JP5918796B2 - 靭性に優れたフェライト系ステンレス熱延鋼板および鋼帯 - Google Patents
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- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
(1)C,Nをできるだけ減少させる。
(2)Crをできるだけ低減する。
(3)Tiを無添加、または、できるだけ低減する。
(4)Nbを一定範囲に制限する。
(5)Siを低減する。
(6)Cuを一定範囲に制限する。
(7)Niを微量添加する。
(8)B添加をできるだけ減少させる。
(1)質量%で、
C:0.012%以下、
N:0.015%以下、
Si:0.01〜0.4%、
Mn:0.01〜0.8%
P:0.04%以下、
S:0.01%以下、
Cr:10.0%以上18.0%未満
Ni:0.01〜1%、
Nb:0.1〜0.35%、かつ、
Nb/(C+N)が8以上(Nb、C、Nはそれぞれの成分含有量(質量%))
Ti:0.05%以下、
Al:0.10%以下、
B:0.0005%以下
を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、0℃におけるシャルピー衝撃値が50J/cm2以上であり、板厚5.0〜10.0mmであることを特徴とする靭性に優れたフェライト系ステンレス熱延鋼板。
(2)さらに、質量%で、
Mo:1.5%以下
Cu:0.4%以下
Sn:0.005〜0.1%
Sb:0.005〜0.1%、
Ga:0.0002〜0.1%
の1種または2種以上
を含有することを特徴とする(1)に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板。
(3)さらに、質量%で、
REM:0.001〜0.2%
を含有することを特徴とする(1)または(2)に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板。
(4)更に、質量%で、
V:1%以下、
W:1%以下
Co:1%以下
Ta:1%以下
の1種または2種以上を含有することを特徴とする(1)〜(3)のいずれか1項に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板。
(5)(1)〜(4)のいずれか1項に記載の成分組成を有し、0℃におけるシャルピー衝撃値が50J/cm2以上であり、板厚5.0〜10.0mmであることを特徴とする靭性に優れたフェライト系ステンレス熱延焼鈍鋼板。
(6)(1)〜(4)のいずれか1項に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板からなることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼帯。
(7)(5)に記載のフェライト系ステンレス熱延焼鈍鋼板からなることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼帯。
(8)(1)〜(4)のいずれか1項に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板又は(5)に記載のフェライト系ステンレス熱延焼鈍鋼板からなることを特徴とする自動車フランジ用フェライト系ステンレス鋼板。
(9)(6)または(7)に記載のフェライト系ステンレス鋼帯からなることを特徴とする自動車フランジ用フェライト系ステンレス鋼板。
Cは、成形性と耐食性、熱延板靭性を劣化させるため、その含有量は少ないほど好ましい。また、本発明では、Cを炭窒化物として安定化させるために、Nbを添加しているので、そのNb量を低減する点においても少ないほど好ましい。したがって、上限を0.012%とする。但し、過度の低減は精錬コストの増加をもたらすので下限は0.001%とする。また、耐食性の観点を重視すると、0.002〜0.010%とすることが望ましい。さらに、好ましくは、0.002〜0.007%未満である。
Nは、Cと同様に成形性と耐食性、熱延板靭性を劣化させるため、その含有量は少ないほど好ましい。また、本発明では、Nを炭窒化物として安定化させるために、Nbを添加しているので、そのNb量を低減する点においても少ないほど好ましい。したがって、上限を0.015%とする。但し、過度の低減は精錬コストの増加に繋がるため、下限は0.001%とする。耐食性の観点からを重視すると、0.002%〜0.012%とすることが望ましい。
Siは、脱酸剤としても有用な元素であるとともに、高温強度や耐酸化性を改善させる元素である。脱酸効果は、Si量の増加とともに向上し、その効果は0.01%以上で発現するため、下限を0.01%とする。しかし、Siは靭性を大きく低下させる元素であることが判明し、過度の添加は靭性ならびに常温延性を低下させる。また、Siは焼鈍後の冷却過程でLaves相の析出を促進し靭性を劣化させる作用もある。そのため、上限を0.4%とする。より、好ましくは、0.01%〜0.2%である。
