be manufactured at low cost and has excellent red scale resistance.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るフェライト系ステンレス鋼は、質量％で、Ｃ：０．０４０％以下、Ｓｉ：０．０１～２．０％以下、Ｍｎ：０．０３～２．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．００５％以下、Ｎｉ：１．５％以下、Ｃｒ：１３～２６．０％、Ｃｕ：２．０％以下、Ｎ：０．０４０％以下、Ｍｏ：２．５％以下、Ｎｂ：１．０％以下、Ｔｉ：０．５％以下、およびＡｌ：０.００２～０．５０％以下を含み、残部にＦｅおよび不可避的不純物を含み、表面から深さ０．１μｍの位置まで０．００２５μｍピッチで測定したＣ濃度を積算した値が２００ｗｔ％以下である。 In order to solve the above problems, a ferritic stainless steel according to an aspect of the present invention contains, by mass %, C: 0.040% or less, Si: 0.01 to 2.0% or less, Mn: 0.04% or less, Si: 0.01 to 2.0% or less, Mn: 0.04% or less, Si: 0.01 to 2.0% or less, Mn: 0.04% or less, Si: 0.01 to 2.0% or less, 03 to 2.0%, P: 0.05% or less, S: 0.005% or less, Ni: 1.5% or less, Cr: 13 to 26.0%, Cu: 2.0% or less, N: 0.040% or less, Mo: 2.5% or less, Nb: 1.0% or less, Ti: 0.5% or less, and Al: 0.002 to 0.50% or less, the balance being Fe and unavoidable 200 wt % or less of C concentration measured at a pitch of 0.0025 μm from the surface to a depth of 0.1 μm.
本発明の一態様によれば、低コストで製造可能であり、耐赤スケール性に優れたフェライト系ステンレス鋼を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to one aspect of the present invention, it is possible to realize a ferritic stainless steel that can be manufactured at low cost and has excellent red scale resistance.
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の記載は、発明の趣旨をより良く理解させるためのものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、本出願において、「Ａ～Ｂ」は、Ａ以上Ｂ以下であることを示している。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. The following description is for better understanding of the gist of the invention, and does not limit the invention unless otherwise specified. In addition, in the present application, "A to B" indicates that A or more and B or less.
また、本明細書において、「ステンレス鋼」との用語は、具体的な形状が限定されないステンレス鋼材を意味する。このステンレス鋼材としては、例えば、鋼板、鋼管、条鋼、などが挙げられる。 Moreover, in this specification, the term "stainless steel" means a stainless steel material whose specific shape is not limited. Examples of this stainless steel material include steel plates, steel pipes, bar steels, and the like.
＜表面近傍の炭素濃度＞
フェライト系ステンレス鋼の製造では、圧延機を用いて冷間圧延する際に、潤滑および冷却のために鉱物油、またはその他の圧延油などの油が用いられるため、油が鋼板に付着する。油が付着した状態で焼鈍処理を行うとフェライト系ステンレス鋼の表面に炭素が濃化する。本発明者らは、鋭意研究により、鋼板の表面に炭素が濃化していると、フェライト系ステンレス鋼の耐赤スケール性が低下してしまうという知見を得て、本発明のフェライト系ステンレス鋼を完成させた。
<Carbon concentration near the surface>
In the production of ferritic stainless steel, oil such as mineral oil or other rolling oil is used for lubrication and cooling during cold rolling using a rolling mill, so the oil adheres to the steel sheet. If the steel is annealed with oil attached, carbon will concentrate on the surface of the ferritic stainless steel. The inventors of the present invention have made intensive studies and obtained the knowledge that the red scale resistance of ferritic stainless steel is lowered when carbon is concentrated on the surface of the steel sheet. completed.
すなわち、本発明者らは、フェライト系ステンレス鋼の表面付近の炭素濃度を低くする、換言すれば表面付近において炭素を濃化させないことにより、耐赤スケール性が向上することを見出した。これは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、表面付近の炭素濃度が低いと、表面付近においてＣｒの濃度が高くなる。その結果、表面付近において酸化クロムＣｒ２Ｏ３が形成されやすくなる。当該酸化クロムにより、フェライト系ステンレス鋼の耐赤スケール性が向上する。 That is, the present inventors have found that red scale resistance is improved by lowering the carbon concentration near the surface of ferritic stainless steel, in other words, by preventing carbon concentration near the surface. This is considered to be due to the following reasons. That is, when the carbon concentration near the surface is low, the Cr concentration increases near the surface. As a result, chromium oxide Cr 2 O 3 is likely to be formed near the surface. The chromium oxide improves the red scale resistance of the ferritic stainless steel.
具体的には、本発明のフェライト系ステンレス鋼は、表面から深さ０．１μｍの位置まで０．００２５μｍピッチで測定したＣ濃度を積算した値が２００ｗｔ％以下となっている。当該構成により、本発明のフェライト系ステンレス鋼は、表面付近においてクロム濃度を高くすることができる。詳細には、表面から深さ１μｍまでの平均Ｃｒ濃度が１３．０ｗｔ％以上とすることができる。その結果、本発明のフェライト系ステンレス鋼は、耐赤スケール性が高くなっている。 Specifically, in the ferritic stainless steel of the present invention, the integrated value of the C concentration measured at a pitch of 0.0025 μm from the surface to a depth of 0.1 μm is 200 wt % or less. With this configuration, the ferritic stainless steel of the present invention can have a high chromium concentration near the surface. Specifically, the average Cr concentration from the surface to a depth of 1 μm can be 13.0 wt % or higher. As a result, the ferritic stainless steel of the present invention has high red scale resistance.
＜フェライト系ステンレス鋼の成分組成＞
本発明の一実施形態におけるフェライト系ステンレス鋼が含有する成分の組成は、以下のとおりである。なお、当該フェライト系ステンレス鋼は、以下に示す各成分以外は、鉄（Ｆｅ）、または不可避的に混入する少量の不純物（不可避的不純物）からなる。
<Component Composition of Ferritic Stainless Steel>
The composition of the components contained in the ferritic stainless steel in one embodiment of the present invention is as follows. In addition, the ferritic stainless steel is composed of iron (Fe) or a small amount of unavoidable impurities (inevitable impurities) other than the components shown below.
