JP2581267B2 - 高強度、高延性１３Ｃｒステンレス鋼の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱間圧延のままで所定の強度および延性を
有する13Cr系ステンレス鋼の製造方法に関し、特に海砂
を使用するコンクリートの鉄筋用として耐食性は勿論、
強度と延性に優れた13Cr系ステンレス鋼を経済的に製造
する方法に関する。

［従来の技術］ 従来よりコンクリート用の鉄筋として使用されている
のは、比較的強度の高い炭素鋼であり、熱処理により必
要な強度と延性を発揮させている。

近年、コンクリート用に川砂の採取が困難なため、海
砂を使用したり、アラブ諸国のコンクリート工事では、
専ら海砂が使用されるため、このような場合の鉄筋とし
ては、強度、延性の他にある程度の耐食性を備えた13Cr
ステンレス鋼の異形丸棒が採用されつつある。しかしな
がら、価格的には高価なため、低価格の炭素鋼を代替し
うるような経済的製造法が必要である。

［発明が解決しようとする課題］ 13Crステンレス鋼は、通常構造用鋼として使用され、
焼入れ焼戻しによって幅広い強度範囲が得られるので、
使用目的によって適切な熱処理を施すのが通例である。

13Crステンレス鋼は熱間圧延中の温度領域では一般的
にはγ相であり、熱間加工後の放冷でマルテンサイト相
に変態する。

マルテンサイト相は硬さが著しく高く、伸びが低い性
質を有し、加工性が悪く、歪を与えると脆く破壊する場
合がある。

このため、13Crステンレス鋼の熱間圧延後の矯正工程
は焼なまし処理を実施する必要がある。この焼なまし処
理は、Ac₁変態点以上に加熱（900℃）均熱後、徐冷する
方式が採用されている。

更に使用に際しては、使用目的に適した硬さ、靭性を
得るため、焼入れ焼戻しを実施しなければならない。

このように13Crステンレス鋼は、熱間圧延後の熱処理
が少なくとも３回実施され、調質後に使用されるのが通
例である。このため熱処理工数又はエネルギー適に多大
の損失となるので、これらの改善が必要となる。

クロム系ステンレス鋼を熱間圧延および冷間圧延した
のち、フェライトおよびオーステナイト２相域に加熱
し、急冷してフェライトおよびマルテンサイト組織とし
た面内異方性の小さい高延性高強度の鋼板を製造する方
法が知られている（特開昭63−7338号公報）。この方法
では、複相組織を得るための熱処理が不可欠の要件であ
る。

本発明は、前記した13Crステンレス鋼の製造における
複雑な熱処理工程を必要とせず、熱経済的にも有利な製
造方法を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明者らは鋭意研究を重
ねた結果、合金成分間のバランスを調整し、熱間圧延終
了温度を制御することにより、必要な機械的性質を備え
た13Crステンレス鋼が製造可能なことを知見し、本発明
を完成するに至った。

すなわち、本発明は、化学成分が、重量％でＣ≦0.1
％、Cr12〜14％、Si≦2.0％、Ni≦0.5％、Mn≦0.75％、
Ｎ≦0.1％、Ｐ≦0.04％、Al≦0.1％、Ｓ≦0.03％、0.04
％≦Ｃ＋Ｎ≦0.10％、次式で表される−５＜Ni−bal＜
−3.5 式;Ni−bal＝30（Ｃ＋Ｎ）＋0.5Mn＋Ni＋8.2−
1.1（1.5Si＋Cr）残部不可避不純物およびFeよりなる鋼
を1300〜1100℃に加熱し、1000℃以下で熱間圧延を終了
するように圧延した後、放冷を行うことよりなる、降伏
強さ35.0kg/mm²以上、伸び15％以上のクロムステンレス
鋼を製造する方法である。

［作用］ 本発明の構成について説明する。

本発明において合金成分組成範囲を限定した理由は次
のとおりである。

本発明において、Ｃ量を0.1％以下としたのは、0.1％
を超えるとNi−balと熱延終了温度を制御しても必要な
伸びと降伏強さを同時に満足できなくなるためである。
ステンレス鋼としての耐食性を維持するため、Crは12％
以上が必要であるが、14％を超えるとＣ量と同様に必要
な伸びと降伏強度がバランスして得られない。Si、Mnは
製鋼上必要であるが、それぞれ2.0％、0.75％を超える
とNi−bal上望ましくない結果をもたらす。NiはNi−bal
のためその上限が0.5％であり、それ以上の添加は所定
の伸び、降伏強度を発現する上で悪影響がある。Ｐ、Ｓ
は不純物として0.04％、0.03％までが許容される上限で
ある。Alは脱酸作用を示し、結晶粒微細化の役割を果た
すものである。ＮはNiと同じく、Ni−balを所定値にす
る上で必要であり、Ｃ＋Ｎ＜0.04では所定の強度が得ら
れず、0.1％を超えると窒化物が多く析出し伸びが低下
する。好ましくは0.08以下が望ましい。

