JP5347316B2 - 靱性に優れたフェライト系ステンレス鋼板 - Google Patents
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Description
900〜700℃までの冷却速度≧50×(Nb質量%)2・・・(2)
900℃以下の仕上圧延各パスの圧下率(%)≧0.1×(圧延温度(℃)−700℃)
・・・(3)
本発明者等が行った基礎的な実験結果について説明する。なお、本明細書において、鋼の成分を示す%は、全て質量%をあらわす。
0.01%C-0.01%N-0.1%Si-15%Cr-0.5%Nb-0.0015%B鋼をベースとした100Kg鋼塊を種々溶製し、1200℃に加熱後、種々の条件で熱間圧延を施すことにより、板厚4〜6mmの熱延鋼板を作製した。得られた鋼板について、以下に示す方法により結晶粒界上析出物の占有率と靭性を評価した。
得られた熱延鋼板の圧延方向に垂直な任意の切断面から試料を採取し、析出物の分布を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察を行った。図2に走査型電子顕微鏡による結晶粒界上析出物の観察結果の一例を示す。結晶粒界長さ3mmに相当する視野を詳細に観察し、結晶粒界2の長さと結晶粒界上に析出している析出物3の長さを測定した。
熱延鋼板から、JISZ2242の規定に準拠して、Vノッチの方向を板幅方向とするVノッチシャルピー試験片を採取し、25℃(常温)でシャルピー試験を実施し、シャルピー衝撃値を判定した。ここで、本発明に於いて「熱延鋼板の靱性に優れる」とは、シャルピー衝撃値が25J/cm2以上になることをいう。
本発明に係る靱性に優れたフェライト系ステンレス熱延鋼板の成分組成の限定理由は、以下の通りである。
Cは鋼の強度を増加させる元素であるが、0.020%以上含むと靱性および成形性の低下が顕著となるため、0.020%未満とした。成形性を考慮すると、C含有量は低いほど好ましく、より好適には0.008%以下である。
Siは本発明において重要な元素である。Siは合金元素の析出を促進する元素であり、Siを低減することで粒界上析出物の占有率は減少する。Siを低減するほどその効果は大きいが、低減しすぎると耐酸化性の低下を招く。好ましくは0.01%以上、0.15%未満である。
Mnは脱酸剤としての作用を有するとともに、酸化皮膜の密着性を向上させる元素である。しかしながら、過剰に添加されると粗大なMnSを形成し、成形性、耐食性を低下させる。このため、本発明では、2.00%未満に限定した。より好適には1.50%未満である。
Pは成形性、靱性を低下させる元素であり、できるだけ低減するのが望ましいが、脱Pコストの観点から、0.060%未満に限定した。より好適には0.030%未満である。
Sは耐食性を低下させる元素であるであり、できるだけ低減するのが望ましいが、脱Sコストの観点から、0.008%未満に限定した。より好適には0.005%未満である。
Crは耐食性、耐酸化性を向上させる元素であり、このような効果は12.0%以上の添加で認められる。ただし、過剰に添加されると靱性を低下させるので、20.0%以下に限定した。より好適には13.0%以上、19.0%以下である。
Niは靱性を向上させる元素であるが、過剰な添加は原料コストの増大を招くので1.00%未満に限定した。より好適には0.01%以上、0.80%未満である。
NbはC、Nを固定することにより鋼の成形性や耐食性等を向上させ、また鋼に固溶することにより、高温強度を高める効果を有する。このような効果は10×(C(%)+N(%))%以上の含有で認められる。しかしながら、過剰な添加は靱性の低下を招くため0.80%以下に限定した。より好適には0.20%以上、0.70%以下である。
Nは鋼の靱性および成形性を低下させる元素であり、0.020%以上含むと靱性および成形性の低下が顕著となる。このため、0.020%未満に限定した。より好適には0.010%未満である。
Bは本発明において重要な元素である。Bは加工性、特に2次加工性を向上させる元素として知られているが、本明細書において定義する粒界上析出物の占有率を低減する効果を持つ。このような効果は0.0005%以上で顕著となるが、0.0100%を超えて添加するとBNが析出し、加工性が低下するため、0.0100%以下に限定する。より好適には0.0005%以上、0.0050%以下である。