（クロム：Ｃｒ）
Ｃｒは、不動態被膜を形成し、耐食性を確保するために必須の元素である。また、耐赤スケール性を確保するためにも有効である。しかしながら、Ｃｒを過度に含有すると、材料コストが上昇するとともに、靭性低下の要因となる。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｃｒの含有量は、１３．０～２６．０質量％であり、好ましくは、１６．０～２２．０質量％である。
(Chromium: Cr)
Cr is an essential element for forming a passive film and ensuring corrosion resistance. It is also effective for securing red scale resistance. However, an excessive Cr content increases the material cost and lowers the toughness. Therefore, in one aspect of the present invention, the ferritic stainless steel has a Cr content of 13.0 to 26.0% by mass, preferably 16.0 to 22.0% by mass.
（ケイ素：Ｓｉ）
Ｓｉは、耐赤スケール性の改善に有効な元素である。しかしながら、Ｓｉを過度に含有すると、靭性および加工性が低下する要因となる。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｓｉの含有量は、０．０１～２．０質量％であり、好ましくは、０．０２～１．０質量％であり、より好ましくは、０．０５～０．８質量％である。
(Silicon: Si)
Si is an element effective in improving red scale resistance. However, an excessive Si content causes deterioration in toughness and workability. Therefore, in the ferritic stainless steel according to one aspect of the present invention, the Si content is 0.01 to 2.0% by mass, preferably 0.02 to 1.0% by mass, and more preferably , 0.05 to 0.8% by mass.
（銅：Ｃｕ）
Ｃｕは、高温強度確保のために添加する元素である。しかしながら、Ｃｕを過度に含有すると、フェライト相が不安定化するとともに、材料コストが上昇する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｃｕの含有量は２．０質量％以下であり、好ましくは、０．０１～０．４０質量％である。
(Copper: Cu)
Cu is an element added to ensure high-temperature strength. However, an excessive Cu content destabilizes the ferrite phase and increases the material cost. Therefore, in the ferritic stainless steel according to one aspect of the present invention, the Cu content is 2.0% by mass or less, preferably 0.01 to 0.40% by mass.
（モリブデン：Ｍｏ）
Ｍｏは、高温強度および耐赤スケール性確保のために添加する元素である。しかしながら、Ｍｏを過度に含有すると硬質化し、加工性が低下するとともに材料コストが上昇する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｍｏの含有量は、２．５質量％以下であり、好ましくは、０．０２～１．５質量％である。
(Molybdenum: Mo)
Mo is an element added to ensure high-temperature strength and red scale resistance. However, if Mo is contained excessively, the steel becomes hard, and the workability is lowered and the material cost is increased. Therefore, in the ferritic stainless steel according to one aspect of the present invention, the Mo content is 2.5% by mass or less, preferably 0.02 to 1.5% by mass.
（ニオブ：Ｎｂ）
Ｎｂは、高温強度確保のために添加する元素である。しかしながら、Ｎｂを過度に含有すると、加工性および靭性が劣化する可能性がある。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｎｂの含有量は、１．０質量％以下であり、好ましくは、０．００５～０．７質量％であり、より好ましくは、０．０１０～０．５質量％である。
(Niobium: Nb)
Nb is an element added to ensure high-temperature strength. However, excessive Nb content may degrade workability and toughness. Therefore, in the ferritic stainless steel according to one aspect of the present invention, the Nb content is 1.0% by mass or less, preferably 0.005 to 0.7% by mass, more preferably 0.005% by mass or less. 010 to 0.5% by mass.
（チタン：Ｔｉ）
Ｔｉは、Ｃおよび／またはＮと反応することにより、フェライト系ステンレス鋼を９００～１０００℃においてフェライト系単層にすることができ、耐赤スケール性および加工性を向上させる元素である。しかしながら、Ｔｉを過度に含有すると、加工性および表面品質が劣化する可能性がある。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｔｉの含有量は、０．５質量％以下であり、好ましくは、０．０１～０．２５質量％である。
(Titanium: Ti)
Ti is an element that reacts with C and/or N to turn ferritic stainless steel into a ferritic single layer at 900 to 1000° C. and improves red scale resistance and workability. However, excessive Ti content may degrade workability and surface quality. Therefore, in one aspect of the present invention, the ferritic stainless steel has a Ti content of 0.5% by mass or less, preferably 0.01 to 0.25% by mass.
（マンガン：Ｍｎ）
Ｍｎは、フェライト系ステンレス鋼において、スケールの密着性を向上させる元素である。しかしながら、Ｍｎを過度に含有すると、フェライト相が不安定化するとともに腐食起点となるＭｎＳの発生を促進する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｍｎの含有量は、０．０３～２．０質量％であり、好ましくは、０．００５～１．０質量％であり、より好ましくは、０．０５～０．８質量％である。
(manganese: Mn)
Mn is an element that improves scale adhesion in ferritic stainless steel. However, an excessive Mn content destabilizes the ferrite phase and accelerates the generation of MnS, which serves as a starting point for corrosion. Therefore, in the ferritic stainless steel according to one aspect of the present invention, the Mn content is 0.03 to 2.0% by mass, preferably 0.005 to 1.0% by mass, more preferably , 0.05 to 0.8% by mass.
（炭素：Ｃ）
Ｃは、過度に含有すると、炭化物量が増加し、耐食性が低下する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｃの含有量は０．０４０質量％以下であり、好ましくは、０．００１～０．０３０質量％であり、より好ましくは、０．００３～０．０２０質量％である。
(Carbon: C)
If C is contained excessively, the amount of carbide increases and the corrosion resistance decreases. Therefore, in the ferritic stainless steel according to one aspect of the present invention, the C content is 0.040% by mass or less, preferably 0.001 to 0.030% by mass, and more preferably 0.003. ~0.020% by mass.
（リン：Ｐ）
Ｐは、過度に含有すると、加工性が低下する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｐの含有量は０．０５質量％以下であり、好ましくは、０．００５～０．０４０質量％であり、より好ましくは、０．０１０～０．０３５質量％である。
(Phosphorus:P)
When P is contained excessively, workability is lowered. Therefore, in the ferritic stainless steel according to one aspect of the present invention, the P content is 0.05% by mass or less, preferably 0.005 to 0.040% by mass, and more preferably 0.010% by mass. ~0.035% by mass.
