JP4396676B2 - 耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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[1]mass%で、C:0.03%以下、Si:1.0%以下、Mn:0.5%以下、P:0.04%以下、S:0.02%以下、Al:0.1%以下、Cr:20.5%以上、22.5%以下、Cu:0.3%以上、0.8%以下、Ni:1.0%以下、Ti:4×(C%+N%)以上、0.35%以下、Nb:0.01%以下、N:0.03%以下、C+N:0.05%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、下記式(1)を満たすことを特徴とする耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
240+35×(Cr%−20.5)+280×{Ti%−4×(C%+N%)}≧280 (1)
ここで、C%、N%、Cr%、Ti%は,それぞれC、N、Cr、Tiの含有量(mass%)を表す。
[2]mass%で、C:0.03%以下、Si:1.0%以下、Mn:0.5%以下、P:0.04%以下、S:0.02%以下、Al:0.1%以下、Cr:20.5%以上、22.5%以下、Cu:0.3%以上、0.8%以下、Ni:1.0%以下、Ti:4×(C%+N%)以上、0.35%以下、Nb:0.01%以下、N:0.03%以下、C+N:0.05%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、下記式(1)を満たすように含有する組成のステンレス鋼を素材として、該素材を熱間圧延し、800〜1000℃の温度で熱延板の連続焼鈍したのち酸洗し、その後、冷間圧延、仕上げ焼鈍、冷却、酸洗の工程を経て、冷延焼鈍板とすることを特徴とする耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
240+35×(Cr%−20.5)+280×{Ti%−4×(C%+N%)}≧280 (1)
ここで、C%、N%、Cr%、Ti%は,それぞれC、N、Cr、Tiの含有量(mass%)を表す。
なお、本明細書において、鋼の成分を示す%は、すべてmass%である。
CおよびNは熱延板の靭性を低減させるので少ないほうが望ましく、それぞれ0.03%以下、合計(C+N)でも0.05%以下に限定する。好ましくは、C:0.015%以下、N:0.015%以下、C+N:0.03%以下である。
Siは、脱酸剤として必要な元素である。しかし、多量に添加すると熱延板の靭性を低下させる。よって、Siは1.0%以下とする。好ましくは、0.3%以下である。
Mnは、脱酸作用がある。しかし、鋼中で硫化物を形成し著しく耐食性を低下させるため添加量は低いほうが望ましく、製造時の経済性を考慮して、Mnは0.5%以下とする。好ましくは、0.3%以下である。
Pは、熱間加工性の点から少ないほうが望ましく、Pは0.04%以下とする。
Sは、熱間加工性及び耐食性の点から少ないほうが望ましく、Sは0.02%以下とする。好ましくは、0.005%以下である。
Alは、脱酸のために有効な成分である。しかし、過剰な添加はAl系の非金属介在物の増加により表面傷を招くとともに加工性も低下させる。よって、Alは0.1%以下とする。
Crは、本発明において、最も重要な成分である。耐食性向上に有効であり、SUS304あるいはSUS436L相当の耐食性を得るためには20.5%以上の添加が必要である。一方、22.5%を超えて添加すると熱延板の靭性を低下させ、熱延板の連続焼鈍を困難にする。よって、Crは20.5%以上、22.5%以下とする。好ましくは、20.5〜21.5%である。
Cuは、本発明において、重要な成分である。隙間腐食を低減するために必要な元素である。そのためには少なくとも0.3%以上添加することが必要である。一方、0.8%を超えると熱間加工性が劣化する。よって、Cuは0.3%以上、0.8%以下とする。好ましくは、0.3%以上、0.5%未満である。
