JP5884183B2 - 構造用ステンレス鋼板 - Google Patents
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F値=Cr+2×Si+4×Ti−2×Ni−Mn−30×(C+N)
FFV値=Cr+3×Si+16×Ti+Mo+2×Al−2×Mn−4×(Ni+Cu)−40×(C+N)+20×V
なお、式中の各元素記号は、各元素の含有量(質量%)を表す。
本発明の構造用ステンレス鋼の各構成要件の限定理由について説明する。なお、各元素の含有量を示す%は特に記載しない限り質量%を意味する。
N:0.01〜0.03%
CおよびNは、構造用ステンレス鋼板として必要な強度を得るためには、いずれも0.01%以上含有させることが必要である。一方、C、Nの含有量が0.03%を超えると、Cr炭化物あるいはCr炭窒化物が析出しやすくなり、耐食性、特に溶接熱影響部の耐食性が低下する。また、溶接熱影響部が硬化し、靭性も低下する。このため、CおよびNの含有量は、いずれも0.01〜0.03%の範囲とする。より好ましくは、Cは0.015〜0.025%、Nは0.012〜0.02%の範囲である。
Siは、脱酸剤として用いられる元素であり、その効果を得るには0.01%以上含有することが必要である。一方、その含有量が1.00%を超えると鋼板の靭性を低下させる。このため、Si含有量は0.01〜1.00%の範囲とする。好ましくは0.05〜0.60%の範囲である。さらに好ましくは0.10〜0.40%の範囲である。
Mnは、脱酸剤として、また構造用ステンレス鋼板としての必要な強度を確保するための強化元素として有用な元素であり、さらに高温におけるオーステナイト安定化元素でもある。また、本発明においては、溶接熱影響部のミクロ組織を所望の体積率を有するマルテンサイト組織に制御するうえでNiと同様に重要な元素である。このような作用を発揮させるためには、その含有量は1.0%以上必要である。
Pは、熱間加工性の点から少ない方が好ましく、その含有量の許容される上限値を0.04%とする。より好ましくは、0.035%以下である。
Sは、熱間加工性および耐食性の点から少ない方が好ましく、その含有量の許容される上限値を0.02%とする。好ましくは0.005%以下である。さらに好ましくは0.003%以下である。
Alは、一般的には脱酸のために含有させるが、本発明では、スラブ段階での割れの発生を抑制するのに有効に働くことを見出し、このような機能を発揮させるために適量含有させる。スラブ割れの発生を抑制するためには、Al含有に加え、後述するようにV、Oの低減、さらにFFV値の最適化が必要である。
Crは、不動態皮膜を形成し、耐食性、特に溶接熱影響部の耐食性を確保するうえで必須の元素であり、その効果を得るためには10.0%以上含有させることが必要である。一方、Crを13.0%を超えて含有させると、コストを上昇させるばかりでなく、溶接部において、高温で十分なオーステナイト相を確保することが困難となり、溶接後の溶接熱影響部に必要な分率のマルテンサイト組織を得ることが困難となる。その結果、溶接熱影響部での耐粒界腐食性の低下を招く。したがって、Cr含有量は、10.0〜13.0%の範囲とする。好ましくは、11.0〜13.0%の範囲である。さらに好ましくは11.5〜12.5%の範囲である。
Niは、溶接すき間部の耐食性を向上させる元素である。その効果は含有量が1.0%超で得られる。しかし、Niの含有量が5.0%を超えると、溶接熱影響部の適正な組織制御が困難となる。よって、Niの含有量は1.0%超5.0%以下の範囲とする。より好ましくは、1.1〜2.0%の範囲である。さらに好ましくは、1.2〜1.5%の範囲である。
Tiは、本発明において優れた溶接部耐食性を得るために重要な元素であり、特に溶接熱影響部の耐粒界腐食性を向上させるために必須の元素である。Tiは鋼中のC、NをTiの炭化物、窒化物あるいは炭窒化物(以後、炭化物、窒化物、炭窒化物の3種を総称して、炭窒化物等と記す)として析出固定し、Crの炭窒化物等の生成を抑制する効果を有する。