（硫黄：Ｓ）
Ｓは、過度に含有するとフェライト系ステンレス鋼において腐食起点の発生を促進する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｓの含有量は０．００５質量％以下であり、好ましくは、０．０００１～０．００３質量％であり、より好ましくは、０．０００３～０．００２質量％である。
(Sulfur: S)
Excessive S content promotes the occurrence of corrosion starting points in ferritic stainless steel. Therefore, in the ferritic stainless steel according to one aspect of the present invention, the S content is 0.005% by mass or less, preferably 0.0001 to 0.003% by mass, and more preferably 0.0003% by mass. ~0.002% by mass.
（ニッケル：Ｎｉ）
Ｎｉは、フェライト系ステンレス鋼の耐食性を向上させる元素である。しかしながら、Ｎｉを過度に含有すると、フェライト相が不安定化するとともに、材料コストが上昇する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｎｉの含有量は１．５質量％以下であり、好ましくは、０．０２～１．０質量％であり、より好ましくは、０．０４～０．４質量％である。
(Nickel: Ni)
Ni is an element that improves the corrosion resistance of ferritic stainless steel. However, an excessive Ni content destabilizes the ferrite phase and increases the material cost. Therefore, in the ferritic stainless steel according to one aspect of the present invention, the Ni content is 1.5% by mass or less, preferably 0.02 to 1.0% by mass, and more preferably 0.04% by mass. ~0.4% by mass.
（窒素：Ｎ）
Ｎは、過度に含有すると他の元素と窒化物を形成して硬質化を招く。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ｎの含有量は０．０４０質量％以下であり、好ましくは、０．００１～０．０３０質量％であり、より好ましくは、０．００３～０．０２０質量％である。
(Nitrogen: N)
If N is contained excessively, it forms nitrides with other elements and causes hardening. Therefore, in the ferritic stainless steel according to one aspect of the present invention, the N content is 0.040% by mass or less, preferably 0.001 to 0.030% by mass, and more preferably 0.003% by mass. ~0.020% by mass.
（アルミニウム：Ａｌ）
Ａｌは、フェライト系ステンレス鋼の耐食性を向上させるとともに、耐赤スケール性を改善するために有効な元素である。また、Ａｌは製鋼時の脱酸剤として有効な元素である。しかしながら、Ａｌを過度に含有すると、表面品質が劣化する可能性があるため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、Ａｌの含有量は０．００２～０．５０質量％であり、好ましくは、０．０１０～０．１質量％である。
(Aluminum: Al)
Al is an element effective for improving the corrosion resistance of ferritic stainless steel and improving the red scale resistance. In addition, Al is an effective element as a deoxidizing agent during steelmaking. However, since an excessive Al content may deteriorate the surface quality, the Al content in the ferritic stainless steel according to one aspect of the present invention is preferably 0.002 to 0.50% by mass. is 0.010 to 0.1% by mass.
＜その他の成分＞
本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼は、０．０１質量％以下のＢ、０．０００２質量％以上０．００３０質量％以下のＣａ、０．００１質量％以上０．５質量％以下のＨｆ、０．０１質量％以上０．４０質量％以下のＺｒ、０．００５質量％以上０．５０質量％以下のＳｂ、０．０１質量％以上０．３０質量％以下のＣｏ、０．０１質量％以上２．０質量％以下のＷ、０．００１質量％以上１．０質量％以下のＴａ、０．００２質量％以上１．０質量％以下のＳｎ、０．０００２質量％以上０．３０質量％以下のＧａ、０．００１質量％以上０．２０質量％以下の希土類元素および０．０００３質量％以上０．００３０質量％以下のＭｇのうちの１種または２種以上を更に含有していてもよい。
<Other ingredients>
The ferritic stainless steel according to one embodiment of the present invention contains 0.01% by mass or less of B, 0.0002% by mass or more and 0.0030% by mass or less of Ca, and 0.001% by mass or more and 0.5% by mass or less of Ca. Hf, 0.01% by mass or more and 0.40% by mass or less of Zr, 0.005% by mass or more and 0.50% by mass or less of Sb, 0.01% by mass or more and 0.30% by mass or less of Co, 0. 01 mass% or more and 2.0 mass% or less of W, 0.001 mass% or more and 1.0 mass% or less of Ta, 0.002 mass% or more and 1.0 mass% or less of Sn, 0.0002 mass% or more and 0 .30% by mass or less of Ga, 0.001% by mass or more and 0.20% by mass or less of rare earth elements, and 0.0003% by mass or more and 0.0030% by mass or less of Mg. You may have
（タングステン：Ｗ）
Ｗは、高温強度確保のために添加する元素である。しかしながら、Ｗを過度に含有すると、材料コストが上昇する。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．０１質量％以上２．０質量％以下のＷを添加してもよい。
(Tungsten: W)
W is an element added to ensure high-temperature strength. However, an excessive W content increases the material cost. Therefore, in the ferritic stainless steel according to one aspect of the present invention, 0.01% by mass or more and 2.0% by mass or less of W may be added as necessary.
（ホウ素：Ｂ）
Ｂは、フェライト系ステンレス鋼を使用して製造された成形品の二次加工性を向上させる元素である。ただし、Ｂを過剰に含有させると、Ｃｒ２Ｂ等の化合物が形成されやすくなり、耐赤スケール性を劣化させる可能性がある。そのため、本発明の一態様におけるフェライト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．０１質量％以下のＢを添加してもよく、好ましくは０．００２質量％以上０．００３質量％以下のＢを添加してもよい。
(Boron: B)
B is an element that improves the secondary workability of molded articles manufactured using ferritic stainless steel. However, when B is contained excessively, compounds such as Cr 2 B are likely to be formed, which may deteriorate red scale resistance. Therefore, in the ferritic stainless steel according to one aspect of the present invention, 0.01% by mass or less of B may be added as necessary, and preferably 0.002% by mass or more and 0.003% by mass or less of B is added. may be added.
（カルシウム：Ｃａ）
Ｃａは、耐高温酸化性を促進する元素である。本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．０００２質量％以上のＣａを添加してもよい。しかし、過度な添加は耐食性の低下を招くため、添加量の上限は０．００３０質量％であることが好ましい。
(Calcium: Ca)
Ca is an element that promotes high-temperature oxidation resistance. In the ferritic stainless steel according to one embodiment of the present invention, 0.0002% by mass or more of Ca may be added as necessary. However, since excessive addition causes deterioration of corrosion resistance, the upper limit of the amount to be added is preferably 0.0030% by mass.
