JP5045051B2 - 冷延用フェライト系ステンレス熱延鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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C:0.01mass%以上0.03mass%未満
Cは、熱間圧延中、鋼に固溶してオーステナイト相を安定化するとともに、Crと結合して、Cr炭窒化物を形成する。Cが0.01mass%未満では、熱間圧延中にオーステナイト相が生成し難くなり、スラブ段階から熱延コイルまですべてフェライト単一組織となりやすくなる。このため、圧延方向に展伸したフェライトとオーステナイト粒界に析出するCr炭窒化物がフェライト中に析出するようになるとともに、その析出量も著しく減ることでCr炭窒化物形態制御が不可能となる。このため、C含有量の下限は0.01mass%とする。一方、Cを0.03mass%以上含有すると、フェライト粒界、フェライト−マルテンサイト界面に片状に粗大に炭窒化物が析出するようになり、熱延鋼板中のCr炭窒化物のアスペクト比を5以下とすることができなくなる。よって、C含有量は0.03mass%未満とする。
Siは、脱酸剤として添加する成分であり、また、鋼を固溶強化する成分でもある。Alを低減する必要のある本発明では、Si脱酸を行うことから、0.05mass%以上含有させるのが好ましい。しかし、Siの含有量が0.20mass%を超えると、熱間圧延中のオーステナイト分率が低下し、Cr炭窒化物がフェライト粒界に積極的に析出するため、熱延板焼鈍後の鋼板では、Cr炭窒化物がフェライト粒界に片状に析出するようになる。よって、Si含有量の上限は0.20mass%とする。
Mnは、オーステナイト安定化元素であり、鋼を固溶強化する成分であることから、従来は低減するのが好ましいとされてきた。しかし、本発明では、Siの含有量を低減していることから、Mnを積極的に添加し、熱間圧延中のオーステナイト量を適正に保つ必要がある。0.6mass%を下回ると、オーステナイト分率が低下して、熱延鋼板中のマルテンサイト量が減り、Cr炭窒化物がフェライト粒界に積極的に析出するようになる。そして、これが熱延板焼鈍中に片状に成長するため、最終製品の冷延焼鈍板中で、Cr炭窒化物が列状になり、曲げ加工性が低下する。このため、Mnの下限は0.6mass%とする。一方、Mn含有量が1.0mass%を超えると、Mnの固溶強化が大きくなり、延性そのものが低下して、曲げ加工性が低下する。よって、本発明ではMnの含有量は0.6〜1.0mass%の範囲とする。
Crは、ステンレス鋼としての耐食性を付与するために必須の成分である。Cr含有量が15mass%を下回ると、熱間圧延中の鋼板組織は、2相化せずにオーステナイト単相化し易くなる。熱間圧延中にオーステナイト単相化した場合、オーステナイト−フェライト2相で生じるフェライト中のCのオーステナイトへの拡散が生じなくなり、フェライト粒界へのCr炭窒化物の粗大析出も起こらなくなることから、Cr含有量の下限を15mass%とした。一方、Cr含有量が20mass%を超えると、Crの固溶強化により、鋼が硬質化して、Cr炭窒化物の析出形態とは関係なく、フェライトマトリックスの加工性が低下し、鋼板の加工性も低下する。よって、Cr含有量は、15〜20mass%の範囲とする。
Pは、不可避的不純物として鋼中に混入する成分であり、フェライト粒界に偏析して、鋼を脆化する成分である。また、鋼を固溶強化する成分でもあるため、Pの含有量は0.040mass%以下とする。好ましくは0.030mass%以下、より好ましくは0.020mass%以下である。
Sは、不可避的不純物として鋼中に混入する成分であり、鋼中で硫化物を形成し、例えば、Mnを含有する鋼では、MnSが析出する。このMnSは、フェライト粒界に片状に析出し、冷間圧延時に、割れの起点となって、鋼板の耳割れを誘発することから、Sはできるだけ低減することが好ましい。そこで、本発明は、S含有量を0.010mass%以下とする。好ましくは0.005mass%以下である。
Alは、通常、脱酸剤として添加されるが、本発明では積極的に添加しない。というのは、Alは、鋼中でNとAlNを形成し、熱延鋼板中のフェライト粒界に微細に析出することから、展伸した熱延板組織の等軸化を阻害し、Cr単窒化物のフェライト粒界への片状析出を促進する。そのため、Al含有量が高いと、熱延鋼板中のCr炭窒化物のアスペクト比が大きくなり易いからである。よって、本発明では、AlN析出量を低減するため、Al含有量は0.01mass%以下とする。好ましくは0.005mass%以下、さらに好ましくは0.003mass%以下である。
