JP4368756B2 - ステンレス鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(1)質量%で、C:0.03%以下、Si:2.0%以下、Mn:0.1〜4%、Cr:10.0〜20.0%、Ni:4.0〜10.0%、Cu:1.0〜5.0%、Mo:0.05〜4.0%、N:0.03%以下を含み、残部はFe及び不純物からなり、下記の(1)式で表されるfn1の値及び(2)式で表されるfn2の値がそれぞれ−30〜−10及び40〜65を満足するステンレス鋼板であって、ステンレス鋼板表層部の金属酸化物層中のCr、Mn及びCuの含有量がそれぞれ質量%で、Cr:8%以上、Mn:1.5%以上及びCu:20%以下であることを特徴とするステンレス鋼板。
fn1=497−462(C+N)−9.2Si−8.1Mn−13.7Cr−20(Ni+Cu)−18.5Mo・・(1)
fn2=−53+6.2Ni+18.6Cu+0.7Cr+3.2Mn+9.3Mo・・(2)
ここで、(1)式及び(2)式中の元素記号は、その元素の質量%での鋼中含有量を表す。
(2)質量%で、C:0.03%以下、Si:2.0%以下、Mn:0.1〜4%、Cr:10.0〜20.0%、Ni:4.0〜10.0%、Cu:1.0〜5.0%、Mo:0.05〜4.0%、N:0.02%未満を含み、残部はFe及び不純物からなり、下記の(1)式で表されるfn1の値及び(2)式で表されるfn2の値がそれぞれ−10〜30及び65〜100を満足するステンレス鋼板であって、ステンレス鋼板表層部の金属酸化物層中のCr、Mn及びCuの含有量がそれぞれ質量%で、Cr:8%以上、Mn:1.5%以上及びCu:20%以下であることを特徴とするステンレス鋼板。
fn1=497−462(C+N)−9.2Si−8.1Mn−13.7Cr−20(Ni+Cu)−18.5Mo・・(1)、
fn2=−53+6.2Ni+18.6Cu+0.7Cr+3.2Mn+9.3Mo ・・(2)
ここで、(1)式及び(2)式中の元素記号は、その元素の質量%での鋼中含有量を表す。
(3)900〜1100℃で行う最終焼鈍工程及びその後に施す硝酸:100g/L以上、弗酸:3g/L以上、Feイオン濃度:12g/L以下及び温度:30℃以上の酸性水溶液中での酸洗処理工程を含むことを特徴とする上記(1)又は(2)に記載のステンレス鋼板の製造方法。
C:0.03%以下
Cは添加しなくてもよい。添加すれば、侵入型固溶強化元素として鋼の強度を高める作用を有する。また、Cはオーステナイトを安定化する作用も有する。こうした効果を確実に得るには、Cの含有量は0.005%以上とすることが好ましい。しかし、Cの含有量が過度になると、鋼が硬化することに加えてオーステナイトが安定化しすぎて加工誘起マルテンサイト変態が抑制され、鋼の成形性が低下してしまう。特に、Cの含有量が0.03%を超えると成形性の低下が著しくなる。したがって、Cの含有量を0.03%以下とした。なお、Cの含有量は0.02%以下とすることが好ましい。
Siは添加しなくてもよい。添加すれば、鋼を脱酸する作用や固溶強化によって鋼の強度を高める作用を有する。こうした効果を確実に得るには、Siの含有量は0.1%以上とすることが好ましい。しかし、Siの含有量が過度になると、鋼が硬化して成形性が低下し、特に、その含有量が2.0%を超えると成形性の低下が著しくなる。したがって、Siの含有量を2.0%以下とした。なお、Siの含有量は1.6%以下とすることが好ましい。
Mnは、鋼板表層部の金属酸化物層に含まれて耐食性を高める作用を有する。Mnにはオーステナイトを安定化する作用や前記(2)式で表されるfn2の値を増加させて加工硬化を抑制する作用もある。しかし、その含有量が0.1%未満では前記の各効果が得られない。一方、Mnは4%を超えて含有させると、加工誘起マルテンサイト変態が起こらず、「TRIP効果」を得られなくなる場合がある。したがって、Mnの含有量を0.1〜4%とした。なお、Mnの含有量は0.2〜3.6%とすることが好ましい。
