JP2022155342A - Ferritic stainless steel material and method for manufacturing the same, and corrosion-resistant member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フェライト系ステンレス鋼材及びその製造方法、並びに耐食性部材に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a ferritic stainless steel material, a method for manufacturing the same, and a corrosion-resistant member.
ステンレス鋼材は、耐食性などの各種特性に優れるため、自動車用部品、建築用部品、厨房用器具などの広範な用途に用いられている。
ステンレス鋼材は、形状によって、鋼板、条鋼、鋼帯、棒鋼、鋼管などに分類される。一般的なステンレス鋼材であるステンレス鋼板は、次のような工程によって製造される。例えば、熱延鋼板（厚板材）は、ステンレス鋼の原料を溶解した溶銑を連続鋳造してスラブとし、スラブを熱間圧延した後、焼鈍及び酸洗することによって製造される。また、冷延鋼板（薄板材）は、熱延鋼板を冷間圧延した後、焼鈍及び酸洗することによって製造される。このようなステンレス鋼材の製造工程において、酸洗は、ステンレス鋼材の表面に形成された酸化スケールを除去するために行われている。以下、ステンレス鋼材の表面に形成された酸化スケールを除去することを「デスケール」と称する。
Stainless steel materials are excellent in various properties such as corrosion resistance, so they are used in a wide range of applications such as automobile parts, construction parts, and kitchen utensils.
Stainless steel materials are classified into steel plates, bar steels, steel strips, steel bars, steel pipes, and the like according to their shapes. A stainless steel plate, which is a general stainless steel material, is manufactured by the following processes. For example, a hot-rolled steel sheet (thick plate material) is manufactured by continuously casting hot metal in which stainless steel raw materials are melted to form a slab, hot-rolling the slab, and then annealing and pickling the slab. A cold-rolled steel sheet (thin sheet material) is produced by cold-rolling a hot-rolled steel sheet, followed by annealing and pickling. In the manufacturing process of such stainless steel materials, pickling is performed to remove oxide scale formed on the surface of the stainless steel materials. Hereinafter, removing the oxide scale formed on the surface of the stainless steel material is referred to as "descaling".
しかしながら、酸洗のみによっては酸化スケールを十分に除去できないことがある。
そこで、一般的なデスケール工程では、スケールブレーカーやショットブラストなどによる機械的な前処理を施して酸化スケールにクラックを入れた後に、酸洗することによって酸化スケールを除去し易くする方法が行われている（例えば、特許文献１及び２）。また、化学的な前処理としてソルトバスにステンレス鋼材を浸漬する方法も知られている。
However, the oxide scale may not be sufficiently removed only by pickling.
Therefore, in a general descaling process, a method is used in which mechanical pretreatment such as a scale breaker or shot blasting is applied to crack the oxidized scale, followed by pickling to make the oxidized scale easier to remove. (For example, Patent Documents 1 and 2). Also known is a method of immersing a stainless steel material in a salt bath as a chemical pretreatment.
しかしながら、酸洗を用いる従来のデスケール工程では、前処理で形成される表面の凹凸と酸洗による表面の荒れによって、ステンレス鋼材の表面が白くなり光沢を失ってしまい、意匠性が低下してしまう。特に、冷延鋼材には、熱延鋼材に比べて高い水準の意匠性（平滑度及び光沢度）が要求されるため、酸洗を用いる従来のデスケール工程では所望の意匠性を得ることが難しい。また、フェライト系ステンレス鋼材は、表面に形成される酸化スケールが厚いため、機械的な前処理でクラックを入れることが難しく、酸洗ムラも生じ易い。また、ＳｉやＡｌの含有量が多いステンレス鋼材の場合、酸化スケールとステンレス鋼材との界面に形成されるＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3を含む内部酸化層が化学的に安定であるため、酸化スケールを除去することがより一層難しくなる。さらに、酸化スケールを除去すると、ステンレス鋼材の表面には介在物が露出するため、この介在物がステンレス鋼材の耐食性及び疲労特性を低下させる要因となる。
そこで、これらの問題を解決するためにデスケール工程の後に表面を研磨することが考えられるが、表面を平滑になるまで研磨すると、研削量が多くなって歩留まりが低下するとともに、研磨焼けや研磨屑の巻き込みによって耐食性や意匠性が低下する。また、介在物はステンレス鋼材の内部にも存在しているため、デスケール工程の後に表面を研磨しても、ステンレス鋼材の表面に新たな介在物が露出することとなる。したがって、この手段は有効であるとはいえない。
However, in the conventional descaling process using pickling, the surface unevenness formed in the pretreatment and the surface roughening due to pickling cause the surface of the stainless steel material to turn white and lose its luster, degrading the design. . In particular, cold-rolled steel requires a higher level of design (smoothness and gloss) than hot-rolled steel, so it is difficult to obtain the desired design in the conventional descaling process using pickling. . In addition, ferritic stainless steel materials have a thick oxide scale formed on the surface, so it is difficult to cause cracks by mechanical pretreatment, and uneven pickling is likely to occur. In addition, in the case of a stainless steel material containing a large amount of Si and Al, the internal oxide layer containing SiO 2 and Al 2 O 3 formed at the interface between the oxide scale and the stainless steel material is chemically stable. becomes more difficult to remove. Furthermore, when the oxide scale is removed, inclusions are exposed on the surface of the stainless steel material, and these inclusions are factors that reduce the corrosion resistance and fatigue properties of the stainless steel material.
Therefore, in order to solve these problems, polishing the surface after the descaling process can be considered. Corrosion resistance and design deteriorate due to entrainment of . In addition, since inclusions are also present inside the stainless steel material, even if the surface is polished after the descaling process, new inclusions will be exposed on the surface of the stainless steel material. Therefore, this means cannot be said to be effective.
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、平滑で光沢のある表面を有し、耐食性及び疲労特性に優れるフェライト系ステンレス鋼材及びその製造方法、及びこれを用いた耐食性部材を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and has a smooth and glossy surface and has excellent corrosion resistance and fatigue characteristics. It is an object of the present invention to provide a corrosion resistant member.
本発明者らは、上記のような問題を解決すべく鋭意研究を行った結果、フェライト系ステンレス鋼材の組成を制御するとともに、レーザ光を特定の条件で照射することにより、表面の平滑性及び光沢性を確保しながらデスケールするとともに、表面の介在物を固溶させることで耐食性及び疲労特性を向上させ得るという知見を得た。この知見に基づいて様々なフェライト系ステンレス鋼材を作製して検討を行った結果、所定の組成を有し、表面からの深さが厚みの１／４の位置の母相における所定の介在物の個数密度Ｄ１に対する表面における介在物の個数密度Ｄ２の比Ｄ２／Ｄ１が特定の範囲にあるフェライト系ステンレス鋼材が上記の課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have made intensive research to solve the above problems, and as a result, controlled the composition of ferritic stainless steel material and irradiated laser light under specific conditions to improve surface smoothness and The present inventors have found that corrosion resistance and fatigue characteristics can be improved by descaling while ensuring glossiness and solid solution of inclusions on the surface. Based on this knowledge, various ferritic stainless steel materials were produced and investigated. The inventors have found that a ferritic stainless steel material in which the ratio D2/D1 of the number density D2 of inclusions on the surface to the number density D1 is within a specific range can solve the above problems, and have completed the present invention.
すなわち、本発明は、質量基準で、Ｃ：０．００１～０．１５０％、Ｓｉ：０．２０～５．００％、Ｍｎ：２．００％以下、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎｉ：２．００％未満、Ｃｒ：１１．００～３０．００％、Ｍｏ：６．００％以下、Ｃｕ：０．６０％以下、Ｎ：０．０５０％以下、Ａｌ：３．５００％以下を含み、Ｓｉ＋２Ａｌが１．２０％以上であり、残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有し、
表面からの深さが厚みの１／４の位置の母相における円相当径が０．５～１０μｍの介在物の個数密度Ｄ１に対する前記表面における前記介在物の個数密度Ｄ２の比Ｄ２／Ｄ１が０．５０以下であるフェライト系ステンレス鋼材である。
That is, in the present invention, C: 0.001 to 0.150%, Si: 0.20 to 5.00%, Mn: 2.00% or less, P: 0.050% or less, S: 0.0300% or less, Ni: less than 2.00%, Cr: 11.00 to 30.00%, Mo: 6.00% or less, Cu: 0.60% or less, N: 0.050% or less, Al : 3.500% or less, Si + 2Al is 1.20% or more, and the balance is Fe and impurities,
The ratio D2/D1 of the number density D2 of the inclusions on the surface to the number density D1 of the inclusions having an equivalent circle diameter of 0.5 to 10 μm in the matrix at a position where the depth from the surface is ¼ of the thickness It is a ferritic stainless steel material having a ratio of 0.50 or less.
また、本発明は、質量基準で、Ｃ：０．００１～０．１５０％、Ｓｉ：０．２０～５．００％、Ｍｎ：２．００％以下、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎｉ：２．００％未満、Ｃｒ：１１．００～３０．００％、Ｍｏ：６．００％以下、Ｃｕ：０．６０％以下、Ｎ：０．０５０％以下、Ａｌ：３．５００％以下を含み、Ｓｉ＋２Ａｌが１．２０％以上であり、残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有する冷延鋼材にレーザ光を照射し、前記冷延鋼材の表面に形成された酸化スケールを除去するデスケール工程を含むフェライト系ステンレス鋼材の製造方法であって、
前記レーザ光の照射は、前記冷延鋼材における母相と前記酸化スケールとの界面からの深さが０．５０～１０．００μｍまでの領域を溶融可能な条件で行われる製造方法である。
Further, in the present invention, C: 0.001 to 0.150%, Si: 0.20 to 5.00%, Mn: 2.00% or less, P: 0.050% or less, S: 0.0300% or less, Ni: less than 2.00%, Cr: 11.00 to 30.00%, Mo: 6.00% or less, Cu: 0.60% or less, N: 0.050% or less, Al : 3.500% or less, Si + 2Al is 1.20% or more, and the balance is Fe and impurities. A method for manufacturing a ferritic stainless steel material including a descaling step for removing scale,
The laser beam irradiation is a production method performed under conditions capable of melting a region of 0.50 to 10.00 μm in depth from the interface between the parent phase and the oxide scale in the cold-rolled steel.
さらに、本発明は、前記フェライト系ステンレス鋼材を含む耐食性部材である。 Further, the present invention is a corrosion-resistant member containing the ferritic stainless steel material.
本発明によれば、平滑で光沢のある表面を有し、耐食性及び疲労特性に優れるフェライト系ステンレス鋼材及びその製造方法、及びこれを用いた耐食性部材を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a ferritic stainless steel material having a smooth and glossy surface and excellent corrosion resistance and fatigue properties, a method for producing the same, and a corrosion-resistant member using the same.