（ジルコニウム：Ｚｒ）
Ｚｒは、高温強度、耐食性および耐高温酸化性を向上する元素である。本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．０１質量％以上のＺｒを添加してもよい。しかし、過度な添加は加工性、製造性の低下を招くため、添加量の上限は１．０質量％であることが好ましく、０．５０質量％であることがより好ましい。
(Zirconium: Zr)
Zr is an element that improves high-temperature strength, corrosion resistance, and high-temperature oxidation resistance. In the ferritic stainless steel according to one embodiment of the present invention, 0.01% by mass or more of Zr may be added as necessary. However, excessive addition causes deterioration of workability and manufacturability, so the upper limit of the amount to be added is preferably 1.0% by mass, more preferably 0.50% by mass.
（ハフニウム：Ｈｆ）
Ｈｆは耐食性、高温強度および耐酸化性を向上する元素である。本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．００１質量％以上のＨｆを添加してもよい。しかし、過度な添加は加工性および製造性の低下を招く虞があるため、添加量の上限は０．５質量％であることが好ましい。
(Hafnium: Hf)
Hf is an element that improves corrosion resistance, high temperature strength and oxidation resistance. In the ferritic stainless steel according to one embodiment of the present invention, 0.001% by mass or more of Hf may be added as necessary. However, since excessive addition may lead to deterioration of workability and manufacturability, the upper limit of the amount to be added is preferably 0.5% by mass.
（スズ：Ｓｎ）
Ｓｎは、耐食性および高温強度を向上する元素である。本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．００２質量％以上のＳｎを添加してもよい。しかし、過度の添加は靭性および製造性の低下を招く虞があるため、添加量の上限は１．０質量％であることが好ましい。
(Tin: Sn)
Sn is an element that improves corrosion resistance and high-temperature strength. In the ferritic stainless steel according to one embodiment of the present invention, 0.002% by mass or more of Sn may be added as necessary. However, excessive addition may lead to deterioration of toughness and manufacturability, so the upper limit of the amount to be added is preferably 1.0% by mass.
（マグネシウム：Ｍｇ）
Ｍｇは、脱酸元素であることに加え、スラブの組織を微細化させ、成型性を向上する元素である。本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．０００３質量％以上のＭｇを添加してもよい。しかし、過度な添加は耐食性、溶接性、表面品質の低下を招くため、添加量の上限は０．００３０質量％であることが好ましい。
(Magnesium: Mg)
In addition to being a deoxidizing element, Mg is an element that refines the structure of the slab and improves formability. In the ferritic stainless steel according to one embodiment of the present invention, 0.0003% by mass or more of Mg may be added as necessary. However, excessive addition causes deterioration of corrosion resistance, weldability, and surface quality, so the upper limit of the amount added is preferably 0.0030% by mass.
（コバルト：Ｃｏ）
Ｃｏは、高温強度を向上する元素である。本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．０１質量％以上のＣｏを添加してもよい。しかし、過剰添加により靭性が低下することで製造性の低下を招くため、添加量の上限は１．０質量％であることが好ましく、０．５０質量％であることがより好ましい。
(Cobalt: Co)
Co is an element that improves high-temperature strength. In the ferritic stainless steel according to one embodiment of the present invention, 0.01% by mass or more of Co may be added as necessary. However, excessive addition of Ni lowers the toughness, leading to lower manufacturability. Therefore, the upper limit of the amount added is preferably 1.0% by mass, more preferably 0.50% by mass.
（アンチモン：Ｓｂ）
Ｓｂは、高温強度を向上する元素である。本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．００５質量％以上のＳｂを添加してもよい。しかし、過度な添加は溶接性、靭性を低下させるため添加量の上限は０．５０質量％であることが好ましい。
(Antimony: Sb)
Sb is an element that improves high-temperature strength. In the ferritic stainless steel according to one embodiment of the present invention, 0.005% by mass or more of Sb may be added as necessary. However, the upper limit of the amount to be added is preferably 0.50% by mass, because excessive addition reduces weldability and toughness.
（タンタル：Ｔａ）
Ｔａは、高温強度を向上する元素である。本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．００１質量％以上のＴａを添加してもよい。しかし、過度な添加は溶接性、靭性を低下させるため、添加量の上限は１．０質量％であることが好ましい。
(Tantalum: Ta)
Ta is an element that improves high-temperature strength. In the ferritic stainless steel according to one embodiment of the present invention, 0.001% by mass or more of Ta may be added as necessary. However, since excessive addition reduces weldability and toughness, the upper limit of the amount to be added is preferably 1.0% by mass.
（ガリウム：Ｇａ）
Ｇａは、耐食性および耐水素脆化特性を向上する元素である。本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．０００２質量％以上のＧａを添加してもよい。しかし、過度な添加は溶接性、靭性を低下させるため、添加量の上限は０．３０質量％であることが好ましい。
(Gallium: Ga)
Ga is an element that improves corrosion resistance and hydrogen embrittlement resistance. In the ferritic stainless steel according to one embodiment of the present invention, 0.0002% by mass or more of Ga may be added as necessary. However, since excessive addition reduces weldability and toughness, the upper limit of the amount added is preferably 0.30% by mass.
（希土類元素：ＲＥＭ）
ＲＥＭは、スカンジウム（Ｓｃ）と、イットリウム（Ｙ）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）との総称を指す。ＲＥＭは、単独の元素として添加されてもよく、または複数の元素の混合物として添加されてもよい。ＲＥＭは、ステンレス鋼の清浄度を向上するとともに、耐高温酸化性も改善する元素である。本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼では、必要に応じて０．００１質量％以上のＲＥＭを添加してもよい。しかし、過度な添加は合金コストを上昇させ、製造性を低下させるため、添加量の上限は０．２０質量％であることが好ましい。
(Rare earth element: REM)
REM is a general term for scandium (Sc), yttrium (Y), and 15 elements (lanthanides) from lanthanum (La) to lutetium (Lu). REM may be added as a single element or as a mixture of multiple elements. REM is an element that improves the cleanliness of stainless steel and also improves high-temperature oxidation resistance. In the ferritic stainless steel according to one embodiment of the present invention, 0.001% by mass or more of REM may be added as necessary. However, excessive addition increases alloy costs and lowers manufacturability, so the upper limit of the amount added is preferably 0.20% by mass.