Crは、ステンレス鋼の基本元素であり、鋼板表層部の金属酸化物層に含まれて耐食性を高める作用を有するので10.0%以上含有させる必要がある。しかし、Crはフェライト安定化元素であるため、過度に含有させると鋼中にフェライトの残存を招き、特にその含有量が20.0%を超えると、鋼中におけるフェライトの残存が著しくなる。したがって、Crの含有量を10.0〜20.0%とした。なお、Crの含有量は12.0〜19.0%とすることが好ましい。
Niは、合金元素中で最も強力なオーステナイト安定化元素の一つであり、室温においてオーステナイト組織を得るために含有させることが必須であり、また、前記(2)式で表されるfn2の値を増加させて加工硬化を抑制する作用も有する。こうした効果を得るには、Niは少なくとも4.0%の含有量とする必要がある。しかし、Niを過度に含有させると加工誘起マルテンサイト変態を抑制して成形性が低下する上に合金コストも嵩んでしまう。特に、Niの含有量が10.0%を超えると、成形性の低下と合金コストの上昇が著しくなる。したがって、Niの含有量を4.0〜10.0%とした。なお、Niの含有量は4.4〜9.6%とすることが好ましい。
Cuは、Niと同様に極めて有効なオーステナイト安定化元素であり、また、前記(2)式で表されるfn2の値を増加させて加工硬化を抑制する作用も有する。こうした効果を得るには、Cuは1.0%の含有量とする必要がある。しかし、一方においてCuは鋼板表層部の金属酸化物層に大きな影響を与える元素でもあり、多量に含有させると、粒界等へ析出して耐食性を劣化させ、また、熱間加工性の低下も招く。特に、その含有量が5.0%を超えると、耐食性と熱間加工性の低下がともに著しくなる。したがって、Cuの含有量を1.0〜5.0%とした。なお、Cuの含有量は1.2〜4.6%とすることが好ましい。
Nは添加しなくてもよい。添加すれば、侵入型固溶強化元素として鋼の強度を高める作用がある。また、オーステナイトを安定化する作用を有する。こうした効果を確実に得るには、Nの含有量は0.005%以上とすることが好ましい。しかし、Nの含有量が過度になると、鋼が硬化することに加えてオーステナイトが安定化しすぎて加工誘起マルテンサイト変態が抑制され、鋼の成形性が低下してしまう。特に、Nの含有量が0.03%を超えると成形性の低下が著しくなる。したがって、Nの含有量を0.03%以下とした。なお、Nの含有量は0.02%以下とすることが好ましい。
Mo:0.05〜4.0%
Moは、ステンレス鋼板の耐食性を一層高める作用を有する。この効果は、Moの含有量が0.05%以上の場合に確実に得られる。しかし、Moを4.0%を超えて含有させても上記の効果は飽和し合金コストが嵩むばかりである。したがって、Moの含有量を0.05〜4.0%とした。なお、Moの含有量は0.1〜3.6%とすることが好ましい。
準安定オーステナイト系ステンレス鋼板が、優れた耐食性に加えて成形加工中での中間焼鈍処理を必要としないほどの優れた成形性をも有するためには、CからMoまでの各元素の含有量を既に述べた範囲に調整するだけではなく、前記(1)式で表されるfn1の値を−30〜30の範囲とする必要がある。
準安定オーステナイト系ステンレス鋼板が、優れた耐食性に加えて成形加工中での中間焼鈍処理を必要としないほどの優れた成形性をも有するためには、CからMoまでの各元素の含有量及び上述のfn1の値を−30〜30の範囲に調整するだけではなく、前記(2)式で表されるfn2の値を40〜100とする必要もある。
fn1:−10〜30の場合、fn2:65〜100
fn1:−30〜−10の場合、fn2:40〜65