以下、本発明の実施形態について具体的に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下の実施形態に対し変更、改良などが適宜加えられたものも本発明の範囲に入ることが理解されるべきである。
なお、本明細書において成分に関する「％」表示は、特に断らない限り「質量％」を意味する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described. The present invention is not limited to the following embodiments, and modifications and improvements can be made to the following embodiments based on the ordinary knowledge of those skilled in the art without departing from the spirit of the present invention. are also within the scope of the present invention.
In addition, "%" display regarding a component in this specification means "mass %" unless otherwise indicated.
本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼材は、Ｃ：０．００１～０．１５０％、Ｓｉ：０．２０～５．００％、Ｍｎ：２．００％以下、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０３００％以下、Ｎｉ：２．００％未満、Ｃｒ：１１．００～３０．００％、Ｍｏ：６．００％以下、Ｃｕ：０．６０％以下、Ｎ：０．０５０％以下、Ａｌ：３．５００％以下を含み、Ｓｉ＋２Ａｌが１．２０％以上であり、残部がＦｅ及び不純物からなる組成を有する。
ここで、本明細書において「ステンレス鋼材」とは、ステンレス鋼から形成された材料のことを意味し、その材形は特に限定されない。材形の例としては、板状（帯状を含む）、棒状、管状などが挙げられる。また、断面形状がＴ形、Ｉ形などの各種形鋼であってもよい。また、「不純物」とは、ステンレス鋼材を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップなどの原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。例えば、ステンレス鋼材は、不純物としてОを０．０２％以下含有してもよい。
The ferritic stainless steel material according to the embodiment of the present invention has C: 0.001 to 0.150%, Si: 0.20 to 5.00%, Mn: 2.00% or less, P: 0.050% or less. , S: 0.0300% or less, Ni: less than 2.00%, Cr: 11.00 to 30.00%, Mo: 6.00% or less, Cu: 0.60% or less, N: 0.050% Below, the composition includes Al: 3.500% or less, Si+2Al is 1.20% or more, and the balance is Fe and impurities.
Here, in this specification, "stainless steel material" means a material formed from stainless steel, and its shape is not particularly limited. Examples of material shapes include plate-like (including belt-like), rod-like, and tubular shapes. In addition, various shaped steels having a cross-sectional shape such as a T-shape and an I-shape may be used. In addition, "impurities" are components that are mixed in by various factors in the manufacturing process, such as raw materials such as ores and scraps, when manufacturing stainless steel materials industrially, and are acceptable within the range that does not adversely affect the present invention. means to be For example, the stainless steel material may contain 0.02% or less of O as an impurity.
また、本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼材は、Ｔｉ：０．００１～０．５００％、Ｎｂ：０．００１～１．０００％、Ｖ：０．００１～１．０００％、Ｗ：０．００１～１．０００％、Ｚｒ：０．００１～１．０００％、Ｃｏ：０．００１～１．２００％から選択される１種以上を更に含むことができる。
さらに、本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼材は、Ｃａ：０．０００１～０．０１００％、Ｂ：０．０００１～０．００８０％、Ｓｎ：０．００１～０．５００％、ＲＥＭ：０．２００％以下から選択される１種以上を更に含むことができる。
以下、各成分について詳細に説明する。
Further, the ferritic stainless steel material according to the embodiment of the present invention has Ti: 0.001 to 0.500%, Nb: 0.001 to 1.000%, V: 0.001 to 1.000%, W: At least one selected from 0.001 to 1.000%, Zr: 0.001 to 1.000%, and Co: 0.001 to 1.200% can be further included.
Furthermore, the ferritic stainless steel material according to the embodiment of the present invention has Ca: 0.0001 to 0.0100%, B: 0.0001 to 0.0080%, Sn: 0.001 to 0.500%, and REM: It can further contain one or more selected from 0.200% or less.
Each component will be described in detail below.
＜Ｃ：０．００１～０．１５０％＞
Ｃの含有量は多すぎると、硬質になって加工性が下がることに加え、溶接などの熱影響を受けた際に鋭敏化が生じ、フェライト系ステンレス鋼材の耐食性が低下してしまう。そのため、Ｃの含有量の上限値は、０．１５０％、好ましくは０．１００％、より好ましくは０．０６０％、更に好ましくは０．０４０％に制御される。一方、Ｃの含有量は少なすぎると、加工性の劣化や精練コストの上昇につながる。そのため、Ｃの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．００２％、より好ましくは０．００５％、更に好ましくは０．０１０％に制御される。
<C: 0.001 to 0.150%>
If the C content is too high, the material becomes hard and has poor workability. In addition, the steel becomes sensitized when subjected to heat such as welding, and the corrosion resistance of the ferritic stainless steel decreases. Therefore, the upper limit of the C content is controlled to 0.150%, preferably 0.100%, more preferably 0.060%, still more preferably 0.040%. On the other hand, if the C content is too small, it leads to deterioration of workability and an increase in refining cost. Therefore, the lower limit of the C content is controlled to 0.001%, preferably 0.002%, more preferably 0.005%, still more preferably 0.010%.
＜Ｓｉ：０．２０～５．００％＞
Ｓｉの含有量は多すぎると、硬質化してフェライト系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Ｓｉの含有量の上限値は、５．００％、好ましくは４．００％、より好ましくは３．００％、更に好ましくは２．５０％に制御される。一方、Ｓｉの含有量は少なすぎると、フェライト系ステンレス鋼材の耐熱性が低下してしまう。そのため、Ｓｉの含有量の下限値は、０．２０％、好ましくは０．４０％、より好ましくは１．００％、更に好ましくは１．５０％に制御される。
<Si: 0.20 to 5.00%>
If the content of Si is too high, the workability of the ferritic stainless steel will deteriorate due to hardening. Therefore, the upper limit of the Si content is controlled to 5.00%, preferably 4.00%, more preferably 3.00%, still more preferably 2.50%. On the other hand, if the Si content is too small, the heat resistance of the ferritic stainless steel will be lowered. Therefore, the lower limit of the Si content is controlled to 0.20%, preferably 0.40%, more preferably 1.00%, still more preferably 1.50%.
＜Ｍｎ：２．００％以下＞
Ｍｎは、フェライト系ステンレス鋼材の耐熱性を向上させる元素である。しかし、Ｍｎの含有量が多すぎると、フェライト系ステンレス鋼材の耐食性が低下してしまう。また、Ｍｎは、オーステナイト相（γ相）形成元素であるため、高温でγ相（室温ではマルテンサイト相）を生成し、フェライト系ステンレス鋼材の加工性も低下してしまう。そのため、Ｍｎの含有量の上限値は、２．００％、好ましくは１．５０％、より好ましくは１．２０％、更に好ましくは１．００％に制御される。一方、Ｍｎの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．０１％、より好ましくは０．０５％、更に好ましくは０．１０％である。
<Mn: 2.00% or less>
Mn is an element that improves the heat resistance of ferritic stainless steel. However, if the Mn content is too high, the corrosion resistance of the ferritic stainless steel will be lowered. Moreover, since Mn is an austenite phase (γ phase)-forming element, it forms a γ phase (a martensite phase at room temperature) at high temperatures, thereby deteriorating the workability of ferritic stainless steel materials. Therefore, the upper limit of the Mn content is controlled to 2.00%, preferably 1.50%, more preferably 1.20%, still more preferably 1.00%. On the other hand, the lower limit of the Mn content is not particularly limited, but is preferably 0.01%, more preferably 0.05%, and still more preferably 0.10%.
＜Ｐ：０．０５０％以下＞
Ｐの含有量は多すぎると、フェライト系ステンレス鋼材の耐食性や加工性が低下してしまう。そのため、Ｐの含有量の上限値は、０．０５０％、好ましくは０．０３０％、より好ましくは０．０２０％、更に好ましくは０．０１０％に制御される。一方、Ｐの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．００１％、より好ましくは０．００２％、更に好ましくは０．００３％である。
<P: 0.050% or less>
If the content of P is too high, the corrosion resistance and workability of the ferritic stainless steel will be lowered. Therefore, the upper limit of the P content is controlled to 0.050%, preferably 0.030%, more preferably 0.020%, still more preferably 0.010%. On the other hand, the lower limit of the P content is not particularly limited, but is preferably 0.001%, more preferably 0.002%, and still more preferably 0.003%.
＜Ｓ：０．０３００％以下＞
Ｓの含有量は多すぎると、熱間加工性が下がってフェライト系ステンレス鋼材の製造性が低下してしまうとともに、耐食性にも悪影響を及ぼす。そのため、Ｓの含有量の上限値は、０．０３００％、好ましくは０．０１００％、より好ましくは０．００５０％、更に好ましくは０．００１０％に制御される。一方、Ｓの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．０００１％、より好ましくは０．０００２％、更に好ましくは０．０００３％である。
<S: 0.0300% or less>
If the S content is too high, the hot workability is lowered, the manufacturability of the ferritic stainless steel is lowered, and the corrosion resistance is also adversely affected. Therefore, the upper limit of the S content is controlled to 0.0300%, preferably 0.0100%, more preferably 0.0050%, still more preferably 0.0010%. On the other hand, the lower limit of the S content is not particularly limited, but is preferably 0.0001%, more preferably 0.0002%, and still more preferably 0.0003%.
＜Ｎｉ：２．００％未満＞
Ｎｉは、フェライト系ステンレス鋼材の耐食性を向上させる元素である。しかし、Ｎｉは、Ｍｎと同様にオーステナイト相（γ相）形成元素であるため、その含有量が多すぎると、高温でγ相（室温ではマルテンサイト相）を生成し、フェライト系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。また、Ｎｉは、高価な元素であるため、製造コストの上昇にもつながる。そのため、Ｎｉの含有量は、２．００％未満、好ましくは１．００％以下、より好ましくは０．７０％以下、更に好ましくは０．５０％以下に制御される。一方、Ｎｉの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．０１％、より好ましくは０．０３％、更に好ましくは０．０５％である。
<Ni: less than 2.00%>
Ni is an element that improves the corrosion resistance of ferritic stainless steel. However, Ni, like Mn, is an austenite phase (γ phase)-forming element. sexuality declines. In addition, since Ni is an expensive element, it also leads to an increase in manufacturing costs. Therefore, the Ni content is controlled to less than 2.00%, preferably 1.00% or less, more preferably 0.70% or less, and even more preferably 0.50% or less. On the other hand, the lower limit of the Ni content is not particularly limited, but is preferably 0.01%, more preferably 0.03%, and still more preferably 0.05%.
