JP6274372B1 - フェライト系ステンレス鋼 - Google Patents

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Abstract

深絞り加工の後に溶接を行った際に、溶接の熱影響による膨張収縮および変形による応力によって溶接部近傍での割れが発生しにくく、溶接部近傍の耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼を提供する。成分組成を、質量%で、C:0.001〜0.020%、Si:0.01〜0.30%、Mn:0.01〜0.50%、P:0.04%以下、S:0.01%以下、Cr:18.0〜24.0%、Ni:0.01〜0.40%、Mo:0.30〜3.0%、Al:0.01〜0.15%、Ti:0.01〜0.50%、Nb:0.01〜0.50%、V:0.01〜0.50%、Co:0.01〜6.00%、B:0.0002〜0.0050%、N:0.001〜0.020%を含有し、0.30%≦Ti+Nb+V≦0.60%を満足し、残部がFeおよび不可避的不純物とする。

Description

本発明は、深絞り加工の後に溶接によって接合が行われる構造体の製造に好適に用いられる、溶接部の形状および耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼に関する。
従来、フェライト系ステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼や高張力鋼板などと比較して、プレス成形性の面で劣っており、優れたプレス成形性が必要とされる用途にはその使用が制限されてきた。
しかし、近年のフェライト系ステンレス鋼のプレス成形性、特に深絞り加工性の向上は目覚しく、厳しいプレス加工が施される用途、たとえば厨房用材料や電気機器部品、自動車用部品などへのフェライト系ステンレス鋼の適用が進んでいる。
特許文献1には深絞り性に優れたフェライト系ステンレス鋼板が開示されている。この鋼板では、鋼の成分組成と製造条件を適正範囲に制御し、仕上焼鈍後の鋼板の平均r値を2.0以上、平均結晶粒径を50μm以下、かつ、(引張強度(MPa)×平均r値)/(結晶粒径(μm)))を20以上とすることにより、深絞り性を改善している。
特許文献2には、プレス成形性に優れたフェライト系ステンレス冷延鋼板が開示されている。この鋼板では、AlNの微細析出を防止して微細AlNによる析出強化を低減するとともに、フェライト粒径を10μm未満とすることにより局部伸びを増加させる。さらに、この文献では、フェライト粒内のCr炭窒化物の平均粒径を0.6μm以上とすることにより均一伸びを向上させて、プレス成形性を向上させている。
また、特許文献3には深絞り性に優れたフェライト系ステンレス鋼板が開示されている。この鋼板では、熱間圧延条件を調整することにより、平均フェライト結晶粒径を40μm以下、圧延方向と板厚方向からなる断面に占める{111}//NDとの方位差が10°以内のフェライト結晶粒の割合を20%以上として、深絞り性を向上している。
しかしながら、これらのプレス成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼板を用いても厳しいプレス成形を行った際に発生する縦割れの発生は必ずしも十分に抑制することはできない。
この縦割れを抑制するために特許文献4には深絞り性、耐2次加工脆性および耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼板が開示されている。この鋼板では、Nbおよび/またはTiならびにBおよび、Vを適正量添加することに加え、仕上焼鈍し、酸洗した後あるいはさらにスキンパス圧延した後の鋼板の平均結晶粒径を40μm以下かつ表面粗さRaを0.30μm以下とすることで、深絞り性と耐2次加工脆性を両立している。
特開2003−138349号公報 特開2007−119847号公報 特開2009−299116号公報 特開2003−201547号公報
しかし、特許文献4のフェライト系ステンレス鋼板を用いても、特に、プレス成形後に溶接を行った場合に発生する溶接部近傍の割れは、完全に防止することはできない。
従来技術の抱える上記のような問題点に鑑み、本発明は、深絞り加工の後に溶接を行った際に、溶接の熱影響による膨張収縮および変形による応力によって溶接部近傍での割れが発生しにくく、溶接部近傍の耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために、フェライト系ステンレス鋼の成分組成と溶接部近傍での割れおよび耐食性との相関を調査し、以下の(1)〜(3)の知見を得た。
(1)深絞り加工により結晶粒界の強度が低下した領域に対して溶接を行うと、溶接の熱により溶接部近傍に発生した膨張および収縮の応力によって溶接部近傍に割れが発生する。
(2)Coの添加は熱膨張係数を減少させるため、溶接の熱による膨張および収縮が減少し、溶接部の変形および溶接部近傍での応力が低下する。その結果、Co添加によって溶接部近傍の割れが発生しにくくなる。
(3)Bの添加は深絞り加工による結晶粒界の強度の低下を抑制するため、深絞り加工後の溶接部近傍に熱応力が発生しても割れが発生しにくくなる。
以上の結果に基づき、本発明は構成される。すなわち本発明は下記の構成を要旨とするものである。
[1]質量%で、C:0.001〜0.020%、Si:0.01〜0.30%、Mn:0.01〜0.50%、P:0.04%以下、S:0.01%以下、Cr:18.0〜24.0%、Ni:0.01〜0.40%、Mo:0.30〜3.0%、Al:0.01〜0.15%、Ti:0.01〜0.50%、Nb:0.01〜0.50%、V:0.01〜0.50%、Co:0.01〜6.00%、B:0.0002〜0.0050%、N:0.001〜0.020%を含有し、下記(1)式を満足し、残部がFeおよび不可避的不純物である成分組成を有するフェライト系ステンレス鋼。
0.30%≦Ti+Nb+V≦0.60% (1)
(1)式における元素記号は各元素の含有量(質量%)を意味する。
[2]前記Mo含有量が0.30〜1.50%、前記Ti含有量が0.25〜0.40%、前記Nb含有量が0.03〜0.13%、前記V含有量が0.02〜0.13%、前記Co含有量が0.02〜0.30%、であり、下記(2)式、(3)式を満足する[1]に記載のフェライト系ステンレス鋼。
Co/B:10〜150 (2)
Nb+V≦0.22% (3)
(2)式、(3)式における元素記号は、各元素の含有量(質量%)を意味する。
[3]さらに、質量%で、Zr:1.0%以下、W:1.0%以下、REM:0.1%以下のいずれか1種または2種以上を含有する[1]または[2]に記載のフェライト系ステンレス鋼。
本発明のフェライト系ステンレス鋼であれば、深絞り加工の後に溶接によって接合が行われる構造体の製造に用いても、溶接の熱影響による膨張収縮および変形による応力によって溶接部近傍での割れが発生しにくく、溶接部近傍の耐食性に優れる構造体が得られる。
