JP5700172B2 - ステンレス鋼板 - Google Patents
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Description
Cが0.015%未満では、焼入れ後ブレーキディスクとして必要な硬さが得られず、使用中にブレーキディスクが磨耗したり変形したりしやすくなる。また、C含有量が0.100%以上では焼入れ後に硬くなりすぎて、ブレーキディスクの使用時にブレーキの鳴きが発生する。したがって、Cの含有量は0.015%以上0.100%未満の範囲とする。好ましくは0.020%以上0.083%以下である。
Siは脱酸材(deoxidizing agent)として有用である。その効果はSiの含有量を0.01%以上にすることで得られる。しかし、Siの含有量が1.00%を超えると成形性が損なわれる。したがって、Siの含有量は0.01%以上1.00%以下の範囲とする。より好ましくは0.10%以上0.50%以下である。さらに好ましくは0.10%以上0.43%以下である。最も好ましくは0.25%以上0.30%以下である。
Mnは脱酸材として有用である。その効果はMnの含有量を0.01%以上にすることで得られる。また、Mnを含有することで、高温でのオーステナイト組織の生成を促進して焼入れ性(hardenability)が向上する。しかし、Mnの含有量が2.00%を超えると耐食性が低下する。したがって、Mnの含有量は0.01%以上2.00%以下の範囲とする。より好ましくは0.20%以上1.80%以下である。
Pを一定量以上含有すると、熱間加工性(hot workability)が低下しやすい傾向にある。熱間加工性が低下すると、ブレーキディスクの製造が困難になる。そこで、Pの含有量は0.040%以下とする。好ましくは0.030%以下である。
Sを一定量以上含有すると、耐食性が低下するので、Sの含有量は0.030%以下とする。好ましくは0.010%以下である。
Crは耐食性の向上に寄与する元素である。この効果を得るために、Crの含有量を10.0%以上にすることが必要である。しかしながら、Crの含有量が14.0%以上では、焼入れ熱処理後にマルテンサイト組織が十分な量得られない。したがって、Cr量は10.0%以上14.0%未満の範囲とする。より好ましくは10.5%以上13.0%以下である。
Niは耐食性を向上させるとともに、焼入れ後の靭性(toughness)を向上させる。その効果はNiの含有量を0.01%以上にすることで得られる。しかし、Niは高価な元素であるとともに0.70%を超えるとこれらの効果が飽和する。したがって、Ni量は0.01%以上0.70%以下の範囲とする。好ましくは、0.01%以上0.40%以下の範囲とする。さらに好ましくは、0.01%以上0.20%以下の範囲とする。
Alは脱酸材として有用である。その効果はAlの含有量を0.001%以上にすることで得られる。しかし、Alの含有量が0.200%を超えると、焼入れ性が低下する。したがって、Alの含有量は0.001%以上0.200%以下の範囲とする。より好ましくは、0.001%以上0.008%以下である。
NはCと同様に焼入れ後の硬さの向上に寄与する。Nの含有量が0.005%未満では、焼入れ後にブレーキディスクとして必要な硬さが得られない。硬さが不十分なブレーキディスクは、使用中に変形しやすい。また、Nの含有量が0.080%を超えると鋳造時に鋼内部に気泡(blowhole)が生成して表面欠陥(surface defect)が発生する。したがって、Nの含有量は0.005%以上0.080%以下の範囲とする。
Oを含有すると鋼中に介在物(inclusion)が形成される。介在物が形成されるとステンレス鋼板の成形性が低下する。そこで、Oの含有量を0.0060%以下とする。好ましくは0.0045%以下である。
Bは鋳造時、熱延時の熱間加工性の向上に有効な元素である。0.0002%以上のBを含有することにより、フェライト組織結晶粒とオーステナイト組織結晶粒の粒界にBが偏析する。この偏析により粒界強度(grain boundary strength)が高まり、熱間加工時に割れが生じるのを防げる。しかし、0.0030%を超えてBを含有すると、ステンレス鋼板の成形性と靭性が低下するので好ましくない。したがって、Bの含有量は0.0002%以上0.0030%以下とする。より好ましくは0.0002%以上0.0020%以下である。
通常、Bの添加により熱間加工性は向上し、また、鋼の強度が上がる。しかし、Bの添加により延性が低下する。このため、ブレーキディスクを室温で成形する際の、ステンレス鋼板の成形性は低い傾向にある。Vはこのような成形性におよぼすBの悪影響を緩和する重要な元素である。Vを(10×B)%以上含有することにより、ステンレス鋼板の成形性が向上する。Vの含有量は(20×B)%以上がさらに好適である。Bを添加すると、粒界および粒内でBNが形成される。このBNが室温で加工する場合の成形性を低下させていると考えられる。Vの添加により、VNが形成する。このVNにより、ステンレス鋼板の成形性に悪影響を及ぼすBNが減少するため成形性が向上すると考えられる。一方、0.300%を超えたVの含有は鋼を硬質化し、成形性がむしろ低下する。そのため、V量は10×B〜0.300%の範囲とする。より好ましくは20×B〜0.200%である。さらに好ましくは、20×B〜0.050%である。
Nbは鋼の焼入れ後の焼戻し軟化抵抗を向上させる元素である。その効果はNbの含有量を0.01%以上にすることで得られる。しかし、Nbの含有量が0.40%を超えると焼入れ後の硬さが低下する。したがって、Nbを添加する場合、Nbの含有量は0.01%以上0.40%以下とする。より好ましくは0.01%以上0.10%以下である。