Niは、Cu添加による熱間加工性低下を防ぐ効果がある。しかし、高価な元素であることに加え、1.0%を超えて添加してもその効果は飽和する。よって、Niは1.0%以下とする。好ましくは、0.1〜0.4%である。
Tiは、本発明において、最も重要な成分である。本発明の根本となる添加元素であり、22.5%までのCr添加量でSUS304あるいはSUS436L相当の優れた耐食性を得るために、添加が必要な元素である。Tiは、従来から溶接部の加工性や耐食性に有害なCやNをTiCやTiNとして無害化して耐食性を向上させる効果を有する元素として認められていたが、本発明ではTiが直接、孔食電位を上げて耐食性を向上させる効果を有することを見出した。さらには、連続焼鈍による鋭敏化を防止するためにもTiを添加する。以上の効果を得るためには、4×(C%+N%)以上の添加が必要である。一方、0.35%を超えて過剰に添加すると熱延板の靭性を悪化させる。よって、Tiは4×(C%+N%)以上、0.35%以下とする。好ましくは、8×(C%+N%)}〜0.30%である。
Nbは、再結晶温度を上昇させて、高速冷延板焼鈍ラインでは焼鈍が不十分となり加工性を確保できなくなる。よって、Nbは0.01%以下とする。好ましくは、0.005%以下である。
本発明では、NiやMoを含有せずに、SUS304あるいはSUS436L相当以上の優れた耐食性を得るために、Cr、Ti、C及びNは式(1)の関係を満たすものとする。
240+35×(Cr%−20.5)+280×{Ti%−4×(C%+N%)}≧280 式(1)
CrおよびTiはそれぞれ孔食電位を上げる効果があるが、SUS304あるいはSUS436L相当以上の優れた耐食性を得るためにはCrを20.5%以上、Tiを4×(C%+N%)以上添加するだけでは不十分であり、さらに、Cr含有量およびTi含有量が、C含有量とN含有量を考慮しながら、上記式(1)を満たす必要がある。式(1)はCr含有量およびTi含有量と孔食電位(mV vs S.C.E )との関係から導き出したもので、孔食電位の値がSUS304あるいはSUS436Lの一般的な孔食電位値である280mV以上となるCr含有量およびTi含有量の下限値を示している。また、Tiは、TiCやTiNとして結合したものを除いた、固溶しているTiが孔食電位の向上の効果を発揮することから、固溶Ti量に相当する{Ti%−4×(C%+N%)}を式(1)中では用いている。
Moは耐食性を向上させる元素であるが、高価な元素であることに加えて、熱延板の靭性を低下させて製造を困難にさせ、さらに、冷延焼鈍板を硬くして加工性を低下させるので0.2%以下とする。好ましくは、0.1%以下とする。
その他、必要に応じて、下記の元素を添加することができる。
B: 0.0002%以上、0.002%以下
Bは、深絞り成形後の耐二次加工脆性を改善するために有効な元素である。その効果は0.0002%未満では得られない。一方、過剰の添加は熱間加工性と深絞り性を劣化させる。よって、添加する場合は、その添加量は0.0002%以上、0.002%以下が望ましい。
本発明鋼の高効率な製造方法としては、スラブに連続鋳造し、1100〜1250℃に加熱して熱間圧延を行い熱延コイルとして、これを熱延板の連続焼鈍・酸洗ラインで800〜1000℃の温度で焼鈍し酸洗を行い、次に、冷間圧延を施し冷延板として、普通鋼と兼用の冷延板の高速連続焼鈍ラインで効率的な冷延板の焼鈍と酸洗を行う方法が推奨される。
詳細には以下の通りである。
まず、転炉、電気炉等と強攪拌・真空酸素脱炭処理(VOD)あるいはアルゴン・酸素脱炭処理(AOD)法による2次精錬で上記の化学成分範囲に調整された溶鋼を溶製する。次いで、上記溶鋼から連続鋳造または造塊でスラブを溶製する。鋳造方法は、生産性、品質の面から連続鋳造が好ましい。
鋳造により得られたスラブは、必要により1100〜1250℃に再加熱し、板厚2.0〜6.0mmになるように熱間圧延し、800〜1000℃の温度で熱延板を連続焼鈍したのち酸洗する。800℃未満では圧延による歪みが残留して硬くなるため表面傷が発生しやすくなり、1000℃を超えると粗粒化しやすくなり靭性が低下するので、熱延板の連続焼鈍の温度範囲は800〜1000℃とする。