＜フェライト系ステンレス鋼の製造方法＞
本発明の一実施形態におけるフェライト系ステンレス鋼は、例えば、フェライト系ステンレス鋼帯として得られる。図１は、本実施形態のフェライト系ステンレス鋼の製造方法の一例を示すフローチャートである。図１に示すように、本実施形態におけるフェライト系ステンレス鋼帯の製造方法は、前処理工程Ｓ１、熱間圧延工程Ｓ２、焼鈍工程Ｓ３、酸洗工程Ｓ４、冷間圧延工程Ｓ５、最終焼鈍工程Ｓ６、硝酸電解工程Ｓ７、および硝弗酸浸漬工程Ｓ８を含む。
<Manufacturing method of ferritic stainless steel>
Ferritic stainless steel in one embodiment of the present invention is obtained, for example, as a ferritic stainless steel strip. FIG. 1 is a flow chart showing an example of the method for producing ferritic stainless steel according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the method for manufacturing a ferritic stainless steel strip according to the present embodiment includes a pretreatment step S1, a hot rolling step S2, an annealing step S3, a pickling step S4, a cold rolling step S5, and a final annealing step. S6, a nitric acid electrolysis step S7, and a nitric acid hydrofluoric acid immersion step S8.
前処理工程Ｓ１では、まず、真空またはアルゴン雰囲気の溶解炉を用いて、本発明の範囲内となるように組成を調整した鋼を溶製し、当該鋼を鋳造して、スラブ（鋼塊）を製造する。その後、当該スラブから熱間圧延用のスラブ片を切り出す。そして、当該スラブ片を大気雰囲気中で１１００℃～１３００℃の温度域まで加熱する。当該スラブ片を加熱して保持する時間は、限定されない。なお、工業的に前処理工程を行う場合、前記鋳造は連続鋳造であってよい。 In the pretreatment step S1, first, using a vacuum or argon atmosphere melting furnace, steel having a composition adjusted to fall within the scope of the present invention is melted, the steel is cast, and a slab (steel ingot) is produced. to manufacture. After that, a slab piece for hot rolling is cut from the slab. Then, the slab piece is heated to a temperature range of 1100° C. to 1300° C. in an air atmosphere. The time for which the slab piece is heated and held is not limited. In addition, when performing a pretreatment process industrially, the said casting may be continuous casting.
熱間圧延工程Ｓ２は、前処理工程Ｓ１において得られたスラブを熱間圧延することにより、所定の厚みの熱延鋼帯を製造する工程である。 The hot rolling step S2 is a step of hot rolling the slab obtained in the pretreatment step S1 to produce a hot rolled steel strip having a predetermined thickness.
焼鈍工程Ｓ３は、熱間圧延工程Ｓ２で得られた熱延鋼帯を加熱することによって、鋼帯の軟質化を図る工程である。焼鈍工程Ｓ３は、必要に応じて実施される工程であり、実施されなくてもよい。 The annealing step S3 is a step of softening the steel strip by heating the hot rolled steel strip obtained in the hot rolling step S2. Annealing process S3 is a process performed as needed, and does not need to be performed.
酸洗工程Ｓ４は、塩酸または硝酸と弗酸との混合液などの酸洗液を用いて、鋼帯表面に付着したスケールを洗い落とす工程である。 The pickling step S4 is a step of washing off scale adhering to the surface of the steel strip using a pickling solution such as hydrochloric acid or a mixed solution of nitric acid and hydrofluoric acid.
冷間圧延工程Ｓ５は、酸洗工程Ｓ４においてスケール除去された鋼帯を、さらに薄く圧延する工程である。 The cold rolling step S5 is a step of rolling the steel strip from which the scale has been removed in the pickling step S4 to be even thinner.
最終焼鈍工程Ｓ６は、冷間圧延工程Ｓ５において圧延された鋼帯を加熱することにより、ひずみを除去し、鋼帯を軟質化させる工程である。最終焼鈍工程Ｓ６における焼鈍は、合金成分に応じて９５０～１０５０℃の温度で行われる。 The final annealing step S6 is a step of heating the steel strip rolled in the cold rolling step S5 to remove strain and soften the steel strip. Annealing in the final annealing step S6 is performed at a temperature of 950 to 1050° C. depending on the alloy composition.
硝酸電解工程Ｓ７および硝弗酸浸漬工程Ｓ８は、製造されるフェライト系ステンレス鋼の表面付近の炭素濃度を低くするための工程である。 The nitric acid electrolysis step S7 and the nitric acid hydrofluoric acid immersion step S8 are steps for reducing the carbon concentration near the surface of the manufactured ferritic stainless steel.
硝酸電解工程Ｓ７は、最終焼鈍工程Ｓ６で得られた鋼帯を、硝酸水溶液中で電解処理する工程である。硝酸電解工程Ｓ７における硝酸濃度は、１００ｇ／Ｌ以上であり、１３０ｇ／Ｌ以上であることが好ましく、１５０ｇ／Ｌ以上であることがより好ましい。硝酸電解工程Ｓ７における液温は、４０℃以上であり、５０℃以上であることがより好ましい。硝酸電解工程Ｓ７における電流密度は、１００ｍＡ／ｃｍ２以上であり、１３０ｍＡ／ｃｍ２以上であることが好ましく、１５０ｍＡ／ｃｍ２以上であることがより好ましい。硝酸電解工程Ｓ７における電解時間は、６０秒以上である。硝酸電解工程Ｓ７における、硝酸濃度、液温、電流密度、および電解時間の上限は特に限定されるものではないが、硝酸濃度は２５０ｇ／Ｌ以下、液温は８０℃以下、電流密度は２５０ｍＡ／ｃｍ２以下、電解時間は１８０秒以下が望ましい。 The nitric acid electrolysis step S7 is a step of electrolytically treating the steel strip obtained in the final annealing step S6 in an aqueous nitric acid solution. The nitric acid concentration in the nitric acid electrolysis step S7 is 100 g/L or more, preferably 130 g/L or more, and more preferably 150 g/L or more. The liquid temperature in the nitric acid electrolysis step S7 is 40° C. or higher, more preferably 50° C. or higher. The current density in the nitric acid electrolysis step S7 is 100 mA/cm 2 or more, preferably 130 mA/cm 2 or more, and more preferably 150 mA/cm 2 or more. The electrolysis time in the nitric acid electrolysis step S7 is 60 seconds or longer. In the nitric acid electrolysis step S7, the upper limits of the nitric acid concentration, liquid temperature, current density, and electrolysis time are not particularly limited, but the nitric acid concentration is 250 g/L or less, the liquid temperature is 80° C. or less, and the current density is 250 mA/L. cm 2 or less, and the electrolysis time is preferably 180 seconds or less.