Moは鋼に固溶することにより高温強度および耐食性を高める。このような効果は0.80%以上の添加で認められるが、5.00%以上含むと成形性が低下し、原料コストの増大も招くため、5.00%未満に限定した。より好適には1.00%以上、4.00%未満である。WもMo同様の効果を有するが、5.00%以上添加で成形性が低下する。好適範囲は1.00%以上、4.00%未満である。
Ti、Zrは成形性を向上させる元素であり、NbよりC、Nとの親和力が強いためNbの固溶量を増加させる。このような効果は0.02%以上で顕著となるが、0.5%以上添加すると粗大なTi(C,N)が析出し、表面性状を劣化させるため、0.5%未満に限定する。より好適には0.02%以上、0.40%未満である。
Coは高温強度を向上させる元素であり、必要に応じて含むことができる。このような効果は0.5%以上の添加で顕著となるが、3%以上添加すると、鋼が脆化するため3%未満に限定する。より好適には、0.8%以上、2%未満である。
本発明に係るフェライト系ステンレス熱延鋼板の製造方法は、含有成分を上述した成分組成の範囲に限定し、熱延中の冷却速度および圧下率と圧延温度との関係を制御する点以外に関しては、特に限定されるものではなく、通常公知の方法がすべて適用できる。以下、各製造プロセスで使用する装置については、公知につき図示しない。
本発明において、Nb含有金属間化合物などが析出しやすい900〜700℃の間に曝される時間を可能な限り短くすることが重要である。冷却速度を増加することは析出サイトばかりでなく析出量の低減にも有効である。冷却下限速度はNb含有量により決まり、上記の範囲にすることが必要である。冷却速度は速いほど好ましい。
本発明において、Nb含有金属間化合物などが析出しやすい温度域(900℃以下)の圧延条件(圧延温度と圧下率)を制御することも重要である。析出物が結晶粒界上に析出しにくくなるメカニズムについては不明な点が多いが、上記の圧延温度/圧下率条件範囲に限定することで結晶粒界上析出物の占有率を低減することが可能であることを知見した。
得られた熱延鋼板および冷延焼鈍板の圧延方向に垂直な任意の切断面から試料を採取し、析出物の分布を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察を行った。図2に示した実験結果と同様に、結晶粒界長さ3mmに相当する視野を詳細に観察し、結晶粒界の長さと結晶粒界上に析出している析出物の長さを測定した。
熱延板および冷延焼鈍板の各々から、JISZ2242の規定に準拠して、Vノッチの方向を板幅方向とするVノッチシャルピー試験片を採取した。そして、熱延板については、25℃(常温)でシャルピー試験を実施し、シャルピー衝撃値を判定した。シャルピー衝撃値は、25J/cm2以上を本発明の範囲と判断した。
2 結晶粒界
3 析出物
Claims (5)
- 質量%で、C<0.020%、Si≦0.25%、Mn<2.00%、P<0.060%、S<0.008%、Cr:12.0〜20.0%、Ni<1.00%、Nb:10×(C(%)+N(%))〜0.80%、Mo<5.00%、N<0.020%、B:0.0005〜0.0100%を含み、残部はFeおよび不可避的不純物からなる組成を有し、熱間圧延工程において、式(2)および式(3)を満足する熱間圧延を行い、結晶粒界上析出物の占有率を、結晶粒界上において各析出物の占める長さと結晶粒界長さとの比として、式(1)で算出し、該占有率を0.5以下としたことを特徴とする靱性に優れたフェライト系ステンレス熱延鋼板。
Σ(結晶粒界上において各析出物の占める長さ)/Σ(結晶粒界長さ)・・・(1)
900〜700℃までの冷却速度≧50×(Nb質量%)2・・・(2)
900℃以下の仕上圧延各パスの圧下率(%)≧0.1×(圧延温度(℃)−700℃)
・・・(3) - 更に質量%で、W<5.00%を含有することを特徴とする請求項1に記載の靱性に優れたフェライト系ステンレス熱延鋼板。
- 更に質量%で、Ti<0.5%、Zr<0.5%の中から選ばれる1種以上を含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の靱性に優れたフェライト系ステンレス熱延鋼板。
- 更に質量%で、Co<3%、Cu<2.00%、V<0.5%の中から選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の靱性に優れたフェライト系ステンレス熱延鋼板。
- 請求項1乃至4のいずれかに記載の熱延鋼板を用いて製造された、靭性に優れたフェライト系ステンレス冷延鋼板。
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