JP3112195B2 - 耐酸化性に優れた研磨仕上げフェライト系ステンレス鋼板の製造方法 - Google Patents

耐酸化性に優れた研磨仕上げフェライト系ステンレス鋼板の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、表面に美麗な金属光沢
を持たせるため表面研磨を施したフェライト系ステンレ
ス鋼板の耐酸化性を改善するようにした同鋼板の製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】石油ストーブの燃焼筒内外筒やガスコン
ロの部品など高温にさらされる部位に使用される鋼板
は、単に耐熱性であれば良いというわけでなく、美観上
から表面に美麗な金属光沢を有するものが望まれる点か
ら、研磨仕上げをしたステンレス鋼板が使用される例が
多いが、研磨仕上げステンレス鋼板の素材としては、近
年価格が安いということでフェライト系ステンレス鋼の
需要が増加している。従来、これらの用途に用いられる
フェライト系ステンレス鋼は、通常重量割合でCr:1
0〜35wt%、C:0.020wt%以下、N:0.
030wt%以下、Si:0.01〜3.0wt%の
他、Mo:0.01〜3.0wt%、Cu:0.01〜
1.0wt%、Nb:0.01〜1.0wt%、Ti:
0.01〜1.0wt%、Al:0.01〜7.0wt
%の1種以上を含有し、残部が実質的にFe及び不可避
的不純物からなるものである。このようなステンレス鋼
は、良好な耐熱性を有するものであり、その鋼板は研磨
により表面に美麗な金属光沢を持たせることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フェラ
イト系ステンレス鋼の耐酸化性は、酸化性酸による酸洗
仕上げの表面に比べて研磨仕上げの表面の方が劣る
(「腐食防食協会、第32回腐食防食討論会予稿集」第
310〜312頁)ので、研磨仕上げの場合でも耐酸化
性を十分大きなものとすることが望まれる。前記の酸化
性酸による酸洗仕上げの場合には、ステンレス鋼の表面
に厚い不動態皮膜が形成されるが、意匠性から研磨面で
使用されることがおおく、この研磨を行ったさいにはそ
の酸化皮膜が殆ど除かれるため、その耐酸化性が低下す
るものと考えられる。そのような研磨仕上げをした場合
でも耐酸化性を維持しようとするならば、ステンレス鋼
にCr,Al,Si等の元素を更に多量に添加すれば可
能ではあるが、それでは製造性の低下や機械的性質の悪
化につながってしまうという欠点がある。本発明は、こ
れらの欠点を解消し、耐酸化性に優れた研磨仕上げフェ
ライト系ステンレス鋼板を安価に量産する方法を確立す
ることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上記目的を達成するため鋭意研究を重ねた結果、 (a)主に乾式で研磨仕上げ面を製造する場合、研磨温
度を、高いある範囲内で実施することにより、通常の研
磨仕上げ面に比べて耐酸化性が向上すること、を新たに
知見し、これらに基づいて本発明を完成した。すなわ
ち、本発明は、次の方法により上記の目的を達成した。 (1) 重量割合でCr:16〜35wt%、C:0.
020wt%以下、N:0.030wt%以下、Si:
0.01〜3.0wt%の他、Mo:0.01〜3.0
wt%、Cu:0.01〜1.0wt%、Nb:0.0
1〜1.0wt%、Ti:0.01〜1.0wt%、A
l:0.01〜7.0wt%の1種以上を含有し、残部
が実質的にFe及び不可避的不純物からなるフェライト
系ステンレス鋼を圧延し、仕上げ焼鈍、酸洗、或いは調
質圧延後、表面研磨を施す研磨仕上げ鋼板の製造方法に
おいて、研磨を150〜300℃で実施することを特徴
とする耐酸化性に優れた研磨仕上げフェライト系ステン
レス鋼板の製造方法。
【0005】本発明を適用するフェライト系ステンレス
鋼板の素材鋼の組成は、上記のものであり、フェライト
系ステンレス鋼には、前記の組成範囲よりも広いものが
あるが、上記の組成のものが好適に処理することができ
る。その組成の限定理由などについては「作用」の項で
説明する。この製造方法におけるフェライト系ステンレ
ス鋼を圧延し、仕上げ焼鈍、酸洗、或いは調質圧延する
各工程は、従来行われている工程と全く同様に行われ
る。更に、表面研磨の手段も従来と同じ手段によって行
われる。その研磨を150〜300℃で行う場合、空気
にさらされた状態で行われればよいから、研磨は乾式で
もまた湿式でも行ってよい。研磨手段としては、例えば
研磨剤を付着させた布を移動する鋼板に摩擦させること
などにより行うことができる。
【0006】
【0007】
【作用】次に、本発明に係わる研磨仕上げフェライト系