酸洗された熱延板は冷間圧延、仕上げ焼鈍、冷却、酸洗の各工程を順次経て、板厚0.03〜5.0mmの冷延焼鈍板とする。
冷間圧延時の圧下率は本発明が目的とする靭性・加工性等の機械的特性を確保するために25%以上が好ましい。より好ましくは50%以上である。また、冷間圧延は1回または中間焼鈍を含む2回以上の冷間圧延としてもよい。冷間圧延、仕上げ焼鈍、酸洗の工程は繰り返し行ってもよい。さらに、普通鋼と兼用の冷延板の高速連続焼鈍ラインで効率的な冷延板焼鈍と酸洗を行う方法が推奨される。また、生産性は低下するものの、一般的なステンレス鋼の冷延板焼鈍・酸洗ラインで冷延板焼鈍・酸洗を行っても良い。また、必要に応じて、光輝焼鈍ラインで光輝焼鈍を行っても良い。以上説明した本発明の鋼板を溶接する場合には、TIG、MIGを始めとするアーク溶接、シーム溶接、スポット溶接等の抵抗溶接、レーザー溶接など、通常の溶接方法はすべて適用可能である。
(1)シャルピー衝撃試験:25℃での吸収エネルギーが50J/cm2以上が○(合格)、50J/cm2未満が×(不合格)と判定した。
(2)冷延板焼鈍:880℃の焼鈍後の伸びが20%以上が○(合格)、880℃の焼鈍後の伸びが20%未満が×(不合格)と判定した。
(3)塩水噴霧サイクル試験:試験片の片面(60mm×80mm)に対して、発錆面積が20%未満が○(合格)、20%以上が×(不合格)と判定した。
(4)隙間腐食試験結果:試験片の隙間部に発生した腐食孔のうち深い10点の平均値が300μm未満が○(合格)、300μm以上が×(不合格)と判定した。なお、腐食孔の深さは、レーザー顕微鏡で測定した。 表1より、本発明例では、孔食電位はSUS304、SUS436Lと同等以上であり、塩水噴霧サイクル試験の結果も良好で、耐食性に優れていることがわかる。また、隙間腐食試験での腐食孔の平均深さも300μm未満であり、耐隙間腐食性も優れている。
Claims (2)
- mass%で、C:0.03%以下、Si:1.0%以下、Mn:0.5%以下、P:0.04%以下、S:0.02%以下、Al:0.1%以下、Cr:20.5%以上、22.5%以下、Cu:0.3%以上、0.8%以下、Ni:1.0%以下、Ti:4×(C%+N%)以上、0.35%以下、Nb:0.01%以下、N:0.03%以下、C+N:0.05%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、下記式(1)を満たすことを特徴とする耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼板。
240+35×(Cr%−20.5)+280×{Ti%−4×(C%+N%)}≧280 (1)
ここで、C%、N%、Cr%、Ti%は,それぞれC、N、Cr、Tiの含有量(mass%)を表す。 - mass%で、C:0.03%以下、Si:1.0%以下、Mn:0.5%以下、P:0.04%以下、S:0.02%以下、Al:0.1%以下、Cr:20.5%以上、22.5%以下、Cu:0.3%以上、0.8%以下、Ni:1.0%以下、Ti:4×(C%+N%)以上、0.35%以下、Nb:0.01%以下、N:0.03%以下、C+N:0.05%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、下記式(1)を満たすように含有する組成のステンレス鋼を素材として、該素材を熱間圧延し、800〜1000℃の温度で熱延板を連続焼鈍したのち酸洗し、その後、冷間圧延、仕上げ焼鈍、冷却、酸洗の工程を経て、冷延焼鈍板とすることを特徴とする耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。240+35×(Cr%−20.5)+280×{Ti%−4×(C%+N%)}≧280 (1)
ここで、C%、N%、Cr%、Ti%は,それぞれC、N、Cr、Tiの含有量(mass%)を表す。
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