＜Ｃｒ：１１．００～３０．００％＞
Ｃｒの含有量は多すぎると、精錬コストの上昇を招く上に、固溶強化によって硬質化し、フェライト系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Ｃｒの含有量の上限値は、３０．００％、好ましくは２４．００％、より好ましくは２２．００％、更に好ましくは１８．００％に制御される。一方、Ｃｒの含有量は少なすぎると、耐食性が十分に得られない。そのため、Ｃｒの含有量の下限値は、１１．００％、好ましくは１３．００％、より好ましくは１４．００％、更に好ましくは１５．００％に制御される。
<Cr: 11.00 to 30.00%>
If the Cr content is too high, the cost of refining will increase, and solid-solution strengthening will harden the steel, thereby deteriorating the workability of the ferritic stainless steel material. Therefore, the upper limit of the Cr content is controlled to 30.00%, preferably 24.00%, more preferably 22.00%, still more preferably 18.00%. On the other hand, if the Cr content is too small, sufficient corrosion resistance cannot be obtained. Therefore, the lower limit of the Cr content is controlled to 11.00%, preferably 13.00%, more preferably 14.00%, still more preferably 15.00%.
＜Ｍｏ：６．００％以下＞
Ｍｏは、フェライト系ステンレス鋼材の耐食性を改善する元素である。Ｍｏは高価であるため、Ｍｏの含有量が多すぎると、製造コストの上昇につながる。そのため、Ｍｏの含有量の上限値は、６．００％、好ましくは３．００％、より好ましくは２．００％、更に好ましくは１．００％に制御される。一方、Ｍｏの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．０１％、より好ましくは０．０３％、更に好ましくは０．０５％である。
<Mo: 6.00% or less>
Mo is an element that improves the corrosion resistance of ferritic stainless steel. Since Mo is expensive, if the Mo content is too high, it leads to an increase in manufacturing costs. Therefore, the upper limit of the Mo content is controlled to 6.00%, preferably 3.00%, more preferably 2.00%, still more preferably 1.00%. On the other hand, the lower limit of the Mo content is not particularly limited, but is preferably 0.01%, more preferably 0.03%, and still more preferably 0.05%.
＜Ｃｕ：０．６０％以下＞
Ｃｕは、フェライト系ステンレス鋼材の加工性を改善する元素である。Ｃｕの含有量は多すぎると、フェライト系ステンレス鋼材の耐食性が低下してしまうとともに、鋳造時に低融点相を形成して熱間加工性の低下を招く。そのため、Ｃｕの含有量の上限値は、０．６０％、好ましくは０．４０％、より好ましくは０．２０％、更に好ましくは０．１０％に制御される。一方、Ｃｕの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．０１％、より好ましくは０．０２％、更に好ましくは０．０３％である。
<Cu: 0.60% or less>
Cu is an element that improves the workability of ferritic stainless steel. If the Cu content is too high, the corrosion resistance of the ferritic stainless steel material is lowered, and a low-melting-point phase is formed during casting, resulting in poor hot workability. Therefore, the upper limit of the Cu content is controlled to 0.60%, preferably 0.40%, more preferably 0.20%, still more preferably 0.10%. On the other hand, the lower limit of the Cu content is not particularly limited, but is preferably 0.01%, more preferably 0.02%, and still more preferably 0.03%.
＜Ｎ：０．０５０％以下＞
Ｎは耐食性を改善する元素である。Ｎの含有量は多すぎると、硬質化してフェライト系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Ｎの含有量の上限値は、０．０５０％、好ましくは０．０４０％、より好ましくは０．０３０％、更に好ましくは０．０２０％に制御される。一方、Ｎの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．００１％、好ましくは０．００５％、より好ましくは０．０１０％に制御される。
<N: 0.050% or less>
N is an element that improves corrosion resistance. If the content of N is too high, the workability of the ferritic stainless steel will be reduced due to hardening. Therefore, the upper limit of the N content is controlled to 0.050%, preferably 0.040%, more preferably 0.030%, still more preferably 0.020%. On the other hand, the lower limit of the N content is not particularly limited, but is preferably controlled to 0.001%, preferably 0.005%, more preferably 0.010%.
＜Ａｌ：３．５００％以下＞
Ａｌは、精錬工程において脱酸のために必要に応じて添加され、耐食性及び耐熱性を改善する元素である。Ａｌの含有量は多すぎると、介在物の生成量が増加して品質を低下させてしまう。そのため、Ａｌの含有量の上限値は、３．５００％、好ましくは３．０００％、より好ましくは２．０００％、更に好ましくは１．５００％に制御される。一方、Ａｌの含有量の下限値は、特に限定されないが、好ましくは０．００１％、より好ましくは０．０１０％、更に好ましくは０．１００％である。
<Al: 3.500% or less>
Al is an element that is added as necessary for deoxidation in the refining process and improves corrosion resistance and heat resistance. If the Al content is too high, the amount of inclusions produced increases and the quality deteriorates. Therefore, the upper limit of the Al content is controlled to 3.500%, preferably 3.000%, more preferably 2.000%, still more preferably 1.500%. On the other hand, the lower limit of the Al content is not particularly limited, but is preferably 0.001%, more preferably 0.010%, and still more preferably 0.100%.
＜Ｓｉ＋２Ａｌ：１．２０％以上＞
本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼材は、Ｓｉ及びＡｌの含有量が多いものを対象とする。具体的には、Ｓｉ＋２Ａｌ（各元素記号は、各元素の含有量を表す）は、１．２０％以上、好ましくは１．３０％以上、より好ましくは１．５０％以上、更に好ましくは２．００％以上である。なお、Ｓｉ＋２Ａｌの上限値は、特に限定されないが、好ましくは１０．００％、より好ましくは８．００％、更に好ましくは７．００％である。
<Si+2Al: 1.20% or more>
A ferritic stainless steel material according to an embodiment of the present invention is intended to have a high content of Si and Al. Specifically, Si+2Al (each element symbol represents the content of each element) is 1.20% or more, preferably 1.30% or more, more preferably 1.50% or more, and still more preferably 2.5% or more. 00% or more. Although the upper limit of Si+2Al is not particularly limited, it is preferably 10.00%, more preferably 8.00%, and still more preferably 7.00%.
＜Ｔｉ：０．００１～０．５００％＞
Ｔｉは、ＣやＮと結合して耐食性及び耐粒界腐食性を向上させる元素であり、必要に応じて添加される。Ｔｉによる効果を得る観点から、Ｔｉの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．００５％に制御される。一方、Ｔｉの含有量は多すぎると、表面疵の原因となって品質低下を招くとともに、フェライト系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Ｔｉの含有量の上限値は、０．５００％、好ましくは０．３００％、より好ましくは０．１００％に制御される。
<Ti: 0.001 to 0.500%>
Ti is an element that combines with C and N to improve corrosion resistance and intergranular corrosion resistance, and is added as necessary. From the viewpoint of obtaining the effect of Ti, the lower limit of the Ti content is controlled to 0.001%, preferably 0.005%. On the other hand, if the Ti content is too high, it will cause surface defects, degrading the quality of the ferritic stainless steel, and reducing the workability of the ferritic stainless steel material. Therefore, the upper limit of the Ti content is controlled to 0.500%, preferably 0.300%, more preferably 0.100%.
＜Ｎｂ：０．００１～１．０００％＞
Ｎｂは、Ｔｉと同様に、ＣやＮと結合して耐食性及び耐粒界腐食性を向上させる元素であり、必要に応じて添加される。Ｎｂによる効果を得る観点から、Ｎｂの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．００４％、より好ましくは０．０１０％に制御される。一方、Ｎｂの含有量は多すぎると、フェライト系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Ｎｂの含有量の上限値は、１．０００％、好ましくは０．６００％、より好ましくは０．０６０％に制御される。
<Nb: 0.001 to 1.000%>
Nb, like Ti, is an element that combines with C and N to improve corrosion resistance and intergranular corrosion resistance, and is added as necessary. From the viewpoint of obtaining the effect of Nb, the lower limit of the Nb content is controlled to 0.001%, preferably 0.004%, more preferably 0.010%. On the other hand, if the Nb content is too high, the workability of the ferritic stainless steel material will deteriorate. Therefore, the upper limit of the Nb content is controlled to 1.000%, preferably 0.600%, more preferably 0.060%.
＜Ｖ：０．００１～１．０００％＞
Ｖは、耐食性を向上させる元素であり、必要に応じて添加される。Ｖによる効果を得る観点から、Ｖの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．０１０％に制御される。一方、Ｖの含有量は多すぎると、フェライト系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Ｖの含有量の上限値は、１．０００％、好ましくは０．２００％に制御される。
<V: 0.001 to 1.000%>
V is an element that improves corrosion resistance and is added as necessary. From the viewpoint of obtaining the effect of V, the lower limit of the V content is controlled to 0.001%, preferably 0.010%. On the other hand, if the V content is too high, the workability of the ferritic stainless steel will deteriorate. Therefore, the upper limit of the V content is controlled to 1.000%, preferably 0.200%.
＜Ｗ：０．００１～１．０００％＞
Ｗは、高温強度及び耐食性を向上させる元素であり、必要に応じて添加される。Ｗによる効果を得る観点から、Ｗの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．０１０％に制御される。一方、Ｗの含有量は多すぎると、硬質化して加工性が低下するとともに、表面疵が増加してフェライト系ステンレス鋼材の表面品質が低下してしまう。そのため、Ｗの含有量の上限値は、１．０００％、好ましくは０．３００％に制御される。
<W: 0.001 to 1.000%>
W is an element that improves high-temperature strength and corrosion resistance, and is added as necessary. From the viewpoint of obtaining the effect of W, the lower limit of the W content is controlled to 0.001%, preferably 0.010%. On the other hand, if the W content is too high, the steel becomes hard and workability is lowered, and surface defects are increased to lower the surface quality of the ferritic stainless steel material. Therefore, the upper limit of the W content is controlled to 1.000%, preferably 0.300%.
＜Ｚｒ：０．００１～１．０００％＞
Ｚｒは、ＣやＮと結合して耐酸化性及び耐粒界腐食性を向上させる元素であり、必要に応じて添加される。Ｚｒによる効果を得る観点から、Ｚｒの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．０１０％に制御される。一方、Ｚｒの含有量は多すぎると、フェライト系ステンレス鋼材の加工性が低下してしまう。そのため、Ｚｒ含有量の上限値は、１．０００％、好ましくは０．２００％、より好ましくは０．０５０％に制御される。
<Zr: 0.001 to 1.000%>
Zr is an element that combines with C and N to improve oxidation resistance and intergranular corrosion resistance, and is added as necessary. From the viewpoint of obtaining the effect of Zr, the lower limit of the Zr content is controlled to 0.001%, preferably 0.010%. On the other hand, if the Zr content is too high, the workability of the ferritic stainless steel will deteriorate. Therefore, the upper limit of Zr content is controlled to 1.000%, preferably 0.200%, more preferably 0.050%.