ステンレス鋼板の製造方法及びそのステンレス鋼の成分
組成について、その作用とともに限定の理由を詳細に説
明する。上述のように、本発明者らは、研磨仕上げフェ
ライト系ステンレス鋼において、常温での耐食性を劣化
させない範囲で研磨工程を比較的高温で行うことで、通
常の研磨仕上げ面よりも耐酸化性が向上することを見い
だした。そこで、このような現象が得られる条件を鋭意
研究した結果、鋼中のC,Nを低減した鋼板を圧延、仕
上げ焼鈍・酸洗、或いは調質圧延して得た後、研磨温度
が150〜300℃にて研磨を実施することが必要であ
ることを知見した。本発明者らは、このように耐酸化性
が向上する理由を考察するために、以下に示す種々の検
討を行った。研磨前の酸洗面は通常、表面に厚さ2.5
nm以上の不動態皮膜を有しているが、研磨処理を行う
とこの皮膜が一旦除去される。研磨が終了すると、その
直後から大気中の酸素により再び皮膜が形成され始める
が、酸洗面並みの厚さまで回復するのは困難である。し
かしながら、本発明者らは、耐酸化性と不動態皮膜厚と
の間に図1に示す如く密接な相関関係があることを見出
し、この知見をもとに研磨処理温度及び研磨終了後の大
気中保持時間と不動態皮膜厚との関係について検討し
た。この図1は、17.5Cr−1Mo−0.3Ti鋼
を研磨後、1050℃、200時間大気連続酸化試験を
実施したときの、試験前表面不動態皮膜厚と酸化増量と
の関係を表したグラフである。図1によれば、試験前表
面不動態皮膜厚が小さい程酸化増量が大きく、すなわち
耐酸化性が悪いことが判る。
【0008】その結果、図2及び図3に示す如く、研磨
温度は150℃以上で、また研磨温度が低い、例えば湿
式研磨の場合でも、常温又は加熱大気中で48時間以上
保持することにより、酸洗面と同等か或いはそれ以上の
不動態皮膜厚を得られることが明らかになった。図2
は、同じ17.5Cr−1Mo−0.3Ti鋼を常温よ
り高い温度で研磨後、1050℃、200時間大気連続
酸化試験を実施したときの、研磨実施温度と酸化増量と
の関係を表したグラフであり、図3は、同じ鋼を常温で
研磨後、1050℃、200時間大気連続酸化試験を実
施したときの、研磨試験前の大気保持時間と酸化増量と
の関係を表したグラフである。ただし、図2の場合、研
磨処理温度が300℃以上になると、表面にいわゆるテ
ンパーカラーと称される着色皮膜が形成され、一般耐蝕
性が極端に劣化するようになる。このような理由によ
り、研磨温度を150〜300℃として研磨を実施す
る、或いは研磨終了後300℃以下の大気中で48時間
以上保持し、不動態皮膜厚を2.5nm以上とすること
に限定した。
【0009】研磨終了後、300℃を越える大気中で保
持するときには、前述のようにテンパーカラーが形成さ
れ、耐蝕性が劣化する。次に、本発明に係わるフェライ
ト系ステンレス鋼の成分組成について、その作用と限定
理由を説明する。Crは同鋼の耐酸化性を向上させる元
素として極めて有効であるが、16wt%以下では耐酸
化性が不足し、また35wt%以上含有すると、鋼板の
製造が極めて困難になる。このような理由から、Crの
含有量は16〜35wt%に限定した。C,Nは鋼中の
Crと結合して有効Cr量を低減させ、耐酸化性を劣化
させる元素であるため、その含有量は低い程望ましい
が、工業上その限界があるため、Cは0.020wt%
以下、Nは0.030wt%以下とした。
【0010】Siは耐酸化性に有効な元素であるが、
0.01%以下ではその効果がなく、3.0wt%では
鋼板の製造が困難になるばかりでなく、成形性も極端に
劣化する。かかる理由からSiの含有量を0.01〜
3.0wt%に限定した。Moは耐酸化性及び耐蝕性を
向上させる元素であるが、0.01wt%以下ではその
効果がなく、3.0wt%以上では酸化スケールの耐剥
離性が劣化する。しかも高価なMoの多量添加は鋼材の
経済性を損なう。かかる理由からMoの含有量を0.1
〜3.0wt%に限定した。Cuは耐蝕性に有効な元素
であるが、0.01wt%以下ではその効果がなく、
1.0wt%以上では硬度が増加し成形性が劣化するの
で、かかる理由からCuの含有量を0.01〜1.0w
t%に限定した。Nb,Tiは鋼中のC,Nを固定し鋼
中の有効Cr量を低減せしめない元素であり、またそれ
自身も耐酸化性向上に有効であるが、それぞれ0.01
wt%以下ではその効果がなく、1.0wt%以上では
効果が飽和すると同時に、硬度が増加し成形性が劣化す
るので、かかる理由からNb,Tiの含有量をそれぞれ
0.01〜1.0wt%に限定した。Alは耐酸化性に
極めて有効であるが、0.01wt%以下ではその効果
がなく、7.0wt%以上では鋼板の製造が困難になる
ばかりでなく、成形性も劣化する。かかる理由からAl
