JP5003263B2 - オーステナイト系ステンレス鋼板との溶接性に優れる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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Description
C≦0.012%
Cは、Crと結合して固溶Cr量を減じるため、耐食性を劣化させる。そのため、本願発明では、Nbを添加してCを炭窒化物として析出させるが、C量が0.012%を超えると、Nbの多量添加が必要になり、脆いCrとの金属間化合物などの硬質相が生成するため、C量は0.012%以下とする。
Siは、鋼の固溶強化元素であり、その量が0.3%を超えると、鋼が硬質低延性化するので、Si量は0.3%以下とする。
Mnは、MnSを形成して発錆の起点となって溶接部の耐食性を劣化させる。そのため、本願発明では、1μm以下の大きさのMnSの周辺にCuSを析出させて、MnSを起点とした発錆に起因する溶接部の耐食性の劣化を防止する。Mn量が0.1%未満では、FeSの生成による熱間脆性を回避できず、表面性状が劣化する。また、Mn量が0.3%を超えると、CuSの析出量が少なくなり、溶接部の耐食性の劣化を防止できない。このため、Mn量は0.1%以上0.3%以下とする。
Pは、鋼を固溶強化するとともに、粒界に偏析して鋼を脆化する。P量が0.04%を超えると、鋼の脆化が顕著に現れるので、P量の上限は0.04%とする。
Sは、耐食性を劣化させるMnSとそれを防止するCuSとして析出し、両者のバランスにより溶接部の耐食性の劣化が防止される。S量が0.01%を超えると、1μmを超える大きさの粗大なMnSの析出量が多くなり、CuSによる耐食性の劣化を防止できなくなる。このため、S量は0.01%以下とする。
Alは脱酸剤として働き、鋼の清浄度を向上させる。そのため、Al量は0.02%以上含有させることが望ましい。しかし、Al量が0.08%を超えると、AlNが微細に析出して鋼を硬質低延性化する。このため、Al量は0.08%以下とする。
Nは、Crと結合して固溶Cr量を減じるため、耐食性を劣化させる。そのため、本願発明では、Nbを添加してNを炭窒化物として析出させるが、N量が0.012%を超えると、Nbの添加量の増大や多量のAlNの析出を避けられず、鋼が硬質化する。このため、N量の上限は0.012%以下とする。
Tiは、TiSとして析出し、発錆起点となる。発錆が問題とならないようにするには、Ti量を0.01%以下とする必要がある。
上述したように、Nbは、C、Nと結合し炭窒化物を形成する。Nb量が0.35%未満だと、オーステナイト系ステンレス鋼板から拡散してくる多量のC、NをNbの炭窒化物として析出できず、Crの炭窒化物が生成して、耐食性が著しく劣化する。一方、Nb量が0.7%を超えると、Crとの金属間化合物が生成しやすくなり、鋼の脆化を招く。このため、Nb量は0.35%以上0.7%以下とする。
Crは、ステンレス鋼表面に不動態被膜を形成し、ステンレス鋼特有の耐食性を付与する元素である。例えば、SUS430に代表される通常のフェライト系ステンレス鋼板には、18%程度のCrが含有されるが、オーステナイト系ステンレス鋼板との溶接部では、多量のC、Nが存在するので、Cr量は20.5%以上とする必要がある。一方、Cr量が23.5%を超えると、NbとCrの金属間化合物が生成しやすくなり、鋼の脆化を招く。このため、Cr量は20.5%以上23.5%以下とする。
上述したように、Cuは、1μm以下の大きさのMnSの周辺にCuSとして析出し、MnSを起点とした発錆に起因する溶接部の耐食性の劣化を防止する。Cu量が0.3%未満だと、CuSの析出が起こりにくくなり、0.8%を超えると、鋼中にCuが析出して、鋼板を著しく硬質化する。このため、Cu量は0.3%以上0.8%以下とする。