＜Ｃｏ：０．００１～１．２００％＞
Ｃｏは、耐熱性を向上させる元素であり、必要に応じて添加される。Ｃｏによる効果を得る観点から、Ｃｏの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．０１０％に制御される。一方、Ｃｏは高価であるため、Ｃｏの含有量が多すぎると、製造コストの上昇につながる。そのため、Ｃｏの含有量の上限値は、１．２００％、好ましくは０．４００％に制御される。
<Co: 0.001 to 1.200%>
Co is an element that improves heat resistance and is added as necessary. From the viewpoint of obtaining the effect of Co, the lower limit of the Co content is controlled to 0.001%, preferably 0.010%. On the other hand, since Co is expensive, an excessive Co content leads to an increase in manufacturing costs. Therefore, the upper limit of the Co content is controlled to 1.200%, preferably 0.400%.
＜Ｃａ：０．０００１～０．０１００％＞
Ｃａは、フェライト系ステンレス鋼材の熱間加工性を改善する元素であり、必要に応じて添加される。また、Ｃａは、硫化物を形成してＳの粒界偏析を抑制することで耐粒界酸化性を改善する元素でもある。Ｃａによる効果を得る観点から、Ｃａの含有量の下限値は、０．０００１％、好ましくは０．０００３％に制御される。一方、Ｃａの含有量は多すぎると、介在物数が増加して加工性の低下を招く。そのため、Ｃａの含有量の上限値は、０．０１００％、好ましくは０．００５０％に制御される。
<Ca: 0.0001 to 0.0100%>
Ca is an element that improves the hot workability of ferritic stainless steel materials, and is added as necessary. Ca is also an element that forms sulfides and suppresses grain boundary segregation of S, thereby improving grain boundary oxidation resistance. From the viewpoint of obtaining the effect of Ca, the lower limit of the Ca content is controlled to 0.0001%, preferably 0.0003%. On the other hand, if the Ca content is too high, the number of inclusions increases, resulting in deterioration of workability. Therefore, the upper limit of the Ca content is controlled to 0.0100%, preferably 0.0050%.
＜Ｂ：０．０００１～０．００８０％＞
Ｂは、フェライト系ステンレス鋼材の熱間加工性を改善する元素であり、必要に応じて添加される。また、Ｂは、粒界強化によってフェライト系ステンレス鋼材の二次加工性を改善する元素でもある。Ｂによる効果を得る観点から、Ｂの含有量の下限値は、０．０００１％、好ましくは０．０００３％、より好ましくは０．０００５％に制御される。一方、Ｂの含有量は多すぎると、溶接性や疲労強度の低下を招く。そのため、Ｂの含有量の上限値は、０．００８０％、好ましくは０．００４０％、より好ましくは０．００２５％に制御される。
<B: 0.0001 to 0.0080%>
B is an element that improves the hot workability of ferritic stainless steel materials, and is added as necessary. B is also an element that improves the secondary workability of ferritic stainless steel materials by grain boundary strengthening. From the viewpoint of obtaining the effect of B, the lower limit of the B content is controlled to 0.0001%, preferably 0.0003%, more preferably 0.0005%. On the other hand, if the B content is too high, the weldability and fatigue strength will be lowered. Therefore, the upper limit of the B content is controlled to 0.0080%, preferably 0.0040%, more preferably 0.0025%.
＜Ｓｎ：０．００１～０．５００％＞
Ｓｎは、耐食性及び高温強度を向上させる元素であり、必要に応じて添加される。Ｓｎによる効果を得る観点から、Ｓｎの含有量の下限値は、０．００１％、好ましくは０．００２％に制御される。一方、Ｓｎの含有量は多すぎると、低融点相を形成してフェライト系ステンレス鋼材の熱間加工性が低下してしまう。そのため、Ｓｎの含有量の上限値は、０．５００％、好ましくは０．１００％、より好ましくは０．０５０％に制御される。
<Sn: 0.001 to 0.500%>
Sn is an element that improves corrosion resistance and high-temperature strength, and is added as necessary. From the viewpoint of obtaining the effect of Sn, the lower limit of the Sn content is controlled to 0.001%, preferably 0.002%. On the other hand, if the Sn content is too high, a low melting point phase will be formed and the hot workability of the ferritic stainless steel material will deteriorate. Therefore, the upper limit of the Sn content is controlled to 0.500%, preferably 0.100%, more preferably 0.050%.
＜ＲＥＭ：０．２００％以下＞
ＲＥＭ（希土類元素）は、Ｂ、Ｃａと同様にフェライト系ステンレス鋼材の熱間加工性を改善する元素であり、必要に応じて添加される。また、ＲＥＭは、溶出し難い硫化物を形成し、腐食起点となるＭｎＳの生成を抑制することで耐食性を改善する元素でもある。ただし、ＲＥＭの含有量は多すぎると、製造コストの上昇につながる。そこで、ＲＥＭの含有量の上限値は、０．２００％、好ましくは０．１００％に制御される。一方、ＲＥＭの含有量の下限値は、特に限定されないが、ＲＥＭによる効果を得る観点から、好ましくは０．００１％、より好ましくは０．０１０％である。
なお、ＲＥＭは、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。これらは単独で用いてもよいし、混合物として用いてもよい。
<REM: 0.200% or less>
REM (rare earth element), like B and Ca, is an element that improves the hot workability of ferritic stainless steel materials, and is added as necessary. REM is also an element that improves corrosion resistance by forming sulfides that are difficult to elute and suppressing the formation of MnS, which is a starting point for corrosion. However, if the REM content is too high, it will lead to an increase in manufacturing costs. Therefore, the upper limit of the REM content is controlled to 0.200%, preferably 0.100%. On the other hand, the lower limit of the REM content is not particularly limited, but is preferably 0.001%, more preferably 0.010%, from the viewpoint of obtaining the effect of REM.
Note that REM is a general term for two elements, scandium (Sc) and yttrium (Y), and fifteen elements (lanthanides) from lanthanum (La) to lutetium (Lu). These may be used singly or as a mixture.
本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼材は、表面（例えば、図１の表面Ｂ）からの深さが厚みの１／４の位置の母相（例えば、図１の位置Ｃ）における円相当径０．５～１０μｍの介在物の個数密度Ｄ１に対する、表面（例えば、図１の表面Ｂ）における円相当径０．５～１０μｍの介在物の個数密度Ｄ２の比Ｄ２／Ｄ１が０．５０以下、好ましくは０．４９以下、より好ましくは０．４８以下である。このような範囲に介在物の個数密度の比Ｄ２／Ｄ１を制御することにより、母相に存在する介在物に比べて表面に存在する介在物の割合を少なくすることができるため、フェライト系ステンレス鋼材の耐食性及び疲労特性を向上させることができる。
なお、介在物の個数密度の比Ｄ２／Ｄ１の下限値は、小さいほどの耐食性及び疲労特性の向上効果が高くなるため特に限定されないが、例えば、０．０１である。
In the ferritic stainless steel material according to the embodiment of the present invention, the depth from the surface (for example, surface B in FIG. 1) is equivalent to a circle in the parent phase (for example, position C in FIG. 1) at a position where the depth is 1/4 of the thickness The ratio D2/D1 of the number density D2 of inclusions with an equivalent circle diameter of 0.5 to 10 μm on the surface (for example, surface B in FIG. 1) to the number density D1 of inclusions with a diameter of 0.5 to 10 μm is 0.50. Below, it is preferably 0.49 or less, more preferably 0.48 or less. By controlling the number density ratio D2/D1 of inclusions within such a range, it is possible to reduce the proportion of inclusions present on the surface compared to inclusions present in the matrix phase. The corrosion resistance and fatigue properties of steel can be improved.
The lower limit of the number density ratio D2/D1 of inclusions is not particularly limited because the smaller the ratio, the higher the effect of improving the corrosion resistance and fatigue characteristics, but is, for example, 0.01.
フェライト系ステンレス鋼材の表面からの深さが厚みの１／４の位置の母相における円相当径０．５～１０μｍの介在物の個数密度Ｄ１（以下、「母相における介在物の個数密度Ｄ１」という。）は、次のようにして算出することができる。まず、フェライト系ステンレス鋼材の表面からの深さが厚みの１／４の位置（母相）における任意の箇所（１０視野以上）を電子顕微鏡で撮影する。次に、撮影された画像を二値化処理して円相当径０．５～１０μｍの介在物（黒色）と母相（白色）とに分け、黒色領域を数えて介在物の個数を求め、得られた介在物の個数を観察視野の面積で除することによって母相における介在物の個数密度Ｄ１を算出することができる。
同様に、フェライト系ステンレス鋼材の表面における円相当径０．５～１０μｍの介在物の個数密度Ｄ２（以下、「表面における介在物の個数密度Ｄ２」という。）は、フェライト系ステンレス鋼材の表面における任意の箇所（１０視野以上）を電子顕微鏡で撮影し、上記と同様にして得られた介在物の個数を観察視野の面積で除することによって算出することができる。
ここで、介在物はその多くが円相当径０．５～１０μｍの範囲であるため、この範囲の大きさの介在物を個数として数え、介在物の個数密度Ｄ１，Ｄ２とした。なお、円相当径は、観察される個々の黒色領域の面積を、同じ面積を有する円に換算した場合の円の直径を意味する。
The number density D1 of inclusions with an equivalent circle diameter of 0.5 to 10 μm in the parent phase at a depth of 1/4 of the thickness from the surface of the ferritic stainless steel material (hereinafter referred to as “number density D1 of inclusions in the parent phase ) can be calculated as follows. First, arbitrary points (10 or more fields of view) at a position (mother phase) whose depth from the surface of the ferritic stainless steel material is 1/4 of the thickness are photographed with an electron microscope. Next, the photographed image is binarized to divide it into inclusions (black) with an equivalent circle diameter of 0.5 to 10 μm and the mother phase (white), and the black regions are counted to obtain the number of inclusions. By dividing the obtained number of inclusions by the area of the observation field, the number density D1 of inclusions in the matrix can be calculated.
Similarly, the number density D2 of inclusions with an equivalent circle diameter of 0.5 to 10 μm on the surface of a ferritic stainless steel material (hereinafter referred to as “the number density D2 of inclusions on the surface”) is It can be calculated by photographing arbitrary locations (10 or more fields of view) with an electron microscope and dividing the number of inclusions obtained in the same manner as above by the area of the observation field of view.
Here, since most of the inclusions have an equivalent circle diameter in the range of 0.5 to 10 μm, inclusions having a size in this range were counted as the inclusion number densities D1 and D2. The equivalent circle diameter means the diameter of a circle when the area of each observed black region is converted into a circle having the same area.
電子顕微鏡としては、株式会社日立ハイテク製ショットキー走査電子顕微鏡ＳＵ５０００を用いることができる。また、介在物の特定は、電子顕微鏡に付属されたオックスフォード・インストゥルメンツ株式会社製ＥＤＸ検出器ＥＭＡＸ３．３ＳＰ２で行うことができる。また、画像処理には、オックスフォード・インストゥルメンツ株式会社製の解析ソフト（ＡＺｔｅｃＳｔｅｅｌ）を用いることができる。 As an electron microscope, a Schottky scanning electron microscope SU5000 manufactured by Hitachi High-Tech Co., Ltd. can be used. Further, inclusions can be specified by an EDX detector EMAX3.3SP2 manufactured by Oxford Instruments Co., Ltd. attached to the electron microscope. For image processing, analysis software (AZtecSteel) manufactured by Oxford Instruments Co., Ltd. can be used.
