JP5664826B2 - フェライト系ステンレス鋼板 - Google Patents
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Description
[1]質量%で、C:0.004%以上0.014%以下、N:0.004%以上0.014%以下、Si:0.01%以上0.30%以下、Mn:0.01%以上0.30%以下、P:0.025%以上0.040%以下、S:0.010%以下、Al:0.01%以上0.08%以下、Cr:10.5%以上24.0%以下、Ni:0.01%以上0.40%以下、Ti:0.20%以上0.38%以下、Nb:0.012%以下、O:0.0060%以下であり、かつ、(P%+S%+10×O%)×Ti%≦0.025を満足する範囲でP、S、O、Tiを含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼板。なお、前記P%、前記S%、前記O%、前記Ti%はそれぞれP、S、O、Tiの含有量(質量%)を表す。
[2]質量%で、さらに、Cu:0.01%以上0.48%以下、Mo:0.01%以上1.20%以下、V:0.01%以上0.10%以下のうちから選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする前記[1]に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
[3]質量%で、さらに、Zr:0.01%以上0.20%以下、REM:0.001%以上0.100%以下、W:0.01%以上0.20%以下、Co:0.01%以上0.20%以下、B:0.0002%以上0.0020%以下、Mg:0.0002%以上0.0010%以下、Ca:0.0005%以上0.0030%以下のうちから選ばれる1種または2種以上を含有することを特徴とする前記[1]または前記[2]に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
C量が0.014%を超えると加工性の低下および溶接を施した場合の溶接部の耐食性の低下が顕著になる。C量が低いほど耐食性および加工性の観点では好ましい。しかし、C量を0.004%未満にするためには精錬時間を長くする必要があり、製造上好ましくない。そのため、C量は0.004%以上0.014%以下の範囲とする。好ましくは0.004%以上0.011%以下の範囲である。より好ましくは0.005%以上0.008%以下の範囲である。
N量が0.014%を超えると加工性の低下および溶接を施した場合の溶接部の耐食性の低下が顕著になる。耐食性の観点からN量は低いほど好ましい。しかし、N量を0.004%未満にまで低減するには精錬時間を長くする必要があり、製造コストの上昇および生産性の低下を招くため好ましくない。よって、N量は0.004%以上0.014%以下の範囲とする。好ましくは0.004%以上0.011%以下の範囲である。より好ましくは0.006%以上0.009%以下の範囲である。
Siは、製鋼工程における脱酸剤として有用な元素である。この効果はSi量を0.01%以上にすることで得られる。また、Si量が多いほどその効果は大きくなる。しかし、Si量が0.30%を超えると、熱間圧延工程における圧延荷重が増大して製造性が低下するとともに、表面に多量の酸化スケール(oxide scale)が生成し表面欠陥の増加が生じるため好ましくない。そのため、Si量は0.01%以上0.30%以下とする。焼鈍・酸洗工程において脱スケール(descaling)をより容易に行うためには、Si量を0.25%以下とすることが好ましい。より好ましくは0.20%以下である。
Mnは、鋼板の強度を高める効果があり、また、脱酸剤としても有用な元素である。これらの効果を得るためには、Mn量を0.01%以上にすることが必要である。しかし、Mn量が0.30%を超えると、熱延板の焼鈍工程や冷延板の焼鈍工程で生成する酸化スケールの厚みが厚くなり、表面性状が低下する。そのため、Mn量は0.01%以上0.30%以下とする。好ましくは0.05%以上0.25%以下の範囲である。より好ましくは0.05%以上0.20%以下の範囲である。
Pは鋼板に不可避的に含まれる元素である。また、Pの過剰な含有は溶接性(weldability)を低下させ、粒界腐食(intergranular corrosion)を生じやすくさせる。この傾向はP量を0.040%超にすると顕著になる。P量が低いほど溶接性および粒界腐食の防止の観点では好ましい。しかし、P量を0.025%未満にするためには精錬時間を長くする必要があり、製造上好ましくない。そのため、P量は0.025%以上0.040%以下の範囲とする。好ましくは、0.025%以上0.035%以下である。より好ましくは、0.025%以上0.030%以下である。
SもPと同様に鋼板に不可避的に含まれる元素である。S量が0.010%超になると、耐食性が低下する。よって、S量は0.010%以下とする。好ましくは0.007%以下である。より好ましくは0.004%以下である。
Alは有効な脱酸剤である。この脱酸剤としての効果はAl量を0.01%以上にすることで得られる。しかし、Al量が0.08%を超えると、Al系介在物(Al-based inclusion)による表面欠陥が生じる場合があるとともに、焼鈍工程における酸洗性が低下するため製造上好ましくない。そのため、Al量は0.01%以上0.08%以下の範囲とする。好ましくは0.01%以上0.06%以下の範囲である。より好ましくは0.02%以上0.05%以下の範囲である。