硝弗酸浸漬工程Ｓ８は、硝酸電解工程Ｓ７後の鋼帯を硝酸と弗酸との混合液である硝弗酸に浸漬する工程である。硝弗酸浸漬工程Ｓ８において用いる硝弗酸における、硝酸の濃度は８０～９０ｇ／Ｌであり、弗酸の濃度は１０～２０ｇ／Ｌである。硝弗酸浸漬工程Ｓ８における液温は、３０～６０℃である。硝弗酸浸漬工程Ｓ８における浸漬時間は、フェライト系ステンレス鋼の成分組成によるが、４０～６０秒である。 The nitric acid/hydrofluoric acid immersion step S8 is a step of immersing the steel strip after the nitric acid electrolysis step S7 in nitric/hydrofluoric acid, which is a mixture of nitric acid and hydrofluoric acid. The nitric acid/hydrofluoric acid used in the nitric/hydrofluoric acid immersion step S8 has a nitric acid concentration of 80 to 90 g/L and a hydrofluoric acid concentration of 10 to 20 g/L. The liquid temperature in the nitric hydrofluoric acid immersion step S8 is 30 to 60.degree. The immersion time in the nitric acid hydrofluoric acid immersion step S8 is 40 to 60 seconds, depending on the component composition of the ferritic stainless steel.
本発明者らは、上記の条件で硝酸電解工程Ｓ７および硝弗酸浸漬工程Ｓ８を行うことにより、表面から深さ０．１μｍの位置まで０．００２５μｍピッチで測定したＣ濃度を積算した値が２００ｗｔ％以下であるフェライト系ステンレス鋼を製造することができることを見出した。 The inventors of the present invention performed the nitric acid electrolysis step S7 and the nitric acid hydrofluoric acid immersion step S8 under the above conditions, and found that the integrated value of the C concentration measured at a pitch of 0.0025 μm from the surface to the position of 0.1 μm in depth was It was found that a ferritic stainless steel with a content of 200 wt% or less can be produced.
なお、従来では、冷間圧延工程Ｓ５の後に、鋼帯の表面に付着した油を除去するために、有機溶剤またはアルカリ溶液中に鋼帯を浸漬し、かつ水を噴射しながら、洗浄ブラシによって水洗する前処理が行われていた。本実施形態のフェライト系ステンレス鋼の製造方法では、硝酸電解工程Ｓ７および硝弗酸浸漬工程Ｓ８によって、油が付着した状態で焼鈍処理を行うことによりフェライト系ステンレス鋼の表面に濃化した炭素を除去することができる。そのため、上述の前処理を施す必要がないので、低コストでフェライト系ステンレス鋼を製造することができる。なお、従来の方法では、上記の前処理を行ったとしても製造されたフェライト系ステンレス鋼の表面に炭素が濃化してしまう。 Conventionally, after the cold rolling step S5, the steel strip is immersed in an organic solvent or an alkaline solution in order to remove the oil adhering to the surface of the steel strip, and is washed with a cleaning brush while spraying water. Pretreatment for washing with water was performed. In the ferritic stainless steel manufacturing method of the present embodiment, the carbon concentrated on the surface of the ferritic stainless steel is removed by annealing in the nitric acid electrolysis step S7 and the nitric acid hydrofluoric acid immersion step S8 while the oil is adhered. can be removed. Therefore, since it is not necessary to perform the above-mentioned pretreatment, ferritic stainless steel can be produced at low cost. In the conventional method, carbon is concentrated on the surface of the manufactured ferritic stainless steel even if the above pretreatment is performed.
以上のように、本発明のフェライト系ステンレス鋼は、表面から深さ０．１μｍの位置まで０．００２５μｍピッチで測定したＣ濃度を積算した値が２００ｗｔ％以下となっている。当該構成により、耐赤スケール性が高くなっている。さらに、本発明のフェライト系ステンレスは、上述の前処理を施す必要がないため、低コストで製造することができる。 As described above, in the ferritic stainless steel of the present invention, the integrated value of the C concentration measured at a pitch of 0.0025 μm from the surface to the position of 0.1 μm deep is 200 wt % or less. With this configuration, the red scale resistance is enhanced. Furthermore, the ferritic stainless steel of the present invention does not need to be subjected to the above-described pretreatment, so it can be produced at low cost.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be modified in various ways within the scope of the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. is also included in the technical scope of the present invention.
本発明の一実施例について以下に説明する。本発明のフェライト系ステンレス鋼の実施例または比較例としてのＮｏ．１～５６の鋼材を以下のようにして作製した。まず、下記の表１に示す成分を原料とし、上述した製造方法の最終焼鈍工程Ｓ６までを下記の条件で行った。
・前処理工程Ｓ１における溶解炉の雰囲気：真空
・前処理工程Ｓ１において製造されるスラブ片の質量：３０ｋｇ
・前処理工程Ｓ１におけるスラブ片の加熱温度：１２３０℃
・前処理工程Ｓ１におけるスラブ片の加熱時間：２時間
・熱間圧延工程Ｓ２後の板厚：４ｍｍ
・焼鈍工程Ｓ３：実施せず
・酸洗工程Ｓ４で用いた酸洗液：硝弗酸液（３％弗酸、１０％硝酸の水溶液）
・第１酸洗工程Ｓ４における酸洗液の液温：６０℃
・冷間圧延工程Ｓ５後の板厚：１．５ｍｍ
・最終焼鈍工程Ｓ６における焼鈍温度：９５０～１０５０℃（合金組成に応じて変更）
本実施例では、表１に示される組成は、質量％で示されている。また、表１に示す各成分以外の残部は、Ｆｅまたは不可避的に混入する少量の不純物である。また、表１中の下線は、本発明の比較例に係る各ステンレス鋼に含まれる各成分の範囲が、本発明の範囲外であることを示している。
An embodiment of the invention is described below. No. 4 as an example or comparative example of the ferritic stainless steel of the present invention. 1 to 56 steel materials were produced as follows. First, the components shown in Table 1 below were used as raw materials, and the processes up to the final annealing step S6 of the above-described manufacturing method were performed under the following conditions.