第１図は、Ｃ＋Ｎの変動により0.2％耐力が変化する
状態を示したもので、（ａ）および（ｄ）は比較鋼２お
よび１を、（ｂ）および（ｃ）は本発明鋼１および２を
示す。仕上温度による耐力の変化はあまりみられない。

第２図は、Ｃ＋Ｎ（％）の変動による伸び（％）の変
化を示しており、Ｃ＋Ｎ（％）が大きくなるほど伸びは
低下し、Ｃ＋Ｎ（％）が小さいほど仕上温度の上昇と共
に伸びが低下することが示されている。式;Ni−bal＝30
（Ｃ＋Ｎ）＋0.5Mn＋Ni＋8.2−1.1（1.5Si＋Cr）で示さ
れるNi−balは−５＜Ni−bal＜−3.5であり、−3.5より
も大きい場合は、熱延後の冷却時に望ましくない組織が
生成し、伸びが低下する。また−５より小さい場合は降
伏強度が低下する。

第３図は、Ni−balが変動したとき、Ｃ＋Ｎ＝0.048
％、970℃仕上の条件で、耐力および伸びがどのように
変化するかを示すグラフである。この結果、Ni−balが
大きくなると耐力は上昇し、伸びは低下することが判
る。

加熱温度は、均一なオーステナイト組織とするため、
1300〜1100℃が必要であり、1300℃を超えれば、酸化損
失が大きく、1100℃未満では、十分にオーステナイト化
が行われない。

熱間圧延終了温度は、所定の伸び、降伏強度を発揮さ
せるために1000℃以下が望ましく、また伸びが20％以上
の延性が要求される場所では900〜970℃が好適である。

調質圧延は、通常行うもので、これによって、伸びと
降伏強度の調整が行われる。

このようにして、従来行われていた焼なまし、焼入れ
および焼戻しを省略しても、所定の機械的性質を具備し
た13Crステンレス鋼細棒鋼を得ることが可能となった。

［実施例］ 本発明を実施例により具体的に説明する。SUS403材を
基本成分として制御圧延により製造した。

使用した素材の合金成分ならびにNi−balは第１表に
示すとおりである。

上記の成分組織を有する素材を高周波炉で溶解し、50
×100×200mmの10kg平鋼塊に鋳造し、皮剥ぎをして粗熱
間圧延により25×100×400mmに圧延し、25×100×120mm
の鋼片に切断した後、1200℃に加熱し、７×100×900mm
に制御圧延し、圧延終了温度を970℃で仕上げた。700℃
までの平均冷却速度は、970℃のとき3.2℃/sであった。

970℃仕上げ温度によって得られた0.2％耐力および伸
びを第１表に示した。

［発明の効果］ 本発明は以上説明したように構成されていることによ
り、従来13Crステンレス鋼に必要とされた複数の熱処理
工程を省略し、熱間圧延のままで高強度、高延性を有す
るコンクリート鉄筋材に適した13Crステンレス鋼棒を経
済的に得ることが可能となり、産業上益するところ極め
て大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｃ＋Ｎ（％）と仕上温度の変動が耐力に及ぼ
す影響を示すグラフ、第２図は、同じく伸びに及ぼす影
響を示すグラフであり、第３図は、970℃仕上、Ｃ＋Ｎ
＝0.048％のときに、Ni−balの変動が耐力および伸びに
及ぼす影響を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−563（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−21324（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−68420（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量％でＣ≦0.1％、Cr12〜14％、Si≦2.0
   ％、Ni≦0.5％、Mn≦0.75％、Ｎ≦0.1％、Ｐ≦0.04％、
   Al≦0.1％、Ｓ≦0.03％、0.04％≦Ｃ＋Ｎ≦0.10％、次
   式で表される−５＜Ni−bal＜−3.5 式;Ni−bal＝30（Ｃ＋Ｎ）＋0.5Mn＋Ni＋8.2−1.1（1.5
   Si＋Cr） 残部不可避不純物およびFeよりなる校を1300〜1100℃に
   加熱し、1000℃以下で熱間圧延を終了するように圧延し
   たのち、放冷を行うことよりなる、降伏強さ35.0kg/mm²
   以上、伸び15％以上のクロムステンレス鋼を製造する方
   法。
2. 【請求項２】５％以下の調質圧延を行う請求項１記載の
   クロムステンレス鋼を製造する方法。