Crはステンレス鋼板の耐食性を確保するために最も重要な元素である。Cr量が10.5%未満では十分な耐食性が得られない。一方、Cr量が24.0%を超えると、σ(シグマ)相(sigma phase)の生成により熱延板の靭性が低下し、熱延板の連続焼鈍が困難となるため製造上好ましくない。そのため、Cr量は10.5%以上24.0%以下の範囲とする。好ましくは12.0%以上24.0%以下の範囲である。より好ましくは15.0%以上21.5%以下の範囲である。さらにより好ましくは16.0%以上19.0%以下の範囲である。
Niはステンレス鋼板の耐食性を向上させる元素であり、不動態皮膜(passivation film)が形成できず活性溶解(active dissolution)が生じる腐食環境において腐食の進行を抑制する元素である。この効果はNi量を0.01%以上にすることで得られ、Ni量が多いほど高くなる。しかし、Ni量が0.40%を超えると、加工性が低下することに加えて、応力腐食割れが発生しやすくなる。さらには、Niは高価な元素であるため、Ni量の増加は製造コストの増大を招くため好ましくない。そのため、Ni量は0.01%以上0.40%以下とする。好ましくは0.05%以上0.30%以下の範囲である。より好ましくは0.10%以上0.20%以下の範囲である。
TiはCあるいはNと結合し、加工性を向上させたり溶接部の鋭敏化を防止して溶接部の耐食性を向上させたりする。この効果を得るためにはTi量を0.20%以上にする必要がある。しかし、Ti量が0.38%を超えると、鋳造工程において粗大なTi炭窒化物(Ti carbonitride)が生成し、表面欠陥を引き起こすため好ましくない。そのため、Ti量は0.20%以上0.38%以下とする。好ましくは0.20%以上0.35%以下の範囲である。より好ましくは0.25%以上0.35%以下の範囲である。
Nb量が0.012%を超えると再結晶温度(recrystallization temperature)が上昇し、熱延板の焼鈍温度や冷延板の焼鈍温度を上げなければ良好な機械的性質が得られなくなる。これらの焼鈍温度を上げると焼鈍時に生成するスケールが厚くなる。そのため、酸洗後に一部スケールが残ったり、厚いスケールを除去するために強い酸洗を行い表面が荒れたりし、表面性状が低下する。そのため、Nb量は0.012%以下とする。好ましくは0.008%以下である。より好ましくは0.005%以下である。
Oは溶接時の溶け込み深さ(penetration depth)を向上させる元素である。しかし、O量が0.0060%を超えると、酸化物系の介在物(oxide inclusions)の量が増加し耐食性が低下する。そのため、O量は0.0060%以下とする。好ましくは0.0045%以下である。より好ましくは0.0030%以下である。
TiはP、SおよびOと介在物を形成する。(P%+S%+10×O%)×Ti%が0.025を超えると、鋼板表面に生成するTi系介在物の量が増加するとともに介在物が粗大となり、表面欠陥や表面光沢の低下による表面品質が低下するので好ましくない。さらに、(P%+S%+10×O%)×Ti%が0.025を超えると、鋼板表面に生成した粗大なTi系介在物により不動態皮膜に欠陥ができて、耐食性が低下するので好ましくない。
そのため、(P%+S%+10×O%)×Ti%は0.025以下とする。なお、P%、S%、0%、Ti%はそれぞれP、S、O、Tiの含有量(質量%)を表す。
Cu:0.01%以上0.48%以下
Cuは耐食性を向上させる元素である。また、Cuは、鋼板が水溶液中にある場合や弱酸性の水滴が鋼板に付着した場合の母材および溶接部の耐食性を向上させるのに特に有効な元素である。この効果はCuを0.01%以上にすることで得られ、その効果はCu量が大きいほど高くなる。しかし、Cu量が0.48%を超えると、熱間加工性が低下するとともに、熱間圧延時に赤スケール(red scale)と呼ばれるCu起因の酸化物がスラブ上に生成し、表面欠陥が生じるため好ましくない。さらには焼鈍後の脱スケールが困難となるため製造上好ましくない。そのため、Cuを添加する場合、Cu量は0.01%以上0.48%以下の範囲とする。好ましくは、0.10%以上0.48%以下の範囲である。より好ましくは0.30%以上0.45%以下の範囲である。
Moはステンレス鋼板の耐食性を顕著に向上させる元素である。この効果はMo量を0.01%以上にすることで得られ、Mo量が多いほど向上する。しかし、Mo量が1.20%を超えると、熱間加工性が低下して熱間圧延時に表面欠陥が多発するようになる。また、Moは高価な元素であることから、多量の添加は製造コストを増大させる。そのため、Moを添加する場合、Mo量は0.01%以上1.20%以下とする。好ましくは0.30%以上1.20%以下の範囲である。より好ましくは0.30%以上0.90%以下の範囲である。さらに好ましくは0.40%以上0.60%以下の範囲である。
Vは焼鈍後の結晶粒を微細化し、表面の肌荒れ(surface deteorations)の防止や疲労特性の向上に有効な元素である。また、VはCあるいはNと結合して溶接部の鋭敏化による耐食性の低下を抑制する効果がある。これらの効果はV量を0.01%以上にすることで得られる。しかし、V量が0.10%を超えると加工性が低下するとともに、原料コストが上昇するため好ましくない。そのため、Vを添加する場合、V量は0.01%以上0.10%以下の範囲とする。好ましくは0.01%以上0.07%以下の範囲である。より好ましくは0.02%以上0.05%以下の範囲である。