上述したように、1μm以下の大きさのMnSの周辺にCuSを析出させると、MnSを起点とした発錆に起因する溶接部の耐食性の劣化が防止される。これは、次のように考えられる。すなわち、溶接部が腐食環境下に置かれると、そこに存在するMnSが最初に溶解し、発錆の起点となって、そこから孔食が生じ、不動態被膜の破壊へと進行し、耐食性の劣化を引き起こす。しかし、MnSの周辺にCuSが存在すると、CuSも腐食環境下で溶解し、Cuイオンを排出して、電気化学的に腐食の進行を食い止めることができる。なお、CuSを析出させるMnSの大きさが1μmを超えると、MnSを核としたCuSの析出が生じにくくなるばかりか、MnSを核として析出したCuSからのCuイオン排出による腐食進行の防止効果がなくなる。このため、溶接部の耐食性の劣化を防止できなくなるので、1μm以下とする必要がある。
上述したように、本発明のフェライト系ステンレス鋼板は、例えば、上記の成分組成を有するスラブを、1000℃以上に加熱後、仕上温度800℃以上1000℃未満で熱間圧延を行い、巻取温度400℃以上で巻取った後、熱延板焼鈍を行う、あるいは、その後さらに冷間圧延、再結晶焼鈍を行うことにより製造できる。
熱間圧延に先立つスラブの加熱温度が1000℃を下回ると、MnSが溶解しないまま熱間圧延されて、粗大に展伸したMnSが形成され、CuSが隣接しないMnSの部分が多くなり、耐食性の劣化を招く。このため、スラブの加熱温度は1000℃以上とする。
熱間圧延の仕上温度が800℃を下回ると、MnSが圧延方向に長く展伸しやすくなり、上記の場合と同様に、CuSが隣接しないMnSが多くなり、耐食性の劣化を招く。また、ロールと鋼板の摩擦力が大きくなり、表面性状も劣化して、ステンレス鋼特有の光沢と耐食性を具備する表面が得られにくくなる。一方、仕上温度が1000℃以上だと、熱間圧延中にMnSが粗大化しやすくなり、1μm以下のMnSが得られなくなる。このため、熱間圧延の仕上温度は800℃以上1000℃未満とする。
巻取温度は、CuSの析出制御に重要である。巻取温度が400℃を下回ると、CuSが析出しなくなり、CuSが核にしてまたは隣接して析出している1μm以下のMnS量が50%を下回り、耐食性の劣化を防止できなくなる。このため、巻取温度は400℃以上とする。なお、熱延板の形状が劣化しないように、巻取温度は450℃以上とすることが好ましい。
Claims (4)
- 質量%で、C≦0.012%、Si≦0.3%、0.1%≦Mn≦0.3%、P≦0.04%、S≦0.01%、Al≦0.08%、N≦0.012%、Ti≦0.01%、0.35%≦Nb≦0.7%、20.5%≦Cr≦23.5%、0.3%≦Cu≦0.8%を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、かつCuSが1μm以下の大きさのMnSを核として、あるいは1μm以下の大きさのMnSに隣接して析出していることを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼板との溶接性に優れるフェライト系ステンレス鋼板。
- 質量%で、C≦0.012%、Si≦0.3%、0.1%≦Mn≦0.3%、P≦0.04%、S≦0.01%、Al≦0.08%、N≦0.012%、Ti≦0.01%、0.35%≦Nb≦0.7%、20.5%≦Cr≦23.5%、0.3%≦Cu≦0.8%を含み、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、かつ1μm以下の大きさのMnSのうち、50%以上のMnSにCuが検出されることを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼板との溶接性に優れるフェライト系ステンレス鋼板。
- 請求項1に記載の成分組成を有するスラブを、1000℃以上に加熱後、仕上温度800℃以上で熱間圧延を行い、巻取温度400℃以上で巻取った後、熱延板焼鈍を行うことを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼板との溶接性に優れるフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
- 熱延板焼鈍後、さらに冷間圧延、再結晶焼鈍を行うことを特徴とする請求項3に記載のオーステナイト系ステンレス鋼板との溶接性に優れるフェライト系ステンレス鋼板の製造方法。
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