Mnは、脱酸剤として添加される元素であるとともに、中温域での高温強度上昇に寄与する元素である。また、靭性にあまり影響しない元素である。0.01%以上でその効果を発現する。一方、過度な添加は、MnSを形成して耐食性を低下させるため、上限を0.8%とする。好ましくは0.5%以下である。
Pは、固溶強化能の大きな元素であるが、フェライト安定化元素であり、しかも耐食性や靭性に対しても有害な元素であるため、可能な限り少ないほうが好ましい。
Sは、硫化物系介在物を形成し、鋼材の一般的な耐食性(全面腐食や孔食)を劣化させるため、その含有量の上限は少ないほうが好ましく、0.010%とする。また、Sの含有量は少ないほど耐食性は良好となるが、低S化には脱硫負荷が増大し、製造コストが増大するので、その下限を0.001%とするのが好ましい。なお、好ましくは0.001〜0.008%である。
Crは、耐食性確保のために必須な元素である。しかしながら、靭性を低下させる元素でもある。10.0%以上になると、急激に耐食性が良くなる。一方で、18.0%以上では特に低温での加工性の低下や靭性の劣化をもたらすため、10.0%以上18.0%未満とする。また、耐食性をより考慮すると、14.0%以上18.0%未満が望ましい。
Niは、孔食の進展抑制に有効な元素であり、その効果は0.01%以上の添加で安定して発揮される。併せて、熱延板の靱性向上に有効である。したがって、下限を0.01%とする。好ましくは、0.05%以上である。また、多量の添加は、固溶強化による材質硬化および靭性低下を招くおそれがあるため、その上限を1.0%とする。なお、靭性および合金コストを考慮すると0.05〜0.30%が望ましい。
Nbは、炭窒化物を形成することでステンレス鋼におけるクロム炭窒化物の析出による鋭敏化や耐食性の低下を抑制する元素である。一方、過度の添加は、Laves相の生成に起因する靭性の低下が問題となる。本発明では、これらを考慮し、Nbの下限を0.1%、上限を0.35%とする。更に、Nb/(C+N)を、ほぼ等量比である8を下限とする。式中、Nb、C、Nはそれぞれの成分含有量(質量%)を意味する。この値が8未満となると、C、Nが固溶元素として鋼中に残存し、靭性を低下させるとともに、溶接したときに、粒界にCr炭窒化物を形成しやすくなり、溶接部耐食性を低下させるからである。好ましくは、0.2〜0.35%である。
Tiは、Nbと同様に炭窒化物を形成することで、ステンレス鋼におけるクロム炭窒化物の析出による鋭敏化や耐食性の低下を抑制する元素である。しかしながら、形成されるTiNは大きな角状析出物であり、破壊の起点となりやすく、靭性を低下させると言われている。また、Tiは焼鈍後の冷却過程でLaves相の析出を促進し靭性を劣化させる作用もある。したがって、本発明では、できるだけ低減する必要があり、その上限を0.05%以下とする。好ましくは、0.02%未満とする。Tiは含有しなくても良い。
Alは脱酸元素として有用であり、その効果は、0.005%以上で発現する。しかし、過度の添加は、常温延性の低下、靭性の低下を招くため、その上限を0.10%とする。Alは含有しなくてもよい。
Bは、加工性に有害なNの固定や、二次加工性改善に有効であり、靭性の改善も期待できるため、これまで添加することが多かった。しかしながら、今回、Nb添加を低減させた成分系で検討した結果、B添加は靭性を低下させる効果をもつことが分かった。したがって、本発明では、Bは極力低減する。原料からの混入を考慮して、上限を0.0005%以下とする。原料等を制限することにより、0.0003%以下とすることがより好ましい。
Moは、耐食性を向上させるために必要に応じて添加すれば良く、これらの効果を発揮させるため、下限を0.01%とすることが好ましい。好ましくは0.10%であり、さらに好ましくは0.5%である。一方、過度の添加は、Laves相の生成を生じさせて、靭性の低下を生じるおそれがあるが、本発明のように、Nbを多く含む鋼では、Laves相の生成もそれほど加速せず、靭性も低下しないことが分かり、これらを考慮し、上限を1.5%とする。好ましくは1.1%である。
Cuは、耐食性を向上させる元素である。その効果は、0.05%以上で発現する。好ましくは0.1%以上である。一方、過度な添加は、熱延工程でCu析出を発生し、靭性を低下させるので、好ましくなく、上限を0.4%とする。
Snは、耐食性や高温強度の向上に有効な元素である。また、常温の機械的特性を大きく劣化させない効果もある。耐食性への効果は0.005%以上で発現するため、下限は0.005%とする。好ましくは下限を0.01%とする。更に好ましくは0.03%である。一方、過度に添加すると製造性や溶接性が著しく劣化するため、上限を0.1%とする。
Sbは耐食性の向上に有効であり必要に応じ、0.1%以下で添加してもよい。特に隙間腐食性の観点から下限を0.005%とする。さらに、製造性やコストの観点から0.01%とすることが好ましい。
Gaは、耐食性向上や水素脆化抑制のため、0.1%以下で添加してもよい。硫化物や水素化物形成の観点から下限は0.0002%とする。さらに、製造性やコストの観点から0.0020%以上が好ましい。