なお、溶接部近傍での割れが発生しにくいことから、上記構造体は、溶接部の形状に優れるといえる。
円筒深絞り形状の試験片を説明するための模式図である。
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
本発明(第一発明)のフェライト系ステンレス鋼の成分組成は、質量%でC:0.001〜0.020%、Si:0.01〜0.30%、Mn:0.01〜0.50%、P:0.04%以下、S:0.01%以下、Cr:18.0〜24.0%、Ni:0.01〜0.40%、Mo:0.30〜3.0%、Al:0.01〜0.15%、Ti:0.01〜0.50%、Nb:0.01〜0.50%、V:0.01〜0.50%、Co:0.01〜6.00%、B:0.0002〜0.0050%、N:0.001〜0.020%を含有し、下記(1)式を満足し、残部がFeおよび不可避的不純物である。
0.30%≦Ti+Nb+V≦0.60% (1)
(1)式における元素記号は各元素の含有量(質量%)を意味する。
また、本発明(第一発明)のフェライト系ステンレス鋼の成分組成は、さらに、質量%で、Zr:0.5%以下、W:1.0%以下、REM:0.1%以下のいずれか1種または2種以上を含有してもよい。
以下に本発明(第一発明)のフェライト系ステンレス鋼の成分組成について詳細に説明する。なお、各元素の含有量を示す%は特に記載しない限り質量%とする。
C:0.001〜0.020%
Cの含有量が多いと強度が向上し、少ないと加工性が向上する。適度な強度を得るためには0.001%以上の含有が適当である。しかし、C含有量が0.020%を超えると加工性の低下が顕著となり、深絞り加工に適さない。よって、C含有量は0.001〜0.020%とした。下限について好ましくは、0.002%以上、より好ましくは0.003%以上、さらに好ましくは0.004%以上である。
上限について好ましくは、0.018%以下である。より好ましくは0.015%以下である。さらに好ましくは0.014%以下である。なお、不可避的に含まれるCのみでC含有量が上記範囲になる場合には、Cを積極的に添加する必要はない。
Si:0.01〜0.30%
Siは脱酸に有用な元素である。その効果は0.01%以上の含有で得られる。しかし、Si含有量が0.30%を超えると、加工性の低下が顕著となり、深絞り加工には適さない。よって、Siの含有量は0.01%〜0.30%とした。下限について、好ましくは0.05%以上、より好ましくは0.08%以上、さらに好ましくは0.11%以上である。上限について好ましくは0.20%以下、より好ましくは0.18%以下、さらに好ましくは0.16%以下である。
Mn:0.01〜0.50%
Mnには強度を高める効果がある。その効果は0.01%以上の含有で得られる。一方、Mnを過剰に含有すると加工性が顕著に低下し、深絞り加工には適さなくなる。したがって、Mn含有量は0.50%以下が適当である。よって、Mnの含有量は0.01〜0.50%とした。下限に付いて好ましくは0.03%以上、より好ましくは0.05%以上、さらに好ましくは0.11%以上である。
上限について好ましくは0.40%以下、より好ましは0.30%以下、さらに好ましくは0.20%以下である。なお、Mnは鋼に不可避的に含まれるため、不可避的に含まれるMn含有量が上記範囲にあれば、Mnを添加する必要はない。
P:0.04%以下
Pは鋼に不可避的に含まれる元素であり、深絞り加工後の結晶粒界に偏析して、結晶粒界の強度を低下させ、粒界割れを発生しやすくする元素である。よって、P含有量は少ないほど好ましく、本発明の効果を得る観点からは含まなくてもよい(0%でもよい)。そこで、P含有量は0.04%以下とした。より好ましくは0.03%以下である。
S:0.01%以下
Sは鋼に不可避的に含まれる元素である。S含有量が0.01%を超えるとCaSやMnSなどの水溶性硫化物の形成が促進され耐食性が低下する。また、本発明の効果を得る観点からはSを含まなくてもよい(0%でもよい)。よって、S含有量は0.01%以下とした。より好ましくは0.005%以下である。
Cr:18.0〜24.0%
Crはステンレス鋼の耐食性を決定付ける最も重要な元素である。Cr含有量が18.0%未満ではステンレス鋼として十分な耐食性が得られない。特に溶接部での耐食性が不十分となる。一方で、過剰にCrを含有すると、加工性が低下し、深絞り加工に適さない。そこで、Cr含有量は24.0%以下が適当である。よって、Cr含有量は18.0〜24.0%とした。下限について好ましくは19.0%以上、より好ましくは20.0%以上、さらに好ましくは20.5%以上である。上限について好ましくは23.5%以下、より好ましくは22.5%以下、さらに好ましくは22.0%以下である。さらに好ましくは21.5%以下である。
Ni:0.01〜0.40%
Niはステンレス鋼の耐食性を向上させる元素であり、不動態皮膜が形成できず活性溶解が起こる腐食環境において腐食の進行を抑制する元素である。その効果はNi含有量を0.01%以上にすることで得られる。しかし、Ni含有量が0.40%以上になると、加工性が低下するため、深絞り加工には適さない。よって、Niの含有量は0.01〜0.40%とした。下限について好ましくは0.03%以上、より好ましくは0.07%以上、さらに好ましくは0.11%以上である。
上限について好ましくは、0.35%以下、より好ましくは0.25%以下、さらに好ましくは0.18%以下である。
Mo:0.30〜3.0%
Moは不動態皮膜の再不動態化を促進し、ステンレス鋼の耐食性を向上する元素である。Crとともに含有することによってその効果はより顕著となる。Moによる耐食性向上効果は0.30%以上の含有で得られる。しかし、Mo含有量が3.0%を超えると高温強度が増加し、圧延負荷が大きくなるため製造性が低下する。よって、Mo含有量は0.30〜3.0%とした。下限について好ましくは0.40%以上、より好ましくは0.50%以上、さらに好ましくは0.60%以上である。上限について好ましくは2.0%以下、より好ましくは1.8%以下、さらに好ましくは1.5%以下である。優れた加工性が必要とされる場合は0.90%以下がさらに好ましい。
Al:0.01〜0.15%
Alは脱酸に有用な元素であり、その効果は、Alの含有量が0.01%以上で得られる。しかし、Alの含有量が0.15%を超えるとフェライト結晶粒径が増大しやすくなり、溶接部近傍の割れが起こりやすくなる。よって、Al含有量は0.01〜0.15%とした。下限について好ましくは0.02%以上、より好ましくは0.03%以上、さらに好ましくは0.05%以上である。上限について好ましくは0.10%以下、より好ましくは0.08%以下、さらに好ましくは0.07%以下である。
Ti:0.01〜0.50%
TiはC、Nと優先的に結合してCr炭窒化物の析出による耐食性の低下を抑制する元素である。その効果は、Ti含有量が0.01%以上で得られる。しかし、Ti含有量が0.50%を超えると固溶したC、Nが過度に減少し、深絞り後の結晶粒界の強度が不十分となり、溶接部近傍で割れが発生しやすくなる。よって、Ti含有量は0.01〜0.50%とした。下限について好ましくは0.15%以上、より好ましくは0.20%以上、さらに好ましくは0.25%以上である。上限について好ましくは0.45%以下、より好ましくは0.40%以下、さらに好ましくは0.35%以下である。なお、本明細書において、炭窒化物には、炭化物、窒化物も含む。