本発明のステンレス鋼板は、(A)項で述べた化学組成を有することに加えて、優れた耐食性の確保のために、鋼板表層部の金属酸化物層中のCr、Mn及びCuの含有量をそれぞれ8%以上、1.5%以上及び20%以下に制限するものである。すなわち、前記鋼板表層部の金属酸化物層中におけるCrとMnの含有量がそれぞれ8%以上と1.5%以上の場合、金属酸化物層は優れた耐食性を有する。しかし、金属酸化物層中におけるCuの含有量が20%を超えると、たとえ金属酸化物層中に8%以上のCrと1.5%以上のMnとが含まれていても、金属酸化物層の耐食性は低下してしまう。したがって、鋼板表層部の金属酸化物層中のCr、Mn及びCuの含有量をそれぞれ8%以上、1.5%以上及び20%以下とした。なお、前記鋼板表層部の金属酸化物層中のCr、Mn及びCuの含有量はそれぞれ10%以上、2.0%以上及び15%以下とすることが好ましい。なお、鋼板表層部の金属酸化物層中のCr及びMnの含有量の上限は、鋼板表面の色合い等の違いの発生を避けるとの観点から、それぞれ50%程度と10%程度が好ましい。また、Cuの含有量の下限は成形性との兼ね合いとの観点から、0.5%程度になる。
前記(A)項に記載の化学組成を有するステンレス鋼板表層部の金属酸化物層中における「ESCA分析」で定量化されるCr、Mn及びCuの含有量を前記(B)項に記載の値にするためには、例えば、製造工程における最終焼鈍及びその後に実施される酸洗条件を以下のようにするのが好ましい。
穴拡げ率(%)={(d−d0)/d0}×100・・・・・(3)
ここで、d0は穴拡げ前の穴直径(すなわち10mm)、dは割れ発生時の穴直径(mm)である。
Claims (3)
- 質量%で、C:0.03%以下、Si:2.0%以下、Mn:0.1〜4%、Cr:10.0〜20.0%、Ni:4.0〜10.0%、Cu:1.0〜5.0%、Mo:0.05〜4.0%、N:0.03%以下を含み、残部はFe及び不純物からなり、下記の(1)式で表されるfn1の値及び(2)式で表されるfn2の値がそれぞれ−30〜−10及び40〜65を満足するステンレス鋼板であって、ステンレス鋼板表層部の金属酸化物層中のCr、Mn及びCuの含有量がそれぞれ質量%で、Cr:8%以上、Mn:1.5%以上及びCu:20%以下であることを特徴とするステンレス鋼板。
fn1=497−462(C+N)−9.2Si−8.1Mn−13.7Cr−20(Ni+Cu)−18.5Mo・・(1)、
fn2=−53+6.2Ni+18.6Cu+0.7Cr+3.2Mn+9.3Mo ・・(2)
ここで、(1)式及び(2)式中の元素記号は、その元素の質量%での鋼中含有量を表す。 - 質量%で、C:0.03%以下、Si:2.0%以下、Mn:0.1〜4%、Cr:10.0〜20.0%、Ni:4.0〜10.0%、Cu:1.0〜5.0%、Mo:0.05〜4.0%、N:0.02%未満を含み、残部はFe及び不純物からなり、下記の(1)式で表されるfn1の値及び(2)式で表されるfn2の値がそれぞれ−10〜30及び65〜100を満足するステンレス鋼板であって、ステンレス鋼板表層部の金属酸化物層中のCr、Mn及びCuの含有量がそれぞれ質量%で、Cr:8%以上、Mn:1.5%以上及びCu:20%以下であることを特徴とするステンレス鋼板。
fn1=497−462(C+N)−9.2Si−8.1Mn−13.7Cr−20(Ni+Cu)−18.5Mo・・(1)、
fn2=−53+6.2Ni+18.6Cu+0.7Cr+3.2Mn+9.3Mo ・・(2)
ここで、(1)式及び(2)式中の元素記号は、その元素の質量%での鋼中含有量を表す。 - 900〜1100℃で行う最終焼鈍工程及びその後に施す硝酸:100g/L以上、弗酸:3g/L以上、Feイオン濃度:12g/L以下及び温度:30℃以上の酸性水溶液中での酸洗処理工程を含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のステンレス鋼板の製造方法。
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