母相における介在物の個数密度Ｄ１は、例えば、８０～３００個／ｍｍ2程度である。 The number density D1 of inclusions in the matrix is, for example, about 80 to 300/mm 2 .
表面における介在物の個数密度Ｄ２は、好ましくは７５個／ｍｍ2以下、より好ましくは６０個／ｍｍ2以下である。この範囲に表面における介在物の個数密度Ｄ２を制御することにより、フェライト系ステンレス鋼材の表面に存在する介在物の量を低減できるため、フェライト系ステンレス鋼材の耐食性及び疲労強度を安定して向上させることができる。
なお、表面における介在物の個数密度Ｄ２の下限値は、小さいほど耐食性及び疲労特性の向上効果が高くなるため特に限定されないが、例えば１０個／ｍｍ2である。
The number density D2 of inclusions on the surface is preferably 75/mm 2 or less, more preferably 60/mm 2 or less. By controlling the number density D2 of inclusions on the surface within this range, the amount of inclusions present on the surface of the ferritic stainless steel material can be reduced, thereby stably improving the corrosion resistance and fatigue strength of the ferritic stainless steel material. be able to.
The lower limit of the number density D2 of inclusions on the surface is not particularly limited because the smaller the number , the higher the effect of improving the corrosion resistance and fatigue characteristics.
介在物は、非金属介在物（特に、硫化物系や酸化物系の介在物）であり、その具体例としては、ＭｎＳ、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＮｂＮ、ＮｂＣ、ＣａＯ、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3及びこれらの複合化合物などが挙げられる。 The inclusions are non-metallic inclusions (in particular, sulfide-based or oxide-based inclusions), and specific examples thereof include MnS, TiN, TiC, NbN, NbC, CaO, SiO 2 and Al 2 O 3 . and complex compounds thereof.
本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼材は、表層に溶融凝固層を備えることが好ましい。
ここで、一例として、本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼材の模式的な断面図を図１に示す。
図１に示されるように、フェライト系ステンレス鋼材１０は、母相１１と母相１１の表面Ａに形成された溶融凝固層１２とを備える。母相１１には介在物１３が含まれる。溶融凝固層１２にも介在物１３が含まれ得るが、溶融凝固層１２の表面Ｂに露出する介在物１３は少ない。これは、レーザ光によるデスケールによって表面Ｂに露出した介在物１３が固溶したためである。
The ferritic stainless steel material according to the embodiment of the present invention preferably has a melt-solidified layer on the surface layer.
Here, as an example, FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a ferritic stainless steel material according to an embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, a ferritic
溶融凝固層の厚さは、特に限定されないが、好ましくは０．５０～１０．００μｍ、より好ましくは１．００～１０．００μｍ、更に好ましくは２．００～１０．００μｍである。溶融凝固層の厚さが０．５０μｍ未満であると、介在物が十分に固溶していない状態となり易い。したがって、表面に露出した介在物が多くなり、フェライト系ステンレス鋼材の耐食性及び疲労特性が低下する傾向にある。一方、溶融凝固層の厚さが１０．００μｍを超えると、表面が粗くなってしまい、平滑で光沢のある表面が得られ難くなる傾向にある。 The thickness of the melt-solidified layer is not particularly limited, but is preferably 0.50 to 10.00 μm, more preferably 1.00 to 10.00 μm, still more preferably 2.00 to 10.00 μm. If the thickness of the melt-solidified layer is less than 0.50 μm, the inclusions are likely to be in a state where they are not fully dissolved. Therefore, the number of inclusions exposed on the surface increases, and the corrosion resistance and fatigue properties of the ferritic stainless steel tend to deteriorate. On the other hand, if the thickness of the melt-solidified layer exceeds 10.00 μm, the surface tends to be rough, making it difficult to obtain a smooth and glossy surface.
本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼材は、表面の算術平均粗さＲａが、好ましくは０．０１～０．４０μｍ、より好ましくは０．０１～０．３０μｍ、更に好ましくは０．０１～０．２０μｍである。このような範囲に表面の算術平均粗さＲａを制御することにより、フェライト系ステンレス鋼材の平滑性を確保することができる。
ここで、本明細書において「算術平均粗さＲａ」とは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３に準拠して測定される算術平均粗さＲａを意味する。
The ferritic stainless steel material according to the embodiment of the present invention has a surface arithmetic mean roughness Ra of preferably 0.01 to 0.40 μm, more preferably 0.01 to 0.30 μm, further preferably 0.01 to 0.01 μm. 0.20 μm. By controlling the surface arithmetic mean roughness Ra within such a range, the smoothness of the ferritic stainless steel material can be ensured.
Here, in this specification, "arithmetic mean roughness Ra" means arithmetic mean roughness Ra measured based on JIS B0601:2013.
本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼材は、表面の６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）が、好ましくは２００～７５０％、より好ましくは３００～７５０％、更に好ましくは４００～７５０％である。このような範囲に表面の６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）を制御することにより、フェライト系ステンレス鋼材の光沢性を確保することができる。
ここで、本明細書において「６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）」とは、ＪＩＳ Ｚ８７４１：１９９７に準拠して測定される６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）を意味する。
The ferritic stainless steel material according to the embodiment of the present invention has a surface 60-degree specular gloss Gs (60°) of preferably 200 to 750%, more preferably 300 to 750%, and even more preferably 400 to 750%. . By controlling the 60-degree specular gloss Gs (60°) of the surface within such a range, the glossiness of the ferritic stainless steel material can be ensured.
Here, "60-degree specular gloss Gs (60°)" as used herein means 60-degree specular gloss Gs (60°) measured according to JIS Z8741:1997.
本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼材は、フェライト系ステンレス冷延鋼材であることが好ましく、フェライト系ステンレス冷延鋼板であることがより好ましい。なお、本明細書において、酸化スケールが除去された後の冷延鋼材及び冷延鋼板を「フェライト系ステンレス冷延鋼材」及び「フェライト系ステンレス冷延鋼板」、酸化スケールが除去される前の冷延鋼材及び冷延鋼板を「冷延鋼材」及び「冷延鋼板」という。
以下、本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼材がフェライト系ステンレス冷延鋼板である場合を例に挙げて説明する。
本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス冷延鋼板の厚み（板厚）は、特に限定されないが、好ましくは３ｍｍ未満、より好ましくは２．５ｍｍ以下、更に好ましくは２ｍｍ以下である。また、その下限は、例えば、０．１ｍｍであり、０．３ｍｍとしてもよい。
The ferritic stainless steel material according to the embodiment of the present invention is preferably a ferritic stainless cold-rolled steel material, and more preferably a ferritic stainless cold-rolled steel sheet. In this specification, cold-rolled steel and cold-rolled steel sheet after oxide scale is removed are referred to as "ferritic stainless steel cold-rolled steel" and "ferritic stainless cold-rolled steel sheet", and cold-rolled steel before oxide scale is removed. Rolled steel materials and cold-rolled steel sheets are referred to as "cold-rolled steel materials" and "cold-rolled steel sheets."
Hereinafter, a case where the ferritic stainless steel material according to the embodiment of the present invention is a ferritic stainless cold-rolled steel sheet will be described as an example.
The thickness (plate thickness) of the ferritic stainless cold-rolled steel sheet according to one embodiment of the present invention is not particularly limited, but is preferably less than 3 mm, more preferably 2.5 mm or less, and even more preferably 2 mm or less. Also, the lower limit thereof is, for example, 0.1 mm, and may be 0.3 mm.
本発明の一実施形態に係るフェライト系ステンレス冷延鋼板は、上記の組成を有する冷延鋼板にレーザ光を照射し、表面に形成された酸化スケールを除去するデスケール工程を行うこと以外は、当該技術分野において公知の方法を用いることによって製造することができる。 A ferritic stainless steel cold-rolled steel sheet according to an embodiment of the present invention is produced by subjecting the cold-rolled steel sheet having the above composition to a descaling step of removing oxide scale formed on the surface by irradiating the cold-rolled steel sheet with a laser beam. It can be manufactured by using methods known in the art.
上記の組成を有する冷延鋼板の製造方法は、特に限定されないが、例えば、次のようにして製造することができる。まず、上記の組成を有するステンレス鋼を溶製し、鍛造又は鋳造により鋼片を得る。次に、鋼片を熱間圧延し、焼鈍した後、デスケールを行う。デスケールの方法は、特に限定されず、酸洗、研磨、レーザ光を用いて行うことができる。次に、デスケールを行った熱延鋼板を冷間圧延し、焼鈍することによって冷延鋼板を得ることができる。なお、各工程の条件は、ステンレス鋼の組成などに応じて適宜調整すればよく特に限定されない。 Although the method for producing the cold-rolled steel sheet having the above composition is not particularly limited, it can be produced, for example, as follows. First, stainless steel having the above composition is melted, and a steel slab is obtained by forging or casting. Next, the billet is hot rolled, annealed, and then descaled. The descaling method is not particularly limited, and can be carried out using pickling, polishing, or laser light. Next, the descaled hot-rolled steel sheet is cold-rolled and annealed to obtain a cold-rolled steel sheet. The conditions of each step are not particularly limited and may be appropriately adjusted according to the composition of the stainless steel.
冷延鋼板に対するレーザ光の照射は、冷延鋼板における母相と酸化スケールとの界面からの深さが０．５０～１０．００μｍ、好ましくは１．００～１０．００μｍ、より好ましくは２．００～１０．００μｍまでの領域を溶融可能な条件で行われる。このような条件でレーザ光の照射を行うことにより、表面の平滑性及び光沢性を確保しながら酸化スケールを除去するとともに、熱影響によって表面の介在物を固溶させて表面に溶融凝固層を形成することで耐食性及び疲労特性を向上させることができる。冷延鋼板の表面からの深さが０．５０μｍ未満の領域までしか溶融できない照射条件であると、介在物が十分に固溶しないため、表面に露出した介在物を十分に低減できず、フェライト系ステンレス冷延鋼板の耐食性及び疲労特性が低下する。また、冷延鋼板の表面からの深さが１０．００μｍを超える領域を溶融する照射条件であると、フェライト系ステンレス冷延鋼板の表面が粗くなってしまい、平滑で光沢のある表面が得られない。 The cold-rolled steel sheet is irradiated with laser light at a depth of 0.50 to 10.00 μm, preferably 1.00 to 10.00 μm, more preferably 2.0 μm from the interface between the parent phase and the oxide scale in the cold-rolled steel sheet. The melting is carried out under conditions that allow the region from 00 to 10.00 μm to be melted. By irradiating the laser beam under these conditions, the oxide scale is removed while ensuring the smoothness and gloss of the surface, and the inclusions on the surface are dissolved by the heat effect to form a molten solidified layer on the surface. Corrosion resistance and fatigue properties can be improved by forming the steel. If the irradiation conditions are such that the cold-rolled steel sheet can only be melted to a depth of less than 0.50 μm from the surface, the inclusions do not dissolve sufficiently, so the inclusions exposed on the surface cannot be sufficiently reduced, and ferrite The corrosion resistance and fatigue properties of the cold-rolled stainless steel sheet are deteriorated. In addition, if the irradiation conditions are such that the depth of the cold-rolled steel sheet exceeds 10.00 μm from the surface, the surface of the ferritic stainless steel cold-rolled steel sheet becomes rough, resulting in a smooth and glossy surface. do not have.