Tiは鋼の焼入れ後の耐食性を向上させる元素である。その効果はTiの含有量を0.01%以上にすることで得られる。しかし、Tiの含有量が0.40%を超えると焼入れ後の硬さが低下する。したがって、Tiを添加する場合、Tiの含有量は0.01%以上0.40%以下とする。より好ましくは0.01%以上0.10%以下である。
Moは耐食性を向上させる元素である。この効果はMoの含有量を0.01%以上にすることで得られる。しかし、Moの含有量が0.30%を超えると高温でのオーステナイト組織の生成が抑制されて焼入れ性が低下する。したがって、Moを添加する場合、Moの含有量は0.01%以上0.30%以下の範囲とする。好ましくは0.01%以上0.20%以下である。より好ましくは0.01〜0.10%である。
Cuは鋼の焼入れ後の焼戻し軟化抵抗を向上させる元素である。その効果はCuの含有量を0.01%以上にすることで得られる。しかし、Cuの含有量が1.20%を超えると耐食性が低下する。したがって、Cuを添加する場合、Cuの含有量は0.01%〜1.20%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の含有量を0.01%以上にすることで得られる。一方、Coの含有量が0.20%を超えると、ステンレス鋼板の成形性が低下する。そのため、Coを添加する場合、Coの含有量は0.01%以上0.20%以下の範囲とする。
Caは溶鋼中でCaSを形成し、Tiを含有する鋼を鋳造する際に発生するTiSによるノズルの詰りを抑制する。その効果はCaの含有量を0.0003%以上にすることで得られる。しかし、Caの含有量が0.0030%を超えると耐食性が低下する。したがって、Caを添加する場合、Caの含有量は0.0003%以上0.0030%以下の範囲とする。
上記必須成分、上記任意成分以外の残部は、Fe及び不可避的不純物である。
上記熱延焼鈍板から、標点間距離(gauge length)50mmのJIS5号試験片を作製し、この試験片を用いてクロスヘッドスピード(crosshead speed)10mm/minの条件で破断伸び値(fracture elongation value)を測定した。測定結果を表2に示した。なお、本発明においては、破断伸びが30%以上であれば、良好であるとする。
上記引張試験の方法と同様に行い、15%歪み(strain)で終了し、平行部(parallel portion)の板幅変化、板厚変化を測定し、r値を算出した。算出結果を表2に示した。なお、本発明においては、ランクフォード値が1.0以上であれば良好とする。
先端角(point angle)60度のポンチ(punch)を、直径10mmの打ち抜き穴(punching hole)に押し込み、亀裂が発生したときの穴広げ率(hole expansion ratio)(λ)を測定した。穴広げ率は以下の式で求めた。測定結果を表2に示した。なお、本発明においては、λが140%以上であれば良好とする。
λ(%)={(d−d0)/d0}×100
上記式中のdは亀裂が発生したときの穴の直径(mm)、d0は初期の穴の直径(mm)を表す。
板厚100mm、板幅100mmの鋳片を1200℃で1h加熱後、板厚20mmまで3パスで熱延し、側面(20mm厚200mm長範囲)の割れ状況を調査した。長さ5mm以上の割れが3個以上確認された鋼を「×(不合格)」、3個未満のものを「○(合格)」とした。
上記熱延鋼板を1000℃で1分間加熱後、空冷し、0.5%NaCl(35℃)での孔食電位の測定(pitting potential measurement)を行った。孔食電位が100(mV vs.SCE)のものを「○(合格)」とし、100(mV vs.SCE)のものを「×(不合格)」とした。
Claims (7)
- 焼入れによりマルテンサイト組織を形成可能なステンレス鋼板であって、
質量%で、C:0.015%以上0.100%未満、Si:0.01%以上1.00%以下、Mn:0.01%以上2.00%以下、P:0.040%以下、S:0.030%以下、Cr:10.0%以上14.0%未満、Ni:0.01%以上0.70%以下、Al:0.001%以上0.200%以下、N:0.005%以上0.080%以下、O:0.0060%以下、B:0.0002%以上0.0030%以下、V:(10×Bの含有量(%))%以上0.300%以下を含有し、残部Feおよび不可避的不純物からなるステンレス鋼板。 - 前記Vの含有量は、(20×Bの含有量(%))以上0.200%以下である請求項1に記載のステンレス鋼板。
- 前記Vの含有量は、(20×Bの含有量(%))以上0.050%以下である請求項1に記載のステンレス鋼板。
- さらに、質量%で、Ti:0.01%以上0.40%以下を含む請求項1〜3のいずれか1項に記載のステンレス鋼板。
- さらに、質量%で、Co:0.01%以上0.20%以下を含む請求項1〜3のいずれか1項に記載のステンレス鋼板。
- さらに、質量%で、Nb:0.01%以上0.10%以下(ただし、Nb:0.10%の場合を除く)、及びTi:0.01%以上0.40%以下、から選択される少なくとも1種を含む請求項5に記載のステンレス鋼板。
- さらに、質量%で、Ca:0.0003%以上0.0030%以下を含む請求項1〜6のいずれか1項に記載のステンレス鋼板。
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