Atmosphere of melting furnace in pretreatment step S1: vacuum Mass of slab pieces produced in pretreatment step S1: 30 kg
- Heating temperature of slab piece in pretreatment step S1: 1230°C
・Heating time of slab piece in pretreatment step S1: 2 hours ・Plate thickness after hot rolling step S2: 4 mm
· Annealing step S3: not performed · Pickling solution used in pickling step S4: nitric hydrofluoric acid solution (3% hydrofluoric acid, 10% nitric acid aqueous solution)
・Liquid temperature of the pickling liquid in the first pickling step S4: 60°C
・ Plate thickness after cold rolling step S5: 1.5 mm
・ Annealing temperature in the final annealing step S6: 950 to 1050 ° C. (changed according to the alloy composition)
In this example, the compositions shown in Table 1 are given in mass %. The balance other than the components shown in Table 1 is Fe or a small amount of unavoidably mixed impurities. In addition, the underlines in Table 1 indicate that the range of each component contained in each stainless steel according to the comparative examples of the present invention is outside the scope of the present invention.
次に、鋼帯の表面付近の炭素を除去するため、下記の条件で、硝酸電解工程Ｓ７および硝弗酸浸漬工程Ｓ８を行うことにより、Ｎｏ．１～５６の鋼材を作製した。
・硝酸電解工程Ｓ７における硝酸濃度：１５０ｇ／Ｌ
・硝酸電解工程Ｓ７における硝酸の液温：４０～６０℃
・硝酸電解工程Ｓ７における電流密度：１５０ｍＡ／ｃｍ２
・硝弗酸浸漬工程Ｓ８において用いた硝弗酸：硝酸８０～９０ｇ／Ｌ、弗酸１０～２０ｇ／Ｌ
・硝弗酸浸漬工程Ｓ８における硝弗酸の液温：３０～６０℃
なお、硝酸電解工程Ｓ７における電解時間は、下記の表２に示すように６０秒とした。また、硝弗酸浸漬工程Ｓ８における硝弗酸への浸漬時間は、表２に示すように、３０～６０秒とした。
・ Nitric acid concentration in nitric acid electrolysis step S7: 150 g / L
・ Liquid temperature of nitric acid in nitric acid electrolysis step S7: 40 to 60 ° C.
・Current density in nitric acid electrolysis step S7: 150 mA/cm 2
Nitric hydrofluoric acid used in nitric hydrofluoric acid immersion step S8: 80 to 90 g / L of nitric acid, 10 to 20 g / L of hydrofluoric acid
・Liquid temperature of nitric/hydrofluoric acid in nitric/hydrofluoric acid immersion step S8: 30 to 60°C
The electrolysis time in the nitric acid electrolysis step S7 was 60 seconds as shown in Table 2 below. Further, as shown in Table 2, the immersion time in nitric/hydrofluoric acid in the nitric/hydrofluoric acid immersion step S8 was 30 to 60 seconds.
＜炭素濃度測定＞
表面付近の炭素濃度は、グロー放電発光分光装置（Glow Discharge Spectroscopy：ＧＤＳ）（ＨＯＲＩＢＡ製ＧＤ－Ｐｒｏｆｉｌｅｒ２）を用いて測定した。具体的には、表面から深さ０．１μｍの位置まで０．００２５μｍピッチでＣ濃度を測定した。ＧＤＳ測定の測定条件は、ガス置換時間：２００秒、予備スパッタ時間：３０秒、バックグラウンド：５秒、深さ：１．０１μｍ、圧力：６００Ｐａ、出力：３５Ｗ、実効値：８．７５Ｗ。モジュール：８Ｖ、フェーズ：４Ｖ、周波数：１００Ｈｚデューティサイクル：０．２５とした。測定したＣ濃度を積算したデータを表２に示す。
<Carbon concentration measurement>
The carbon concentration near the surface was measured using a glow discharge spectroscopy (GDS) (GD-Profiler 2 manufactured by HORIBA). Specifically, the C concentration was measured at a pitch of 0.0025 μm from the surface to a depth of 0.1 μm. The measurement conditions for GDS measurement are gas replacement time: 200 seconds, preliminary sputtering time: 30 seconds, background: 5 seconds, depth: 1.01 μm, pressure: 600 Pa, output: 35 W, effective value: 8.75 W. Module: 8 V, Phase: 4 V, Frequency: 100 Hz Duty cycle: 0.25. Table 2 shows data obtained by integrating the measured C concentrations.
＜クロム濃度＞
エネルギー分散型元素分析装置（Energy dispersive X-ray spectroscopy：ＥＤＳ）（株式会社堀場製作所製）を用いて、表面から深さ１μｍまでの位置までの分析を行い、表面から深さ１μｍの位置までにおける平均のＣｒ濃度を算出した。算出したＣｒ濃度を表２に示す。
<Chromium concentration>
Using an energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) (manufactured by HORIBA, Ltd.), analysis is performed from the surface to a depth of 1 μm, and from the surface to a depth of 1 μm. An average Cr concentration was calculated. Table 2 shows the calculated Cr concentrations.
＜酸化試験＞
鋼材の耐赤スケール性を評価するために、下記の方法で酸化試験を行った。まず、各鋼材から２０ｍｍ×２５ｍｍの大きさの試験片を切り出し、端面のみを♯４００の研磨紙を用いて乾式研磨を行った。次に、各試験片を、１０％の水蒸気を含む空気雰囲気に、５００℃で１００時間保持し、酸化による増加重量の測定を行った。酸化試験は、各鋼材について、３回行い、平均の増加重量を算出した。算出した増加重量を表２に示す。本酸化試験では、増加重量が０．１ｍｇ／ｃｍ２未満を○（良好）、０．１ｍｇ／ｃｍ２以上を×（不良）と評価した。
<Oxidation test>
In order to evaluate the red scale resistance of the steel material, an oxidation test was performed by the following method. First, a test piece having a size of 20 mm×25 mm was cut out from each steel material, and only the end face was dry-polished using #400 abrasive paper. Next, each test piece was held in an air atmosphere containing 10% water vapor at 500° C. for 100 hours, and the weight increase due to oxidation was measured. The oxidation test was performed three times for each steel, and the average weight gain was calculated. Table 2 shows the calculated weight gain. In this oxidation test, a weight increase of less than 0.1 mg/cm 2 was evaluated as ◯ (good), and a weight increase of 0.1 mg/cm 2 or more was evaluated as x (bad).