Nb:0.01〜0.50%
NbはC、Nと優先的に結合してCr炭窒化物の析出による耐食性の低下を抑制する元素である。その効果は、Nb含有量が0.01%以上で得られる。しかし、Nb含有量が0.50%を超えると固溶したC、Nが過度に減少し、深絞り後の結晶粒界の強度が不十分となり、溶接部近傍で割れが発生しやすくなる。よって、Nbの含有量は0.01〜0.50%とした。下限について好ましくは、0.05%以上、より好ましくは0.10%以上、さらに好ましくは0.15%以上である。上限について好ましくは0.40%以下、より好ましくは0.30%以下、さらに好ましくは0.25%以下である。
V:0.01〜0.50%
Vは、Cr炭窒化物の析出による耐食性の低下を抑制する元素である。その効果は、V含有量が0.01%以上で得られる。しかし、0.50%を超える過剰な含有は加工性を低下させ、深絞り加工には適さない。よって、V含有量は0.01〜0.50%とした。下限について好ましくは0.02%以上、より好ましくは0.04%以上、さらに好ましくは0.06%以上である。上限について好ましくは0.30%以下、より好ましくは0.20%以下、さらに好ましくは0.10%以下である。
0.30%≦Ti+Nb+V≦0.60% (1)
上述のようにTi、Nb、VはいずれもCr炭窒化物の生成を抑制し、溶接部の耐食性を向上させる元素である。Cr炭窒化物析出による鋭敏化を抑制し、溶接部の耐食性を十分なものとするためにはTi含有量、Nb含有量、V含有量の合計が0.30%以上になることが必要である。好ましくは0.35%以上である。より好ましくは0.37%以上、さらに好ましくは0.40%以上である。加えて、溶接部の冷却速度は通常、非常に速いため、Ti、Nb、Vのいずれか単独あるいは2種のみの含有では、それぞれの元素の炭窒化物の析出しやすい温度域を急速に通過してしまい、C、Nを完全には無害化しきれない場合がある。そのため、Ti、Nb、Vのいずれの元素も0.01%以上の含有が必要である。
一方で、Ti、Nb、Vの含有量の合計が0.60%を超えると加工性が低下するため、深絞り加工には適さない。よって、Ti含有量、Nb含有量、V含有量の合計が0.60%以下とした。好ましくは、0.55%以下、より好ましくは0.50%以下、さらに好ましくは0.45%以下である。
Co:0.01〜6.00%
Coは本発明にとって重要な元素である。Coの含有はフェライト系ステンレス鋼の電子状態を変化させ、熱膨張係数を低下させる。この熱膨張係数の低下は溶接の熱によって引き起こされる溶接部の膨張および変形を緩和する。深絞り加工後の溶接部近傍では、溶接による熱膨張および変形によって生じる応力によって割れが発生する場合がある。Coの含有による熱膨張係数の低下は、溶接の熱影響および変形によって溶接部近傍にかかる応力負荷を緩和し、割れの発生を抑制する。その効果はCo含有量が0.01%以上で得られる。一方で、Co含有量が6.00%を超えると加工性が低下するため、深絞り加工には適さない。よってCo含有量は0.01〜6.00%とした。下限について好ましくは0.03%以上、より好ましくは0.04%以上、さらに好ましくは0.05%以上である。上限について好ましくは3.00%以下、より好ましくは2.50%以下、さらに好ましくは2.00%以下である。
B:0.0002〜0.0050%
Bは本発明にとって重要な元素である。高純度のフェライト系ステンレス鋼では深絞り加工によって、深絞り加工の壁面部分の結晶粒界にPが偏析し、結晶粒界が脆くなる。そのため、過度の深絞り加工を行った後に、深絞り方向に沿って割れが発生する場合がある。特にTiやNbによって固溶したC、Nを低減した成分でその傾向が顕著である。深絞り加工によって割れが発生しやすくなった結晶粒界では、溶接の熱影響による応力負荷が割れを発生させる場合がある。Bの含有は深絞り加工によるPの偏析を抑制し結晶粒界を強化して、このような割れの発生を抑制する。この効果はBを0.0002%以上含有することで得られる。一方で、B含有量が0.0050%を超えると加工性が低下するため、深絞り加工には適さない。よって、B含有量は0.0002〜0.0050%とした。下限について好ましくは0.0003%以上、より好ましくは0.0004%以上、さらに好ましくは0.0006%以上である。上限について好ましくは0.0020%以下、より好ましくは0.0015%以下、さらに好ましくは0.0010%以下である。
N:0.001〜0.020%
Nは、固溶強化により鋼の強度を上昇させる効果がある。その効果はN含有量が0.001%以上で得られる。しかし、N含有量が0.020%を超えると加工性の低下が顕著となり、深絞り加工に適さない。よって、N含有量は0.001〜0.020%とした。下限について好ましくは0.002%以上、より好ましくは0.003%以上、さらに好ましくは0.007%以上である。上限について好ましくは0.018%以下、より好ましくは0.015%以下、さらに好ましくは0.013%以下である。
また、本発明のフェライト系ステンレス鋼は、以下の成分(任意成分)を含んでもよい。
Zr:1.0%以下
ZrはC、Nと結合して、鋭敏化を抑制する効果がある。その効果は、Zr含有量を0.01%以上にすることで得られる。好ましくは0.03%以上、より好ましくは0.06%以上である。しかし、過剰のZrの含有は加工性を低下させる。また、Zrは価格が非常に高い元素であるため、過剰のZr含有はコストの増大を招く。よって、Zrの含有量は1.0%以下とした。好ましくは0.60%以下、より好ましくは0.30%以下である。
W:1.0%以下
WはMoと同様に耐食性を向上させる効果がある。その効果はW含有量を0.01%以上にすることで得られる。好ましくは0.10%以上、より好ましくは0.30%以上である。しかし、過剰のWの含有は強度を上昇させ、製造性を低下させる。よって、W含有量は1.0%以下とする。好ましくは0.80%以下、より好ましくは0.60%以下である。
REM:0.1%以下
REMは耐酸化性を向上して、酸化スケールの形成を抑制し、溶接部の耐食性を向上する。その効果はREM含有量を0.001%以上にすることで得られる。好ましくは0.004%以上、より好ましくは0.006%以上である。しかし、過剰にREMを含有すると、酸洗性などの製造性を低下させるうえ、コストの増大を招く。よってREMの含有量は0.1%以下とした。好ましくは0.04%以下、より好ましくは0.02%以下である。
上記以外の残部はFeおよび不可避的不純物である。不可避的不純物としてはZn:0.03%以下、Sn:0.3%以下、Cu:0.1%未満等が挙げられる。なお、本発明のCr含有量、Mo含有量を有する耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼では、Cuは不動態維持電流を増加させて不動態皮膜を不安定とし、耐食性を低下させる作用がある。この観点からはCuを含まない方がよい。Cuを含有する場合、その含有量は0.1%未満が適当である。よって、不純物としてのCuの含有量は上記の通り0.1%未満とした。