ここで、レーザ光の照射によるデスケールと従来の方法によるデスケールとの違いを説明するための模式的な断面図を図２に示す。
図２（ａ）に示されるように、冷延鋼材（冷延鋼板）２０は、母相１１の表面に酸化スケール２１が形成されている。また、母相１１と酸化スケール２１との界面Ｄ（母相１１の表面）には介在物１３が存在している。
従来の方法（酸洗及び／又は研磨）によってデスケール（酸化スケール２１の除去）を行う場合、図２（ｂ）に示されるように、母相１１と酸化スケール２１との界面Ｄに存在する介在物１３が表面Ｅに露出する。また、母相１１と酸化スケール２１との界面Ｄに存在する介在物１３を除去するために、酸化スケール２１とともに母相１１の表層を除去するにしても、母相１１の内部に介在物１３が存在しているため、母相１１の内部の介在物１３が表面Ｅに露出しまう。そのため、従来の方法では、表面Ｅに露出した介在物１３を低減することは難しい。
FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view for explaining the difference between descaling by laser light irradiation and descaling by a conventional method.
As shown in FIG. 2( a ), a cold-rolled steel material (cold-rolled steel sheet) 20 has an
When descaling (removing the oxide scale 21) is performed by a conventional method (pickling and/or polishing), as shown in FIG.
これに対してレーザ光の照射によるデスケールを行う場合、図２（ｃ）に示されるように、酸化スケール２１の除去とともに、母相１１と酸化スケール２１との界面Ｄに存在していた介在物１３が固溶する。また、その結果、母相１１の表層に溶融凝固層１２が形成され、表面Ｂに露出する介在物１３の数が少なくなる。介在物１３の数の減少は、溶融凝固層１２の形成時に表面近傍の介在物１３が溶融し、母相成分で希釈された状態となり、再析出するよりも前に急速凝固することで生じる。これに加えて、溶融凝固層１２の近傍において、直接溶融しなかった部分においても温度の上昇によって介在物１３の固溶が生じ、介在物１３の大きさの縮小と介在物１３の数の減少が生じる。また、介在物が完全に溶融して無害化されなかった場合でも、部分的に溶融して介在物１３の円相当径が小さくなることで、耐食性及び疲労強度が改善される。
On the other hand, when descaling is performed by irradiating laser light, as shown in FIG. 13 dissolves. Further, as a result, a melt-solidified
照射するレーザの条件は、使用する装置に応じて、以下の事項を考慮して調整すればよい。
（レーザ光の種類）
連続波レーザ光を用いる場合、酸化スケールの除去に必要なエネルギーが大きくなり、必要な電力が大きくなること、及び熱影響が生じる範囲が大きすぎて、溶融凝固層の厚さ制御が困難となることから、瞬間的に熱を加えることができるパルスレーザ光が好ましい。
（波長）
一般に物質の光に対する反射率は波長依存性を有し、反射率が低い波長を選択すると入熱が大きくなり、酸化スケールの蒸散が生じ易くなる。そのため、母相の反射率が高く、酸化物の反射率が低い波長を選択することで、必要以上に母相を溶融させることなく酸化スケールを選択的に蒸散除去することができる。
（パルス幅）
パルス幅は１つのパルスが照射されている時間を表し、パルス幅が狭いほど瞬間的な加熱が生じることになる。パルス幅が狭いとレーザによる入熱が周囲に伝達される前にアブレーションが生じるため、アブレーション閾値が小さくなるとともに、母相への熱影響が少なくなる。母相の溶融が起こる条件でレーザ照射を行う場合、パルス幅が狭いほど急速冷却が生じ、溶融した介在物の再析出が抑制される。ただし、パルス幅は主に発振器の性能で決定され、短いパルス幅で発振可能な装置は高額であるため、装置の仕様範囲内で、短いパルス幅を選択することが好ましい。
（発振周波数）
パルス幅が短いほど発振周波数を高くすることができ、発振周波数が高いほど単位時間あたりに照射されるパルス数が多くなり、酸化スケールの除去速度が向上する。そのため、装置の仕様範囲内で、高い発振周波数を選択することが好ましい。
The irradiation laser conditions may be adjusted in consideration of the following matters according to the device to be used.
(type of laser light)
When using a continuous wave laser beam, the energy required to remove the oxide scale increases, the required power increases, and the range in which the thermal effect occurs is too large, making it difficult to control the thickness of the molten solidified layer. Therefore, a pulsed laser beam that can instantaneously apply heat is preferable.
(wavelength)
In general, the reflectance of a substance with respect to light depends on the wavelength, and if a wavelength with a low reflectance is selected, the heat input increases and transpiration of oxide scale is likely to occur. Therefore, by selecting a wavelength at which the reflectance of the matrix is high and the reflectance of the oxide is low, the oxide scale can be selectively evaporated and removed without melting the matrix more than necessary.
(pulse width)
The pulse width represents the time during which one pulse is irradiated, and the narrower the pulse width, the more instantaneous heating occurs. If the pulse width is narrow, ablation occurs before the heat input by the laser is transmitted to the surroundings, so the ablation threshold becomes small and the thermal effect on the matrix phase is reduced. When laser irradiation is performed under conditions that cause melting of the matrix phase, the narrower the pulse width, the more rapid cooling occurs and the reprecipitation of melted inclusions is suppressed. However, the pulse width is determined mainly by the performance of the oscillator, and a device capable of oscillating with a short pulse width is expensive, so it is preferable to select a short pulse width within the specification range of the device.
(Oscillation frequency)
The shorter the pulse width, the higher the oscillating frequency, and the higher the oscillating frequency, the more pulses are applied per unit time, and the oxide scale removal speed is improved. Therefore, it is preferable to select a high oscillation frequency within the specification range of the device.
（スキャン周波数）
スキャン周波数はパルス照射位置の平面方向における移動速度を表し、スキャン周波数が高いほど酸化スケールの除去速度が速くなるが、高くしすぎるとパルス照射位置の間に空隙が生じて酸化スケールが残存してデスケール率が低下する。そのため、デスケール率を維持できる範囲でスキャン周波数を高くすることが好ましい。
（レーザのビーム径）
大きいほど照射範囲、すなわち一回のパルスでデスケールできる範囲が広くなり、デスケール効率がよくなるが、パルス一回のエネルギー密度（フルエンス）が低くなる。酸化スケールを蒸散除去できるフルエンスを維持した範囲でビーム径を大きくすることが好ましい。
（フルエンス）
酸化スケールを構成する酸化物のアブレーション閾値を超えるフルエンスを有するレーザ光を照射することで、酸化スケールを蒸散除去できる。フルエンスが高いほど除去できる酸化スケールの厚さが増大するが、フルエンスを高くしすぎると酸化スケールだけでなく母相の蒸散除去も生じるようになる。また、パルスレーザは連続波レーザと比較して熱影響が少ないが、フルエンスが高いほど母相への入熱が大きくなり、溶融部及び熱影響部が大きくなる。したがって、除去する酸化スケールの特性（厚さ、構成、組成など）と母相への入熱とのバランスを考慮して、必要以上に母相を溶融させることのない範囲でフルエンスを調整すればよい。ビームスポット内でフルエンスの分布が異なる場合は、平均フルエンスを用いて制御すればよい。
(scan frequency)
The scan frequency represents the moving speed of the pulse irradiation position in the plane direction. The higher the scan frequency, the faster the oxide scale removal speed. Decreases the descaling rate. Therefore, it is preferable to increase the scan frequency within a range in which the descaling rate can be maintained.
(laser beam diameter)
The larger the pulse, the wider the irradiation range, that is, the range that can be descaled with one pulse, and the descaling efficiency improves, but the energy density (fluence) per pulse decreases. It is preferable to increase the beam diameter within a range in which the fluence capable of transpiration removal of oxide scale is maintained.
(fluence)
By irradiating with a laser beam having a fluence exceeding the ablation threshold of the oxides forming the oxide scale, the oxide scale can be removed by evaporation. The higher the fluence, the greater the thickness of the oxidized scale that can be removed. However, if the fluence is too high, not only the oxidized scale but also the mother phase is removed by transpiration. In addition, the pulse laser has less heat effect than the continuous wave laser, but the higher the fluence, the greater the heat input to the matrix phase, and the larger the melted zone and the heat-affected zone. Therefore, considering the balance between the properties (thickness, structure, composition, etc.) of the oxide scale to be removed and the heat input to the matrix, the fluence should be adjusted within a range that does not cause the matrix to melt more than necessary. good. If the fluence distribution is different within the beam spot, it may be controlled using the average fluence.
上記の特徴を有する本発明の実施形態に係るフェライト系ステンレス鋼材は、耐食性に優れるため、耐食性部材として用いることができる。また、このフェライト系ステンレス鋼材は、疲労特性にも優れるため、疲労特性が要求される耐食性部材に用いるのに好適である。さらに、このフェライト系ステンレス鋼材は、平滑で光沢のある表面を有し、意匠性に優れているため、意匠性が要求される耐食性部材に用いるのに好適である。 Since the ferritic stainless steel material according to the embodiment of the present invention having the above characteristics is excellent in corrosion resistance, it can be used as a corrosion-resistant member. In addition, since this ferritic stainless steel material is excellent in fatigue characteristics, it is suitable for use in corrosion-resistant members that require fatigue characteristics. Furthermore, since this ferritic stainless steel material has a smooth and glossy surface and is excellent in designability, it is suitable for use in corrosion-resistant members that require designability.
本発明の実施形態に係る耐食性部材は、上記のフェライト系ステンレス鋼材を含む。
この耐食性部材に用いられるフェライト系ステンレス鋼材は、当該技術分野において公知の方法によって各種形状に加工されていてもよい。
本発明の実施形態に係る耐食性部材は、上記のフェライト系ステンレス鋼材以外の部材を更に含むことができる。
耐食性部材としては、特に限定されないが、自動車用部品、建築用部品、厨房用器具などが挙げられる。
A corrosion-resistant member according to an embodiment of the present invention includes the ferritic stainless steel material described above.
The ferritic stainless steel material used for this corrosion resistant member may be processed into various shapes by methods known in the art.
The corrosion-resistant member according to the embodiment of the present invention can further include members other than the ferritic stainless steel material.