表２に示すように、本発明の組成を有する鋼種Ａ１～Ａ１０を用いて作製され、表面から深さ０．１μｍの位置まで０．００２５μｍピッチで測定したＣ濃度を積算した値が２００ｗｔ％以下であるＮｏ．３、４、７、８、１０～１２、１５、１６、１８～２０、２３、２４、２７、２８、３１、３２、３５、３６、３９および４０の鋼材は、表面から深さ１μｍの位置までにおける平均のＣｒ濃度が１３．０ｗｔ％以上であり、酸化重量が少なかった。すなわち、これらの鋼材は、耐赤スケール性が高かった。 As shown in Table 2, the integrated value of the C concentration measured at a pitch of 0.0025 μm from the surface to the position of 0.1 μm in depth using the steel types A1 to A10 having the composition of the present invention is 200 wt% or less. No. 3, 4, 7, 8, 10 to 12, 15, 16, 18 to 20, 23, 24, 27, 28, 31, 32, 35, 36, 39 and 40 steel materials are at a depth of 1 μm from the surface The average Cr concentration was 13.0 wt% or more, and the oxidized weight was small. That is, these steel materials had high red scale resistance.
一方、本発明の組成を有する鋼種Ａ１～Ａ１０を用いてはいるが、表面から深さ０．１μｍの位置まで０．００２５μｍピッチで測定したＣ濃度を積算した値が２００ｗｔ％よりも大きい鋼材では、表面から深さ１μｍの位置までにおける平均のＣｒ濃度が１３．０ｗｔ％未満であり、酸化増量が多かった。 On the other hand, steel grades A1 to A10 having the composition of the present invention are used, but the steel material has a value obtained by accumulating the C concentration measured at a pitch of 0.0025 μm from the surface to a depth of 0.1 μm is greater than 200 wt%. , the average Cr concentration was less than 13.0 wt% from the surface to the position of 1 μm in depth, and the oxidation weight gain was large.
鋼種Ｂ１を用いて作製したＮｏ．４１～４４の鋼材は、ＣｒおよびＳｉの量が少ないため、耐赤スケール性が低かった。鋼種Ｂ２を用いて作製したＮｏ．４５～４８の鋼材は、Ａｌの量が少ないため、耐赤スケール性が低かった。鋼種Ｂ３を用いて作製したＮｏ．４９～５２の鋼材は、Ｃｒの量が多いため、焼鈍時に生成した酸化スケールを最終酸洗でしっかりと除去できていなかった。その結果、残存したＣ量が多く、健全なＣｒ系酸化物が形成できない不安定な表面状態となったため、耐赤スケール性が低かった。鋼種Ｂ４を用いて作製したＮｏ．５３～５６の鋼材は、Ｓｉの量が少ないため、耐赤スケール性が低かった。Ｎｏ．４７、４８、５０～５２および５６の鋼材は、表面から深さ１μｍの位置までにおける平均のＣｒ濃度が１３．０ｗｔ％以上であったが、炭素の除去が十分ではなかったため、耐赤スケール性が低かった。 No. 1 produced using steel type B1. The steel materials Nos. 41 to 44 had low red scale resistance due to the small amounts of Cr and Si. No. 1 produced using steel type B2. The steel materials of Nos. 45 to 48 had low red scale resistance due to the small amount of Al. No. 1 produced using steel type B3. Steel materials Nos. 49 to 52 contained a large amount of Cr, so the oxide scale formed during annealing could not be completely removed by the final pickling. As a result, a large amount of residual C resulted in an unstable surface state in which sound Cr-based oxides could not be formed, resulting in low red scale resistance. No. 1 produced using steel type B4. The steel materials Nos. 53 to 56 had low red scale resistance due to the small amount of Si. No. Steel materials Nos. 47, 48, 50 to 52 and 56 had an average Cr concentration of 13.0 wt% or more from the surface to a depth of 1 μm, but the removal of carbon was not sufficient. was low.
Claims (3)
表面から深さ０．１μｍの位置まで０．００２５μｍピッチで測定したＣ濃度を積算した値が２００ｗｔ％以下である、フェライト系ステンレス鋼。 % by mass, C: 0.040% or less, Si: 0.01 to 2.0% or less, Mn: 0.03 to 2.0%, P: 0.05% or less, S: 0.005% or less , Ni: 1.5% or less, Cr: 13 to 26.0%, Cu: 2.0% or less, N: 0.040% or less, Mo: 2.5% or less, Nb: 1.0% or less, Ti: 0.5% or less and Al: 0.002 to 0.50% or less, the balance containing Fe and inevitable impurities,
A ferritic stainless steel having an integrated value of C concentrations measured at a pitch of 0.0025 μm from the surface to a position of 0.1 μm deep, of 200 wt % or less.
上記硝酸電解工程後の鋼帯を、硝酸の濃度が８０～９０ｇ／Ｌ、弗酸の濃度が１０～２０ｇ／Ｌ、液温が３０～６０℃である、硝酸と弗酸との混合液に４０～６０秒浸漬させる硝弗酸浸漬工程と、を含む、フェライト系ステンレス鋼の製造方法。 a nitric acid electrolysis step of electrolyzing a steel strip annealed after cold rolling in a nitric acid aqueous solution having a concentration of 100 g/L or more and a liquid temperature of 40° C. or more at a current density of 100 mA/cm 2 or more for 60 seconds or more;
The steel strip after the nitric acid electrolysis step is immersed in a mixed solution of nitric acid and hydrofluoric acid having a nitric acid concentration of 80 to 90 g/L, a hydrofluoric acid concentration of 10 to 20 g/L, and a liquid temperature of 30 to 60°C. A method for producing ferritic stainless steel, comprising a nitric hydrofluoric acid immersion step of immersing for 40 to 60 seconds.
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