REMは、耐酸化性の向上に有効であり、必要に応じて添加する。下限は0.001%とする。また、0.20%を超えて添加してもその効果は飽和し、REMの粒化物による耐食性低下を生じるため、上限を0.20%とする。製品の加工性や製造コストを考慮すると、0.002%〜0.05%とすることが望ましい。REM(希土類元素)は、一般的な定義に従い、スカンジウム(Sc)、イットリウム(Y)の2元素と、ランタン(La)からルテチウム(Lu)までの15元素(ランタノイド)の総称を指す。単独で添加してもよいし、ミッシュメタルのような混合物であってもよい。
Zrは、Nbと同様に炭窒化物を形成することで、ステンレス鋼におけるクロム炭窒化物の析出による鋭敏化や耐食性の低下を抑制する元素である。また耐酸化性の向上にも有効な元素である。0.001%以上添加してもよく、好ましくは0.01%以上である。上限値は0.1%以下とする。好ましくは、0.05%未満とする。
V:1%以下、W:1%以下、Co:1%以下、Ta:1%以下
V、W、Co、Taは高温強度を向上させる元素であり、必要に応じて添加することができる。しかし、過度の添加は、常温延性の低下や靭性の低下を招くため、1%を上限とする。高温強度と延性・靭性を両立させるためには、0.05%以上0.5%以下が好ましい。
本実施例では、まず、表1に示す成分組成の鋼を溶製してスラブに鋳造した。このスラブを1150〜1250℃に加熱後、仕上げ温度を850〜950℃の範囲内として、表2に示す板厚まで熱間圧延し、熱延鋼板とした。なお、表1において、本発明範囲から外れる数値にはアンダーラインを付している。熱延鋼板は気水冷却により、400〜450℃まで冷却した後、コイル状に巻き取った。その後、熱延板の評価用サンプルを採取した。
本実施例では、まず、表1の鋼No.19、40に示す成分組成のスラブを1150〜1250℃に加熱後、仕上げ温度を850〜950℃の範囲内として、板厚6mmまで熱間圧延し、熱延鋼板とした。熱延鋼板は気水冷却により、表3に示す巻き取り温度まで冷却した後、コイル状に巻き取った。その後、熱延板の評価用サンプルを採取した。
即ち、本発明は産業上、非常に有益である。
Claims (9)
- 質量%で、
C:0.012%以下、
N:0.015%以下、
Si:0.01〜0.4%、
Mn:0.01〜0.8%
P:0.04%以下、
S:0.01%以下、
Cr:10.0%以上18.0%未満
Ni:0.01〜1%、
Nb:0.1〜0.35%、かつ、
Nb/(C+N)が8以上(Nb、C、Nはそれぞれの成分含有量(質量%))
Ti:0.05%以下、
Al:0.10%以下、
B:0.0005%以下
を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、0℃におけるシャルピー衝撃値が
50J/cm2以上であり、板厚5.0〜10.0mmであることを特徴とする靭性に優れたフェライト系ステンレス熱延鋼板。 - さらに、質量%で、
Mo:1.5%以下
Cu:0.4%以下
Sn:0.005〜0.1%
Sb:0.005〜0.1%、
Ga:0.0002〜0.1%
の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に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板。 - さらに、質量%で、
REM:0.001〜0.20%
を含有することを特徴とする請求項1または2に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板。 - 更に、質量%で、
V:1%以下、
W:1%以下
Co:1%以下
Ta:1%以下
の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1〜3のいずれか1項に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の成分組成を有し、0℃におけるシャルピー衝撃値が50J/cm2以上であり、板厚5.0〜10.0mmであることを特徴とする靭性に優れたフェライト系ステンレス熱延焼鈍鋼板。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板からなることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼帯。
- 請求項5に記載のフェライト系ステンレス熱延焼鈍鋼板からなることを特徴とするフェライト系ステンレス鋼帯。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のフェライト系ステンレス熱延鋼板又は請求項5に記載のフェライト系ステンレス熱延焼鈍鋼板からなることを特徴とする自動車フランジ用フェライト系ステンレス鋼板。
- 請求項6または7に記載のフェライト系ステンレス鋼帯からなることを特徴とする自動車フランジ用フェライト系ステンレス鋼板。
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