Nは、オーステナイト安定化元素であり、熱間圧延中のオーステナイトを安定化させるとともに、Cr炭窒化物を形成する成分でもある。そのため、N含有量が多いと、熱延鋼板のフェライト粒界にCr炭窒化物が片状に析出し易くなる。このため、Nの含有量は0.05mass%以下とする。好ましくは、0.04mass%以下である。
Cr炭窒化物のアスペクト比:5以下
熱延鋼板中のCr炭窒化物のアスペクト比は、本発明では特に重要である。特に、本発明鋼では、C含有量を0.03mass%以下にしているため、熱延鋼板のフェライト粒径が粗大化しやすく、Cr炭窒化物がフェライト粒界に片状に析出しやすい。アスペクト比が5を超えると、フェライト粒界に析出している片状のCr炭窒化物が、冷間圧延で粉砕されて、冷延鋼板中に微細なCr炭窒化物として、圧延方向に列状に分布し、曲げ加工性を低下させる。したがって、アスペクト比は5以下に制御することが必要である。好ましくは3以下である。
本発明の熱延鋼板は、本発明に適合する上記成分組成を有するフェライト系ステンレス鋼素材(スラブ)に、熱間圧延と、熱延板焼鈍および酸洗処理を施す熱延板焼鈍とを施して製造する。この熱延鋼板は、その後、さらに冷間圧延と焼鈍を施して、最終製品であるフェライト系ステンレス冷延鋼板とする。
熱間圧延の仕上圧延終了温度は、900℃以上とする必要がある。900℃を下回ると、熱延板組織が圧延方向に伸展して、フェライト粒界のCr炭窒化物が片状に析出し易くなるからである。好ましくは、950℃以上である。
熱間圧延終了後のコイルの巻取温度は、650〜750℃とする必要がある。巻取温度が650℃を下回ると、熱延板焼鈍前の鋼板組織が圧延方向に伸展した組織となり、板面に平行に伸びたフェライト粒界にCr炭窒化物が粗大に析出し易くなる。この粗大Cr炭窒化物は、冷間圧延で粉砕されて、冷間圧延板の圧延方向に展伸したフェライト粒界に列状に並ぶ。この列状のCr炭窒化物は、その後の焼鈍でも列状に残留して、曲げ加工時の亀裂の起点となる。一方、750℃を超えると、熱延板粒界に、片状にCr炭窒化物が析出し、それが、続く熱延板焼鈍で片状に粗大化し、やはり、冷間圧延に粉砕されて、上記機構で、冷延板中に列状に分布してしまう。このため、巻取温度は750℃以下とする。
熱間圧延に続く熱延板焼鈍の温度は、750℃以上で行うことが必要である。これは、750℃未満で焼鈍すると、熱間圧延で生じた伸展粒の等軸化が不十分となり、フェライト粒界にCr炭窒化物が片状に析出し、Cr炭窒化物のアスペクト比が5以上になるためである。なお、上限温度は、特に制限しないが、γへの逆変態とγへのCの濃縮に起因する熱延焼鈍板中のCr炭窒化物の分布の偏りを生じさせない観点から、900℃以下の温度で行うことが好ましい。
<引張試験>
圧延方向と引張方向が平行となるようにJIS13号B引張試験片を採取し、JIS Z2241の規定に準拠して引張試験を行い、降伏応力YS、引張強さTSおよび伸びElを測定した。
<曲げ試験>
幅30mm×長さ200mmの短冊状試験片を、長さ方向が圧延方向と直角になるように切り出し、曲げR=t/2(半径0.4mm)の180°曲げを行い、曲げ部表面の割れの発生有無を目視観察し、割れのないものを○、割れが認められたものを×とした。
<Cr炭窒化物のアスペクト比の測定>
圧延方向に平行な板厚断面を研摩し、王水で腐食後、その断面中央部をSEMで観察して、100個のCr炭窒化物のアスペクト比を測定し、その平均を熱延鋼板中のCr炭窒化物のアスペクト比とした。
Claims (2)
- C:0.01mass%以上0.03mass%未満、Si:0.19mass%以下、Mn:0.66〜1.0mass%、P:0.040mass%以下、S:0.010mass%以下、Al:0.01mass%以下、N:0.05mass%以下、Cr:15〜20mass%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなり、フェライト粒界のCr炭窒化物のアスペクト比が5以下である冷延用フェライト系ステンレス熱延鋼板。
- C:0.01mass%以上0.03mass%未満、Si:0.19mass%以下、Mn:0.66〜1.0mass%、P:0.040mass%以下、S:0.010mass%以下、Al:0.01mass%以下、N:0.05mass%以下、Cr:15〜20mass%を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる鋼スラブを1000℃以上に再加熱後、仕上圧延終了温度を900℃以上とする熱間圧延し、650〜750℃の温度で巻き取って熱延鋼板とし、その後、該熱延鋼板を750℃以上の温度で焼鈍することを特徴とする冷延用フェライト系ステンレス熱延鋼板の製造方法。
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