Vは、Cr原料などの不純物として含まれることが多く、意図せずに含有される場合があるが、特にスラブ段階での割れの発生を抑えるためには、その含有量を規制する必要がある。そのような観点からVの含有量を0.05%以下とする必要がある。好ましい範囲は0.03%以下、さらに好ましい範囲は0.03%未満である。含有量を0.01%以下とすることにより、より大きな割れ抑制効果が得られるが、原料の選別等が必要となり、経済的には不利となる。
Ni含有量が多い本発明鋼において、酸化物系介在物の生成を抑制し、良好な表面性状を確保するために、O含有量を低くする必要があり、その上限を0.0045%とする。好ましくは、0.0030%以下である。
F値は、Cr+2×Si+4×Ti−2×Ni−Mn−30×(C+N)(ただし、式中の各元素記号は、各元素の含有量(質量%を表す)で表され、溶接時の溶接熱影響部のミクロ組織を推定するパラメータであり、より詳しくはマルテンサイト組織の体積率(フェライト組織の残存率)を推定するパラメータである。
FFV値は、Cr+3×Si+16×Ti+Mo+2×Al−2×Mn−4×(Ni+Cu)−40×(C+N)+20×V(ただし、式中の各元素記号は、各元素の含有量(質量%)を表す)で表され、製造性を示す指標として導き出したものである。このFFV値は、熱延中の相バランスを考慮したもので、上記のような成分調整、特にAl含有や、V、Oの上限の規制を行った上で、この値を小さくすることにより、スラブ段階での割れや介在物を起因とした表面欠陥の発生を著しく少なくすることができる。
Cuは、耐食性を向上させる元素であり、特にすき間腐食を低減させる元素である。このため、高い耐食性が要求される場合に添加することができる。耐食性向上効果を十分に発揮させるためには0.01%以上の含有が好ましい。しかし、1.0%を超えて含有すると、熱間加工性が低下するうえ、高温での相バランスが崩れ、溶接熱影響部で所望の組織を得ることが困難となる。よって、Cuを含有する場合、その量は、0.01〜1.0%の範囲とすることが好ましい。より好ましくは、0.3〜0.5%の範囲である。
Moは、耐食性を向上させる元素であり、特に高い耐食性が要求される場合に添加することができる。耐食性を十分に発揮させるためには0.01%以上の含有が好ましい。しかし、1.0%を超えて含有すると、冷間での加工性が低下するうえ、熱間圧延での肌荒れが起こり、表面品質が極端に低下する。よって、Moを含有する場合は、その量は、0.01〜1.0%の範囲とすることが好ましい。より好ましくは、0.1〜1.0%の範囲である。
次に、本発明に係るステンレス鋼板の製造方法について説明する。
Claims (2)
- 質量%で、C:0.01〜0.03%、N:0.01〜0.03%、Si:0.01〜0.40%、Mn:1.0〜2.5%、P:0.04%以下、S:0.02%以下、Al:0.03〜0.15%、Cr:10.0〜13.0%、Ni:1.0%超5.0%以下、Ti:4×(C+N)(ただし、C、Nは各元素の含有量(質量%)を表す)以上、0.4%以下を含有し、V:0.05%以下、O:0.0045%以下とし、さらに、以下の式で表されるF値およびFFV値が、F値≦11、FFV値≦9.0を満たし、残部がFeおよび不可避不純物からなることを特徴とする構造用ステンレス鋼板。
F値=Cr+2×Si+4×Ti−2×Ni−Mn−30×(C+N)
FFV値=Cr+3×Si+16×Ti+Mo+2×Al−2×Mn−4×(Ni+Cu)−40×(C+N)+20×V
なお、式中の各元素記号は、各元素の含有量(質量%)を表す。 - さらに、質量%で、Cu:0.01〜1.0%、Mo:0.01〜1.0%の1種または2種を含有することを特徴とする請求項1記載の構造用ステンレス鋼板。
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