Zr:0.01%以上0.20%以下
ZrはC、Nと結合して溶接部の鋭敏化を抑制する効果があるとともに高温強度を上昇させる効果がある。これらの効果はZr量を0.01%以上にすることで得られる。一方、Zr量が0.20%を超えると加工性が低下する。また、Zrは高価な元素であるため、過度な添加は製造コストの増加を招くため好ましくない。そのため、Zrを添加する場合、Zr量は0.01%以上0.20%以下の範囲とする。好ましくは、0.01%以上0.10%以下の範囲とする。
REMは耐酸化性(oxidation resistance)を向上させる効果があり、特に溶接部の酸化皮膜(oxide film)の形成を抑制し溶接部の耐食性を向上させる効果がある。この効果を得るためにはREM量を0.001%以上にする必要がある。一方、REM量が0.100%を超えると熱間圧延性が低下して表面欠陥が多発するので好ましくない。そのため、REMを添加する場合、REM量は0.001%以上0.100%以下の範囲とする。好ましくは、0.001%以上0.050%以下の範囲とする。
WはMoと同様に耐食性を向上させる効果がある。この効果はW量を0.01%以上にすることで得られる。一方、W量が0.20%を超えると強度が上昇し、圧延荷重の増大等による製造性の低下を招くため好ましくない。そのため、Wを添加する場合、W量は0.01%以上0.20%以下の範囲とする。好ましくは、0.01%以上0.10%以下の範囲とする。
Coは靭性を向上させる元素である。この効果はCo量を0.01%以上にすることで得られる。一方、Co量が0.20%を超えると加工性が低下する。そのため、Coを添加する場合、Co量は0.01%以上0.20%以下の範囲とする。好ましくは、0.01%以上0.10%以下の範囲とする。
Bは深絞り成形(deep drawing)後の耐二次加工脆性(resistance to secondary working embrittlement)を改善するために有効な元素である。この効果はB量を0.0002%以上にすることで得られる。一方、B量が0.0020%を超えると熱間圧延時の圧延荷重が増大し表面欠陥が増大するので好ましくない。そのため、Bを添加する場合、B量は0.0002%以上0.0020%以下の範囲とする。好ましくは0.0005%以上0.0015%以下の範囲である。
Mgはスラブの等軸晶率(rate of equiaxed crystals)を向上させ、加工性や靭性の向上に有効な元素である。さらに、本発明のようにTiを含む鋼板においては、Ti炭窒化物が粗大化すると靭性が低下するが、MgはTi炭窒化物の粗大化を抑制する効果も有する。これらの効果はMg量を0.0002%以上にすることで得られる。一方で、Mg量が0.0010%を超えると、Mg介在物量が増えて鋼板の表面性状を悪化させてしまう。したがって、Mgを添加する場合、Mg量は0.0002%以上0.0010%以下の範囲とする。好ましくは0.0002%以上0.0004%以下の範囲である。
Caは、連続鋳造の際に発生しやすいTi系介在物の析出によるノズルの閉塞(choke of nozzle)を防止するのに有効な成分である。その効果はCa量を0.0005%以上にすることで得られる。しかし、Ca量が0.0030%を超えるとCaSの生成により耐食性が低下する。従って、Caを添加する場合、Ca量は0.0005%以上0.0030%以下の範囲とする。好ましくは0.0005%以上0.0020%以下の範囲である。より好ましくは0.0005%以上0.0015%以下の範囲である。
Claims (3)
- 質量%で、C:0.004%以上0.014%以下、N:0.004%以上0.014%以下、Si:0.01%以上0.30%以下、Mn:0.01%以上0.30%以下、P:0.025%以上0.040%以下、S:0.010%以下、Al:0.01%以上0.08%以下、Cr:10.5%以上24.0%以下、Ni:0.01%以上0.40%以下、Ti:0.20%以上0.38%以下、Nb:0.012%以下、O:0.0060%以下であり、かつ、
(P%+S%+10×O%)×Ti%≦0.025を満足する範囲でP、S、O、Tiを含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼板。なお、前記P%、前記S%、前記O%、前記Ti%はそれぞれP、S、O、Tiの含有量(質量%)を表す。 - 質量%で、さらに、Mo:0.01%以上1.20%以下、V:0.01%以上0.10%以下のうちから選ばれる1種または2種を含有することを特徴とする請求項1に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
- 質量%で、さらに、Zr:0.01%以上0.20%以下、W:0.01%以上0.20%以下、Co:0.01%以上0.20%以下、B:0.0002%以上0.0020%以下、Mg:0.0002%以上0.0010%以下、Ca:0.0005%以上0.0030%以下のうちから選ばれる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または請求項2に記載のフェライト系ステンレス鋼板。
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