本発明のフェライト系ステンレス鋼の製造方法は特に限定されない。好適な製造方法の一例を以下に示す。
上記成分組成のステンレス鋼を1100〜1300℃に加熱後、仕上温度を700〜1000℃、巻取温度を400〜800℃として板厚2.0〜5.0mmになるように熱間圧延を施す。こうして作製した熱間圧延鋼帯を800〜1100℃の温度で焼鈍し酸洗を行う。次に、板厚0.5〜2.0mmになるように冷間圧延を行い、700〜1050℃の温度で冷延板焼鈍を行う。冷延板焼鈍後には酸洗を行い、スケールを除去する。スケールを除去した冷間圧延鋼帯にはスキンパス圧延を行ってもよい。
以上の本発明(第一発明)において、Mo含有量、Ti含有量、Nb含有量、V含有量、Co含有量を特定の範囲に調整し、後述する(2)式、(3)式を満たすようにすれば、さらに、加工肌荒れが少なくなるという効果を奏する。以下、この効果を有する発明(第二発明)について説明する。
先ず、加工肌荒れという課題について説明する。フェライト系ステンレス鋼をプレスなどの加工によって成形した場合、加工肌荒れが激しいことが問題になる場合がある。
フェライト系ステンレス鋼の加工肌荒れとしては、リジングとオレンジピールがよく知られている。
リジングは、フェライト系ステンレス鋼をプレス成形した時に形成させる畝状のしわのことである。このしわはステンレス鋼の美観を損ねるばかりか、厳しい加工の際には、このしわに沿って割れが発生する場合もある。
このリジングは、鋳造段階において生成した粗大な柱状組織が、熱延、再結晶によって十分に微細化されずに、結晶方位の類似した集合組織を形成して、プレス成型の際にこの集合組織が類似した変形挙動を示すことで畝状のしわが形成されるといわれている。したがって、リジングの抑制には鋳造組織に占める柱状組織の割合を減少させ、等軸晶組織の割合を増加させることが重要である。
鋳造組織の等軸晶を増加させる技術としては、たとえば、特開2000-144342号公報に成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼及びフェライト系ステンレス鋼鋳片が開示されている。この発明は、固溶Alを低減し、かつ、Al系介在物を溶鋼中に分散させる。これにより、Ti系介在物がAl系介在物を核として溶鋼中に分散析出し、等軸晶の生成サイトとなるため、鋳造組織の等軸晶率が増加する。しかしながら、脱酸のために十分な量のAl添加を行ったうえで、固溶Alを0.015質量%以下に制御することは、実操業上、非常に困難であるという問題がある。
オレンジピールは、粗大な結晶粒に起因する肌荒れであり、その対策には結晶粒の微細化が有効である。オレンジピールを低減する技術としては、たとえば、2003−138349号公報に深絞り性に優れたフェライト系ステンレス鋼板が開示されている。この発明は、鋼の成分組成と製造条件を適正範囲に制御し、仕上焼鈍後の鋼板の平均r値を2.0以上、平均結晶粒径を50μm以下、かつ、(引張強度(MPa)×平均r値)/(結晶粒径(μm)))を20以上とすることにより、優れた深絞り性と耐肌荒れ性を両立している。しかしながら、この発明では結晶粒の微細化を行うために熱間圧延の圧下率を大きくとる必要があり、耐食性の高い材料(CrやMoの含有量が多い材料)では焼き付きや肌荒れが起こって表面性状を低下させる場合があるという問題がある。
また、リジングやオレンジピールといった加工肌荒れを抑制する技術としては、たとえば、特開2002−285300号公報にフェライト系ステンレス鋼板およびその製造法が開示されている。この発明は、中間焼鈍を含む2回以上の冷間圧延を行うことで、結晶粒の粒度番号6.0以上を達成している。しかしながら、2回の冷間圧延を行う方法は、製造負荷が高く、製造に時間がかかるという問題がある。
上記のように加工肌荒れを改善する従来技術では、実操業に適用できる適切な手法が得られていないのが現状である。
Mo含有量、Ti含有量、Nb含有量、V含有量およびCo含有量を特定の範囲に調整し、後述する(2)式および(3)式を満たす本発明(第二発明)は、これらの問題点を解決する。即ち、第二発明は、製造が簡便で、深絞り加工、張り出し加工および曲げ加工などの加工を行い成形される構造体に好適であり、加工後の表面性状が求められる用途にもちいるのに好適な、加工肌荒れが少ないフェライト系ステンレス鋼である。
第二発明を完成するにあたって得た知見は以下の通りである。鋳造組織の等軸晶率および最終製品の結晶粒径におよぼすフェライト系ステンレス鋼への、Co、B、その他元素添加の影響を検討し、成分と加工肌荒れおよび加工部の耐食性との相関から以下の知見を得た。
(1)Ti、Nb、Vの含有量を適切に制御することで、溶接部の耐食性を低下させることなく、低い再結晶温度を実現でき、結晶粒径の制御が容易となる。
(2)CoおよびBの含有量を適正な範囲に調整することで、鋳造組織の等軸晶率が向上する。また、熱延焼鈍による結晶粒の成長が抑制され、結晶粒が微細化した。
その結果、(1)、(2)の知見に加えて、Moの含有量も調整することで、加工による肌荒れが低減した。以下、第二発明における、Mo含有量、Ti含有量、Nb含有量、V含有量、Co含有量、(2)式、(3)式について説明する。また、B含有量は第一発明と同様であるが、(3)式にBが含まれることから明らかなように、Bは第二発明においても重要である。そこで、以下では、第二発明におけるBについても説明する。また、第一発明の説明と同様に、「%」は「質量%」を意味する。なお、Mo含有量、Ti含有量、Nb含有量、V含有量、Co含有量、B含有量以外の成分については、任意成分も含めて、第一発明と同様であるため説明を省略する。また、第二発明においても、(1)式を満たす必要があるが、これについても第一発明と同様のため説明を省略する。
Mo:0.30〜1.50%
第二発明のMo含有量は上記の通りであり、第一発明のMo含有量よりも狭い。したがって、第二発明において、Moは、第一発明でのMoの技術的意義をも有する。第二発明におけるMoの技術的意義は以下の通りである。Moは不動態皮膜の再不動態化を促進し、ステンレス鋼の耐食性を向上する元素である。Crとともに含有することによってその効果はより顕著となる。Moによる耐食性向上効果は0.30%以上の含有で得られる。しかし、Mo含有量が1.50%を超えると強度が増加し、加工性が低下して肌荒れが発生しやすくなる。よって、Moの含有量は0.30〜1.50%とした。下限について好ましくは0.40%以上、より好ましくは0.50%以上、さらに好ましくは0.55%以上である。上限について好ましくは1.40%以下、より好ましくは0.90%以下、さらに好ましくは0.70%以下である。
Ti:0.25〜0.40%