の含有量を0.01〜7.0wt%に限定した。
【0011】
【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
する。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。 実施例 表1に示す化学成分を有するステンレス鋼の冷延板を、
本発明による研磨方法及び本発明によらない研磨方法に
よって処理し、研磨仕上げ鋼板を製造後、20mm×2
5mmに切り出し、高Al、高Cr含有鋼については1
150℃、100時間大気連続酸化試験を、その他の鋼
に対しては950℃、100時間大気連続試験を実施
し、酸化増量を測定し、比較した。更に得られた鋼板の
耐蝕性を調査するためJIS G0577に規定されて
いる孔食電位測定を実施した。
【0012】それらの測定結果を表2に示す。表1及び
表2によれば、本発明に含まれる鋼成分を有し、かつ本
発明に従う研磨処理を施したものは、いずれも比較鋼よ
りも酸化増量が低く、また耐蝕性も劣化していない。従
って、本発明に包含される成分を有する鋼板を150〜
300℃で研磨処理を施すことにより、耐酸化性が優れ
た研磨仕上げフェライト系ステンレス鋼板を製造できる
ことが認められた。
【0013】
【表1】
【0014】
【表2】
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、前記した特定の成分組
成をもつフェライト系ステンレス鋼板を研磨する際に、
研磨温度を150〜300℃に制御することにより、
2.5nm以上の厚さを有する不動態皮膜を持つ研磨仕
上げフェライト系ステンレス鋼板が得られ、この鋼板は
耐酸化性に優れるとともに、美麗な金属光沢を有するも
のであって、高温用の外装部材に使用するのに適する。
【図面の簡単な説明】
【図1】17.5Cr−1Mo−0.3Ti鋼を研磨
後、1050℃、200時間大気連続酸化試験を実施し
たときの、試験前表面不動態化皮膜厚と酸化増量の関係
を表したグラフを示す。
【図2】17.5Cr−1Mo−0.3Ti鋼を常温よ
り高い温度で研磨後、1050℃、200時間大気連続
酸化試験を実施したときの、研磨実施温度と酸化増量と
の関係を表したグラフを示す。
【図3】17.5Cr−1Mo−0.3Ti鋼を常温で
研磨後、1050℃、200時間大気連続酸化試験を実
施したときの、研磨後試験前の大気中保持時間と酸化増
量との関係を表したグラフを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 裕 神奈川県川崎市川崎区小島町4番2号 日本冶金工業株式会社 研究開発本部 技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−85848(JP,A) 特開 昭56−168907(JP,A) 特開 平1−316159(JP,A) 特開 平4−362127(JP,A) 特開 昭60−155363(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B24B 3/00 - 3/60 B24B 21/00 - 39/06 C21D 6/00 C21D 8/00 - 8/02 C21D 9/46 - 9/48

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量割合でCr:16〜35wt%、
    C:0.020wt%以下、N:0.030wt%以
    下、Si:0.01〜3.0wt%の他、Mo:0.0
    1〜3.0wt%、Cu:0.01〜1.0wt%、N
    b:0.01〜1.0wt%、Ti:0.01〜1.0
    wt%、Al:0.01〜7.0wt%の1種以上を含
    有し、残部が実質的にFe及び不可避的不純物からなる
    フェライト系ステンレス鋼を圧延し、仕上げ焼鈍、酸
    洗、或いは調質圧延後、表面研磨を施す研磨仕上げ鋼板
    の製造方法において、研磨を150〜300℃で実施す
    ることを特徴とする耐酸化性に優れた研磨仕上げフェラ
    イト系ステンレス鋼板の製造方法。
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JP5960951B2 (ja) * 2011-03-30 2016-08-02 新日鐵住金ステンレス株式会社 疲労特性に優れた自動車用燃料タンク用フェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法
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