Corrosion-resistant members include, but are not limited to, automobile parts, construction parts, and kitchen utensils.
以下に、実施例を挙げて本発明の内容を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定して解釈されるものではない。 EXAMPLES The content of the present invention will be described in detail below with reference to Examples, but the present invention is not construed as being limited thereto.
表１に示す鋼種Ａ～Ｅの組成（残部はＦｅ及び不純物である）を有するステンレス鋼３０ｋｇを真空溶解で溶製し、厚さ３０ｍｍの鋼片に鍛造した後、１２３０℃で２時間加熱し、厚さ３ｍｍに熱間圧延し、大気雰囲気下、１１００℃で５分焼鈍して熱延鋼板を得た。熱延鋼板は、加工によって５０ｍｍ（圧延方向）×５０ｍｍ（幅方向）に切り出した後、酸洗デスケールを行った。酸洗デスケールは、フッ酸５０ｇ／Ｌ及び硝酸１５０ｇ／Ｌを含むフッ硝酸水溶液を恒温槽で６０℃に保持し、熱延鋼板を１２０～７２０秒浸漬させた後、直ぐに流水で水洗して自然乾燥させることによって行った。具体的な浸漬時間は、鋼種Ａが２４０秒、鋼種Ｂが１２０秒、鋼種Ｃが３６０秒、鋼種Ｄが６６０秒、鋼種Ｅが７２０秒とした。その後、熱延鋼板を厚さ３ｍｍから１ｍｍまで冷間圧延し、大気雰囲気下、１１００℃で５分焼鈍して冷延鋼板を得た。得られた冷延鋼板を以下の各実施例及び各比較例で用いた。 30 kg of stainless steel having the compositions of steel types A to E shown in Table 1 (the balance being Fe and impurities) was melted by vacuum melting, forged into a steel slab with a thickness of 30 mm, and then heated at 1230 ° C. for 2 hours. , hot-rolled to a thickness of 3 mm, and annealed at 1100° C. for 5 minutes in an air atmosphere to obtain a hot-rolled steel sheet. The hot-rolled steel sheet was cut into pieces of 50 mm (rolling direction)×50 mm (width direction) by processing, and then descaled by pickling. Pickling descaling is carried out by holding a hydrofluoric-nitric acid aqueous solution containing 50 g/L of hydrofluoric acid and 150 g/L of nitric acid in a constant temperature bath at 60°C, immersing the hot-rolled steel sheet for 120 to 720 seconds, and then immediately rinsing it with running water. by drying. Specifically, the immersion time was 240 seconds for steel type A, 120 seconds for steel type B, 360 seconds for steel type C, 660 seconds for steel type D, and 720 seconds for steel type E. Thereafter, the hot-rolled steel sheet was cold-rolled from a thickness of 3 mm to 1 mm, and annealed at 1100° C. for 5 minutes in an air atmosphere to obtain a cold-rolled steel sheet. The obtained cold-rolled steel sheets were used in the following examples and comparative examples.
（実施例１～５）
各鋼種の組成を有する冷延鋼板に対して、レーザ光の照射によるデスケール工程を行った。
レーザ光の照射は、市販の装置（株式会社ＩＨＩ検査計測製ＬａｓｅｒＣｌｅａｒ５０Ａ）を用いて行った。この装置の可動ステージに冷延鋼板を設置し、圧延方向に沿って０．２ｍ／分で移動させつつ、冷延鋼板の上方から板幅方向に一定速度でスキャンしてパルスレーザ光を１回照射した。１回あたりのスキャン幅は２５ｍｍとした。パルスレーザ光の照射条件は以下の通りとした。
波長：１０８５ｎｍ
パルス幅：２２０ｎｓ
発振周波数：６０ｋＨｚ
スキャン周波数：１００Ｈｚ
レーザのビーム径：９０μｍ
平均フルエンス：９Ｊ／ｃｍ2
(Examples 1 to 5)
A descaling process was performed by irradiating a laser beam to cold-rolled steel sheets having compositions of various steel types.
Irradiation of the laser beam was performed using a commercially available device (LaserClear 50A manufactured by IHI Inspection Instruments Co., Ltd.). A cold-rolled steel sheet is placed on the movable stage of this device, and while moving along the rolling direction at 0.2 m / min, the cold-rolled steel sheet is scanned at a constant speed in the sheet width direction from above, and a pulse laser beam is emitted once. irradiated. The scanning width per scan was 25 mm. The irradiation conditions of the pulsed laser beam were as follows.
Wavelength: 1085nm
Pulse width: 220ns
Oscillation frequency: 60 kHz
Scan frequency: 100Hz
Laser beam diameter: 90 μm
Average fluence: 9 J/cm 2
（比較例１）
鋼種Ａの組成を有する冷延鋼板に対して、酸洗によるデスケール工程を行った。
酸洗は、次のようにして行った。フッ酸３０ｇ／Ｌ及び硝酸１００ｇ／Ｌを含むフッ硝酸水溶液を恒温槽で６０℃に保持し、冷延鋼板を６００秒浸漬させた後、直ぐに流水で水洗して自然乾燥させた。
(Comparative example 1)
A descaling process by pickling was performed on the cold-rolled steel sheet having the composition of steel type A.
Pickling was performed as follows. A hydrofluoric-nitric acid aqueous solution containing 30 g/L of hydrofluoric acid and 100 g/L of nitric acid was kept at 60° C. in a constant temperature bath.
（比較例２）
比較例１で得られたデスケール工程後の冷延鋼板に対して、ＳｉＣ研磨紙（番手＃４００）及び水溶性研削油を用いたベルト研磨を行った。研削深さは、表面から２０μｍの深さとした。
(Comparative example 2)
The cold-rolled steel sheet after the descaling process obtained in Comparative Example 1 was subjected to belt polishing using SiC abrasive paper (#400) and water-soluble grinding oil. The grinding depth was 20 μm from the surface.
上記の実施例及び比較例で得られたデスケール工程後の冷延鋼板（フェライト系ステンレス冷延鋼板）に対して以下の評価を行った。 The cold-rolled steel sheets (ferritic stainless steel cold-rolled steel sheets) after the descaling process obtained in the above examples and comparative examples were evaluated as follows.
（介在物の個数密度Ｄ１，Ｄ２）
上記の実施例及び比較例で得られたフェライト系ステンレス冷延鋼板の幅方向及び長さ方向の中心部から５０ｍｍ角の試験片を切り出し、表面の任意の箇所を、株式会社日立ハイテク製ショットキー走査電子顕微鏡ＳＵ５０００を用いて２００倍で撮影した。また、この試験片の表面を研磨して厚みの１／４（２５０μｍ）を除去し、表面からの深さが厚みの１／４の位置の母相を露出させた後、この露出面の任意の箇所を上記と同様にして撮影した。撮影は、０．４８ｍｍ×０．６４ｍｍ（０．３０７２ｍｍ2）を１視野とし、１０視野で行った。次に、オックスフォード・インストゥルメンツ株式会社製の解析ソフト（ＡＺｔｅｃＳｔｅｅｌ）を用い、撮影された画像を二値化処理して円相当径０．５～１０μｍの介在物（黒色）と母相（白色）とに分けた。画像解析の条件は、以下の通りとした。
解像度：４０９６
最小検出サイズ：８ピクセル（０．５μｍ）
介在物の色閾値：４７～２４０５７
なお、８ピクセル未満のものはノイズとして除外した。
次に、二値化処理された画像において円相当径０．５～１０μｍの黒色領域を数えて介在物の個数を求め、得られた介在物の個数を観察視野の面積で除することによって介在物の個数密度Ｄ１，Ｄ２算出した。介在物の個数密度Ｄ１，Ｄ２の結果は、各視野における結果の平均値とした。
また、算出した介在物の個数密度Ｄ１，Ｄ２を基に、介在物の個数密度の比Ｄ２／Ｄ１を算出した。
(Number density of inclusions D1, D2)
A test piece of 50 mm square was cut out from the center of the width direction and the length direction of the ferritic stainless steel cold-rolled steel sheets obtained in the above Examples and Comparative Examples, and an arbitrary part of the surface was coated with Schottky manufactured by Hitachi High-Tech Co., Ltd. Photographs were taken at 200x using a scanning electron microscope SU5000. In addition, after polishing the surface of this test piece to remove 1/4 of the thickness (250 μm) and exposing the mother phase at a position where the depth from the surface is 1/4 of the thickness, any of this exposed surface were photographed in the same manner as above. The photographing was performed in 10 fields of view, each field having a size of 0.48 mm×0.64 mm (0.3072 mm 2 ). Next, using analysis software (AZtecSteel) manufactured by Oxford Instruments Co., Ltd., the captured image is binarized to include inclusions (black) with equivalent circle diameters of 0.5 to 10 μm and the matrix (white). ) and divided into The image analysis conditions were as follows.
Resolution: 4096
Minimum detectable size: 8 pixels (0.5 μm)
Inclusion color threshold: 47 to 24057
In addition, those with less than 8 pixels were excluded as noise.
Next, in the binarized image, black regions with equivalent circle diameters of 0.5 to 10 μm are counted to obtain the number of inclusions. Object number densities D1 and D2 were calculated. The results of the number densities D1 and D2 of inclusions were the average values of the results in each visual field.
Also, based on the calculated inclusion number densities D1 and D2, the inclusion number density ratio D2/D1 was calculated.
（溶融凝固層の厚さ）
フェライト系ステンレス冷延鋼板を圧延方向と平行な厚み方向（表面に直交する方向）に切断し、電子顕微鏡を用いて切断面の組成像を１００００倍まで観察し、コントラストの違いから溶融凝固層を判別して、その厚さを測定した。厚さは、任意の１０箇所で測定し、その平均値を結果とした。
(Thickness of molten solidified layer)
A ferritic stainless steel cold-rolled steel sheet is cut in the thickness direction parallel to the rolling direction (perpendicular to the surface), and the composition image of the cut surface is observed up to 10,000 times using an electron microscope. discriminated and its thickness was measured. The thickness was measured at 10 arbitrary points, and the average value was used as the result.
（表面粗さ測定）
フェライト系ステンレス冷延鋼板の表面について、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３に準拠し、接触式の表面粗さ計（株式会社東京精密製サーフコム２８００）を用いて算術平均粗さＲａを測定した。算術平均粗さＲａは、基準長さを４ｍｍとし、端部から５ｍｍまでの範囲を除く５箇所で測定を行い、その平均値を評価結果とした。なお、各測定位置の間は５ｍｍ以上離した。
(Surface roughness measurement)
The surface of the ferritic stainless steel cold-rolled steel sheet was measured for arithmetic average roughness Ra according to JIS B0601:2013 using a contact surface roughness meter (Surfcom 2800 manufactured by Tokyo Seimitsu Co., Ltd.). Arithmetic mean roughness Ra was measured at 5 points with a reference length of 4 mm, excluding a range from the edge to 5 mm, and the average value was used as the evaluation result. Note that each measurement position was separated by 5 mm or more.