第二発明のTi含有量は上記の通りであり、第一発明のTi含有量よりも狭い。したがって、第二発明において、Tiは、第一発明でのTiの技術的意義をも有する。第二発明におけるTiの技術的意義は以下の通りである。TiはNb、Vと同様に固溶C、Nと結合して炭窒化物を形成して鋭敏化を抑制する元素である。加えて、溶鋼中からTiNを晶出して等軸晶の晶出核となり、凝固組織の等軸晶率を向上する元素である。等軸晶の晶出促進効果は、Tiが0.25%以上で得られる。しかし、含有量が0.40%を超えると加工部の脆化が促進され、加工によって割れが発生しやすくなり、加工性が低下する。よって、Tiの含有量は0.25〜0.40%とした。下限について好ましくは0.27%以上、より好ましくは0.29%以上、さらに好ましくは0.31%以上である。上限について好ましくは0.38%以下、より好ましくは0.35%以下、さらに好ましくは0.34%以下である。
Nb:0.03〜0.13%
V:0.02〜0.13%、
Nb+V≦0.22% (3)式
第二発明のNbおよびV含有量は上記の通りであり、第一発明のNbおよびV含有量よりも狭い。したがって、第二発明において、NbおよびVは、第一発明でのNbおよびVの技術的意義をも有する。第二発明におけるNbおよびVの技術的意義は以下の通りである。NbとVはいずれも固溶C、Nと結合して炭窒化物を形成する元素である。固溶CおよびNが固定されることで溶接部の鋭敏化が抑制され、耐食性を向上させる。特にTi、NbおよびVがいずれも含有されると、その析出温度の違いから、より適切にCおよびNの無害化を行える。その効果を得るためには、Nb含有量は0.03%以上が必要である。しかし、Nb含有量が0.13%を超えると再結晶が阻害され、適切な組織を得るためにより高い焼鈍温度が必要となり、微細な組織の形成が困難となり、加工時に肌荒れが発生しやすくなる。よって、Nbの含有量は0.03〜0.13%とした。下限について好ましくは0.06%以上、より好ましくは0.07%以上、さらに好ましくは0.08%以上である。上限について好ましくは0.11%以下、より好ましくは0.10%以下、さらに好ましくは0.09%以下である。
また、上記効果を得るためには、V含有量について0.02%以上が必要である。しかし、V含有量が0.13%を超える過剰な含有は,再結晶温度が上昇し,微細な組織の形成が困難となり、加工時に肌荒れが発生しやすくなる。よって、Vの含有量は0.02〜0.13%とした。下限について好ましくは0.04%以上、より好ましくは0.06%以上、さらに好ましくは0.07%以上である。上限について好ましくは0.11%以下、より好ましくは0.10%以下、さらに好ましくは0.08%以下である。
一方で、NbおよびVの炭窒化物は、ステンレス鋼の再結晶温度を上昇させるので、焼鈍のために高い温度が必要となる。そのため、これらの元素が合計で0.22%を超えて含有していると焼鈍温度の制御によって適切な組織を作りこむことが困難となり、オレンジピールなどの加工肌荒れが発生しやすくなる。よって、Nb+Vは0.22%以下とした。好ましくは0.20%以下、より好ましくは0.18%以下、さらに好ましくは0.16%以下である。Nb+Vの下限は特に限定されないが、0.08%以上が好ましく、より好ましくは0.10%以上である。なお、(3)式の「Nb+V」の元素記号は各元素の含有量(質量%)を意味する。
B:0.0002〜0.0050%
Co:0.02〜0.30%
Co/B:10〜150 (2)式
第二発明のCo含有量は上記の通りであり、第一発明のCo含有量よりも狭い。また、B含有量は第一発明の範囲と同様である。したがって、第二発明において、CoおよびBは、第一発明でのCoおよびBの技術的意義をも有する。第二発明におけるCoおよびBの技術的意義は以下の通りである。加工肌荒れ低減手法の要旨は、鋳造工程の凝固段階において、結晶粒界に(Cr,Fe)Bを適度に分散した状態で析出させ、等軸晶率を増加させることであり、Bは本発明にとって重要な元素である。また、分散析出した(Cr,Fe)Bには熱延焼鈍の際の結晶粒成長を抑制する効果もあると考えられる。このように、集合組織の発達を抑制しつつ、結晶粒の成長を抑制することで、本発明では加工肌荒れを低減している。この効果は、B含有量が0.0002%以上で得られる。一方で、0.0050%超のBの含有は加工性を低下させ、割れが発生しやすくなる。よって、Bの含有量は0.0002〜0.0050%とした。下限について0.0003%以上が好ましく、より好ましくは0.0004%以上、さらに好ましくは0.0006%以上である。上限について好ましくは0.0020%以下、より好ましくは0.0018%以下、さらに好ましくは0.0015%以下である。
この鋳造段階での(Cr,Fe)Bの析出において、Coは(Cr,Fe)Bの凝集を抑制し、適切な分散状態に保つ効果があると考えられる。その結果、柱状晶組織の成長が抑制され、加工肌荒れが低減されると考えられる。したがって、Coは本発明にとって重要な元素である。この効果は、0.02%以上のCoの含有で得られる。一方で、0.30%を超えてCoを含有させると加工性が低下し、割れが発生しやすくなる。よってCoの含有量は0.02〜0.30%とした。下限について好ましくは0.03%以上、より好ましくは0.04%以上、さらに好ましくは0.05%以上である。上限について好ましくは0.20%以下、より好ましくは0.10%以下、さらに好ましくは0.08%以下である。
さらに、本発明では、適切な等軸晶率を得るために、CoとBの含有割合を適正な範囲にする必要がある。詳細な機構についてはまだ明確となっていないが、Coの含有量に対してBの含有量が多すぎる場合、Coが(Cr,Fe)Bの凝集を十分に抑制できないと考えられる。したがって、Co/Bは10以上が適切である。一方で、Coの含有量が多すぎる場合、(Cr,Fe)Bの析出温度が低下し、適切な温度において柱状晶の成長を抑制できなくなると考えられる。したがって、Co/Bは150以下が適切である。よって、Co/Bは10〜150とした。下限について好ましくは20以上、より好ましくは30以上、さらに好ましくは40以上である。上限について好ましくは120以下、より好ましくは100以下、さらに好ましくは80以下である。
最後に、第二発明のステンレス鋼の好適な製造方法の一例を以下に示す。
転炉において、溶鋼を上記化学組成に調整した後、溶鋼過熱度ΔTを20〜80℃、鋳造速度0.4〜1.1m/minとして、連続鋳造により板厚100〜300mmのスラブを作製する。得られたスラブを1100〜1300℃に加熱後、仕上温度を600〜900℃、巻取温度を400〜800℃として板厚2.0〜5.0mmに熱間圧延を施す。最終圧延の圧下率は15%以上とする。圧延の熱延焼鈍における結晶粒の微細化には、仕上温度は600〜750℃が好ましく、最終圧延の圧下率は40%以上が好ましい。また、475℃脆化を抑制し良好な製造性を得るためには、巻き取り温度は400〜450℃が好ましい。こうして作製した熱間圧延鋼帯を800〜980℃の温度で焼鈍する。焼鈍における均熱時間は10〜300sが適当である。結晶粒の微細化には再結晶が可能な温度範囲で焼鈍温度は低いほうが好ましく、800〜900℃が好適である。焼鈍時間は短いほうが好ましく、10〜180sが好適である。その後、酸洗を行い、次に、冷間圧延を行い、板厚0.3〜3.0mmの冷間圧延鋼帯を作製する。得られた冷間圧延鋼帯に対して、700〜1050℃の温度で冷延焼鈍を行う。冷延焼鈍後には酸洗を行い、スケールを除去する。これら製造工程の中間、および、最後にはスキンパス圧延、ショットブラストなどの機械的作用による脱スケール処理、グラインダーや研磨ベルトによる研削・研磨処理を行ってもよい。
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
表1に示すステンレス鋼を100kg鋼塊に真空溶製し、1200℃に加熱した後、板厚4mmまで熱間圧延し、800〜1000℃の範囲で焼鈍し、酸洗によりスケールを除去した。さらに、板厚0.8mmまで冷間圧延し、800〜950℃の範囲で焼鈍し、酸洗を行い、供試材とした。
作製した供試材からφ72mmの円板を採取し、φ49mm、φ35mm、φ26mm、φ22mmのポンチ(いずれも肩半径2mm)を順に用いて4段の円筒深絞り加工を行い、加工後の高さが50mmとなるように耳を切除した(図1(a))。さらに、深絞り底部の中心部にφ5mmの穴をドリルで開け、円筒深絞り形状の試験片を作製した。その後、試験片のφ22mmの開口部をふさぐようにφ23mmの円板をTIG溶接にて接合した(図1(b))。
溶接条件は、溶接電流100A、溶接速度60cm/minとした。シールドガスはArを用い、流量は20L/minとした。溶接後、24h経過した後にφ5mmの穴から水を入れて、試験片内部を水で満たし、10気圧の圧力をかけて割れの有無を確認した。その後、光学顕微鏡を用いて200倍の倍率で円筒深絞り壁面の溶接部近傍(フュージョンラインから2〜5mmの位置)を観察し(図1(b)の割れ観察位置の観察)、割れの長さを確認した。長さが0.5mm以上の割れのあったものを「×」(不合格)、割れのなかったものを「○」(合格)として結果を表2に示す。なお,フュージョンラインには、いずれの試験片も割れは認められなかった。
表2のうち、本発明例ではいずれも溶接部近傍に割れは確認できなかった。一方で、比較例であるNo.12では、Coを含まないため割れが発生した。No.13ではBを含まないため割れが発生した。No.14ではAlが過剰に添加されたため割れが発生した。No.15ではCrが過剰に添加されたため割れが発生した。
続いて、割れの有無を確認した試験片を用いて、溶接ままの溶接部の耐食性を評価した。JIS H 8502に準拠した中性塩水噴霧サイクル試験を5サイクル行い、溶接部近傍(溶接ビード中心からフージョンラインより5mmの範囲)の腐食の有無を目視により確認した。試験片はφ5mmの穴が下になるように腐食試験槽内に配置した。5サイクルの試験によって溶接部近傍に長径が1mm以上の腐食が発生したものを「×」(不合格)、腐食が発生しなかったものを「○」(合格)として表2に示した。
No.12、No.13、No.14はいずれも溶接近傍の割れから腐食が発生した。No.16は(1)式を満たさなかったため溶接ビードから腐食が発生した。No.17はCr含有量が少なく溶接ビードおよびテンパー部から腐食が発生した。No.18はNbを含まないため、溶接ビードから腐食が発生した。No.19はTiを含まないため、溶接ビードから腐食が発生した。No.20はVを含まないため、溶接ビードから腐食が発生した。
Figure 0006274372
Figure 0006274372
以下、実施例に基づいて本発明を説明する。
表3に示す成分のステンレス鋼を溶鋼過熱度60℃、鋳造速度0.6m/minの条件で連続鋳造し、板厚200mmのスラブを作製した。作製したスラブを、1200℃に加熱したのち、仕上温度700℃、巻取り温度400℃、最終圧延の圧下率30%の条件で板厚4mmまで熱間圧延し、950℃で均熱時間60sとなるように焼鈍した。その後、板厚0.8mmまで冷間圧延し、900℃で均熱時間30sとなるように焼鈍し、研磨により表面のスケールを除去したのちエメリー研磨紙#600仕上げとして供試材とした。
作製した供試材からφ72mmの円板を採取し、φ49mm、φ35mm、φ26mm、φ22mmのポンチ(いずれも肩半径2mm)を順に用いて4段の円筒深絞り加工を行い、加工後の高さが50mmとなるように耳を切除した(図1(a))。作製した試験片について、開口部から10mmの位置で円周方向に5mmの長さをそれぞれの測定位置が円周上の90°の位置となるように4か所選び、レーザ顕微鏡を用いて表面の凹凸を測定した(図1(a)の凹凸測定位置での測定)。得られた測定結果をφ22mmの円弧上の凹凸と仮定して、平面上の凹凸となるように補正をかけ、最大山高さと最大谷深さの差を測定し、測定した4か所の結果を平均した。表3のステンレス鋼について最大山高さと最大谷深さの差が200μm以上あったものを「△」(従来技術と同等の顕著な凹凸がある)、200μm以下であったものを「◎」(顕著な凹凸がなく優れている)として結果を表4に示す。
表3のうち、請求項2のMo、Ti、Nb、V、Co、式(2)および式(3)のすべてが範囲内のNo.34〜46では深絞り加工後の壁面に顕著な凹凸は観察されなかった。一方、No.47〜61では請求項2のMo、Ti、Nb、V、Co、式(2)および式(3)のいずれかが範囲外となるため、深絞り加工後の壁面に顕著な凹凸が観察された。No.62はBが請求項1の範囲外となるため、試験片壁面に顕著な凹凸が観察された。
次に、深絞り底部の中心部にφ5mmの穴を開け、円筒深絞り形状の試験片を作製した。その後、試験片のφ22mmの開口部をふさぐようにφ23mmの円板をTIG溶接にて接合した(図1(b))。溶接条件は、溶接電流100A、溶接速度60cm/minとした。シールドガスはArを用い、流量は20L/minとした。溶接後、24h経過した後にφ5mmの穴から水を入れて、試験片内部を水で満たし、10気圧の圧力をかけて割れの有無を確認した。その後、光学顕微鏡を用いて200倍の倍率で円筒深絞り壁面の溶接部近傍(フュージョンラインから2〜5mmの位置)を観察し(図1(b)の割れ観察位置の観察)、割れの長さを確認した。長さが0.5mm以上の割れのあったものを「×」(不合格)、割れのなかったものを「○」(合格)として結果を表4に示す。
表3のうち、本発明例ではいずれも溶接部近傍に割れは確認できなかった。一方で、比較例であるNo.62では溶接部近傍に割れが発生した。
続いて、割れの有無を確認した試験片を用いて、溶接ままの溶接部の耐食性を評価した。JIS H 8502に準拠した中性塩水噴霧サイクル試験を5サイクル行い、溶接部近傍(溶接ビード中心からフージョンラインより5mmの範囲)の腐食の有無を目視により確認した。試験片はφ5mmの穴が下になるように腐食試験槽内に配置した。5サイクルの試験によって溶接部近傍に長径が1mm以上の腐食が発生したものを「×」(不合格)、腐食が発生しなかったものを「○」(合格)として表4に示した。表4のうち、本発明例ではいずれも溶接部近傍に腐食は確認できなかった。一方で、比較例であるNo.62では腐食が発生した。