（光沢度測定）
フェライト系ステンレス冷延鋼板の表面について、ＪＩＳ Ｚ８７４１：１９９７に準拠し、光沢度計（日本電色工業株式会社製ＰＧ－１Ｍ）を用いて６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）を測定した。６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）は、端部から５ｍｍまでの範囲を除く５箇所で測定を行い、その平均値を評価結果とした。なお、各測定位置の間は５ｍｍ以上離した。
(Gloss measurement)
The surface of the ferritic stainless steel cold-rolled steel sheet was measured for 60° specular gloss Gs (60°) using a gloss meter (PG-1M manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) in accordance with JIS Z8741:1997. The 60-degree specular gloss Gs (60°) was measured at five points excluding a range of 5 mm from the edge, and the average value was used as the evaluation result. Note that each measurement position was separated by 5 mm or more.
（耐食性試験）
耐食性試験は、ＪＡＳＯ Ｍ６０９及びＭ６１０に準じ、複合サイクル試験を行った。具体的には、塩水噴霧、乾燥及び湿潤を繰り返す塩乾湿繰り返し試験を行った。塩乾湿繰り返し試験は、フェライト系ステンレス冷延鋼板に対して、５％のＮａＣｌ水溶液の噴霧（３５℃で２時間）、乾燥（相対湿度３０％、温度６０℃で４時間）、及び湿潤（相対湿度９５％、温度５０℃で２時間）を１サイクルとし、サイクル終了毎に水洗して乾燥させた後、フェライト系ステンレス冷延鋼板の表面を観察し、発錆面積率の算出を行った。そして、発錆面積率が１０％以上となったサイクル数を腐食発生サイクル数とした。
発錆面積率の算出は、次のような手順で行った。塩乾湿繰り返し試験後のフェライト系ステンレス冷延鋼板の表面を写真撮影し、端面を除いた中央の２５ｍｍ×２５ｍｍの範囲における発錆部分の面積の割合を求めた。発錆部分の面積は、フェライト系ステンレス冷延鋼板の表面の写真を画像解析により２値化し、１ピクセルあたりの面積を算出した後、発銹部分のピクセル数をカウントして求めた。発錆面積率は、以下の式によって算出した。
発錆面積率（％）＝発錆部分の面積（ｍｍ2）／観察部全体の面積（６２５ｍｍ2）×１００
この評価では、比較例２のフェライト系ステンレス冷延鋼板の腐食発生サイクル数を基準とし、実施例１～５及び比較例１のフェライト系ステンレス冷延鋼板の腐食発生サイクル数の向上率を算出した。算出された腐食発生サイクル数の向上率が２０％以上のものを「〇」、１０％以上２０％未満のものを「△」、１０％未満のものを「×」とした。
(Corrosion resistance test)
The corrosion resistance test was a combined cycle test according to JASO M609 and M610. Specifically, a repeated salt-dry-wet test was conducted in which salt spray, drying, and wetting were repeated. In the salt dry-wet repeated test, the ferritic stainless steel cold-rolled steel sheet was sprayed with a 5% NaCl aqueous solution (35 ° C for 2 hours), dried (relative humidity 30%, temperature 60 ° C for 4 hours), and wet (relative Humidity of 95%, temperature of 50° C. for 2 hours) was defined as one cycle. The number of cycles at which the rusted area ratio reached 10% or more was defined as the number of corrosion generation cycles.
Calculation of the rusted area ratio was performed in the following procedure. Photographs of the surface of the ferritic stainless steel cold-rolled steel sheet after repeated salt-dry-wet tests were taken, and the ratio of the area of the rusted portion in the central 25 mm x 25 mm area excluding the end faces was determined. The area of the rusted portion was determined by binarizing a photograph of the surface of the ferritic stainless steel cold-rolled steel sheet by image analysis, calculating the area per pixel, and then counting the number of pixels of the rusted portion. The rusted area ratio was calculated by the following formula.
Rusted area ratio (%)=Area of rusted portion (mm 2 )/Area of entire observed portion (625 mm 2 )×100
In this evaluation, the number of corrosion initiation cycles of the ferritic stainless cold-rolled steel sheet of Comparative Example 2 was used as a reference, and the improvement rate of the number of corrosion initiation cycles of the ferritic stainless cold-rolled steel sheets of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 was calculated. . The calculated rate of improvement in the number of corrosion generation cycles was rated at 20% or more as "◯", at 10% or more and less than 20% as "Δ", and at less than 10% as "x".
（疲労特性試験）
疲労特性試験は、ＪＩＳ Ｚ２２７５：１９７８に準じ、平面曲げ疲労試験を行った。具体的には、フェライト系ステンレス冷延鋼板から幅方向長さ３０ｍｍ×圧延方向長さ９０ｍｍを切り出し、幅方向両端に半径３０ｍｍのＲ部を形成することによって試験片を得た。この試験片を平面曲げ試験機に装着し、繰り返し数１０7回の疲れ試験を行った。この疲れ試験は、応力段階ごとに２個以上の試験片で試験を行い、時間強さを測定した。
この評価では、比較例２のフェライト系ステンレス冷延鋼板の疲労強度を基準とし、実施例１～５及び比較例１のフェライト系ステンレス冷延鋼板の時間強さの向上率を算出した。算出された時間強さの向上率が１０％以上のものを「〇」、１０％未満のものを「×」とした。
上記の各評価結果を表２に示す。
(Fatigue property test)
The fatigue property test was a plane bending fatigue test according to JIS Z2275:1978. Specifically, a test piece was obtained by cutting a widthwise length of 30 mm×rolling direction length of 90 mm from a ferritic stainless steel cold-rolled steel sheet, and forming R portions with a radius of 30 mm at both widthwise ends. This test piece was mounted on a plane bending tester, and a fatigue test was repeated 10 7 times. In this fatigue test, two or more specimens were tested for each stress step to measure the strength over time.
In this evaluation, the fatigue strength of the cold-rolled ferritic stainless steel sheet of Comparative Example 2 was used as a reference, and the rate of improvement in strength over time of the cold-rolled ferritic stainless steel sheets of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 was calculated. When the calculated improvement rate of strength over time was 10% or more, it was evaluated as "O", and when it was less than 10%, it was evaluated as "X".
Table 2 shows the above evaluation results.
表２に示されるように、介在物の個数密度の比Ｄ２／Ｄ１が０．５０以下である実施例１～５のフェライト系ステンレス冷延鋼板は、表面の算術平均粗さＲａが０．０１～０．４０μｍ、表面の６０度鏡面光沢Ｇｓ（６０°）が２００～７５０％であり、平滑で光沢のある表面を有していることが確認された。また、実施例１～５のフェライト系ステンレス冷延鋼板は、比較例２のフェライト系ステンレス冷延鋼板に比べて耐食性及び疲労特性が向上した。
これに対して比較例１のフェライト系ステンレス冷延鋼板は、酸洗によるデスケールを行ったため、介在物の個数密度の比Ｄ２／Ｄ１が０．５０を超えてしまった。そのため、比較例１のフェライト系ステンレス冷延鋼板は、比較例２のフェライト系ステンレス冷延鋼板に比べて耐食性及び疲労特性が十分に向上しなかった。
As shown in Table 2, the ferritic stainless steel cold-rolled steel sheets of Examples 1 to 5, in which the inclusion number density ratio D2/D1 is 0.50 or less, have a surface arithmetic mean roughness Ra of 0.01. 0.40 μm, the 60° specular gloss Gs (60°) of the surface was 200 to 750%, and it was confirmed to have a smooth and glossy surface. Further, the ferritic stainless steel cold-rolled steel sheets of Examples 1 to 5 had improved corrosion resistance and fatigue properties as compared with the ferritic stainless steel cold-rolled steel sheet of Comparative Example 2.
On the other hand, the ferritic cold-rolled stainless steel sheet of Comparative Example 1 was subjected to descaling by pickling, so that the inclusion number density ratio D2/D1 exceeded 0.50. Therefore, the ferritic stainless steel cold-rolled steel sheet of Comparative Example 1 was not sufficiently improved in corrosion resistance and fatigue properties as compared with the ferritic stainless steel cold-rolled steel sheet of Comparative Example 2.
以上の結果からわかるように、本発明によれば、平滑で光沢のある表面を有し、耐食性及び疲労特性に優れるフェライト系ステンレス鋼材及びその製造方法、及びこれを用いた耐食性部材を提供することができる。 As can be seen from the above results, according to the present invention, it is possible to provide a ferritic stainless steel material having a smooth and glossy surface and excellent corrosion resistance and fatigue properties, a method for producing the same, and a corrosion-resistant member using the same. can be done.
１０ フェライト系ステンレス鋼材
１１ 母相
１２ 溶融凝固層
１３ 介在物
２０ 冷延鋼材
２１ 酸化スケール
REFERENCE SIGNS
Claims (11)
表面からの深さが厚みの１／４の位置の母相における円相当径が０．５～１０μｍの介在物の個数密度Ｄ１に対する前記表面における前記介在物の個数密度Ｄ２の比Ｄ２／Ｄ１が０．５０以下であるフェライト系ステンレス鋼材。 Based on mass, C: 0.001 to 0.150%, Si: 0.20 to 5.00%, Mn: 2.00% or less, P: 0.050% or less, S: 0.0300% or less, Ni: less than 2.00%, Cr: 11.00 to 30.00%, Mo: 6.00% or less, Cu: 0.60% or less, N: 0.050% or less, Al: 3.500% or less and having a composition in which Si + 2Al is 1.20% or more, and the balance is Fe and impurities,
The ratio D2/D1 of the number density D2 of the inclusions on the surface to the number density D1 of the inclusions having an equivalent circle diameter of 0.5 to 10 μm in the matrix at a position where the depth from the surface is ¼ of the thickness A ferritic stainless steel material of 0.50 or less.
前記レーザ光の照射は、前記冷延鋼材における母相と前記酸化スケールとの界面からの深さが０．５０～１０．００μｍまでの領域を溶融可能な条件で行われる製造方法。 Based on mass, C: 0.001 to 0.150%, Si: 0.20 to 5.00%, Mn: 2.00% or less, P: 0.050% or less, S: 0.0300% or less, Ni: less than 2.00%, Cr: 11.00 to 30.00%, Mo: 6.00% or less, Cu: 0.60% or less, N: 0.050% or less, Al: 3.500% or less A descaling step of removing oxide scale formed on the surface of the cold-rolled steel material by irradiating a cold-rolled steel material having a composition in which Si + 2Al is 1.20% or more and the balance is Fe and impurities. A method for producing a ferritic stainless steel material comprising
The manufacturing method, wherein the laser beam irradiation is performed under conditions capable of melting a region of 0.50 to 10.00 μm in depth from the interface between the parent phase and the oxide scale in the cold-rolled steel material.
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