以上の結果から,本発明によれば,加工肌荒れが少なく溶接部の形状および耐食性に優れたフェライト系ステンレス鋼が得られることが確認された。
Figure 0006274372
Figure 0006274372
本発明によれば、深絞り加工の後に溶接によって接合が行われる構造体に用いるのに好適な、溶接部の形状および耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼が得られる。本発明で得られるフェライト系ステンレス鋼は、深絞り後に溶接によって構造体の作製が行われる用途、たとえば、電池ケースなどの電子機器部品、コンバータなどの自動車部品などへの適用に好適である。

Claims (2)

  1. 質量%で、
    C:0.001〜0.020%、
    Si:0.01〜0.30%、
    Mn:0.01〜0.50%、
    P:0.04%以下、
    S:0.01%以下、
    Cr:18.0〜24.0%、
    Ni:0.01〜0.40%、
    Mo:0.30〜1.50%
    Al:0.01〜0.15%、
    Ti:0.25〜0.40%
    Nb:0.03〜0.13%
    V:0.02〜0.13%
    Co:0.02〜0.30%
    B:0.0002〜0.0050%、
    N:0.001〜0.020%を含有し、
    下記(1)式〜(3)式を満足し、残部がFeおよび不可避的不純物である成分組成を有するフェライト系ステンレス鋼。
    0.30%≦Ti+Nb+V≦0.60% (1)
    Co/B:10〜100 (2)
    Nb+V≦0.22% (3)
    (1)式〜(3)式における元素記号は各元素の含有量(質量%)を意味する。
  2. さらに、質量%で、
    Zr:1.0%以下、
    W:1.0%以下、
    REM:0.1%以下のいずれか1種または2種以上を含有する請求項1に記載のフェライト系ステンレス鋼。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997003216A1 (en) * 1995-07-07 1997-01-30 Highveld Steel & Vanadium Corporation Limited A steel
JP2000144258A (ja) * 1998-11-02 2000-05-26 Kawasaki Steel Corp 耐リジング性に優れたTi含有フェライト系ステンレス鋼板の製造方法
JP2002030346A (ja) * 2000-07-13 2002-01-31 Kawasaki Steel Corp 成形性に優れたCr含有耐熱耐食鋼板の製造方法
JP2011179063A (ja) * 2010-03-01 2011-09-15 Nisshin Steel Co Ltd 固体酸化物形燃料電池の導電部材
JP2015124420A (ja) * 2013-12-27 2015-07-06 Jfeスチール株式会社 フェライト系ステンレス鋼
JP2016156072A (ja) * 2015-02-25 2016-09-01 新日鐵住金ステンレス株式会社 穴拡げ性に優れたフェライト系ステンレス鋼鈑及びその製造方法
JP2016199803A (ja) * 2015-04-10 2016-12-01 Jfeスチール株式会社 フェライト系ステンレス鋼

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3624732B2 (ja) 1998-01-30 2005-03-02 住友金属工業株式会社 成形性に優れたフェライト系ステンレス鋼及びフェライト系ステンレス鋼鋳片
JP4906193B2 (ja) * 2000-04-13 2012-03-28 新日鐵住金ステンレス株式会社 フェライト系快削ステンレス鋼
US6426039B2 (en) * 2000-07-04 2002-07-30 Kawasaki Steel Corporation Ferritic stainless steel
JP3680272B2 (ja) 2001-01-18 2005-08-10 Jfeスチール株式会社 フェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法
JP3709834B2 (ja) 2001-10-31 2005-10-26 Jfeスチール株式会社 深絞り性に優れたフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法
JP3680829B2 (ja) 2001-10-31 2005-08-10 Jfeスチール株式会社 深絞り性、耐二次加工脆性および耐食性に優れるフェライト系ステンレス鋼板及びその製造方法
CA2451147C (en) 2002-04-05 2013-07-30 Nippon Steel Corporation Pearlitic steel rail excellent in wear resistance and ductility and method for producing the same
KR100676659B1 (ko) 2002-06-14 2007-01-31 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 내열성 페라이트계 스테인리스강 및 그 제조 방법
JP4281535B2 (ja) 2003-11-27 2009-06-17 Jfeスチール株式会社 耐面歪み性に優れたフェライト系ステンレス鋼板
CN101171353A (zh) 2005-06-09 2008-04-30 杰富意钢铁株式会社 波纹管原管用铁素体类不锈钢板
JP4682805B2 (ja) 2005-10-27 2011-05-11 Jfeスチール株式会社 プレス成形性に優れたフェライト系ステンレス冷延鋼板およびその製造方法
JP5233428B2 (ja) 2008-06-12 2013-07-10 Jfeスチール株式会社 深絞り性に優れたフェライト系ステンレス鋼板およびその製造方法
JP5291479B2 (ja) * 2009-01-29 2013-09-18 大同特殊鋼株式会社 二相ステンレス鋼並びにそれを用いた鋼材及び鋼製品
EP2692891B1 (en) * 2011-03-29 2021-05-05 NIPPON STEEL Stainless Steel Corporation Welded structure obtained by tig welding ferrite stainless steel exhibiting excellent corrosion resistance and strength in weld zones
JP5435179B2 (ja) 2011-12-27 2014-03-05 Jfeスチール株式会社 フェライト系ステンレス鋼
JP5949057B2 (ja) * 2012-03-30 2016-07-06 Jfeスチール株式会社 溶接部の耐食性および低温靭性に優れたフェライト系ステンレス鋼
FI125855B (fi) * 2012-06-26 2016-03-15 Outokumpu Oy Ferriittinen ruostumaton teräs
WO2014050011A1 (ja) * 2012-09-25 2014-04-03 Jfeスチール株式会社 フェライト系ステンレス鋼
US20150292068A1 (en) 2012-10-30 2015-10-15 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corporation Ferritic stainless steel having excellent heat resistance
US20150376732A1 (en) * 2013-02-04 2015-12-31 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corporation Ferritic stainless steel sheet which is excellent in workability and method of production of same
EP2980274B8 (en) 2013-03-29 2020-04-22 NIPPON STEEL Stainless Steel Corporation Ferritic stainless steel sheet having excellent brazeability, heat exchanger, ferritic stainless steel sheet for heat exchangers, ferritic stainless steel, ferritic stainless steel for members of fuel supply systems, and member of fuel supply system
JP6075349B2 (ja) 2013-10-08 2017-02-08 Jfeスチール株式会社 フェライト系ステンレス鋼
JP5935792B2 (ja) * 2013-12-27 2016-06-15 Jfeスチール株式会社 フェライト系ステンレス鋼
JP2015147975A (ja) * 2014-02-06 2015-08-20 大同特殊鋼株式会社 析出硬化型ステンレス鋼及びセンサー用部品
JP6645816B2 (ja) 2015-11-30 2020-02-14 Jfeスチール株式会社 フェライト系ステンレス鋼
BR112018015713B1 (pt) 2016-02-08 2021-11-16 Jfe Steel Corporation Tubulaqao de aqo inoxidavel sem emenda de alta resistencia para poqo de oleo e metodo para fabricar a mesma
CN109072373A (zh) 2016-03-29 2018-12-21 杰富意钢铁株式会社 铁素体类不锈钢板
EP3470539B1 (en) * 2016-06-10 2020-06-17 JFE Steel Corporation Stainless steel sheet for fuel cell separators, and production method therefor
WO2017212906A1 (ja) 2016-06-10 2017-12-14 Jfeスチール株式会社 燃料電池のセパレータ用ステンレス鋼板およびその製造方法
CN109563597A (zh) 2016-09-02 2019-04-02 杰富意钢铁株式会社 铁素体系不锈钢
WO2018043310A1 (ja) * 2016-09-02 2018-03-08 Jfeスチール株式会社 フェライト系ステンレス鋼
JP6384636B1 (ja) 2017-01-13 2018-09-05 Jfeスチール株式会社 高強度ステンレス継目無鋼管およびその製造方法
MX2019008874A (es) 2017-01-26 2019-09-18 Jfe Steel Corp Lamina de acero inoxidable ferritico laminada en caliente y metodo para la fabricacion de la misma.
MX2019010035A (es) 2017-02-24 2019-09-26 Jfe Steel Corp Tubo sin costura de acero inoxidable de alta resistencia para productos tubulares de region petrolifera, y metodo para la produccion del mismo.
WO2018216236A1 (ja) 2017-05-26 2018-11-29 Jfeスチール株式会社 フェライト系ステンレス鋼
EP3670693B1 (en) 2017-08-15 2023-10-04 JFE Steel Corporation High-strength stainless steel seamless pipe for oil country tubular goods, and method for manufacturing same

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997003216A1 (en) * 1995-07-07 1997-01-30 Highveld Steel & Vanadium Corporation Limited A steel
JP2000144258A (ja) * 1998-11-02 2000-05-26 Kawasaki Steel Corp 耐リジング性に優れたTi含有フェライト系ステンレス鋼板の製造方法
JP2002030346A (ja) * 2000-07-13 2002-01-31 Kawasaki Steel Corp 成形性に優れたCr含有耐熱耐食鋼板の製造方法
JP2011179063A (ja) * 2010-03-01 2011-09-15 Nisshin Steel Co Ltd 固体酸化物形燃料電池の導電部材
JP2015124420A (ja) * 2013-12-27 2015-07-06 Jfeスチール株式会社 フェライト系ステンレス鋼
JP2016156072A (ja) * 2015-02-25 2016-09-01 新日鐵住金ステンレス株式会社 穴拡げ性に優れたフェライト系ステンレス鋼鈑及びその製造方法
JP2016199803A (ja) * 2015-04-10 2016-12-01 Jfeスチール株式会社 フェライト系ステンレス鋼

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